(57)【要約】  フレキシブルな伝動機構構成部材（１）、特に波動歯車装置（９）内で使用可能なフレキシブルな伝動機構構成部材（１）は、スリーブ形の、外歯列が切られた部分（３）と、この部分（３）に接続するフランジ（４）とを備え、スリーブ形の部分（３）の外歯列（８）は、ダイ内で成形される金属薄板歯列として形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルな伝動機構構成部材（１）であって、
スリーブ形の、外歯列が切られた部分（３）と、
前記部分（３）に接続するフランジ（４）と、を備え、
前記スリーブ形の部分（３）の前記外歯列（８）は、金属薄板歯列として形成されており、かつ前記フランジ（４）は、複数の貫通部（６，７）を有する、フレキシブルな伝動機構構成部材（１）において、
前記複数の貫通部の少なくとも一部（６）は、それぞれ、長軸をもって延びる、前記伝動機構構成部材（１）の中心軸線（Ｒ）に関して凹状に湾曲した形状を呈していることを特徴とする、フレキシブルな伝動機構構成部材（１）。
【請求項２】
前記長軸をもって延びる貫通部（６）は、それぞれ、前記中心軸線（Ｒ）に関して少なくとも大部分半径方向で、前記フランジ（４）内に存在する取り付け開口（７）の内側に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の伝動機構構成部材（１）。
【請求項３】
各前記長軸をもって延びる貫通部（６）の両端部は、拡幅されており、前記フランジ（４）の半径方向で前記取り付け開口（７）とオーバラップしていることを特徴とする、請求項２記載の伝動機構構成部材（１）。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項記載のフレキシブルな伝動機構構成部材（１）を製造する方法であって、
半径方向内側に向かって方向付けられた厚肉部（５）を有するスリーブ形の部分（３）を有する粗材（２）を用意し、
前記厚肉部（５）内に存在する材料を半径方向外側に向かって、内歯列が切られたダイに押し込み、これにより、前記伝動機構構成部材（１）の外歯列（８）を成形する
ステップを含む、フレキシブルな伝動機構構成部材（１）を製造する方法。
【請求項５】
前記厚肉部（５）の材料を、内側からのみ、前記外歯列（８）の最終的な輪郭が得られるまで、前記ダイに押し込むことを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記厚肉部（５）の前記材料を外側に押し遣ることで、前記スリーブ形の部分（３）の平滑な、円柱状の内側輪郭を形成することを特徴とする、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
前記粗材（２）を深絞り加工により形成する金属薄板帯材の出発帯材厚さと比較して増大した壁厚さを有する厚肉部（５）を有する粗材（２）を変形加工することを特徴とする、請求項４から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
非切削加工により貫通部（６，７）を前記フランジ（４）内に形成することを特徴とする、請求項５から７までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外歯列が切られた、特に波動歯車装置内での使用に好適なフレキシブルな伝動機構構成部材と、このような伝動機構構成部材を製造する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許第０７４１２５６号明細書において、外歯列を有する弾性的な歯車が公知である。この歯車は、シルクハットの形状を呈し、鍔付きスリーブとも称される。歯車のスリーブ形の、円柱状の領域には、フランジの形態の、半径方向外側に向かって方向付けられたリング形のボスが接続している。歯車の所望の弾性特性を得るために、この歯車のそれぞれ異なる部分は、それぞれ異なる壁厚さを有している。歯車は、波動歯車装置への組み込み用であり、特にロボット内での使用に好適とされている。
【０００３】
独国特許出願公開第１０２０１３２２０２２０号明細書において、波動歯車装置と協働するカム軸調節装置が公知である。この場合、波動歯車装置を潤滑する特別な措置が講じられており、波動歯車装置は、その原理に起因して、フレキシブルな伝動機構構成部材、この場合、フレクスリング（Ｆｌｅｘｒｉｎｇ）を有している。
【０００４】
別のフレキシブルな伝動機構構成部材は、米国特許第９３２８８１３号明細書、独国特許出願公開第１０２０１３２１６１８３号明細書および独国実用新案第２９９０１４１８号明細書において公知である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の根底にある課題は、波動歯車装置に好適なフレキシブルな伝動機構構成部材を従来技術に対して特に製造技術的な面で発展させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、本発明により、請求項１の特徴を備えるフレキシブルな伝動機構構成部材によって解決される。同様に、上記課題は、請求項４に記載の、フレキシブルな伝動機構構成部材を製造する方法によって解決される。本発明に係る方法により製造した伝動機構構成部材は、請求項１のすべての特徴を備える伝動機構構成部材であってよい。これとは異なり、変更した、特に単純化した幾何学形状を備える伝動機構構成部材であってもよい。以下に製造方法との関連で述べる本発明の特徴および利点は、意味的に当該装置、すなわちフレキシブルな伝動機構構成部材にも当てはまり、その逆もまた然りである。
【０００７】
請求項１記載のフレキシブルな伝動機構構成部材は、スリーブ形の、外歯列が切られた部分、略してスリーブ部分を備え、スリーブ部分には、半径方向外側に向かって方向付けられたフランジが接続している。スリーブ形の部分の外歯列は、金属薄板歯列である。金属薄板歯列とは、非切削変形加工により金属薄板からなる出発材を素に成形された歯列と解される。技術的背景については、例えば独国特許出願公開第１０２０１３２２１２４６号明細書および独国特許出願公開第１０２００６０４２２１６号明細書を参照されたい。両明細書は、それぞれ、金属薄板歯列を有する同期体を示している。
【０００８】
フレキシブルな伝動機構構成部材の、非切削変形加工により形成した金属薄板歯列は、後加工なしに伝動機構、特に波動歯車装置内で使用可能である。請求項１に則して形成されるフレキシブルな伝動機構構成部材は、
スリーブ形の部分と、この部分に接続するフランジとを有し、スリーブ形の部分は、スリーブ形の部分の、フランジとは反対側の端面に、半径方向内側に向かって方向付けられた厚肉部を有している、ハット形の粗材を用意し、
厚肉部内に存在する材料を半径方向外側に向かって、内歯列が切られたダイに押し込み、これにより、伝動機構構成部材の外歯列を成形する、
というステップで、一体的な金属薄板部材として製造可能である。
【０００９】
フランジなしのフレキシブルな伝動機構構成部材を製造するのであれば、本方法の第１のステップとして、半径方向内側に向かって方向付けられた厚肉部を有するスリーブ形の部分を有する、フランジなしの粗材、例えば、このようなスリーブ形の部分だけからなる、フランジなしの粗材を用意する。
【００１０】
本発明は、歯列構造は原理的に切削法または非切削法により形成可能であるという思想より出発している。非切削式に形成された内歯列および外歯列を備える部材は、例えば独国特許発明第１０２００８０３８１２７号明細書および独国特許発明第２５４９２３０号明細書において公知である。歯構造を形成すべく、工具は、被加工物の、歯構造を形成すべき表面に作用する。この種の加工方法に好適な装置の原理は、独国特許出願公開第１０２０１４００２９７１号明細書および独国特許発明第１９６３９０８１号明細書において公知である。両明細書とも、被加工物を加工するためにプロファイルロール工具を使用している。
【００１１】
実証されている非切削加工法に反し、本発明に係る方法では、工具、例えばプロファイルロール工具の形態の工具を、被加工物の、輪郭を付与したい表面に対して相対的に動かすことはしない。その代わりに、輪郭を付与したい被加工物、すなわち、フレキシブルな伝動機構構成部材を、歯列構造を有する工具、すなわちダイに対して相対的に、変形加工工程中、不変の位置に保ち、このとき、被加工物に対して相対的に動く工具は、輪郭を付与したい表面とは反対側の表面から、圧力負荷を内側より被加工物に及ぼす。ダイの、リング形に閉じた完全な歯列構造は、変形加工工程により１：１に被加工物、すなわち伝動機構構成部材に転写される。
【００１２】
粗材のスリーブ形の部分は、変形加工工程前、好ましくは完全に円柱状の外壁を有している。これに応じてダイは、ハット形の粗材を受容すべく、完全に円柱状の内周部を有する部分を有している。ダイの円柱状の部分には、歯列が切られた部分が接続しており、歯は、リング形の領域に位置し、この領域の内側直径は、円柱状の部分の直径と一致している。このことは、粗材が、ダイの円柱状の部分の内周部に当接しているとき、ダイの、歯列が切られた部分の歯先にも当接していることを意味している。これにより粗材は、ダイ内に一切の変形なしに挿入される。円柱状のスリーブ形の部分の側面は、フランジへの移行領域を除いて、統一的な直径を有している一方、粗材の円柱状の部分の内側の周面には、顕著な直径減少部が設けられており、直径減少部は、伝動機構構成部材の軸方向で見て、歯列を形成すべき部分に位置している。
【００１３】
変形加工されてフレキシブルな伝動機構部材を形成する粗材は、好ましくは、金属薄板帯材、すなわち、出発帯材から深絞り加工により製造される部材である。金属薄板帯材の壁厚さは、出発帯材厚さともいう。
【００１４】
深絞り加工された、ダイ内で変形加工される粗材の厚肉部が有する、粗材の半径方向で測定された厚さ、すなわち壁厚さは、好ましくは、出発帯材厚さよりも、例えば少なくとも２０％、最大で５０％大きく、特に、少なくとも２５％、最大で３５％大きく、例えば３０％大きい。
【００１５】
変形加工プロセス中、粗材のスリーブ形の部分の内面に位置する厚肉部は、好ましくは、加工し終えた伝動機構構成部材の内周部が完全に円柱状である、すなわち、統一的な内側直径を有するようになるまで、外側に押し遣られる。これにより、変形加工工程により、内側に向かって方向付けられた厚肉部から、外側に向かって方向付けられた歯列が生成され、同時に、平滑な円柱状の表面が、スリーブ形の部分の外面では消失し、スリーブ形の部分の内面では発生する。変形加工プロセスは、好ましくは、フレキシブルな伝動機構構成部材の外歯列の最終的な輪郭が得られると終了する。これにより、外歯列の幾何学形状に関する、フレキシブルな伝動機構構成部材の後加工が不要である。
【００１６】
フレキシブルな伝動機構構成部材のフランジ内には、複数の貫通部が設けられている。この場合、複数の貫通部の少なくとも一部は、それぞれ、長軸をもって延びる、伝動機構構成部材の中心軸線に関して凹状に湾曲した形状を呈している。凹状の湾曲は、貫通部の各々が、フレキシブルな伝動機構構成部材の側面の湾曲に対して逆向きに湾曲していることを意味している。長軸をもって延びる、凹状に湾曲した貫通部は、伝動機構構成部材の弾性特性に関して特に有利である。これらの貫通部に加え、伝動機構構成部材は、任意選択的に取り付け開口を備えており、長軸をもって延びる貫通部は、それぞれ、フランジの周方向での貫通部の延在長さに関して大部分、各貫通部に対応するように配置された取り付け開口の半径方向内側に配置されている。伝動機構構成部材の半径方向で見て、好ましくはオーバラップが、長軸をもって延びる貫通部、特にその拡幅された端部と、各貫通部に対応するように配置された、典型的には円形の取り付け開口との間に設けられている。
【００１７】
フレキシブルな伝動機構構成部材は、特に、調整伝動機構として電動式のカム軸調節器内で機能するか、または往復動ピストンエンジンの圧縮比を変更する装置内で機能する波動歯車装置内での使用に好適である。同様に、フレキシブルな伝動機構構成部材は、定置の伝動機構内での使用に好適である。
【００１８】
以下に本発明の一実施例について図面を参照しながら詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】フレキシブルな伝動機構構成部材の製造用の粗材を示す図である。
【図２】図１に示した粗材の断面図である。
【図３】図１に示した粗材の詳細図である。
【図４】粗材から製造したフレキシブルな伝動機構構成部材を、図１と同様の図で示す図である。
【図５】図４に示した伝動機構構成部材を図２と同様の断面図で示す図である。
【図６】フレキシブルな伝動機構構成部材の斜視図である。
【図７】フレキシブルな伝動機構構成部材を有する波動歯車装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１ないし３は、金属薄板部材として形成された粗材２を示しており、粗材２は、図４ないし６に示し、符号１を付したフレキシブルな伝動機構構成部材を製造する出発材である。最終的な伝動機構構成部材１と同様、粗材２は、円柱状のスリーブ部分３と、スリーブ部分３から半径方向外側に向かって方向付けられたフランジ４とを有するハット形状を既に呈している。
【００２１】
粗材２の、フランジ４とは反対側の端面には、半径方向内側に向かって方向付けられた材料蓄積部５（略して厚肉部ともいう）が存在している。これに対して、スリーブ形の部分３（略してスリーブ部分という）の外周部は、フランジ４への移行領域を除いて、完全に円柱状であり、すなわち、直径の飛躍的変化またはその他の変化を有していない。平滑な、円柱状のスリーブ部分３は、図示しないダイに挿入される。ダイの内周部は、可能な一形態では、同じく大部分円柱状である。スリーブ部分３が内面に材料蓄積部５を有しているところに位置するダイの部分には、ダイの歯列構造が存在している。ダイの歯列構造は、スリーブ部分３の平滑な外表面に当接する。
【００２２】
続いて、粗材２に対して相対的に回転する工具により、半径方向内側から外側に向かって作用する圧力が、厚肉部５に及ぼされる。これは、厚肉部５の材料をダイの歯構造内に連続的に移動させる。
【００２３】
この変形加工工程の結果として、符号８を付した外歯列が、スリーブ部分３の側面に生じる。これに対して、これにより完成したフレキシブルな伝動機構構成部材１のスリーブ部分３の内側の壁は、一貫した円柱状をなしている。粗材２の内面からダイ内に歯列８を押し込むことで、外歯列８の格別な負荷能力が得られる。ダイの歯列構造は、伝動機構構成部材１の外歯列８に完全に転写される。
【００２４】
伝動機構構成部材１のフランジ４は、スリーブ部分３と同様、弾性的な可撓性を有している。フランジ４の弾性的な可撓性は、長軸をもって延び、湾曲した複数の空所６によって促進される。これらの空所６は、フランジ４の周囲に均等に分配されている。各空所６（通称、貫通部ともいう）は、取り付け開口７の略半径方向内側に存在している。取り付け開口７は、各空所６と同様、例えばパンチ加工により形成されてもよい。各空所６の両端部は、拡幅されている。各空所６に対応するように配置された取り付け開口７は、取り付け開口７の両端部間の中央に存在しており、フランジ４の半径方向で見て、空所６の端部と取り付け開口７との間には、オーバラップが設けられている。これにより、フレキシブルな伝動機構構成部材１は、傾倒負荷時にも顕著な弾性的な可撓性を示すと同時に、周方向での高い剛性を提供する。
【００２５】
フレキシブルな伝動機構構成部材１、すなわち、外歯列が切られた鍔付きスリーブの組み込み状況は、図７に示してある。このフレキシブルな伝動機構構成部材１は、自動車内で調整伝動機構として使用される、符号９を付した波動歯車装置の部品である。
【００２６】
それぞれ１つの取り付け開口７を貫通するねじ１０により、フレキシブルな伝動機構構成部材１は、波動歯車装置９には含まれないハウジング１１に取り付けられている。波動歯車装置９の運転時、スリーブ部分３は、波動発生器１２によって常時変形される。波動発生器１２は、楕円形の内輪１３と、外輪１４と、内輪１３と外輪１４との間で転動する転動体１５、すなわち玉とを有している。内輪１３の楕円形の形状に常時適合する外輪１４は、半径方向で直接的にフレキシブルな伝動機構構成部材の外歯列８の内側に配置されている。外歯列８は、直径方向で対向する２箇所で、波動歯車装置９の、自身は剛体の被動リングギヤ１７の内歯列１６と噛み合う。内歯列１６と外歯列８との間の僅かに異なる歯数は、内輪１３がちょうど一回転したとき、被動リングギヤ１７をフレキシブルな伝動機構構成部材１に対して、ひいてはハウジング１１に対しても、僅かに回動させる。被動リングギヤ１７は、ストッパディスク１８を介して相対回動不能に軸１９、すなわち被動軸、つまりは偏心軸またはカム軸に結合されている。軸１９と波動歯車装置９との共通の回転軸線は、フレキシブルな伝動機構構成部材１の中心軸線に相当し、符号Ｒが付されている。
【符号の説明】
【００２７】
１  フレキシブルな伝動機構構成部材
２  粗材
３  スリーブ部分
４  フランジ
５  材料蓄積部、厚肉部
６  空所
７  取り付け開口
８  外歯列
９  波動歯車装置
１０  ねじ
１１  ハウジング
１２  波動発生器
１３  内輪
１４  外輪
１５  転動体
１６  内歯列
１７  被動リングギヤ
１８  ストッパディスク
１９  軸
Ｒ  回転軸線、中心軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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