JP6980841B2 - コンパクトなベルト装着型波動歯車装置及びコンパクトなベルト装着型波動歯車装置を有する車両昇降システム - Google Patents

Description

＜関連出願の相互参照＞
本願は、２０１９年６月７日出願の米国仮特許出願番号６２／８５８，７７６及び２０２０年５月２９日出願の中国特許出願番号２０２０１０４７２５６４．０からの優先権を主張し、その内容全体を参照によって援用する。

本発明は、概して、波動歯車装置（strain wave gear apparatus）に関し、特に車両昇降システムの用途のための波動歯車装置に関する。

波動歯車装置は当該技術においてよく知られている。典型的には、波動歯車装置は三つの主要構成部品を有する単段のギア伝達機構である。これらの部品は、サーキュラ・スプライン（circular spline）、フレクスプライン（flexspline）及びウェーブ・ジェネレータ（wave generator）として知られている。サーキュラ・スプラインは、歯を内面上に有する円形形状の剛性太陽ギアである。フレクスプラインは、サーキュラ・スプラインの歯と噛合するよう設計される歯を外面上に有する薄肉カップである。フレクスプラインは、径方向には可撓性であるとともにねじれに対しては剛性であり、そして、サーキュラ・スプラインより歯が少なく半径が小さい。ウェーブ・ジェネレータは、フレクスプライン内部に嵌まる非円形のカムである。ウェーブ・ジェネレータは、フレクスプラインの歯の一部をサーキュラ・スプラインの歯と噛合させ、他の歯を完全に非噛合状態とするよう、フレクスプラインを変形させる。ウェーブ・ジェネレータの一回転毎に、サーキュラ・スプラインの歯数に対するフレクスプラインの歯数の差と同じ割合で、フレクスプラインをサーキュラ・スプラインの内周で移動させる。例えば、サーキュラ・スプラインが１００の歯を有し、フレクスプラインが９８の歯を有する場合、ウェーブ・ジェネレータの各回転によって、フレクスプラインが２つの歯と等しい距離だけサーキュラ・スプラインの内周を移動する。例えば、サーキュラ・スプラインが１００の歯を有し、フレクスプラインが９８の歯を有し、出力部材が９８の歯を有する場合、ウェーブ・ジェネレータの各回転によって、フレクスプラインが２つの歯と等しい距離だけサーキュラ・スプラインの内周を移動する。この場合、出力部材はウェーブ・ジェネレータとは反対方向に回転する。他の場合において、サーキュラ・スプラインが９８の歯を有し、フレクスプラインが９８の歯を有し、出力部材が１００の歯を有するときにも、ウェーブ・ジェネレータの各回転によって、フレクスプラインが二つの歯と等しい距離だけサーキュラ・スプラインの内周を移動する。この場合、出力部材はウェーブ・ジェネレータと同じ方向に回転する。

波動歯車伝動装置が貢献する産業には、半導体、機械工具、ファクトリー・オートメーション（工場自動化）、ロボット工学、医療機器及び航空宇宙産業が含まれる。波動歯車伝動装置による貢献を受ける医療応用には、患者用ベッド、リハビリテーション機器、及びＭＲＩ／ＣＡＴスキャン・ガントリーが含まれる。波動歯車装置の他の用途には、放射線治療装置、撮像カメラの位置調整、外科手術ロボットが含まれる。半導体部品製造に用いられるロボットは、波動歯車装置を用いて、加工、装填、取り出し、検査及び試験のためにウエハーを正確に位置決めすることができる。波動歯車伝動装置の軍事及び航空宇宙応用には、通信、軍事偵察、気象衛星、遠距離宇宙探測機、ハッブル宇宙望遠鏡を含む望遠鏡、及び国際宇宙ステーションが含まれる。波動歯車装置は、アンテナ及びコンパス・ジンバルを正確に制御し、科学器具の位置を調節し、開口部と太陽電池パネルを調整し、ハッチ及び戸口を開閉するよう用いられる。

これらの応用では、高い位置精度、反復性及び低振動性が必要とされる。波動歯車装置ギア・セットは、コンパクト設計や高重量トルク比（high torque to weight ratio）を必要とする高精度な用途に理想的である。これらは、出力段におけるフィードバックを受けることなく、１分角未満の位置精度及び±５秒角の反復性を実現できる。

従来の波動歯車伝動装置設計は、サーキュラ・スプラインよりも歯数が２つ少ないフレクスプラインと、直径方向に互いに反対側にあり楕円の長軸に対応する二つの領域においてフレクスプラインの歯をサーキュラ・スプラインの歯と噛合させるよう設計された楕円状のウェーブ・ジェネレータと、を有する。ウェーブ・ジェネレータの短軸は、フレクスプラインの歯を短軸に沿った領域において完全に非噛合状態にできるよう、非接触の領域においてサーキュラ・スプラインとフレクスプラインとの間の長さが１つの歯の差となるよう、十分に短い。伝動装置システムのトルク能力は、歯を接触から外すのに必要な剪断断力と等しい。したがって、このことにより、フレクスプラインがサーキュラ・スプラインに対して１つの歯の距離でスリップしうる「ラチェッティング・トルク」の存在が可能となる。これにより、接触状態にある歯数が増加し、したがってトルク能力及びねじれ剛性が増加する。しかしながら、この条件は、フレクスプラインへの力を大幅に増加させ、その疲れ寿命を大幅に短くする。さらに、システムのバランスが崩れ、ノイズ及び振動が大幅に増加し、位置の精度が低下する。

そのような波動歯車伝動装置の一つが米国特許第３，９０６，５２７号明細書に開示されている。その波動歯車伝動装置は、上面、底面、外面及び内面を有するスプラインを有する。上面と底面とは、軸方向に互いから間隔を空けて配置される。外面及び内面は、上面を底面に接続するよう中心軸の回りに延設される。複数のスプライン歯が内面から中心軸に向かって延設される。ウェーブ・ジェネレータは、スプライン内に回転可能に配置される。

したがって、モータの大きさを最小化し、異なる車両構成に適応可能で、軽量で、騒音・振動・ハーシュネス（ＮＶＨ）の小さな、波動歯車装置を提供する要求がある。

米国特許第３，９０６，５２７号明細書

本発明は、軽量で、コンパクトな波動歯車装置を提供する。本発明は、また、組み立てが容易な波動歯車装置を提供する。本発明は、さらに、騒音・振動・ハーシュネス（ＮＶＨ）を最小限に抑えた波動歯車装置を提供する。

本発明の一の面では、波動歯車装置を提供する。波動歯車装置は、上面、底面、外面及び内面を有するスプラインを備える。上面と底面とは、軸方向に互いから間隔を空けて配置される。外面及び内面は、上面と底面とを接続するよう中心軸の回りに延設される。複数のスプライン歯が中心軸に向かって内面から延設される。ウェーブ・ジェネレータが、スプライン内に回転可能に配置される。ベルトは、ウェーブ・ジェネレータの回りに延設される。ベルトは、スプライン歯と係合するようベルトから径方向外側に延設される複数のベルト歯を有しており、ベルト歯の総数はスプライン歯の総数より少ない。出力部材は、ウェーブ・ジェネレータとベルトとを収容するとともに、ウェーブ・ジェネレータとベルトと係合する凹部を有する。出力部材は、ウェーブ・ジェネレータからの回転運動に応じて、ウェーブ・ジェネレータと同じ方向または反対方向に回転する。出力部材は、ベルトとウェーブ・ジェネレータとに当接するよう配置されるベースプレートを有している。ベースプレートは、中心軸の回りに延設される周辺部を有している。

本発明の他の面では、波動歯車装置を提供する。波動歯車装置は、上面、底面、外面及び内面を有するスプラインを備える。上面と底面とは、軸方向に互いから間隔を空けて配置される。外面及び内面は、上面と底面とを接続するよう中心軸の回りに延設される。複数のスプライン歯が内面から中心軸に向かって延設される。ウェーブ・ジェネレータは、スプライン内に回転可能に配置される。ベルトは、ウェーブ・ジェネレータの回りに延設される。ベルトは、スプライン歯と係合するようベルトから径方向外側に延設される複数のベルト歯を有しており、ベルト歯の総数はスプライン歯の総数より少ない。出力部材は、ウェーブ・ジェネレータとベルトとを収容するとともに、ウェーブ・ジェネレータとベルトと係合する。出力部材は、複数の壁歯を有する壁部を有する。壁歯は、第二歯形状を有し、第二歯形状は第一歯形状とは異なる。出力部材は、ベルトとウェーブ・ジェネレータとに当接するよう配置されるベースプレートを有している。ベースプレートは、中心軸の回りに延設される周辺部を有している。

本発明の他の利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明からより理解され、明らかとなろう。

本発明の一の実施形態の構成にかかる波動歯車装置の上部斜視図である。 波動歯車装置の分解組立図である。 本発明の一の実施形態にかかる波動歯車装置の組み立て状態の、図１の切断線３−３に沿った、断面斜視図である。 本発明の一の実施形態にかかる波動歯車装置において用いられるベルトの斜視図である。 図４におけるベルトの破断拡大図である。 本発明の変形例としての実施形態の構成にかかる波動歯車装置の上部斜視図である。 図６の波動歯車装置の底部斜視図である。 波動歯車装置を有する車両昇降システムを有するダンパの断面図である。 本発明の他の実施形態の構成にかかる波動歯車装置の分解図である。 波動歯車装置の底部斜視図である。 波動歯車装置の上部斜視図である。 本発明の他の実施形態の構成にかかる波動歯車装置の分解図である。

図面を参照して、本発明の一の実施形態に基づいて構成された波動歯車装置２０を、概略的に図１に示す。図面では、対応する部品には同じ符号を付している。

図１〜図３からよく分かる通り、波動歯車装置２０は、スプライン２２と、ウェーブ・ジェネレータ２４と、ベルト２６と、出力部材２８と、を備える。スプライン２２は、上面３０、底面３２、外面３４及び内面３６を有する。上面３０と底面３２とは、互いから間隔を空けて配置される。外面３４及び内面３６は、上面３０と底面３２とを接続するよう中心軸Ａの回りに延設される。スプライン２２は、内面３６上に上面３０に隣接して配置されるとともに、中心軸Ａに向かって径方向内側にかつ中心軸Ａの回りに環状に配置される凸部３８を有する。また、凸部３８は、内面３６に沿って上面３０から底面３２に向かって、底面３２から間隔を空けて配置される終端部４０へと、延設される。凸部３８は、内面３６から径方向内側に凸部３８に沿って延設されるとともに互いから周方向に間隔を空けて配置される複数のスプライン歯４２を有する。本発明の一の実施形態では、複数のスプライン歯４２のそれぞれのスプライン歯は、第一歯形状を呈する略台形形状を有する。

ウェーブ・ジェネレータ２４は、スプライン２２と係合するようスプライン２２に回転可能に配置される。ウェーブ・ジェネレータ２４は、底部４４と上部４６とを有する。底部４４は、略楕円形形状を有し、中心軸Ａの回りに延設される。上部４６は、略円形形状を有し、底部４４から外側に延設される。凸部４８は、上部４６から外側に、中心軸Ａと平行に、延設される。ウェーブ・ジェネレータ２４は、中心軸Ａに沿って、上部４６と底部４４とを貫通して延びる円筒空間部５０を形成する。ベルト２６は、底部４４の回りに延設される。ベルト２６は、スプライン歯４２と係合するようベルト２６から径方向外側に延設される複数のベルト歯５２を有する。つまり、ベルト歯５２は、スプライン歯４２と直径方向に噛合する。ベルト歯５２の総数は、スプライン歯４２の総数より少ない。本発明の実施形態では、ベルト２６はエラストマー材料から形成できる。本発明の実施形態では、スプライン歯４２の総数とベルト歯５２の総数との間の差は、２または４である。ベルト歯５２の総数はスプライン歯４２の総数より少ないので、ロータの回転速度とウェーブ・ジェネレータ２４の回転速度との間には減速比が生じる。

出力部材２８は、ウェーブ・ジェネレータ２４とベルト２６とを収容するための凹部５４を形成する。出力部材２８は、ウェーブ・ジェネレータ２４及びベルト２６と係合し、これにより、ウェーブ・ジェネレータ２４からの回転運動に応じて、出力部材２８がウェーブ・ジェネレータ２４と同じ方向または反対方向に回転する。ウェーブ・ジェネレータ２４が出力部材２８の凹部５４に収容されるので、波動歯車装置２０をよりコンパクトにでき、波動歯車装置２０の組み立てを容易に行うことができる。出力部材２８は、略円形形状を有し、中心軸Ａを中心として配置されるとともに、ベルト２６及びウェーブ・ジェネレータ２４と当接するベースプレート５６を有する。ベースプレート５６は、中心軸Ａの回りに延設される周辺部５８を有する。壁部６０は、スプライン２２と係合するよう、周辺部５８から外側にかつ中心軸Ａの回りに延設される。壁部６０は、互いから間隔を空けて配置されるとともに、ベルト２６と係合するよう壁部６０から外側にかつ径方向に中心軸Ａに向かって延設される複数の壁歯６２を有し、これにより、出力部材２８は、ベルト２６及びウェーブ・ジェネレータ２４と同じ速度で回転できる。出力部材２８がベルト及びウェーブ・ジェネレータ２４と同じ速度で回転できるよう、壁歯６２は、スプライン歯４２の第一歯形状とは異なる第二歯形状を呈する。本発明の一の実施形態では、複数の壁歯６２のそれぞれの壁歯は、第二歯形状を呈する略三角形形状を有する。出力部材２８は、ベースプレート５６から外側にかつ中心軸Ａの回りに環状に延設されるカラー６４を有し、これにより、中心軸Ａの回りに、カラー６４とベースプレート５６と壁部６０との間で延びる凹部５４が形成される。カラー６４は、円筒空間部５０を通るよう延設され、そして中心軸Ａに沿って延びる開口部６６を形成する。

図４〜図７に、本発明の変形例としての実施形態を示す。図４〜図５からよく分かる通り、複数のベルト歯５２のそれぞれのベルト歯は、ベルト歯５２を補強し剛性を与えるよう内部に配置される金属インサート６８を有する。金属インサート６８は、中心軸Ａに沿ってベルト２６内を延び、ベルト２６から離れて位置するインサート端部７０へと延設される。図６〜図７からよく分かる通り、ベースプレート５６は、インサート端部７０を収容するよう中心軸Ａの回りに配置された複数の孔７２を有し、これにより、出力部材２８をウェーブ・ジェネレータ２４とベルト２６とに連結して、ウェーブ・ジェネレータ２４及びベルト２６とともに回転させる。

動作時において、回転運動またはトルク荷重は、まず波動歯車装置２０にウェーブ・ジェネレータ２４を介して入力される。なお、入力を電気モータまたは他の回転運動発生源を介して印加できることを記載しておく。本発明の一の実施形態では、ウェーブ・ジェネレータ２４の凸部４８を電気モータまたは回転運動発生源に連結することができ、これにより、ウェーブ・ジェネレータ２４は波動歯車装置２０に回転運動を入力できる。ウェーブ・ジェネレータ２４がスプライン２２内で回転すると、ウェーブ・ジェネレータ２４の移動に応じてベルト２６が変形し、ウェーブ・ジェネレータ２４の周囲で摺動する。ベルト２６がウェーブ・ジェネレータ２４の周囲で摺動するとき、ベルト歯５２の上半分はスプライン歯４２と噛合状態となる。ベルト歯５２の総数がスプライン歯４２の総数より少ないので、ウェーブ・ジェネレータ２４がスプライン２２内で回転すると、ウェーブ・ジェネレータ２４の回転速度が低減される。また、ベルト２６がウェーブ・ジェネレータ２４の周囲で摺動するとき、ベルト歯５２の下半分は壁歯６２と噛合状態となる。壁歯６２の総数がベルト歯５２の総数と等しいので、出力部材２８は、ウェーブ・ジェネレータ２４の回転方向と同じ方向又は反対方向に回転する。したがって、ベルト歯５２はスプライン歯４２と壁歯６２の両方と係合するので、トルク荷重の入力により剪断力が発生する。本発明の一の実施形態では、ベルト２６は、エラストマー材料、例えばゴムから形成できる。ベルト２６がエラストマー材料から形成される場合、回転運動またはトルク荷重の入力により生じる剪断力に耐えることができ、したがって、波動歯車装置の騒音・振動・ハーシュネス（ＮＶＨ）を低減することができる。

本発明の他の面では、車両昇降システム７４を提供する。本発明の一の実施形態の構成にかかる車両昇降システム７４を、図８に概略的に示す。

車両昇降システム７４は、車両のダンパ７６に連結して用いることができる。なお、ダンパ７６を油圧式ダンパまたは磁性流体（ＭＲ）ダンパとできることを記載しておく。図８に分かりやすく示す通り、ダンパ７６は、略円筒形状を有し中心軸Ａを中心として配置されるハウジング７８を有する。ハウジング７８は、第一端部８０と第二端部８２との間で延設されて、流体チャンバ８４，８６を形成する。流体チャンバ８４，８６は、第一端部８０と第二端部８２との間を延び、作動流体を収容する。なお、作動流体を作動油またはＭＲ流体とできることを記載しておく。略円形形状を有する装着リング８８は、車両への取り付けのために、ハウジング７８の第一端部８０に取り付けられる。

ピストン９０は、流体チャンバ８４，８６内に摺動可能に配置されて、流体チャンバ８４，８６を圧縮チャンバ８４と反発チャンバ８６とに分割する。圧縮チャンバ８４は、ハウジング７８の第一端部８０とピストン９０との間で延びる。反発チャンバ８６は、ハウジング７８の第二端部８２とピストン９０との間で延びる。反発チャンバ８６に配置されるロッド・ガイド９２は、流体チャンバ８４，８６を密閉するようピストン９０の第二端部８２に取り付けられる。ピストンロッド９４は、中心軸Ａに沿ってロッド・ガイド９２を貫通して反発チャンバ８６内へと延設され、圧縮ストロークと反発ストロークとの間でピストン９０を中心軸Ａに沿って移動させるようピストン９０に取り付けられる。圧縮ストロークは、ピストンロッド９４とピストン９０とがハウジング７８の第一端部８０に向かって移動することとして定義される。反発ストロークは、ピストンロッド９４とピストン９０とがハウジング７８の第二端部８２に向かって移動することとして定義される。

アクチュエータ９６は、車両が異なるドライブモードに適合できるよう車両の高さを変更するようにハウジング７８に取り付けられる。アクチュエータ９６は、ネジ付きシャフト９８と、ネジ付きブッシング１００と、複数のブッシング・ボールベアリング１０２と、を有する。略管状形状を有するネジ付きシャフト９８は、ハウジング７８の外面に取り付けられるとともに、第一開口端部１０４と第二開口端部１０６との間で中心軸Ａの回りに環状に延設される。第一開口端部１０４は、ハウジング７８の第一端部８０に隣接して位置するよう、ハウジング７８に取り付けられている。第二開口端部１０６は、第一端部８０から軸方向に間隔を空けて位置するよう、ハウジング７８に取り付けられている。略円形形状を有するスナップリング１０８が、ネジ付きシャフト９８とハウジング７８との間で第一開口端部１０４に隣接して配置されており、中心軸Ａの回りに延設されて、ネジ付きシャフト９８をハウジング７８に固定している。言い換えれば、ネジ付きシャフト９８は、ハウジング７８に固定され、ハウジング７８の回りに環状に延設されている。ネジ付きシャフト９８の回りに配置されるネジ付きブッシング１００は、中心軸Ａの回りに回転可能であり、かつネジ付きシャフト９８に沿って軸方向に移動可能である。ネジ付きブッシング１００は、一次端部１１０と二次端部１１２との間で延設される。ネジ付きブッシング１００の一次端部１１０は、ネジ付きシャフト９８の第一開口端部１０４に隣接した位置にある。ネジ付きブッシング１００の二次端部１１２は、第二開口端部１０６から軸方向に間隔を空けた位置にある。複数のブッシング・ボールベアリング１０２は、ネジ付きブッシング１００とネジ付きシャフト９８との間に配置され、これにより、ネジ付きブッシング１００がネジ付きシャフト９８の回りに回転して、ネジ付きブッシング１００の回転運動をネジ付きシャフト９８に沿った軸方向移動に変換することができる。

略管状形状を有するカバー１１４が、中心軸Ａの回りに配置され、ネジ付きブッシング１００から径方向に間隔を空けて配置される。カバー１１４は、中心軸Ａに沿って近端部１１６と遠端部１１８との間で延設される。近端部１１６は、ネジ付きブッシング１００の一次端部１１０に隣接して位置する。遠端部１１８は、ネジ付きブッシング１００の二次端部１１２に隣接して位置する。カバー１１４とネジ付きブッシング１００とは、集合的に、カバー１１４とネジ付きブッシング１００との間に、中心軸Ａの回りに延設される隔室１２０を形成する。終端板１２２は、近端部１１６から一次端部１１０へと径方向内側に延設され、一次端部１１０と当接する。複数の留め具１２４は、カバー１１４の近端部１１６に隣接して配置され、カバー１１４と終端板１２２とを通るよう延設され、これにより、カバー１１４を終端板１２２に取り付ける。バネ受け部１２６が、隔室１２０に配置され、カバー１１４の遠端部１１８とネジ付きブッシング１００の二次端部１１２との間で延設される。バネ受け部１２６は、カバー１１４とネジ付きブッシング１００とに取り付けられて、ハウジング７８の回りに螺旋状に延設されるコイルバネ（図示せず）を受ける。複数のボルト１２８は、カバー１１４の遠端部１１８に隣接して配置され、カバー１１４とバネ受け部１２６とを通るよう延設され、これにより、バネ受け部１２６をカバー１１４に取り付ける。複数のカバー・ボールベアリング１２８がバネ受け部１２６とネジ付きブッシング１００との間に配置され、これにより、ネジ付きブッシング１００がバネ受け部１２６の回りに回転できる。

電気モータ１３０が、隔室１２０内に配置され、ネジ付きブッシング１００に連結され、これにより、ネジ付きブッシング１００に回転運動を与え、ネジ付きブッシング１００をネジ付きシャフト９８に沿って軸方向に移動させ、車両の高さを上昇し下降することができる。言い換えれば、電気モータ１３０は、車両を昇降させる回転運動を起動する。電気モータ１３０は、略管状形状を有し、ネジ付きブッシング１００の二次端部１１２に隣接して中心軸Ａの回りに回転可能に配置されるロータ１３２を有する。円筒形状を有する本体１３４が、ロータ１３２の回りに配置され、中心軸Ａの回りに環状に延設される。一ペアのボビン１３６が、互いから軸方向に間隔を空けて、本体１３４に隣接して配置され、中心軸Ａの回りに環状に延設されて、本体１３４をボビン１３６の間に挟持している。ボビン１３６のそれぞれは、中心軸Ａの回りに延設されるコイル１３８を有する。コイル１３８は、コイル１３８に電流を供給するため電源と電気的に接続されて、これにより、磁界を発生して、隔室１２０内のロータ１３２を回転させることができる。

波動歯車装置２０は、隔室１２０内に配置され、ネジ付きシャフト９８の一次端部１１０とロータ１３２とに連結され、これにより、ロータ１３２の回転を減速して電気モータ１３０のトルクを増加させて、ネジ付きブッシング１００を中心軸Ａの回りに回転させる。本発明の一の実施形態では、スプライン２２は、ロータ１３２に隣接してカバー１１４に取り付けられて、隔室１２０内に配置される。ウェーブ・ジェネレータ２４は、スプライン２２内に回転可能に配置されて、電気モータ１３０と係合し、ネジ付きシャフト９８にロータ１３２の回転運動を伝える。ウェーブ・ジェネレータ２４の上部４６から外側に延設される凸部４８は、ウェーブ・ジェネレータ２４を電気モータ１３０のロータ１３２に連結し、ロータ１３２とともに回転運動させる。

ウェーブ・ジェネレータ２４とベルト２６とを収容している出力部材２８は、ネジ付きブッシング１００に連結されて、ネジ付きブッシング１００にロータ１３２の回転運動を伝える。出力部材のカラー６４は、中心軸Ａの回りに延設されるとともに、ネジ付きブッシング１００に連結されてネジ付きブッシング１００とともに回転する。

動作時において、車両を昇降させるために、電気モータ１３０は、ロータ１３２を介して波動歯車装置２０への回転運動を起動する。ロータ１３２の回転運動に応じて、ロータ１３２に連結されたウェーブ・ジェネレータ２４は、ロータ１３２とともに回転する。ベルト歯５２の総数がスプライン歯４２の総数より少ないので、ウェーブ・ジェネレータ２４がスプライン２２内で回転するとき、ロータ１３２の回転はウェーブ・ジェネレータ２４によって減速される。さらに、ウェーブ・ジェネレータ２４が出力部材２８と係合しているので、出力部材２８はウェーブ・ジェネレータ２４とともに回転する。壁歯６４の総数がベルト歯５２の総数と等しいので、出力部材２８は、ウェーブ・ジェネレータ２４と同じ速度で回転する。したがって、出力部材２８に取り付けられたネジ付きブッシング１００は、ウェーブ・ジェネレータ２４と同じ回転速度で出力部材２８と回転し、ネジ付きシャフト９８に沿って軸方向に移動して、車両を昇降させる。

図９〜図１１に、本発明の他の実施形態の構成にかかる波動歯車装置２００を示す。波動歯車装置２００は、スプライン２０２と、ウェーブ・ジェネレータ２０４と、ベルト２０６と、出力部材２０８とを備える。スプライン２０２は、上面２１０、底面２１２、外面２１４及び内面２１６を有する。上面２１０と底面２１２とは、互いから間隔を空けて配置される。外面２１４及び内面２１６は、上面２１０と底面２１２とを接続するよう中心軸Ａの回りに延設される。スプライン２０２は、内面２１６から径方向内側に中心軸Ａに向かって延設されるとともに、互いから周方向に間隔を空けて配置される複数のスプライン歯２１８を有する。本発明の実施形態では、複数のスプライン歯２１８のそれぞれのスプライン歯は、第一歯形状を呈する略台形形状を有することができる。

ウェーブ・ジェネレータ２０４は、スプライン２０２と係合するようスプライン２０２に回転可能に配置される。略リング状のウェーブ・ジェネレータ２０４は、中心軸Ａの回りに延設される。本発明の実施形態では、ウェーブ・ジェネレータ２０４は楕円形状を有することができる。ウェーブ・ジェネレータ２０４は、中心軸Ａに沿ってウェーブ・ジェネレータ２０４を貫通して延びる円筒空間部２２０を形成する。ベルト２０６は、ウェーブ・ジェネレータ２０４の回りに延設される。ベルト２０６は、スプライン歯２１８と係合するようベルト２０６から径方向外側に延設される複数のベルト歯２２２を有する。つまり、ベルト歯２２２は、スプライン歯２１８と直径方向に噛合する。ベルト歯２２２の総数はスプライン歯２１８の総数より少ない。本発明の実施形態では、スプライン歯２１８の総数とベルト歯２２２の総数との間の差は、２または４である。ベルト歯２２２の総数がスプライン歯２１８の総数より少ないので、ロータの回転速度とウェーブ・ジェネレータ２０４の回転速度との間には減速比が生じる。

出力部材２０８は、ウェーブ・ジェネレータ２０４とベルト２０６とを収容するための凹部２２４を有する。出力部材２０８は、ウェーブ・ジェネレータ２０４及びベルト２０６と係合し、これにより、ウェーブ・ジェネレータ２０４からの回転運動に応じて、出力部材２０８は、ウェーブ・ジェネレータ２０４と同じ方向または反対方向に回転する。ウェーブ・ジェネレータ２０４が出力部材２０８の凹部２２４に収容されるので、波動歯車装置２００をよりコンパクトにでき、波動歯車装置２００の組み立てを容易に行うことができる。出力部材２０８は、略円形形状を有し、中心軸Ａを中心として配置されるとともに、ベルト２０６及びウェーブ・ジェネレータ２０４と当接するベースプレート２２６を有する。ベースプレート２２６は、中心軸Ａの回りに延設される周辺部２２８を有する。壁部２３０が、スプライン２０２と係合するよう、周辺部２２８から外側にかつ中心軸Ａの回りに延設される。壁部２３０は、互いから間隔を空けて配置されるとともに、ベルト２０６と係合するよう壁部２３０から外側にかつ径方向に中心軸Ａに向かって延設される複数の壁歯２３２を有し、これにより、出力部材２０８はベルト２０６及びウェーブ・ジェネレータ２０４と同じ速度で回転できる。出力部材２０８がベルト２０６及びウェーブ・ジェネレータ２０４と同じ速度で回転できるよう、壁歯２３２は、スプライン歯２１８の第一歯形状とは異なる第二歯形状を呈する。本発明の実施形態では、複数の壁歯２３２のそれぞれの壁歯は、第二歯形状を呈する略三角形形状を有する。出力部材２０８は、壁部２３０から径方向内側にかつ中心軸Ａの回りに環状に配置されるカラー２３４を有し、これにより、中心軸Ａの回りにカラー２３４とベースプレート２２６と壁部２３０との間で延びる凹部２２４が形成される。複数の連結部材２３６は、カラー２３４から径方向外側に延設されるとともに、カラー２３４とベースプレート２２６とを接続するようベースプレート２２６に連結される。カラー２３４は、円筒空間部２２０を通るよう延設され、そして中心軸Ａに沿って延びる開口部２３８を形成する。

複数のベルト歯２２２のそれぞれのベルト歯２２２は、ベルト歯２２２を補強し剛性を与えるよう内部に配置される金属インサート２４０を有する。金属インサート２４０は、中心軸Ａに沿ってベルト２０６内を通り、ベルト２０６から離れて位置するインサート端部２４２へと延設される。インサート端部２４２は、壁歯２３２と噛合状態にあり、これにより、ウェーブ・ジェネレータ２０４の回転運動を出力部材２０８に伝える。本発明の実施形態では、ベルト２０６はウェーブ・ジェネレータ２０４の周囲に巻き付けられるチェーン２４４である。チェーン２４４は、互いに連結された複数のユニット２４６を有する。複数のユニット２４６のそれぞれのユニット２４６は、複数のベルト歯２２２の１つのベルト歯２２２を有する。ウェーブ・ジェネレータ２０４は、電気モータにウェーブ・ジェネレータ２０４を連結するための複数の穴（オリフィス）２４８を有することができる。カラー２３４は、周方向に互いから間隔を空けて配置される複数の係合部材２５０を有する。複数の係合部材２５０は、中心軸Ａに向かって径方向内側に延設されてシャフトと係合し電気モータの回転運動をシャフトに伝える。スプライン２０２の外面２１４は、互いから周方向に間隔を空けて配置され上面２１０から底面２１２に延設される複数の溝（チャンネル）２５２を有する。

動作時において、回転運動またはトルク荷重の入力は、電気モータまたは他の回転運動発生源により、初めにウェーブ・ジェネレータ２０４を介して波動歯車装置２００に伝えられる。本発明の実施形態では、ウェーブ・ジェネレータ２０４の複数のオリフィス２４８を電気モータまたは回転運動発生源に連結することができ、これにより、ウェーブ・ジェネレータ２０４が波動歯車装置２００に回転運動を入力できる。ウェーブ・ジェネレータ２０４がスプライン２０２内で回転すると、ウェーブ・ジェネレータ２０４の移動に応じてベルト２０６が変形し、ウェーブ・ジェネレータ２０４の周囲で摺動する。ベルト２０６がウェーブ・ジェネレータ２０４の周囲で摺動するとき、ベルト歯２２２はスプライン歯２１８と噛合状態となる。ベルト歯２２２の総数がスプライン歯２１８の総数より少ないので、ウェーブ・ジェネレータ２０４がスプライン２０２内で回転すると、ウェーブ・ジェネレータ２０４の回転速度が低減される。また、ベルト２０６がウェーブ・ジェネレータ２０４の周囲で摺動するとき、金属インサート２４０のインサート端部２４２は壁歯２３２と噛合状態となる。壁歯２３２の総数がベルト歯２２２の総数と等しいので、出力部材２０８は、ウェーブ・ジェネレータ２０４の回転方向と同じ方向か反対方向に回転する。したがって、ベルト歯２２２がスプライン歯２１８と壁歯２３２の両方と係合するので、トルク荷重の入力により剪断力が発生する。本発明の一の実施形態では、ベルト２０６は、例えばゴムのようなエラストマー材料から形成できる。ベルト２０６がエラストマー材料から形成される場合、回転運動またはトルク荷重の入力により生じる剪断力に耐えることができ、したがって、波動歯車装置２００の騒音・振動・ハーシュネス（ＮＶＨ）を低減することができる。

図１２に、本発明の他の実施形態の構成にかかるウェーブ・ジェネレータ装置３００を示す。波動歯車装置３００は、スプライン３０２と、ウェーブ・ジェネレータ３０４と、ベルト３０６と、出力部材３０８とを備える。スプライン３０２は、上面３１０、底面３１２、外面３１４及び内面３１６を有する。上面３１０と底面３１２とは、互いから間隔を空けて配置される。外面３１４及び内面３１６は、上面３１０と底面３１２とを接続するよう中心軸Ａの回りに延設される。スプライン３０２は、内面３１６から径方向内側に中心軸Ａに向かって延設されるとともに、互いから周方向に間隔を空けて配置される複数のスプライン歯３１８を有する。本発明の実施形態では、複数のスプライン歯３１８のそれぞれのスプライン歯は、第一歯形状を呈する略台形形状を有することができる。

ウェーブ・ジェネレータ３０４は、スプライン３０２と係合するようスプライン３０２に回転可能に配置される。略リング状のウェーブ・ジェネレータ３０４は、中心軸Ａの回りに延設される。本発明の実施形態では、ウェーブ・ジェネレータ３０４は楕円形状を有することができる。ウェーブ・ジェネレータ３０４は、中心軸Ａに沿ってウェーブ・ジェネレータ３０４を貫通して延びる円筒空間部３２０を形成する。ベルト３０６は、ウェーブ・ジェネレータ３０４の回りに延設される。ベルト２０６は、スプライン歯３１８と係合するようベルト３０６から径方向外側に延設される複数のベルト歯３２２を有する。つまり、ベルト歯３２２は、スプライン歯３１８と直径方向に噛合する。ベルト歯３２２の総数は、スプライン歯３１８の総数より少ない。本発明の実施形態では、スプライン歯３１８の総数とベルト歯３２２の総数との間の差は、２または４である。ベルト歯３２２の総数がスプライン歯３１８の総数より少ないので、ロータの回転速度とウェーブ・ジェネレータ３０４の回転速度との間には減速比が生じる。

出力部材３０８は、ウェーブ・ジェネレータ３０４とベルト３０６とを収容するための凹部３２４を有する。出力部材３０８は、ウェーブ・ジェネレータ３０４及びベルト３０６と係合し、これにより、ウェーブ・ジェネレータ３０４からの回転運動に応じて、出力部材３０８がウェーブ・ジェネレータ３０４と同じ方向または反対方向に回転する。ウェーブ・ジェネレータ３０４が出力部材３０８の凹部３２４に収容されるので、波動歯車装置３００をよりコンパクトにでき、波動歯車装置３００の組み立てを容易に行うことができる。出力部材３０８は、略円形形状を有し、中心軸Ａを中心として配置されるとともに、ベルト３０６及びウェーブ・ジェネレータ３０４と当接するベースプレート３２６を有する。ベースプレート３２６は、中心軸Ａの回りに延設される周辺部３２８を有する。壁部３３０が、スプライン３０２と係合するよう、周辺部３２８から外側にかつ中心軸Ａの回りに延設される。壁部３３０は、互いから間隔を空けて配置されるとともに、ベルト３０６と係合するよう壁部３３０から外側にかつ径方向に中心軸Ａに向かって延設される複数の壁歯３３２を有し、これにより、出力部材３０８はベルト３０６及びウェーブ・ジェネレータ３０４と同じ速度で回転できる。出力部材３０８がベルト３０６及びウェーブ・ジェネレータ３０４と同じ速度で回転できるよう、壁歯３３２は、スプライン歯３１８の第一歯形状とは異なる第二歯形状を呈する。本発明の実施形態では、複数の壁歯３３２のそれぞれの壁歯３３２は、第二歯形状を呈する略三角形形状を有する。出力部材３０８は、略円形形状を有し中心軸Ａを中心として配置され円筒空間部３２０と連通する開口空間部３３４を有する。

複数のベルト歯３２２のそれぞれのベルト歯３２２は、ベルト歯３２２を補強し剛性を与えるよう内部に配置される金属インサート３４０を有する。本発明の実施形態では、ベルト３０６はウェーブ・ジェネレータ３０４の周囲に巻き付けられるチェーン３４４である。チェーン３４４は、互いに連結された複数のユニット３４６を有する。複数のユニット３４６のそれぞれのユニット３４６は、複数のベルト歯３２２の１つのベルト歯３２２を有する。ウェーブ・ジェネレータ３０４は、電気モータにウェーブ・ジェネレータ３０４を連結するための複数の穴（オリフィス）３４８を有することができる。ベースプレート３２６は、周方向に互いから間隔を空けて配置される複数の係合部材３５０を有する。複数の係合部材３５０は、中心軸Ａに向かって径方向内側に延設されてシャフトと係合し電気モータの回転運動をシャフトに伝える。ウェーブ・ジェネレータ３０４は、オリフィス３４８に隣接して配置されるとともにウェーブ・ジェネレータ３０４から径方向外側にかつ中心軸Ａの回りに環状に延設されるフランジ３５２を有する。フランジ３５２は、スプライン３０２と当接し、スプライン３０２を出力部材３０８とウェーブ・ジェネレータ３０４との間に挟持してスプライン３０２の軸方向移動を防止する。

動作時において、回転運動またはトルク荷重の入力は、電気モータまたは他の回転運動発生源により、初めにウェーブ・ジェネレータ３０４を介して波動歯車装置３００に入力される。本発明の実施形態では、ウェーブ・ジェネレータ３０４の複数のオリフィス３４８を電気モータまたは回転運動発生源に連結することができ、これにより、ウェーブ・ジェネレータ３０４が波動歯車装置３００に回転運動を入力できる。ウェーブ・ジェネレータ３０４がスプライン３０２内で回転すると、ウェーブ・ジェネレータ３０４の移動に応じてベルト３０６が変形し、ウェーブ・ジェネレータ３０４の周囲で摺動する。ベルト３０６がウェーブ・ジェネレータ３０４の周囲で摺動するとき、ベルト歯３２２はスプライン歯３１８と噛合状態となる。ベルト歯３２２の総数がスプライン歯３１８の総数より少ないので、ウェーブ・ジェネレータ３０４がスプライン３０２内で回転すると、ウェーブ・ジェネレータ３０４の回転速度が低減される。また、ベルト３０６がウェーブ・ジェネレータ３０４の周囲で摺動するとき、ベルト３０６は壁歯３３２と噛合状態となる。壁歯３３２の総数がベルト歯３２２の総数と等しいので、出力部材３０８は、ウェーブ・ジェネレータ３０４の回転方向と同じ方向か反対方向に回転する。したがって、ベルト歯３２２がスプライン歯３１８と壁歯３３２との両方と係合するので、トルク荷重の入力により剪断力が発生する。本発明の一の実施形態では、ベルト３０６は、例えばゴム等のエラストマー材料から形成できる。ベルト３０６がエラストマー材料から形成される場合、回転運動またはトルク荷重の入力により生じる剪断力に耐えることができ、したがって、波動歯車装置３００の騒音・振動・ハーシュネス（ＮＶＨ）を低減することができる。

もちろん、本発明に多くの変形及び変更を上記の教示に基づいて行うことができ、詳細な説明以外にも添付の特許請求の範囲内で実現できる。上記の記載は、発明の新規性が有用となるあらゆる組み合わせにわたることは理解されよう。装置の請求項における語「前記」の使用は、それが前出されていて、請求項に含まれていることを意味する明確な引用である。「前記」を使用していないものでも、請求項の範囲に含まれている場合もある。

Claims (27)

1. 上面、底面、外面及び内面を有するスプラインであって、前記上面と前記底面とは、互いから軸方向に間隔を空けて配置されており、前記外面と前記内面とは、前記上面と前記底面とを接続するよう中心軸の回りに延設されている、スプラインと、
   前記内面から前記中心軸に向かって延設される、複数のスプライン歯と、
   前記スプライン内に回転可能に配置される、ウェーブ・ジェネレータと、
   前記ウェーブ・ジェネレータの回りに延設されるベルトであって、前記ベルトは前記スプライン歯と係合するよう前記ベルトから径方向外側に延設される複数のベルト歯を有しており、前記ベルト歯の総数は、前記スプライン歯の総数より少ない、ベルトと、
   前記ウェーブ・ジェネレータと前記ベルトとを収容するとともに、前記ウェーブ・ジェネレータと前記ベルトと係合する凹部を有する出力部材であって、前記出力部材は、前記ウェーブ・ジェネレータからの回転運動に応じて、前記ウェーブ・ジェネレータと同じ方向または反対方向に回転する出力部材と、
   を備えており、
   前記出力部材は、前記ベルトと前記ウェーブ・ジェネレータとに当接するよう配置されるベースプレートを有しており、
   前記ベースプレートは、前記中心軸の回りに延設される周辺部を有している、
   波動歯車装置。
2. 前記スプラインと係合するよう前記周辺部から外側にかつ前記中心軸の回りに延設される壁部を更に備える、
   請求項１に記載の波動歯車装置。
3. 前記壁部は、互いから間隔を空けて配置されるとともに、前記ベルトと係合するよう前記壁部から外側にかつ前記中心軸に向かって径方向に延設される複数の壁歯を有する、
   請求項２に記載の波動歯車装置。
4. 前記壁歯の総数は、前記ベルト歯の前記総数と等しい、
   請求項３に記載の波動歯車装置。
5. 前記出力部材は、前記ベースプレートから径方向内側に配置され、前記ベースプレートに連結され、前記中心軸に沿って延設される開口部を形成するよう前記中心軸の回りに環状に延設されるカラーを有する、
   請求項１から４のいずれか1項に記載の波動歯車装置。
6. 前記カラーは、周方向に互いから間隔を空けて配置されるとともに、前記中心軸に向かって径方向内側に延設される複数の係合部材を有する、
   請求項５に記載の波動歯車装置。
7. 前記ベルト歯のそれぞれの歯は、内部に、前記ベルト歯を補強し剛性を与えるよう配置される金属インサートを有する、
   請求項３に記載の波動歯車装置。
8. 前記金属インサートは、前記ベルトから軸方向に離れて位置するインサート端部へと前記中心軸に沿って前記ベルト内を通って延設される、
   請求項７に記載の波動歯車装置。
9. 前記ベルトはチェーンであり、前記チェーンは、互いに接続される複数のユニットを有しており、前記複数のユニットのそれぞれのユニットは、前記複数のベルト歯の１つを有する、
   請求項７または８に記載の波動歯車装置。
10. 前記インサート端部は前記壁歯と噛合する、
    請求項８または９に記載の波動歯車装置。
11. 前記ベースプレートは、前記出力部材を前記ウェーブ・ジェネレータと前記ベルトとに連結し、前記ウェーブ・ジェネレータ及び前記ベルトとともに回転させるよう、前記インサート端部を収容するように前記中心軸の回りに配置される複数の孔を有する、
    請求項８、９または１０に記載の波動歯車装置。
12. 前記スプライン歯は第一歯形状を有しており、前記壁歯は第二歯形状を有しており、前記第一歯形状は、前記第二歯形状と異なる、
    請求項３、４、７、８、９、１０または１１に記載の波動歯車装置。
13. 前記スプライン歯のそれぞれの歯は、前記第一歯形状を形成する略台形形状を有しており、
    前記壁歯のそれぞれの歯は、前記第二歯形状を形成する三角形状を有している、
    請求項１２に記載の波動歯車装置。
14. 前記ウェーブ・ジェネレータは、前記ウェーブ・ジェネレータから径方向外側にかつ前記中心軸の回りに環状に延設されるフランジを有しており、
    前記フランジは、前記出力部材と前記ウェーブ・ジェネレータとの間に前記スプラインを挟持するよう前記スプラインと当接し、前記スプラインの軸方向移動を防止する、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の波動歯車装置。
15. 上面、底面、外面及び内面を有するスプラインであって、前記上面と前記底面とは、互いから軸方向に間隔を空けて配置されており、前記外面と前記内面とは、前記上面と前記底面とを接続するよう中心軸の回りに延設されている、スプラインと、
    前記内面から前記中心軸に向かって延設され、第一歯形状を有する、複数のスプライン歯と、
    前記スプライン内に回転可能に配置されるウェーブ・ジェネレータと、
    前記ウェーブ・ジェネレータの回りに延設されるベルトであって、前記ベルトは前記スプライン歯と係合するよう前記ベルトから径方向外側に延設される複数のベルト歯を有しており、前記ベルト歯の総数は、前記スプライン歯の総数より少ない、ベルトと、
    前記ウェーブ・ジェネレータと前記ベルトとを収容するとともに、前記ウェーブ・ジェネレータと前記ベルトと係合する出力部材であって、前記出力部材は、複数の壁歯を有する壁部を有しており、前記壁歯は第二歯形状を有しており、前記第二歯形状は、前記第一歯形状とは異なり、
    前記出力部材は、前記ベルトと前記ウェーブ・ジェネレータとに当接するよう配置されるベースプレートを有しており、
    前記ベースプレートは、前記中心軸の回りに延設される周辺部を有している、
    波動歯車装置。
16. 前記ウェーブ・ジェネレータからの回転運動に応じて、前記出力部材は、前記ウェーブ・ジェネレータと同じ方向または反対方向に回転する、
    請求項１５に記載の波動歯車装置。
17. 前記ベースプレートは、前記中心軸の回りに環状に延設され、
    前記壁部は、前記スプラインと係合するよう、前記周辺部から外側にかつ前記中心軸の回りに延設される、
    請求項１５または１６に記載の波動歯車装置。
18. 前記壁歯は、互いから間隔を空けて配置されるとともに、前記ベルトと係合するよう前記壁部から外側にかつ前記中心軸に向かって径方向に延設される、
    請求項１５、１６または１７に記載の波動歯車装置。
19. 前記壁歯の総数は、前記ベルト歯の前記総数と等しい、
    請求項１５から１８のいずれか１項に記載の波動歯車装置。
20. 前記スプライン歯のそれぞれの歯は、前記第一歯形状を形成する略台形形状を有しており、
    前記壁歯のそれぞれの歯は、前記第二歯形状を形成する略三角形状を有している、
    請求項１５から１９のいずれか1項に記載の波動歯車装置。
21. 前記出力部材は、前記ベースプレートから径方向内側に配置され、前記ベースプレートに連結され、そして前記中心軸に沿って延設される開口部を形成するよう前記中心軸の回りに環状に延設されるカラーを有する、
    請求項１７から２０のいずれか1項に記載の波動歯車装置。
22. 前記カラーは、周方向に互いから間隔を空けて配置されるとともに、前記中心軸に向かって径方向内側に延設される複数の係合部材を有する、
    請求項２１に記載の波動歯車装置。
23. 前記ベルト歯のそれぞれの歯は、内部に、前記ベルト歯を補強し剛性を与えるよう配置される金属インサートを有する、
    請求項１５から２２のいずれか１項に記載の波動歯車装置。
24. 前記金属インサートは、前記ベルトから軸方向に離れて位置するインサート端部へと前記中心軸に沿って前記ベルト内を通って延設される、
    請求項２３に記載の波動歯車装置。
25. 前記ベルトはチェーンであり、前記チェーンは、互いに接続される複数のユニットを有しており、前記複数のユニットのそれぞれのユニットは、前記複数のベルト歯の１つを有する、
    請求項２３または２４に記載の波動歯車装置。
26. 前記インサート端部は、前記壁歯と噛合する、
    請求項２４または２５に記載の波動歯車装置。
27. 前記ウェーブ・ジェネレータは、前記ウェーブ・ジェネレータから径方向外側にかつ前記中心軸の回りに環状に延設されるフランジを有しており、
    前記フランジは、前記出力部材と前記ウェーブ・ジェネレータとの間に前記スプラインを挟持するよう前記スプラインと当接し、前記スプラインの軸方向移動を防止する、
    請求項１５から２６のいずれか１項に記載の波動歯車装置。
    

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