KR20140024008A - 2단 크로스롤러 베어링 - Google Patents

2단 크로스롤러 베어링 Download PDF

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KR20140024008A
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마사시 호리우치
나오미 시라사와
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가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
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Abstract

본 발명의 2단 크로스롤러 베어링(1)에서는, 동심 형상으로 외륜(11), 중간륜(12), 내륜(13)이 배열되고, 외륜(11)과 중간륜(12)의 사이의 외측 궤도(14)에 삽입되어 있는 외측 롤러(15)의 롤러 사이즈가, 중간륜(12)과 내륜(13)의 사이의 내측 궤도(16)에 삽입되어 있는 내측 롤러(17)의 롤러 사이즈보다 작다. 외측 롤러(15)의 롤러 중심(L1)에 대하여 내측 롤러(17)의 롤러 중심(L2)이 중심 축선(1a)의 방향으로 오프셋되어 있다. 중간륜(12)의 반경방향의 두께(t)(12)가, 외륜(11)의 반경방향의 두께(t)(11)의 2배 이상이다. 중간륜(12)의 예압 변형을 억제할 수 있으며, 내측, 외측 롤러(15, 17)의 원활한 회전을 확보할 수 있는 2단 크로스롤러 베어링을 실현할 수 있다.

Description

2단 크로스롤러 베어링{TWO-STAGE CROSS ROLLER BEARING}
본 발명은, 2세트의 크로스롤러 베어링이 동심(同心) 형상으로 배치되어 있는 구조가 소형이며 콤팩트한 2단 크로스롤러 베어링에 관한 것이다.
크로스롤러 베어링은, 내륜(內輪) 및 외륜(外輪)의 사이에 형성되는 직사각형 단면의 원환(圓環)형상 궤도에, 중심 축선이 번갈아 직교하는 상태로 롤러가 삽입되어 있으며, 레이디얼(radial)력 및 스러스트(thrust)력의 쌍방이 작용하는 축받이 부분에 다용(多用)되고 있다.
본원 출원인은, 특허문헌 1에 있어서, 동심 2축의 회전을 취출(取出) 가능한 지지 강성(剛性)이 높은 편평(扁平)한 다단(多段) 크로스롤러 베어링을 제안하고 있다. 이 다단 크로스롤러 베어링은, 제1의 크로스롤러 베어링과 제2의 크로스롤러 베어링을 가지며, 제1의 크로스롤러 베어링의 내측에 제2의 크로스롤러 베어링이 동심 상태로 배치되며, 제1의 크로스롤러 베어링의 내륜과 제2의 크로스롤러 베어링의 외륜이 단일의 원환형상 부재인 중간륜(中間輪)으로 형성되어 있다. 이 중간륜의 원형 외주면에 제1의 크로스롤러 베어링의 내륜측 궤도홈이 형성되며, 상기 원환형상 부재의 원형 내주면에 제2의 크로스롤러 베어링의 외륜측 궤도홈이 형성되어 있다. 한편, 특허문헌 2에는, 동심 형상으로 볼 베어링(ball bearing)이 다단으로 배열되어 있는 다단 볼 베어링이 제안되어 있다.
WO2003/050428호의 팜플렛 일본 특개 2000-27857호 공보
크로스롤러 베어링이 동심 형상으로 배치되어 있는 2단 크로스롤러 베어링에 있어서는, 외측의 크로스롤러 베어링의 내륜 및 내측의 크로스롤러 베어링의 외륜으로서 기능하는 중간륜에 큰 예압(予壓, precompression)이 작용한다. 이 때문에, 중간륜에 예압 변형이 생겨, 각 단의 크로스롤러 베어링의 원활한 회전을 확보할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명의 과제는, 이러한 점을 감안하여, 내륜 및 외륜으로서 기능하는 중간륜의 예압 변형을 억제하여 각 크로스롤러 베어링의 원활한 회전을 확보가능한 2단 크로스롤러 베어링을 제안하는 것에 있다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 2단 크로스롤러 베어링은, 외륜과, 상기 외륜의 내측에 동심 상태로 배치한 중간륜과, 상기 중간륜의 내측에 동심 상태로 배치한 내륜과, 상기 외륜 및 상기 중간륜의 사이에 형성되어 있는 직사각형 단면의 원환형상의 외측 궤도와, 상기 외측 궤도 내에 전동(轉動)가능한 상태로 삽입되어 있는 복수의 외측 롤러와, 상기 중간륜 및 상기 내륜의 사이에 형성되어 있는 직사각형 단면의 원환형상의 내측 궤도와, 상기 내측 궤도 내에 전동가능한 상태로 삽입되어 있는 복수의 내측 롤러를 구비하고 있으며,
상기 내측 롤러의 롤러 사이즈는, 상기 외측 롤러의 롤러 사이즈보다도 작고,
상기 내측 롤러의 롤러 중심은, 상기 외측 롤러의 롤러 중심에 대하여, 상기 축선을 따른 방향으로 오프셋된 위치에 있는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 상기 내측 롤러의 롤러 중심의 상기 외측 롤러의 롤러 중심에 대한 오프셋량은, 상기 내측 궤도의 궤도폭의 1/2로부터, 상기 궤도폭과 상기 외측 궤도의 궤도폭간의 가산값(sum)의 1/2까지의 범위 내의 값으로 할 수 있다. 이 범위 내의 값보다도 오프셋량이 적으면, 중간륜의 예압 변형을 충분히 억제할 수 없으므로 내측, 외측 크로스롤러 베어링의 원활한 회전을 확보하지 못할 우려가 있다. 또, 이 범위 내의 값보다도 오프셋량을 많게 하여도, 오프셋시키는 것에 따른 중간륜의 예압 변형 억제 효과의 더한 개선이 얻어지지 않으며, 2단 크로스롤러 베어링의 중심 축선의 방향의 폭치수가 커져, 2단 크로스롤러 베어링의 편평(扁平)화에 있어서 불리해진다.
중간륜의 예압 변형을 효과적으로 억제하면서, 2단 크로스롤러 베어링을 편평하게 하기 위해서는, 오프셋량을, 상기 외측 궤도의 궤도폭의 1/2로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 중간륜의 예압 변형을 확실하게 방지하기 위해서는, 상기 중간륜에 있어서의 원형 내주면으로부터 원형 외주면까지의 사이의 반경방향의 두께를, 적어도, 상기 외륜의 원형 내주면으로부터 원형 외주면까지의 사이의 반경방향의 두께의 2배로 해두는 것이 바람직하다.
한편, 2단 크로스롤러 베어링의 조립성을 향상시키기 위해서, 상기 외측 궤도 및 상기 내측 궤도를, 상기 외륜, 상기 중간륜 및 상기 내륜에 있어서, 이들의 일방의 단면에 가까운 위치에 형성하고, 상기 중간륜 및 상기 내륜에 있어서의 상기 단면(端面)에, 각각, 롤러삽입용의 삽입 구멍을 형성해두는 것이 바람직하다.
본 발명의 2단 크로스롤러 베어링에서는, 외륜, 중간륜, 외측 궤도, 및 외측 롤러에 의해 대(大)직경의 외측 크로스롤러 베어링이 구성되며, 중간륜, 내륜, 내측 궤도, 및 내측 롤러에 의해 소(小)직경의 내측 크로스롤러 베어링이 구성된다. 외측에 위치하는 대직경의 외측 크로스롤러 베어링은 롤러 사이즈가 크고, 내측에 위치하는 소직경의 내측 크로스롤러 베어링은 롤러 사이즈가 작다. 따라서, 2단 크로스롤러 베어링을 조립한 상태에 있어서, 내외의 크로스롤러 베어링의 공통 부품인 중간륜에 대하여 내측 및 외측으로부터 작용하는 예압 응력의 균형화를 도모할 수 있다.
또, 외측 크로스롤러 베어링의 롤러 중심과 내측 크로스롤러 베어링의 롤러 중심을, 그들의 중심 축선의 방향으로 오프셋시킨 위치로 하고 있으므로, 이들이 반경방향에 있어서 동일 평면형상(平面狀)으로 위치하는 경우에 비해, 중간륜에 생기는 예압 변형을 작게 할 수 있다. 그 결과, 2단 크로스롤러 베어링을 조립한 상태에 있어서의 중간륜의 예압 변형을 억제할 수 있으며, 내측, 외측의 크로스롤러 베어링의 원활한 회전을 확보할 수 있다.
도 1은, 본 발명을 적용한 2단 크로스롤러 베어링를 나타내는 단면도 및 세로 단면도이다.
도면을 참조해서 본 발명을 적용한 2단 크로스롤러 베어링의 실시 형태를 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 2단 크로스롤러 베어링(1)은, 외륜(11)과, 상기 외륜(11)의 내측에 동심 상태로 배치한 중간륜(12)과, 상기 중간륜(12)의 내측에 동심 상태로 배치한 내륜(13)을 구비하고 있다. 외륜(11)과 중간륜(12)의 사이에는 직사각형 단면의 원환형상의 외측 궤도(14)가 형성되어 있으며, 상기 외측 궤도(14)에는, 중심 축선이 번갈아 직교하는 상태로 복수개의 외측 롤러(15)가 전동가능한 상태로 삽입되어 있다. 중간륜(12)과 내륜(13)의 사이에도, 직사각형 단면의 원환형상의 내측 궤도(16)가 형성되어 있으며, 상기 내측 궤도(16)에는, 중심 축선이 번갈아 직교하는 상태로 복수개의 내측 롤러(17)가 삽입되어 있다.
중간륜(12)에 있어서의 일방의 원환형상 단면(12a)에는, 외측 롤러(15)를 외측 궤도(14) 내에 삽입하기 위한 삽입 구멍(12f)이 형성되어 있으며, 이 삽입 구멍(12f)은 마개(18)에 의해 봉쇄되어 있다. 마찬가지로, 내륜(13)에 있어서의 동일 측의 원환형상 단면(13a)에는, 내측 롤러(17)를 내측 궤도(16)에 삽입하기 위한 삽입 구멍(13f)이 형성되어 있으며, 이 삽입 구멍(13f)은 마개(19)에 의해 봉쇄되어 있다.
외륜(11)에 있어서의 양측의 원환형상 단면(11a, 11b)에는, 각각, 원주방향을 향해서, 일정한 각도간격으로 나사 구멍(21, 22)이 형성되어 있다. 이들은 베어링 중심 축선(1a)의 방향으로 연장되는 소정깊이의 나사 구멍이다. 중간륜(12)의 양측의 원환형상 단면(12a, 12b)에도, 원주방향을 향해서 소정의 각도간격으로 복수개의 나사 구멍(23, 24)이 형성되어 있다. 이들의 나사 구멍(23, 24)도 베어링 중심 축선(1a)의 방향으로 연장되는 소정깊이의 나사 구멍이다. 마찬가지로, 내륜(13)의 양측의 원환형상 단면(13a, 13b)에도 원주방향을 향해서 소정의 각도간격으로 복수개의 나사 구멍(25, 26)이 형성되어 있다. 또, 내륜(13)에는 중심 관통구멍(13g)이 형성되어 있으며, 이 원형 내주면으로부터 일정 폭으로 내측으로 돌출되어 있는 원환형상 플랜지(flange)(13h)에는, 원주방향으로 소정의 각도간격으로 나사 삽입 구멍(27)이 형성되어 있다. 이들의 나사 구멍(21∼26), 나사 삽입 구멍(27)을 이용하여, 외륜(11), 중간륜(12), 내륜(13)의 양측의 단면에 별도 부재(미도시됨)를 연결 고정가능하다.
여기서, 내측 롤러(17)의 롤러 사이즈는 외측 롤러(15)의 롤러 사이즈보다도 작고, 외측 크로스롤러 베어링의 쪽이 베어링 부하 용량이 크다. 또, 내측 롤러(17)의 롤러 중심(L2)은, 외측 롤러(15)의 롤러 중심(L1)에 대하여, 베어링 중심 축선(1a)을 따른 방향으로 오프셋된 위치로 되어 있다.
본 예에서는, 중간륜(12)의 예압 변형을 효과적으로 억제하면서, 2단 크로스롤러 베어링(1)을 편평하게 하기 위해서, 오프셋량(Δ)이, 외측 궤도(14)의 궤도폭(w)(14)의 1/2로 되어 있으며, 롤러 중심(L1)에 대하여 롤러 중심(L2)이 원환형상 단면(11a∼13a) 측으로 오프셋된 위치로 되어 있다. 오프셋량(Δ)은, 내측 궤도(16)의 궤도폭(w)(16)의 1/2로부터, 상기 궤도폭(w)(16)과 외측 궤도(14)의 궤도폭(w)(14)의 가산값의 1/2까지의 범위 내의 값으로 해두는 것이 바람직하다.
w(16)/2 <Δ<{w(16)+w(14)}/2
또, 중간륜(12)의 예압 변형을 확실하게 방지하기 위해서, 상기 중간륜(12)에 있어서의 원형 내주면(12d)으로부터 원형 외주면(12e)까지의 사이의 반경방향의 두께(t)(12)가, 외륜(11)의 원형 내주면(11d)으로부터 원형 외주면(11e)까지의 사이의 반경방향의 두께(t)(11)의 2배 이상으로 설정되어 있다.
게다가, 외륜(11), 중간륜(12) 및 내륜(13)에 있어서의 동일 측의 원환형상 단면(11a, 12a, 13a)이 거의 동일면 상에 위치하고 있으며, 외측 궤도(14)가, 원환형상 단면(11b, 12b)보다도 원환형상 단면(11a, 12a) 측에 가까운 위치에 있다. 또, 내측 궤도(16)도 원환형상 단면(12b, 13b)보다도 원환형상 단면(12a, 13a) 측에 가까운 위치에 있다. 상술한 바와 같이, 원환형상 단면(12a, 13a)에, 삽입 구멍(12f, 13f)이 형성되어 있다. 이와 같이, 외측 궤도(14), 내측 궤도(16)를, 이들의 베어링 중심 축선(1a)의 방향에 있어서, 롤러삽입 측의 원환형상 단면(12a, 13a) 측에 가까운 위치에 오게 하고 있다. 따라서, 2단 크로스롤러 베어링(1)의 조립성, 롤러의 삽입 작업의 작업성을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 외륜(11)과,
    상기 외륜(11)의 내측에 동심 상태로 배치한 중간륜(12)과,
    상기 중간륜(12)의 내측에 동심 상태로 배치한 내륜(13)과,
    상기 외륜(11) 및 상기 중간륜(12)의 사이에 형성되어 있는 직사각형 단면의 원환형상의 외측 궤도(14)와,
    상기 외측 궤도(14) 내에 전동가능한 상태로 삽입되어 있는 복수의 외측 롤러(15)와,
    상기 중간륜(12) 및 상기 내륜(13)의 사이에 형성되어 있는 직사각형 단면의 원환형상의 내측 궤도(16)와,
    상기 내측 궤도(16) 내에 전동가능한 상태로 삽입되어 있는 복수의 내측 롤러(17)를 구비하고 있으며,
    상기 내측 롤러(17)의 롤러 사이즈는, 상기 외측 롤러(15)의 롤러 사이즈보다도 작고,
    상기 내측 롤러(17)의 롤러 중심(L2)은, 상기 외측 롤러(15)의 롤러 중심(L1)에 대하여, 베어링 중심 축선(1a)을 따른 방향으로 오프셋된 위치에 있는 것을 특징으로 하는 2단 크로스롤러 베어링(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내측 롤러(17)의 롤러 중심(L2)의 상기 외측 롤러(15)의 롤러 중심(L1)에 대한 오프셋량 (Δ)은, 상기 내측 궤도(16)의 궤도폭의 1/2로부터, 상기 궤도폭과 상기 외측 궤도(14)의 궤도폭간의 가산값의 1/2까지의 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 2단 크로스롤러 베어링(1).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내측 롤러(17)의 롤러 중심(L2)의 상기 외측 롤러(15)의 롤러 중심(L1)에 대한 오프셋량 (Δ)은, 상기 외측 궤도(14)의 궤도폭의 1/2인 것을 특징으로 하는 2단 크로스롤러 베어링(1).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중간륜(12)에 있어서의 원형 내주면으로부터 원형 외주면까지의 사이의 반경방향의 두께는, 적어도, 상기 외륜(11)의 원형 내주면으로부터 원형 외주면까지의 사이의 반경방향의 두께의 2배인 것을 특징으로 하는 2단 크로스롤러 베어링(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측 궤도(14) 및 상기 내측 궤도(16)는, 상기 외륜(11), 상기 중간륜(12) 및 상기 내륜(13)에 있어서, 이들의 일방의 단면에 가까운 위치에 형성되어 있으며,
    상기 중간륜(12) 및 상기 내륜(13)에 있어서의 상기 단면에, 각각, 롤러삽입용의 삽입 구멍(12f, 13f)이 형성되고, 이 삽입 구멍이 마개 (18, 19)에 의해 봉쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 2단 크로스롤러 베어링(1).
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