JP4390124B2 - 軽量ベアリングの製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道輪の軌道面部分が鉄系材料から形成され、それ以外の部分がアルミニウム合金等の軽量材料から形成された軽量ベアリングの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本願人は先に、特開２０００−１８６７１８号公報において、軽合金製の軌道輪本体部材と鉄系素材からなる軌道面形成部材からなる複合軌道輪を備えた軽量クロスローラベアリングを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、このように複合軌道輪を備えた軽量ベアリングにおいて、その複合軌道輪の製造を容易に行うことのできる軽量ベアリングの製造方法を提案することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、外輪が、外輪本体部材およびこの外輪本体部材の内周面に固定されていると共に内周面に軌道面が形成されている外輪側軌道面形成部材から構成され、内輪が、内輪本体部材およびこの内輪本体部材の外周面に固定されていると共に外周面に軌道面が形成されている内輪側軌道面形成部材から構成され、前記外輪側軌道面形成部材および内輪側軌道面形成部材が鉄系素材から形成され、前記外輪本体部材および内輪本体部材が前記鉄系素材よりも軽い軽量素材から形成されている軽量ベアリングの製造方法であって、次のようにして複合型の外輪を製造するようにしている。
【０００５】
すなわち、前記外輪本体部材をその中心軸線に直交する面で左右に分割した形状の第１および第２の外輪本体分割片を製造し、前記外輪側軌道面形成部材をその中心軸線に直交する面で左右に分割した形状の第１および第２の外輪側軌道面分割片を製造し、前記第１の外輪本体分割片に前記第１の外輪側軌道面分割片を拡散接合して、第１の外輪分割片を製造し、前記第２の外輪本体分割片に前記第２の外輪側軌道面分割片を拡散接合して、第２の外輪分割片を製造し、前記第１および第の外輪分割片を拡散接合して、前記外輪を製造することを特徴としている。
【０００６】
次に、本発明は、外輪が、外輪本体部材およびこの外輪本体部材の内周面に固定されていると共に内周面に軌道面が形成されている外輪側軌道面形成部材から構成され、内輪が、内輪本体部材およびこの内輪本体部材の外周面に固定されていると共に外周面に軌道面が形成されている内輪側軌道面形成部材から構成され、前記外輪側軌道面形成部材および内輪側軌道面形成部材が鉄系素材から形成され、前記外輪本体部材および内輪本体部材が前記鉄系素材よりも軽い軽量素材から形成されている軽量ベアリングの製造方法であって、次のようにして複合型の内輪を製造するようにしている。
【０００７】
すなわち、前記内輪本体部材をその中心軸線に直交する面で左右に分割した形状の第１および第２の内輪本体分割片を製造し、前記内輪側軌道面形成部材をその中心軸線に直交する面で左右に分割した第１および第２の内輪側軌道面分割片を製造し、前記第１の内輪本体分割片に前記第１の内輪側軌道面分割片を拡散接合して、第１の内輪分割片を製造し、前記第２の内輪本体分割片に前記第２の内輪側軌道面分割片を拡散接合して、第２の内輪分割片を製造し、前記第１および第２の内輪分割片を拡散接合して、前記内輪を製造することを特徴としている。
【０００８】
ここで、前記軽量素材としては、アルミニウム合金、チタン合金等の軽金属の合金、プラスチック、またはセラミックを用いることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した波動歯車装置ユニットについて説明する。
【００１０】
（全体構成）
図１は、本発明により製造されたクロスローラベアリングが組み込まれているシルクハット型波動歯車装置を備えた波動歯車装置ユニットの断面図である。図２はシルクハット型波動歯車装置の構成を示す説明図である。
【００１１】
本例の波動歯車装置ユニット１は、ユニット軸線１ａの方向に一定の間隔を開けて配置した第１の端板２および第２の端板３と、これらの第１および第２の端板２、３の間に配置されたクロスローラベアリング４とを有している。これら第１、第２の端板２、３およびクロスローラベアリング４の外輪４１によって構成されるユニットハウジングの内部に、シルクハット型の波動歯車装置５が組み込まれている。また、第１および第２の端板２、３の中心には軸孔が形成されており、ここには、ボールベアリング６、７によって回転自在に支持された中空入力軸８が貫通している。
【００１２】
クロスローラベアリング４は、外輪４１と内輪４２と、これら内外輪の間に区画形成されている円環状軌道に挿入された複数のコロ４３とを備えている。外輪４１は、円環状の外輪本体部材４１１と、この外輪本体部材の内周面に一体化されていると共に内周面に軌道面が形成されている円環状の外輪側軌道面形成部材４１２とを備えた複合部品である。
【００１３】
内輪４２は、円環状をした広幅の内輪本体部材４２１と、この内輪本体部材４２１における一方の端部側の外周面部分に一体化されていると共に外周面に軌道面が形成されている円環状の内輪側軌道面形成部材４２２とを備えた複合部品である。さらに、本例の内輪４２は、その内輪本体部材４２１における他方の端部側の内周面部分に一体化されていると共に内周面に内歯５１１が形成されている円環状の歯部形成部材５１２を備えている。すなわち、本例の内輪４２は以下に述べるシルクハット型の波動歯車装置５の剛性内歯歯車との兼用部品である。この構成の内輪４２の内輪本体部材４２１は、不図示の締結用ボルトによって、第２の端板３に締結固定されている。
【００１４】
シルクハット型の波動歯車装置５は、円環状の剛性内歯歯車５１と、シルクハット型の可撓性外歯歯車５２と、楕円形輪郭の波動発生器５３とを備えている。剛性内歯歯車５１は上記のようにクロスローラベアリング４の内輪４２と一体物として形成されており、内歯５１１が内周面に形成されている円環状の歯部形成部材５１２のみが別部材から形成され、内歯歯車兼用の内輪４２の内周面に一体化されている。
【００１５】
可撓性外歯歯車５２は円筒状の胴部５２１と、この一端に連続して半径方向の外方に広がっている環状のダイヤフラム５２２と、このダイヤフラム５２２の外周縁に連続している厚肉の環状ボス５２３と、胴部５２１の他端部分の外周面に形成されている外歯５２４とを備え、全体としてシルクハット形状をしたものである。環状ボス５２３は、クロスローラベアリング４の外輪４１の環状端面と第１の端板２の間に挟まれ、締結ボルト（図示せず）によって、これらの部品に締結固定されている。よって、可撓性外歯歯車５２と剛性内歯歯車５１はクロスローラベアリング４を介して相対回転自在の状態となっている。
【００１６】
波動発生器５３は、入力軸８の外周面に形成されている楕円形輪郭の剛性カム板部分５３１とボールベアリング５３２とを備え、このボールベアリング５３２は、剛性カム板部分５３１の外周面と可撓性外歯車５２の外歯５２４が形成されている部分の内周面との間に嵌め込まれている。
【００１７】
ここで、外輪４１の外輪本体部材４１１に形成したボルト孔４１４が開口している外輪本体部材の環状端面４１５には、ボルト座面形成用の環状板９が取り付けられ、この環状板９も締結用ボルトによって外輪本体部材４１１の側に締結固定されている。この環状板９の内周縁側の部分には、オイルシール用のシールリング９１が取り付けられており、このシールリング９１によって外輪４１と内輪４２の隙間がシールされている。
【００１８】
この構成のシルクハット型の波動歯車装置ユニット１では、入力回転軸８の第１の端板３から突出している突出部分が、モーター出力軸等の回転源に接続固定される。また、第１の端板２あるいは第２の端板３が、負荷側に接続固定される。入力回転軸８が高速回転すると、楕円形状の波動発生器４３によって楕円形状に撓められて円周方向の２か所で内歯４２４に噛み合っている外歯４１４の噛み合い部分は円周方向に移動する。外歯と内歯の歯数は異なっているので、歯数差に応じた相対回転がこれらの外歯と内歯の間に発生する。この回転は、入力回転数に比べて大幅に減速されたものとなる。第２の端板２および第２の端板３のうちの一方が負荷側に接続され、他方が回転しないように固定されるので、負荷側に接続された端板の側から減速回転が出力されて負荷側に伝達される。
【００１９】
（各部品の素材について）
上述のように、本例では、クロスローラベアリング４の外輪４１は、外輪本体部材４１１と外輪側軌道面形成部材４１２からなる複合部品である。同様に、内輪４２は、内輪本体部材４２１と、内輪側軌道面形成部材４２２と、内周面に内歯５１１が形成されている歯部形成部材５１２からなる複合部品である。
【００２０】
外輪本体部材４１１および内輪本体部材４２１は、鉄系素材よりも軽い軽量素材から形成されており、例えば、アルミニウム合金、チタン合金等の軽金属の合金、プラスチック、またはセラミックを採用することができる。これに対して、軌道面が形成されている外輪側軌道面形成部材４１２、内輪側軌道面形成部材４２２および、内歯が形成されている歯部形成部材５１２は一般的に使用されている鉄系素材から形成されている。
【００２１】
さらに、本例では、入力軸８もアルミニウム合金、チタン合金等の軽金属の合金、プラスチック、またはセラミック等の軽量素材から形成されており、その外周面に形成されている波動発生器５３の剛性カム板部分５３１も同一の軽量素材から形成されている。
【００２２】
（外輪、内輪の製造方法）
次に、複合部品である外輪４１および内輪４２の製造方法について説明する。まず、図３を参照して、外輪４１の製造方法を説明する。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、外輪本体部材４１１をその中心軸線４１ａ（図３（ｃ）参照）に直交する平面４１ｂ（図３（ｃ）参照）で左右に分割した形状の第１および第２の外輪本体分割片１１、１２を製造する。各外輪本体分割片１１、１２の内周面には４５度傾斜した拡散接合面１１ａ、１２ａが形成されている。また、外輪側軌道面形成部材４１２をその中心軸線４１ａに直交する平面４１ｂで左右に分割した形状の第１および第２の外輪側軌道面分割片２１、２２を製造する。これらの外周面にも中心軸線に対して４５度傾斜した拡散接合面２１ａ、２２ａが形成されている。
【００２４】
次に、図３（ｂ）に示すように、第１の外輪本体分割片１１の拡散接合面１１ａに第１の外輪側軌道面分割片２１の拡散接合面２１ａを重ね合わせ、これらを拡散接合する。拡散接合は、真空中において所定の圧力を拡散接合面に加えながら所定の高温雰囲気中で行う。この結果、第１の外輪本体分割片１１に第１の外輪側軌道面分割片２１が一体化された円環状の第１の外輪分割片３１を得ることができる。
【００２５】
同様に、第２の外輪本体分割片１２の拡散接合面１２ａに第２の外輪側軌道面分割片２２の拡散接合面２２ａを重ね合わせて、これらを拡散接合することにより、第２の外輪分割片３２を得ることができる。
【００２６】
この後は、図３（ｃ）に示すように、第１および第２の外輪分割片３１、３２の円環状側面３１ａ、３２ａを相互に重ね合わせて、同様にして、これらを拡散接合して一体化する。これにより、外輪４１が得られる。
【００２７】
なお、内輪４２も同様に製造することができる。本例の内輪４２の場合には、歯部形成部材５１２も拡散接合により内輪４２に一体化される。
【００２８】
（その他の実施の形態）
上記の例は、クロスローラベアリングに対して本発明を適用したものであるが、ボールベアリングなどのそのほかの形式のベアリングに対しても本発明を同様に適用できることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の軽量ベアリングでは、その外輪本体部分および内輪本体部分を軽量素材から形成し、強度が必要とされる外輪側軌道面および内輪側軌道面の部分のみを鉄系素材から形成し、これらの部材を結合して一体化した構成を採用している。従って、本発明によれば、非常に軽量なベアリングを実現できる。また、軽合金製の本体部材と鉄系素材からなる軌道側部材を拡散接合により一体化して複合部品である軌道輪を製造しているので、かかる構造の起動輪を簡単な工程により確実に一体化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したシルクハット型の波動歯車装置ユニットの概略断面図である。
【図２】図１の波動歯車装置の構成を示す説明図である。
【図３】図１の波動歯車装置における外輪および内輪の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 波動歯車装置ユニット
２、３ 端板
４ クロスローラベアリング
４１、１５１ 外輪
４１１ 外輪本体部材
４１２ 外輪側軌道面形成部材
４２ 内輪
４２１ 内輪本体部材
４２２ 内輪側軌道面形成部材
４３ コロ
５ 波動歯車装置
５１ 剛性内歯歯車
５１１ 内歯
５１２ 歯部形成部材
５２ 可撓性外歯歯車
８ 入力軸
９ 環状板
９１ オイルシール
１１ 第１の外輪本体分割片
１２ 第２の外輪本体分割片
２１ 第１の外輪側軌道面分割片
２２ 第２の外輪側軌道面分割片
３１ 第１の外輪分割片
３２ 第２の外輪分割片
４１ａ 中心軸線
４１ｂ 中心軸線に直交する平面

Claims (3)

  1. 外輪が、外輪本体部材およびこの外輪本体部材の内周面に固定されていると共に内周面に軌道面が形成されている外輪側軌道面形成部材から構成され、内輪が、内輪本体部材およびこの内輪本体部材の外周面に固定されていると共に外周面に軌道面が形成されている内輪側軌道面形成部材から構成され、前記外輪側軌道面形成部材および内輪側軌道面形成部材が鉄系素材から形成され、前記外輪本体部材および内輪本体部材が前記鉄系素材よりも軽い軽量素材から形成されている軽量ベアリングの製造方法であって、
    前記外輪本体部材をその中心軸線に直交する面で左右に分割した形状の第１および第２の外輪本体分割片を製造し、
    前記外輪側軌道面形成部材をその中心軸線に直交する面で左右に分割した形状の第１および第２の外輪側軌道面分割片を製造し、
    前記第１の外輪本体分割片に前記第１の外輪側軌道面分割片を拡散接合して、第１の外輪分割片を製造し、
    前記第２の外輪本体分割片に前記第２の外輪側軌道面分割片を拡散接合して、第２の外輪分割片を製造し、
    前記第１および第２の外輪本体分割片を拡散接合して、前記外輪を製造することを特徴とする軽量ベアリングの製造方法。
  2. 外輪が、外輪本体部材およびこの外輪本体部材の内周面に固定されていると共に内周面に軌道面が形成されている外輪側軌道面形成部材から構成され、内輪が、内輪本体部材およびこの内輪本体部材の外周面に固定されていると共に外周面に軌道面が形成されている内輪側軌道面形成部材から構成され、前記外輪側軌道面形成部材および内輪側軌道面形成部材が鉄系素材から形成され、前記外輪本体部材および内輪本体部材が前記鉄系素材よりも軽い軽量素材から形成されている軽量ベアリングの製造方法であって、
    前記内輪本体部材をその中心軸線に直交する面で左右に分割した形状の第１および第２の内輪本体分割片を製造し、
    前記内輪側軌道面形成部材をその中心軸線に直交する面で左右に分割した形状の第１および第２の内輪側軌道面分割片を製造し、
    前記第１の内輪本体分割片に前記第１の内輪側軌道面分割片を拡散接合して、第１の内輪分割片を製造し、
    前記第２の内輪本体分割片に前記第２の内輪側軌道面分割片を拡散接合して、第２の内輪分割片を製造し、
    前記第１および第２の内輪本体分割片を拡散接合して、前記内輪を製造することを特徴とする軽量ベアリングの製造方法。
  3. 請求項１または２において、
    前記軽量素材は、アルミニウム合金、チタン合金等の軽金属の合金、プラスチック、またはセラミックであることを特徴とする軽量ベアリングの製造方法。
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