KR101981090B1

KR101981090B1 - 미끄럼 베어링

Info

Publication number: KR101981090B1
Application number: KR1020187010440A
Authority: KR
Inventors: 마사루 고바야시
Original assignee: 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2019-05-22
Also published as: US20190048925A1; KR20180053360A; JPWO2017081753A1; EP3376061A1; WO2017081753A1; EP3376061B1; EP3376061A4; JP6444531B2; CN108350931A

Abstract

미끄럼 베어링(1)은, 외륜(2), 내륜(3), 이들의 사이에 형성되는 원환형상의 궤도(4) 및 궤도(4)에 장착되어 있는 슬라이딩체(5)을 갖고 있다. 궤도(4)는, 외륜측 V홈(11)과 내륜측 V홈(12)으로부터 형성되는 사각형 단면 혹은 마름모꼴단면을 하고 있다. 슬라이딩체(5)은 예를 들면 엔드리스 코일스프링으로 이루어지고, 그 원형윤곽의 외주면은, 궤도(4)의 4개의 제1~제4궤도면(6∼9)에 4점접촉상태로 맞닿고 있다. 모멘트 하중을 받을 수 있는 콤팩트한 구성의 미끄럼 베어링을 실현할 수 있다.

Description

미끄럼 베어링{SLIDING BEARING}

본 발명은, 모멘트 하중(moment 荷重)을 받을 수 있는 미끄럼 베어링(sliding bearing)에 관한 것이다.

모멘트 하중이 작용하는 부분에 사용하는 베어링(bearing)으로서는, 예를 들면 파동기어장치(波動gear裝置)에 있어서의 입력축(入力軸) 혹은 출력축(出力軸)을 지지하는 지지 베어링(support bearing)이 있다. 파동기어장치에 있어서 일반적으로, 입력측에는 조합 앵귤러 볼베어링(duplex angular bearing)의 사용이 권장되고, 출력측에는 조합 앵귤러 볼베어링, 4점접촉 볼베어링(four-point contact bearing), 크로스 롤러베어링(cross roller bearing) 등의 사용이 권장되고 있다. 특허문헌1, 2에는, 출력측에 크로스 롤러베어링 혹은 4점접촉 볼베어링을 사용한 파동기어장치가 기재되어 있다.

볼, 롤러를 구비한 전동타입(轉動type)의 베어링은, 윤활제(潤滑劑)가 불가결하여 밀봉기구(密封機構)가 필요하다. 또한 윤활제의 큰 점성저항(粘性抵抗), 밀봉기구의 오일씰 립부(oil seal lip部)의 큰 마찰저항(摩擦抵抗) 등이 원인이 되어, 파동기어장치의 고속회전 시의 효율이 저하된다.

이러한 폐해를 해소하기 위하여, 전동타입의 베어링의 대신에 모멘트 하중을 받을 수 있는 미끄럼 베어링을 사용하는 것이 고려된다. 이에 따라 고속회전 시의 효율이 향상하고, 진동·소음을 저하시킬 수 있고, 또한 무윤활화(無潤滑化)에 대응할 수 있다.

모멘트 하중을 받을 수 있는 미끄럼 베어링으로서는, 특허문헌3, 4에 기재되어 있는 플랜지타입(flange type)의 복합베어링(複合bearing)이 알려져 있다. 이 형식의 미끄럼 베어링은, 레이디얼방향(raidial方向) 및 스러스트방향(thrust方向)으로 연장되는 Ｌ형상을 한 금속제 등의 미끄럼 베어링편(bearing片)을 구비하고 있다.

그러나 모멘트 하중을 받을 수 있는 미끄럼 베어링으로서, 충분한 부하용량을 구비한 콤팩트(compact)한 구성은 제안되어 있지 않다.

: 일본국 공개특허 특개2002-031150호 공보 : 일본국 공개특허 특개2005-308131호 공보 : 일본국 공개특허 특개2013-19517호 공보 : 일본국 공개특허 특개2013-96534호 공보

본 발명의 과제는, 모멘트 하중을 받을 수 있는 콤팩트한 구성의 미끄럼 베어링을 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 미끄럼 베어링은,

외륜과,

상기 외륜의 내측에 동심상태로 배치된 내륜과,

상기 외륜의 내주면의 전체의 둘레에 걸쳐서 형성된 외륜측 V홈과,

상기 내륜의 외주면의 전체의 둘레에 걸쳐서 형성된 내륜측 V홈과

상기 외륜측 V홈 및 상기 내륜측 V홈에 의하여 규정되는 4개의 궤도면을 구비한 원환형상의 궤도와,

상기 궤도에 장착되어 있는 슬라이딩체를

갖고 있고,

상기 슬라이딩체의 외주면은, 상기 궤도면의 각각에 대하여 슬라이딩 가능한 상태로 접촉되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

여기에서 조립의 용이성을 고려하여, 상기 외륜은, 베어링 중심축선의 방향으로 분할 가능한 2개의 분할외륜으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 슬라이딩체로서, 엔드리스 코일스프링 또는 원형단면의 환상체를 사용할 수 있다. 또한 상기 슬라이딩체로서, 사각형 단면 혹은 마름모꼴단면의 환상체를 사용할 수 있고, 이 경우에는, 상기 슬라이딩체의 4개의 면이 상기 궤도의 4개의 상기 궤도면에 대하여 면접촉하도록, 슬라이딩체의 단면형상을 설정하면 좋다.

여기에서 조립의 용이성을 고려하여, 상기 슬라이딩체로서, 원환형상의 부재를 원주방향으로 복수에 분할하였을 경우에 얻어지는 복수개의 원호형상의 부재를 사용할 수 있다.

상기 구성의 미끄럼 베어링은, 파동기어장치에 있어서 강성 내치기어와 가요성 외치기어를 상대회전의 상태로 지지하기 위한 지지베어링으로서 사용할 수 있다.

도1은, 본 발명을 적용한 미끄럼 베어링의 일례를 나타내는 반단면도, 부분 확대단면도 및 슬라이딩부재의 2개의 예를 나타내는 사시도이다.
도2는, 본 발명을 적용한 미끄럼 베어링의 다른 예를 나타내는 반단면도 및 슬라이딩부재를 나타내는 사시도이다.
도3은, 도1의 미끄럼 베어링이 조립된 파동기어장치의 일례를 나타내는 종단면도 및 끝면도이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 미끄럼 베어링(sliding bearing)의 실시형태에 관하여 설명한다.

(실시형태1)

도1(a), (b)는, 실시형태1에 관한 미끄럼 베어링을 나타내는 반단면도 및 부분 확대단면도이며, 도1(c), (d)는, 그 슬라이딩체(sliding體)(5)의 2개의 예를 나타내는 사시도이다.

미끄럼 베어링(1)은, 도1(a), (b)에 나타나 있는 바와 같이 외륜(外輪)(2)과, 이 내측에 동심상태(同心狀態)로 배치된 내륜(內輪)(3)을 구비하고 있다. 외륜(2) 및 내륜(3)의 사이에는, 원환형상(圓環形狀)의 궤도(軌道)(4)가 형성되어 있다. 궤도(4)에는 원환형상의 슬라이딩체가 장착되어 있다. 본 예의 궤도(4)는 거의 정4각형 단면을 하고 있고, 슬라이딩체(5)는 원형윤곽(圓形輪郭)을 하고 있다. 슬라이딩체(5)는, 궤도(4)를 규정하고 있는 제1~제4궤도면(6~9)에 내접하고, 이들의 궤도면(6~9)을 따라 슬라이딩 가능하다.

외륜(2)의 원형 내주면에는, 그 전체의 둘레에 걸쳐서 외륜측 V홈(11)이 형성되어 있고, 그 일방(一方)의 홈측면이 제1궤도면(第1軌道面)(6)이며, 타방(他方)의 홈측면이 제2궤도면(第2軌道面)(7)이다. 마찬가지로 내륜(3)의 원형외주면에는, 그 전체의 둘레에 걸쳐서 내륜측 V홈(12)이 형성되어 있고, 그 일방의 홈측면이 제3궤도면(第3軌道面)(8)이며, 타방의 홈측면이 제4궤도면(第4軌道面)(9)이다.

본 예의 외륜(2)은, 베어링 중심축선(1a)의 방향의 중앙에 있어서 2분할된 분할외륜(分割外輪)(13, 14)으로 구성되어 있다. 분할외륜(13, 14)은 실질적으로 좌우대칭의 형상을 하고 있고, 분할외륜(13)에 제1궤도면(6)이 형성되고, 분할외륜(14)에 제2궤도면(7)이 형성되어 있다. 분할외륜(13, 14)은 원주방향에 있어서 소정의 간격으로 체결볼트(도면에는 나타내지 않는다)에 의하여 서로 체결고정되어서, 외륜(2)이 구성된다.

본 예의 슬라이딩체(5)는, 도1(c)에 나타나 있는 바와 같이 엔드리스 코일스프링(endless coil spring)으로 이루워진다. 엔드리스 코일스프링에 있어서 코일이 감기는 지름은, 제1∼제4궤도면(6∼9)에 대하여 4점이 접촉하는 크기로 설정되어 있고, 그 감기는 밀도, 선지름을 적절하게 설정함으로써 코일 지름방향으로 충분한 강성(剛性)이 갖추어지고 있다. 조립의 용이성 등의 관점에서는, 엔드리스 코일스프링을 원주방향으로 복수 분할하여 얻어지는 복수개의 원호형상(圓弧形狀)을 한 코일스프링으로, 슬라이딩체(5)를 구성하더라도 좋다. 일반적으로는, 동일한 원호형상의 3개 이상의 코일스프링을 사용하면 좋다.

상기의 미끄럼 베어링(1)의 조립은 다음과 같이 하면 좋다. 우선 슬라이딩체(5)를 내륜(3)의 V홈(12)의 측에 장착한다. 다음에 분할형의 외륜(2)을 장착하고, 임시고정볼트로 체결고정하여, 규정의 예압상태가 되도록 한다.

여기에서 도1(d)는, 슬라이딩체(5)의 다른 예를 나타내는 사시도이다. 이 도면에 나타나 있는 슬라이딩체(25)는, 원형단면(圓形斷面)을 한 원환형상의 강체(剛體)이다. 이 경우에는, 조립의 용이성 등의 점으로부터, 원주방향으로 복수, 예를 들면 3개 이상으로 분할하여 얻어지는 원호형상의 슬라이딩편(sliding片)을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 도면에 있어서 파선으로 나타나 있는 바와 같이 등각도 간격으로 슬라이딩체(25)를 3분할한다. 이렇게 얻어지는 3개의 원호형상의 슬라이딩편(25a∼25c)을 사용한다.

이와 같이 미끄럼 베어링(1)에서는, 전동타입(轉動type)의 크로스 롤러베어링형상(cross roller bearing形狀)과 동일한 형상의 궤도를 형성하고, 이 궤도에 슬라이딩체를 장착하고 있다. 이에 따라 레이디얼 하중(radial 荷重), 스러스트 하중(thrust 荷重) 및 모멘트 하중(moment 荷重)을 받을 수 있는 콤팩트(compact)한 미끄럼 베어링을 실현할 수 있다.

(실시형태2)

다음에, 도2(a)는 실시형태2에 관한 미끄럼 베어링을 나타내는 반단면도이며, 도2(b)는 그 슬라이딩체의 사시도이다.

미끄럼 베어링(31)의 외륜(32), 내륜(33)은, 상기한 미끄럼 베어링(1)의 외륜(2), 내륜(3)과 동일하다. 외륜(32)은 분할형 외륜으로서, 분할외륜(43, 44)으로 구성되어 있다. 분할외륜(43, 44)의 원형 내주면에는 제1궤도면(36), 제2궤도면(37)이 형성되어 있다. 분할외륜(43, 44)을 체결고정하면, 그들의 내주면에는, 제1, 제2궤도면(36, 37)에 의하여 V홈(41)이 형성된다. 내륜(33)의 원형외주면에는, 제3궤도면(38), 제4궤도면(39)에 의하여 규정되는 V홈(42)이 형성되어 있다. V홈(41, 42)으로 구성되는 원환형상의 사각형 단면의 궤도(34)에, 원환형상의 슬라이딩체(35)가 슬라이딩 가능한 상태로 배치되어 있다.

본 예의 슬라이딩체(35)는, 도2(b)에 나타나 있는 바와 같이 사각형 단면을 한 원환형상의 강체로서, 그 사각형 단면의 일방의 대각선의 방향이 반경방향과 일치하고, 타방의 대각선의 방향이 베어링 중심축선(31a)의 방향과 일치한다. 슬라이딩체(35)의 사각형 단면의 크기는, 궤도(34)의 사각형 단면과 거의 동일하고, 슬라이딩체(35)의 4개의 외주면(46~49)이 대응하는 궤도(34)의 제1∼제4궤도면(36~39)에 면접촉(面接觸)상태로 접촉한다. 슬라이딩체(35)에 있어서도, 조립의 용이성 등의 점으로부터, 원주방향으로 복수, 예를 들면 3개 이상으로 분할하여 얻어지는 원호형상의 슬라이딩편을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 도면에 있어서 파선으로 나타나 있는 바와 같이 등각도 간격으로 슬라이딩체(35)를 3분할한다. 이것에 의하여 얻어지는 3개의 원호형상의 분할 슬라이딩편(35a∼35c)을 사용한다.

(각 부의 재질)

여기에서 외륜(2, 32), 내륜(3, 33)의 재질은, 강(鋼), 스테인리스스틸(stainless steel), 플라스틱(plastic) 등의, 각종 재질로 할 수 있다. 미끄럼 베어링(1, 31)에 필요한 압축강도(壓縮强度), 영률(Young's modulus), 선팽창계수(線膨脹係數) 등의 기계적 성질에 의거하여 적절한 재질을 선택하면 좋다.

또한 슬라이딩체(5, 25, 35)의 재질은, 내외륜에 대한 내마모성(耐磨耗性)을 고려하여 선택할 수 있다. 또한 필요에 따라 각종 표면개선을 하는 것도 유효하다. 특히 도1(d), 도2(b)에 나타나 있는 슬라이딩체(25, 35)의 재질은, 고강도로서 내마모성이 우수한 RB세라믹스(RB ceramics)(sanwa-yushi株式會社의 제품)를 사용할 수 있다. RB세라믹스는, 압축강도가 180∼300MPa, 영률이 10∼15GPa이며, 예를 들면 미국특허 제5916499호의 명세서(일본국특허 제3530329호 공보)에 기재되어 있다.

(미끄럼 베어링을 구비한 파동기어장치의 예)

도3(a)는 본 발명을 적용한 미끄럼 베어링을 구비한 실크햇타입(silk hat type)의 파동기어장치의 일례를 나타내는 종단면도이며, 도3(b)는 그 끝면도이다.

파동기어장치(51)는, 원환상(圓環狀)의 강성 내치기어(剛性內齒gear)(52)와, 이 내측에 동축(同軸)으로 배치된 실크햇 형상의 가요성 외치기어(可撓性外齒gear)(53)와, 가요성 외치기어(53)의 내측에 동축으로 삽입된 웨이브 제너레이터(wave generator)(54)를 구비하고 있다. 또한 강성 내치기어(52)에 대하여 가요성 외치기어(53)를 상대회전할 수 있는 상태로 지지하고 있는 지지베어링(support bearing)으로서, 미끄럼 베어링(55)을 구비하고 있다. 미끄럼 베어링(55)은, 예를 들면 도2에 나타내는 미끄럼 베어링(35)과 동일한 구조이다.

가요성 외치기어(53)는, 반경방향으로 휠 수 있는 원통모양 몸통부(56)와, 이 원통모양 몸통부(56)의 일방의 끝으로부터 반경방향의 외측으로 뻗쳐 있는 다이어프램(diaphragm)(57)과, 원통모양 몸통부(56)에 있어서의 타방의 개구단측(開口端側)의 외주면부분에 형성된 외치(外齒)(58)를 구비하고 있다. 강성 내치기어(52)는, 미끄럼 베어링(55)을 통하여 가요성 외치기어(53)를 상대회전을 할 수 있는 상태로 지지하고 있다. 본 예에서는, 강성 내치기어(52)의 원형외주면에 미끄럼 베어링(55)의 내륜궤도면(55a)이 형성되어 있다. 미끄럼 베어링(55)의 외륜(55b)에는, 가요성 외치기어(53)가 동축으로 체결되어 있다. 내륜궤도면(55a)(내륜측 V홈)과 외륜(55b)에 형성된 외륜궤도면(55c)(외륜측 V홈)의 사이에, 슬라이딩 가능한 상태로, 원환형상의 슬라이딩체(55d)가 장착되어 있다.

가요성 외치기어(53)의 외치(58)의 형성부분은, 웨이브 제너레이터(54)에 의하여 비원형모양, 일반적으로는 타원모양으로 휘어져서, 그 타원형상의 장축양단의 외치(58)의 부분이 강성 내치기어(52)의 내치(59)의 부분에 맞물려 있다. 웨이브 제너레이터(54)는 도면에 나타내지 않은 모터에 의하여 회전구동된다. 웨이브 제너레이터(54)는, 강성의 웨이브 플러그(61)와, 이 웨이브 플러그(61)의 타원모양의 웨이브 플러그 외주면(62)에 장착되어서 타원모양으로 휘게 되어 있는 웨이브 베어링(63)을 구비하고 있다. 웨이브 플러그(61)에는, 그 중심부를 중심축선(51a)의 방향으로 관통하는 중공부(64)가 형성되어 있다.

웨이브 제너레이터(54)가 회전하면, 양 기어(52, 53)의 사이의 맞물림 위치가 원주방향으로 이동한다. 양 기어(52, 53)에는 톱니수차이가 있으므로, 미끄럼 베어링(55)에서 미끄럼이 발생하여, 양 기어의 사이에 상대회전이 발생한다. 미끄럼 베어링(55)은, 운전 시에 있어서 작용하는 레이디얼 하중, 스러스트 하중, 모멘트 하중을 받을 수 있다.

Claims

외륜(外輪)과,
상기 외륜의 내측에 동심상태(同心狀態)로 배치된 내륜(內輪)과,
상기 외륜의 내주면의 전체의 둘레에 걸쳐서 형성된 외륜측 V홈과,
상기 내륜의 외주면의 전체의 둘레에 걸쳐서 형성된 내륜측 V홈과,
상기 외륜측 V홈 및 상기 내륜측 V홈에 의하여 규정되는 4개의 궤도면(軌道面)을 구비한 원환형상(圓環形狀)의 궤도(軌道)와,
상기 궤도에 장착되어 있는 슬라이딩체(sliding體)를
갖고 있고,
상기 슬라이딩체의 외주면은, 상기 궤도면의 각각에 대하여 슬라이딩 가능한 상태로 접촉되어 있고,
상기 슬라이딩체는, 엔드리스 코일스프링(endless coil spring)인
미끄럼 베어링(sliding bearing).
제1항에 있어서,
상기 외륜은, 베어링 중심축선의 방향으로 분할 가능한 2개의 분할외륜(分割外輪)으로 구성되어 있는 미끄럼 베어링.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 엔드리스 코일스프링은, 원주방향으로 복수로 분할하여 얻어지는 복수개의 원호형상(圓弧形狀)을 한 코일스프링으로 구성되어 있는 미끄럼 베어링.
강성 내치기어(剛性內齒gear)와,
가요성 외치기어(可撓性外齒gear)와,
상기 가요성 외치기어를 비원형(非圓形)으로 휘어서 상기 강성 내치기어에 대하여 부분적으로 맞물리게 함과 아울러, 양 기어의 맞물림 위치를 원주방향으로 이동시키는 파동발생기(波動發生器)와,
상기 강성 내치기어 및 상기 가요성 외치기어를 상대회전의 상태로 지지하고 있는 지지베어링(support bearing)을
갖고 있고,
상기 지지베어링은 제1항의 미끄럼 베어링인
파동기어장치.