(57)【要約】【課題】剛性の円形内歯歯車（２）と、可撓性の円形外歯歯車（３）と、外歯歯車（３）を半径方向に撓めて内歯歯車（２）と部分的にかみ合わせ、２つの歯車のかみ合い位置を円周方向に移動する波動発生器（４）とを有し、波動発生器（４）がさらにハブ（５）及び波動発生器（４）と外歯歯車（３）の内周面との間に設けられた波動発生器ベアリング（６）を有する波動歯車装置（１）の消振及び消音を行う。【解決手段】外歯歯車（３）に、金属細線から形成された工業用編物（７）からなる弾性部材を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛性の円形内歯歯車（２）と、可撓性の円形外歯歯車（３）と、外歯歯車（３）を半径方向に撓めて内歯歯車（２）と部分的にかみ合わせ、２つの歯車のかみ合い位置を円周方向に移動する波動発生器（４）とを有し、波動発生器（４）がさらにハブ（５）及び波動発生器（４）と外歯歯車（３）の内周面との間に設けられた波動発生器ベアリング（６）を有する波動歯車装置（１）において、
装置の使用時に消振及び／又は消音を行うために、少なくとも外歯歯車（３）が弾性部材を具備し、この弾性部材が工業用編物（７）として形成されていることを特徴とする波動歯車装置（１）。
【請求項２】
工業用編物（７）が外歯歯車（３）の円筒形胴体（８）のカップ形空洞部に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の波動歯車装置（１）。
【請求項３】
外歯歯車（３）の円筒形胴体（８）の区域が少なくとも部分的に工業用編物（７）として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の波動歯車装置（１）。
【請求項４】
外歯歯車（３）が二つ割に形成され、外側管片（９）を有し、半径方向間隙を形成する内側管片（１０）が外側管片（１０）の中に伸張し、間隙に工業用編物（７）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の波動歯車装置（１）。
【請求項５】
工業用編物（７）が間隙に圧入されていることを特徴とする請求項４に記載の波動歯車装置（１）。
【請求項６】
工業用編物（７）が金属編物として形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の波動歯車装置（１）。
【請求項７】
工業用編物（７）が網目形成編成品として形成され、この編成品がまず巻き付けられ、次に成形体に圧縮成形されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の波動歯車装置（１）。
【請求項８】
工業用編物（７）が約１ｍｍないし約５ｍｍ、とりわけ約２ｍｍないし約４ｍｍ、特に好ましくは約３ｍｍのメッシュサイズを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の波動歯車装置（１）。
【請求項９】
工業用編物（７）が直径約０．１ｍｍないし約０．４ｍｍの特殊鋼線からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の波動歯車装置（１）。
【請求項１０】
車両のステアリングコラム・アジャスタのギヤ部品として形成されている請求項１乃至９のいずれか一項に記載の波動歯車装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、剛性の円形内歯歯車と、可撓性の円形外歯歯車と、外歯歯車を半径方向に撓めて内歯歯車と部分的にかみ合わせ、２つの歯車のかみ合い位置を円周方向に移動する波動発生器とを有し、波動発生器がさらにハブ及び波動発生器と外歯歯車の内周面の間に設けられた波動発生器ベアリングを有する波動歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に「ハーモニック・ドライブ」という名称で販売される波動歯車装置を含む減速装置が技術的機構の駆動装置に使用される。このような波動歯車装置は剛性の円形内歯歯車及び可撓性の円形外歯歯車を有し、外歯歯車は内歯歯車の中にそれぞれの歯が周期的にかみ合うように配置されている。歯の周期的往復運動は波動発生器によって引き起こされる。波動発生器は剛性の楕円形波動歯車プラグと波動歯車の外周にある波動発生器ベアリングを有する。使用時に可撓性の外歯歯車は楕円形に撓められ、それによって可撓性の外歯歯車の歯部区域が楕円の長軸の両端で剛性の内歯歯車の当該の歯とかみ合わされる。波動発生器が回転されると、２つの歯車がかみ合う位置が円周方向に移動する。このため歯数の差から生じる相対回転が発生する。一般に２つの歯車の歯数の差は２枚であり、内歯歯車が駆動装置ハウジングに取り付けられている場合はモータの回転出力が外歯歯車によって取り出され、その際回転数は歯数の差に基づき大幅に減少され、変速比は係数１００以上、最小で５０以上、例外的な場合に３０以上である。
【０００３】
剛性の内歯歯車の内側に配置され、その中で回転する可撓性の外歯歯車の歯の周期的かみ合いによって振動が引き起こされ、波動歯車装置の全系に伝搬する。生じた振動によって騒音放出と機械系の振動が起こる。特に外歯歯車は周期的撓み運動に追従するために可撓性に形成されているから、振動しやすい。外歯歯車の薄い肉厚のカップ形の形状は、特に固有角周波数に近い励振周波数で振動振幅を増加する傾向がある。振動は部分的に外歯歯車に現れ、又は出力側で外歯歯車の出力フランジを介して技術的系に伝達される。上記の振動励起により起こる技術問題のほかに、自動車分野に応用した場合は利用者が邪魔に感じる騒音を生じる可能性がある。自動車製造分野のステアリングコラム・アジャスタに波動歯車装置の有望な用途が認められる。その場合騒音放出の問題は重要問題である。
【０００４】
このような波動歯車装置はドイツ特許公開ＤＥ１０２２０３３６Ａ１により公知である。この装置は剛性の円形内歯歯車、可撓性の円形外歯歯車及び波動発生器を有し、波動発生器は外歯歯車を半径方向に撓めて内歯歯車と部分的にかみ合わせ、両歯車のかみ合い位置を円周方向に移動する。波動発生器は円形のハブ、ハブの外周の周りに形成された剛性カム板及び剛性カム板の外周面と外歯歯車の内周面の間に設けられた波動発生器ベアリングを有する。ここに開示された波動歯車装置は、金属材料製でそれぞれ固体として形成された部品を有する。特に外歯歯車のような部品を連続する固体で形成すれば、振動が生じる傾向があり、外殻を形成する外歯歯車の配置に基づき、この振動は特に固体伝送音の放出をもたらす。
【特許文献１】ドイツ国特許公開公報ＤＥ１０２２０３３６Ａ１（特開２００２−３３３０５５号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は消振及び／又は消音を有し、装置の広い回転数範囲にわたって機械的励振と騒音放出の軽減を示す波動歯車装置を提供することである。
【０００６】
この課題は波動歯車装置に基づき請求項１の特徴によって解決される。発明の有利な実施形態と改良が従属請求項に示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、装置の使用時に消振及び／又は消音を行うために、少なくとも外歯歯車が弾性部材を具備し、弾性部材が工業用編物として形成されているという技術的教示を含む。
【０００８】
本発明は、工業用編物が外歯歯車の上記の区域にとって代わるか、又はもっぱら外歯歯車のカップ状の内側の内部に圧入されるという思想から出発する。第１の場合は外歯歯車の力の流れを工業用編物が引き受け、これに対して第２の場合は工業用編物が内側の緩衝を生じるだけである。
【０００９】
工業用編物とは、内部摩擦を有する特殊な消振ブロックをなす網目形成編成品を意味する。その場合編物はおおむねメタルフィラメントで形成され、このメタルフィラメントは編組品のように多くの個所で接触し、ここに多くの摩擦点が形成されるだけでなく、振動エネルギーを摩擦に変える性質を有する。このような工業用編物はむしろ多数の網目、即ちほぼ円形に変形された針金からなり、力が作用すると針金はたやすく変形され、従って真直ぐ伸びた針金を有する編成品又は織物と比較して高い弾性を可能にする。こうしてこのような工業用編物は摩擦と消振に関して既定の高い性質を利用することができる。その場合工業用編物はこれが間挿される２つの部品の間で弾性的に予圧されるから、編物の高い弾性を利用して消振することにより、明確な振動吸収が起こる。工業用編物は金属線、特に特殊鋼、アルミニウム、銅、黄銅等で作製される。こうして所定の弾性を有する弾性成形体として形成され、ほぼ任意の幾何学的形状に圧縮加工することができる。弾性は針金編物の圧縮度によって決まる。圧縮は、一方では外歯歯車の２つの連結された部品が互いに回転不能に結合されることを可能にする十分な復原力を針金編物が依然として有し、他方では所定の限られた弾性によって外歯歯車の同心性が維持され、負荷によっては復原された無力状態で同心性を回復することができるように、行われる。特に外歯歯車の２つの連結された部品の限られた再現可能な運動は、工業用編物の内部摩擦による消振の所期の作用機構をもたらす。
【００１０】
その場合弾性が方向に関係なく負荷によって与えられるように、工業用編物を製造技術的に圧縮することができる。
【００１１】
工業用編物は外歯歯車の内側区域に中実円柱片として形成するか、又は環状部材として成形することができ、その際工業用編物の弾性は少なくとも、可撓性の外歯歯車が引続き周期的撓み運動を遂行できるような大きさを有する。撓み運動で変形された外歯歯車の区域の弾性的復原は外歯歯車自体の外殻状円筒片によって行われるか、又は工業用編物の弾性によって得られる。工業用編物が外歯歯車の円筒形胴体の区域にとって代わる場合は、工業用編物と外歯歯車の区域の間の突合せ結合及び外歯歯車のフランジ部分と工業用編物の間の結合が必要である。突合せ結合は圧入、はんだ又は溶接継手、接着継手又はその他の同様な結合によって実現することができる。
【００１２】
発明の別の有利な実施形態は、外歯歯車の円筒形胴体の区域が少なくとも部分的に工業用編物として形成された構成とする。その場合工業用編物は細長く伸びたホース状又は環状に形成され、外歯歯車の円筒形カップの一部だけが工業用編物に移行し、適当な消振を生じさせる。環状の工業用編物の外径は外歯歯車の外径に整合し、又は僅かに大きな直径を具備することができる。外歯歯車のカップ状空洞部は少なくとも部分的に波動発生器の胴体又はハブを収容するから、環状の工業用編物の内側輪郭は残る空洞部に整合させなければならない。
【００１３】
本発明の別の有利な実施形態は、外歯歯車が二つ割になっていて、外側管片を有し、半径方向間隙を形成する内側管片が外側管片の中に伸びており、間隙に工業用編物を配置した構成とする。この実施形態は、ホース片の形の工業用編物が内側を内側管片に、外側を外側管片に取り囲まれ、かつ画定されているから、高い安定性が特徴である。その場合工業用編物を当該の管片に圧入又は圧着することができ、この場合も溶接、はんだ付け、接着等による突合せ結合が可能である。ホース状片の製造の際に工業用編物を帯状材料として作製し、内側管片の周囲に巻き付け、続いて圧縮することができる。また内側及び外側管片の間の半径方向弾性は圧縮力の高さで決まる。この実施例でも波動歯車装置の組立状態で波動発生器又はハブを少なくとも部分的に外歯歯車の空洞部に配置することができるように、工業用編物及び特に内側管片の幾何学的形状を外歯歯車のカップ状部分の内側の残りの取付けスペースに適応させる。
【００１４】
工業用編物は金属編物として形成することが好ましい。その場合編上げホースの形の工業用編物の使用は製造技術的に有利であるだけでなく、開放端を回避することができ、編物の網目がそれぞれ隣接の網目によって保持されるので、応用の面で利点をもたらす。このようなホースはまず巻き付けられ、それによって編成品の圧縮の第１段階が達成される。しかし分割型外歯歯車の部品の回転不能な結合に必要な所定の弾性を得るには、これでは不十分である。そこで巻き付け操作に第２段階として圧縮操作が続く。この圧縮操作で網目が変形され、こうして新しい性質を有する成形体が作り出される。平らに折り畳んだ半ホースとしてのホースから出発して、偏平な形の編上げホースとしての針金編物を多重に巻き付けて圧縮成形することができる。圧縮した半ホースの形の針金編物を、本例で内側管片として形成することができる心棒に多重に巻き付け、その際半径方向に圧力を加えて巻き、又は内側管片の軸により圧縮成形する。その場合薄肉の成形体が生じ、内側及び外側管片の間の間隙に僅かな半径方向幅があれば、この成形体を挿入することができる。また編上げホースの形の工業用編物を縦軸方向に巻き上げて、この方向に圧縮成形することも可能である。その場合軸方向こわさが得られ、各方向に適当な弾性を得るために、半径方向にも、続いて軸方向にも圧縮を重ねることができる。ホースを縦軸方向に巻き上げ、次に圧縮成形する場合は、ホースをまずころがり運動により縦軸方向に動かして、環状中間体を作る。環状中間体の網目は相互の規則的な相対位置に現れる。圧縮成形の後に生じる成形体は、内側及び外側部片の間の大きな半径方向幅の間隙に特に適している。
【００１５】
工業用編物の可能な実施形態は、工業用編物が約１ｍｍないし約５ｍｍ、とりわけ約２ｍｍないし約４ｍｍ、特に好ましくは約３ｍｍのメッシュサイズを有するように構成することができる。工業用編物が例えば特殊鋼線で製造されているならば、この特殊鋼線は約０．１ｍｍないし約０．４ｍｍの直径を有することができる。但し別の直径も考えられる。線径及びメッシュサイズの適当な構造設計によって、圧縮成形した工業用編物の技術的性質を調節することができる。一般に工業用編物は単繊条特殊鋼線で編成することができる。但し工業用編物を多繊条特殊鋼線で編成することも考えられる。工業用編物をまず単品として製造し、これをホース片の軸に沿って圧縮し、生じるブロックを軸の横断方向に再度圧縮することができる。その際針金に降伏点を超える荷重が掛かるが、前記の軸沿いのばね定数は大きな影響を受けない。こうして第２の圧縮の方向にも所定の不変のばね定数が生じるから、本発明に基づき製造された工業編物を有する外歯歯車はその用途に関連して半径方向だけでなく、縦方向にも機械的な負荷を掛けることができる。軸方向の圧縮に続く半径方向の圧縮は、弾性部材の密度が最初の圧縮の後の密度に比しておおむね倍加されるように行うことが好ましい。こうしてメタルクロス部材は２つの圧縮方向にほぼ等しい性質を得る。
【００１６】
本発明に基づく波動歯車装置は車両のステアリングコラム・アジャスタのギヤ部品として応用することが好ましい。この用途では、電気モータの形の駆動装置が高速回転出力を有するが、電気駆動装置によるステアリングコラムの調整は比較的緩慢な動きを有するから、適当に大きな変速比の変速段が必要である。この用途では放出される固体伝送音の消音が特に注目される。それによってステアリングコラム・アジャスタの操作は車両の室内の騒音発生をおおむね回避し、又は少なくとも十分に抑制するからである。
【００１７】
本発明を改善するその他の処置は従属請求項に示されており、又は以下で発明の好ましい実施例の説明と共に図に基づいて詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を参照して、本発明の好適な、しかしながら非限定的な一実施形態について説明する。
【００１９】
図１に示す波動歯車装置１は剛性の円形内歯歯車２、内歯歯車２の内部に配置された可撓性のカップ状外歯歯車３及び外歯歯車３の中に配置された剛性の楕円形波動発生器４を有する。カップ状の外歯歯車３は円筒形胴体８、円筒形胴体８の一方の端部の開口部から半径方向内側へ延びる円板形ダイヤフラム１２、ダイヤフラム１２の内縁と一体に形成され、出力の機械的接続のためのフランジとして利用される環状突起１３及び円筒形胴体８の他方の端部の開口部の周りの外周に形成された外歯１４を有する。外歯１４は内歯歯車２の内歯１５とかみ合うように形成されている。波動発生器４は円形ハブ５、ハブ５の外周面に一体に形成された剛性の楕円形カム板及び剛性カム板の外周面の波動発生器ベアリング６を有する。
【００２０】
波動発生器４は外歯歯車３の歯部区域を楕円形に撓め、その際楕円の長軸の両端にある外歯の区域を圧迫して内歯歯車２の対応する歯部１５とかみ合わせる。波動発生器４がモータによって回転運動させられると、２つの歯車２及び３がかみ合う位置が円周方向に移動されるから、歯数の差に基づき相対回転が生じる。一般に２つの歯車の歯数の差は２枚及び３枚である。内歯歯車２は駆動装置のハウジングに取り付けられており、モータの回転出力は外歯歯車３によって取り出され、歯数の差に基づき回転数が大幅に減少される。
【００２１】
外歯歯車３はカップ状又はグラス状の形状に基づき空洞部を有し、そこに工業用編物７が配置されている。本例によれば、工業用編物７が外歯歯車３の内側に圧入されているから、歯１４と内歯１５の周期的かみ合いによって起こる振動が消去される。図１の図示によれば、工業用編物７の胴体がカップ状の外歯歯車３に圧入されており、−図１に詳しく図示しないが−工業用編物は外歯歯車３の円筒形胴体８の区域でこれにとって代わることができるから、外歯１４に移行する外歯歯車３の一部が一方ではダイヤフラム１２に連続的に移行しないで、工業編物７の外周面に突合せ継手によって結合される。その場合環状突起１３はやはり突き合せ継手によって工業用編物７と結合されているから、外歯歯車３に生じる力の流れ又はトルクが工業編物７によって伝達される。図１によれば、工業用編物７は中実円柱の形の円柱片として示されており、適当な中空穴を有する工業用編物７の環状片もまた別の可能な実施形態をなす。特に心棒式装置での工業用編物の製造に関して環状の形状の工業用編物７が有利であるが、簡素化のために詳しく図示しない。
【００２２】
図２にも工業用編物７の別の実施態様を具備する波動歯車装置１を示す。工業用編物はホース片又は管片として形成され、外歯歯車の外歯１４を含む部分が工業用編物７の右側端面に配置され、これに対してダイヤフラム１２又は環状突起１３からなる外歯歯車３の左側部分は工業用編物７の左側外面に取り付けられ又は接合されている。こうして外歯歯車３の内部に可撓性胴体が形成されるから、外歯１４のこの区域は周期的に半径方向に変形することができ、一方、ダイヤフラム１２又は環状突起１３の区域は完全に剛性に形成することができる。この場合も外歯歯車３の内部でトルク又は力の伝達が工業用編物７によって行われる。工業用編物７は図示のように円筒形胴体８の外径より僅かに大きな外径を有する。工業用編物７の内径は円筒形胴体８の内径より僅かに小さいから、工業用編物７は所要の取付けスペースをとらず、ハブ５又は波動発生器４は外歯歯車３のカップ状空洞部の中に伸張することができる。
【００２３】
図３は外側管片９と内側管片１０の間の工業用編物７の配置の別の実施形態を示す。２つの管片はこれを互いに同心に案内して配置する部分を有する。こうして工業用編物が挿入又は圧入される間隙が形成される。その場合工業用編物７は外側管片９と内側管片１０の間の空洞部を完全にふさぎ、波動歯車装置１の組立状態で工業用編物７の長さはハブ５又は波動発生器４の所要の取付けスペースに整合する。
【００２４】
本発明の構成は上記の好ましい実施例に限定されるものではない。むしろ基本的に異なる様態の構成でも上記の解決策を利用する幾つかの変型が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】外歯歯車の内部区域に工業用編物を有し、工業用編物が中実円柱として形成されている波動歯車装置の断面図を示す。
【図２】外歯歯車の区域に工業用編物を有し、工業用編物が管片又はホース片として形成されている波動歯車装置の断面図を示す。
【図３】分割形の外歯歯車を有し、工業用編物が内側及び外側管片の間隙に配置されている波動歯車装置の断面図を示す。
【符号の説明】
【００２６】
１  波動歯車装置
２  内歯歯車
３  外歯歯車
４  波動発生器
５  ハブ
６  波動発生器ベアリング
７  工業用編物
８  円筒形胴体
９  外側管片
１０  内側管片
１１  クラッチ
１２  ダイヤフラム
１３  環状突起
１４  外歯
１５  内歯
【図１】
2007187316.tif 000003
【図２】
2007187316.tif 000004
【図３】
2007187316.tif 000005