JP2010014207A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレックス・ギヤを出力側に固着しながらフレックス・ギヤの円滑な動作を可能とする。
【解決手段】ハウジング３の固定側インターナル・ギヤ部２５と、固定側インターナル・ギヤ部２５に周方向部分的に噛み合い径方向に撓んで噛み合い位置を変化させ得る楕円形のフレックス・ギヤ５と、フレックス・ギヤ５に内接し内接位置を変化させてフレックス・ギヤ５の噛み合い位置を変化させる遊星輪７と、遊星輪７に外接し入力回転を遊星輪７に伝達する太陽輪９とを備え、フレックス・ギヤ５を、周回形状の変形遷移部１０を介して出力側の回転部材１１に固定的に結合したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置に関する。

従来、ハーモニックドライブ減速機の減速比を高めるために、楕円のフレックス・ギヤに内接するころリンクに代えて遊星ローラ機構や遊星ギヤ機構を用いたものがある。

このハーモニックドライブ減速機では、ハーモニックドライブ本来の減速に遊星ローラ機構や遊星ギヤ機構の減速が働き、大きな減速比を得ることができる。

しかし、フレックス・ギヤと出力軸との結合は、固定的ではなく凹凸部の係合により行われていたため、入出力間の伝動にガタ付きを招き易かった。

一方、フレックス・ギヤを出力軸のフランジ部にそのまま固着すると、フレックス・ギヤの円滑な動作が妨げられるという問題がある。

特開２００５−５４９８１号公報 特開平８−６６８７４号公報

発明が解決しようとする問題点は、フレックス・ギヤと出力側との結合を凹凸部の係合により行わせると入出力間の伝動にガタ付きを招き易く、フレックス・ギヤを出力軸のフランジ部にそのまま固着すると、フレックス・ギヤの円滑な動作が妨げられるという点である。

本発明は、フレックス・ギヤを出力側に固着しながらフレックス・ギヤの円滑な動作を可能とするため、上記課題を達成するため、固定側の固定側インターナル・ギヤ部と、前記固定側インターナル・ギヤ部に周方向部分的に噛み合い径方向に撓んで噛み合い位置を変化させ得る楕円形のフレックス・ギヤと、前記フレックス・ギヤに内接し該内接位置を変化させて前記フレックス・ギヤの噛み合い位置を変化させる遊星輪と、前記遊星輪に外接し入力回転を前記遊星輪に伝達する太陽輪とを備え、前記フレックス・ギヤを、周回形状の変形遷移部を介して出力側の回転部材に固定的に結合したことを最も主要な特徴とする。

本発明の駆動装置は、固定側の固定側インターナル・ギヤ部と、前記固定側インターナル・ギヤ部に周方向部分的に噛み合い径方向に撓んで噛み合い位置を変化させ得る楕円形のフレックス・ギヤと、前記フレックス・ギヤに内接し該内接位置を変化させて前記フレックス・ギヤの噛み合い位置を変化させる遊星輪と、前記遊星輪に外接し入力回転を前記遊星輪に伝達する太陽輪とを備え、前記フレックス・ギヤを、周回形状の変形遷移部を介して出力側の回転部材に固定的に結合した。

このため、出力側の回転部材に対するフレックス・ギヤの撓みを変形遷移部を経ることで無理なく許容し、フレックス・ギヤの減速回転は変形遷移部を介して出力側の回転部材に円滑に伝達することができる。

フレックス・ギヤを出力側に固着しながらフレックス・ギヤの円滑な動作を可能にするという目的を、変形遷移部により実現した。

図１〜図３は、本発明の実施例１に係り、図１は、駆動装置の断面図、図２は、太陽輪周辺の拡大図、図３は、フレックス・ギヤと遊星輪と太陽輪との関係を示すスケルトン図である。

図１，図２のように、駆動装置１は、固定側であるハウジング３とフレックス・ギヤ５と遊星輪７と太陽輪９とを備え、フレックス・ギヤ５は、周回形状の変形遷移部１０を介して出力側の回転部材１１に固着されている。

前記ハウジング３は、ハウジング本体部１３とハウジング端壁部１５とからなっている。

ハウジング本体部１３は、周壁部１７及び縦壁部１９からなっている。周壁部１７の一端開口には、段部２１、雌ねじ部２３、固定側インターナル・ギヤ部２５が順次形成されている。縦壁部１９の内周には、軸受支持部２７及びシール支持部２９が設けられている。

ハウジング端壁部１５は、周壁部３１及び縦壁部３３からなっている。周壁部３１の端部には段部３５が形成され、周壁部３１の外周に雄ねじ部３７が形成されている。縦壁部３３の内周には、軸受支持部３９及びシール支持部４１が形成されている。このハウジング端壁部１５は、周壁部３１の雄ねじ部３７がハウジング本体部１３の雌ねじ部２３に螺合結合されている。この螺合結合状態でハウジング本体部１３の段部２１にハウジング端壁部１５の段部３５が嵌合する。

前記フレックス・ギヤ５は、楕円形を呈し、外周のギヤ部４３が固定側インターナル・ギヤ部２５に周方向部分的に噛み合い、径方向に撓んで噛み合い位置を変化させ得る構成となっている。フレックス・ギヤ５のギヤ部４３の歯数は、固定側インターナル・ギヤ部２５の歯数よりも例えば２枚少なく形成されている。フレックス・ギヤ５の内周面には、噛合歯は形成されていない。

前記遊星輪７は、一対備えられて中空に形成され、径方向に可撓となっている。この遊星輪７は、前記フレックス・ギヤ５に内接し該内接位置を変化させて前記フレックス・ギヤ５の噛み合い位置を変化させるものであり、遊星ギヤ部４５と遊星ローラ部４７とからなっている。

前記太陽輪９は、入力軸４９に一体に形成され、サン・ギヤ部５１及び噛合歯を有さない転動部５３からなっている。

前記遊星輪７の遊星ギヤ部４５が、固定側インターナル・ギヤ部２５及びサン・ギヤ部５１に噛み合い、遊星ローラ部４７が、前記フレックス・ギヤ５の内周及び太陽輪９の転動部５３に内外接している。遊星ギヤ部４５の噛合ピッチ円直径は、遊星ローラ部４７の直径よりも大径となっている。遊星ローラ部４７の転動部５３に対する外接は、転動部５３に回転自在に嵌合するブッシュ５５を介して行われている。

前記入力軸４９には、ブッシュ５５を軸方向に位置決める突条部５７が形成され、先端に支持軸部５９が形成されている。この入力軸４９は、ハウジング端壁部１５の軸受支持部３９にボール・ベアリング６１を介して回転自在に支持されている。ボール・ベアリング６１は、止め輪６３により軸受支持部３９に対し位置決められ、このボール・ベアリング６１に対し止め輪６５，６７により入力軸４９が軸方向に位置決められている。ボール・ベアリング６１の軸方向外側で、ハウジング端壁部１５のシール支持部４１にシール部材６９が支持され、このシール部材６９が入力軸４９の外周に摺動可能に密接している。

前記変形遷移部１０は、フレックス・ギヤ５と一体に周回状に薄板状に形成され、軸方向に延設されている。

前記出力側の回転部材１１は、出力軸７１にフランジ部７３を備えたものである。

出力軸７１の内端部には、軸支持孔７５が形成され、前記入力軸４９の支持軸部５９が軸支持孔７５にニードル・ベアリング７７を介して相対回転自在に連れ持ち支持されている。この出力軸７１は、ボール・ベアリング７９を介してハウジング本体部１３の軸受支持部２７に回転自在に支持されている。ボール・ベアリング７９は、止め輪８１により軸受支持部２７に位置決められている。ボール・ベアリング７９の軸方向外側で、ハウジング本体部１３のシール支持部２９にシール部材８３が支持され、このシール部材８３が出力軸７１の外周に摺動可能に密接している。

フランジ部７３は、前記遊星輪７の一側に対向し、前記ハウジング端壁部１５の縦壁部３３との間で遊星輪７を挟み、遊星輪７の保持器を構成している。このフランジ部７３は、軸受支持部２７の外周で前記変形遷移部１０の内周側に位置する筒状屈曲部８５を一体に備えている。この筒状屈曲部８５の内周側にボール・ベアリング７９が位置している。筒状屈曲部８５の端部には、段付き状の結合部８７を径方向に突出するように周回形状に形成している。この結合部８７に、前記変形遷移部１０の一端が熔接などにより固着されている。

前記入力軸４９が回転すると、同軸の太陽輪９が回転し、遊星輪７の遊星ギヤ部４５が固定側インターナル・ギヤ部２５及びサン・ギヤ部５１に噛み合いつつ遊星輪７が自転し、固定側インターナル・ギヤ部２５に沿って公転する。

この遊星輪７の自転及び公転により遊星輪７の遊星ローラ部４７がフレックス・ギヤ５に対して転動し、内接位置を変化させて前記フレックス・ギヤ５を径方向に順次撓ませ固定側インターナル・ギヤ部２５に対する噛み合い位置を変化させる。

従って、遊星輪７が１回公転するとフレックス・ギヤ５の固定側インターナル・ギヤ部２５に対する噛み合いが２歯ずれる。この噛み合いのずれにより、例えば固定側インターナル・ギヤ部２５の歯数が１００枚であれば、１／５０、４００枚であれば、１／２００の減速比が得られる。

さらに、遊星輪７の公転は、固定側インターナル・ギヤ部２５、遊星ギヤ部４５、サン・ギヤ部５１の遊星ギヤ機構により入力軸４９に対して減速される。

サン・ギヤ部５１の歯数をＺ１、遊星ギヤ部４５の歯数をＺ２として、入力軸４９がＮ１ｒｐｍで回転したとすれば、遊星輪７の公転数Ｎ２は Ｎ２＝Ｎ１×Ｚ１／［２（Ｚ１＋Ｚ２）］で表される。

例えば、Ｚ１：Ｚ２が１：３であると、入力軸４９の回転数Ｎ１に対して遊星輪７の公転数Ｎ２は、１／８に減速することができる。

このため、本発明実施例１の駆動装置１では、入力軸４９の回転に対して１／８などに減速された遊星輪７の公転によりフレックス・ギヤ５の固定側インターナル・ギヤ部２５に対する噛み合い位置が変化するため、遊星輪７が１回公転するとフレックス・ギヤ５の固定側インターナル・ギヤ部２５に対する噛み合いが例えば２歯ずれることによる減速に対して例えば１／５０×１／８＝１／４００、１／２００×１／８＝１／１６００などの大きな減速比を得ることができる。

入力軸４９に対して大きく減速されたフレックス・ギヤ５の回転は、変形遷移部１０を経て結合部８７から筒状屈曲部８５へ伝達され、フランジ部７３を経て出力軸７１から出力される。

太陽輪９が回転し、遊星輪７の遊星ギヤ部４５が固定側インターナル・ギヤ部２５及びサン・ギヤ部５１に噛み合いつつ遊星輪７が自公転するため、遊星輪７がフレックス・ギヤ５に対して滑りを生ずることがなく、フレックス・ギヤ５のギヤ部４３を固定側インターナル・ギヤ部２５へ確実に押し付けることができる。

遊星輪７は、駆動力伝達時に径方向へ撓み、太陽輪９及び固定側インターナル・ギヤ部２５に対するバックラッシュを詰めることができる。

また、遊星輪７の径方向への撓みにより遊星輪７がフレックス・ギヤ５の内周面に押し付けられ、ギヤ部４３が固定側インターナル・ギヤ部２５に押し付けられてバックラッシュを無くすことができる。

遊星ギヤ部４５の噛合ピッチ円直径は、遊星ローラ部４７の直径よりも大径となっているため、遊星ローラ部４７は、フレックス・ギヤ５の内周面に対して微小の滑りを生じ、ギヤ部４３を固定側インターナル・ギヤ部２５へ確実に押し付けることができる。
［実施例１の効果］
本発明実施例１の駆動装置１は、ハウジング３の固定側インターナル・ギヤ部２５と、前記固定側インターナル・ギヤ部２５に周方向部分的に噛み合い径方向に撓んで噛み合い位置を変化させ得る楕円形のフレックス・ギヤ５と、前記フレックス・ギヤ５に内接し該内接位置を変化させて前記フレックス・ギヤ５の噛み合い位置を変化させる遊星輪７と、前記遊星輪７に外接し入力回転を前記遊星輪７に伝達する太陽輪９とを備え、前記フレックス・ギヤ５を、周回形状の変形遷移部１０を介して出力側の回転部材１１に固定的に結合した。

このため、出力側の回転部材１１に対するフレックス・ギヤ５の撓みを変形遷移部１０を経ることで無理なく許容し、フレックス・ギヤ５の減速回転は変形遷移部１０を介して出力側の回転部材に円滑に伝達することができる。

変形遷移部１０では、撓みの無い結合部８７と撓みながら回転するフレックス・ギヤ５との間を遷移させ、フレックス・ギヤ５の撓みを確実に行わせながら、筒状屈曲部８５への出力伝達をガタツキ無く確実に行わせることができる。

前記フレックス・ギヤ５の内周に噛合歯を有さず、前記太陽輪９は、サン・ギヤ部５１及び噛合歯を有さない転動部５３を有し、前記遊星輪７は、前記固定側インターナル・ギヤ部２５及びサン・ギヤ部５１に噛み合う遊星ギヤ部４５と前記フレックス・ギヤ５の内周及び太陽輪９の転動部５３に内外接する遊星ローラ部４７とからなる。

このため、フレックス・ギヤ５を遊星輪７の遊星ローラ部４７で確実に撓ませながら、遊星ギヤ部４５の固定側インターナル・ギヤ部２５及びサン・ギヤ部５１に対する噛み合いにより、滑りの無い確実な駆動力伝達を行わせることができる。

筒状屈曲部８５は、軸受支持部２７の外周で変形遷移部１０の内周側に位置するため、ハウジング本体部１３の周壁部１７と軸受支持部２７との間のスペースを有効に利用して軸方向のコンパクト化を図りながら変形遷移部１０の軸長を確保することができる。

前記筒状屈曲部８５の内周は、該筒状屈曲部８５の内周側に位置するボール・ベアリング７９により前記固定側であるハウジング３に支持された。

このため、筒状屈曲部８５及びボール・ベアリング７９をオーバーラップさせることができ、軸方向にコンパクトに形成することができる。

図４は、本発明の実施例２に係る駆動装置の断面図である。なお、基本的な構成は実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＡを付し、重複した説明は省略する。

本実施例の駆動装置１Ａは、フレックス・ギヤ５Ａの内周に、ギヤ部４３Ａに対し軸方向位置及び幅がほぼ対応した可動側インターナル・ギヤ８９を有し、太陽輪９Ａは、入力軸４９Ａと一体のサン・ギヤ部９１を有し、遊星輪７Ａは、前記固定側インターナル・ギヤ部２５及びサン・ギヤ部９１に噛み合う遊星ギヤ部９３を有している。

ハウジング本体部１３Ａの縦壁部１９Ａには、軸受支持部に代えて螺合支持部２７Ａが形成され、シール支持部材９５が螺合結合されている。螺合支持部２７Ａには、ロック部材９７が締結され、シール支持部材９５の緩み止めが行われている。シール支持部材９５及びロック部材９７には、工具の係合部９５ａ、９７ａが内外周に隣接して軸方向外向きに形成されている。筒状屈曲部８５Ａの内周と螺合支持部２７Ａ及びシール支持部材９５とには、ベアリング９９が介設され、筒状屈曲部８５Ａの内周が、前記ハウジング３側にベアリング９９を介して支持された構成となっている。シール支持部材９５の螺合支持部２７Ａに対する螺合位置の調節によりベアリング９９にプリロードを与え、筒状屈曲部８５Ａの内周と螺合支持部２７Ａ及びシール支持部材９５とに対するガタ付きを無くすことができる。

そして、本実施例２では、前記入力軸４９Ａが回転すると、同軸の太陽輪９Ａが回転し、遊星輪７Ａの遊星ギヤ部９３が固定側インターナル・ギヤ部２５及びサン・ギヤ部９１に噛み合いつつ遊星輪７Ａが自転し、固定側インターナル・ギヤ部２５に沿って公転する。

この遊星輪７Ａの前記噛み合いによる自転及び公転で遊星輪７Ａがフレックス・ギヤ５Ａに対して転動し、内接位置を変化させて前記フレックス・ギヤ５Ａを可動側インターナル・ギヤ８９の位置で径方向に順次撓ませギヤ部４３Ａの固定側インターナル・ギヤ部２５に対する噛み合い位置を変化させる。

従って、本実施例２でも、実施例１と同様な作用効果を奏することができる。

また、本実施例２では、フレックス・ギヤ５Ａの内周に、可動側インターナル・ギヤ８９を有し、太陽輪９Ａは、サン・ギヤ部９１を有し、遊星輪７Ａは、固定側インターナル・ギヤ部２５及びサン・ギヤ部９１に噛み合う遊星ギヤ部９３を有するため、フレックス・ギヤ５Ａ、遊星輪７Ａ、及び太陽輪９Ａの構造を簡単にすることができ、入力軸４９Ａからフレックス・ギヤ５Ａへの駆動力伝動を確実に行わせることができる。

図５は、本発明の実施例３に係る駆動装置の断面図である。なお、基本的な構成は実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＢを付し、重複した説明は省略する。
本実施例の駆動装置１Ｂは、フレックス・ギヤ５Ｂの内周及び前記太陽輪９Ｂに噛合歯を有さず、遊星輪７Ｂは、前記フレックス・ギヤ５Ｂ及び太陽輪９Ｂに内外接する遊星ローラである。遊星輪７Ｂは、保持器１０１でフランジ部７３とハウジング端壁部１５Ｂの縦壁部３３Ｂとの間に保持されている。保持器１０１は、縦壁部３３Ｂの段部３３Ｂａに係合し、径方向の位置決めが行われている。

そして、本実施例３でも、実施例１と同様な作用効果を奏することができる。

また、過負荷を生じたとき、フレックス・ギヤ５Ｂ、遊星輪７Ｂ、太陽輪９Ｂ間で滑りを発生させ、装置の破損を防止することができる。

さらに、遊星輪７Ｂは、ギヤを有さないため、低コストで製造することができる。

駆動装置の断面図である。（実施例１） 太陽輪周辺の拡大図である。（実施例１） フレックス・ギヤと遊星輪と太陽輪との関係を示すスケルトン図である。（実施例１） 駆動装置の断面図である。（実施例２） 駆動装置の断面図である。（実施例３）

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ 駆動装置
３ ハウジング
５，５Ａ，５Ｂ フレックス・ギヤ
７，７Ａ，７Ｂ 遊星輪
９，９Ａ，９Ｂ 太陽輪
１０ 変形遷移部
１１ 出力側の回転部材
４３Ａ ギヤ部
４５ 遊星ギヤ部
４７ 遊星ローラ部
５１ サン・ギヤ部
５３ 転動部
８５ 筒状屈曲部
８９ 可動側インターナル・ギヤ
９１ サン・ギヤ部
９３ 遊星ギヤ部

Claims (7)

1. 固定側の固定側インターナル・ギヤ部と、
   前記固定側インターナル・ギヤ部に周方向部分的に噛み合い径方向に撓んで噛み合い位置を変化させ得る楕円形のフレックス・ギヤと、
   前記フレックス・ギヤに内接し該内接位置を変化させて前記フレックス・ギヤの噛み合い位置を変化させる遊星輪と、
   前記遊星輪に外接し入力回転を前記遊星輪に伝達する太陽輪とを備え、
   前記フレックス・ギヤを、周回形状の変形遷移部を介して出力側の回転部材に固着した、
   ことを特徴とする駆動装置。
2. 請求項１記載の駆動装置であって、
   前記フレックス・ギヤの内周に噛合歯を有さず、
   前記太陽輪は、サン・ギヤ部及び噛合歯を有さない転動部を有し、
   前記遊星輪は、前記固定側インターナル・ギヤ部及びサン・ギヤ部に噛み合う遊星ギヤ部と前記フレックス・ギヤの内周及び太陽輪の転動部に内外接する遊星ローラ部とからなる、
   ことを特徴とする駆動装置。
3. 請求項１記載の駆動装置であって、
   前記フレックス・ギヤの内周に、可動側インターナル・ギヤを有し、
   前記太陽輪は、サン・ギヤ部を有し、
   前記遊星輪は、前記固定側インターナル・ギヤ部及びサン・ギヤ部に噛み合う遊星ギヤ部を有する、
   ことを特徴とする駆動装置。
4. 請求項１記載の駆動装置であって、
   前記フレックス・ギヤの内周及び前記太陽輪に噛合歯を有さず、
   前記遊星輪は、前記フレックス・ギヤ及び太陽輪に内外接する遊星ローラである、
   ことを特徴とする駆動装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の駆動装置であって、
   前記出力側の回転部材は、前記変形遷移部を結合させるフランジ部を備え、
   前記フランジ部に、前記変形遷移部の内周側に位置する筒状屈曲部を備えた、
   ことを特徴とする駆動装置。
6. 請求項５記載の駆動装置であって、
   前記筒状屈曲部の内周は、該筒状屈曲部の内周側に位置するベアリングにより前記固定側に支持された、
   ことを特徴とする駆動装置。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の駆動装置であって、
   前記遊星輪は、径方向に可撓の中空状に形成された、
   ことを特徴とする駆動装置。

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