JP2007255607A

JP2007255607A - 波動歯車装置

Info

Publication number: JP2007255607A
Application number: JP2006081382A
Authority: JP
Inventors: Atsuyuki Miyoshi; 淳之三好; Naoya Tanaka; 直也田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-10-04

Abstract

【課題】低温環境下であっても、グリースの粘性が上昇せず、歯車等の潤滑性能は維持され、円滑に駆動する波動歯車装置を得る。
【解決手段】この発明に係る波動歯車装置１は、剛性を有する環形状の内歯歯車２と、この内歯歯車２の内側で、内歯歯車２に対して回転可能に設けられ、可撓性を有する環形状の外歯歯車３と、この外歯歯車３の内側で、外歯歯車３に対して回転可能に設けられた波動発生器４と、内歯歯車２と外歯歯車３との間、外歯歯車３と波動発生器４との間および波動発生器４内に塗布されたグリースとを備え、波動発生器４は、外歯歯車３を径方向外側に変形させて、少なくとも一箇所で内歯歯車２と歯合させるとともに、この歯合部の位置を回転により順次周方向に変える波動歯車装置１において、グリースを加熱するヒータ５を備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、グリースが塗布された歯車等の弾性変形を利用して減速された回転を出力する波動歯車装置に関する。

従来、波動歯車装置として、剛性を有する環形状の内歯歯車と、前記内歯歯車の内側で、前記内歯歯車に対して回転可能に設けられ、可撓性を有する環形状の外歯歯車と前記外歯歯車の内側で、前記外歯歯車に対して回転可能に設けられた波動発生器と、前記内歯歯車と前記外歯歯車との間、前記外歯歯車と前記波動発生器との間および前記波動発生器内に塗布されたグリースとを備え、前記波動発生器は、前記外歯歯車を径方向外側に変形させて、少なくとも一箇所で前記内歯歯車と歯合させるとともに、この歯合部の位置を回転により順次周方向に変える波動歯車装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３４９６８１号公報

しかしながら、このものの場合、低温環境下、例えば−３０℃の低温下では、グリースの粘性が著しく上昇し、歯車等に対する潤滑性能が低下し、円滑に駆動しなくなるという問題点があった。

この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、低温環境下でも、グリースの粘性は上昇せず、その結果、歯車等に対する潤滑性能は維持され、円滑に駆動する波動歯車装置を提供するものである。

この発明に係る波動歯車装置は、剛性を有する環形状の内歯歯車と、前記内歯歯車の内側で、前記内歯歯車に対して回転可能に設けられ、可撓性を有する環形状の外歯歯車と前記外歯歯車の内側で、前記外歯歯車に対して回転可能に設けられた波動発生器と、前記内歯歯車と前記外歯歯車との間、前記外歯歯車と前記波動発生器との間および前記波動発生器内に塗布されたグリースとを備え、前記波動発生器は、前記外歯歯車を径方向外側に変形させて、少なくとも一箇所で前記内歯歯車と歯合させるとともに、この歯合部の位置を回転により順次周方向に変える波動歯車装置において、前記グリースを加熱するヒータを備えたものである。

この発明に係る波動歯車装置によれば、低温環境下でも、グリースの粘性は上昇せず、その結果、歯車等の潤滑性能は維持され、円滑に駆動することができる。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る波動歯車装置１の断面図、図２は、図１の分解斜視図である。
実施の形態１に係る波動歯車装置１は、剛性を有した円環状の内歯歯車２と、この内歯歯車２の内側に設けられ可撓性を有したコップ形状の外歯歯車３と、この外歯歯車３の内側に設けられ楕円形状の波動発生器４と、内歯歯車２の外周面の一部に面接触して設けられたヒータ５を備えている。
内歯歯車２、外歯歯車３および波動発生器４は、それぞれの軸線が一致するように配置されている。

波動発生器４は、楕円形状の波動発生器本体６と、この波動発生器本体６の外周面に接触して設けられたボールベアリング７を備えている。
ボールベアリング７は、外歯歯車３の内壁面に転動可能に接触し、波動発生器本体６は、ボールベアリング７を介して外歯歯車３の内側で回転可能である。
また、波動発生器４の中心軸孔８には、図示しない回転軸が貫通している。

外歯歯車３と内歯歯車２とは、対向する２ヶ所の歯合部で歯合している。
また、外歯歯車３の歯数は内歯歯車２の歯数と比較して、２少ないものとなっている。
さらにまた、外歯歯車３は内歯歯車２に対して回転可能である。

内歯歯車２は、剛性および高熱伝導性のアルミニウム合金から構成されている。
また、外歯歯車３および波動発生器４は、弾性および高熱伝導性のベリリウム銅合金から構成されている。

ベリリウム銅合金は、従来の外歯歯車３や波動発生器４の材料である鉄やステンレス系の材料と比較して、硬さや強度等の力学特性がほぼ同等であるので、従来の設計からほとんど変更せずにベリリウム銅合金を用いることができる。
また、ベリリウム銅合金は、従来の外歯歯車３や波動発生器４の材料である鉄やステンレス系の材料と比較して、熱伝導率がおよそ７倍であり、ヒータ５からの熱を波動歯車装置１全体に熱を伝える。

内歯歯車２と外歯歯車３との間、波動発生器４と外歯歯車３との間、波動発生器４内には、グリースが塗布されており、歯車等を潤滑にしている。このグリースは合成炭化水素系の油を基油とするもので、基油の動粘度が、２５℃、１気圧の環境下において、９０ｃＳｔより大きく、１１０ｃＳｔより小さいものである。基油の動粘度が１１０ｃＳｔ以上の場合は、粘性が高すぎて、歯車等全体に塗布することができず、逆に９０ｃＳｔ以下の場合は、粘性が低すぎて、塗布したグリースが歯車等から漏れ出てしまう。

ヒータ５の近傍には、温度を測定する図示しない温度計が設けられている。この温度計の測定結果により、ヒータ５の温度を調整し、グリースの温度を一定に維持している。

次に、周囲が宇宙である低温環境下における波動歯車装置１の動作について説明する。
まず、歯車等が駆動する前では、外歯歯車３が、波動発生器４によって、楕円形状に撓められている。これにより、楕円の長軸部分では、外歯歯車３と内歯歯車２とが歯合し、短軸部分では、外歯歯車３と内歯歯車２との間が完全に離れた状態となっている。
次に、波動発生器４を図１のＡの方向（時計方向）に回転させると、外歯歯車３は弾性変形して、外歯歯車３と内歯歯車２との２ヶ所の歯合部の位置が順次、Ａの方向（時計方向）に変わる。

さらに、波動発生器４の回転が続き、波動発生器４がＡの方向（時計方向）に１回転すると、外歯歯車３は内歯歯車２と比べて歯数が２だけ少ないので、外歯歯車３はその歯数差分、図１のＢの方向（反時計方向）に回転したことになる。

引き続き、波動発生器４を回転させることで、波動発生器４の回転を大幅に減速して反転させた回転力が外歯歯車３から出力される。
この時、外歯歯車３と内歯歯車２との間、外歯歯車３と波動発生器４との間、波動発生器４内には、グリースが塗布されているので、歯車等を潤滑にし、歯車等の磨耗が防止されている。

ところで、この波動歯車装置１は低温環境下に置かれているので、グリースの温度が低くなり、図示しない温度計がグリースの温度の低下を検知して、ヒータ５を作動させる。
ヒータ５と接触している内歯歯車２は、高熱伝導性のアルミニウム合金から構成されているので、ヒータ５の熱が内歯歯車２全体に伝達され、さらに、内歯歯車２と外歯歯車３との間に塗布されているグリースを加熱して、グリースの動粘度が上昇するのを防止する。

さらに、グリースの熱は、外歯歯車３にまで伝達される。外歯歯車３は、高熱伝導性のベリリウム銅合金から構成されているので、外歯歯車３の表面の熱が外歯歯車３全体に伝達され、外歯歯車３と波動発生器４との間に塗布されているグリースを加熱して、グリースの動粘度が上昇するのを防止する。

さらにまた、波動発生器４も高熱伝導性であるので、波動発生器４表面の熱は、波動発生器４全体にまで伝達され、波動発生器４内に塗布されているグリースを加熱して、グリースの動粘度が上昇するのを防止する。

以上説明したように、実施の形態１に係る波動歯車装置１によると、内歯歯車２と外歯歯車３との間、外歯歯車３と波動発生器４との間および波動発生器４内に塗布されたグリースが、ヒータ５により加熱されるので、波動歯車装置１が宇宙である低温環境下に置かれた場合でも、グリースの所望の温度は維持され、グリースの粘性の上昇が低減される。その結果、歯車等に対する潤滑性能は維持され、波動歯車装置１が長期に渡って円滑に駆動することができる。

また、ヒータ５が内歯歯車２の外周面に設けられているので、内歯歯車２と外歯歯車３との間、外歯歯車３と波動発生器４との間および波動発生器４内に塗布されたグリースの全体を加熱することができる。

また、グリースは、基油の動粘度が９０ｃＳｔより大きく、１１０ｃＳｔより小さいので、粘性が高すぎず、また、低すぎず、内歯歯車２と外歯歯車３との間、外歯歯車３と波動発生器４との間および波動発生器４内に、グリースを一様に塗布させることができ、さらに、グリースが漏れ出ることを防ぐことができる。

また、内歯歯車２は、剛性のアルミニウム合金から構成され、外歯歯車３および波動発生器４は、弾性のベリリウム銅合金から構成されているので、波動歯車装置１全体の機械的強度の向上を図ることができ、波動歯車装置１の長寿命化を図ることができる。

なお、上記実施の形態１では、ヒータ５が内歯歯車２の外周面に設けられているとして説明したが、勿論このものに限らず、例えば、波動発生器４内部に設けられたものであってもよい。
また、外歯歯車３と内歯歯車２とは対向する２ヶ所の歯合部で歯合しているとして説明したが、勿論このものに限らず、例えば、歯合部は１ヵ所であってもよい。

また、上記実施の形態１では、内歯歯車２はアルミニウム合金から構成され、外歯歯車３と波動発生器４はベリリウム銅合金から構成されているとして説明したが、勿論このものに限らず、例えば、内歯歯車２および波動発生器４の両方がアルミニウム合金から構成されたものであってもよい。
このことにより、ヒータ５からの熱が内歯歯車２と外歯歯車３との間、外歯歯車３と波動発生器４との間および波動発生器４全体へと効率よく伝達することができる。

また、上記実施の形態１では、波動歯車装置１を宇宙用として説明したが、勿論このものに限らず、宇宙以外の低温環境下でも使用することができる。

実施の形態１に係る波動歯車装置の断面図である。図１の分解斜視図である。

符号の説明

１波動歯車装置、２内歯歯車、３外歯歯車、４波動発生器、５ヒータ、６波動発生器本体、７ボールベアリング、８中心軸孔。

Claims

剛性を有する環形状の内歯歯車と、
前記内歯歯車の内側で、前記内歯歯車に対して回転可能に設けられ、可撓性を有する環形状の外歯歯車と
前記外歯歯車の内側で、前記外歯歯車に対して回転可能に設けられた楕円形状の波動発生器と、
前記内歯歯車と前記外歯歯車との間、前記外歯歯車と前記波動発生器との間および前記波動発生器内に塗布されたグリースとを備え、
前記波動発生器は、前記外歯歯車を径方向外側に変形させて、少なくとも一箇所で前記内歯歯車と歯合させるとともに、この歯合部の位置を回転により順次周方向に変える波動歯車装置において、
前記グリースを加熱するヒータを備えたことを特徴とする波動歯車装置。
前記ヒータは、前記内歯歯車の外周面に設けら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。
前記グリースは、基油の動粘度が９０ｃＳｔより大きく、１１０ｃＳｔより小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の波動歯車装置。
前記内歯歯車および前記波動発生器がアルミニウム合金から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の波動歯車装置。
前記内歯歯車は剛性のアルミニウム合金、前記外歯歯車および前記波動発生器はベリリウム銅合金から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の波動歯車装置。
前記波動歯車装置は、宇宙で使用されることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の波動歯車装置。