JP6305567B2 - 波動発生器および波動歯車装置 - Google Patents

Description

本発明は波動歯車装置の波動発生器に関し、特に、ローラーベアリングを備えた波動発生器に関する。

波動歯車装置の波動発生器は、剛性のプラグと、このプラグの楕円状外周面に装着されたウエーブベアリングとを備えている。ウエーブベアリングとしてローラーベアリングが使用される場合がある。ローラーベアリングは、内輪、外輪、これらの間に装着した複数のローラー、および、各ローラーを一定間隔で保持するポケットを備えたリテーナーから構成される。ローラーベアリングを備えた波動発生器を有する波動歯車装置は、特許文献１、２に提案されている。

特開２０１１−１９０８２６号公報 特開２０１４−８１０１７号公報

ここで、波動歯車装置の波動発生器には、運転時に、スラスト力と呼ばれる軸線方向の力が発生する。このスラスト力は波動歯車装置の運転時にのみ発生する。減速運転では入力側から出力側に向かう方向のスラスト力が発生し、増速運転では出力側から入力側に向かう方向のスラスト力が発生する。

しかしながら、ローラーベアリングを用いた波動発生器では、当該波動発生器内において、ローラーベアリングの構成部品がスラスト力によって軸線方向に移動することを制御する機構が備わっていない。このため、ローラーベアリングの構成部品の軸線方向への移動を拘束するための部品を、別途、取り付ける必要がある。

例えば、特許文献１に開示の波動発生器のローラーベアリングは、総コロタイプのものであり、プラグに一体形成された内輪、この内輪と外輪の間に装着したローラーを備えている。プラグの両側にネジ止めしたサポートフランジによってローラーの軸線方向の移動を拘束している。しかしながら、外輪の軸線方向の移動を制御できない。

また、特許文献２に開示の波動発生器においては、２列のローラーベアリングが配置されている。これらのローラーベアリングの構成部品の軸線方向の移動は、相互に接近する方向においては制御できるが、相互に離れる方向については制御できない。

本発明の課題は、この点に鑑みて、外部部品を必要とせずに、波動発生器のローラーベアリング構成部品の軸線方向の移動を制御できるようにした波動発生器、および、当該波動発生器を備えた波動歯車装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、可撓性の外歯歯車を楕円状に撓めて剛性の内歯歯車に部分的にかみ合わせ、これら両歯車のかみ合い位置を周方向に移動させる、波動歯車装置の波動発生器であって、
剛性のプラグ、および、前記プラグの楕円状のプラグ外周面に装着されて楕円状に撓められているローラーベアリングを有しており、
前記ローラーベアリングは、内輪、外輪、前記内輪と前記外輪の間の軌道内に転動可能に装着されている複数本のローラー、前記軌道内において前記ローラーを円周方向に所定の間隔に保持しているリテーナー、および、前記プラグにおける軸線方向の両側の側部のそれぞれに固定あるいは一体形成されたフランジプレートを備えており、
前記フランジプレートのそれぞれは、前記プラグ外周面から外周側に突出して、前記軌道に対して、前記軸線方向の両側に位置する外周縁部分を備えており、
前記ローラーは、前記軸線方向に移動すると、前記フランジプレートのそれぞれの前記外周縁部分に係合して、当該軸線方向の移動が拘束され、
前記リテーナーは、前記軸線方向に移動すると、前記ローラーに係合して、前記軸線方向の移動が拘束されることを特徴としている。

本発明によれば、プラグの両側の側部に固定あるいは一体形成したフランジプレートによってローラーの軸線方向の移動が拘束され、軸線方向の移動が拘束された当該ローラーによってリテーナーの軸線方向の移動が拘束される。よって、別部品を取り付けて、これらの部品の軸線方向の移動を制限する必要がない。

ここで、ローラーベアリングの外輪は、外歯歯車に一体形成しておけば、当該外輪の軸線方向の移動を拘束するための部品が不要である。外歯歯車に一体形成しない場合には、上記のようにして軸線方向の移動が拘束されるリテーナーを用いて、外輪の軸線方向の移動を拘束すればよい。

すなわち、リテーナーに、軸線方向の両端部から外周側に突出して外輪の両側に対峙する円環状の外周側係合突部を形成して、外輪が、軸線方向に移動すると、この外周側係合突部に係合して、軸線方向の移動が拘束されるようにしてもよい。

この場合、リテーナーの両端部から内周側に突出して、軸線方向の両側からフランジプレートの外周縁部分に対峙する円環状の内周側係合突部を設け、リテーナーの軸線方向の移動を、フランジプレートの外周縁部分によっても拘束できるようにしてもよい。

一方、リテーナーを用いる代わりに、フランジプレートの外周縁部分を用いて、ローラーおよび外輪の軸線方向の移動を拘束してもよい。

すなわち、フランジプレートの外周縁部分を、軸線方向の両側から、リテーナーおよび外輪のそれぞれに対峙させ、外輪が、軸線方向に移動すると、この外周縁部分に係合して、軸線方向の移動が拘束されるようにしてもよい。

次に、フランジプレートの外周縁部分の輪郭形状は真円または楕円とされ、当該外周縁部分において、ローラーの軌道を規定している楕円状内輪側軌道面からの突出高さを、その長軸位置において、ローラーの径の１５％〜４０％の寸法にすることが望ましい。

突出高さをローラー径の１５％以上とすることにより、外周縁部分をローラーのＲ形状の端面に確実に係合させることができ、ローラーがスキューして軸線方向に対して傾いたとしても外周縁部分を乗り越えないようにすることができる。これにより、ローラーの軸線方向の移動を確実に制限できる。また、突出高さをローラー径の４０％以下に制限することにより、外周縁部分とリテーナーの干渉を確実に回避でき、ローラー挿入作業等のローラーベアリングの組立作業のし易さも維持できる。

次に、本発明の波動歯車装置は、剛性の内歯歯車、可撓性の外歯歯車、および、上記構成の波動発生器を備えていることを特徴としている。

波動発生器のウエーブベリングの構成部品が軸線方向に移動しないように拘束するために、別部品を配置する必要がない。よって、波動歯車装置の小型・コンパクト化に有利である。

本発明の実施の形態に係る波動歯車装置の概略正面図と概略縦断面図である。 フランジプレートの輪郭形状の二例を示す説明図およびフランジプレートの外周縁部分を示す説明図である。 波動発生器の変形例Ａを示す概略半縦断面図である。 波動発生器の変形例Ｂを示す概略半縦断面図である。 波動発生器の変形例Ｃを示す概略半縦断面図である。 波動発生器の変形例Ｄを示す概略半縦断面図である。 波動発生器の変形例Ｅを示す概略半縦断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した波動歯車装置の実施の形態を説明する。

図１は本発明を適用した波動歯車装置の実施の形態を示す概略正面図および概略縦断面図である。波動歯車装置１は、フラット型と呼ばれる波動歯車装置であり、２個の剛性の内歯歯車２、３と、円筒状の可撓性の外歯歯車４と、楕円状輪郭の波動発生器５とを備えている。

内歯歯車２、３は同軸に並列配置されている。減速機として用いる場合には、例えば、一方の内歯歯車２は回転しないように固定された静止側内歯歯車とされ、他方の内歯歯車３は減速回転を出力する駆動側内歯歯車とされる。

外歯歯車４は、内歯歯車２、３の双方にかみ合い可能であり、これらの内歯歯車２、３の内側に、同軸に配置されている。波動発生器５は、外歯歯車４の内側に装着され、外歯歯車４を楕円状に撓めて、その長軸Ｌの両端の位置において、双方の内歯歯車２、３にかみ合わせている。

駆動側の内歯歯車３および外歯歯車４は同一の歯数を備え、静止側の内歯歯車２は、これらの歯車よりも歯数が２ｎ枚（ｎは正の整数）だけ多い。波動発生器５が１回転すると、静止側の内歯歯車２に対して、外歯歯車４が歯数差に応じた角度だけ相対回転する。外歯歯車４と内歯歯車３は一体回転し、内歯歯車３から被駆動部材の側に減速回転が出力される。

波動発生器５は、剛性のプラグ１１と、プラグ１１の楕円状のプラグ外周面１２に装着されて楕円状に撓められているローラーベアリング１３とを備えている。ローラーベアリング１３は、内輪１４、外歯歯車４に一体形成した外輪１５、これらの間の軌道１６内に転動可能に装着されている複数本のローラー１７、および、軌道１６内においてローラー１７を円周方向に一定の間隔に保持している複数のポケットを備えた円筒状のリテーナー１８を備えている。

本例では、外輪１５は外歯歯車４に一体形成されているので、外歯歯車４の内周面に外輪側軌道面１５ａが形成されている。外輪側軌道面１５ａと、内輪１４の外周面に形成されている内輪側軌道面１４ａとの間に形成されている軌道１６内に、ローラー１７が転動可能な状態で装着されている。ローラー１７の個数は１１個〜２３個とされる。これよりも少ない場合には、振動・角度伝達誤差が大きくなるので一般に望ましくない。これよりも多い場合には、リテーナー１８の円周方向における各ポケットの間隔が狭くなり、隣接するポケットを仕切っている隔壁が薄くなり、その強度が低下するので好ましくない。また、ローラー径が小さくなり、リテーナーの設計等が困難になり、組付けも困難になるので好ましくない。

また、ローラーベアリング１３は、プラグ１１における軸線方向１ａの両側の側部にそれぞれ固定した２枚のフランジプレート１９を備えている。フランジプレート１９は、プラグ外周面１２よりも一回り大きな楕円状輪郭をしている。すなわち、フランジプレート１９のそれぞれは、プラグ外周面１２から外周側に突出して、内輪１４および軌道１６に対して、軸線方向１ａの方向の両側から対峙している外周縁部分１９ａを備えている。なお、フランジプレート１９は円形輪郭であってもよい。

ここで、図２（ａ）はプラグ外周面１２の輪郭形状とフランジプレート１９の輪郭形状１９ｄを示す模式図であり、図２（ｂ）はフランジプレート１９の外周縁部分１９ａの突出高さを示す説明図である。これらの図においては、プラグ外周面１２の楕円率を誇張して示してある。外周縁部分１９ａは、楕円状の内輪側軌道面１４ａに対する突出高さＨ（１９ａ）が、その長軸位置において、ローラー１７の径Ｄ（１７）の１５％〜４０％の寸法に設定されている。

なお、図２（ｃ）には、フランジプレート１９が円形輪郭の場合を示してある。この場合においても、外周縁部分１９ａの突出高さＨ（１９ａ）は、楕円状の内輪側軌道面１４ａにおける長軸位置において、ローラー１７の径Ｄ（１７）の１５％〜４０％となるように設定される。また、図２（ｄ）に示すように、後述の変形例Ａ（図３参照）の場合等では、内輪１４がプラグ１１に一体形成される。この場合には、プラグ外周面１２の両端に形成されている突部１２ａの突出高さＨ（１２ａ）が、ローラー１７の径Ｄ（１７）の１５％〜４０％の寸法に設定される。

この構成の波動歯車装置１の波動発生器５において、運転時には、ローラーベアリング１３にスラスト力が作用する。スラスト力によってローラー１７が軸線方向１ａに移動しようとすると、ローラー１７の両側の端面が、フランジプレート１９の外周縁部分１９ａに当る。これにより、ローラー１７の軸線方向１ａの移動が拘束あるいは制限される。また、ローラー１７はリテーナー１８に形成されている各ポケットに転動自在の状態で挿入されている。よって、リテーナー１８が軸線方向１ａに移動しようとすると、その移動が拘束あるいは制限されているローラー１７によって、当該リテーナー１８の移動も拘束あるいは制限される。よって、別部品を配置することなく、波動発生器５のローラーベアリング１３の構成部品のみを用いて、各構成部品の軸線方向１ａの移動を拘束あるいは制限する機構が構成される。

（変形例Ａ）
図３は波動発生器５の変形例Ａを示す概略半縦断面図である。この図に示す波動発生器５Ａでは、そのローラーベアリング１３の内輪をプラグ１１に一体形成してある。したがって、プラグ外周面１２に内輪側軌道面１４ａが形成されている。また、上記の波動発生器５における左右のフランジプレート１９もプラグ１１Ａに一体形成してあり、当該フランジプレート１９の外周縁部分１９ａに対応する部分は、プラグ外周面１２における軸線方向１ａの両端部が一定幅で外周側に突出した矩形断面の二条の突部１２ａである。これ以外の構成は図１の実施の形態の場合と同様であるので説明を省略する。

（変形例Ｂ）
図４は波動発生器５の変形例Ｂを示す概略半縦断面図である。この図に示す波動発生器５Ｂのローラーベアリング１３Ｂは、内輪１４、外輪１５、ローラー１７、リテーナー１８Ｂよびフランジプレート１９を備えている。リテーナー１８Ｂは、ポケットが形成されている円筒部１８ａを備えている。円筒部１８ａにおける軸線方向１ａの両端部には、外周側に突出して外輪１５の両側の端面に対峙する円環状の外周側係合突部１８ｂが形成されている。これ以外の構成は、図１の実施の形態の場合と同様であるので説明を省略する。

ローラー１７は左右のフランジプレート１９の外周縁部分１９ａによって軸線方向１ａの両側から挟まれており、軸線方向１ａの移動が拘束あるいは制限されている。したがって、ローラー１７のそれぞれがポケットに挿入されているリテーナー１８Ｂも軸線方向１ａの移動が制限されている。また、外輪１５は、軸線方向１ａから、リテーナー１８Ｂの左右の外周側係合突部１８ｂの間に挟まれている。よって、外輪１５は、リテーナー１８Ｂによって軸線方向１ａの移動が拘束あるいは制限される。

（変形例Ｃ）
図５は波動発生器５の変形例Ｃを示す概略半縦断面図である。この図に示す波動発生器５Ｃのローラーベアリング１３Ｃは、図４に示す変形例Ｂの波動発生器５Ｂのローラーベアリング１３Ｂの内輪をプラグ１１Ａに一体形成してある。したがって、プラグ外周面１２に、内輪側軌道面１４ａが形成されている。また、左右のフランジプレートもプラグ１１Ａに一体形成してあり、フランジプレートの外周縁部分は、プラグ外周面１２における軸線方向１ａの両端部が一定幅で外周側に突出した矩形断面の二条の突部１２ａである。これ以外の構成は図４に示す波動発生器５Ｂと同様であるので説明を省略する。

（変形例Ｄ）
図６は波動発生器５の変形例Ｄを示す概略半縦断面図である。この図に示す波動発生器５Ｄのローラーベアリング１３Ｄのリテーナー１８Ｄは、変形例Ｂの波動発生器５Ｂ（図４参照）のリテーナー１８Ｂにおいて、円筒部１８ａにおける軸線方向１ａの両端部に、内周側に突出して、軸線方向１ａの両側からフランジプレート１９の外周縁部分１９ａのそれぞれに対峙する円環状の内周側係合突部１８ｃを追加した形状となっている。これ以外の構成は、変形例Ｂの波動発生器５Ｂと同様であるので説明を省略する。

内輪１４およびローラー１７は左右のフランジプレート１９の外周縁部分１９ａによって軸線方向１ａの両側から挟まれており、軸線方向１ａの移動が拘束あるいは制限されている。したがって、ローラー１７のそれぞれがポケットに挿入されているリテーナー１８Ｄも軸線方向１ａの移動が拘束あるいは制限されている。また、外輪１５は、軸線方向１ａから、リテーナー１８Ｄの左右の外周側係合突部１８ｂの間に挟まれている。よって、外輪１５は、リテーナー１８Ｄによって軸線方向１ａの移動が拘束あるいは制限される。また、リテーナー１８Ｄの軸線方向１ａの移動は、その左右の内周側係合突部１８ｃと左右のフランジプレート１９の外周縁部分１９ａとの係合によっても拘束あるいは制限される。

（変形例Ｅ）
図７は波動発生器５の変形例Ｅを示す概略半縦断面図である。この図に示す波動発生器５Ｅは、内輪１４、外輪１５、ローラー１７、リテーナー１８Ｅおよびフランジプレート１９Ｅを備えている。左右のフランジプレート１９Ｅの外周縁部分１９ａは、内輪１４の両側の端面に対峙した部分から軸線方向１ａの外側に直角に折れ曲がった後に、外周側に向けて突出している延長部分１９ｂを備えている。左右の延長部分１９ｂは、軸線方向１ａの両側から、リテーナー１８Ｅおよび外輪１５のそれぞれに対峙している。

内輪１４およびローラー１７は左右のフランジプレート１９Ｅの外周縁部分１９ａによって軸線方向１ａの両側から挟まれており、軸線方向１ａの移動が拘束あるいは制限されている。したがって、ローラー１７のそれぞれがポケットに挿入されているリテーナー１８Ｅも軸線方向１ａの移動が拘束あるいは制限されている。また、外輪１５は、軸線方向１ａから、左右のフランジプレート１９の外周縁部分１９ａから外周側に延びている延長部分１９ｂの間に挟まれている。よって、外輪１５は、左右のフランジプレート１９によって軸線方向１ａの移動が拘束あるいは制限される。また、リテーナー１８Ｅの軸線方向１ａの移動は、左右のフランジプレート１９の延長部分１９ｂによって制限される。

（その他の実施の形態）
なお、上記の各実施の形態は、円筒形状の外歯歯車を備えたフラット型波動歯車装置に関するものである。本発明は、カップ形状の外歯歯車を備えたカップ型波動歯車装置およびシルクハット形状の外歯歯車を備えたシルクハット型波動歯車装置にも同様に適用可能である。

Claims (7)

1. 波動歯車装置の可撓性の外歯歯車を楕円状に撓めて剛性の内歯歯車に部分的にかみ合わせ、これら両歯車のかみ合い位置を周方向に移動させる波動発生器であって、
   剛性のプラグ、および、前記プラグの楕円状のプラグ外周面に装着されて楕円状に撓められているローラーベアリングを有しており、
   前記ローラーベアリングは、内輪、外輪、前記内輪と前記外輪の間の軌道内に転動可能に装着されている複数本のローラー、前記軌道内において前記ローラーを円周方向に所定の間隔に保持しているリテーナー、および、前記プラグにおける軸線方向の両側の側部にそれぞれ固定あるいは一体形成されたフランジプレートを備えており、
   前記フランジプレートのそれぞれは、前記プラグ外周面から外周側に突出して、前記軌道に対して、前記軸線方向の両側に位置する外周縁部分を備えており、
   前記ローラーは、前記軸線方向に移動すると、前記フランジプレートのそれぞれの前記外周縁部分に係合して、当該軸線方向の移動が拘束され、
   前記リテーナーは、前記軸線方向に移動すると、前記ローラーに係合して、前記軸線方向の移動が拘束され、
   前記フランジプレートの前記外周縁部分の輪郭形状は、真円または楕円であり、
   前記外周縁部分は、前記軌道の楕円状内輪側軌道面からの突出高さが、前記ローラーの径の１５％〜４０％の寸法である波動歯車装置の波動発生器。
2. 前記外輪は、前記外歯歯車に一体形成されている請求項１に記載の波動歯車装置の波動発生器。
3. 前記リテーナーは、前記軸線方向の両端部から外周側に突出して前記外輪の両側に対峙する円環状の外周側係合突部が形成され、
   前記外輪は、前記軸線方向に移動すると、前記外周側係合突部に係合して、前記軸線方向の移動が拘束される請求項１に記載の波動歯車装置の波動発生器。
4. 前記リテーナーは、前記軸線方向の両端部から内周側に突出して、前記軸線方向の両側から前記フランジプレートの前記外周縁部分に対峙する円環状の内周側係合突部を備えている請求項３に記載の波動歯車装置の波動発生器。
5. 前記フランジプレートの前記外周縁部分は、前記軸線方向の両側から、前記リテーナーおよび前記外輪のそれぞれに対峙しており、
   前記外輪は、前記軸線方向に移動すると、前記外周縁部分に係合して、前記軸線方向の移動が拘束される請求項１に記載の波動歯車装置の波動発生器。
6. 前記ローラーの個数が１１個〜２３個である請求項１に記載の波動歯車装置の波動発生器。
7. 剛性の内歯歯車、可撓性の外歯歯車、および、前記外歯歯車の内側に装着され、当該外歯歯車を楕円状に撓めて前記内歯歯車に部分的にかみ合わせ、これら両歯車のかみ合い位置を周方向に移動させる波動発生器を有しており、
   前記波動発生器は請求項１ないし６のうちのいずれか一つの項に記載の波動発生器であることを特徴とする波動歯車装置。

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