(57)【要約】【課題】  プラネタリホイール軸受自体に弾性構造を持たせ、軸受のみの交換だけで、既存のプラネタリギヤ装置に変更を加えることなく、低コストで位置誤差吸収機構を備えること。【解決手段】  一対の単列円錐ころ軸受６は、プラネタリギヤ４の中心から対称に配置したものである。その内輪１２の内径面の両外側すなわちキャリアフランジ７側（符号Ａで示す囲んだ部分）に、段部即ち逃げ部２０が形成してある。段部即ち逃げ部２０の内側に、軸方向の位置決め用スペーサ２１が配置してある。【選択図】  図１
2007024086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラネタリギヤ装置に装着するプラネタリホイール用の軸受装置に於いて、
内輪の内径面に、基準内径寸法より大きい内径寸法を有する段部が形成してあり、
当該段部の内径面は、内輪の内径面にキャリアピンを嵌合する際、キャリアピンに非接触であり、当該段部以外の箇所の内径面がキャリアピンに接触していることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
軸受装置は、キャリアピンの軸方向に、複数の軸受を配して支持されており、
軸受の軸端側に、前記段部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記段部の内径側に、軸方向位置決め用のスペーサを有し、内輪の端面部とキヤリアフランジとの間に、隙間を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項４】
内輪の端面部とキヤリアフランジとの間に、ゴム又は樹脂から成る弾性体を挿入したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の軸受装置。
【請求項５】
前記弾性体は、内輪の内径部に設けた前記段部に嵌合されて、軸受と一体化した構造を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に一般産業機械に使用されるプラネタリギヤ装置に装着するプラネタリホイール用の軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラネタリギヤ装置は、高変速比を効率的に得られ、入力軸と出力軸が同軸上にあることや平行歯車装置に比ベコンパクト化が可能であることから、産業機械に使用される減速機や増速機に多く利用されている。
【０００３】
図５乃至７に、プラネタリギヤ機構を利用した増速機の構造図を示す。
【０００４】
図５は、プラネタリギヤ装置の基本概略図であり、キャリア入力でリングギヤを固定し、サンギヤを出力軸とした増速機の例である。図６は、プラネタリギヤ装置の構成図である。図７は、プラネタリギヤ装置にキャリアを追加した斜視図である。
【０００５】
特に、リングギヤ１とその中心にあるサンギヤ２との間に、キャリア３を介して連接される複数のプラネタリギヤ４をもつ２Ｋ−Ｈ型が広く知られている。
【０００６】
複数（通常３〜４）あるプラネタリギヤ４は、相互の位置関係をキャリア３に設けられた支持軸５（即ち、キャリアピン）に、軸受６を介して嵌合されており、サンギヤとリングギヤの双方と噛合いながら自転及び公転している。
キャリア３から入力された動力は、プラネタリギヤ４のキャリアピン５（支持軸）を通じて、複数のプラネタリギヤ４に伝達される。
【０００７】
プラネタリギヤ４は、キャリアピン５と軸受６を介して嵌合されており、キャリアピン５に対して自由に回転可能になっており、キャリアピン５からプラネタリギヤ４に伝達される動力は、軸受６に対して、ラジアル荷重として働く。
【０００８】
プラネタリギヤ４は、固定されたリングギヤ１と噛合いながら公転する一方、出力軸となるサンギヤ２に動力を伝達する。
【０００９】
また、図７に示すように、キャリア３は、キヤリアピン５をキャリアフランジ７の両端で支持できるように、プラネタリギヤ４を挟むように結合又は一体構造となっている。これは片持ち支持だと、キャリアピン５にかかる公転方向荷重によって、キャリアピン５自身が弾性変形で傾き易いためである。  
【００１０】
しかしながら、プラネタリギヤ装置は、取付け誤差や加工精度誤差のために、複数あるプラネタリギヤの位置を正確に配置することは、困難とされている。
【００１１】
これらの誤差は、キャリア中心とリングギヤ及びサンギヤとの心違いやプラネタリギヤ間のピッチ誤差につながり、各プラネタリギヤの噛合いが不均一となる。
【００１２】
このため、キャリアから各プラネタリギヤの伝達荷重が均等にならず、一部のプラネタリギヤに荷重が集中し、ギヤや軸受の摩耗や、不良噛合いに基づく振動、騒音等による損壊事故の発生が懸念される。
【００１３】
さらに、伝達荷重が大きい場合、キャリアに生じるネジレすなわちキャリアピンの両端取付け位置に、相対的なズレが生じて、プラネタリギヤとそれを支持しているプラネタリホイール軸受に、モーメント荷重が発生する。
【００１４】
このモーメント荷重を回避する手段として、プラネタリギヤの幅を必要以上に広くしている事例もある。しかし、幅広のプラネタリギヤと噛合うリングギヤの幅も広くなるため、システム全体の大型化、重量増大につながり、小型・軽量化が望まれる昨今の流れに相反するものである。
【００１５】
これまで、上記誤差やキャリアピンにかかるネジレを解消するために、いくつかの事例が紹介されている。
【００１６】
なお、図８は、特許文献１に開示したプラネタリギヤ装置の断面図である。図９は、特許文献２に開示したプラネタリギヤ装置の断面図である。図１０は、特許文献３に開示したプラネタリギヤ装置の模式図である。図１１は、特許文献４に開示したプラネタリギヤ装置の断面図である。
【００１７】
特許文献１では、キャリアピンと軸受の開に僅かな隙間を持たせ、その隙間に潤滑油による油膜を形成することにより、プラネタリホイール軸受のラジアル方向の動きに融通を持たせたものであるが、油膜厚さが１５〜２０μｍの隙間であることから、キャリアピンの位置精度がそれより劣る場合は有効ではない。
【００１８】
以下は、キャリアピンの支持構造を弾性構造にすることによって上記問題点を解決しようと試みたものである。
【００１９】
特許文献２では、プラネタリギヤの内径に嵌合される軸受の外周部に、弾性ブッシュを嵌合させてラジアル方向の動きをある程度自由にした。
【００２０】
さらに、特許文献３では、キャリアピンの支持部を弾性構造にすることによって、プラネタリギヤの位置誤差を吸収している。
【００２１】
特許文献４では、従来からあった２重片持ち構造を改良し、プラネタリホイール軸受の内輪を２列一体とし、一体化した内輪内径面を空洞にしてキャリアピンを片持ち構造にした。
【００２２】
なお、図４は、従来例に係るプラネタリホイール用の軸受装置の断面図である。図４に於いて、一対の単列の円錐ころ軸受６は、プラネタリギヤ４の中心から対称に配置してある。円錐ころ軸受６は、外輪１１と、内輪１２と、転動体としての円錐ころ１３とを備えている。
【００２３】
上述したモーメント荷重が発生した際には、内輪１２の軌道面と、円錐ころ１３との接触面に、ねじれによるモーメント荷重が作用し、キャリアピン５に、ねじれによるトルクが発生する。
【特許文献１】実開平５−４５２９７号公報
【特許文献２】実開平６−６７９４９号公報
【特許文献３】特開平８−１７０６９５号公報
【特許文献４】特表２００４−５３１６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、上述した弾性構造による支持構造は、いずれもキャリア構造や支持軸受が特殊で複雑な加工が必要となるため、現有設備は流用できない上、弾性支持するために軸受断面高さが小さくなることから軸受負荷容量を低減してしまう。
【００２５】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、プラネタリホイール軸受自体に弾性構造を持たせ、軸受のみの交換だけで、既存のプラネタリギヤ装置に変更を加えることなく、低コストで位置誤差吸収機構を備えた、軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記の目的を達成するため、本発明に係る軸受装置は、プラネタリギヤ装置に装着するプラネタリホイール用の軸受装置に於いて、
内輪の内径面に、基準内径寸法より大きい内径寸法を有する段部が形成してあり、
当該段部の内径面は、内輪の内径面にキャリアピンを嵌合する際、キャリアピンに非接触であり、当該段部以外の箇所の内径面がキャリアピンに接触していることを特徴とする。
【００２７】
好適には、軸受装置は、キャリアピンの軸方向に、複数の軸受を配して支持されており、軸受の軸端側に、前記段部が設けられている。
【００２８】
また、好適には、前記段部の内径側に、軸方向位置決め用のスペーサを有し、内輪の端面部とキヤリアフランジとの間に、隙間を有する。
【００２９】
さらに、好適には、内輪の端面部とキヤリアフランジとの間に、ゴム又は樹脂から成る弾性体を挿入してある。
【００３０】
さらに、好適には、前記弾性体は、内輪の内径部に設けた前記段部に嵌合されて、軸受と一体化した構造を有する。
【００３１】
（作用）
プラネタリホイール軸受に、モーメント荷重が働くと、転動体の軸方向分布が一様ではなくなり、転動体と軌道面の接触部分において、荷重が特定の部分に集中し、転動体が通過するたびに、繰り返し負荷されることから、軸受疲れ寿命の低下を招く。
【００３２】
このため、転動体の接触部分においては、均一に荷重がかかることが望ましい。風力発電用プラネタリギヤ装置のように、風向・風速等の変化に対応して、運転条件が変化しやすく、入力トルクが変動する条件下においても、内輪の変形によって、転動体と軌道面間に作用する応力変動を吸収することが可能である。
【００３３】
本発明は、転動体荷重が不均一に分布するような場合において、転動体と接触している軌道面を弾性変形させて荷重の増大を緩和することを提案している。
【００３４】
プラネタリホイール軸受の内輪内径面に、キャリアピン取付部の内径寸法よりも大きな内径寸法を持つ円周方向の段部即ち逃げ部を有し、この部分は、キャリアピンとは接していない。
【００３５】
したがって、内輪幅の一部のみがキャリアピンと嵌合している。前述したように、軸受にモーメント荷重が働いた場合は、この薄肉となった逃げの部分が弾性変形し、転動体荷重の増大を緩和する。
【００３６】
また、上記弾性変形を妨げないように、内輪のキャリアフランジ側端面は、キャリアフランジとは隙間をもっている。
【００３７】
これは、軌道面がラジアル方向に弾性変形した場合、端面が外側に開くからである。内輪の軸方向の固定は、内径面の逃げ部の内側に配したスペーサを使用する。
【００３８】
プラネタリホイールでは、２列以上の軌道面をもつ軸受が使用されることが多く、それらは、単列軸受を複数配したものや複列の軌道面を持つ一体構造の軸受がある。
【００３９】
いずれの場合においても、上記逃げ部は、適用可能であり、それらは、プラネタリギヤの中心から外側にある軸受の両キャリアフランジ側内径面に配置する。これによって、プラネタリホイールにモーメント荷重が生じた場合、両端の逃げ部が弾性変形可能となる。
【００４０】
上記機能は、軸受部分の交換のみで可能であるため、現有設備を設計変更する必要はなく、コスト低減や設計期間短縮にも寄与する。
【発明の効果】
【００４１】
本発明は、軸受内に弾性構造を有することにより、キャリアピンに働くモーメント荷重を軸受で吸収し、軸受転動体荷重分布の均一化、各プラネタリギヤヘの均等な荷重配分と良好な歯当りを提供し、歯車装置全体の信頼性向上及び長寿命化に貢献する。
【００４２】
また、軸受交換のみで既存のプラネタリギヤ装置におけるキャリアピンの弾性構造支持に変更が可能なことから、周辺機構の設計変更及び追加工無しとなるのでコスト低減にも寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態に係る軸受装置を図面を参照しつつ説明する。
【００４４】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る軸受装置の断面図である。
【００４５】
一対の単列円錐ころ軸受６は、プラネタリギヤ４の中心から対称に配置したものである。その内輪１２の内径面の両外側すなわちキャリアフランジ７側（符号Ａで示す囲んだ部分）に、段部即ち逃げ部２０が形成してある。
【００４６】
段部即ち逃げ部２０の内側に、軸方向の位置決め用スペーサ２１が配置してある。なお、本実施の形態では、円錐ころ軸受に適用したが、円筒ころ軸受でも可能である。
【００４７】
このように、本実施の形態では、軸受６内に弾性構造を有することにより、キャリアピン５に働くモーメント荷重を軸受６で吸収し、軸受６の転動体１３の荷重分布の均一化、各プラネタリギヤ４ヘの均等な荷重配分と良好な歯当りを提供し、歯車装置全体の信頼性向上及び長寿命化に貢献する。また、軸受６の交換のみで、既存のプラネタリギヤ装置におけるキャリアピン５の弾性構造支持に変更が可能なことから、周辺機構の設計変更及び追加工無しとなるのでコスト低減にも寄与できる。
【００４８】
また、軸受６自体に弾性構造を持たせ、軸受６のみの交換で既存のプラネタリギヤ装置に変更を加えることなく、低コストで位置誤差吸収機構を提供している。内輪１２の内径面に設けた軸と接触しない段部即ち逃げ部２０を有し、ここが弾性変形することによって、プラネタリギヤ４の傾きを吸収しでいる。また、内輪１２の弾性変形を端面で拘束しないように、キャリアフランジ７と内輪１２の端面の間は、位置決め用スペーサ２１によって隙間を維持している。
【００４９】
しかしながら、本実施の形態では、位置決め用スペーサ２１は、軸外径および内輪１２の内径面の段部即ち逃げ部２０によって生じる空間内に置かれるため、薄肉構造となり、位置決め用スペーサ２１の端部と内輪１２およびキャリアフランジ７面との突合せ部で面圧が高くなる可能性がある。
【００５０】
（第２実施の形態）
図２は、本発明の第２実施の形態に係る軸受装置の断面図である。
【００５１】
一対の単列円錐ころ軸受６は、プラネタリギヤ４の中心から対称に配置したものである。その内輪１２の内径面の両外側すなわちキャリアフランジ７側（符号Ａで示す囲んだ部分）に、段部即ち逃げ部２０が形成してある。
【００５２】
内輪１２の端面とキャリアフランジ７との間に、ゴムや樹脂等の弾性体スペーサ２２が配置してある。なお、本実施の形態では、円錐ころ軸受に適用したが、円筒ころ軸受でも可能である。
【００５３】
その他の構成、作用、及び効果は、上述した第１実施の形態と同様である。
【００５４】
（第３実施の形態）
図３は、本発明の第３実施の形態に係る軸受装置の断面図である。
【００５５】
一対の単列円錐ころ軸受６は、プラネタリギヤ４の中心から対称に配置したものである。その内輪１２の内径面の両外側すなわちキャリアフランジ７側（符号Ａで示す囲んだ部分）に、段部即ち逃げ部２０が形成してある。
【００５６】
断面略Ｌ字状の弾性体スペーサ２３は、段部即ち逃げ部２０に嵌合して、軸受６と一体化した構造に構成してある。なお、本実施の形態では、円錐ころ軸受に適用したが、円筒ころ軸受でも可能である。
【００５７】
その他の構成、作用、及び効果は、上述した第１実施の形態と同様である。
【００５８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る軸受装置の断面図である。
【図２】本発明の第２実施の形態に係る軸受装置の断面図である。
【図３】本発明の第３実施の形態に係る軸受装置の断面図である。
【図４】従来例に係るプラネタリホイール用の軸受装置の断面図である。
【図５】プラネタリギヤ装置の基本概略図であり、キャリア入力でリングギヤを固定し、サンギヤを出力軸とした増速機の例である。
【図６】プラネタリギヤ装置の構成図である。
【図７】プラネタリギヤ装置にキャリアを追加した斜視図である。
【図８】特許文献１に開示したプラネタリギヤ装置の断面図である。
【図９】特許文献２に開示したプラネタリギヤ装置の断面図である。
【図１０】特許文献３に開示したプラネタリギヤ装置の模式図である。
【図１１】特許文献４に開示したプラネタリギヤ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  リングギヤ
２  サンギヤ
３  キャリア
４  プラネタリギヤ
５  キャリアピン
６  軸受
７  キャリアフランジ
１１  外輪
１２  内輪
１３  転動体
２０  段部即ち逃げ部
２１  位置決め用スペーサ
２２、２３  弾性体スペーサ
【図１】
2007024086.tif 000003
【図２】
2007024086.tif 000004
【図３】
2007024086.tif 000005
【図４】
2007024086.tif 000006
【図５】
2007024086.tif 000007
【図６】
2007024086.tif 000008
【図７】
2007024086.tif 000009
【図８】
2007024086.tif 000010
【図９】
2007024086.tif 000011
【図１０】
2007024086.tif 000012
【図１１】
2007024086.tif 000013