JP2018168986A - 玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】波動歯車減速機に備わるフレクスプラインと玉軸受の外輪との間からフレクスプライン内に異物が入り込むことを防止する。
【解決手段】波動歯車減速機に備わる楕円状カム４とフレクスプライン３との間に介在する玉軸受において、楕円状カム４との嵌合によって楕円状に変形させられる内輪５と、内輪５の楕円状変形に伴って楕円状に変形させられる外輪６とを備え、フレクスプライン３と外輪６との間の全周にフレクスプライン３と外輪６との隙間を塞ぐシール層３０を備える構成とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、玉軸受に関し、特に、波動歯車減速機に備わる楕円状カムとフレクスプラインとの間に介在するものに関する。

波動歯車減速機は、サーキュラスプラインと、フレクスプラインと、楕円状カムと、フレクスプラインと楕円状カムとの間に介在する玉軸受を備える。玉軸受は、楕円状カムに嵌合されることにより楕円状に弾性変形させられる。フレクスプラインは、楕円状の玉軸受の外輪によって楕円状に弾性変形させられる。

フレクスプラインは、その楕円状の長軸方向の二箇所でサーキュラスプラインに噛み合わされている。楕円状カムの回転と一体に楕円状の玉軸受が回転すると、その回転方向へ楕円状の長軸方向の向きが変わり、サーキュラスプラインとフレクスプラインの噛み合う位置が回転方向に移動して、フレクスプラインとサーキュラスプラインとの間に相対回転が発生する。その相対回転が減速回転として取り出される（例えば、特許文献１参照）。

実開平７−３３２４４２号公報

図４に示すように、フレクスプライン１００は、一般に、薄肉の金属材で形成されており、軸方向一端で開口を形成する筒部１０１と、軸方向他端で筒部１０１に連続する底１０２とで形成されたカップ状になっている。玉軸受１１０の外輪１１１は、外周両側の面取り部間に円筒面状に形成された外径面部１１２を有する。

フレクスプライン１００の筒部１０１は、その楕円状の長軸方向の二箇所（図示断面上）において、開口縁１０３側に向かって外径側へ傾く。このため、外輪１１１の円筒面状の外径面部１１２は、傾いた筒部１０１と外径面部１１２の底１０２側の端で接触する線状の接触状態となる。特許文献１のように外輪の嵌め合い面部がその幅中央上に曲率中心をもった球面状に形成されている場合であっても、前述の二箇所においては球面状の直径線上で接触する線状の接触状態になる。このため、フレクスプライン１００に対して外輪１１１のクリープが発生しやすい状態であり、このため、フレクスプライン１００と外輪１１１との間に摩耗が発生する可能性がある。フレクスプライン１００や外輪１１１に生じる摩耗量が大きくなると、フレクスプライン１００と外輪１１１との間の隙間からフレクスプライン１００内に異物が入り込む場合があるので好ましくない。

そこで、この発明の課題は、波動歯車減速機に備わるフレクスプラインと玉軸受の外輪との間からフレクスプライン内に異物が入り込むことを防止することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、波動歯車減速機に備わる楕円状カムとフレクスプラインとの間に介在する玉軸受において、前記楕円状カムとの嵌合によって楕円状に変形させられる内輪と、前記内輪の楕円状変形に伴って楕円状に変形させられる外輪と、を備え、前記フレクスプラインと前記外輪との間の全周に前記フレクスプラインと前記外輪との隙間を塞ぐシール層を備える玉軸受とした。

前記シール層の素材として、例えば、ゴムを採用することができる。

前記シール層を前記フレクスプラインの内面に固着して備える構成を採用することができる。あるいは、前記外輪は、前記フレクスプラインの開口縁よりも軸方向内側に配置される外周部を備え、前記シール層を前記外輪の外周部に固着して備える構成を採用することができる。

前記外輪は、前記フレクスプラインの開口縁よりも軸方向内側に配置される外周部と、前記フレクスプラインの前記開口縁よりも軸方向外側に位置し前記開口縁に軸方向で対向する外径突部と、を備え、前記シール層を前記外径突部の前記開口縁側に向く内側端面に備える構成を採用することができる。

この発明は、フレクスプラインと外輪との間の全周にフレクスプラインと外輪との隙間を塞ぐシール層を備えたので、フレクスプライン内へ異物が入り込むことを防止できる。

この発明の一実施形態に係る玉軸受を示す断面図 図１の玉軸受の長軸を含むアキシアル平面での切断面を示す断面図 （ａ）（ｂ）は、それぞれ変形例を示す要部拡大図 従来例を示す断面図

この発明の一例として実施形態を、図面に基づいて説明する。図１、図２に示す玉軸受１は、波動歯車減速機用のものである。この波動歯車減速機は、サーキュラスプライン２と、フレクスプライン３と、楕円状カム４と、フレクスプライン３と楕円状カム４との間に介在する玉軸受１とを備える。

玉軸受１は、内輪５と、外輪６と、内輪５の外周に形成された軌道溝７と外輪６の内周に形成された軌道溝８との間に介在する複数の玉９と、これら玉９間の周方向間隔を所定に保つ保持器１０とを備える。軌道溝７、８間には、通常、奇数個の玉９が配置されている。内輪５及び外輪６は金属製である。

以下、「軸方向」は、玉軸受１の軸受中心軸（図示省略）に沿った方向のことをいう。玉軸受１の軸受中心軸は、設計上、内輪５、外輪６の各軌道輪の中心軸と同軸に設定され、また、波動歯車減速機の回転軸線と同軸に設定されている。以下、その軸受中心軸に対して直角な方向のことを「径方向」といい、その軸受中心軸回りの円周方向のことを「周方向」という。

楕円状カム４は、第一軸Ｓ１と一体に周方向に回転可能となっている。フレクスプライン３は、第一軸Ｓ１と同軸に配置された第二軸Ｓ２と一体に周方向に回転可能となっている。

サーキュラスプライン２は、金属製である。サーキュラスプライン２の内周には、周方向に沿って所定数の内歯１１が設けられている。

フレクスプライン３は、金属製である。その構成は、筒部１２と、筒部１２の軸方向一端に連続する底部１３とで形成されたカップ状になっている。筒部１２の内側は、円筒面状に形成されている。筒部１２の軸方向の先端は、フレクスプライン３の開口縁１４になっている。

筒部１２の外周には、サーキュラスプライン２の内歯１１に噛み合う外歯１５が、周方向に沿って設けられている。この実施形態では、フレクスプライン３の外歯１５の数は、サーキュラスプライン２の内歯１１の数よりも２つ少なく設定されている。外歯１５の数と内歯１１の数は、外歯１５の数が内歯１１の数よりも少ない条件で適宜設定できる。

楕円状カム４の外周には、楕円状の嵌め合い面が形成されている。玉軸受１の内輪５は、その楕円状カム４の嵌め合い面に嵌合されることにより、楕円状に弾性変形させられる。この楕円状変形に伴い、外輪６が、玉９を介して押されることにより、楕円状に弾性変形させられる。この状態で玉軸受１の外輪６がフレクスプライン３の筒部１２の内側に圧入されることにより、フレクスプライン３の筒部１２も楕円状に弾性変形させられる。

楕円状カム４の回転と一体に楕円状の玉軸受１が回転すると、その回転方向へ楕円状の長軸方向の向きが変わり、サーキュラスプライン２の歯１１とフレクスプライン３の歯１５の噛み合う位置が回転方向に移動して、フレクスプライン３とサーキュラスプライン２との間に１周で歯２つ分の相対回転が発生する。その相対回転が減速回転として取り出される。

図１に示すように、玉軸受１の外輪６は、径方向に沿った二つの端面１６、１７を有する。これら二つの端面１６、１７は、外輪６の幅を規定する二面になっている。

この実施形態では、外輪６の円筒状の外径面部１９が、フレクスプライン３の筒部１２の内側に配置されている。このため、外輪６の外周部１８は、二つの端面１６、１７間のうち、外径面部１９と、その外径面部１９とフレクスプライン３の底部１３側の端面１６と繋ぐ面取り部２０ａと、その反対側の端面１７とを繋ぐ面取り部２０ｂに相当する。

なお、この実施形態では、外輪６の外径面部１９は円筒状となっているが、この外径面部１９を、軸方向にフレクスプライン３の開口縁１４側に向かって次第に外径を大きくした円すい台状（テーパ状）としてもよい。外径面部１９を円すい台状とする場合、その外径面部１９は、任意のアキシアル平面上での断面形状が、楕円状の長軸方向の二箇所でフレクスプライン３の筒部１２の内面に沿う形状であることが望ましい。なお、アキシアル平面とは、玉軸受１の軸受中心軸を含む仮想平面のことをいう。図１は、楕円状の長軸を含むアキシアル平面上でのフレクスプライン３及び外輪６等を示している。

この構成からなる波動歯車減速機の玉軸受１において、この発明では、フレクスプライン３と外輪６との間の全周に、フレクスプライン３と外輪６との隙間を塞ぐシール層３０を備えている。シール層３０を備えたことにより、フレクスプライン３と外輪６との隙間を通じてフレクスプライン３内へ異物が入り込むことを防止できる。

シール層３０の素材として、例えば、ゴムを採用することができる。また、使用できるゴムとして、例えば、フッ素ゴム、シリコンゴム、ニトリルゴム等が挙げられる。シール層３０の素材は、これらの中からであっても、あるいは、それ以外からであっても、１つの種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。

シール層３０は、フレクスプライン３と外輪６との間の全周に亘って、連続的に介在していればよい。ここで、例えば、シール層３０を、フレクスプライン３の内面に固着して備えるものとすることができる。ゴムの固着方法は、接着、溶着、加硫接着、その他手法を採用することができる。

このシール層３０の介在により、フレクスプライン３と玉軸受１の外輪６との間に隙間が塞がれ、フレクスプライン３内への異物の侵入が防止される。特に、シール層３０の素材としてゴムを採用してことにより、フレクスプライン３や外輪６が回転とともに弾性変形しても、そのゴムの弾力によって両者の隙間は常に閉じられた状態とできる。

フレクスプライン３の内面と外輪６の外周部１８との隙間は、図１に示すように、軸方向に沿って、フレクスプライン３の奥部から開口縁１４側へ向かって徐々に拡がる形状となる場合もあるし、軸方向に沿って平行となる場合もあることから、その隙間の形状の変化に伴ってシール層３０が弾性変形すれば、フレクスプライン３の内面と外輪６の外周部１８との隙間は、常に安定して閉じられた状態となる。

シール層３０は、玉軸受１の外輪６の外周部１８に固着して備えても、同様の効果を発揮できる。例えば、図３（ａ）の例では、潤滑性樹脂層３０は、外輪６の外周部１８に固着して備えられる。シール層３０の固着方法は、前述の例と同様とできる。このシール層３０の効果や、シール層３０の固着方法は、後述の各例においても同様である。

なお、図３（ａ）の例では、シール層３０は、外輪６の外周部１８のうち、フレクスプライン３の軸方向内側寄りの部分でのみ、フレクスプライン３と外輪６の双方に密着しているが、これを、図１等の同様に、外輪６の外周部１８の軸方向全域においてフレクスプライン３と外輪６の双方に密着するようにしてもよい。

図３（ｂ）の例では、外輪６は、フレクスプライン３の開口縁１４よりも軸方向内側、すなわち、底部１３側に配置される外周部１８と、フレクスプライン３の開口縁１４よりも軸方向外側に位置し、開口縁１４に軸方向で対向する外径突部２１とを備えている。

外径突部２１を設けたことにより、仮に、外輪６に、フレクスプライン３に対して底部１３側へ押し込む力が採用しても、外径突部２１の内側端面２２が、フレクスプライン３の開口縁１４に当接することで、外輪６が筒部１２の奥部に入り込んでいく事態を防止することができる。

ここで、シール層３０は、外輪６の外周部１８と、外径突部２１の開口縁１４側に向く内側端面に固着して備えられる。図３（ｂ）に示すように、シール層３０は、外輪６の外周部１８に固着される円筒部３１と、外径突部２１の開口縁１４側に向く内側端面に固着して備えられる外径突出部３２とを備える断面Ｌ字型である。このため、外径突部２１とフレクスプライン３の端縁１４との間においても、異物の侵入を防止できる。

なお、この図３（ｂ）の例では、外径突部２１は、外輪６の周方向全周に亘って連続的に設けられるフランジ部としているが、この外径突部２１を、外輪６の周方向に沿って断続的に配置されたものとしてもよい。また、外径突部２１は、外輪６の周方向に少なくとも１箇所あればよい。

これらの実施形態では、シール層３０を、フレクスプライン３や外輪６に固着して備えるものとしたが、シール層３０を、フレクスプライン３と外輪６との間に挟んで固定するものとしてもよい。シール層３０は、フレクスプライン３の内面と外輪６の外周部１８との間に圧縮された状態に挟まれて固定されるので、フレクスプライン３と外輪６との隙間は常に塞がれた状態に維持できる。

これらの実施形態では、シール層３０としてゴムを採用したが、ゴム以外にも、例えば、樹脂を採用することができる。特に、弾力のある軟質樹脂等を採用することが好ましい。

１ 玉軸受
２ サーキュラスプライン
３ フレクスプライン
４ 楕円状カム
５ 内輪
６ 外輪
１２ 筒部
１３ 底部
１４ 開口縁
１８ 外周部
１９ 外径面部
２０ａ，２０ｂ 面取り部
２１ 外径突部（フランジ部）
３０，３１，３２ シール層

Claims (5)

1. 波動歯車減速機に備わる楕円状カム（４）とフレクスプライン（３）との間に介在する玉軸受において、
   前記楕円状カム（４）との嵌合によって楕円状に変形させられる内輪（５）と、
   前記内輪（５）の楕円状変形に伴って楕円状に変形させられる外輪（６）と、
   を備え、
   前記フレクスプライン（３）と前記外輪（６）との間の全周に前記フレクスプライン（３）と前記外輪（６）との隙間を塞ぐシール層（３０）を備える玉軸受。
2. 前記シール層（３０）の素材はゴムである
   請求項１に記載の玉軸受。
3. 前記シール層（３０）を前記フレクスプライン（３）の内面に固着して備える
   請求項１又は２に記載の玉軸受。
4. 前記外輪（６）は、前記フレクスプライン（３）の開口縁（１４）よりも軸方向内側に配置される外周部（１８）を備え、
   前記シール層（３０）を前記外輪（６）の外周部（１８）に固着して備える
   請求項１又は２に記載の玉軸受。
5. 前記外輪（６）は、前記フレクスプライン（３）の開口縁（１４）よりも軸方向内側に配置される外周部（１８）と、前記フレクスプライン（３）の前記開口縁（１４）よりも軸方向外側に位置し前記開口縁（１４）に軸方向で対向する外径突部（２１）と、
   を備え、
   前記シール層（３０）を前記外径突部（２１）の前記開口縁（１４）側に向く内側端面に備える
   請求項１から４のいずれか一つに記載の玉軸受。

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