特表 2024-523630 ラジアキシャル軸受および電動モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-28

(54)【発明の名称】ラジアキシャル軸受および電動モータ

(51)【国際特許分類】

   F16H 13/08 20060101AFI20240621BHJP

   F16C 19/50 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

F16H13/08

F16C19/50

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023580557

(86)(22)【出願日】2022-06-16

(85)【翻訳文提出日】2024-02-09

(86)【国際出願番号】 EP2022066518

(87)【国際公開番号】W WO2023274747

(87)【国際公開日】2023-01-05

(31)【優先権主張番号】21182463.6

(32)【優先日】2021-06-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523487748

【氏名又は名称】ビアテック モーション エス．アール．オー．

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】ミロスラヴ ヴォラック

(72)【発明者】

【氏名】ジョゼフ バルナ

【テーマコード（参考）】

3J051

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J051AA01

3J051BA02

3J051BB04

3J051BD02

3J051FA01

3J701AA02

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA53

3J701AA62

3J701BA53

3J701BA54

3J701BA55

3J701FA53

3J701GA11

(57)【要約】

中心軸を中心とする円筒状の構成を有するラジアキシャル軸受であって、少なくとも１つのハーモニック波型減速段を有し、３つ以上のリングと、それぞれが中心軸を中心とする転動体の第１のリング状の配置とを備え、３つ以上のリングが、転動体のリング状の配置を、ａ）最内のリングが、半径方向内側から転動体に接触する軌道を有し、最外のリングが、半径方向外側から転動体に接触する軌道を有し、第３のリング、場合によっては第４のリングが、軸方向両側から転動体に接触する軌道を有するか、ｂ）３つ以上のリングが、転動体に接触する４つの軌道を矩形の箱型に有し、その箱型が、中心軸に対して０°と３６０°との間の斜め方向に向いているように取り囲み、２つの対向する軌道が、転動体に構造化された軌道の間でハーモニック波型の振動を強制し、軸受けの作動中に、低い空間周波数を有する構造化された軌道を有するリングの高速回転を、高い空間周波数を有する軌道を有するリングの低速回転に変換するように設計された、異なる空間周波数を有する構造を有し、構造化された軌道に直交する方向に向けられたの軌道を有するリングまたはその内の１つが、隣接する転動体を互いに分離するセパレータを有し、電動モータに取り付けられる。本発明によれば、構造化された軌道の少なくとも１つが、転動体の方向に対して垂直な方向に振動し、転動体が部分的に、種々の量だけ障害物を越えて突出するように、中心から外れて転動体に接触する少なくとも１つの曲線を有する障害物を形成するように構成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸（１２）を中心とする円筒状の構成を有するラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）であって、
少なくとも１つのハーモニック波型減速段を有し、
３つ以上のリング（Ｒ１～Ｒ４）と、それぞれが前記中心軸（１２）を中心とする転動体（５）の第１のリング状の配置とを備え、
前記３つ以上のリング（Ｒ１～Ｒ４）が、前記転動体（５）のリング状の配置を、
ａ）最内の前記リング（Ｒ１～Ｒ４）が、半径方向内側から前記転動体（５）に接触する軌道（１～４）を有し、最外の前記リング（Ｒ１～Ｒ４）が、半径方向外側から前記転動体（５）に接触する軌道（１～４）を有し、第３のリング（Ｒ１～Ｒ４）、場合によっては第４のリング（Ｒ１～Ｒ４）が、軸方向両側から前記転動体（５）に接触する軌道（１～４）を有するか、または、
ｂ）前記３つ以上のリング（Ｒ１～Ｒ４）が、前記転動体（５）に接触する４つの軌道（１～４）を矩形の箱型に有し、その箱型が、前記中心軸（１２）に対して０°と３６０°との間の斜め方向に向いている、
ように取り囲み、
２つの、特に半径方向または軸方向に対向する軌道（３，４）が、前記転動体（５）に構造化された軌道（３，４）の間でハーモニック波型の振動を強制し、前記軸受（Ｂ１～Ｂ４）の作動中に、低い空間周波数を有する構造化された軌道（３）を有するリング（Ｒ３）の高速回転を、高い空間周波数を有する軌道を有するリング（Ｒ４）の低速回転に変換するように設計された、異なる空間周波数を有する構造を有し、
前記構造化された軌道（３，４）に直交する方向に向けられた前記軌道（１，２）を有する前記リング（Ｒ１，Ｒ２）またはその内の１つが、隣接する転動体（５）を互いに分離するセパレータ（６）を有し、
前記構造化された軌道（３，４）の少なくとも１つが、前記転動体（５）の方向に対して垂直な方向に振動し、前記転動体（５）が部分的に種々の量だけ障害物を越えて突出するように、中心から外れて転動体（５）に接触する少なくとも１つの曲線（８）を有する障害物を形成するように構成されている、
ラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）。

【請求項2】

１つの減速段に２列以上の転動体（５）を有する多列軸受（Ｂ２）、または各々１列以上の転動体（５）を有する２つ以上の減速段を有する多段軸受（Ｂ３）である、
請求項１に記載のラジアキシャル軸受（Ｂ２，Ｂ３）。

【請求項3】

２列以上の転動体（５）を有する少なくとも１つの減速段を有し、
前記２列以上の転動体（５）の障害物が、空間周波数は同じであるが位相が異なる振動曲線（８）を有する、
請求項２に記載のラジアキシャル軸受（Ｂ２，Ｂ３）。

【請求項4】

２つの対向する前記構造化された軌道（３，４）が、半径方向内側および半径方向外側の接触軌道（３，４）であり、
前記ハーモニック波型の振動が、半径方向における前記転動体（５）の振動である、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）。

【請求項5】

２つの対向する前記構造化された軌道（３，４）が、軸方向に対向する接触軌道（３，４）であり、
前記ハーモニック波型の振動が、軸方向における前記転動体（５）の振動である、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）。

【請求項6】

前記ハーモニック波型の振動が、前記中心軸（１２）に対して選択肢ｂ）の斜めの角度を有する方向における前記転動体（５）の振動である、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）。

【請求項7】

前記転動体（５）の中心から外れて接触する振動形状の障害物の１つ以上のリムが、各前記リング（Ｒ１～Ｒ４）の２つの部分間の隙間の対向するエッジ、各前記リング（Ｒ１～Ｒ４）のエッジ、および、振動的に曲げられたワイヤ（１０）の１つとして構成されている、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）。

【請求項8】

前記リング（Ｒ１～Ｒ４）の２つの部分および／または前記振動的に曲げられたワイヤ（１０）が、前記リング（Ｒ１～Ｒ４）の凹部によって一緒に保持されている、
請求項７に記載のラジアキシャル軸受。

【請求項9】

前記構造化された軌道（３，４）に対して直交する方向に向けられた前記軌道（１，２）を有するリング（Ｒ１，Ｒ２）またはその１つが、隣接する前記転動体（５）を互いに分離するセパレータ（６）を有する、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）。

【請求項10】

前記構造化された軌道（３，４）に対して直交する方向に向けられた前記軌道（１，２）を有する１つ以上の前記リング（Ｒ１，Ｒ２）が、円筒状の開口部を有し、該開口部が、前記転動体（５）を前記開口部の軸に沿って移動できるように収容し、前記開口部の壁が、セパレータ（６）と、前記構造化された軌道（３，４）に対して直交する方向に向けられた前記軌道（１，２）とを構成する請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）。

【請求項11】

前記転動体（５）が半径方向に振動する場合に、半径方向内側の前記構造化された軌道および半径方向外側の前記構造化された軌道の内の１つが、１つまたは２つの山を有する半径方向に偏心した外形を有する１対のリングまたはワイヤ（１０）から構成され、それぞれが前記転動体（５）に中心から外れて接触する、
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）。

【請求項12】

前記転動体（５）が軸方向に振動する場合に、半径方向に振動する曲線（８）を有する前記リング（Ｒ４）が、前記構造化された軌道（３，４）に対して直交する前記軌道（１，２）を有する１以上の前記リング（Ｒ１，Ｒ２）の周方向の開口部内に、軸方向変位に対して固定されるように組み付けられる２つ以上の部品から構成されている、
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）。

【請求項13】

前記転動体（５）が軸方向に振動する場合に、半径方向に振動する曲線（８）を有する他の構造化された軌道（４）に対向する構造化された軌道（３）が、表面として構成され、該表面が、前記中心軸（１２）に垂直な平面に対して傾斜を有する平坦面、または前記中心軸（１２）回りの前記表面の回転中に前記転動体（５）の軸方向変位をもたらす２つまたは３つの山を有する波構造を有する、
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）。

【請求項14】

電動モータ（３０）であって、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の少なくともラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）が前記電動モータ（３０）と一体化されているか、または、前記電動モータ（３０）に組み込まれており、前記電動モータ（３０）のケーシングが、前記ラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）の支持構造を形成し、前記電動モータ（３０）のロータ（３４）が、前記ラジアキシャル軸受（Ｂ１～Ｂ４）の入力（１６）に駆動するように連結されているか、または一体化されている、電動モータ（３０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、中心軸を中心とした円筒状を有するラジアキシャル（ｒａｄｉａｘｉａｌ）軸受であって、少なくとも１つのハーモニック波型減速段を有し、３つ以上のリングと、それぞれが中心軸を中心とした第１のリング状の配置の転動体とを備える軸受、および電動モータに関する。

【背景技術】

【0002】

転動体の同心リングを介在させた、同心リングを有するラジアル軸受は、軸受の共通の中心軸回りの回転部品の回転運動を可能にしながら、ラジアル荷重を受け止めるために使用される。また、ギヤボックスの入力における回転部材の回転速度をギヤボックスの出力において、より遅い回転に減速するギヤボックスも知られている。本願においては、これを減速動作と呼ぶ。

【0003】

一般に知られているギヤボックスは、それ自体がラジアル荷重に耐えることができないか、あるいは不向きであるため、通常は、外部または追加のラジアル軸受と組み合わせて使用される。多くの技術的な用途は、減速動作を必要とするが、軸受と組み合わせた一般的に知られているギヤボックスは、法外に大きいという問題に直面している。そのような技術分野の一つにロボット工学があり、特に小型化および堅牢かつ正確な回転減速が強く求められている。本発明を使用できるもう一つの技術分野は、自動車、特に電気自動車および電動ホイールである。

【0004】

欧州特許出願公開第３１３５９５４号は、減速動作をラジアル軸受に統合した減速軸受を開示している。この減速軸受は、転動体の２つの同心リングのための軸受軌道として構成された少なくとも３つの同心リングを有し、３つの同心リングがラジアル荷重を受けながら互いに自由に回転できるようになっている。これは、少なくとも３つの同心リングの延長部に、公知のハーモニック波型減速原理に基づいたハーモニック波型減速段を組み込んだものである。外リングおよび内リングの特別な構造の内周面と外周面との間において、転動体が半径方向に変位することにより、ハーモニック波型の動作が可能になる。

【0005】

さらに最近では、欧州特許出願公開第３３６６９３７号が、回転対称の中心軸を中心にした、内リング、中心リング、外リング、転動体の第１のリングおよび転動体の第２のリングを備えたリング状の減速軸受を開示している。転動体の第１のリングおよび第２のリングは、互いに軸方向に整列し、内リングと外リングとの間に位置している。内リングおよび外リングは、転動体の２つのリングの両方に対して、半径方向に軸受軌道を有するように構成されており、減速軸受は、転動体の２つのリングの少なくとも一方の転動体の軸方向の変位を介して、中心リングと内リングまたは外リングのいずれかとの間において波型の減速動作を伝達するように構成されている。欧州特許出願公開第３３６６９３７号に開示された軸受の中には、ラジアキシャル軸受特性を有するものがあり、これは、ラジアル軸受として作用すると同時にアキシャル軸受としても作用することを意味する。

【発明の概要】

【0006】

本発明の目的は、これらの既知の軸受を改良し、それにより、減速機能およびラジアキシャル軸受特性を備える、より小型の軸受を提供することである。

【0007】

本発明の第１の態様において、この目的は、中心軸を中心とする円筒状の構成を有するラジアキシャル軸受であって、少なくとも１つのハーモニック波型減速段を有し、３つ以上のリングと、それぞれが中心軸を中心とする転動体の第１のリング状の配置とを備え、３つ以上のリングが、転動体のリング状の配置を、
ａ）最内のリングが、半径方向内側から転動体に接触する軌道を有し、最外のリングが、半径方向外側から転動体に接触する軌道を有し、第３のリング、場合によっては第４のリングが、軸方向両側から転動体に接触する軌道を有するか、または、
ｂ）３つ以上のリングが、転動体に接触する４つの軌道を矩形の箱型に有し、その箱型が、中心軸に対して０°と３６０°との間の斜め方向に向いているように取り囲み、
半径方向または軸方向に対向する２つの軌道が、転動体に構造化された軌道の間でハーモニック波型の振動を強制し、軸受けの作動中に、低い空間周波数を有する構造化された軌道を有するリングの高速回転を、高い空間周波数を有する軌道を有するリングの低速回転に変換するように設計された、異なる空間周波数を有する構造を有し、構造化された軌道に直交する方向に向けられた軌道を有するリングまたはその内の１つが、隣接する転動体を互いに分離するセパレータを有し、構造化された軌道の少なくとも１つが、転動体の方向に対して垂直な方向に振動し、転動体が部分的に、種々の量だけ障害物を超えて突出するように、中心から外れて転動体に接触する少なくとも１つの曲線を有する障害物を形成するように構成されているラジアキシャル軸受によって達成される。

【0008】

固体構造の軌道の一方または両方を、転動体と中心を外れて接触する障害物を形成するように構造化された軌道で置き換えるという解決策により、転動体が障害物を越えて構造化された軌道を有するリング内に飛び出しまたは突出し、したがってリングと空間の一部を共有することになるため、構造化された軌道をより少ないスペースで構成することができる。転動体、特にボールの振動方向への移動が禁止されるのであれば、軌道は、片側だけに振動曲線を有していてもよい。また、軌道は、振動が互いに鏡面である、すなわち互いに１８０°の相対的な位相のずれを有する２つの振動曲線を有し、障害物を越えて突出する転動体の表面の中央部分の反対側において転動体に接触することもできる。ボール形状の転動体の代わりに、特に丸みを帯びた端面を持つ、ほぼ円筒形状の転動体を使用してもよい。

【0009】

障害物の曲線の振動する性質は、障害物の狭い部分では転動体を押し出し、障害物の広い部分では転動体が障害物を通ってさらに突出することを可能にする効果がある。転動体が障害物に沿って移動すると、転動体は交互に障害物内に受け入れられ、また障害物から押し出され、それによって振動曲線によって広がる平面に垂直な振動動作を示す。転動体のこのような振動動作は、障害物が半径方向内側または外側から転動体に接触する軌道の一部である場合には、半径方向の振動となり、障害物を有する軌道が転動体に向かって軸方向に配置されている場合には、転動体は軸受の軸方向に振動する。

【0010】

転動体のリングが半径方向内外および軸方向両側から接触するという事実は、半径方向（ラジアル方向）および軸方向（アキシャル方向）の力に耐えることができるラジアキシャル軸受としての軸受の機能をもたらす。

【0011】

本発明の第２の態様において、本発明の目的は、中心軸を中心とする円筒状の構成を有するラジアキシャル軸受によっても達成され、この軸受は、少なくとも１つのハーモニック波型減速段を有し、３つ以上のリングと、それぞれが中心軸を中心とする、転動体の第１のリング状の配置とを備え、３つ以上のリングが、最内のリングが半径方向内側から転動体に接触する軌道を有し、最外のリングが、半径方向外側から転動体に接触する軌道を有し、第３のリングおよび場合によっては第４のリングが、軸方向両側から転動体に接触する軌道を有するように、転動体のリング状の配置を取り囲み、半径方向または軸方向に対向する２つの軌道が、転動体に構造化された軌道の間で半径方向のハーモニック波型の振動を強制するように設計され、軸受けの作動中に、低い空間周波数を有する構造の軌道を持つリングの高速回転を、高い空間周波数を有する軌道を持つリングの低速回転に変換する、異なる空間周波数を有する構造を有し、構造化された軌道に直交する方向に向けられた軌道を有するリングまたはその内の１つが、隣接する転動体を互いに分離するセパレータを有し、特に構造化された軌道の少なくとも１つが、転動体の方向に対して垂直な方向に振動し、転動体が部分的に種々の量だけ障害物を越えて突出するように、中心から外れて転動体に接触する少なくとも１つの曲線を有する障害物を形成するように構成され、ラジアキシャル軸受は、１つの減速段に２列以上の転動体を有する多列軸受、または各々１列以上の転動体を有する２つ以上の減速段を有する多段軸受であるようにさらに発展する。

【0012】

１つの減速段に２列以上の転動体を設けることにより、軸受の軸受能力が強化され、特に２列の転動体が同じ減速係数を有する構造化された軌道を備えている場合には、大きな力の下での滑らかな減速動作が可能になる。

【0013】

２列以上の転動体を有する少なくとも１つの減速段を有するラジアキシャル軸受の一実施形態において、２列以上の転動体の障害物は、空間周波数は同じであるが位相が異なる振動曲線を有する。それぞれの振動の位相シフトによるこのオフセットは、軸受および減速段に作用する荷重をよりよく分散させるのに役立つ。

【0014】

同様に、それぞれ１列以上の転動体を有する２つ以上の減速段を設けることにより、軸受強度の面でも達成可能な減速比の面でも、このようなラジアキシャル軸受の汎用性を高めることができる。このような多列または多段軸受は、本発明の第１の態様による振動曲線制限障害物を備えていてもよい。

【0015】

実施形態において、２つの対向する構造化された軌道は、半径方向内側および半径方向外側の接触軌道であり、ハーモニック波型の振動は、半径方向における転動体の振動である。他の実施形態において、２つの対向する構造化された軌道は、軸方向に対向する接触軌道であり、ハーモニック波型の振動は、軸方向における転動体の振動である。いずれの構成も、ラジアキシャル軸受の構成ａ）に従ったものであり、良好な安定性と減速作用を提供することができる。転動体を半径方向に振動させる第１の選択肢は、軸方向にコンパクトな設計が要求される場合に好ましいが、転動体を軸方向に振動させる第２の選択肢は、直径を小さく設計することができる。さらに、どちらのリングを入力として使用するか、出力として使用するか、あるいは他の構造物またはモータに取り付けられる固定リングとして使用するかは、個々の設計次第である。また、構造化された軌道を持つ２つのリングのうち、どちらが振動数の多い構造を持つかは設計に依存する。回転速度を低下させる場合には、入力側は山または振動の数が少ないリングとなり、出力側は振動の数が多いリングか、転動体用のセパレータを備えたリングとなり、それぞれ他のリングは固定リングとなる。

【0016】

半径方向または軸方向（すなわち、０°，９０°，１８０°，２７０°，３６０°）の振動の代わりに、他の実施形態は、ハーモニック波型の振動は、中心軸に対して選択肢ｂ）の斜めの角度を有する方向における転動体の振動であり、この場合、選択肢ａ）の純粋に半径方向または軸方向は除外される。このラジアキシャル軸受の選択肢ｂ）による構成は、製造がより困難である可能性があるが、軸受軌道および振動を斜めの角度で提供することにより、アキシャル軸受とラジアル軸受の機能を組み合わせ、軸受によって吸収されることが期待されるラジアル力とアキシャル力の大きさに応じた、設計の必要性に応じてアキシャル軸受とラジアル軸受の能力をバランスさせるのに適している。

【0017】

ラジアキシャル軸受の実施形態において、転動体の中心から外れて接触する振動形状の障害物のリムは、以下のいずれかとして構成される。
－ 各リングの２つの部分の間の隙間の対向するエッジ、
－ 各リングのエッジ、および
－ 振動的に曲げられたワイヤ。

【0018】

好ましくは、リングの２つの部分および／または振動的に曲げられたワイヤは、リングの凹部によって一緒に保持される。

【0019】

隙間は、１つのリングの２つの部分の間に存在してもよく、互いに直接接続されてもよく、または、２つの部分を一緒に保持する別のリングを介して接続されてもよい。隙間は、周方向に同じ振動数を持つが位相が逆である２つの振動曲線によって規定され、隙間は両側で同時に開いて再びきつく閉じる。

【0020】

それぞれのリングの１つのエッジの他の例は、転動体の動きを制限する振動エッジが１つしかないことを意味し、転動体は、それ以外の場合には、中心軸回りの転動体の進行に伴って変化する可能性のある振動方向に対して、横方向の任意の位置に保持される。

【0021】

他のリングを用いて定位置に保持された、振動するように曲げられたワイヤの他の例は、振動幅を有する障害物の概念を容易にする振動曲線を製造するための簡単で費用効果の高い解決策を提供する。

【0022】

実施形態において、構造化された軌道に対して直交する方向に向けられた軌道を有するリングまたはその１つは、隣接する転動体を互いに分離するセパレータを有する。

【0023】

実施形態において、構造化された軌道に対して直交する方向に向けられた軌道を有する１つ以上のリングは、円筒状の開口部を有し、開口部が、転動体を開口部の軸に沿って移動できるように収容し、開口部の壁はセパレータ、および構造化された軌道に対して直交する方向に向けられた軌道を構成する。円筒状の開口部は、最も単純な構成ではボールとして構成される転動体の強固な保持を保証し、転動体を円筒状の開口部の向きの方向に移動させることができるが、全ての横方向には遊びがないか、無視できる程度である。この場合、振動曲線から離れる転動体の横方向の動作は、円筒状の開口部の壁によって阻止されるため、構造化された軌道の片側にのみ振動曲線を設ければ十分である。このため、転動体の揺動の振幅は、転動体が円筒状の開口部からはみ出さないように保持される。

【0024】

一実施形態において、転動体が半径方向に振動する場合には、半径方向内側の構造化された軌道および半径方向外側の構造化された軌道の内の１つが、１つまたは２つの山を有する半径方向に偏心した外形を有する、１対のリングまたはワイヤによって構成され、それぞれが転動体に中心を外れて接触する。

【0025】

他の実施形態において、転動体が軸方向に振動する場合には、半径方向に振動する曲線を有するリングが、構造化された軌道に対して直交する軌道を有する１つ以上のリングの周方向の開口部内に、軸方向変位に対して固定されるように組み付けられる２つ以上の部材から構成されている。

【0026】

他の実施形態において、転動体が軸方向に振動する場合には、半径方向に振動する曲線を有する他の構造化された軌道に対向する構造化された軌道が、表面として構成され、表面が、中心軸に垂直な平面に対して傾斜を有する平坦面、または中心軸回りの表面の回転中に転動体の軸方向変位をもたらす２つまたは３つの山を有する波構造を有する表面として構成される。中心軸に対して傾いた平面は、軸方向に１つの山を持つ。この場合には、波構造は複数の山を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

本発明の他の特徴は、特許請求の範囲および添付された図面を用いた、本発明による実施形態の説明から明らかになるであろう。本発明による実施形態は、個々の特徴またはいくつかの特徴の組合せを満たすことができる。

【0028】

本発明は、本発明の一般的な内容を制限することなく、例示的な実施形態に基づいて以下に説明され、本文中でより詳細に説明されていない本発明による全ての詳細の開示に関しては、図面を明示的に参照する。

【0029】

【図1】公知のハーモニック波型減速段の概略的な斜視図である。

【図2.1】転動体の半径方向の振動を伴うラジアキシャル軸受のリングの主要な配置を示す概略的な縦断面図である。

【図2.2】転動体の軸方向の振動を伴うラジアキシャル軸受のリングの主要な配置を示す概略図である。

【図3】ラジアキシャル軸受の減速段の第１の実施形態を示す概略的な斜視図である。

【図4】第２の実施形態を示す概略的な縦断面図である。

【図5】ラジアキシャル軸受の減速段の第３の実施形態を示す概略的な斜視図である。

【図6】第３の実施形態を示す概略的な縦断面図である。

【図7】ラジアキシャル軸受の減速段の第４の実施形態を示す概略的な分解斜視図である。

【図8】第４の実施形態を示す概略的な分解縦断面図である。

【図9】組み立てられた状態の第４の実施形態を示す概略的な縦断面図である。

【図10】ラジアキシャル軸受の減速段階の第５の実施形態を示す概略的な斜視図である。

【図11】第５の実施形態を示す概略的な縦断面図である。

【図12】第６の実施形態を示す概略的な縦断面図である。

【図13】第７の実施形態を示す概略的な縦断面図である。

【図14】第８の実施形態を示す概略的な縦断面図である。

【図15】第９の実施形態を示す概略的な縦断面図である。

【図16】ラジアキシャル軸受の第１０の実施形態を示す概略的な縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図面において、同一または類似のタイプの部材またはそれぞれ対応する部品には、項目の重複した紹介を避けるために同じ参照番号を付している。

【0031】

図１は、ラジアル軸受Ｂ１の公知の３リング式ハーモニック波型減速段を示す概略的な斜視図であり、ここには、主にハーモニック波型減速動作のメカニズムを説明する目的で示されている。

【0032】

減速段は、同心状に配置された３つのリングＲ１，Ｒ３，Ｒ４を備える。中間リングＲ１は、それぞれ１個の、この場合にはボール形状の転動体５を収容する１９個の円筒状の開口部を有する。内リングＲ３の半径方向外向きの表面は、２つの山７を持つ楕円形状の軌道３を構成している。外リングＲ４の半径方向内向きの表面は、より多数（この場合はそれぞれ２０個）の山９と谷を有する曲線８を持つ軌道４を構成する。構造化された軌道３，４の正確な曲率は、転動体５が常に両方の軌道に接触するように計算および設計されている。

【0033】

内リングＲ３が回転駆動されると、その楕円軌道３が転動体５を半径方向に変位させ、軌道３の山７を通過するごとに、転動体５を対向する軌道４の谷部に押し込み、それによって、転動体５の周方向への移動も誘導する。転動体５の数は、軌道４の谷の数とは等しくないので、転動体５は、内側軌道３の山７を通過するごとに、軌道４の次の連続する谷に入らされ、それによって、半径方向の振動と周方向の緩慢な移動とが組み合わされて実行される。これにより、転動体５の全体がハーモニック波状に移動する。内リングＲ３および外リングＲ４の山７，９および谷の数にそれぞれ大きな差があり、転動体５の数がリングＲ４の山９および谷の数とわずかに異なるだけであることは、ハーモニック波型減速軌道の典型である。減速段の減速比は、最内リングＲ３と最外リングＲ４との山７，９の数の比に等しい。図１に示す場合には、この減速比は１０：１である。２つの山７の代わりに、軌道３は、１つの山のみを有する偏心した形状を有するか、または少数の山を有することができるが、この数は、対向する軌道４の山９および谷の数よりもかなり少なく、特にその数の２分の１または３分の１以下である。対向する構造化された軌道の山の比率に対する実用的な限界は、転動体５および軌道４の製造可能なサイズの小ささによって与えられる。

【0034】

図１に示す設定に基づき、２つの可能な構成がある。いずれの構成においても、最内リングＲ３は、外部駆動源、例えば電動モータの駆動シャフトによって回転駆動される。第１の構成において、外リングＲ４は固定され、中間リングＲ１が減速出力を構成する。第２の構成において、中間リングＲ３が固定され、外リングＲ４が出力として使用される。この２つの構成においては、出力リングの回転方向が逆になる。

【0035】

複数の同心状のリングを有するハーモニック波型減速段は、ほとんどの場合、図２．１および図２．２に簡略化した縦断面図によって概略的に示される２つの基本設計オプションのうちの１つを有する。どちらの設計オプションにも共通しているのは、各転動体５が、軌道１，２，３，４およびセパレータ６の間に、減速段の半径方向、軸方向および周方向に、保持器内で遊びを生じることなく完全に閉じ込められていることである。セパレータ６は、隣合う転動体５を周方向に互いに分離する。セパレータ６は、リングＲ１，Ｒ２、または、リングＲ１，Ｒ２が共通ユニットの場合には、その両方の一部である。リングＲ１，Ｒ２の他の軌道１，２は、構造を持たない平坦なものである。軌道１，２およびセパレータ６は，図１に示すように，リングＲ１の円筒状の開口部として実現されてもよい。

【0036】

リングＲ３，Ｒ４の他の２つの軌道は、構造化された軌道３，４であり、互いに相対的に回転する際に、転動体５にハーモニック波型の振動を与える。図２．１および図２．２に示す２つの構成は異なっており、図２．１においては、リングＲ３，Ｒ４の構造化された軌道３，４が転動体の半径方向内側と外側に配置され、ハーモニック波型の振動が中心軸１２に対して半径方向に向いている。これは、図１の軸受Ｂ１に示す向きと同じである。これに対して、図２．２に示す構成においては、リングＲ３，Ｒ４の構造化された軌道３，４が転動体５に対して軸方向に配置され、これにより、半径方向成分を持たない軸方向の振動が転動体５に付与される。半径方向に突き当たる軌道１，２は構造化されていない。

【0037】

図３は、ラジアキシャル軸受Ｂ１の減速段の第１の実施形態を示す概略的な斜視図である。その基本的な構成において、図２．１に示すような径方向振動型減速段であり、図１に示す公知の減速段に強く類似している。最内リングＲ３は、再度、２つの山７を持つ楕円軌道３を有し、中間リングＲ１は、転動体５用の円筒状の開口部を有する構成となっている。しかし、最外リングＲ４は、基本的に平坦なリングであり、２つの部分に分割されており、２つの部分の間には隙間がある。リングＲ４の周方向において、隙間は、隙間の対向する側面またはリムの曲線８によって規定される振動する幅を有し、この曲線８は、隙間幅を狭める規則的に間隔を開けた山９を有し、山９の間において隙間幅が開く。最大隙間幅は、ボール形状の転動体５がそれぞれの保持器内に保持されるように、ボール形状の転動体５の全直径よりも小さい。

【0038】

リングＲ４の軌道４は、対称に、かつ中心からずれた位置において転動体５に接触する隙間のリムから形成されている。転動体５は、それぞれの転動体５の位置における隙間幅に応じて隙間に突出する。転動体５が周方向に移動する間に、転動体５は変化する隙間幅に遭遇し、それによって転動体５は減速段の半径方向に振動する。リングＲ４の部分リングの振動する構造は、図１のリングＲ４の内側にある山および谷よりも製造が容易である。

【0039】

図４は、ラジアキシャル軸受Ｂ１の減速段の第２の実施形態を示す概略的な縦断面図であり、図３に示した第１の実施形態の変形例である。図４の第２の実施形態において、中間リングがリングＲ１，Ｒ２を構成し、セパレータ６が２つの側面の間のブリッジとなっている。転動体５は、半径方向の接触点に従って半径方向の移動が可能なように、セパレータ６と軌道１，２との間に保持されている。最内リングＲ３と最外リングＲ４は、それぞれ保持リングによって保持された２つの部分に分割されており、２つの部分の間にはそれぞれ異なる幅の隙間がある。リング部品のリムの接触点は曲線８を定め、転動体５が常に中心から外れた４点で接触し、それぞれの間隙に突出するように設計されている。一側において間隙を開き、他側において間隙を狭めることによって、転動体は半径方向に移動する。図４および以下のほとんどの図は、転動体５の軸方向および垂直方向の中心線を細い破線で表示している。構造化された軌道の接触点は、関連する軸方向および／または垂直方向の中心線に対して常に中心から外れている。

【0040】

図５は、半径方向のハーモニック波型の振動を伴うラジアキシャル軸受の減速段の第３の実施形態の概略的な斜視図であり、最内リングＲ３および最外リングＲ４の接触曲線８を定義する特徴において、これまでの実施形態と異なっている。第２の実施形態のように隙間を変化させた分割リングの代わりに、外側リングは、曲線８の形状に曲げられた２本のワイヤ１０を有する。最内リングは、２つの同じリングが軸方向にずれて互いの間に隙間を囲む形の他のバリエーションを有している。間隙の幅は一定であるが、ワイヤ１０またはトラックの厚さはそれぞれ周方向に変化し、互いに反対側に２つの山７を示す。

【0041】

図５は、案内するワイヤ１０の表示を妨げることになるため、最内リングおよび最外リングを完全には示していない。図６は、図５の第３の実施形態の概略的な縦断面図であり、より完全な設定を示している。図６からわかるように、最内リングＲ３のワイヤ１０および最外リングＲ４のワイヤ１０は、固体のリングＲ３，Ｒ４によって所定の位置に保持されている。ワイヤ１０を固体のリングＲ３，Ｒ４に接続するための適切な手段としては、はんだ付け、溶接、またはクランプが挙げられる。ワイヤ１０の曲げ加工と、ワイヤ１０を固体のリングにはんだ付けまたは溶接することは、図１の既知の減速段の山と谷を作るよりもはるかに少ない処理である。

【0042】

図７は、ラジアキシャル軸受の減速段の第４の実施形態の概略的な分解斜視図であり、この場合には、減速段は、転動体５を軸方向に振動させている。図８および図９は、図７の第４の実施形態を示す概略的な分解断面図および組立状態の縦断面図である。図８に示す矢印は、組立時における減速段の各種構成部材の移動方向を示している。

【0043】

４つのリングＲ１～Ｒ４が再び中心軸１２上に整列している。左から右に、リングＲ３は、軸方向内側を向く軌道３を構成する表面を有する。軌道３は１つ以上の山７を有する。第４の実施形態において、軌道３は、軸受の中心軸１２に直交する平面に対して斜めに傾斜した平坦面であるため、１つの山７を有する。したがって、リングＲ３が回転するたびに、軌道３の接触点の軸方向位置は、軌道３の直径および傾斜角度によって定義される振幅で振動するように変化する。

【0044】

外リングＲ１は、構造化されていない軌道１を構成する円筒状の内周面を有する。図９に示すように、軌道１の内径はリングＲ３の外径よりも大きく、組立状態においてはリングＲ１の内側にリングＲ３が収容される。リングＲ３の軸方向に対向するリングＲ２は、転動体５のリングが軌道３に対向するような向きでリングＲ１内に導入される。各転動体５は、リングＲ２内の円筒状の開口部内に収容され、リングＲ２の円筒状の開口部を隔てる部分がセパレータ６を構成している。円筒状の開口部は、転動体５が円筒状の開口部内を軸方向に移動できるように、軸方向に向けられている。転動体５のリングの構成は、外周の直径がリングＲ１の軌道１の内周の直径と等しくなるようになっており、これによって組立体の半径方向の回転が安定する。リングＲ３の軌道３に接触するとき、転動体５は、軌道３の１つ以上の山７によって提供されるのと同じ軸方向移動の振幅で、リングＲ２内のそれぞれの円筒状の開口部内において軸方向に移動させられる。

【0045】

図７～図９に示す第４の実施形態において、リングＲ２は、リングＲ３の軌道３から軸方向にさらに離れた第２の部材を有している。この第２の部材は、半径方向に延びる中央の接続部材によって、転動体５用の円筒状の開口部を備えたリングＲ２の部分と接続され、それによってリングＲ２の２つの部材の間に軸方向の隙間が設けられている。この軸方向の隙間は、リングＲ４を受け入れるために使用され、リングＲ４は、より多くの山９および谷（この場合、それぞれ９つの山および谷）を有する曲線８を構成する半径方向に振動する形状を有する。この場合も、転動体５の数は、山９および谷の数よりもわずかに少なく、すなわち８個である。軌道３の山が１つであることを考えると、図７に示す減速段の減速比は９：１である。

【0046】

リングＲ４の内側リムは、減速段の軌道４を構成する。この実施形態において、転動体に中心から外れて接触する曲線８は１つだけである。しかし、軸方向に対する横方向の動きは、転動体５を収容するリングＲ２の円筒状の開口部によって禁止されている。この場合には、幅が変化するような隙間は存在しないが、この構成は、ハーモニック波型減速段の公知の方法において、転動体５の軸方向移動を制限するという同じ目的を果たす。軌道４の曲線８の振動の半径方向の向きは、転動体５の振動の軸方向の向きに対して横向きである。これは、軌道４の各曲線８の振動の軸方向が転動体５の振動の半径方向に対して横方向である、前の実施形態における方向とは逆の方向である。

【0047】

第４の実施形態において、リングＲ４は、リングＲ２の２つの部材の間の隙間に収容され、その隙間の内部で軸方向の所定位置に保持されるので、リングＲ４は、２つの部材をリングＲ２の軸方向の隙間に挿入した後に組み合わされる２つの半体または周方向の２つの部材を備えていてもよい。図７に示した減速段の組み立てを、図８に第４の実施形態の概略的な分解縦断面図において示す。組立てを固定するために使用される追加部材は、リングＲ４およびリングＲ１の内側面の両方に突き当たる固定リング１４である。

【0048】

図９には、第４の実施形態の組立状態の概略的な縦断面図によって減速段が示されている。図８および図９の両方に見られるように、外リングＲ１は、開口の内径の段差によって分離された２つの連続する部分を有する。直径が小さい方のリングＲ１内部の開口は、リングＲ３に面し、転動体５を収容する部分であり、転動体５を軌道１に接触させる。リングＲ１の内径が大きい方の部分には、リングＲ４が収容されており、このリングＲ４は、一方の側でリングＲ１の２つの部分の間の段差に突き当たって軸方向に固定され、反対側では固定リング１４によってクランプされる。リングＲ２はその軸方向の隙間内に、軸方向に遊びなくリングＲ４を収容するので、リングＲ４は、リングＲ１の段差と固定リング１４との間で軸方向に固定されているため、リングＲ２も軸方向に固定される。リングＲ２およびリングＲ４の周方向の相対的な移動は保証されている。

【0049】

図１０および図１１は、ラジアキシャル軸受の減速段の第５の実施形態の概略的な斜視図および概略的な縦断面図を示す。この第５の実施形態は、図７～図９に示した第４の実施形態に基づいている。第４の実施形態とは対照的に、第５の実施形態は、２つの基本的に同一の単列減速段が直列に接続された２段減速軸受の例である。入力はリングＲ３．１によって与えられ、このリングＲ３．１は外部モータ（図示せず）によって駆動され、中心軸１２回りに回転する。リングＲ３．１の軌道３．１は、中心軸１２に直交する平面に対して斜めに傾いた平坦面である。これにより、リングＲ３．１の軌道３．１は、軸方向に１つの山を有する。

【0050】

リングＲ１は外部構造物（図示せず）に固定されているので、第１段および第２段のリングＲ４．１，Ｒ４．２も固定されている。第１段のリングＲ２．１は、リングＲ３．１の回転によって促される転動体５の軸方向移動によって、リングＲ４．１およびＲ３．１それぞれの山の比によって与えられる減速された回転速度で駆動される。本実施形態において、この減速比は９：１であり、リングＲ３．１が９回転するとリングＲ２．１が１回転することを意味する。

【0051】

第２段の入力はリングＲ３．２であり、リングＲ３．２は第１段の出力であるリングＲ２．１に接続され、回転駆動される。図１０は、リングＲ４．１とリングＲ４．２が同じ空間的な向きを持つことを示している。第２段の減速比も９：１で、その出力はリングＲ２．２である。つまり、リングＲ３．１が８１回転すると、リングＲ２．２が１回転することになる。リングＲ３．１の軌道３．１およびＲ３．２の軌道３．２は、同じ斜めの角度で傾いた平坦面であり、構造上の対称性がある。しかし、軌道３．１，３．２の傾斜角度は、曲線８．１，８．２の山の数と同様に、異なっていてもよく、いずれの場合も、任意の位相関係を有していてもよい。

【0052】

図１２は、単段２列の減速段を構成するラジアキシャル減速軸受Ｂ２の第６の実施形態を示す概略的な縦断面図である。２列の各列は、図６のワイヤ１０ベースの単段減速軸受Ｂ１と同様に構築されている。軸受の円滑な動作を保証するために、２列間の位相シフトが再び実現されている。図１２に示す縦断面において、２つの転動体５は、リングＲ３，Ｒ４の軌道の位相の違いによって提供される２つの段間の位相シフトにより、異なる半径方向位置にあることがわかる。この位相シフトにより、荷重の適切な分配と、軸受Ｂ２の減速段の円滑な作用が保証される。

【0053】

ラジアキシャル軸受Ｂ２は、補強軸受Ｂ５，Ｂ６，Ｂ７を有し、半径方向および軸方向の両方向の安定性と負荷能力とを高めており、中心軸１２の周りの半径方向の動きをリングＲ３に入力するモータシャフト１５によって駆動される。転動体５は、組み合わせられたリングＲ１，Ｒ２である中間リング内のそれぞれの開口またはケージに保持される。リングＲ１，Ｒ２が外部構造物に固定されている場合には、出力はリングＲ４であってもよく、またはその逆でもよい。

【0054】

図１３は、ステータ３２とロータ３４とを有する電動モータ３０の周りに構成された単段２列の減速段を表す第７の実施形態の概略的な縦断面図である。ハーモニック波型の振動の設計原理は、転動体５の軸方向振動を伴う図７～図１１の実施形態において示したものと同じである。この実施形態において、電動モータ３０は中央に配置され、最内リングＲ２がステータ３２に取り付けられ、２つのリングＲ３．１，Ｒ３．２がロータ３４の片側にそれぞれ取り付けられている。これにより、リングＲ２はモータ３０のステータ３２とともに固定される。リングＲ３．１，Ｒ３．２は、互いに１８０°オフセットした、１回転につき１つの山を有する傾斜した軌道を有する。２つのリングＲ４．１，Ｒ４．２は、それぞれリングＲ３．１，Ｒ３．２の軸方向に対向する位置にあり、固定リング１４によってリングＲ２に対して固定されている。リングＲ３．１，Ｒ３．２は、例えば、図７に示すような構造であってもよい。しかし、図１３の実施形態において、転動体５のハーモニック波型の振動作用のための軌道として使用されるのは、内側リムの代わりに、転動体５に面するリングＲ４．１，Ｒ４．２の外側リムである。

【0055】

最外リングＲ１は、周方向で隣接する転動体５の間のセパレータ６を備え、それによって減速段の出力である。この場合も、２つの列の間に１８０°の位相シフトがあることにより、減速段の負荷バランスおよびスムーズな動作が保証される。

【0056】

図１４には、第８の実施形態が概略的な縦断面図によって示されている。第８の実施形態は、２段ラジアル振動型減速段のラジアキシャル軸受Ｂ３に、さらなる安定性および耐荷重性を提供する補強軸受Ｂ５，Ｂ６，Ｂ７を組み合わせたものである。この実施形態のリングＲ３，Ｒ４の構造化された軌道は、図５、図６および図１２に示す方法で、ワイヤ１０によって構成されている。モータシャフト１５は、第１減速段のリングＲ３．１である入力１６を駆動する。リングＲ４は、両方の製造段に共通であり、外部構造、例えば、モータシャフト１５を駆動する電動モータ（図示せず）のハウジングに固定されている。第１段リングＲ１．１，Ｒ２．１は、転動体５間のセパレータ６を介して接続され、第１段の出力として機能し、第２減速段の入力リングＲ３．２に接続される。リングＲ１．２は、第２減速段の出力であり、軸受Ｂ３のハーモニック波型減速部である。

【0057】

図１５は、第９の実施形態を示す概略的な縦断面図である。第９の実施形態は、図１０および図１１の第５の実施形態に示すように、２段ラジアル振動型減速段のラジアキシャル軸受Ｂ３である。第９の実施形態において、リングＲ３．１が入力１６として機能し、ステータ３２がリングＲ１に固定された電動モータ３０のロータ３４に取り付けられ、リングＲ１は２つの減速段に共通に固定されている。回転部品は、電動モータ３０のロータ３２、ロータに取り付けられたリングＲ３．１、リングＲ３．１を第１段の出力および第２段の入力とするリングＲ２．１および第２段の出力１８としてのリングＲ２．２である。

【0058】

図１６は、ラジアキシャル軸受Ｂ４の第１０の実施形態を示す概略的な縦断面図であり、その本質は、図６に示す第３の実施形態の軸受Ｂ１の減速段であり、さらなる安定性および軸受負荷容量を提供する追加の補強軸受Ｂ５，Ｂ６，Ｂ７を備え、最内リングＲ３が、電動モータ（図示せず）のモータシャフト１５によって駆動される入力１６として機能する。リングＲ４は固定部品２０であり、セパレータ６を有するリングＲ１は出力１８として機能し、中心軸１２を中心とする半径方向のハーモニック波型の振動における転動体５の周方向運動によって駆動される。

【0059】

図面のみから取られたものも含め、全ての挙げられた特性、および他の特性と組み合わせて開示された個々の特性は、単独で、および組み合わせて、本発明にとって重要であると考えられる。本発明による実施形態は、個々の特性または複数の特性の組み合わせによって実現することができる。「特に」または「特別に」という表現と組み合わされた特徴は、好ましい実施形態として扱われる。

【符号の説明】

【0060】

１ 軌道
２ 軌道
３，３．１，３．２ 軸受軌道
４ 軸受軌道
５ 転動体
６ セパレータ
７ 山
８，８．１，８．２ 曲線
９ 山
１０ ワイヤ
１２ 中心軸
１４ 固定リング
１５ モータシャフト
１６ 入力
１８ 出力
２０ 固定部品
３０ モータ
３２ ステータ
３４ ロータ
Ｂ１ 軸受
Ｂ２ 多列軸受
Ｂ３ 多段軸受
Ｂ４ 補強軸受
Ｂ５～Ｂ７ 補強軸受
Ｒ１，Ｒ１．１，Ｒ１．２ リング
Ｒ２，Ｒ２．１，Ｒ２．２ リング
Ｒ３，Ｒ３．１，Ｒ３．２ リング
Ｒ４，Ｒ４．１，Ｒ４．２ リング

【図1】

【図2.1】

【図2.2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【国際調査報告】