(57)【要約】【課題】優れた耐久性とねじり剛性を有するトルク伝達用部材及びこれを用いた波動歯車装置を提供すること。【解決手段】トルク伝達用部材は、チタン基合金製であり、且つ熱弾性型マルテンサイト相単相などから成り、円筒状胴部と底部とを備え、円筒状胴部が、底部と反対側の外周面に歯形又はスプライン形成部位を有し、且つ底部側の外周面に歯形又はスプライン未形成部位を有するトルク伝達用部材であって、円筒状胴部の底部反対側端部位の剛性と円筒状胴部の底部側端部位の剛性とが異なり、円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位における弾性率が円筒状胴部の底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に減少しており、円筒状胴部の歯形又はスプライン形成部位の平均弾性率と底部の平均弾性率との比が０．９以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン基合金製であり、且つ熱弾性型マルテンサイト相単相及び熱弾性型マルテンサイト相と体心立方格子から成る相との２相の少なくとも一方から成り、
円筒状胴部と、該円筒状胴部の一方の開放端部位に配設された底部と、を備え、
上記円筒状胴部が、上記底部と反対側の外周面に歯形又はスプラインが形成されている歯形又はスプライン形成部位を有し、且つ上記底部側の外周面に歯形又はスプラインが形成されていない歯形又はスプライン未形成部位を有するトルク伝達用部材であって、
上記円筒状胴部の底部反対側端部位の剛性と上記円筒状胴部の底部側端部位の剛性とが異なり、且つ少なくとも上記円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位における弾性率が上記円筒状胴部の底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に減少しており、且つ上記円筒状胴部の歯形又はスプライン形成部位の平均弾性率（Ｅｓ）と上記底部の平均弾性率（Ｅｂ）との比（Ｅｓ／Ｅｂ）が０．９以下である、ことを特徴とするトルク伝達用部材。
【請求項２】
少なくとも上記円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位における硬度が、上記円筒状胴部の底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に増加しており、
上記円筒状胴部の歯形又はスプライン形成部位の硬度（Ｈｖｓ）と上記底部の硬度（Ｈｖｂ）との比（Ｈｖｓ／Ｈｖｂ）が１．１以上である、ことを特徴とする請求項１に記載のトルク伝達用部材。
【請求項３】
上記円筒状胴部の歯形又はスプライン形成部位が熱弾性型マルテンサイト相単相から成り、上記円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位が熱弾性型マルテンサイト相と体心立方格子から成る相との２相から成ることを特徴とする請求項１に記載のトルク伝達用部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のトルク伝達用部材を用いたことを特徴とする波動歯車装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク伝達用部材及び波動歯車装置に係り、更に詳細には、優れた耐久性とねじり剛性を有するトルク伝達用部材及びこれを用いた波動歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯車に代表されるトルク伝達用部材は、歯車の歯やスプラインのように回転方向に繰り返し力を受けて弾性変形させられる部位を有する。
そして、機械的な拘束があるなどの理由により、その変形量が一定である場合には、トルク伝達用部材に発生する応力は、それを構成する材料の弾性率が高いほど大きいものとなる。
【０００３】
このような一定変形が生じるトルク伝達用部材を組み込んだ装置の一例として、ロボットの関節の制御などに用いられる波動歯車装置がある（特許文献１〜３参照。）。
【特許文献１】特開２００５−３６９３７号公報
【特許文献２】特開２００５−９８４７９号公報
【特許文献３】特開２００６−５７６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、波動歯車装置においてトルク伝達用部材を構成する材料については殆ど検討がなされておらず、優れた耐久性とねじり剛性を有するトルク伝達用部材を用いた波動歯車装置が提供されていなかった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、優れた耐久性とねじり剛性を有するトルク伝達用部材及びこれを用いた波動歯車装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねたところ、所定の金属組織を有するチタン基合金製であって、円筒状胴部と、底部とを備え、円筒状胴部が、底部と反対側の外周面に歯形又はスプラインが形成されている歯形又はスプライン形成部位と、底部側の外周面に歯形又はスプラインが形成されていない歯形又はスプライン未形成部位とを有し、円筒状胴部の底部反対側端部位の剛性と円筒状胴部の底部側端部位の剛性とが異なり、且つ少なくとも円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位における弾性率が円筒状胴部の底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に減少しており、且つ円筒状胴部の歯形又はスプライン形成部位の平均弾性率（Ｅｓ）と底部の平均弾性率（Ｅｂ）との比（Ｅｓ／Ｅｂ）が０．９以下であるものとすることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明のトルク伝達用部材は、チタン基合金製であり、且つ熱弾性型マルテンサイト相単相及び熱弾性型マルテンサイト相と体心立方格子から成る相との２相の少なくとも一方から成り、円筒状胴部と、円筒状胴部の一方の開放端部位に配設された底部と、を備え、円筒状胴部が、底部と反対側の外周面に歯形又はスプラインが形成されている歯形又はスプライン形成部位を有し、且つ底部側の外周面に歯形又はスプラインが形成されていない歯形又はスプライン未形成部位を有するトルク伝達用部材であって、円筒状胴部の底部反対側端部位の剛性と円筒状胴部の底部側端部位の剛性とが異なり、且つ少なくとも円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位における弾性率が円筒状胴部の底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に減少しており、且つ円筒状胴部の歯形又はスプライン形成部位の平均弾性率（Ｅｓ）と底部の平均弾性率（Ｅｂ）との比（Ｅｓ／Ｅｂ）が０．９以下であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の波動歯車装置は、上記本発明のトルク伝達用部材を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、所定の金属組織を有するチタン基合金製であって、円筒状胴部と、底部とを備え、円筒状胴部が、底部と反対側の外周面に歯形又はスプラインが形成されている歯形又はスプライン形成部位と、底部側の外周面に歯形又はスプラインが形成されていない歯形又はスプライン未形成部位とを有し、円筒状胴部の底部反対側端部位の剛性と円筒状胴部の底部側端部位の剛性とが異なり、且つ少なくとも円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位における弾性率が円筒状胴部の底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に減少しており、且つ円筒状胴部の歯形又はスプライン形成部位の平均弾性率（Ｅｓ）と底部の平均弾性率（Ｅｂ）との比（Ｅｓ／Ｅｂ）が０．９以下であるものとすることなどとしたため、優れた耐久性とねじり剛性を有するトルク伝達用部材及びこれを用いた波動歯車装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のトルク伝達用部材について説明する。なお、本明細書において、濃度や含有量などについての「％」は、特記しない限り質量百分率を表わすものとする。
上述の如く、本発明のトルク伝達用部材は、チタン基合金製であり、且つ熱弾性型マルテンサイト相単相及び熱弾性型マルテンサイト相と体心立方格子から成る相との２相の少なくとも一方から成り、円筒状胴部と、円筒状胴部の一方の開放端部位に配設された底部と、を備え、円筒状胴部が、底部と反対側の外周面に歯形又はスプラインが形成されている歯形又はスプライン形成部位を有し、且つ底部側の外周面に歯形又はスプラインが形成されていない歯形又はスプライン未形成部位を有するトルク伝達用部材であって、円筒状胴部の底部反対側端部位の剛性と円筒状胴部の底部側端部位の剛性とが異なり、且つ少なくとも円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位における弾性率が円筒状胴部の底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に減少しており、且つ円筒状胴部の歯形又はスプライン形成部位の平均弾性率（Ｅｓ）と底部の平均弾性率（Ｅｂ）との比（Ｅｓ／Ｅｂ）が０．９以下であるものである。
このような構成とすることにより、優れた耐久性とねじり剛性を有するトルク伝達用部材となる。
【００１１】
まず、本発明のトルク伝達用部材においては、トルク伝達用部材が、チタン基合金製であり、且つ熱弾性型マルテンサイト相単相及び熱弾性型マルテンサイト相と体心立方格子から成る相との２相の少なくとも一方から成ることを要する。
このようなトルク伝達用部材は、低弾性率でありながら、大きな強度低下を生じないため、優れた耐久性とねじれ剛性を有するものとなり、トルク伝達性能を向上させることができる。
【００１２】
これは、熱弾性型マルテンサイト変態を生じる材料では超弾性又はごく低い弾性率を示すものがあり、その変形には通常の格子の変形に加えてマルテンサイトによる変形が関与しているためと現時点では推定される。その中でも、体心立方格子から成る母相から熱弾性型マルテンサイト変態するチタン基合金では、可逆的な変形量が大きく、また、永久変形が起こるいわゆる降伏応力が高いので、繰り返し使用しても金属格子中に欠陥が入りにくく、その弾性的な特性が変化し難いためであると現時点では推定される。
ここで、体心立方格子から成る相としては、例えば不規則構造としてＡ２を挙げることができ、規則構造としてＢ２やＤ０３が挙げられる。
【００１３】
一方、非熱弾性型マルテンサイト組織を有する材料の一例としては、一般の炭素鋼が挙げられる。非熱弾性型マルテンサイトの場合、マルテンサイト変態に伴い大きな体積変化が生じて大量の結晶格子欠陥、いわゆる転位が導入されるので、その変形は、不可逆となって超弾性や低い弾性率を示すことはない。
【００１４】
なお、金属材料においては、引張りによって変化させた場合、応力に比例した歪みを生じる弾性変形を生じた後、更に引張り続けると永久変形を生じて除荷しても元の形状に回復しなくなる。そして、一般的な金属材料では、弾性変形は金属結晶格子間隔の変化によってもたらされるので、金属ごとにその値は大きく変わらないことが知られている。
【００１５】
また、本発明のトルク伝達用部材においては、円筒状胴部と、円筒状胴部の一方の開放端部位に配設された底部と、を備え、円筒状胴部が、底部と反対側の外周面に歯形又はスプラインが形成されている歯形又はスプライン形成部位を有し、且つ底部側の外周面に歯形又はスプラインが形成されていない歯形又はスプライン未形成部位を有することを要する。
このようなトルク伝達用部材は、例えば波動歯車装置の一部を構成するカップ型やハット型の可撓性外歯歯車、いわゆるフレクシブルスプラインとして利用できる。
【００１６】
更に、本発明のトルク伝達用部材においては、円筒状胴部の底部反対側端部位の剛性と円筒状胴部の底部側端部位の剛性とが異なり、且つ少なくとも円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位における弾性率が円筒状胴部の底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に減少しており、且つ円筒状胴部の歯形又はスプライン形成部位の平均弾性率（Ｅｓ）と底部の平均弾性率（Ｅｂ）との比（Ｅｓ／Ｅｂ）が０．９以下であることを要する。
このようなトルク伝達用部材は、例えば波動歯車装置の一部を構成するカップ型やハット型の可撓性外歯歯車、いわゆるフレクシブルスプラインとして好適に利用できる。
【００１７】
一方、円筒状胴部の底部反対側端部位の剛性と円筒状胴部の底部側端部位の剛性とが異ならない場合には、部材全体の剛性を上げようとすると、定変形量で使用される部材に高い応力が発生し、特にスプライン部の強度・耐久性の低下を招く。逆に剛性を低下させると、ねじり変形量が大きくなり、トルク変動に伴うヒステリシスロスの増大によって効率が低下するおそれがある。
また、少なくとも円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位における弾性率が円筒状胴部の底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に減少していない場合には、応力集中が起こるため、優れた耐久性とねじれ剛性を有するものとならず、トルク伝達性能を向上させることができない。
更に、Ｅｓ／Ｅｂが０．９を超える場合には、スプライン部の低弾性化による強度・耐久性と底部近傍の高剛性を効果的に両立することができない。
【００１８】
そして、より安定した品質を製造コストの大きな上昇を伴わずに実現し得るようにするという観点からは、円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位の底部側における弾性率は５０ＧＰａ以上であることが好ましい。
また、円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位だけでなく、歯形又はスプライン形成部位の全部又は一部を含む円筒状胴部における弾性率が円筒状胴部の底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に減少していることが好ましい。
【００１９】
また、本発明のトルク伝達用部材においては、円筒状胴部の歯形又はスプライン形成部位の硬度（Ｈｖｓ）と底部の硬度（Ｈｖｂ）との比（Ｈｖｓ／Ｈｖｂ）が１．１以上であることが好ましい。
このようなトルク伝達用部材は、より高い減速比でも塑性変形するおそれがなく高トルクを伝達することができる。
また、加工性の観点からは、具体的には１．１〜１．５であることが好ましい。
一方、Ｈｖｓ／Ｈｖｂが１．１未満の場合には、スプライン部の低弾性化による強度・耐久性と底部近傍の高剛性を効果的に両立することができないことがある。
【００２０】
更に、本発明のトルク伝達用部材においては、円筒状胴部の歯形又はスプライン形成部位が熱弾性型マルテンサイト相単相から成ると共に、円筒状胴部の歯形又はスプライン未形成部位が熱弾性型マルテンサイト相と体心立方格子から成る相との２相から成ることが望ましい。
このようなトルク伝達用部材は、より安定して上記の弾性率及び硬度の連続的な変化を実現することができる。
【００２１】
ここで、本発明のトルク伝達用部材を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のトルク伝達用部材の一実施形態であるカップ型の可撓性外歯歯車を側面から見た構成概略図である。
同図に示すように、カップ型の可撓性外歯歯車１０は、円筒状胴部１２と底部１４とを備え、円筒状胴部１２は、スプライン形成部位１２Ａとスプライン未形成部位１２Ｂとを有している。
そして、上述したように、このカップ型の可撓性外歯歯車１０がチタン基合金製であり、且つ熱弾性型マルテンサイト相単相及び熱弾性型マルテンサイト相と体心立方格子から成る相との２相の少なくとも一方から成り、円筒状胴部１２の底部反対側端部位の剛性と円筒状胴部１２の底部側端部位の剛性とが異なり、且つ少なくとも円筒状胴部１２のスプライン未形成部位１２Ｂにおける弾性率が円筒状胴部１２の底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に減少しており、且つ円筒状胴部１２のスプライン形成部位１２Ａの平均弾性率（Ｅｓ）と底部１４の平均弾性率（Ｅｂ）との比（Ｅｓ／Ｅｂ）が０．９以下となっている。
【００２２】
次に、上述したトルク伝達用部材の製造方法の一例について説明する。
上述したトルク伝達用部材は、以下のようにして製造することができる。
まず、チタン基合金の円板状板材を用い、トルク伝達用部材の円筒状胴部を冷間加工する。その際、スプライン未形成部位においては底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に加工率（圧延率など。）を低減させる。なお、このとき底部の加工率を０とする。
また、スプラインは歯切り加工により形成すればよいが、工程を簡略化するために、冷間加工を兼ねた歯型転造にて成形してもよい。
次いで、必要に応じて、底部を時効処理する。
なお、底部近傍の弾性率を更に高めるために、体心立方格子から成る相単相となる高温域とした後、３００〜６００℃程度での時効析出処理を行ってもよい。析出相は弾性率を著しく増大させると共に、強度を大きく向上させる。
歯形又はスプライン形成部位の低い弾性率と両立させるためには、底部のみを時効温度に保持すればよく、この場合でも加熱による温度勾配が生じるため、析出相の割合は連続的に変化し、これに伴って、弾性率も連続的に変化することになる。
これにより、図１に示すようなトルク伝達用部材が完成する。
【００２３】
なお、このトルク伝達用部材は、次のようにして製造してもよい。
図２は、トルク伝達用部材の製造方法の一例を示す説明図である。
図２（ａ）に示すように、中心部から外周部にかけて肉厚が連続的に増加しているチタン基合金製の概円形状板材５０を用い、図２（ｂ）に示すような、成形型６０に略円形状板材５０をコマ７０を押し付けることにより成形するへらしぼりなどの方法で漸次肉厚を低減する冷間加工によって中心部と外周部の肉厚が同じになるように概形を形成すれば、円筒状胴部においては底部側端部位から底部反対側端部位にかけて連続的に圧延率は変化することになり、弾性率を連続的に減少させることができる。
なお、概円形状板材５０は、図示しないが、凸形状の金型にて熱間鍛造することにより簡便に得ることができる。
また、外周部の肉厚は中心部の肉厚に対して、２５０％以上であればよい。
しかる後、上述したようにスプラインを形成するなどして、図１に示すようなトルク伝達用部材が完成する。
【００２４】
次に、本発明の波動歯車装置について説明する。
上述の如く、本発明の波動歯車装置は、上記本発明のトルク伝達用部材を用いたものであり、更に具体的には、トルク伝達用部材を波動歯車装置のカップ型やハット型の可撓性外歯歯車、いわゆるフレクシブルプラインとして用いたものである。
【００２５】
ここで、本発明の波動歯車装置について図面に基づいて詳細に説明する。
図３は、本発明の波動歯車装置の一実施形態であるカップ型の可撓性外歯歯車を用いた波動歯車装置を軸方向から見た構成概略図である。
同図に示すように、波動歯車装置は、円環状の剛性内歯歯車２０と、この内側に同軸状態に配設されたカップ型の可撓性外歯歯車１０と、この内側に嵌合された楕円状の波動発生器３０とを備える。
このような波動歯車装置が作動する場合は、可撓性外歯歯車１０は、波動発生器３０によって、楕円状に撓められ、楕円の長軸の部分においては、剛性内歯歯車２０と歯がかみ合い、短軸の部分においては、歯が完全に離れた状態となる。例えば剛性内歯歯車２０を固定し、波動発生器３０を回転させると、可撓性外歯歯車１０は弾性変形し、剛性内歯歯車２０との歯がかみ合う位置が順次移動する。そして、例えば可撓性外歯歯車１０の歯数が２つ少ない場合には、波動発生器３０が１８０度回転すると可撓性外歯歯車１０は歯数１つ分だけ、回転方向と逆方向に移動（回転）し、波動発生器３０が１回転すると可撓性外歯歯車１０は歯数２つ分だけ、回転方向と逆方向に移動（回転）し、この動きがトルクとして取り出され、伝達される。
また、通常は、波動発生器３０によって入力し、可撓性外歯歯車１０の図示しない底部から出力する。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
具体的には、以下の各例に記載したような操作を行い、図１に示したようなカップ型のトルク伝達用部材を作製し、その性能を評価した。
【００２７】
（実施例１）
チタン（Ｔｉ）６１重量部とニオブ（Ｎｂ）３５重量部とスズ（Ｓｎ）４重量部とを用い、アルゴン雰囲気中でアーク溶解して、出発材（以下、「Ｔｉ−３５Ｎｂ−４Ｓｎ材」という。）を得た。
次いで、このＴｉ−３５Ｎｂ−４Ｓｎ材に、溶体化処理（温度：１１５０℃、時間：２４時間、雰囲気：アルゴン中）を行った後、１０００℃で熱間鍛造し、カップ型の略形状のトルク伝達用部材を得た（肉厚は１．６ｍｍであった。）。
更に、このカップ型の略形状のトルク伝達用部材を底部反対側端部位から底部側端部位にかけて連続的に圧延率（加工率）を低減する表１に示す冷間加工をした。
しかる後、スプラインを歯切り加工によって形成して、図１に示すような本例のトルク伝達用部材を得た（円筒状部位外径：１００ｍｍ、円筒状部位長さ：１００ｍｍ）。
【００２８】
（実施例２）
圧延率（加工率）を低減する表１に示す冷間加工を実施した以外は実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
【００２９】
（実施例３）
圧延率（加工率）を低減する表１に示す冷間加工を実施した以外は実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
【００３０】
（実施例４）
歯切り加工を行った後に、底部をヒータによって加熱して４００℃で２時間保持し、その間、スプライン形成部位を冷却して２００℃以下で保持した以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
【００３１】
（実施例５）
歯切り加工を行った後に、底部をヒータによって加熱して４００℃で２時間保持し、その間、スプライン形成部位を冷却して２００℃以下で保持した以外は、実施例３と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
【００３２】
（比較例１）
圧延率（加工率）を低減する表１に示す冷間加工を実施した以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
【００３３】
（比較例２）
圧延率（加工率）を低減する表１に示す冷間加工を実施した以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
【００３４】
（比較例３）
圧延率（加工率）を低減しない表１に示す冷間加工を実施した以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
【００３５】
（比較例４）
チタン（Ｔｉ）９２．５重量部とアルミニウム（Ａｌ）５重量部とスズ（Ｓｎ）２．５重量部とを用い、アルゴン雰囲気中でアーク溶解して、出発材（以下、「Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ材」という。）を得た。
次いで、Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ材に代えて、このＴｉ−３５Ｎｂ−４Ｓｎ材を用いた以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
【００３６】
（比較例５）
圧延率（加工率）を低減する表１に示す冷間加工を実施した以外は、比較例４と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
【００３７】
（比較例６）
圧延率（加工率）を低減しない表１に示す冷間加工を実施した以外は、比較例４と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
【００３８】
（比較例７）
Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ材に代えて、Ｓ２５Ｃ材を用いた以外は、比較例４と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
なお、比重による慣性重量の差が無いように、カップ型の略形状のトルク伝達用部材の肉厚は１ｍｍとした。
【００３９】
（比較例８）
Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ材に代えて、Ｓ２５Ｃ材を用いた以外は、比較例５と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
なお、比重による慣性重量の差が無いように、カップ型の略形状のトルク伝達用部材の肉厚は１ｍｍとした。
【００４０】
（比較例９）
Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ材に代えて、Ｓ２５Ｃ材を用いた以外は、比較例６と同様の操作を繰り返し、本例のトルク伝達用部材を得た。
なお、比重による慣性重量の差が無いように、カップ型の略形状のトルク伝達用部材の肉厚は１ｍｍとした。
【００４１】
また、上記各例のトルク伝達用部材から底部とスプライン形成部位の板状試験片を切り出し、金属組織の観察を行った。
金属組織を透過型電子顕微鏡にて観察し、解析したところ、実施例１〜実施例５及び比較例１〜比較例３においては、それぞれ熱弾性型マルテンサイト相と体心立方格子から成る相との２相の存在が確認され、比較例４〜６においては、それぞれ六方最密格子から成る相のみの存在が確認され、比較例７〜９においては、非弾性型マルテンサイト相と面心立方格子から成る相である残留オーステナイトの存在が確認された。
【００４２】
更に、上記各例のトルク伝達用部材から底部とスプライン形成部位の板状試験片を切り出し、弾性率及び硬度の測定を行った。
各例の仕様の一部を表１に示す。なお、表１中「Ｈｖｓ」はスプライン形成部位のビッカース硬度（Ｈｖ０．１）を、「Ｈｖｂ」は底部のビッカース硬度（Ｈｖ０．１）を、「Ｅｓ」はスプライン形成部位の平均弾性率（ＧＰａ）を、「Ｅｂ」は底部の平均弾性率（ＧＰａ）を示す。
【００４３】
【表１】
2008115932.tif 000002
【００４４】
［性能評価］
（スプライン形成部位発生応力評価試験及びねじれ角評価試験）
上記各例のトルク伝達用部材を用いて、図３に示すような波動歯車装置を組み立て、剛性内歯歯車２０を固定し、波動発生器３０から１００Ｎｍのトルクを入力し、可撓性外歯歯車１０の図示しない底部から出力した。
この際にスプライン形成部位に発生する応力とねじれ角を測定した。
得られた結果を表１に併記する。
【００４５】
表１より、本発明の範囲に属する実施例１〜実施例５においては、スプライン形成部位の平均弾性率比がいずれも大きく低下していることが分かる。また、その効果は圧延率が高いほど大きいことも分かる。
これにより、一定変形させられるスプライン形成部位に発生する応力は７４〜９５［ＭＰａ］程度となり、ねじれ角は４．６〜７．８×１０−３ｒａｄに抑制された。
特に、底部を加熱する時効析出処理を行った実施例４及び実施例５においては、スプライン形成部位の低弾性率化と底部近傍のねじり剛性の向上とが両立できている。
【００４６】
一方、比較例１及び比較例２においては、圧延率が低く、十分に加工歪が与えられないため、所望の平均弾性率比や硬度比が得られず、スプライン形成部位における発生応力が増大した。また、比較例３では、十分な圧縮率であったために、弾性率は低下したが、底部にかけて圧延率を低下させなかったために、ねじり剛性が著しく悪化した。更に、比較例４〜６においては、結晶構造が六方最密格子から成る相のみであったため、圧延率によらず、発生応力が低減できなかった。更にまた、比較例７〜９においては、非熱弾性型マルテンサイト相であったため、圧延率によらず、発生応力が低減できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のトルク伝達用部材の一実施形態であるカップ型の可撓性外歯歯車を側面から見た構成概略図である。
【図２】トルク伝達用部材の製造方法の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の波動歯車装置の一実施形態であるカップ型の可撓性外歯歯車を用いた波動歯車装置を軸方向から見た構成概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０    可撓性外歯歯車
１２    円筒状胴部
１２Ａ  スプライン形成部位
１２Ｂ  スプライン未形成部位
１４    底部
２０    剛性内歯歯車
３０    波動発生器
５０    概円形状板材
６０    成形型
７０    コマ  
【図１】
2008115932.tif 000003
【図２】
2008115932.tif 000004
【図３】
2008115932.tif 000005