KR101163993B1 - 크로스 롤러 베어링, 앵귤러 롤러 베어링 및 크로스 롤러 베어링과 앵귤러 롤러 베어링의 제조 방법 - Google Patents

크로스 롤러 베어링, 앵귤러 롤러 베어링 및 크로스 롤러 베어링과 앵귤러 롤러 베어링의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 적은 부품 구성으로, 요구되는 강성, 장착 스페이스 등에 따라 크로스 롤러 베어링과 앵귤러 롤러 베어링을 나누어 사용한다.
[해결 수단] 내륜(14Ir)과 외륜(14Or) 사이에 전동체(25)를 가지는 크로스 롤러 베어링(14)으로서, 상기 내륜(14Ir)과 외륜(14Or)의 쌍방이 그 내륜(14Ir)과 외륜(14Or)의 전동면(21A~24A)으로 둘러싸이는 공간(26)의 중심(26A)을 지나 피지지체의 축방향(X)과 수직인 면(P)을 따라 각각 분할된 제1, 제2 내외륜(21~24) 및 롤러(25)로 구성되어 있는 베어링을 이용한다. 이것에 의해 내외륜(21~24) 및 롤러(25)를 이용하여 한 쌍의 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)을 구성할 수 있다.

Description

크로스 롤러 베어링, 앵귤러 롤러 베어링 및 크로스 롤러 베어링과 앵귤러 롤러 베어링의 제조 방법 {Cross roller bearing, angular roller bearing, and method of manufacturing cross roller bearing and angular roller}
본 발명은 크로스 롤러 베어링, 앵귤러 롤러 베어링 및 크로스 롤러 베어링과 앵귤러 롤러 베어링의 제조 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2009년 2월 20일에 출원된 일본 특허출원 제2009-38230호에 기초하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 모든 내용은 이 명세서 중에 참조로 원용되어 있다.
특허문헌 1의 도 1에서는 크로스 롤러 베어링이 장착되어 있는 감속기가 개시되어 있다.
또한 동일 문헌의 도 4에서는 앵귤러 롤러 베어링이 장착되어 있는 감속기가 개시되어 있다.
일본공개특허공보2003-74646호(도1,도4)
상기 크로스 롤러 베어링과 앵귤러 롤러 베어링은 기능적, 구조적으로 별개의 것이며, 내외륜의 형상도 상이하므로 각각 개별적으로 설계·제조되고 있었다. 그 때문에 생산 비용이 높았다.
본 발명은 크로스 롤러 베어링 및 앵귤러 롤러 베어링을 제조하는 경우의 부품 점수를 저감시켜, 저비용으로 크로스 롤러 베어링 및 앵귤러 롤러 베어링을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 내륜과 외륜 사이에 전동체를 가지는 크로스 롤러 베어링으로서, 상기 내륜과 외륜의 쌍방이 그 내륜과 외륜의 전동면으로 둘러싸이는 공간의 중심을 지나 피지지체의 축방향과 수직인 면을 따라 각각 분할된 제1, 제2 내외륜으로 구성되는 베어링을 이용하는 것에 의해 상기 과제를 해결한 것이다.
크로스 롤러 베어링에 관하여, 내륜과 외륜의 쌍방이 그 내륜과 외륜의 전동면으로 둘러싸이는 공간의 중심을 지나 피지지체의 축방향과 수직인 면을 따라 각각 분할된 제1, 제2 내외륜으로 구성되도록 했다. 그 결과, 이 크로스 롤러 베어링의 대향하는 내외륜과 전동체를 사용해 앵귤러 롤러 베어링을 제조할 수 있으므로 당해 베어링의 제조 비용을 저감시킬 수 있다. 또한 이 크로스 롤러 베어링은 피지지체의 치수 단축이 필요한 경우에는 내륜·외륜 및 전동체의 부품을 크로스 롤러 베어링으로서 이용하고, 피지지체의 강성이나 용량을 향상시킬 필요가 있는 경우에는 상기 부품에 의해 앵귤러 롤러 베어링으로서 이용할 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면 크로스 롤러 베어링의 내외륜 및 전동체를 앵귤러 롤러 베어링으로 전용하여 공통되는 적은 부품 구성으로 상기 피지지체의 강성, 장착 스페이스 등 요구되는 사양에 맞추어 저비용으로 상기 양 베어링을 나누어 사용할 수 있다.
본 발명에 의해 크로스 롤러 베어링 및 앵귤러 롤러 베어링을 제조하는 경우의 부품 점수를 저감시켜 저비용으로 크로스 롤러 베어링 및 앵귤러 롤러 베어링을 제공할 수 있다.
[도 1] 본 발명과 관련되는 크로스 롤러 베어링의 종단면도
[도 2] 본 발명과 관련되는 크로스 롤러 베어링의 내외륜의 조합을 나타내는 개략 단면도
[도 3] 본 발명의 크로스 롤러 베어링을 장착한 감속기의 종단면도
[도 4] 본 발명의 크로스 롤러 베어링을 앵귤러 롤러 베어링으로서 장착한 감속기의 종단면도
[도 5] 도 4에 나타내는 감속기(G1)의 A부 확대도
[도 6] 도 5에 나타내는 감속기(G2)의 B부 확대도
이하, 본 발명의 실시 형태의 일례를 도 1에 근거해 설명한다.
우선, 본 발명의 실시 형태의 일례와 관련되는 크로스 롤러 베어링(14)에 대해 설명한다. 도 1(a)는 크로스 롤러 베어링(14)의 종단면도를 나타낸다.
크로스 롤러 베어링(14)은 외륜(14Or)과, 내륜(14Ir)과, 그 외륜(14Or)과 내륜(14Ir) 사이에 배치된 롤러(전동체)(25)를 가진다.
외륜(14Or)의 내주의 축방향 중앙에는 그 외륜(14Or) 자체의 내측을 향해 서로 직교하는 전동면(21A, 22A)이 형성되어 있다. 내륜(14Ir)의 외주의 축방향 중앙에는 그 내륜(14Ir) 자체의 내측을 향해 서로 직교하는 전동면(23A, 24A)이 형성되어 있다.
외륜(14Or)은 외륜(14Or)과 내륜(14Ir)의 전동면(21A~24A)으로 둘러싸이는 공간(26)의 중심(26A)을 지나, 그 크로스 롤러 베어링(14)의 내주측에 삽입되어 지지되는 피지지체(도시 생략)의 축방향(X)과 수직인 면(P)을 따라 제1, 제2 외륜(21, 22)의 2개로 분할되어 있다. 제1, 제2 외륜(21, 22)은 그 축방향(X)과 평행한 단면(도 1에 나타나 있는 단면)에 있어서 정사각형의 하나의 정점(頂点)을 45도로 절단한 면이 상기 전동면(21A, 22A)으로 된 형상을 가지고 있다.
내륜(14Ir)은 외륜(14Or)과 내륜(14Ir)의 전동면(21A~24A)으로 둘러싸이는 공간(26)의 중심(26A)을 지나 피지지체(도시 생략)의 축방향(X)과 수직인 면(P)을 따라 제1, 제2 내륜(23, 24)의 2개로 분할되어 있다. 제1, 제2 내륜(23, 24)도 그 축방향(X)과 평행한 단면(도 1에 나타나 있는 단면)에 있어서 정사각형의 하나의 정점을 45도로 절단한 면이 상기 전동면(23A, 24A)으로 된 형상을 가지고 있다.
즉, 제1, 제2 외륜(21, 22) 및 제1, 제2 내륜(23, 24)은 각각의 축방향(X)과 평행한 단면이 전동면(21A~24A)으로 둘러싸이는 공간(26)의 중심(26A)을 중심으로 하여 점대칭 형상으로 되어 있다.
롤러(전동체)(25)는 직경과 높이(전동체(25)의 축방향 길이)가 동일(엄밀하게는 직경이 높이보다 약간 작다)한 원통형으로 구성되고, 1개 걸러 90도 방향을 바꾸어 장착되어 있다.
다음으로, 이 크로스 롤러 베어링(14)을 한 쌍의 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)으로서 활용하는 경우에 대해 도 1(b)를 이용해 설명한다. 또한 도 1(b)에서는 도 1(a)의 크로스 롤러 베어링(14)의 부품과 대응하는 부품(동일한 부품)에 대해서는 동일한 번호를 붙이고 있다.
일방의 앵귤러 롤러 베어링(16)은 도 1(a)의 크로스 롤러 베어링(14)의 제1, 제2 내외륜(21~24) 중, 상기 전동면(21A, 24A)이 대향하는 제1 외륜(21) 및 제2 내륜(24)과, 롤러(25)로 구성된다. 롤러(25)는 크로스 롤러 베어링(14)을 구성하고 있던 롤러(25)와 동일한 것이 모두 같은 방향(비스듬한 축방향(Z1)과 직각인 방향)으로 장착되어 있다.
다른 일방의 앵귤러 롤러 베어링(18)은 도 1(a)의 크로스 롤러 베어링(14)의 제1, 제2 내외륜(21~24) 중 상기 전동면(22A, 23A)이 대향하는 제2 외륜(22) 및 제1 내륜(23)과, 롤러(25)로 구성된다. 롤러(25)는 크로스 롤러 베어링(14)을 구성하고 있던 롤러(25)와 동일한 것이 모두 같은 방향(비스듬한 축방향(Z2)과 직각인 방향)으로 장착되어 있다.
상기 서술한 크로스 롤러 베어링(14)과 한 쌍의 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)의 부품을 겸용하는 것에 의해 양 베어링(14, (16, 18))의 부품 점수를 삭감하여, 저비용으로 크로스 롤러 베어링(14) 및 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)을 제공할 수 있다. 또한 내륜(23, 24)과 외륜(21, 22)의 전동면(21A~24A)으로 둘러싸이는 공간(26)의 중심(26A)을 지나 피지지체의 축방향(X)과 수직인 면(P)을 따라 각각 분할된 제1, 제2 내외륜(21~24)과 전동체(25)에 의해 크로스 롤러 베어링(14)을 제조하고, 제1, 제2 내외륜(21~24) 중 전동면(21A~24A)이 대향하는 한 쌍의 내륜(24, 23)과 외륜(21, 22)과 전동체(25)에 의해 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)을 제조하는 것을 특징으로 하는 크로스 롤러 베어링(14)과 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)의 제조 방법을 확립할 수 있다.
또한 도 1에서는 상기 크로스 롤러 베어링(14) 및 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)의 내외륜(21~24)의 단면 형상이 점대칭이지만, 이 크로스 롤러 베어링(14)의 내외륜(21~24)의 단면 형상은 점대칭이 아니어도 된다.
이하에서, 크로스 롤러 베어링(14)을 구성하는 제1, 제2 내외륜(21~24)의 형상의 조합에 대해 설명한다.
도 2에는 크로스 롤러 베어링(14)의 제1, 제2 내외륜(21~24)의 조합예와 관련되는 개략 단면도를 나타낸다.
도 2에 나타내는 실시 형태 (a)~(g)에 대해서 설명한다.
실시 형태 (a)에서는 제1, 제2 내외륜(21a~24a)의 단면 형상에 있어서의 반경 방향의 길이(l2)가 축방향의 길이(l1)보다 긴 형상으로 되어 있다. 또한 제1, 제2 외륜(21a, 22a)의 외측 모서리부가 둥그스름(R)하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.
실시 형태 (b)에서는 내외륜(21b~24b)의 단면 형상에 있어서의 축방향의 길이(l3)가 반경 방향의 길이(l4)보다 긴 형상으로 되어 있다. 또한 제1, 제2 외륜(21b, 22b)의 외측 모서리부가 둥그스름하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.
실시 형태 (c)에서는 실시 형태 (b)와 마찬가지로 제2 내외륜(22c, 24c)에 있어서의 축방향의 길이(l3)가 반경 방향의 길이(l4)보다 긴 형상으로 되어 있다. 또한 제1, 제2 외륜(21c, 22c)의 외측 모서리부가 둥그스름하게 되어 있는 것을 특징으로 한다. 그러나 제1 내외륜(21c, 23c)의 축방향의 길이(l5)가 제2 내외륜(22c, 24c)의 축방향의 길이(l3)보다 길므로 실시 형태 (b)와 상이하다.
실시 형태 (d)에서는 크로스 롤러 베어링(14)의 축방향의 길이가 (제1 외륜(21d)의 축방향의 길이(l7))＜(제2 내외륜(22d, 24d)의 축방향의 길이(l6))＜(제1 내륜(23d)의 축방향의 길이(l5))의 관계에 있다. 또한 제1, 제2 외륜(21d, 22d)의 외측 모서리부가 둥그스름하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.
실시 형태 (e)에서는 크로스 롤러 베어링(14)의 축방향의 길이가 (제1 내륜(23e)의 축방향의 길이(l7))＜(제2 내외륜(22e, 24e)의 축방향의 길이(l6))＜(제1 외륜(21e)의 축방향의 길이(l5))의 관계에 있다. 또한 제1, 제2 외륜(21e, 22e)의 외측 모서리부가 둥그스름하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.
실시 형태 (f)에서는 제1 내륜(23f)에 있어서의 반경 방향의 길이(l8)는 축방향의 길이(l7)보다 길다. 그 외의 내외륜(21f, 22f, 24f)은 반경 방향의 길이(l7)와 축방향의 길이(l7)가 모두 동일하다. 또한 제1, 제2 외륜(21f, 22f)의 외측 모서리부가 둥그스름하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.
실시 형태 (g)에서는 제1 외륜(21g)에 있어서의 반경 방향의 길이(l8)는 축방향의 길이(l7)보다 길다. 제2 외륜(22g), 제1, 제2 내륜(23g, 24g)의 반경 방향의 길이(l7)와 축방향의 길이(l7)가 모두 동일하다. 또한 제1, 제2 외륜(21g, 22g)의 외측 모서리부가 둥그스름하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 크로스 롤러 베어링(14a~14g)의 각각의 제1, 제2 내외륜(21a~24a, 21b~24b, …, 21g~24g)의 크기나 형상은 크로스 롤러 베어링(14a~14g)(혹은 그 크로스 롤러 베어링의 부품을 사용해 구성되는 앵귤러 롤러 베어링)이 감속기 등에 장착될 때의 주변 부재와의 관계에서, 적절히 변경되어도 된다. 단, 이들 크로스 롤러 베어링(14a~14g)을 한 쌍의 앵귤러 롤러 베어링(도시 생략)으로서 전용하는 것을 가능하게 하기 위해 각각의 제1, 제2 내외륜(21a~24a, 21b~24b, …, 21g~24g)은 모두 각각의 내륜과 외륜의 전동면으로 둘러싸이는 공간(26a~26g)의 중심(26Aa~26Ag)을 지나 피지지체의 축방향(X)과 수직인 면(Pa~Pg)을 따라 분할되어 있는 것이 필요하다.
이것에 의해 도시하지는 않지만 각 크로스 롤러 베어링(14a~14g)은 전동면이 대향하는 제1 외륜(21a~21g) 및 제2 내륜(24a~24g)을 포함하는 앵귤러 롤러 베어링으로서 전용할 수 있다. 또한 동일한 크로스 롤러 베어링(14a~14g)을 전동면이 대향하는 다른 일방의 제2 외륜(22a~22g) 및 제1 내륜(23a~23g)을 포함하는 앵귤러 롤러 베어링으로서 전용할 수 있다.
다음으로, 도 1에서 나타낸 크로스 롤러 베어링(14) 또는 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)을 감속기(G1, G2)에 장착한 실시 형태의 일례에 대해 설명한다.
도 3에, 크로스 롤러 베어링(14)이 장착된 감속기(G1)의 종단면도를 나타낸다.
감속기(G1)의 크랭크축(입력축)(41)에는 위상차 120°의 3개의 편심체(42(42A, 42B, 42C))가 일체로 형성되어 있다. 크랭크축(41)은 한 쌍의 베어링(55, 56)을 통하여 캐리어(48) 및 케이싱(50)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
각 편심체(42)에는 롤러(43(43A, 43B, 43C))를 통하여 3개의 유성 기어(40(40A, 40B, 40C))가 장착되어 있다. 이 유성 기어(40)는 내부톱니 기어(44)에 각각 내접하여 맞물려 있다.
또한 내부톱니 기어(44)는 케이싱(50)의 내주측에 일체적으로 장착된 구성으로 되어 있다.
유성 기어(40)에는 축방향으로 복수의 내부 롤러구멍(45(45A, 45B, 45C))이 형성되고, 내부 롤러(46) 및 내부 핀(47)이 삽입되어 있다. 이 내부 핀(47)은 그 축방향의 일단측에 있어서 캐리어(48)와 연결되어 있다. 캐리어(48)는 크로스 롤러 베어링(14)에 의해 케이싱(50)에 대해 회전 지지되어 있다(이후에 도 5를 이용해 상세히 서술).
상기 서술한 구성에 의해 각 유성 기어(40)의 요동 성분은 각각의 유성 기어(40)의 내부 롤러구멍(45)과 내부 롤러(46)를 헐겁게 끼우는 것에 의해 흡수되어, 내부톱니 기어(44)를 고정했을 때의 유성 기어(40)의 자전 성분에 상당하는 회전을 캐리어(48)로부터 뽑아낼 수 있다. 또한 유성 기어(40)의 자전을 규제했을 때의 내부톱니 기어(44)의 회전을 출력으로서 뽑아낼 수도 있다.
다음으로, 도 1에서 나타낸 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)을 장착한 감속기(G2)를 도 4에 나타낸다.
크랭크축(241)에 연결된 유성 기어(240)의 끝에는 제1, 제2 캐리어(248(248A, 248B))가 구비되어 있다.
이 크랭크축(241)은 한 쌍의 베어링(255, 256)에 의해 캐리어(248)에 대해 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한 이 캐리어(248)는 한 쌍의 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)에 의해 케이싱(250)에 대해 회전 가능하게 지지되어 있다(후에 도 6을 이용해 상세히 서술).
그 외의 구성에 대해서는, 상기 크로스 롤러 베어링(14)을 이용한 감속기(G1)의 구조(도 3)와 기본적으로 동일하므로, 도 3과 대응하는 부분(기능적으로 동일한 부분)에 아래 2자리수가 동일한 부호를 붙이기만 하고, 중복 설명을 생략한다.
여기서, 상기 감속기(G1, G2)에 장착한 크로스 롤러 베어링(14), 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)에 대해서 확대도(도 5, 도 6)를 이용해 보다 상세하게 설명한다.
도 5에는 도 3의 Ⅴ로 둘러싼 부분의 확대도를 나타내고, 도 6에는 도 4의 Ⅵ로 둘러싼 부분의 확대도를 나타낸다.
또한 도 5, 6에서는 도 1(a), (b)에 나타내는 크로스 롤러 베어링(14), 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)의 부품과 대응하는 동일한 부품을 동일한 번호로 나타낸다.
도 5에 나타내는 캐리어(피지지체)(48)를 지지하는 크로스 롤러 베어링(14)은 제1, 제2 내륜(23, 24)과 제1, 제2 외륜(21, 22) 사이에 롤러(25)를 가진다.
제1, 제2 내륜(23, 24)과 제1, 제2 외륜(21, 22)의 쌍방이 그 내·외륜의 전동면(21A~24A)으로 둘러싸이는 공간(26)의 중심을 지나 캐리어(피지지체)(48)의 축방향(X)과 수직인 면(P)을 따라 각각 분할된 제1, 제2 내외륜(21~24)으로 구성된다.
이 제1, 제2 내외륜(21~24)은 전동면(21A~24A)으로 둘러싸이는 공간(26)의 중심을 중심으로 하여 점대칭인 단면 형상이다.
도 6에 나타내는 앵귤러 롤러 베어링(16)의 내외륜은 상기의 크로스 롤러 베어링(14)의 제1, 제2 내외륜(21~24) 중 캐리어(피지지체)(248A, 248B)의 축방향 단면에 있어서 전동면(21a, 24a)이 대향하는 제1 외륜(21)과 제2 내륜(24)끼리로 구성된다.
앵귤러 롤러 베어링(18)의 내외륜도 마찬가지로 크로스 롤러 베어링(14)의 제1, 제2 내외륜(21~24) 중, 전동면(22a, 23a)이 대향하는 제1 내륜(23)과 제2 외륜(22)끼리로 구성된다.
각각의 내외륜(21~24)의 전동면(21A~24A) 사이에는 크로스 롤러 베어링(14)에 이용한 롤러(25)와 동일 형상의 롤러(25)가 개재된다.
이상의 점에서 크로스 롤러 베어링(14)의 내외륜(21~24) 및 롤러(25)를 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)으로 전용할 수 있다.
즉, 크로스 롤러 베어링(14) 및 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)을 제조하는 경우의 부품 점수를 저감하고, 저비용으로 크로스 롤러 베어링(14) 및 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)을 제공할 수 있다. 또한 양 베어링(14, (16, 18))의 부품을 겸용하는 제조 방법도 확립할 수 있다.
이것에 의해 감속기(G1)의 치수 단축이 필요한 경우에는 크로스 롤러 베어링(14)으로서 사용할 수 있다. 또한 감속기(G2)의 강성이나 용량을 향상시킬 필요가 있는 경우에는 한 쌍의 앵귤러 롤러 베어링(16, 18)으로서 조합하여 사용할 수 있다.
14…크로스 롤러 베어링
14Or…외륜
14Ir…내륜
16, 18…앵귤러 롤러 베어링
21, 22…제1, 제2 외륜
23, 24…제1, 제2 내륜
21A~24A…전동면
25…롤러(전동체)
26…공간
26A…공간의 중심
X…축방향
P…축방향과 수직인 면

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 내륜부와 외륜부의 사이에 전동체(轉動體)를 가지는 크로스 롤러 베어링의 상기 내륜부, 외륜부 및 전동체를 사용하여 구성되는 앵귤러 롤러 베어링으로서,
    상기 크로스 롤러 베어링은, 상기 내륜부와 외륜부의 쌍방이, 상기 내륜부와 외륜부의 전동면으로 에워싸이는 공간의 중심을 통과하고 피지지체의 축방향과 수직인 방향을 따라서 각각 분할된 제1, 제2 내륜 및 제1, 제2 외륜으로 구성되고,
    상기 앵귤러 롤러 베어링은, 상기 크로스 롤러 베어링의 상기 제1, 제2 내륜 및 제1, 제2 외륜 중에서, 상기 전동면이 대향하는 한쌍의 내륜 및 외륜과, 상기 크로스 롤러 베어링의 전동체와 동일형상의 전동체를 구비하는 것
    을 특징으로 하는 앵귤러 롤러 베어링.
  4. 내륜부와 외륜부의 사이에 전동체(轉動體)를 가지는 크로스 롤러 베어링의 상기 내륜부, 외륜부 및 전동체를 사용하여 앵귤러 롤러 베어링을 제조하는 앵귤러 롤러 베어링의 제조 방법으로서,
    상기 크로스 롤러 베어링은, 상기 내륜부와 외륜부의 쌍방이, 상기 내륜부와 외륜부의 전동면으로 에워싸이는 공간의 중심을 통과하고 피지지체의 축방향과 수직인 방향을 따라서 각각 분할된 제1, 제2 내륜 및 제1, 제2 외륜으로 구성되고,
    상기 크로스 롤러 베어링의 제1, 제2 내륜 및 제1, 제2 외륜 중에서, 상기 전동면이 대향하는 한쌍의 내륜 및 외륜과 상기 크로스 롤러 베어링의 전동체에 의하여 상기 앵귤러 롤러 베어링을 제조하는 것
    을 특징으로 하는 앵귤러 롤러 베어링의 제조 방법.
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