(57)【要約】この発明は、歯数が異なり、歯車軸同士が互いに対して径方向に変位された内面歯車および外面歯車を備える伝動装置であって、歯車軸に平行なポケット内に配置された円筒形のピンの形の歯部を含む少なくとも１つの歯車を備えたものに関する。この伝動装置は、少なくとも１つの歯車が、上記ポケットの領域にて、軸方向に延びる成分を有し潤滑剤が充填される溝を含むことを特徴とする。
2005517139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯数が異なり、歯車軸同士が互いに対して径方向に変位された内面歯車および外面歯車を備える伝動装置であって、歯車軸に平行なポケット内に配置された円筒形のピンの形の歯部を含む少なくとも１つの歯車を備えた伝動装置において、前記歯車のうち少なくとも１つ（２ａ）が、前記ポケット（８）の領域にて、軸と平行な方向に延び潤滑剤が充填される溝（１０）を含むことを特徴とする、伝動装置。
【請求項２】
前記溝（１０）が円周方向に走る成分を含むことを特徴とする、請求項１に記載の伝動装置。
【請求項３】
前記溝（１０）が波状に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の伝動装置。
【請求項４】
少なくとも１つの歯車（２ａ）がさらに、前記ポケット（８）の領域にて、実質的に円周方向に延びる円周方向溝（１０ａ，１０ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の伝動装置。
【請求項５】
前記円周方向溝（１０ａ，１０ｂ）が、前記軸方向に延びる成分を有する溝（１０）を或る有限角度で横切ることを特徴とする、請求項４に記載の伝動装置。
【請求項６】
前記円周方向溝（１０ａ，１０ｂ）が円周方向でポケット面全体にわたって延びることを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の伝動装置。
【請求項７】
前記円周方向溝（１０ａ，１０ｂ）が、前記ポケット（８）間に存在するブリッジ（１５）を通る切り通し（１６）で少なくとも部分的に互いに結合されることを特徴とする、請求項４から請求項６のいずれかに記載の伝動装置。
【請求項８】
前記軸方向に延びる成分を有する溝（１０）が前記ポケット（８）の底部に配置されることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれかに記載の伝動装置。
【請求項９】
前記円周方向溝（１０ａ，１０ｂ）が前記歯車（２ｂ，２ｃ）における少なくとも１つの表側（１３ｂ，１３ｃ）の領域に配置されることを特徴とする、請求項４から請求項８のいずれかに記載の伝動装置。
【請求項１０】
対をなしそれぞれ１つの表側（１３ｂ，１３ｃ）で互いに隣接する、複数の軸方向に相並んで配置され互いに対応する歯車（２ｂ，２ｃ）を用いる際に、前記複数の歯車が、対応する表側（１３ｂ，１３ｃ）から歯部（６）へ移行するところに傾斜部（１４）を含み、前記傾斜部により円周方向に延びるチャネルが形成されることを特徴とする、請求項４から請求項９のいずれかに記載の伝動装置。
【請求項１１】
前記溝（１０）が前記ポケット（８）よりも小さい曲率半径を有することを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の伝動装置。
【請求項１２】
前記溝（１０）の曲率半径が前記ポケット（８）の曲率半径の２分の１未満、好ましくは５分の１未満であることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の伝動装置。
【請求項１３】
前記ポケット（８）から前記溝（１０，１０ａ，１０ｂ）への移行が連続的に起こることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の伝動装置。
【請求項１４】
前記ポケット（８）から前記溝（１０，１０ａ，１０ｂ）への移行が角部（８ａ，８ｂ）で起こることを特徴とする、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歯数が異なり、歯車軸同士が互いに対して径方向に変位された内面歯車および外面歯車を備える伝動装置であって、歯車軸に平行なポケット内に配置された円筒形のピンの形の歯部を含む少なくとも１つの歯車を備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内面歯車とは、径方向に内方へ向けられた歯部すなわち内面歯部を有する歯車のことであり、外面歯車、すなわち外方へ向けられた（外面）歯部を有する歯車を取囲むものである。
【０００３】
ロボット工学の分野では、伝動装置における過負荷に対する安全性を高め精度への要求を高度化する、たとえば伝動装置の遊びをごく小さくすることが求められている。伝動装置は動きおよび出力を伝達するように働く。上記の要求は、偏心遊星伝動装置により、特にサイクロイド伝動装置によって大部分満たされる。
【０００４】
このような伝動装置は、通常波状またはサイクロイド歯部のある１つ以上の外面歯車を有し、これは少なくとも１つの内面歯車の歯部と係合している。内面歯部の歯数と外面歯部の歯数とは僅かに異なっている。外面歯車は１つ以上の偏心カムにより駆動され、これによって１つまたは複数の外面歯車と内面歯車との間に差動の動きを達成する。
【０００５】
内面歯車の製造を容易にし、同時に内面歯と外面歯との摩擦抵抗を減少させるために、内面歯車の歯部の形成において、円形断面を有する円筒形のピンを内面歯車のポケット内に設けるという構造形態が確立されている。これらピンは、通常それ自身の軸まわりに回転可能に載置される。この目的のために、ポケットは部分円の形状、特に半円形の断面を有している。こうしてピンは内面歯車の歯として機能する。
【０００６】
これに対応した、冒頭に記載の類の公知の伝動装置はさらに、内面歯車の軸に対して径方向に変位した外面歯車の軸を有し、この外面歯車軸はさらに、内面歯車の軸まわりでの或る円軌道上に動くように載置され、このため外面歯車の回転に伴って内面歯車は比較的低速で回転する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
伝動装置の精度に対する要求がますます高まる中、伝動装置の部品の作製および組立における調整での許容差はますます小さくなっている。たとえば、マイクロメータ範囲で直径を段階づけたピンを、時間と費用とをかけて選別することにより、内面歯車の中に設けられる外面歯車は可能な限り小さい遊びで係合される。しかし、伝動装置をますます狭く調節することにより、これに対応して摩擦条件が悪化し、内面歯と外面歯との間およびピンとポケットとの間における摩擦抵抗が増加し、伝動装置の効率が下がる。その他、伝動装置を狭く調節することはしばしば断続的な動きを引起こし、これは特に回転速度が小さいときや始動モーメントが高いときに該当する。これにより、たとえば産業用ロボットの動作特性は大きな悪影響を被る。さらに、伝動装置に作用を及ぼす駆動装置に過度の負担がかかって一緒に悪影響を被るおそれもある。
【０００８】
上述のように内面歯を回転可能に載置することに加え、この問題に関連して、特に回転可能ピンにおける内面歯車のハウジング部分との接触面に潤滑剤を与えることが公知である。この目的のためにピンは、微小な局所的凹部を設けた特別の表面を備える。この凹部
は潤滑剤を受ける潤滑剤ポケットとして働き、こうして断続的スライドによる影響を部分的に減少させる。
【０００９】
しかしながら、伝動装置がスムーズで断続なしに動作することを確実にし、伝動装置と結合された駆動装置への影響を抑制するには、上述の類の潤滑法では不十分な場合もあることがわかった。さらに、ここで使用されるピンが、必要とされる手間のかかる表面加工のため比較的高価なものであることも問題とされている。
【００１０】
この発明は、上述の問題を回避しつつ改良された動作特性を有する伝動装置であって、この目的のために歯における高価な特別の微細構造に頼ることのないものを提供することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、冒頭に記載した類の伝動装置において、少なくとも１つの歯車が、ポケットの領域にて、軸と平行な方向に延び潤滑剤が充填される溝を含むことによって解決される。すなわち、上記溝の主延長または最も長い長さすなわちその走り方は、実質的に軸と平行な方向に与えられている。しかし、上記溝が円周方向に走る成分をも有し得ることが除外されるわけではなく、これは好ましくはたとえば溝が軸と平行に走る波状のものである場合に該当し、その波の山と谷とは溝の主延長方向から円周方向に変位されて走っている。この発明に従う構成により、作製技術的に容易かつ低コストで回転可能内面歯における潤滑をより良好にすることが可能となる。
【００１２】
上記溝は少なくとも内面歯車のポケット壁部に形成されることが好ましいが、これに代えて、またはこれに加え、外面歯車のポケット壁部に形成されてもよい。原理的には潤滑剤用溝は、潤滑剤をピンとポケットとの接触面に引き込むことを容易にすることを目的として任意の形態をとることができる。特に、作製技術上の理由から、直線状で歯車軸に平行に走る溝が好適である。この発明に従う伝動装置の別の好ましい構成形態では、上記溝はさらに円周方向に走る成分を含み、好ましくは波状に形成される。溝を波状に形成することにより、潤滑剤はポケット表面のうちの広い面積の領域にわたって確実に分配されるが、これはこの発明に従う伝動装置の動作特性に極めて有利な影響を及ぼす。
【００１３】
これに加えて、溝への潤滑剤の導入をより良好にするために、この発明に従う伝動装置の別の構成形態において、対応する歯車は、ポケットの領域にて、実質的に円周方向に延びる円周方向溝を含む。この円周方向溝は外面歯車の表側の領域に配置されることが好ましく、この場合歯車の動きのポンプ作用によって潤滑剤が円周方向溝の中へ送られ、そしてここから軸方向の溝に達する。さらに、この発明の最も好ましい構成形態では、上記円周方向溝は、上記軸方向に延びる成分を有する溝を或る有限角度で横切る。上記円周方向溝はたとえば部分環溝の形で形成され得る。
【００１４】
潤滑剤が伝動装置内の空間からポケットへ最適に送り込まれ得るように、円周方向にある円周方向溝はポケット面全体にわたって延びることが好ましい。さらに、円周方向溝は、ポケット間に存在するブリッジを通る切り通しで少なくとも部分的に互いに結合されるように形成される場合があり、この場合、伝動装置のうち、運転状態によってはポンプ運動および歯車の動きが十分に作用しない領域にも、潤滑剤を一定に流すことが確実となる。
【００１５】
さらに、この発明に従う伝動装置の耐久性および信頼性を向上させるために、軸方向に延びる成分を有する溝はポケットの底部に配置されるが、それは、伝動装置の係合による圧縮負荷の観点からは上記のような配置が特に有利だからである。ピンおよびポケットの最大圧縮負荷はポケットの側部の領域に生じるので、この発明に従い溝の領域で材料を取
り去ることにより接触面が小さくなり、すなわちこれに伴って圧力が上昇しても、これによってピンおよびポケットの湾曲部での表面圧が大きく増大することはない。
【００１６】
この発明に従う伝動装置のさらに別の構成形態では、対をなしそれぞれ１つの表側で互いに隣接する複数の互いに対応する歯車を用いる際に、これら歯車は、対応する表側から歯部へ移行するところに傾斜部を含む。歯車の表側の領域における円周方向溝の配置と組合わせて円周方向に延びるチャネルが形成される。このチャネルは、伝動装置内における潤滑剤の移送をさらに容易にし、こうして最適な動作特性の実現に貢献するものである。
【００１７】
好ましい一実施例に従うと、上記溝は上記ポケットよりも小さい曲率半径を有し、特に上記溝の曲率半径は上記ポケットの曲率半径の２分の１未満、好ましくは５分の１未満である。さらに、好ましい一実施例は、ポケットから溝への移行が不連続的に起こり、特にこの移行が角で起こることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の好ましい実施例について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１から明らかなように、この発明に従う伝動装置１は、内面歯車（内面歯部を有する歯車）２ａと、少なくとも１つの外面歯車（外面歯部を有する歯車）２ｂとを備える。これらの歯車２ａ，２ｂは軸線Ｍ１，Ｍ２をそれぞれ有し、これらは或る間隔ａだけ互いに隔てられている。内面歯車２ａは内面円周領域３に内面歯部４を含む。内面歯部４は、ここに示す実施例では、紙面に対し垂直に走る縦軸まわりに回転可能な円形断面のピン９によって形成され、これらピンは、内面歯車１のハウジング部分７内に存在する半円形断面のポケット８の中に保持される（図２）。ピン９は内面歯車２ａの内面円周３にわたって一様に分配して配置される。
【００２０】
外面歯車２ｂはその外面円周領域５においてサイクロイド状に形成され、したがって或る数の波状の外面歯６を含み、その数は一般に伝動装置の内面歯の数よりも小さく選択される。図１に示す伝動装置１では、外面歯車２ｂは、内面歯車２ａの軸Ｍ１まわりに回転可能となるようにクランク軸（図示せず）で支持され、外面歯車２ｂの軸Ｍ２は内面歯車２ａの軸Ｍ１まわりでの或る円形の円周軌道Ｕ上で動く。その半径は軸間隔Ｍ１〜Ｍ２の大きさａに対応する。ここに示す伝動装置１の内面歯車２ａは周回する外面歯車２ｂによって回転させられ、外面歯車２ｂの回転運動の際にその外面歯６は、内面歯車１の内面歯部４とスライドして噛み合うように接触する。外面歯車２ｂの回転運動と周回運動との組合せにより、内面歯車１ａの回転数は比較的小さくなる。
【００２１】
図２は、図１に示したこの発明に従う伝動装置１の外面歯車２ｂが、この発明に従う内面歯車２ａの、回転可能ピン９で形成された外面歯部４と係合する様を示し、ここではただ１本のピン９を示す。内面歯車２ａはハウジング部分７を含み、この中へ半円形断面のポケット８が内面円周３にわたり一様に分配して配置される。このポケット８は内面歯部４の回転可能ピン９を受けるように形成される。ポケット８の底部には、ここに示す実施例では、やはり半円形の断面を有し軸方向に走る溝１０が設けられ、ここに好適な潤滑剤（図示せず）が充填される。図２から明らかなように、溝１０が配置されるのは、支持モーメントにより定められるハウジング部分７への圧縮作用が最高の領域１１より外側であり、これはポケット８の側部１２の領域に現われるものである。これをここでは圧力の楕円１１で示す。このように、ハウジング部分７は、材料が溝１０の領域で取り去られているにもかかわらず、この発明に従う伝動装置１の動作中に生じる力およびモーメントの作用に対する抵抗力を保持する。
【００２２】
図３には、サイクロイド状の外面歯車２ｂを備えたこの発明に従う伝動装置１の一実施形態を、図２の線Ｇ−Ｇで切断して観察した断面図を示し、溝１０が、内面歯車２ａのハウジング部分７と、内面歯部４の一部を形成する回転可能ピン９との間で軸方向に延びる様を示す。外面歯車２ｂの表側１３ｂの領域において、外面歯部６の領域に傾斜部１４が設けられている。
【００２３】
伝動装置１が２つ以上の外面歯車２ｂ，２ｃ（図５）を備える場合、このような傾斜部１４は、歯車２ｂ，２ｃが互いに軸方向に隣接する場合に、或る種の円周方向のチャネルを形成する。このチャネルは伝動装置内の潤滑剤の移送を容易にするものである。
【００２４】
図４ａ〜４ｄは、この発明に従う内面歯車２ａのハウジング部分７の内面円周３の領域に設けられたさまざまな形態の溝１０，１０ａ，１０ｂを示す。図４ａに示す実施例では、ハウジング部分７のポケット８の底部に直線状の溝１０が純粋に軸方向に延びるように設けられる。それぞれ半円形の断面を有する個々のポケット８は軸方向のブリッジ１５で互いに隔てられる。
【００２５】
図４ｂに示す実施例では、溝１０は内面歯車２ａの円周方向に走る成分を有し、特に波状に形成される。
【００２６】
図４ｃに示す実施例では、この発明に従う内面歯車２ａは、図４ａの直線状の軸方向の溝１０に加えて円周方向溝１０ａを含み、これは円周方向にポケット８の面全体にわたって延び、軸方向の溝１０を９０°の角度で横切っている。
【００２７】
円周方向溝１０ａは、ブリッジ１５の領域において伝動装置の内部空間へ向かって開いており、このため、図１〜３に示した少なくとも１つの外面歯車２ｂのポンプ作用によって潤滑剤を効率的に円周方向溝１０ａの中へ引込み、ここからさらに軸方向の溝１０の中へ引込むことが可能となる。
【００２８】
図４ｄの実施例は、この発明に従う内面歯車２ａにおける、軸方向の溝１０とこれに垂直に配置される円周方向溝１０ｂとを含むハウジング部分７を示すが、ここでは円周方向溝１０ｂは、ブリッジ１５の領域にて、切り通し１６で円周方向で互いに結合されている。円周方向溝１０ｂの深さは、潤滑剤が円周方向溝１０ｂから軸方向の溝１０へ妨げなしに流れることができるようなものとする。
【００２９】
このように溝１０，１０ｂが流路網をなすことにより、この発明に従う伝動装置１の外面歯車２ｂのポンプ作用と組合わせて、伝動装置１の内部で、特に回転可能ピン９におけるハウジング部分７のポケット８との接触面で最適かつ一様に潤滑油を分配することが可能となる。ポケット８における、曲率半径の小さい溝１０への移行領域すなわち境界領域は、角部８ａ，８ｂによって形成される。
【００３０】
図５ではこの発明に従う伝動装置１の全体断面図を示し、ここでは２つの外面歯車２ｂ，２ｃが、ハウジング部分７を有する内面歯車２ａの内部に配置されて、その表側面１３ｂ，１３ｃ同士が接触している様を示す。内面歯車２ａの内面歯部４は回転可能な円筒形のピン９で形成され、図５ではその１本のみが視認できる。ピン９は、内面歯車２ａのハウジング部分７に設けられた図１〜３で説明のポケット８の中で回転可能に配置される。ポケット８の底部には軸方向の溝１０が設けられ、その軸方向の長さは少なくとも両方の外面歯車２ｂ，２ｃの（軸方向）厚みの合計に対応し、これを円周方向に走る溝１０ｂがポケット底部の領域で９０°の角度で横切る。円周方向溝１０ｂの深さは、この領域では実質的に軸方向の溝１０の深さに対応するものであるが、内面歯車２ａのハウジング部分７のブリッジ１５の領域では、円周方向溝１０ｂは図４ｄに示すようにより深く切り込ま
れている（１６）。このように、円周方向溝１０ｂは、円周方向における１本の湾曲した通り抜け可能な溝を形成する。
【００３１】
外面歯車２ｂ，２ｃは、外面歯部６の領域において、その表側１３ｂ，１３ｃに傾斜部１４を含み、これによりピン９よりも上方で円周方向における追加の潤滑剤チャネルが形成される。
【００３２】
このような構成によって、この発明に従う伝動装置の内部で潤滑剤が最適に移送されることが確実となり、こうして、この発明の信頼性および安定性に悪影響を及ぼすことなく、この種の伝動装置がそれ自体有している極めて優れた動作特性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】請求項１の序文に従う伝動装置の構成全体を示す断面図である。
【図２】この発明に従う伝動装置において外面歯車が内面歯車の内面歯部に係合する様を示す上面図である。
【図３】１つの外面歯車を備えたこの発明に従う伝動装置を、図２の線Ｇ−Ｇで切断して観察した部分断面図である。
【図４ａ】この発明に従う内面歯車のハウジング部分であって純粋に軸方向の溝を有するものの一部を示す斜視図である。
【図４ｂ】この発明に従う内面歯車のハウジング部分であって波状の溝を有するものの一部を示す斜視図である。
【図４ｃ】この発明に従う内面歯車のハウジング部分であって軸方向の溝および円周方向溝を有するものの一部を示す斜視図である。
【図４ｄ】この発明に従う内面歯車のハウジング部分であって、軸方向の溝と、円周方向で互いに結合された円周方向溝とを有するものの一部を示す斜視図である。
【図５】この発明に従う伝動装置の別の実施形態を図２の線Ｇ−Ｇで切断して観察した全体断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  伝動装置、２ａ  内面歯車、２ｂ，２ｃ  外面歯車、３  内面円周表面、４  内面歯部、５  外面円周表面、６  外面歯部、７  ハウジング部分、８  ポケット、８ａ，８ｂ  角部（８から１０への）、９  ピン、１０  軸方向の溝、１０ａ，１０ｂ  円周方向溝、１１  圧力の楕円、１２  側部、１３ｂ，１３ｃ  表側、１４  傾斜部、１５  ブリッジ、１６  切り通し、ａ  間隔、Ｍ１  内面歯車（２ａ）の軸線、Ｍ２  外面歯車（２ｂ）の軸線、Ｕ  周回軌道。
【図１】
2005517139.tif 000003
【図２】
2005517139.tif 000004
【図３】
2005517139.tif 000005
【図４ａ】
2005517139.tif 000006
【図４ｂ】
2005517139.tif 000007
【図４ｃ】
2005517139.tif 000008
【図４ｄ】
2005517139.tif 000009
【図５】
2005517139.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月3日(2003.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
歯数が異なり、歯車軸同士が互いに対して径方向に変位された内面歯車および外面歯車を備える伝動装置であって、歯車軸に平行なポケット内に配置された円筒形のピンの形の歯部を含む少なくとも１つの歯車を備えた伝動装置において、前記歯車のうち少なくとも１つ（２ａ）が、前記ポケット（８）の領域にて、潤滑剤が充填される溝（１０）を含み、前記溝（１０）が本質的に軸と平行な方向にあり、さらにまた円周方向に走る成分をも含むことを特徴とする、伝動装置。
【国際調査報告】
2005517139.tif 000011
2005517139.tif 000012
2005517139.tif 000013
2005517139.tif 000014