(57)【要約】【課題】針状ころ軸受４４、４５の保持器４８の材質における制限を取り払うとともに、その肉厚を薄肉とする。【解決手段】保持器４８の半径方向内端４８ｂを摺接可能領域Ｓの半径方向外端Ｔより半径方向外側に離れて位置させることで、針状ころ５２の軸方向移動を保持器４８ではなく内輪３６ｂ、３７ｂおよび規制フランジ４０によって規制するようにしたので、針状ころ５２に発生する大きな軸方向力を保持器４８ではなく内輪３６ｂ、３７ｂ、規制フランジ４０が受けるようになり、この結果、保持器４８の剛性は低い値で充分となる。これにより、保持器４８の材質を合成樹脂等に選定することができ、肉厚を薄肉とすることもできる。【選択図】    図２
2004301203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側部材と内側部材との間に形成された円筒状空間に設けられ、これら外側部材と内側部材との相対回転を許容する針状ころ軸受であって、略円筒状を呈するとともに、軸方向に延びる多数の略矩形状をした規制孔が周方向に等距離離れて形成された保持器と、各規制孔に半径方向外端部が挿入され、かつ、外側部材の内周および内側部材の外周の双方に接触しながら転動するとともに、軸方向移動を規制する規制部材に摺接可能な軸方向端面を有する多数の針状ころとを備え、前記保持器の半径方向内端を、針状ころの規制部材に対する摺接可能領域の半径方向外端より半径方向外側に離して位置させたことを特徴とする針状ころ軸受。
【請求項２】
前記保持器の内径をいずれの軸方向位置においても同一とした請求項１記載の針状ころ軸受。
【請求項３】
内側部材としての回転軸と、回転軸との間に形成された円筒状空間に針状ころ軸受が設けられ、該回転軸の回転を減速して出力部材に出力する外側部材としての外歯歯車とを備えた減速機において、前記針状ころ軸受を、略円筒状を呈するとともに、軸方向に延びる多数の略矩形状をした規制孔が周方向に等距離離れて形成された保持器と、各規制孔に半径方向外端部が挿入されるとともに、外歯歯車の内周および回転軸の外周の双方に接触しながら転動する多数の針状ころとから構成するとともに、前記針状ころの軸方向端面に摺接する規制部材により該針状ころの軸方向移動を規制し、前記規制部材の針状ころに対する近接側端における外径より大とすることにより、保持器の半径方向内端を、針状ころの内輪に対する摺接可能領域の半径方向外端より半径方向外側に離して位置させたことを特徴とする針状ころ軸受を用いた減速機。
【請求項４】
前記規制部材として回転軸を回転支持する円錐ころ軸受の内輪を用いた請求項３記載の針状ころ軸受を用いた減速機。
【請求項５】
前記針状ころ軸受を軸方向に離して複数設けるとともに、隣接する針状ころ軸受間の回転軸に鍔状をした規制部材としての規制フランジを形成したとき、軸方向端における保持器の内径を、前記規制フランジの外径より大とすることにより、保持器の半径方向内端を、針状ころの規制フランジに対する摺接可能領域の半径方向外端より半径方向外側に離して位置させた請求項３または４記載の針状ころ軸受を用いた減速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、針状ころ軸受および該針状ころ軸受を用いた減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
実開昭５２−１２４３５３号公報
【特許文献２】
特開平８−２２６４９８号公報
【０００３】
従来の針状ころ軸受としては、例えば前記特許文献１に記載されているようなものが知られている。このものは、円筒状を呈するとともに軸方向に延びる多数の矩形状をした規制孔が周方向に等距離離れて形成された円筒部、および、該円筒部の軸方向両端から半径方向内側に向かって突出した鍔状の鍔部からなる保持器と、各規制孔に半径方向外端部が挿入されるとともに、前記鍔部によって軸方向移動が規制される多数の針状ころとを備え、前記鍔部の半径方向長さを針状ころの直径より若干短くしたものである。
【０００４】
そして、このような針状ころ軸受を、特許文献２に記載されているような減速機、例えば偏心揺動型減速機の回転軸（内側部材）と外歯歯車（外側部材）との間に配置して、これらを相対回転させる場合には、前記針状ころ軸受の保持器の鍔部に、該回転軸とキャリアとの間に設置された円錐ころ軸受の内輪を摺接させて、該針状ころ軸受全体の軸方向移動を規制するようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前述のような針状ころ軸受においては、ミスアライメントによって針状ころが正規の自転軸に対して傾斜（スキュー）することがあるが、このような場合には、該針状ころから保持器に大きな軸方向力（スキュー力）が付与される。しかしながら、保持器はこのような軸方向力に耐える剛性を保持していなければならないため、従来においては、保持器の材質が通常は鋼に限定され、また、その肉厚も所定厚以上としなければならないという問題点があった。
【０００６】
この発明は、保持器の材質を自由に選定できるとともに、その肉厚を薄肉とすることができる針状ころ軸受および該針状ころ軸受を用いた減速機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、第１に、外側部材と内側部材との間に形成された円筒状空間に設けられ、これら外側部材と内側部材との相対回転を許容する針状ころ軸受であって、略円筒状を呈するとともに、軸方向に延びる多数の略矩形状をした規制孔が周方向に等距離離れて形成された保持器と、各規制孔に半径方向外端部が挿入され、かつ、外側部材の内周および内側部材の外周の双方に接触しながら転動するとともに、軸方向移動を規制する規制部材に摺接可能な軸方向端面を有する多数の針状ころとを備え、前記保持器の半径方向内端を、針状ころの規制部材に対する摺接可能領域の半径方向外端より半径方向外側に離して位置させた針状ころ軸受により達成することができる。
【０００８】
この発明においては、保持器の半径方向内端を、針状ころの規制部材に対する摺接可能領域の半径方向外端より半径方向外側に離して位置させることで、針状ころ自身の軸方向移動を保持器ではなく規制部材によって規制するようにしたので、針状ころが正規の自転軸に対して傾斜することで発生する大きな軸方向力を規制部材が受けるようになり、この結果、保持器の剛性は低い値で充分である。
【０００９】
これにより、保持器の材質を自由に、例えば強度の小さい合成樹脂等に選定することができるようになるとともに、肉厚を薄肉とすることもでき、製作費を安価で軽量とすることができる。また、前述のように保持器、特に隣接する規制孔間に位置する橋渡し部の肉厚を薄肉とすると、針状ころの数を増加させることができ、これにより、トルク伝達能力を向上させることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載のように構成すれば、保持器の軸方向両端に鍔部が存在しなくなって、針状ころの軸方向有効長さを長くすることができ、これにより、トルク伝達能力を向上させることができる。しかも、保持器の構造が簡単となり安価に製作することもできる。
さらに、請求項１に記載の針状ころ軸受は、請求項３に記載のような減速機において特に有効である。
【００１１】
また、請求項４に記載のような減速機においては、回転軸と外歯歯車との相対回転時に円錐ころ軸受によって減速機内の潤滑油に接触角に起因した軸方向の流れが付与されるが、このとき、保持器の半径方向内端と円錐ころ軸受の内輪の針状ころに対する近接側端との間に間隙が存在するため、前記潤滑油は保持器に邪魔されることなく間隙を通過して針状ころ軸受内に流れ込み、該針状ころ軸受を効果的に潤滑することができる。しかも、高硬度である針状ころと内輪とが摺接するようになるため、伝達トルクを大きくしても、摩耗は少なく長寿命とすることができるとともに、減速機の軸方向長さを短くすることもできる。
さらに、請求項５に記載のように構成すれば、針状ころ軸受が減速機に複数設けられている場合にも、前述と同様の効果を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、２において、１１はロボット等に使用される遊星歯車減速機、詳しくは、偏心揺動型減速機であり、この減速機１１は図示していないアーム、ハンド等に取り付けられた出力部材としての回転ケース１２を有する。１３は前記回転ケース１２の内周にほぼ半分だけ挿入された状態で固定された内歯としての多数の内歯ピンであり、これらの内歯ピン１３は軸方向に延びるとともに周方向に等距離離れている。前記回転ケース１２内にはリング状をした外側部材としての複数（２個）の外歯歯車１４、１５が軸方向に並べられて収納され、これら外歯歯車１４、１５の外周には前記内歯ピン１３の数より若干少ない外歯１６、１７がそれぞれ形成されている。そして、これら外歯歯車１４、１５の外歯１６、１７と回転ケース１２の内歯ピン１３とは互いに噛み合っているが、これらの両外歯歯車１４、１５の最大噛み合い部（噛み合いの最も深い部位）は  １８０度だけ位相がずれている。
【００１３】
前記外歯歯車１４、１５には複数の貫通した貫通孔２１および遊嵌孔２２がそれぞれ周方向に交互に形成されている。２５は回転ケース１２内に収納され図示していない固定ロボット部材に取り付けられたキャリアであり、このキャリア２５は外歯歯車１４、１５の軸方向両外側に配置された一対の略円板状を呈する端板部２６、２７と、一端が端板部２６に一体的に連結され、他端が複数のボルト２８により端板部２７に着脱可能に連結された柱部２９とから構成されている。そして、前記端板部２６、２７同士を連結する柱部２９は軸方向に延びるとともに、外歯歯車１４、１５の貫通孔２１内に挿入されている。３０、３１は前記キャリア２５、詳しくは端板部２６、２７の外周と回転ケース１２の軸方向両端部内周との間に介装された軸受であり、これらの軸受３０、３１により回転ケース１２はキャリア２５に回転可能に支持される。
【００１４】
３５は周方向に等角度離れて配置された複数（遊嵌孔２２と同数）の内側部材としての回転軸（クランク軸）であり、これらの回転軸３５は、その軸方向一端部に外嵌された円錐ころ軸受３６およびその軸方向他端部に外嵌された円錐ころ軸受３７によってキャリア２５、詳しくは端板部２６、２７に回転可能に支持されている。ここで、前記円錐ころ軸受３６、３７は略リング状をした外輪３６ａ、３７ａと、外輪３６ａ、３７ａ内に遊嵌された内輪３６ｂ、３７ｂと、これら外輪３６ａ、内輪３６ｂ間および外輪３７ａ、内輪３７ｂ間にそれぞれ配置され、これらに接触しながら転動するころ３６ｃ、３７ｃとから構成され、これらころ３６ｃ、３７ｃは軸方向内側（軸方向中央）に向かって拡開するよう傾斜している。この結果、前記回転軸３５が回転すると、減速機１１内の潤滑油には前記円錐ころ軸受３６、３７の接触角に起因する軸方向の流れが付与される。
【００１５】
前記回転軸３５はその軸方向中央部に回転軸３５の中心軸から等距離だけ偏心した２個の偏心カム３８、３９を有し、これら偏心カム３８、３９は互いに  １８０度だけ位相がずれている。これら偏心カム３８、３９間には回転軸３５の回転軸線と同軸の鍔状をした規制部材としての規制フランジ４０が設けられ、この規制フランジ４０の外径は前記偏心カム３８、３９の外径より若干大径であり、この結果、該規制フランジ４０は偏心カム３８、３９の外周からいずれの周方向位置においても半径方向外側に突出している。
【００１６】
そして、前記回転軸３５の軸方向中央部、即ち前述の偏心カム３８、３９は外歯歯車１４、１５の遊嵌孔２２内にそれぞれ遊嵌されており、この結果、外歯歯車１４、１５と回転軸３５、詳しくは偏心カム３８、３９との間には円筒状空間４２、４３がそれぞれ形成される。４４、４５は前記外歯歯車１４、１５と回転軸３５、詳しくは偏心カム３８、３９との間の円筒状空間４２、４３にそれぞれ設けられた針状ころ軸受であり、これら複数、ここでは２個の針状ころ軸受４４、４５は軸方向に離れて配置され、前記外歯歯車１４、１５と回転軸３５との相対回転を許容する。
【００１７】
このように前記円錐ころ軸受３６、３７は針状ころ軸受４４、４５の少なくとも軸方向片側、ここでは軸方向外側だけに、これら針状ころ軸受４４、４５にほぼ密着した状態で配置され、一方、前記規制フランジ４０はこれら隣接する針状ころ軸受４４、４５間に配置されている。そして、これら回転軸３５が同一方向に等速度で回転すると、外歯歯車１４、１５は  １８０度だけ位相がずれた状態で偏心回転（公転）する。
【００１８】
これら針状ころ軸受４４、４５は、図１、２、３、４、５に示すように、内径および外径がいずれの軸方向位置においても同一である円筒状をした保持器４８を有し、各保持器４８には軸方向に延びるとともに貫通した多数の矩形状の規制孔４９が周方向に等距離離れて形成されている。ここで、前述のように保持器４８の内径をいずれの軸方向位置においても同一とすれば、該保持器４８の軸方向両端に従来のような半径方向内側に向かって突出する鍔部が存在しなくなって、後述する針状ころの軸方向有効長さを長くすることができ、これにより、トルク伝達能力を向上させることができる。しかも、保持器４８の構造が簡単となり安価に製作することもできる。なお、この保持器の軸方向両端に半径方向内側に若干量だけ突出する鍔部を形成し、該保持器の強度を向上させてもよい。このように保持器は円筒状を含む略円筒状に形成される。
【００１９】
５２は各規制孔４９に半径方向外端部が挿入された多数（規制孔４９と同数）の針状ころであり、これらの針状ころ５２は円柱状を呈するとともに、前記回転軸３５の回転軸線に平行に延びている。そして、これら針状ころ５２は外側部材である外歯歯車１４、１５に形成された遊嵌孔２２の内周および内側部材としての回転軸３５、詳しくは偏心カム３８、３９の外周の双方に接触しながら転動する。ここで、前記各規制孔４９の周方向両側面、換言すれば、隣接する規制孔４９間に形成された保持器４８の橋渡し部４８ａの周方向両外側面の半径方向内側部には、針状ころ５２の外周より若干大きい曲率半径の円弧面４９ａ、４９ｂが形成され、これら周方向に離れた２つの円弧面４９ａ、４９ｂに前記針状ころ５２の外周が摺接する。
【００２０】
ここで、これら針状ころ５２の軸方向長は、規制孔４９の軸方向長より若干短く、さらに、円錐ころ軸受３６、３７の内輪３６ｂ、３７ｂの軸方向内端面と規制フランジ４０の軸方向両端面との間の距離より僅かに短い。この結果、通常、これら針状ころ５２の軸方向両端面と規制孔４９の軸方向両側面との間には若干の間隙が、また、これら針状ころ５２の軸方向両端面と内輪３６ｂ、３７ｂの軸方向内端面および規制フランジ４０の軸方向両端面との間には僅かな間隙が存在しているが、前者の間隙の幅が後者の間隙の幅より広い。
【００２１】
この結果、これら針状ころ５２が軸方向にずれると、該針状ころ５２の軸方向外端面が内輪３６ｂ、３７ｂの軸方向内端面に摺接（当接）し、あるいは、針状ころ５２の軸方向内端面が規制フランジ４０の軸方向端面に摺接（当接）し、これにより、該針状ころ５２の軸方向移動が規制される。このように針状ころ５２の軸方向両端面は規制部材である内輪３６ｂ、３７ｂおよび規制フランジ４０に摺接可能である。
【００２２】
ここで、針状ころ軸受４４、４５を構成する保持器４８の軸方向外端における内径（鍔部が形成されている場合には該鍔部の内径）を、前記円錐ころ軸受３６、３７を構成する内輪３６ｂ、３７ｂの針状ころ５２に対する近接側端（軸方向内端）における外径より大としており、この結果、保持器４８の半径方向内端４８ｂは、針状ころ５２の内輪３６ｂ、３７ｂに対する摺接可能領域Ｓ（針状ころ５２が軸方向にずれたとき内輪３６ｂ、３７ｂに摺接する領域）の半径方向外端Ｔより半径方向外側に離れて位置することになる。
【００２３】
また、この実施形態においては、保持器４８の軸方向内端における内径を規制フランジ４０の外径より大としており、この結果、保持器４８の半径方向内端４８ｂは、針状ころ５２の規制フランジ４０に対する摺接可能領域Ｓ（針状ころ５２が軸方向にずれたとき規制フランジ４０に摺接する領域）の半径方向外端Ｔより半径方向外側に離れて位置することになる。ここで、偏心カム３８、３９、針状ころ軸受４４、４５は回転軸３５の回転軸線から偏心しているため、周方向位置により前記摺接可能領域Ｓの半径方向長さが異なるが、いずれの周方向位置においても半径方向内端４８ｂは摺接可能領域Ｓの半径方向外端Ｔより半径方向外側に離れて位置し、これらの間に間隙が存在する。
【００２４】
５５は端板部２６の一端面より一側に突出した各回転軸３５の一端に固定された入力歯車であり、これらの入力歯車５５は同一円上に周方向に等角度離れて配置されている。そして、これら入力歯車５５には図示していないサーボモータによって駆動回転され、回転ケース１２と同軸である外歯車が噛み合っている。前述した回転ケース１２、内歯ピン１３、外歯歯車１４、１５、キャリア２５、回転軸３５、入力歯車５５は全体として前記減速機１１を構成し、この減速機１１においては回転軸３５の回転が外歯歯車１４、１５の偏心揺動により減速されて回転ケース１２に出力され、該回転ケース１２を低速で回転させる。
【００２５】
次に、この発明の一実施形態の作用について説明する。
今、サーボモータが作動し、外歯車が回転しているとする。この外歯車の回転は入力歯車５５を介して回転軸３５に伝達され、該回転軸３５を回転軸線回りに同一方向に同一速度で回転させる。このとき、回転軸３５の偏心カム３８、３９が外歯歯車１４、１５の遊嵌孔２２内において偏心回転し、外歯歯車１４、１５を偏心回転（公転）させるが、前述のように外歯１６、１７の歯数が内歯ピン１３の数より若干少ないので、回転軸３５の回転は外歯歯車１４、１５により高比で減速されて回転ケース１２に伝達され、該回転ケース１２を低速で回転させる。
【００２６】
ここで、前述のように保持器４８の軸方向両端における内径を、内輪３６ｂ、３７ｂの針状ころ５２に対する近接側端における外径および規制フランジ４０の外径より大とすることで、半径方向内端４８ｂを摺接可能領域Ｓの半径方向外端Ｔより半径方向外側に離れて位置させ、これにより、針状ころ５２自身の軸方向移動を保持器４８ではなく内輪３６ｂ、３７ｂおよび規制フランジ４０によって規制するようにしたので、針状ころ５２が正規の自転軸に対して傾斜することで発生する大きな軸方向力を、保持器４８ではなく内輪３６ｂ、３７ｂ、規制フランジ４０が受けるようになり、この結果、保持器４８の剛性は低い値で充分となる。
【００２７】
これにより、保持器４８の材質を自由に、例えば強度の小さい合成樹脂等に選定することができるようになるとともに、肉厚を薄肉とすることもでき、製作費を安価で軽量とすることができる。また、前述のように保持器４８、特に橋渡し部４８ａの肉厚を薄肉とすると、針状ころ５２の数を総ころ状態まで増加させることができ、これにより、トルク伝達能力を向上させることができる。
【００２８】
また、前述のように回転軸３５が外歯歯車１４、１５に対して回転しているとき、前述のように円錐ころ軸受３６、３７によって減速機１１内の潤滑油に接触角に起因した軸方向の流れが付与されるが、このとき、保持器４８の半径方向内端４８ｂと内輪３６ｂ、３７ｂの針状ころ５２に対する近接側端との間に間隙が存在するため、前記潤滑油は保持器４８に邪魔されることなく間隙を通過して針状ころ軸受４４、４５内に流れ込み、該針状ころ軸受４４、４５を効果的に潤滑することができる。しかも、高硬度である針状ころ５２と内輪３６ｂ、３７ｂとが摺接するようになるため、伝達トルクを大きくしても、摩耗は少なく長寿命とすることができる。
【００２９】
なお、前述の実施形態においては、外側部材である外歯歯車１４、１５に対して内側部材である回転軸３５を回転させたが、この発明においては、内側部材に対して外側部材が回転するものであってもよい。また、前述の実施形態においては、針状ころ軸受４４、４５の軸方向片側（軸方向外側）にのみ円錐ころ軸受３６、３７を設置したが、この発明においては、各針状ころ軸受の軸方向両側に円錐ころ軸受を設置するようにしてもよい。
【００３０】
さらに、前述の実施形態においては、規制部材として円錐ころ軸受３６、３７の内輪３６ｂ、３７ｂを用いたが、この発明においては、規制部材としてスラストプレート等を用いることができ、外周が円形である、例えばリング状のものが好適である。また、前述の実施形態においては、規制孔４９を矩形状としたが、針状ころが樽形状であるときには、規制孔を軸方向中央に向かうに従い幅広となった略矩形状（樽形状）とする。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、保持器の材質を自由に選定できるとともに、その肉厚を薄肉とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す側面断面図である。
【図２】針状ころ軸受近傍の側面断面図である。
【図３】針状ころ軸受の斜視図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図５】図３のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【符号の説明】
１１…減速機                      １２…出力部材
１４、１５…外側部材（外歯歯車）    ３５…内側部材（回転軸）
３６、３７…円錐ころ軸受            ３６ｂ、３７ｂ…規制部材（内輪）
４０…規制フランジ                ４２、４３…円筒状空間
４４、４５…針状ころ軸受            ４８…保持器
４８ｂ…半径方向内端              ４９…規制孔
４９ａ、４９ｂ…円弧面              ５２…針状ころ
Ｓ…摺接可能領域                Ｔ…半径方向外端
【図１】
2004301203.tif 000003
【図２】
2004301203.tif 000004
【図３】
2004301203.tif 000005
【図４】
2004301203.tif 000006
【図５】
2004301203.tif 000007