JP2022157496A - ころ軸受け及び遊星減速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転効率を改善する。【解決手段】ころ軸受けは、内輪と外輪との間に配置され、軸方向に延在する第1ころ及び第2ころを備える。当該ころ軸受けにおいて、前記第2ころの直径は、前記第1ころの直径より小さい。【選択図】図4
Description
本発明は、ころ軸受け及び遊星減速機に関する。
遊星歯車を用いた遊星減速機等の軸受けにおいて、ボールベアリングや保持器付きころ軸受では耐久性が不足する場合やサイズの小型化が難しい場合などに、総ころ軸受けを用いることが知られている。
しかし、総ころ軸受けを用いる場合、隣接するころの間に生じる摩擦により、ロストルクが大きくなる。
一つの側面では、回転効率を改善できるころ軸受け及び遊星減速機を提供することを目的とする。
一つの態様において、ころ軸受けは、内輪と外輪との間に配置され、軸方向に延在する第1ころ及び第2ころを備える。当該ころ軸受けにおいて、前記第2ころの直径は、前記第1ころの直径より小さい。
一つの態様によれば、回転効率を改善できる。
以下に、本願の開示するころ軸受け及び遊星減速機について、図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
図1は、実施形態における遊星減速機の斜視図、図2は、実施形態における遊星減速機の一例を示す側面断面図、図3は、実施形態における遊星減速機の一例を示す正面断面図である。図2は、図1のA-A線で切断した断面を示し、図3は、図1のB-B線で切断した断面を示す。実施形態における遊星減速機1は、例えば、ロボットの関節等に汎用的に用いることができる。
図1乃至図3に示すように、実施形態における遊星減速機1は、ハウジング10と、ハウジング10に形成された内歯機構70と、キャリア30と、複数の遊星歯車機構40と、太陽歯車60とを備える。実施形態において、太陽歯車60は、モータの回転軸(不図示)に固定されたアダプタ20によって保持され、モータの回転に伴い太陽歯車60は回転する。3つの遊星歯車機構40は、太陽歯車60の回転によって、内歯機構70と噛み合いながら遊星軸43の周囲を回転可能かつ太陽歯車60の周囲を公転可能となっている。また、遊星軸43はキャリア30と連結しており、キャリア30は遊星歯車機構40の公転に伴って回転する。なお、アダプタ20を介さず、モータの回転軸を直接、太陽歯車60としても良い。また、ハウジング10と内歯機構70とは別体でも良い。なお、キャリア30は出力部材の一例であり、出力部材はロボットの関節等の駆動対象(不図示)に連結される。出力部材は、内歯機構70から伝達された駆動力を、駆動対象に伝達する。
遊星歯車機構40は、遊星歯車41と、遊星軸43とを備える。図4は、実施形態におけるころ軸受けを有する遊星歯車の一例を示す正面断面図である。図4に示すように、遊星歯車41は、遊星軸43を回転軸として、連動して回転する。遊星歯車41は、内歯機構70に連結される。なお、遊星歯車41は、一般的な軸受けの外輪に相当し、遊星軸43は、内輪に相当する。
実施形態における遊星減速機1は、公知の遊星減速機であり、内歯機構70、遊星歯車41及び太陽歯車60のうちのいずれかを固定させることで、駆動源からの入力先及び駆動対象への出力元を変更できる。これにより、遊星減速機1は、任意の減速比を得ることができる。
実施形態において、遊星歯車41は、第1ころ44と第2ころ45とを介して、遊星軸43に回動自在に軸支される。第1ころ44及び第2ころ45は、保持器を用いずに収容される。すなわち、実施形態における遊星歯車機構40において、第1ころ44及び第2ころ45は総ころ軸受けであるころ軸受け50を構成する。
第1ころ44及び第2ころ45は、例えばSUJ2などの軸受け鋼で形成される。実施形態においては、第2ころ45は、第1ころ44と同一の材質により形成される。また、第1ころ44及び第2ころ45は、例えば、軸方向において、遊星歯車41を径方向において支えるように延在する。
実施形態において、第1ころ44と第2ころ45とは、軸方向における長さが略同一であるように形成される。図5は、実施形態におけるころ軸受けを有する遊星歯車の一例を示す側面断面図である。図5は、図4のC-C線で切断した断面を示す。
図5に示すように、例えば、第1ころ44及び第2ころ45の長さは、約11mmである。第1ころ44及び第2ころ45の軸方向における両端は、例えば図示しない蓋部により覆われる。実施形態において、第1ころ44及び第2ころ45の軸方向における長さと、軸方向における両端に配置される蓋部の軸方向における厚さとの合計は、遊星歯車41の軸方向における長さと略同一である。
実施形態において、第1ころ44及び第2ころ45の断面形状は、軸方向における位置に関係なく略一定である。図6は、実施形態における第1ころ及び第2ころの一例を示す斜視図である。図6に示すように、例えば、第1ころ44が円柱状に形成される、すなわち断面形状が円形となる場合、第1ころ44の軸方向正方向側の端部付近における直径daと、軸方向中央付近における端部の直径dbと、軸方向負方向側の端部付近における直径dcとは、直径r1と略同一である。同様に、第2ころ45の軸方向正方向側の端部付近における直径dpと、軸方向中央付近における端部の直径dqと、軸方向負方向側の端部付近における直径drとは、直径r2と略同一である。
この場合において、第1ころの直径と、第2ころの直径とが略同一である場合、図8に示すように、第1ころと第2ころの間で摩擦が生じやすくなる。図8は、背景技術におけるころ軸受けの一例を示す拡大断面図である。
図8に示す背景技術においては、直径が略同一である第1ころ94と第2ころ95a及び95bとは、いずれも遊星歯車41の内周46と遊星軸43との両方に接する。この場合、第1ころ94と、第2ころ95a及び95bとは、いずれもラジアル荷重を負うことで、遊星歯車41の回転方向に連動して回転する。
この場合、図8の矢印に示すように、第1ころ94と第2ころ95aとは、接点Caにおいてせり合う。同様に、第1ころ94と第2ころ95bとは、接点Cbにおいてせり合う。このため、第1ころ94と第2ころ95a及び95bとの間で、摩擦によるトルクロスが生じる。
一方、実施形態において、図6及び図7に示すように、第2ころ45の直径r2は、第1ころ44の直径r1よりもわずかに小さくなるように形成される。図7は、実施形態におけるころ軸受けの一例を示す拡大断面図である。図7は、図4の枠F1に示す部分を拡大した図である。例えば、第1ころ44の直径r1が「φ1.18」である場合に、第2ころ45の直径r2は「φ1.17」となる。
図7に示すように、第1ころ44の直径r1は、遊星軸43の外周と、遊星歯車41の内周46との間隔I1と略一致する。すなわち、第1ころ44は、遊星歯車41に挿通された状態において、遊星軸43に接するとともに、内周46にも接する。
一方、第2ころ45の直径r2は、上で述べたように、間隔I1よりもわずかに小さい。この場合において、第2ころ45は、遊星歯車41に挿通された状態において、遊星軸43と内周46との両方には同時に接しない。第2ころ45は、例えば、図7に示すように、第2ころ45aと遊星軸43との間に、直径r2と間隔I1との差に応じた空隙G1が、径方向において形成される場合がある。一方、例えば、図7に示すように、第2ころ45bと内周46との間に、径方向における空隙G2が形成される場合がある。なお、実施形態において、第2ころ45は、径方向において、遊星軸43と内周46との間に移動可能に配置される。この場合において、第2ころ45は、遊星軸43と遊星歯車41の内周46との間において、ラジアル荷重を負わない。
この場合において、例えば、図7に示す第2ころ45aは、内輪43の外周側、外輪41の内周46、並びに隣り合う第1ころ44a及び44bのいずれにも接触可能となっており、遊星歯車41の動きに完全には連動せず、自由に回転できるので、第1ころ44との間でせり合わない。図7に示す第2ころ45b及びその他の第2ころ45も同様である。これにより、第1ころ44と第2ころ45との間での摩擦が生じにくくなる。
以上説明したように、実施形態におけるころ軸受け50は、内輪43と外輪41との間に配置され、軸方向に延在する第1ころ44及び第2ころ45を備える。また、第2ころ45の直径r2は、第1ころ44の直径r1よりも小さい。かかる構成によれば、回転効率を改善できる。
また、実施形態において、第1ころ44と第2ころ45とは、軸方向における長さが略同一であり、かつ同一の材質により形成される。さらに、第1ころ44及び第2ころ45の各断面形状は、軸方向における位置に関係なく一定であってもよい。これにより、第1ころ44及び第2ころ45の製造コストを削減できる。
また、実施形態において、第2ころ45は、周方向において、2つの隣接する第1ころ44の間に配置され、第1ころ44は、周方向において、2つの隣接する第2ころ45の間に配置される。すなわち、第1ころ44と第2ころ45とは、周方向において交互に配置される。また、第2ころ45は、径方向において、内輪43の外周側と、外輪41の内周側との間で移動可能に配置される。これにより、第2ころ45は、ラジアル荷重を負わないので、第1ころ44とせり合うことを抑制できる。
[変形例]
以上、各実施形態における構成について説明したが、実施形態はこれに限られない。第1ころ44と第2ころ45とが同一の材質により形成される例について説明したが、実施の形態はこれに限られない。例えば、第2ころ45は、樹脂などの自己潤滑性を有する、摺動性の高い材質により形成されてもよい。
以上、各実施形態における構成について説明したが、実施形態はこれに限られない。第1ころ44と第2ころ45とが同一の材質により形成される例について説明したが、実施の形態はこれに限られない。例えば、第2ころ45は、樹脂などの自己潤滑性を有する、摺動性の高い材質により形成されてもよい。
また、各実施形態に示す第1ころ44の直径r1と第2ころ45との直径r2とは一例であり、周方向及び径方向において第1ころ44のがたつきが生じない範囲であれば、第2ころ45の直径r2を小さくしてもよい。また、第2ころ45が自己潤滑性を有する場合など、第1ころ44との間の摩擦を十分に小さくすることができれば、第2ころ45の直径r2はより大きくてもよい。
また、第1ころの長さと第2ころの長さとが略同一である実施形態について説明したが、各ころの長さは互いに異なってもよい。また、第1ころ及び第2ころのうち、少なくともいずれかに、クラウニング形状のころを用いてもよい。
以上、本発明を実施形態及び各変形例に基づき説明したが、本発明は実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が可能であることも言うまでもない。そのような要旨を逸脱しない範囲での種々の変更を行ったものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。
1 遊星減速機、 10 ハウジング、 20 アダプタ、 30 キャリア、 40 遊星歯車機構、 41 遊星歯車、 43 遊星軸、 44 第1ころ、 45 第2ころ、 50 ころ軸受け、 60 太陽歯車、 70 内歯機構
Claims (9)
- 内輪と外輪との間に配置され、軸方向に延在する第1ころ及び第2ころを備え、
前記第2ころの直径は、前記第1ころの直径より小さい、
ころ軸受け。 - 前記第1ころと、前記第2ころとは、軸方向における長さが略同一である、請求項1に記載のころ軸受け。
- 前記第1ころ及び前記第2ころの各断面形状は、軸方向における位置に関係なく一定である、請求項1又は2に記載のころ軸受け。
- 前記第1ころ及び前記第2ころは、同一の材質により形成される、請求項1乃至3のいずれか1つに記載のころ軸受け。
- 前記第2ころは自己潤滑性を有する、請求項1乃至3のいずれか1つに記載のころ軸受け。
- 前記第2ころは、周方向において、2つの隣接する前記第1ころの間に配置され、
前記第1ころは、周方向において、2つの隣接する前記第2ころの間に配置される、請求項1乃至4のいずれか1つに記載のころ軸受け。 - 前記第2ころは、径方向において、前記内輪の外周側と前記外輪の内周側との間で移動可能に配置される、請求項1乃至5のいずれか1つに記載のころ軸受け。
- 前記内輪は遊星軸であり、
前記外輪の外周面には歯が形成される、
請求項1乃至7のいずれか1つに記載のころ軸受け。 - 請求項8に記載のころ軸受けを備える遊星減速機。
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