(57)【要約】      （修正有）【課題】２つ以上の噛み合い係合を用いて出力密度を高めた高変速比波動歯車変速装置を提供すること。【解決手段】入力速度をこれより格段に遅いか速い出力速度に変化させる波動歯車変速装置であって、本装置は、歯数がＴＡである第１のサーキュラスプライン１８１と、歯数がＴＤである第２のサーキュラスプライン１８４と、を含むサーキュラスプラインの同軸対を有する。好ましくは２つ以上の噛み合い係合において、第１のフレクスプラインが第１のサーキュラスプラインと噛み合い、第２のフレクスプラインが第２のサーキュラスプラインと噛み合う。入力シャフト１８５及び出力シャフト１８６のうちの一方にウェーブジェネレータ１８５Ｅが接続されている。２つの同軸対のうちの一方の同軸対の２つのスプラインが、一緒に固定されて、ウェーブジェネレータ上でたわんで動作し、等しいスプライン歯係合のピッチ円の円周長さを有してよい。【選択図】図８Ａ
2016040485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力シャフトにおける入力速度を出力シャフトにおける出力速度に変化させる波動歯車変速装置であって、
スプライン歯数がＴＡである第１のサーキュラスプラインと、スプライン歯数がＴＤである第２のサーキュラスプラインと、を含むサーキュラスプラインの同軸対と、
スプライン歯数がＴＢである第１のフレクスプラインと、スプライン歯数がＴＣである第２のフレクスプラインと、を含むフレクスプラインの同軸対であって、前記第１のフレクスプラインが前記第１のサーキュラスプラインと噛み合い、前記第２のフレクスプラインが前記第２のサーキュラスプラインと噛み合い、これによって２つの噛み合い対が形成される、前記フレクスプライン同軸対と、
前記装置の前記入力シャフト及び前記出力シャフトのうちの一方に接続されたウェーブジェネレータと、を備え、
前記２つの同軸対のうちの一方の同軸対のスプラインの対は、一緒に固定されて、前記ウェーブジェネレータ上でたわんで動作し、等しいスプライン歯係合のピッチ円の円周長さを有し、
前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の一方のスプラインは、前記装置のフレームに固定され、前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の他方のスプラインは、前記入力シャフト及び前記出力シャフトのうちの、前記ウェーブジェネレータに接続されていないほうに接続され、
サーキュラスプライン及びフレクスプラインの前記対は、歯数関係ＴＡ＝ＴＫ＋Ｔｉ、ＴＢ＝ＴＫ、ＴＣ＝ＴＫ−Ｔｊ、及びＴＤ＝ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊを満たす、
装置。
【請求項２】
Ｔｉ及びＴｊは両方とも５より小さい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ＴＫ／Ｔｉが約３０／１より小さいか、ＴＫ／Ｔｊが約３０／１より小さい、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ＴｉとＴｊは等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記入力シャフト及び前記出力シャフトのうち、前記ウェーブジェネレータが接続されているのは前記入力シャフトである、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記入力シャフト及び前記出力シャフトのうち、前記ウェーブジェネレータが接続されているのは前記出力シャフトである、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
入力シャフトにおける入力速度を出力シャフトにおける出力速度に変化させる波動歯車変速装置であって、
スプライン歯数がＴＡである第１のサーキュラスプラインと、スプライン歯数がＴＤである第２のサーキュラスプラインと、を含むサーキュラスプラインの同軸対と、
スプライン歯数がＴＢである第１のフレクスプラインと、スプライン歯数がＴＣである第２のフレクスプラインと、を含むフレクスプラインの同軸対であって、前記第１のフレクスプラインが前記第１のサーキュラスプラインと噛み合い、前記第２のフレクスプラインが前記第２のサーキュラスプラインと噛み合い、これによって２つの噛み合い対が形成される、前記フレクスプライン同軸対と、
前記装置の前記入力シャフトに接続されたウェーブジェネレータと、を備え、
前記２つの同軸対のうちの一方の同軸対のスプラインの対は、一緒に固定されて、前記ウェーブジェネレータ上でたわんで動作し、等しいスプライン歯係合のピッチ円の円周長さを有し、
前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の一方のスプラインは、前記装置のフレームに固定され、前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の他方のスプラインは、前記ウェーブジェネレータに接続されていない前記出力シャフトに接続され、
サーキュラスプライン及びフレクスプラインの前記対は、寸法関係ＴＡ＝ＴＫ＋Ｔｉ、ＴＢ＝ＴＫ、ＴＣ＝ＴＫ−Ｔｊ、及びＴＤ＝ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊを満たす、
装置。
【請求項８】
Ｔｉ及びＴｊは両方とも５より小さい、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
ＴＫ／Ｔｉが約３０／１より小さいか、ＴＫ／Ｔｊが約３０／１より小さい、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
ＴｉとＴｊは等しい、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
２つのスプラインが一緒に固定されて、前記ウェーブジェネレータ上でたわんで動作する、前記２つのスプラインの同軸対は、フレクスプラインの前記同軸対である、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
２つのスプラインが一緒に固定されて、前記ウェーブジェネレータ上でたわんで動作する、前記２つのスプラインの同軸対は、サーキュラスプラインの前記同軸対である、請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
入力シャフトにおける入力速度を出力シャフトにおける出力速度に変化させる波動歯車変速装置であって、
スプライン歯数がＴＡである第１のサーキュラスプラインと、スプライン歯数がＴＤである第２のサーキュラスプラインと、を含むサーキュラスプラインの同軸対と、
スプライン歯数がＴＢである第１のフレクスプラインと、スプライン歯数がＴＣである第２のフレクスプラインと、を含むフレクスプラインの同軸対であって、前記第１のフレクスプラインが前記第１のサーキュラスプラインと噛み合い、前記第２のフレクスプラインが前記第２のサーキュラスプラインと噛み合い、これによって２つの噛み合い対が形成される、前記フレクスプライン同軸対と、
前記装置の前記出力シャフトに接続されたウェーブジェネレータと、を備え、
前記２つの同軸対のうちの一方の同軸対のスプラインの対は、一緒に固定されて、前記ウェーブジェネレータ上でたわんで動作し、等しいスプライン歯係合のピッチ円の円周長さを有し、
前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の一方のスプラインは、前記装置のフレームに固定され、前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の他方のスプラインは、前記ウェーブジェネレータに接続されていない前記入力シャフトに接続され、
サーキュラスプライン及びフレクスプラインの前記対は、寸法関係ＴＡ＝ＴＫ＋Ｔｉ、ＴＢ＝ＴＫ、ＴＣ＝ＴＫ−Ｔｊ、及びＴＤ＝ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊを満たす、
装置。
【請求項１４】
入力シャフトにおける入力速度を出力シャフトにおける出力速度に変化させる波動歯車変速装置であって、
スプライン歯数がＴＡである第１のサーキュラスプラインと、スプライン歯数がＴＤである第２のサーキュラスプラインと、を含むサーキュラスプラインの同軸対と、
スプライン歯数がＴＢである第１のフレクスプラインと、スプライン歯数がＴＣである第２のフレクスプラインと、を含むフレクスプラインの同軸対であって、２つ以上の噛み合い係合において、前記第１のフレクスプラインが前記第１のサーキュラスプラインと噛み合い、前記第２のフレクスプラインが前記第２のサーキュラスプラインと噛み合い、これによって２つの噛み合い対が形成される、前記フレクスプライン同軸対と、
前記装置の前記入力シャフト及び前記出力シャフトのうちの一方に接続されたウェーブジェネレータと、を備え、
前記２つの同軸対のうちの一方の同軸対のスプラインの対は、一緒に固定されて、前記ウェーブジェネレータ上でたわんで動作し、
前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の一方のスプラインは、前記装置のフレームに固定され、前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の他方のスプラインは、前記入力シャフト及び前記出力シャフトのうちの、前記ウェーブジェネレータに接続されていないほうに接続され、
サーキュラスプライン及びフレクスプラインの前記対は、歯数関係ＴＡ＝ＴＫ＋Ｔｉ、ＴＢ＝ＴＫ、ＴＣ＝ＴＫ−Ｔｊ、及びＴＤ＝ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊを満たす、
装置。
【請求項１５】
Ｔｉ及びＴｊは両方とも５より小さい、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
ＴＫ／Ｔｉが約３０／１より小さいか、ＴＫ／Ｔｊが約３０／１より小さい、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
ＴｉとＴｊは等しい、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記入力シャフト及び前記出力シャフトのうち、前記ウェーブジェネレータが接続されているのは前記入力シャフトである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記入力シャフト及び前記出力シャフトのうち、前記ウェーブジェネレータが接続されているのは前記出力シャフトである、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
入力シャフトにおける入力速度を出力シャフトにおける出力速度に変化させる波動歯車変速装置であって、
スプライン歯数がＴＡである第１のサーキュラスプラインと、スプライン歯数がＴＤである第２のサーキュラスプラインと、を含むサーキュラスプラインの同軸対と、
スプライン歯数がＴＢである第１のフレクスプラインと、スプライン歯数がＴＣである第２のフレクスプラインと、を含むフレクスプラインの同軸対であって、２つ以上の噛み合い係合において、前記第１のフレクスプラインが前記第１のサーキュラスプラインと噛み合い、前記第２のフレクスプラインが前記第２のサーキュラスプラインと噛み合い、これによって２つの噛み合い対が形成される、前記フレクスプライン同軸対と、
前記装置の前記入力シャフトに接続されたウェーブジェネレータと、を備え、
前記２つの同軸対のうちの一方の同軸対のスプラインの対は、一緒に固定されて、前記ウェーブジェネレータ上でたわんで動作し、
前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の一方のスプラインは、前記装置のフレームに固定され、前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の他方のスプラインは、前記ウェーブジェネレータに接続されていない前記出力シャフトに接続され、
サーキュラスプライン及びフレクスプラインの前記対は、寸法関係ＴＡ＝ＴＫ＋Ｔｉ、ＴＢ＝ＴＫ、ＴＣ＝ＴＫ−Ｔｊ、及びＴＤ＝ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊを満たす、
装置。
【請求項２１】
Ｔｉ及びＴｊは両方とも５より小さい、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
ＴＫ／Ｔｉが約３０／１より小さいか、ＴＫ／Ｔｊが約３０／１より小さい、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
ＴｉとＴｊは等しい、請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
２つのスプラインが一緒に固定されて、前記ウェーブジェネレータ上でたわんで動作する、前記２つのスプラインの同軸対は、フレクスプラインの前記同軸対である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
２つのスプラインが一緒に固定されて、前記ウェーブジェネレータ上でたわんで動作する、前記２つのスプラインの同軸対は、サーキュラスプラインの前記同軸対である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２６】
入力シャフトにおける入力速度を出力シャフトにおける出力速度に変化させる波動歯車変速装置であって、
スプライン歯数がＴＡである第１のサーキュラスプラインと、スプライン歯数がＴＤである第２のサーキュラスプラインと、を含むサーキュラスプラインの同軸対と、
スプライン歯数がＴＢである第１のフレクスプラインと、スプライン歯数がＴＣである第２のフレクスプラインと、を含むフレクスプラインの同軸対であって、２つ以上の噛み合い係合において、前記第１のフレクスプラインが前記第１のサーキュラスプラインと噛み合い、前記第２のフレクスプラインが前記第２のサーキュラスプラインと噛み合い、これによって２つの噛み合い対が形成される、前記フレクスプライン同軸対と、
前記装置の前記出力シャフトに接続されたウェーブジェネレータと、を備え、
前記２つの同軸対のうちの一方の同軸対のスプラインの対は、一緒に固定されて、前記ウェーブジェネレータ上でたわんで動作し、
前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の一方のスプラインは、前記装置のフレームに固定され、前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の他方のスプラインは、前記ウェーブジェネレータに接続されていない前記入力シャフトに接続され、
サーキュラスプライン及びフレクスプラインの前記対は、寸法関係ＴＡ＝ＴＫ＋Ｔｉ、ＴＢ＝ＴＫ、ＴＣ＝ＴＫ−Ｔｊ、及びＴＤ＝ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊを満たす、
装置。
【請求項２７】
入力シャフトにおける入力速度を出力シャフトにおける出力速度に変化させる波動歯車変速装置であって、
スプライン歯数がＴＡである第１のサーキュラスプラインと、スプライン歯数がＴＤである第２のサーキュラスプラインと、を含むサーキュラスプラインの同軸対と、
スプライン歯数がＴＢである第１のフレクスプラインと、スプライン歯数がＴＣである第２のフレクスプラインと、を含むフレクスプラインの同軸対であって、１つの噛み合い係合において、前記第１のフレクスプラインが前記第１のサーキュラスプラインと噛み合い、前記第２のフレクスプラインが前記第２のサーキュラスプラインと噛み合い、これによって２つの噛み合い対が形成される、前記フレクスプライン同軸対と、
前記装置の前記入力シャフト及び前記出力シャフトのうちの一方に接続されたウェーブジェネレータと、を備え、
前記２つの同軸対のうちの一方の同軸対のスプラインの対は、一緒に固定されて、前記ウェーブジェネレータ上でたわんで動作し、等しいスプライン歯係合のピッチ円の円周長さを有し、
前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の一方のスプラインは、前記装置のフレームに固定され、前記２つの同軸対のうちの他方の同軸対の他方のスプラインは、前記入力シャフト及び前記出力シャフトのうちの、前記ウェーブジェネレータに接続されていないほうに接続され、
サーキュラスプライン及びフレクスプラインの前記対は、歯数関係ＴＡ＝ＴＫ＋Ｔｉ、ＴＢ＝ＴＫ、ＴＣ＝ＴＫ−Ｔｊ、及びＴＤ＝ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊを満たす、
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年１１月４日に出願された米国特許出願第１３／２８９，４７７号の一部継続出願であって、参照によりその開示内容全体が本明細書に組み込まれている、２０１０年１１月４日に出願された米国特許仮出願第６１／４１０，２４５号の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般に変速装置に関し、特に高変速比の変速装置に関する。より具体的には、本発明は、減速及び増速の両用途の為の、動力容量および動作寿命が改善された高変速比波動歯車変速装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
変速は不可欠なものである。多くの場合は、効率の最適化の為に、原動機が高回転速度で動作して、原動機が駆動する負荷が、原動機の速度の数十分の一、或いは数百分の一で動作しなければならない。そのような高い減速比を得るための１つの方法は、減速比が小さい複数の個別減速機を、それぞれの効率が最良になるようにカスケード接続して使用することである。
【０００４】
しかしながら、このカスケード接続による減速は、全負荷がカスケード接続の各減速機段を全て連続的に通るという性質上、全体的な変速効率に難がある。この構成は又、カスケード接続の各段が、原動機から与えられる全動力の１００パーセントを伝達する為に最大定格で動作しなければならないという明確な理由から、かさばるものになる。
【０００５】
現在広く使用されている「単段」減速機の一タイプが、住友重機械工業（日本、東京）製のサイクロイド駆動装置である。この単段駆動装置は、数十から百を超える範囲の変速比の割にはコンパクトであるが、本質的には１つのサイクロイド歯車装置の半段の後に軸外動力抽出の半段が続くものである。
【０００６】
図１は、そのようなサイクロイド減速機の構成を示す概略断面図である。図１の従来型装置は、固定輪歯車１１及び成形された遊星素子１２を有し、遊星素子１２は成形された円板の場合もあれば、単純に歯車の場合もある。遊星素子１２は、輪歯車１１と係合し、輪歯車１１の内側を周転円として動く（従来の意味では下方循環運動する）。これら２つの間の噛み合いピッチ円直径の差、或いは噛み合いに絡む歯数の差は可能な限り小さい。
【０００７】
軸外動力抽出段においては、円板１３が遊星素子１２に、それぞれの軸１９において同軸固定されていて、円板１３は幾つかの丸穴１７を有し、これによって、板１４に植えられた、丸穴１７と同数のローラピン１８が丸穴１７と係合することが可能になる。多くの場合、穴１７は要素１２内に直接形成されていて、円板１３は不要である。この丸板１４は、駆動装置の出力シャフト１６と結合されていて、丸板１４の中心は駆動装置の中心軸１０上にある。この「動力抽出」構成は、駆動装置が減速比−Ｋ／ｉを提供することを可能にし、Ｋは遊星要素１２のピッチ円直径であり、ｉは、要素１１と要素１２のピッチ円直径の差である。輪歯車１１の歯数が８０であり、歯車バージョンの遊星要素１２の歯数が７９（モジュール１のメトリック歯車を使用して、Ｋ＝８０ｍｍ、ｉ＝１ｍｍ）である一典型例では、機械動力が駆動装置からシャフト１５における入力を介して伝達されると、比は−８０になる。
【０００８】
図２は、図１の先行技術のサイクロイド駆動装置に使用される軸外動力抽出結合を概略的に示す。典型的には８個以上であるピンローラとサイクロイド円板穴との係合のうちの１つだけが常にトルクを完全に伝達している。例えば、図示されているような相対オフセットの角度位置、及び回転方向の場合は、ピンローラ１８Ｃと穴１７Ｃの対だけが動力を駆動装置に完全に伝達している。
【０００９】
このことは、被駆動板１４のピンローラ１８Ｃと接触している、駆動円板１３の穴１７Ｃのエッジが、回転方向に沿ってローラ１８Ｃより後ろになければならないことから明らかである。この意味で、ローラＲＢ及びＲＤで識別されるピンローラと穴の対は、部分的に噛み合って動力を伝達しており、これは、円板１３及び板１４の回転方向に対するこれらの接触点の場所によるものである。同じ意味で、ピンローラと穴の対１８Ｇ及び１７Ｇは全く噛み合っておらず、これは、被駆動側であるピンローラ１８Ｇが、駆動側である穴１７Ｇとの接触点より後ろを移動する為である。
【００１０】
従来型のサイクロイド駆動装置は、オフセット軸を有しピッチ円直径が異なる２つの要素（歯車）の間の同期係合を頼りにする。ただし、これは、利用率が低いことから、最適化された機構ではない。即ち、図２に示された全８個のピン／穴の対のうちの半分（４個、或いは角度位置によっては５個）が、負荷を駆動する位置にない。残り半分のうちの１つだけが、全能力を発揮して負荷を駆動する位置にあることが可能であり、他の３つは能力の一部しか発揮しない。このような制限がある為、サイクロイド駆動装置が定格負荷条件下で達成する効率は、典型的には８０パーセント未満である。
【００１１】
更に、減速比Ｋを達成する為に、サイクロイド駆動装置は、歯数がＫ＋１である固定輪歯車を必要とする。定格トルクが重要である場合は、減速比を高くする為に輪歯車の数を多くすると、駆動装置がかさばる為、歯はサイズの点で十分ロバストでなければならない。言い換えれば、サイクロイド駆動装置をコンパクトにしようとすると、駆動装置のトルク及び動力の定格が制限される。
【００１２】
バックラッシュがないこと、コンパクトさ、シンプルな構造などの利点から精密機器用途や航空宇宙用途で広く使用されている別タイプの高減速比減速機が、ハーモニック・ドライブ・システムズ（日本、東京）製のハーモニックドライブ（登録商標）である。波動歯車装置として知られる基本概念を動作させるハーモニックドライブ（登録商標）は、使用可能な動力定格が比較的低い。又、この駆動装置が定格負荷の下で提供する効率は、典型的には６０パーセント未満であるが、これは、駆動装置が機械動力を伝達するように動作する際に、そのスプライン要素が常にたわむ為である。
【００１３】
図１Ａは、そのような波動歯車減速機の構成を示す概略断面図である。図１Ａの従来型装置は、固定サーキュラスプライン１１１及びフレクスプライン１１２を有する。フレクスプライン１１２は、駆動装置の入力シャフト１１５を介してウェーブジェネレータ１１５Ｅによって駆動されると、たわんでサーキュラスプライン１１１と係合し、サーキュラスプライン１１１の内側を動く。図１Ａに示された例では、フレクスプライン１１２の歯数がＫであり、サーキュラスプラインの歯数がＫ＋ｉであり、この装置の、出力シャフト１１６における減速比は、−Ｋ／ｉである。
【００１４】
サイクロイド駆動装置の場合と本質的に同じであるが、波動歯車装置の変速比を高くする為には、それら２つのスプラインコンポーネントの、それぞれの噛み合い歯数の差を可能な限り小さくしなければならない。サイクロイド駆動装置と比較すると構造が物理的に異なっているものの、従来型の波動歯車変速装置も、上述の動力定格及び重量対出力比のような特性の観点では同じ弱点を抱えている。
【００１５】
高減速比減速機だけでなく、低速度入力を数十倍、数百倍、又はそれ以上の高速にして出力することも必要とされている。増速は、変速比の観点では減速の逆であるが、これも多くの用途において重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、２つ以上の噛み合い係合を用いて出力密度を高めた高変速比波動歯車変速装置を提供することである。
【００１７】
本発明の更なる目的は、コンポーネントのたわみを減らすことにより効率を高めた高変速比波動歯車変速装置を提供することである。
【００１８】
本発明の更なる目的は、コンポーネントのたわみを減らすことにより動作寿命を延ばした高変速比波動歯車変速装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記及び他の目的を達成する為に、本発明は、入力速度をこれより格段に遅いか速い出力速度に変化させる波動歯車変速装置を提供し、本装置は、歯数がＴＡである第１のサーキュラスプラインと、歯数がＴＤである第２のサーキュラスプラインと、を含むサーキュラスプラインの同軸対を有する。フレクスプラインの同軸対が、歯数がＴＢである第１のフレクスプラインと、歯数がＴＣである第２のフレクスプラインと、を含む。２つの、好ましくは２つ以上の噛み合い係合において、第１のフレクスプラインが第１のサーキュラスプラインと噛み合い、第２のフレクスプラインが第２のサーキュラスプラインと噛み合う。本装置の入力シャフト及び出力シャフトのうちの一方にウェーブジェネレータが接続されている。２つの同軸対のうちの一方の同軸対の２つのスプラインが、一緒に固定されて、ウェーブジェネレータ上でたわんで動作する。２つの同軸対のうちの他方の同軸対の一方のスプラインは、本装置のフレームに固定され、他方のスプラインは、入力シャフト及び出力シャフトのうちの他方に接続される。本装置では、４つのスプラインは、寸法関係ＴＡ＝ＴＫ＋Ｔｉ、ＴＢ＝ＴＫ、ＴＣ＝ＴＫ−Ｔｊ、及びＴＤ＝ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊを満たす。
【００２０】
本発明は又、入力速度をこれより格段に遅いか速い出力速度に変化させる波動歯車変速装置を提供し、本装置は、歯数がＴＡである第１のサーキュラスプラインと、歯数がＴＤである第２のサーキュラスプラインと、を含むサーキュラスプラインの同軸対を有する。フレクスプラインの同軸対が、歯数がＴＢである第１のフレクスプラインと、歯数がＴＣである第２のフレクスプラインと、を含む。第１のフレクスプラインが第１のサーキュラスプラインと噛み合い、第２のフレクスプラインが第２のサーキュラスプラインと噛み合う。本装置の入力シャフト及び出力シャフトのうちの一方にウェーブジェネレータが接続されている。２つの同軸対のうちの一方の同軸対の２つのスプラインが、一緒に固定されて、ウェーブジェネレータ上でたわんで動作し、等しいスプライン歯係合のピッチ円の円周長さを有してよい。２つの同軸対のうちの他方の同軸対の一方のスプラインは、本装置のフレームに固定され、他方のスプラインは、入力シャフト及び出力シャフトのうちの他方に接続される。本装置では、４つのスプラインは、寸法関係ＴＡ＝ＴＫ＋Ｔｉ、ＴＢ＝ＴＫ、ＴＣ＝ＴＫ−Ｔｊ、及びＴＤ＝ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊを満たす。
【００２１】
本発明は更に、入力速度をこれより格段に遅いか速い出力速度に変化させる波動歯車変速装置を提供し、本装置は、歯数がＴＡである第１のサーキュラスプラインと、歯数がＴＤである第２のサーキュラスプラインと、を含むサーキュラスプラインの同軸対を有する。フレクスプラインの同軸対が、歯数がＴＢである第１のフレクスプラインと、歯数がＴＣである第２のフレクスプラインと、を含む。１つの噛み合い係合において、第１のフレクスプラインが第１のサーキュラスプラインと噛み合い、第２のフレクスプラインが第２のサーキュラスプラインと噛み合う。本装置の入力シャフト及び出力シャフトのうちの一方にウェーブジェネレータが接続されている。２つの同軸対のうちの一方の同軸対の２つのスプラインが、一緒に固定されて、ウェーブジェネレータ上でたわんで動作し、等しいスプライン歯係合のピッチ円の円周長さを有してよい。２つの同軸対のうちの他方の同軸対の一方のスプラインは、本装置のフレームに固定され、他方のスプラインは、入力シャフト及び出力シャフトのうちの他方に接続される。本装置では、４つのスプラインは、寸法関係ＴＡ＝ＴＫ＋Ｔｉ、ＴＢ＝ＴＫ、ＴＣ＝ＴＫ−Ｔｊ、及びＴＤ＝ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊを満たす。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】先行技術の高減速比サイクロイド減速機の概略図である。
【図１Ａ】別の先行技術の高減速比波動歯車減速機の概略図である。
【図２】先行技術のサイクロイド駆動装置に使用される軸外動力抽出結合の概略図である。
【図３】本発明の変速装置の断面図であり、その軸外動力抽出段を概略的に示す図である。
【図４】本発明の変速装置の概略断面図であり、その全ての部材の寸法構成の概略を示す図である。
【図４Ａ】本発明の波動歯車変速装置の概略断面図であって、その全ての部材の寸法構成の概略を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａの装置の二重フレクスプラインの概略図である。
【図４Ｃ】図４Ａの変速装置の、線４Ｃ−４Ｃに沿った概略断面図である。
【図４Ｄ】図４Ａの変速装置の、線４Ｄ−４Ｄに沿った概略断面図である。
【図５】乃至
【図６】入力部材及び出力部材の割り当てが異なる、本発明の変速装置の概略断面図である。
【図７】変速用途に最適化された寸法構成を有する、本発明の変速装置の概略断面図である。
【図８Ａ】本発明の波動歯車変速装置の別の好ましい実施形態の概略断面図であって、その全ての部材の寸法構成の概略を示す図である。
【図８Ｂ】スプライン歯係合のピッチ円の円周長さが同じである、図８Ａの装置の二重フレクスプラインの概略図である。
【図８Ｃ】図８Ａの変速装置の、線８Ｃ−８Ｃに沿った概略断面図である。
【図８Ｄ】図８Ａの変速装置の、線８Ｄ−８Ｄに沿った概略断面図である。
【図９Ａ】図８Ｃとよく似ている、本発明の変速装置の別の好ましい実施形態の概略断面図である。
【図９Ｂ】図８Ｄとよく似ている、図９Ａの代わりの、本発明の変速装置の好ましい実施形態の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図３は、本発明の変速装置の断面構成図であり、その軸外動力抽出段の等価的な配置を概略的に示している。図１及び図２も同時に参照すると、サイクロイド円板１３に形成されている、それぞれ対応する穴１７と係合する複数のピンローラ１８を有する板１４の代わりに、本発明の変速装置は、別の動力抽出用構成を有する。
【００２４】
図示されるように、第１の輪歯車−平歯車対として、遊星歯車３２がフレーム輪歯車３１の内側を周転円として動き、その一方で、第２の輪歯車−平歯車対として、歯車３２に同軸固定された別の遊星歯車３３も、その輪歯車３４の内側を周転円として動く。歯車３３が回転して、歯車３４の内側を周転円として動くと、歯車３３の（そのピッチ円の）最も外側のエッジ３３Ｐがトレース３３Ｔをプロットする。このトレース３３Ｔは、輪歯車３４のピッチ円と厳密に一致するように形成される。本質的には、第２の対の輪歯車３４は、その噛み合い平歯車３３とともに、従来型のサイクロイド駆動装置の軸外動力抽出手段と同様の機能を果たすが、以下で説明されるように、本発明の装置がより一層高い変速比を発生させることを可能にする。
【００２５】
図４は、本発明の変速装置の構成の概略断面図であり、その全ての部材の寸法構成の概略を示している。本変速装置は、ピッチ円直径Ａを有する大きな輪歯車４１と、ピッチ円直径Ｄを有する小さな輪歯車４４と、を含む輪歯車の同軸対を有する。本装置は更に、ピッチ円直径Ｂを有する大きな平歯車４２と、ピッチ円直径Ｃを有する小さな平歯車４３と、を含む平歯車の同軸対を有する。大きな平歯車４２が大きな輪歯車４１と噛み合い、小さな平歯車４３が小さな輪歯車４４と噛み合い、これによって２つの噛み合い対が形成されている。本変速装置の入力シャフト４５に、キャリア部材４５Ｅが接続されている。キャリア部材４５Ｅは、本質的には、従来型の遊星歯車において見られるものを「ねじった」非常に短いアームのバージョンであって、（システム全体の中心軸４０の上にある）入力シャフト４５と、歯車４２及び４３の対の（それ自身の軸４９の上にある）中心軸と、を組み合わせることによって形成されている。
【００２６】
更に、２つの同軸平歯車４２及び４３は、互いに対して固定されていて、キャリア４５Ｅ上で周転円として動作する。大きな輪歯車４１は、図４に示された例では、システムの反力部材として動作する本装置のフレームに固定されており、小さな輪歯車４４は出力シャフト４６に接続されている。
【００２７】
この歯車列システムでは、４つの歯車４１、４２、４３、及び４４が寸法関係Ａ＝Ｋ＋ｉ、Ｂ＝Ｋ、Ｃ＝Ｋ−ｊ、及びＤ＝Ｋ＋ｉ−ｊを満たしており、Ｋは、大きな平歯車４２のピッチ円直径であり、ｉは、大きな輪歯車４１と大きな平歯車４２の間のピッチ円直径の差であり（これは、小さな輪歯車４４と小さな平歯車４３の間のピッチ円直径の差でもあり）、ｊは、大きな輪歯車４１と小さな輪歯車４４の間のピッチ円直径の差である（これは、大きな平歯車４２と小さな平歯車４３の間のピッチ円直径の差でもある）。
【００２８】
図４の変速装置は、入力として動作するキャリア４５Ｅ、出力としての小さな輪歯車４４、及び反力部材である大きな輪歯車４１を有する。一方、一緒に固定されている２つの同軸平歯車４２及び４３は、システム内を周転円として動く。図４に示されている変速装置は、変速比がＫ（Ｋ＋ｉ−ｊ）／ｉｊである。寸法Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤが、それぞれ、１６Ｔ（歯）、１５Ｔ、１４Ｔ、及び１５Ｔのモジュール１０歯車のピッチ円直径である歯車ベースのシステム、即ち、Ｋ＝１５０ｍｍ（１５ｃｍ）、ｉ＝１０ｍｍ（１ｃｍ）、及びｊ＝１０ｍｍ（１ｃｍ）である歯車ベースのシステムの場合、変速（減速）比は２２５である。本装置は、入力と出力の割り当てを入れ替えることにより、増速にも使用可能である。
【００２９】
これとは対照的に、（図１の）従来型のサイクロイド駆動装置においては、Ａが１６Ｔの歯車のピッチ円直径であり、Ｂが１５Ｔの歯車のピッチ円直径であると、変速比は−１５である。このことは、本発明の変速装置が、同等の歯数を有するサイクロイド駆動装置の数値の二乗の変速比を達成できることを意味する。
【００３０】
図４Ａは、本発明の波動歯車変速装置の概略断面図であって、その全ての部材の寸法構成の概略を示す図である。この波動歯車変速装置は、歯数がＴＡである大きなサーキュラスプライン１４１と、歯数がＴＤである小さなサーキュラスプライン１４４と、を含むサーキュラスプラインの同軸対を有する。本装置は又、歯数がＴＢである大きなフレクスプライン１４２と、歯数がＴＣである小さなフレクスプライン１４３と、を含むフレクスプラインの同軸対を有する。大きなフレクスプライン１４２が大きなサーキュラスプライン１４１と噛み合い、小さなフレクスプライン１４３が小さなサーキュラスプライン１４４と噛み合い、これによって２つの噛み合い対が形成されている。本変速装置の入力シャフト１４５に、ウェーブジェネレータ１４５Ｅが接続されている。ウェーブジェネレータ１４５Ｅは、（システム全体の中心軸１４０の上にある）入力シャフト１４５と、フレクスプライン１４２及び１４３の対の中心軸と、を組み合わせることによって形成されている。
【００３１】
更に、２つの同軸フレクスプライン１４２及び１４３は、互いに対して固定されていて、ウェーブジェネレータ１４５Ｅ上でたわんで動作する。大きなサーキュラスプライン１４１は、図４Ａに示された例では、システムの反力部材として動作する本装置のフレームに固定されており、小さなサーキュラスプライン１４４は出力シャフト１４６に接続されている。
【００３２】
このスプラインベースの歯車列システムでは、４つのスプライン１４１、１４２、１４３、及び１４４が歯数関係ＴＡ＝ＴＫ＋Ｔｉ、ＴＢ＝ＴＫ、ＴＣ＝ＴＫ−Ｔｊ、及びＴＤ＝ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊを満たしており、ＴＫは、大きなフレクスプライン１４２の歯数であり、Ｔｉは、大きなサーキュラスプライン１４１と大きなフレクスプライン１４２の間の歯数の差であり（これは、小さなサーキュラスプライン１４４と小さなフレクスプライン１４３の間の歯数の差でもあり）、Ｔｊは、大きなサーキュラスプライン１４１と小さなサーキュラスプライン１４４の間の歯数の差である（これは、大きなフレクスプライン１４２と小さなフレクスプライン１４３の間の歯数の差でもある）。
【００３３】
図４Ａの波動歯車変速装置は、入力として動作するウェーブジェネレータ１４５Ｅ、出力としての小さなサーキュラスプライン１４４、及び反力部材である大きなサーキュラスプライン１４１を有してよい。一方、一緒に固定されている２つの同軸フレクスプライン１４２及び１４３は、システム内をたわんで動く。図４Ａに示されている変速装置は、変速比がＴＫ（ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊ）／ＴｉＴｊである。歯数がＴＡ＝１６Ｔ（歯）、ＴＢ＝１５Ｔ、ＴＣ＝１４Ｔ、及びＴＤ＝１５Ｔである、そのようなスプラインベースのシステム、即ち、ＴＫ＝１５、Ｔｉ＝１、及びＴｊ＝１である、そのようなスプラインベースのシステムの場合、変速（減速）比は２２５である。もちろん、本装置は、入力と出力の割り当てを入れ替えることにより、増速にも使用可能である。
【００３４】
図４Ｂは、フレクスプライン１４２及び１４３の対が一緒に固定されて、図４Ａの変速装置の二重フレクスプラインコンポーネント１４８を形成することを概略的に示す。図４Ａに示されたような波動歯車変速装置の好ましい一実施形態では、コンポーネント１４８は、１つの単体金属管から作られてよい。フレクスプライン１４２及び１４３の外側円柱面上に、２つのスプライン歯群１４２Ｓ及び１４３Ｓがそれぞれ形成されている。なお、図面にはわずかのスプライン歯だけが示されているが、これらはフレクスプライン１４２及び１４３の全周を取り囲んでいる。
【００３５】
図４Ｃは、図４Ａの変速装置の、線４Ｃ−４Ｃに沿った概略断面図であり、図４Ｄは、線４Ｄ−４Ｄに沿った概略断面図である。
【００３６】
本発明の変速装置は、その構成要素である歯車部材及びキャリア部材の中で、入力部材、出力部材、及び反力部材の割り当ての構成が様々であってよい。本質的には、本発明の汎用変速装置は、固定輪歯車又は固定平歯車を有する減速機又は増速機として使用されるものであり、ピッチ円直径がＡである大きな輪歯車と、ピッチ円直径がＤである小さな輪歯車と、を含む輪歯車の同軸対を有するように構築されてよい。そのような装置は又、ピッチ円直径がＢである大きな平歯車と、ピッチ円直径がＣである小さな平歯車と、を含む平歯車の同軸対を有する。大きな平歯車が大きな輪歯車と噛み合い、小さな平歯車が小さな輪歯車と噛み合い、これによって２つの噛み合い対が形成される。本装置の入力シャフトと出力シャフトのうちの一方にキャリア部材が接続される。この２つの同軸対のうちの一方の同軸対の２つの歯車が一緒に固定されて、キャリア上で周転円として動作する。この２つの同軸対のうちの他方の同軸対の一方の歯車が本装置のフレームに固定され、他方の歯車が、入力シャフトと出力シャフトのうちの他方に接続される。そのようなシステムでは、４つの歯車は、寸法関係Ａ＝Ｋ＋ｉ、Ｂ＝Ｋ、Ｃ＝Ｋ−ｊ、及びＤ＝Ｋ＋ｉ−ｊを満たす。
【００３７】
図５及び図６は、入力部材及び出力部材の割り当てが異なる、本発明の変速装置の概略断面図である。図５及び図６の例は、モジュール数が異なる２つの輪歯車−平歯車対を用いた、減速比が２００以上である減速機の構造を示す。大きな輪歯車及び大きな平歯車を有する第１の対は、歯数８０（８０Ｔ）、モジュール数２（Ｍ２）であって、ピッチ円直径が１６０ｍｍである輪歯車５１、６１と、７５Ｔ、Ｍ２であって、ピッチ円直径が１５０ｍｍである平歯車５２、６２と、を含む。小さな輪歯車及び小さな平歯車を有する第２の対は、６０Ｔ、Ｍ２．５であって、ピッチ円直径が１５０ｍｍである輪歯車５４、６４と、５６Ｔ、Ｍ２．５であって、ピッチ円直径が１４０ｍｍである平歯車５３、６３と、を含む。従って、この変速装置は、図５の構成のように、大きな平歯車が、反力部材である装置フレーム５２Ｆに固定されて、減速比−２２４を提供する。
【００３８】
これに対し、図６の装置は、図５と全て同じ歯車を使用しながら構成が異なっており、本質的には歯車の役割の割り当てが図４に示されたものと同じであって、大きな輪歯車６１が反力部材としての装置フレーム６１Ｆに固定されている。
【００３９】
なお、図５及び図６の例は、寸法構成がＫ：ｉ：ｊ＝１５：１：１（７５Ｔ×Ｍ２：（８０Ｔ×Ｍ２−７５Ｔ×Ｍ２）：（８０Ｔ×Ｍ２−６０Ｔ×Ｍ２．５）＝１５０ｍｍ：１０ｍｍ：１０ｍｍ＝１５：１：１）である。
【００４０】
まとめると、図４において概略が示された本発明の変速装置は、表１にリストされるような４つの異なる変速セットアップ構成が可能である。表１、並びに表２以降では、「役割」行のＲ、Ｏ、及びＩは、それぞれ、本発明の装置の回転要素の反力、出力、及び入力の各役割を示す。
【表１】
2016040485.tif 000003
【００４１】
当業者であれば理解されるように、表１の減速構成は、それぞれのＩとＯの役割の割り当てを入れ替えるだけで容易に増速に変更することが可能である。
【００４２】
図７は、重量及びサイズ、或いは出力密度の観点で変速用途に最適化された寸法構成を有する、本発明の変速装置の概略断面図である。この特別なケースでは、表１の構成は、表２にリストされたものになる。
【表２】
2016040485.tif 000004
【００４３】
表１及び表２にリストされている減速比によれば、（ｉ及びｊの値をＩまで減らして）歯車の歯数の中心を値Ｋにすると、最適化されたケースでは減速比がＫ２となる減速機を構築することが可能である。これは、従来型のサイクロイド駆動装置の減速比Ｋに匹敵する。
【００４４】
当然のことながら、輪歯車の内側と噛み合う平歯車は、通常、輪歯車の歯数より十分小さい歯数でなければならない。例えば、一般的な２０度の圧力角の歯車の場合は、最低８歯分の差が必要である。歯数の差が小さいことによる歯車の干渉を避ける為の１つの典型的な方法が、歯車の転位を用いることである。或いは、歯車の圧力角を大きくすれば、歯車を干渉させずに歯数差を小さくすることが可能である。
【００４５】
又、本発明の変速装置の一方の同軸対の周転円要素のサイズが通常は他方の同軸対に匹敵するほど大きいため、１つの対のみが可能である。従って、本発明の変速装置を実際に実装する際にはカウンタウェイトが必要であり、これは、図６に示された実施形態ではカウンタウェイト６５Ｗとして概略的に示されている。カウンタウェイトは、本装置の中心軸をまたいで対向する周転円同軸対の歯車同士の質量を釣り合わせるために使用される。
【００４６】
図４Ａにおいて概略が示された本発明の変速装置は、実際には、表３にリストされるような、異なる２つの変速セットアップ構成を有してよい。以下の表３及び表４でも、「役割」行のＲ、Ｏ、及びＩは、それぞれ、本発明の装置の回転要素の反力、出力、及び入力の各役割を示す。これらは、上述の表１及び表２の構成１及び構成２に対応し、これらは、インボリュート歯車装置又はサイクロイド歯車装置である従来型の歯車装置に基づいて本発明の変速装置を示している。表１及び表２の構成３及び構成４と同様の構造的構成を用いる本発明の波動歯車装置の実装も可能であるが、これはあまり実用的ではないと考えられている。言い換えると、表３及び表４の構成１及び構成２は、本発明の変速装置のよりよい実装である。
【表３】
2016040485.tif 000005
【００４７】
表３の波動歯車装置ベースの減速構成は、それぞれのＩとＯの役割の割り当てを入れ替えるだけで容易に増速に変更することが可能である。
【００４８】
図４Ａの装置を最適化したバージョン（図面には示されていないが、図６に対して図７に示された歯車装置バージョンと同じ原理に基づくバージョン）は、重量及びサイズ、或いは出力密度の観点で変速用途に最適化された寸法構成を有してよい。この特別なケースでは、表３の構成は、表４にリストされたものになる。
【表４】
2016040485.tif 000006
【００４９】
図８Ａは、本発明の波動歯車変速装置の別の好ましい実施形態の概略断面図であって、その全ての部材の寸法構成の概略を示す図である。
【００５０】
図示された波動歯車変速装置は、図４Ａの実施形態におけるケースと本質的に同様であり、歯数がＴＡである第１のサーキュラスプライン１８１と、歯数がＴＤである第２のサーキュラスプライン１８４と、を含むサーキュラスプラインの同軸対を有する。本装置は又、歯数がＴＢである第１のフレクスプライン１８２と、歯数がＴＣである第２のフレクスプライン１８３と、を含むフレクスプラインの同軸対を有する。第１のフレクスプライン１８２が第１のサーキュラスプライン１８１と噛み合い、第２のフレクスプライン１８３が第２のサーキュラスプライン１８４と噛み合い、これによって２つの噛み合い対が形成されている。本変速装置の入力シャフト１８５に、ウェーブジェネレータ１８５Ｅが接続されている。ウェーブジェネレータ１８５Ｅは、（システム全体の中心軸１８０の上にある）入力シャフト１８５と、フレクスプライン１８２及び１８３の対の実効的な中心軸と、を組み合わせることによって形成されている。
【００５１】
更に、２つの同軸フレクスプライン１８２及び１８３は、互いに対して固定されていて、ウェーブジェネレータ１８５Ｅ上でたわんで動作する。第１のサーキュラスプライン１８１は、図８Ａに示された例では、システムの反力部材として動作する本装置のフレームに固定されており、第２のサーキュラスプライン１８４は出力シャフト１８６に接続されている。
【００５２】
このスプラインベースの歯車列システムでは、４つのスプライン１８１、１８２、１８３、及び１８４が歯数関係ＴＡ＝ＴＫ＋Ｔｉ、ＴＢ＝ＴＫ、ＴＣ＝ＴＫ−Ｔｊ、及びＴＤ＝ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊを満たしており、ＴＫは、第１のフレクスプライン１８２の歯数であり、Ｔｉは、第１のサーキュラスプライン１８１と第１のフレクスプライン１８２の間の歯数の差であり（これは、第２のサーキュラスプライン１８４と第２のフレクスプライン１８３の間の歯数の差でもあり）、Ｔｊは、第１のサーキュラスプライン１８１と第２のサーキュラスプライン１８４の間の歯数の差である（これは、第１のフレクスプライン１８２と第２のフレクスプライン１８３の間の歯数の差でもある）。
【００５３】
本発明の変速装置の波動歯車装置の実装の寸法構成は、従来型の歯車装置の実装と比較すると、上述のように、スプライン歯数に関して表された、その４つのスプライン要素の間の関係を満たすことが必要とされている。ピッチ円直径は、従来型の歯車装置の実装の場合のようには使用されない。これは、２つのサーキュラスプラインが明確なピッチ円直径を有するのに対し、２つのフレクスプラインは明確なピッチ円直径を有さず、それらの機械力を伝達する係合円は、動作時は常にたわむ為である。ただし、従来型の歯車装置の実装であるか、波動歯車装置の実装であるかにかかわらず、高い変速比が必要な場合は、寸法不一致パラメータ、即ち、従来型歯車装置の場合はｉ及びｊ、波動歯車装置の場合はＴｉ及びＴｊを、可能な限り小さくしなければならない。
【００５４】
図８Ａの波動歯車変速装置は、入力として動作するウェーブジェネレータ１８５Ｅ、
出力としての第２のサーキュラスプライン１８４、及び反力部材である第１のサーキュラスプライン１８１を有してよい。一方、一緒に固定されている２つの同軸フレクスプライン１８２及び１８３は、システム内をたわんで動く。図８Ａに示されている変速装置は、変速比がＴＫ（ＴＫ＋Ｔｉ−Ｔｊ）／ＴｉＴｊである。歯数がＴＡ＝６３Ｔ（歯）、ＴＢ＝６０Ｔ、ＴＣ＝５７Ｔ、及びＴＤ＝６０Ｔである、そのようなスプラインベースのシステム、即ち、ＴＫ＝６０、Ｔｉ＝１、及びＴｊ＝１である、そのようなスプラインベースのシステムの場合、変速（減速）比は４００である。もちろん、本装置は、入力と出力の割り当てを入れ替えることにより、増速にも使用可能である。
【００５５】
図８Ｂは、フレクスプライン１８２及び１８３の対が一緒に固定されて、図８Ａの変速装置の二重フレクスプラインコンポーネント１８８からなる単一構成要素を形成することを概略的に示す。図８Ａに示されたような波動歯車変速装置の好ましい一実施形態では、コンポーネント１８８は、１つの単体金属管から作られてよい。フレクスプライン１８２及び１８３の外側円柱面上に、２つのスプライン歯群１８２Ｓ及び１８３Ｓがそれぞれ形成されている。なお、図面にはわずかのスプライン歯だけが示されているが、これらはフレクスプライン１８２及び１８３の全周を取り囲んでいる。
【００５６】
また、図８Ａの装置に対して作られた、図８Ｂの二重フレクスプライン構造１８８は、そのスプライン１８２及び１８３に対するスプライン歯係合のピッチ円の円周長さが等しい。これは、図４Ｂの二重スプライン構造の場合と同様に、動作時にたわんだ際に２つのスプラインの間に機械的応力が集中することを回避できる利点がある。そのように二重スプラインコンポーネントにおいて応力条件が緩和されることにより、装置の動作寿命が延びることになる。
【００５７】
なお、２つのフレクスプラインのスプライン歯係合のピッチ円の円周長さが同じになることを可能にする為には、従来型の歯車の場合のモジュール数に相当する、それらの「実効モジュール」が、互いに異なっていなければならない。これは、それぞれのスプライン歯数が異なる為である。これは、実際の実装では問題にならない。これは、スプラインが歯車よりずっと作りやすい為である。
【００５８】
図８Ｃは、図８Ａの変速装置の、線８Ｃ−８Ｃに沿った概略断面図であり、図８Ｄは、線８Ｄ−８Ｄに沿った概略断面図である。なお、図４Ｃ及び図４Ｄにおける対応する部分と比較すると、サーキュラスプライン１８１とフレクスプライン１８２の対の間、及びサーキュラスプライン１８４とフレクスプライン１８３の対の間の両方にある３つのスプライン歯噛み合いの総和によって、変速装置の負荷容量が増える。
【００５９】
一例として、上記で例示された、歯数がＴＡ＝６３Ｔ（歯）、ＴＢ＝６０Ｔ、ＴＣ＝５７Ｔ、及びＴＤ＝６０Ｔ、即ち、ＴＫ＝６０、Ｔｉ＝１、及びＴｊ＝１である、図８Ａの、減速比が４００対１の装置を取り上げる。図８Ｃの１８１２ａ及び１８１２ｂにおいて識別される第１のサーキュラスプライン１８１の噛み合い歯の間には第１のサーキュラスプライン１８１のスプライン歯が２１個あり、１８１２ａ及び１８１２ｂにある同じ２つの噛み合い歯の間には第１のフレクスプライン１８２のスプライン歯が２０個ある。これが可能であるのは、係合する２つのスプライン１８１及び１８２上にある２つの噛み合い点（１８１２ａ及び１８１２ｂ）の間に少なくとも１歯分の不一致がある為である。それら２つのスプラインに関して、同じ状況が、噛み合い点１８１２ｂ及び１８１２ｃの間、並びに噛み合い点１８１２ｃ及び１８１２ａの間にも当てはまる。
【００６０】
図８Ｄに示された第２の係合対の場合は、図８Ｄの１８３４ａ及び１８３４ｂにおいて識別される第２のサーキュラスプライン１８４の噛み合い歯の間に第２のサーキュラスプライン１８４のスプライン歯が２０個あり、１８３４ａ及び１８３４ｂにある同じ２つの噛み合い歯の間に第２のフレクスプライン１８３のスプライン歯が１９個ある。これが可能であるのは、係合する２つのスプライン１８４及び１８３上にある２つの噛み合い点（１８３４ａ及び１８３４ｂ）の間に１歯分の不一致がある為である。それら２つのスプラインに関して、同じ状況が、噛み合い点１８３４ｂ及び１８３４ｃの間、並びに噛み合い点１８３４ｃ及び１８３４ａの間にも当てはまる。
【００６１】
この例の場合は、システムの動作中、常に、回転コンポーネント、即ち、ウェーブジェネレータ１８５Ｅによって成形された２つのフレクスプライン１８２及び１８３の釣り合いが取れるように噛み合いの分布を完全に対称に配列することが可能である。質量中心の問題はない。
【００６２】
別の例として、図８Ａの装置は、ＴＡ＝６３Ｔ、ＴＢ＝５９Ｔ、ＴＣ＝５７Ｔ、及びＴＤ＝６１Ｔ、即ち、ＴＫ＝６３、Ｔｉ＝４、及びＴｊ＝２であるとする。上記の表３によれば、このシステムの減速比は４４９．８７５である。これら３つの噛み合い点の間の噛み合いの配置では、図８Ｃの１８１２ａ及び１８１２ｂにおいて識別される第１のサーキュラスプライン１８１の噛み合い歯の間には第１のサーキュラスプライン１８１のスプライン歯が２１個あり、１８１２ａ及び１８１２ｂにある同じ２つの噛み合い歯の間には第１のフレクスプライン１８２のスプライン歯が２０個ある。これが可能であるのは、係合する２つのスプライン１８１及び１８２上にある２つの噛み合い点（１８１２ａ及び１８１２ｂ）の間に１歯分の不一致がある為である。それら２つのスプラインに関して、同じ状況が、噛み合い点１８１２ｂ及び１８１２ｃの間にも当てはまる。一方、１８１２ｃ及び１８１２ａの間は、スプライン１８１のスプライン歯が２１個あるが、スプライン１８２のスプライン歯は１９個あり、２歯分の不一致がある。
【００６３】
図８Ｄの第２の係合対の場合は、図８Ｄの１８３４ａ及び１８３４ｂにおいて識別される第２のサーキュラスプライン１８４の噛み合い歯の間に第２のサーキュラスプライン１８４のスプライン歯が２０個あり、１８３４ａ及び１８３４ｂにある同じ２つの噛み合い歯の間に第２のフレクスプライン１８３のスプライン歯が１９個ある。係合する２つのスプライン１８４及び１８３上にある２つの噛み合い点（１８３４ａ及び１８３４ｂ）の間に１歯分の不一致がある。それら２つのスプラインに関して、同じ状況が、噛み合い点１８３４ｂ及び１８３４ｃの間にも当てはまる。一方、１８３４ｃ及び１８３４ａの間は、スプライン１８４のスプライン歯が２１個あるが、スプライン１８３のスプライン歯は１９個あり、２歯分の不一致がある。
【００６４】
この例の場合は、システムの動作中、常に、回転コンポーネント、即ち、ウェーブジェネレータ１８５Ｅによって成形された２つのフレクスプライン１８２及び１８３の釣り合いが取れるように噛み合いの分布を完全に対称に配列することができない。しかしながら、ウェーブジェネレータの質量中心は、偏差が小さい為に、容易に修正可能である。
【００６５】
図９Ａは、図８Ｃとよく似ている、本発明の変速装置の別の好ましい実施形態の概略断面図であり、図９Ｂは、図８Ｄとよく似ている、本発明の変速装置の別の好ましい実施形態の概略断面図である。図９Ａ及び図９Ｂに例示された変速装置は、図８Ｃ及び図８Ｄのものより動力容量がいっそう大きく、これは、噛み合いが３箇所に対して４箇所である為である。
【００６６】
しかしながら、噛み合い点を多くすれば容量を増やすことが可能であるが、噛み合いが一箇所でのみ行われると、フレクスプラインのたわみを実質的に回避することが可能である。この極端なケースの構成では、変速装置の動作寿命を最適化することが可能であるが、動力容量が犠牲になるのはもちろんである。
【００６７】
ここまで特定の実施形態について詳細に説明してきたが、様々な修正、代替構成、又は等価物が用いられてよい。従って、上述の説明及び例示は、本発明の範囲を制限するものと理解されるべきではない。
【図１】
2016040485.tif 000007
【図１Ａ】
2016040485.tif 000008
【図２】
2016040485.tif 000009
【図３】
2016040485.tif 000010
【図４】
2016040485.tif 000011
【図４Ａ】
2016040485.tif 000012
【図４Ｂ】
2016040485.tif 000013
【図４Ｃ】
2016040485.tif 000014
【図４Ｄ】
2016040485.tif 000015
【図５】
2016040485.tif 000016
【図６】
2016040485.tif 000017
【図７】
2016040485.tif 000018
【図８Ａ】
2016040485.tif 000019
【図８Ｂ】
2016040485.tif 000020
【図８Ｃ】
2016040485.tif 000021
【図８Ｄ】
2016040485.tif 000022
【図９Ａ】
2016040485.tif 000023
【図９Ｂ】
2016040485.tif 000024
【外国語明細書】
2016040485000001.pdf