(57)【要約】      （修正有）【課題】軸受にかかる負荷を軽減する波動歯車装置を提供する。【解決手段】波動歯車装置は、上下に延びる中心軸を中心に回転する非真円カム４１と、非真円カムの外周面に装着され、非真円カムの回転に応じて、径方向の長さが周方向に変化する可撓軸受４２と、軸方向に延びる筒状であって、軸方向の下側端部５０が可撓軸受の外周面に装着され、下側端部の外周面に、一定のピッチで複数の外歯が周方向に沿って設けられた可撓性外歯歯車５と、可撓性外歯歯車の径方向外側に配置され、複数の外歯と異なる歯数の内歯を有し、可撓性外歯歯車と部分的に噛み合う内歯歯車３と、を備える。可撓性外歯歯車の下側端部の内周面は、少なくとも、可撓軸受の外周面における軸方向上側で接する。可撓軸受の外周面と、可撓性外歯歯車の下側端部の内周面との接触位置から、軸方向下側には、空間５５が設けられる。【選択図】図３
2019019861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に延びる中心軸を中心に回転する非真円カムと、
前記非真円カムの外周面に装着され、前記非真円カムの回転に応じて、径方向の長さが周方向に変化する可撓軸受と、
軸方向に延びる筒状であって、軸方向の下側端部が前記可撓軸受の外周面に装着され、前記下側端部の外周面に、一定のピッチで複数の外歯が周方向に沿って設けられた可撓性外歯歯車と、
前記可撓性外歯歯車の径方向外側に配置され、前記複数の外歯と異なる歯数の内歯を有し、前記可撓性外歯歯車と部分的に噛み合う内歯歯車と、
を備え、
前記可撓性外歯歯車の前記下側端部の内周面は、少なくとも、前記可撓軸受の外周面における軸方向上側で接し、
前記可撓軸受の外周面と、前記可撓性外歯歯車の前記下側端部の内周面との間、かつ、接触位置よりも軸方向下側に設けられた応力緩衝部、
をさらに備える、
波動歯車装置。
【請求項２】
請求項１に記載の波動歯車装置であって、
前記応力緩衝部は空間である、
波動歯車装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の波動歯車装置であって、
前記可撓軸受は、ボールベアリングであって、
前記応力緩衝部は、
前記ボールベアリングのボール中心よりも軸方向の下側に設けられている、
波動歯車装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の波動歯車装置であって、
前記可撓性外歯歯車の前記下側端部の内周面は、
軸方向に平行な第１内周面と、
前記第１内周面より軸方向下側に位置し、前記第１内周面から徐々に径方向外側に拡がる第２内周面と、
を有し、
前記可撓軸受の外周面は、少なくとも、軸方向の上側部分で、軸方向に平行であり、
前記可撓性外歯歯車の前記第１内周面と、軸方向に平行な前記可撓軸受の外周面とが、接触している、
波動歯車装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の波動歯車装置であって、
前記可撓軸受の外周面は、
軸方向に平行な第１外周面と、
前記第１外周面より軸方向下側に位置し、前記第１外周面から徐々に径方向内側に拡がる第２外周面と、
を有し、
前記可撓性外歯歯車の内周面は、少なくとも、軸方向の上側部分で、軸方向に平行であり、
前記可撓軸受の前記第１外周面と、軸方向に平行な前記可撓性外歯歯車の内周面とが、接触している、
波動歯車装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の波動歯車装置であって、
前記可撓軸受の外周面は、
軸方向に平行な第１外周面と、
前記第１外周面より軸方向上側に位置し、前記第１外周面から徐々に径方向内側に拡がる第２外周面と、
を有し、
前記可撓性外歯歯車の内周面は、軸方向に平行であり、
前記可撓軸受の前記第２外周面と、前記可撓性外歯歯車の内周面とが、接触している、
波動歯車装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一つに記載の波動歯車装置であって、
前記可撓性外歯歯車の軸方向上側端部は、径方向内側に拡がっている、
波動歯車装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６までのいずれか一つに記載の波動歯車装置であって、
前記可撓性外歯歯車の軸方向上側端部は、径方向外側に拡がっている、
波動歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波動歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許第５７３４１０２号公報には、入力回転を減速して負荷側に伝達する波動歯車装置が開示されている。当該公報に記載の波動歯車装置は、円環状の剛性内歯車と、剛性内歯車の内側に配置された可撓性外歯車と、可撓性外歯車の内側に嵌められた波動発生器とを備えている。可撓性外歯車は、波動発生器によって径方向にたわみが発生し、内歯車と部分的に噛み合う。そして、両歯車の歯数差に応じた相対回転により、入力回転を減速させている。
【特許文献１】特許第５７３４１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許第５７３４１０２号公報の可撓性外歯車は円筒部を有し、円筒部の第１端の開口側の外周面部分に外歯が設けられている。可撓性外歯車の円筒部の第１端側の開口には波動発生器が嵌められている。波動発生器によって、円筒部の第１端側は楕円状に撓められる。このため、可撓性外歯車の円筒部の第１端側と、内歯車との間には、接触圧が生じる。この接触圧により、波動発生器には、可撓性外歯車から、径方向内側に向かう応力がかかる。このため、波動発生器のウエーブベアリングに負荷がかかり、ウエーブベアリングの寿命が短くなるおそれがある。
【０００４】
このような問題を鑑みて、本発明の目的は、軸受にかかる負荷を軽減する波動歯車装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は波動歯車装置であって、        上下に延びる中心軸を中心に回転する非真円カムと、前記非真円カムの外周面に装着され、前記非真円カムの回転に応じて、径方向の長さが周方向に変化する可撓軸受と、軸方向に延びる筒状であって、軸方向の下側端部が前記可撓軸受の外周面に装着され、前記下側端部の外周面に、一定のピッチで複数の外歯が周方向に沿って設けられた可撓性外歯歯車と、前記可撓性外歯歯車の径方向外側に配置され、前記複数の外歯と異なる歯数の内歯を有し、前記可撓性外歯歯車と部分的に噛み合う内歯歯車と、を備え、前記可撓性外歯歯車の前記下側端部の内周面は、少なくとも、前記可撓軸受の外周面における軸方向上側で接し、前記可撓軸受の外周面と、前記可撓性外歯歯車の前記下側端部の内周面との間、かつ、接触位置よりも軸方向下側に設けられた応力緩衝部、をさらに備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、可撓性外歯歯車は、非真円カムの回転によって、径方向の長さが周方向に変化する。そして、可撓性外歯歯車と、内歯歯車とは部分的に噛み合う。可撓性外歯歯車と、内歯歯車との噛み合い位置には、接触圧が生じる。この接触圧により、可撓軸受には、径方向内側への応力がかかる。このとき、応力緩衝部により、可撓性外歯歯車から可撓軸受へ、応力が伝わり難くなる。その結果、可撓軸受へかかる負荷が軽減され、負荷による可撓軸受の損傷を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本願の例示的な実施形態に係る波動歯車装置の断面図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】図３は、可撓性外歯歯車と、内歯歯車との接触部分の拡大図である。
【図４】図４は、可撓性外歯歯車と、内歯歯車との接触部分の拡大図である。
【図５】図５は、可撓性外歯歯車と、内歯歯車との接触部分の拡大図である。
【図６】図６は、別の例の波動歯車装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本願の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、波動歯車装置の中心軸と平行な方向を「軸方向」、波動歯車装置の中心軸に直交する方向を「径方向」、波動歯車装置の中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、回転入力部に対して回転出力部側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本願に係る波動歯車装置の使用時の向きを限定する意図はない。
【０００９】
また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。
【００１０】
＜１．実施形態１＞
＜１．１．波動歯車装置の構成＞
図１は、本願の例示的な実施形態に係る波動歯車装置１００の断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【００１１】
波動歯車装置１００は、中心軸９を中心に回転する波動発生器４を備えている。波動発生器４は、非真円カム４１と、可撓軸受４２とを有している。
【００１２】
非真円カム４１には、不図示の回転入力部が接続される。回転入力部は、例えば電動機から回転力が伝達されて、中心軸９を中心に周方向に回転する。非真円カム４１は、回転入力部から回転が伝達され、回転入力部と共に、中心軸９を中心に回転する。非真円カム４１は、軸方向から視て楕円形である。
【００１３】
可撓軸受４２は、可撓性を有するボールベアリングである。可撓軸受４２は、非真円カム４１の径方向外側に配置され、非真円カム４１の外周面に装着されている。非真円カム４１に装着されると、可撓軸受４２は、軸方向から視て、非真円カム４１の外周面に沿った楕円形に撓む。
【００１４】
波動歯車装置１００は内歯歯車３を備えている。内歯歯車３は、中心軸９を囲む円筒状であって、軸方向から視て、真円形である。内歯歯車３は、可撓軸受４２の径方向外側に配置されている。また、内歯歯車３は、例えば、波動歯車装置１００の不図示のカバーなどに、回転不可に固定されている。内歯歯車３の内周面には、複数の内歯３１が、一定のピッチで周方向に沿って設けられている。
【００１５】
波動歯車装置１００は可撓性外歯歯車５を備えている。可撓性外歯歯車５は、中心軸９を囲み、軸方向に延びる筒状部材である。可撓性外歯歯車５の軸方向の下側端部５０は、可撓軸受４２と、内歯歯車３との間に配置されている。下側端部５０の内周面は、可撓軸受４２の外周面と接している。下側端部５０の外周面には、内歯歯車３の複数の内歯３１と異なる歯数の複数の外歯５０１が、一定のピッチで周方向に沿って設けられている。
【００１６】
可撓性外歯歯車５の下側端部５０は、可撓軸受４２に装着されている。可撓軸受４２は、前記のように、楕円形に撓む。このため、可撓軸受４２に装着された可撓性外歯歯車５の下側端部５０も、楕円形に撓む。楕円形に撓んだ下側端部５０の短軸は、真円形の内歯歯車３の内径よりも短い。また、下側端部５０の長軸は、内歯歯車３の内径と略同じである。したがって、下側端部５０の長軸部分において、可撓性外歯歯車５の外歯５０１と、内歯歯車３の内歯３１とが噛み合っている。
【００１７】
非真円カム４１が回転すると、可撓性外歯歯車５の径方向の長さが周方向に変位する。これにより、可撓性外歯歯車５と、内歯歯車３との噛み合わせ位置が周方向に移動する。また、内歯歯車３は回転不可に固定されている。その結果、歯数が異なる可撓性外歯歯車５と内歯歯車３とが相対回転するとき、可撓性外歯歯車５は、非真円カム４１より小さい回転数で回転する。
【００１８】
可撓性外歯歯車５の軸方向の上側端部は、径方向内側に向かって拡がっている。図示しないが、波動歯車装置１００は、中心軸９を中心に回転可能で、負荷に接続される出力軸を備えている。可撓性外歯歯車５の軸方向の上側端部は、出力軸に固定される。これにより、可撓性外歯歯車５が、中心軸９を中心に回転すると、出力軸も回転する。そして、負荷へ回転が伝達される。前記のように、可撓性外歯歯車５は、非真円カム４１より小さい回転数で回転する。つまり、可撓性外歯歯車５と共に回転する出力軸も、非真円カム４１より小さい回転数で回転する。このように、不図示の電動機から非真円カム４１へ入力された回転は、減速されて、出力軸を介して負荷へ出力される。
【００１９】
＜１．２．可撓性外歯歯車５と、内歯歯車３との接触圧について＞
可撓性外歯歯車５と、内歯歯車３との噛み合い位置では、可撓性外歯歯車と、内歯歯車３との噛み合い部分に接触圧が生じる。しかしながら、この波動歯車装置１００は、可撓性外歯歯車５と、内歯歯車３との間の接触圧が、可撓軸受４２に伝達し難い構成となっている。
【００２０】
図３は、可撓性外歯歯車５と、内歯歯車３との接触部分の拡大図である。
【００２１】
可撓性外歯歯車５の下側端部５０の内周面は、外力が加わっていない部品単体の状態において軸方向に平行な第１内周面５１と、第１内周面５１より軸方向下側に位置し、第１内周面５１から徐々に径方向外側に拡がる第２内周面５２とを有している。可撓軸受４２の外周面は、軸方向に平行である。可撓性外歯歯車５の下側端部５０の第１内周面５１は、可撓軸受４２の外周面に接触している。下側端部５０の第２内周面５２は、第１内周面５１から徐々に径方向外側に拡がっているため、第２内周面５２と、可撓軸受４２の外周面との間に、空間５５が設けられる。空間５５は、本願の「応力緩衝部」の一例である。
【００２２】
可撓性外歯歯車５は円筒状であって、下側端部５０が波動発生器４により楕円形に撓められる。このため、筒状の可撓性外歯歯車５は、長軸部分において、軸方向上側から下側にむかって、徐々に径が拡がる形状となる。これに伴い、可撓軸受４２の外周面も、軸方向上側から下側に向かって、径方向に拡がる形状となる。このため、軸方向の下側になるにつれて、可撓性外歯歯車５と内歯歯車３との接触圧は大きい。
【００２３】
下側端部５０の第１内周面５１と、可撓軸受４２の外周面とは、ボールベアリングである可撓軸受４２のボール中心点の高さよりも、軸方向上側部分で接触している。つまり、空間５５は、ボールベアリングである可撓軸受４２のボール中心点の高さよりも、軸方向下側に設けられている。したがって、空間５５は、軸方向下側の接触圧が大きい部分に設けられている。このため、内歯歯車３から、可撓性外歯歯車５の下側端部５０を介して、径方向内側に向かう応力は、可撓軸受４２へ伝わり難くなる。これにより、可撓軸受４２にかかる負荷が軽減され、負荷による可撓軸受４２の損傷を抑制できる。
【００２４】
＜２．実施形態２＞
以下に実施形態２について説明する。実施形態２は、本願の「応力緩衝部」の一例である空間５５を設けるための構成が、実施形態１と相違する。
【００２５】
図４は、可撓性外歯歯車５と、内歯歯車３との接触部分の拡大図である。
【００２６】
可撓性外歯歯車５の下側端部５０の内周面は、外力が加わっていない部品単体の状態において軸方向に平行である。可撓軸受４２の外周面は、外力が加わっていない部品単体の状態において軸方向に平行な第１外周面４２１と、第１外周面４２１より軸方向下側に位置し、第１外周面４２１から徐々に径方向内側に拡がる第２外周面４２２とを有している。可撓軸受４２の第１外周面４２１は、可撓性外歯歯車５の外周面に接触している。可撓軸受４２の第２外周面４２２は、第１外周面４２１から徐々に径方向内側に拡がっているため、第２外周面４２２と、可撓性外歯歯車５の下側端部５０の内周面との間に、実施形態１と同様に、空間５５が設けられる。
【００２７】
これにより、実施形態１と同様に、内歯歯車３から、可撓性外歯歯車５の下側端部５０を介して、径方向内側に向かう応力は、可撓軸受４２へ伝わり難くなる。これにより、可撓軸受４２にかかる負荷が軽減され、負荷による可撓軸受４２の損傷を抑制できる。
【００２８】
＜３．実施形態３＞
以下に実施形態３について説明する。実施形態３は、本願の「応力緩衝部」の一例である空間５５を設けるための構成が、実施形態１、２と相違する。
【００２９】
図５は、可撓性外歯歯車５と、内歯歯車３との接触部分の拡大図である。
【００３０】
可撓性外歯歯車５の下側端部５０の内周面は、軸方向に平行である。可撓軸受４２の外周面は、外力が加わっていない部品単体の状態において軸方向に平行な第１外周面４２３と、第１外周面４２３より軸方向上側に位置し、第１外周面４２３から徐々に径方向内側に拡がる第２外周面４２４とを有している。
【００３１】
実施形態１で説明したように、筒状の可撓性外歯歯車５は、長軸部分において、軸方向上側から下側にむかって、徐々に径が拡がる形状となる。このため、可撓性外歯歯車５の内周面は、軸方向に対して傾斜している。また、可撓軸受４２の第２外周面４２４も、軸方向に対して傾斜している。そして、可撓性外歯歯車５の内周面は、可撓軸受４２の第２外周面４２４に接触している。可撓軸受４２の第１外周面４２３は、軸方向に平行であり、可撓性外歯歯車５の内周面は、軸方向に対して傾斜している。したがって、第１外周面４２３と、可撓性外歯歯車５の下側端部５０の内周面との間に、実施形態１と同様に、空間５５が設けられる。
【００３２】
これにより、実施形態１と同様に、内歯歯車３から、可撓性外歯歯車５の下側端部５０を介して、径方向内側に向かう応力は、可撓軸受４２へ伝わり難くなる。これにより、可撓軸受４２にかかる負荷が軽減され、負荷による可撓軸受４２の損傷を抑制できる。
【００３３】
＜４．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態には限定されない。
【００３４】
図６は、別の例の波動歯車装置１００Ａの断面図である。波動歯車装置１００Ａが備える可撓性外歯歯車５Ａの軸方向の上側端部は、径方向外側に向かって拡がっている。この構成の場合、負荷に接続される出力軸を、図１の場合よりも径方向外側に、配置させることができる。
【００３５】
空間５５は、少なくとも、可撓軸受４２の外周面の下側端部と、下側端部５０の第１内周面５１との間に設けられていればよく、空間５５の軸方向の長さは特に限定されない。また、空間５５の径方向の長さは、特に限定されない。内歯歯車３から、可撓性外歯歯車５を介した応力が、空間５５によって、可撓軸受４２に伝達されなければよい。
【００３６】
また。上記の実施形態では、本願の「応力緩衝部」は空間としているが、応力を緩衝できる部材であればよく、例えば、弾性部材などであってもよい。また、空間５５に、応力を緩衝する別の部材が介在していてもよい。
【００３７】
また、波動歯車装置１００の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態または変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願は、波動歯車装置に利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
３        ：内歯歯車
４        ：波動発生器
５、５Ａ  ：可撓性外歯歯車
９        ：中心軸
３１      ：内歯
４１      ：非真円カム
４２      ：可撓軸受
５０      ：下側端部
５１      ：第１内周面
５２      ：第２内周面
５５      ：空間
１００    ：波動歯車装置
１００Ａ  ：波動歯車装置
４２１    ：第１外周面
４２２    ：第２外周面
４２３    ：第１外周面
４２４    ：第２外周面
５０１    ：外歯
【図１】
2019019861.tif 000003
【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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