(57)【要約】【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の局部的な摩耗を防止する。【解決手段】外輪６の外周部１８は、軸方向にフレクスプラインの開口縁側に向かって次第に外径を大きくした外径面部１９を有する。外径面部１９の任意のアキシアル平面上での断面形状は、楕円状の長軸方向の二箇所でフレクスプライン３の内側に沿うテーパ状に形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記外輪が、前記フレクスプラインの内側に配置される外周部を有し、
前記外輪の前記外周部が、軸方向に前記フレクスプラインの開口縁側に向かって次第に外径を大きくした外径面部を有し、
前記外径面部の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前記フレクスプラインの内側に沿うテーパ状に形成されていることを特徴とする玉軸受。
【請求項２】
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、
前記外輪が、前記フレクスプラインの内側に配置される外周部を有し、
前記外輪の前記外周部が、軸方向に前記フレクスプラインの開口縁側に向かって次第に大径となるように形成された外径面部を有し、
前記外径面部の任意のアキシアル平面上での断面形状が、円弧状に形成されており、前記円弧状の曲率中心が、軸方向に関して前記外周部の幅中央よりも前記開口縁側の位置に設定され、かつ径方向に関して軸受中心軸よりも遠くの位置に設定されていることを特徴とする玉軸受。
【請求項３】
前記外輪の前記外周部のうち、前記開口縁側の端と前記外径面部との間が、楕円状の短軸方向の二箇所で前記フレクスプラインの内側との間に隙間を生じる外径に設定されている請求項１又は２に記載の玉軸受。
【請求項４】
前記外輪の前記外周部が、前記外径面部から軸方向に前記開口縁側に向かって連続する円筒面状の中間部と、前記中間部から前記開口縁側に向かって当該外周部の端まで次第に小径とした縮径部とを有し、
前記外輪の前記縮径部が、楕円状の短軸方向の二箇所で前記フレクスプラインの内側との間に隙間を生じる外径に設定されている請求項１又は２に記載の玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平７−３３２４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図９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、外輪のクリープが発生した場合、局部的な摩耗箇所となり、その摩耗粉が玉軸受の内部に侵入することで早期破損する可能性がある。
【０００５】
上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、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の局部的な摩耗を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を達成するための第一の発明は、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、前記外輪が、前記フレクスプラインの内側に配置される外周部を有し、前記外輪の前記外周部が、軸方向に前記フレクスプラインの開口縁側に向かって次第に外径を大きくした外径面部を有し、前記外径面部の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前記フレクスプラインの内側に沿うテーパ状に形成されている構成を採用したものである。
【０００７】
上記第一の発明によれば、外輪、フレクスプラインにおける楕円状の長軸方向の二箇所において、外輪がフレクスプラインの内側に沿う断面テーパ状の外径面部でフレクスプラインの内側に接触するため、接触面積が従来例よりも増加する。これにより、長軸方向の二箇所での接触面圧が下がり、ここでの局部的な摩耗が防止される。
【０００８】
上記の課題を達成するための第二の発明は、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、前記外輪が、前記フレクスプラインの内側に配置される外周部を有し、前記外輪の前記外周部が、軸方向に前記フレクスプラインの開口縁側に向かって次第に大径となるように形成された外径面部を有し、前記外径面部の任意のアキシアル平面上での断面形状が、円弧状に形成されており、前記円弧状の曲率中心が、軸方向に関して前記外周部の幅中央よりも前記開口縁側の位置に設定され、かつ径方向に関して軸受中心軸よりも遠くの位置に設定されている構成を採用したものである。
【０００９】
上記第二の発明によれば、外輪、フレクスプラインにおける楕円状の長軸方向の二箇所において、外輪が、球面状の場合に比してフレクスプラインの内側に似た形状である断面円弧状の外径面部でフレクスプラインの内側に接触するため、接触面積が比較的に増加して接触面圧が下がる。これにより、長軸方向の二箇所での接触面圧が下がり、ここでの局部的な摩耗が防止される。
【００１０】
好ましい具体例として、前記外輪の前記外周部のうち、前記開口縁側の端と前記外径面部との間が、楕円状の短軸方向の二箇所で前記フレクスプラインの内側との間に隙間を生じる外径に設定されていることが挙げられる。このようにすると、短軸方向の二箇所でのフレクスプラインの内側と外輪の外周部との接触が減るので、ここでの局部的な摩耗を防止することができる。
【００１１】
また、別の好ましい具体例として、前記外輪の前記外周部が、前記外径面部から軸方向に前記開口縁側に向かって連続する円筒面状の中間部と、前記中間部から前記開口縁側に向かって当該外周部の端まで次第に小径とした縮径部とを有し、前記外輪の前記縮径部が、楕円状の短軸方向の二箇所で前記フレクスプラインの内側との間に隙間を生じる外径に設定されていることが挙げられる。このようにすると、短軸方向の二箇所でのフレクスプラインの内側と外輪の外周部との接触が減るので、ここでの局部的な磨耗を防止しつつ、外輪の外径面部と、これよりも開口縁側の外周部分とを繋ぐ境界を滑らかにすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
上述のように、第一の発明又は第二の発明は、その構成の採用により、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の局部的な摩耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の第一実施形態に係る玉軸受を示す断面図
【図２】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
【図３】この発明の第二実施形態に係る玉軸受を示す断面図
【図４】この発明の第三実施形態に係る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
【図５】図４の玉軸受の短軸を含むアキシアル平面での切断面を示す断面図
【図６】この発明の第四実施形態に係る玉軸受の短軸を含むアキシアル平面での切断面を示す断面図
【図７】この発明の第五実施形態に係る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
【図８】図７の玉軸受の短軸を含むアキシアル平面での切断面を示す断面図
【図９】従来例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明の一例としての第一実施形態を添付図面の図１、２に基づいて説明する。図１、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
楕円状カム４は、第一軸Ｓ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Ｓと同軸に配置された第二軸（図示省略）と一体に周方向に回転可能となっている。
【００１８】
サーキュラスプライン２の内周には、周方向に所定数の歯１１が設けられている。
【００１９】
フレクスプライン３は、筒部１２と、筒部１２の軸方向一端に連続する底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の歯１１に噛み合う歯１５が設けられている。フレクスプライン３の歯１５の数は、サーキュラスプライン２の歯１１の数よりも２つ少ない。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。また、外輪６は、フレクスプライン３の筒部１２の内側に配置される外周部１８を有する。図示例では、外輪６の全体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ので、外輪６の外周部１８は、二つの端面１６、１７間の外周全範囲に相当する。
【００２３】
外輪６の外周部１８は、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外径面部１９と、外径面部１９とフレクスプライン３の底１３側の端面１６とを繋ぐ面取り部２０と、外径面部１９とフレクスプライン３の開口縁１４側の端面１７とを繋ぐ面取り部２１とで構成されている。
【００２４】
外輪６の外径面部１９の任意のアキシアル平面上での断面形状は、図１に示すテーパ状に形成されている。玉軸受１の軸受外径は、外輪６の外径面部１９における最大の外径寸法に相当する。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、前述の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及び外輪のみを示しており、フレクスプラインの歯の図示を省略している。
【００２５】
外輪６の外径面部１９におけるテーパ状の傾斜は、その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の内側に沿うように設定されている。
【００２６】
第一実施形態の玉軸受１は、上述のようなものであり、その外輪６、フレクスプライン３における楕円状の長軸方向の二箇所において、外輪６は、フレクスプライン３の筒部１２の内側に沿う断面テーパ状の外径面部１９で筒部１２の内側に面状に接触する。このため、その長軸方向の二箇所では、面取り部２０の繋ぎ目付近で線状にしか接触できない従来例に比して、外輪６の外周部１８とフレクスプライン３の筒部１２の内側との接触面積が増加し、ここでの接触面圧が下がって局部的な摩耗が防止される。したがって、玉軸受１によれば、波動歯車減速機に備わるフレクスプライン３と玉軸受１の外輪６の局部的な摩耗を防止することができる。
【００２７】
この発明の第二実施形態を図３に基づいて説明する。なお、以下では、第一実施形態との相違点を述べるに留める。図３は、図１と同様の断面を示す。
【００２８】
図３に示すように、第二実施形態の玉軸受３０は、外輪３１の外周部３２のうち、外径面部３３の断面形状を変更した点でのみ第一実施形態と相違するものである。具体的には、外輪３１の外径面部３３の任意のアキシアル平面上での断面形状は、円弧状に形成されている。その円弧状の曲率中心Ｏは、軸方向に関して外輪３１の外周部３２の幅中央（図中に一点鎖線Ｌで当該幅中央位置を示す。）よりも開口縁１４側の位置に設定されている。また、曲率中心Ｏは、径方向に関して軸受中心軸よりも遠くの位置に設定されている。すなわち、外径面部３３の曲率半径Ｒは、玉軸受３０の軸受外径の半分よりも大きい。
【００２９】
仮に、曲率中心を軸方向に関して外周部３２の幅中央と同位置に設定し、径方向に関して軸受中心軸上に設定した場合、外径面部は球面状になる。楕円状の長軸方向の二箇所における外径面部３３の断面円弧状は、その球面状の断面円弧状に比して、曲率が小さい分、フレクスプライン３の筒部１２の内側との間に隙間を生じにくく、かつ曲率中心Ｏを開口縁１４側へ寄せた分、外径側へ逃げる筒部１２の内側に追随する形状となる。
【００３０】
このように、外輪３１、フレクスプライン３における楕円状の長軸方向の二箇所において、外輪３１は、球面状の場合に比して、フレクスプライン３の筒部１２の内側に似せた断面円弧状の外径面部３３で筒部１２の内側に接触する。このため、その長軸方向の二箇所では、外輪３１の外周部３２とフレクスプライン３の筒部１２の内側との接触面積が比較的に増加し、ここでの接触面圧が下がって局部的な摩耗が防止される。したがって、玉軸受３０によれば、波動歯車減速機に備わるフレクスプライン３と玉軸受３０の外輪３１の局部的な摩耗を防止することができる。
【００３１】
この発明の第三実施形態を図４、５に基づいて説明する。図４は、図１と同様の断面を示す。図５は、前述の楕円状の短軸を含むアキシアル平面上でのフレクスプライン及び外輪のみを示しており、フレクスプラインの歯の図示を省略している。
【００３２】
図４、５に示すように、第三実施形態の玉軸受４０は、外輪４１の外周部４２の断面形状を変更した点でのみ第一実施形態と相違するものである。具体的には、外輪４１の外周部４２のうち、開口縁１４側の端と外径面部４３との間が、玉軸受４０の軸受外径（外径面部４３の最大外径）に比して小径に形成されている。外輪４１の外径面部４３は、図４に示すように、軸方向に関して、外周部４２の幅中央よりも開口縁１４側に達しているが、軌道溝８の開口縁１４側の溝縁と面取り部４４との間で途絶えている。
【００３３】
外輪４１の外周部４２の端と外径面部４３との間は、開口縁１４側の面取り部４４と、この面取り部４４から軸方向に底１３側に向かって連続する円筒面部４５と、円筒面部４５と外径面部４３とを繋ぐ段差部４６とで形成されている。図５に示すように、楕円状の短軸を含むアキシアル平面上では、フレクスプライン３の筒部１２が内径側へ倒れる。前述の面取り部４４、円筒面部４５及び段差部４６の全範囲は、その楕円状の短軸方向の二箇所でフレクスプライン３の筒部１２の内側との間に隙間４７を生じる外径に設定されている。このため、その短軸方向の二箇所では、外輪４１の外周部４２の端と外径面部４３との間が、内側に倒れたフレクスプライン３の筒部１２の内側と接触せず、フレクスプライン３の筒部１２の内側と外輪４１の外周部４２との接触が第一実施形態よりも減る。したがって、玉軸受４０によれば、楕円状の短軸方向の二箇所での局部的な摩耗を防止することができる。
【００３４】
この発明の第四実施形態を図６に基づいて説明する。図６は、図５と同様の断面を示す。第四実施形態の玉軸受５０は、第三実施形態からさらに変更したものであって、外輪５１の外径面部５２の断面形状を変更した点でのみ第三実施形態と相違している。具体的には、外輪５１の外径面部５２の断面形状は、第二実施形態と同じ円弧状になっている。玉軸受５０も、第三実施形態と同じく、楕円状の短軸方向の二箇所での局部的な摩耗を防止することができる。
【００３５】
この発明の第五実施形態を図７、８に基づいて説明する。図７は、図１と同様の断面を示し、図８は、図５と同様の断面を示す。第五実施形態の玉軸受６０は、第四実施形態からさらに変更したものであって、外輪６１の外周部６２の断面形状を変更した点でのみ第四実施形態と相違している。具体的には、外輪６１の外周部６２は、外径面部６３から軸方向に開口縁１４側に向かって連続する円筒面状の中間部６４と、中間部６４から開口縁１４側に向かって外周部６２の端まで次第に小径とした縮径部６５とを有する。
【００３６】
外輪６１の外径面部６３は、外周部６２の幅中央よりも底１３側にのみ形成されている。外輪６１の外周部６２の断面形状は、外周部６２の幅中央を通るラジアル平面を境として鏡面対称になっている。このため、外輪６１の縮径部６５は、外径面部６３と鏡面対称な断面円弧状に形成されている。縮径部６５の全範囲は、図８に示すように、楕円状の短軸方向の二箇所でフレクスプライン３の筒部１２の内側との間に隙間６６を生じる外径に設定されている。このため、その短軸方向の二箇所では、外輪６１の縮径部６５が、内側に倒れたフレクスプライン３の筒部１２の内側と接触せず、フレクスプライン３の筒部１２の内側と外輪６１の外周部６２との接触が第二実施形態よりも減る。したがって、玉軸受６０によれば、楕円状の短軸方向の二箇所での局部的な摩耗を防止することができる。また、玉軸受６０は、外輪６１の外径面部６３と縮径部６５との間に円筒面状の中間部６４を有するため、外径面部６３と縮径部６５を夫々外周部６２の幅中央上まで延長した場合に比して、外径面部６３と、これよりも開口縁１４側の外周部６２の部分を繋ぐ境界を滑らかにすることができる。なお、図示説明を省略するが、第一実施形態のように外径面部を断面テーパ状にして縮径部を採用する場合も中間部を採用することで同様の効果を得ることができる。
【００３７】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３８】
１、３０、４０、５０、６０  玉軸受
３  フレクスプライン
４  楕円状カム
５  内輪
６、３１、４１、５１、６１  外輪
１３  底
１４  開口縁
１８、３２、４２、６２  外周部
１９、３３、４３、５２、６３  外径面部
４７、６６  隙間
６４  中間部
６５  縮径部
Ｏ  曲率中心
【図１】
2018066456.tif 000003
【図２】
2018066456.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018066456.tif 000007
【図６】
2018066456.tif 000008
【図７】
2018066456.tif 000009
【図８】
2018066456.tif 000010
【図９】
2018066456.tif 000011