JP7032011B2 - ユニットタイプの波動歯車装置 - Google Patents

Description

本発明は、剛性の内歯歯車と可撓性の外歯歯車とを相対回転可能な状態で支持するベアリングを備えたユニットタイプの波動歯車装置に関し、更に詳しくは、内歯歯車と外歯歯車の間のかみ合い部分がグリース潤滑されるユニットタイプの波動歯車装置に関する。

ユニットタイプの波動歯車装置として、剛性の内歯歯車と、可撓性の外歯歯車と、両歯車を相対回転可能な状態で支持しているクロスローラベアリングなどのベアリングとを備えたものが知られている。この構成の波動歯車装置は、特許文献１、２に記載されている。

特許文献１に記載の波動歯車装置では、クロスローラベアリングが、シルクハット形状の外歯歯車の円筒状胴部を取り囲む状態に配置されている。クロスローラベアリングの外輪は外歯歯車のダイヤフラムの外周縁に形成した円環状のボスに締結され、クロスローラベアリングの内輪は、内歯歯車に固定されている。外歯歯車の円筒状胴部およびダイヤフラムと、クロスローラベアリングの内輪との間には、双方の部材が干渉しないように所定の隙間が形成されている。隙間は、内歯歯車と外歯歯車のかみ合い部分に連通していると共に、クロスローラベアリングの内外輪の間の軌道溝に連通している。特許文献２に記載の波動歯車装置では、クロスローラベアリングがカップ形状をした外歯歯車の円筒状胴部を取り囲む状態に配置されている。外歯歯車の円筒状胴部およびダイヤフラムと、クロスローラベアリングの内輪との間には、所定の隙間が形成されている。隙間は、内歯歯車と外歯歯車のかみ合い部分およびクロスローラベアリングの軌道溝に連通している。

なお、特許文献３には、波動歯車装置の外部から供給される潤滑オイルを、波動歯車装置の内部に導くために、外歯歯車にオイル供給穴を形成することが提案されている。

国際公開第２０１４／０９１５２２号 国際公開第２０１４／２０３２９３号 特許第４８７７８０４号公報

ここで、ユニットタイプの波動歯車装置では、両歯車のかみ合い部分の潤滑が、かみ合い部分に予め塗布あるいは充填したグリースによって行われる場合がある。かみ合い部分においては、波動発生器によって、外歯歯車における外歯が形成されている円筒状胴部が繰り返し半径方向に撓められる。外歯形成部分が半径方向に繰り返し撓むことによって生じるポンプ効果により、グリース潤滑されているかみ合い部分から、グリースが押し出される。押し出されたグリースは、外歯歯車の円筒状胴部とクロスローラベアリングの内輪との間に形成されている隙間に流れ込む。

隙間に流れ込むグリースは、この隙間を通って、クロスローラベアリングの内外輪の間の軌道溝に流れる。クロスローラベアリングにおけるユニット外側に面する内外輪の間は、一般にオイルシールによってシールされている。しかしながら、軌道溝に流れ込むグリースによって、軌道溝の内圧が高まると、オイルシールから外部にグリースが漏れ出るおそれがある。

本発明の目的は、この点に鑑みて、内歯歯車と外歯歯車とを相対回転可能な状態で支持しているベアリングのオイルシールからユニット外にグリースが漏れ出ることを防止あるいは抑制できるようにしたユニットタイプの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、本発明のユニットタイプの波動歯車装置は、
剛性の内歯歯車と、
可撓性の外歯歯車と、
内歯歯車と外歯歯車とを相対回転自在の状態で支持しているベアリングと、
波動発生器と、
内歯歯車と外歯歯車とのかみ合い部分に塗布あるいは充填されたグリースと、
ベアリングと外歯歯車との間に形成され、かみ合い部分およびベアリングの内輪と外輪の間の軌道溝に連通している隙間と、
ユニット外側に面している内輪と外輪との間をシールしているオイルシールと、
外歯歯車に形成したグリース流通孔と
を備えており、
外歯歯車は、内歯歯車の内側に同軸に配置された半径方向に撓み可能な円筒状胴部、および、円筒状胴部の一方の端から半径方向の外方あるいは内方に延びている円盤状のダイヤフラムを備え、外歯は、内歯歯車の内歯に対峙する円筒状胴部の外周面部分に形成されており、
波動発生器は、外歯歯車の円筒状胴部の内側に同軸に配置され、円筒状胴部を半径方向に繰り返し撓めて、内歯にかみ合う外歯の位置を円周方向に移動させるようになっており、
グリース流通孔は、円筒状胴部およびダイヤフラムのうちの少なくとも一方の部位を貫通して、隙間と円筒状胴部の内側空間との間を連通していることを特徴としている。

両歯車のかみ合い部分に塗布あるいは充填されているグリースは、波動発生器によって繰り返し半径方向に撓められる外歯歯車の円筒状胴部のポンプ効果によって、ダイヤフラムの方向に押し出される。押し出されたグリースは、外歯歯車の円筒状胴部とベアリングの間の隙間に流れ込む。この隙間は、ベアリングの軌道溝に連通していると共に、外歯歯車に形成したグリース流通孔を介して、外歯歯車の内側空間に連通している。したがって、かみ合い部分から隙間に押し出されたグリースの一部は、グリース流通孔を介して、外歯歯車の内側空間に流れ込む。隙間を通ってベアリングの軌道溝に流れるグリースの量を低減できる。よって、ベアリングの軌道溝に到達するグリースの量を低減できるので、軌道溝からオイルシールを介してユニット外側にグリースが漏れ出ることを防止あるいは抑制できる。

ここで、グリース流通孔は、例えば、ダイヤフラムにおいて、その円周方向に等角度の間隔、あるいは異なる角度間隔で形成すればよい。グリース流通孔は、円形、楕円、多角形その他の形状の貫通孔とすることができる。

本発明を適用した実施の形態１のユニットタイプの波動歯車装置を示す概略縦断面図である。 図１Ａのユニットタイプの波動歯車装置の１Ｂ－１Ｂ線で切断した部分を示す概略横断面図である。 図１Ａのユニットタイプの波動歯車装置の内歯歯車およびシルクハット形状の外歯歯車を示す斜視図である。 本発明を適用した実施の形態２のユニットタイプの波動歯車装置を示す概略縦断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したユニットタイプの波動歯車装置の実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下に述べる実施の形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１Ａは本発明の実施の形態１に係るユニットタイプの波動歯車装置の概略縦断面図であり、図１Ｂは図１Ａの１Ｂ－１Ｂ線で切断した部分を示す概略横断面図であり、図１Ｃは内歯歯車と外歯歯車を示す斜視図である。ユニットタイプの波動歯車装置１（以下、単に、「波動歯車装置１」という。）は、中空入力軸２、第１入力軸受け３、第２入力軸受け４、第１ユニット端板５、第２ユニット端板６、波動歯車機構７、および、クロスローラベアリング８を備えている。

第１ユニット端板５は、中空入力軸２の一方の第１軸端部２ａを、第１入力軸受け３を介して、回転自在の状態で支持している。第２ユニット端板６は、中空入力軸２の他方の第２軸端部２ｂを、第２入力軸受け４を介して、回転自在の状態で支持している。第１ユニット端板５と第２ユニット端板６の間には、波動歯車機構７が中空入力軸２を取り囲む状態に組み込まれている。

波動歯車機構７は、中空入力軸２と一体回転する波動発生器１１、波動発生器１１によって非円形に撓められている可撓性の外歯歯車１２、および、外歯歯車１２に部分的にかみ合っている剛性の内歯歯車１３を備えている。本例では、外歯歯車１２は波動発生器１１によって楕円状に撓められている。

波動発生器１１は、中空入力軸２に一体形成した楕円形輪郭のプラグ部分１１ａと、このプラグ部分１１ａの楕円形外周面１１ｂに装着したウエーブベアリング１１ｃとを備えている。ウエーブベアリング１１ｃは半径方向に撓み可能な内外輪を備えており、プラグ部分１１ａによって楕円形に撓められている。

外歯歯車１２はシルクハット形状をしており、半径方向に撓み可能な円筒状胴部１２ａ、この円筒状胴部１２ａにおける第１ユニット端板５の側の端から半径方向の外方に広がっている円環状のダイヤフラム１２ｂ、このダイヤフラム１２ｂの外周縁に連続して形成された円環状の剛性のボス１２ｃ、および、円筒状胴部１２ａにおける第２ユニット端板６の側の外周面部分に形成した外歯１２ｄを備えている。円筒状胴部１２ａにおける外歯１２ｄが形成されている部位の内側に波動発生器１１が位置しており、この部位が、波動発生器１１によって、楕円状に撓められている。楕円状に撓められた円筒状胴部１２ａの長軸両端の位置において、外歯１２ｄが内歯歯車１３の内歯１３ａにかみ合っている。外歯１２ｄと内歯１３ａとのかみ合い部分１４の潤滑はグリース潤滑によって行われる。かみ合い部分１４には、所定量のグリース（図示せず）が予め塗布あるいは充填されている。なお、外歯歯車１２の内側空間１２ｅにもグリースが充填されており、外歯歯車１２と波動発生器１１との間の摺動部分、波動発生器１１のウエーブベアリング１１ｃ等の部分が潤滑される。

クロスローラベアリング８は、外歯歯車１２の円筒状胴部１２ａを取り囲む状態に配置されている。中心軸線１ａの方向においては、クロスローラベアリング８は、外歯歯車１２のダイヤフラム１２ｂおよびボス１２ｃと、内歯歯車１３との間に配置されている。クロスローラベアリング８の外輪８ａは、ボス１２ｃを挟み、第１ユニット端板５に対して、複数本のボルト９ａによって、固定されている。その内輪８ｂは、第２ユニット端板６の内歯歯車１３に、複数本のボルト９ｂによって、固定されている。第１ユニット端板５に固定した外歯歯車１２と、第２ユニット端板６に固定した内歯歯車１３とは、クロスローラベアリング８によって、相対回転が可能な状態となっている。

外歯歯車１２とクロスローラベアリング８との間には、隙間１５が形成されている。隙間１５には、外歯１２ｄと内歯１３ａとのかみ合い部分１４に連通している第１隙間部分１５ａが含まれている。また、隙間１５には、クロスローラベアリング８の外輪８ａと内輪８ｂとの間の円環状の軌道溝８ｃに連通している第２隙間部分１５ｂが含まれている。第１隙間部分１５ａは、外歯歯車１２の円筒状胴部１２ａの外周面と、内輪８ｂの内周面との間に形成されており、円筒状胴部１２ａに沿って中心軸線１ａの方向に延びている。

第２隙間部分１５ｂは、ダイヤフラム１２ｂと、内輪８ｂの円環状の端面との間に形成されており、ダイヤフラム１２ｂに沿って半径方向に延びている。第１隙間部分１５ａの一端はかみ合い部分１４に連通しており、その他端は第２隙間部分１５ｂの半径方向の内端に繋がっている。第２隙間部分１５ｂの半径方向の外端は、外輪８ａと内輪８ｂとの間を通って、軌道溝８ｃに連通している。軌道溝８ｃにはローラが転動可能な状態で挿入されている。クロスローラベアリング８において、軌道溝８ｃは、外輪８ａと内輪８ｂの間の隙間８ｄを介して、ユニット外側に連通している。この隙間８ｄは、外輪８ａと内輪８ｂの間に装着したオイルシール１６によってシールされている。

ダイヤフラム１２ｂと、第１ユニット端板５との間にも、ダイヤフラム１２ｂに沿って半径方向に延びる隙間部分１７が形成されている。この隙間部分１７の半径方向の内端の側は、外歯歯車１２の円筒状胴部１２ａの内側空間１２ｅに連通している。内側空間１２ｅは、円筒状胴部１２ａと中空入力軸２の円形外周面との間に形成されている円環状空間である。

ここで、図１Ａ、図１Ｃに示すように、ダイヤフラム１２ｂにおける半径方向の中程の部位には、複数個のグリース流通孔１８が形成されている。グリース流通孔１８は、本例では、ダイヤフラム１２ｂにおいて、その円周方向に等角度間隔で形成された８個の円形貫通孔である。ダイヤフラム１２ｂの一方の側の第２隙間部分１５ｂと、他方の側の隙間部分１７とは、複数個のグリース流通孔１８を介して連通している。なお、グリース流通孔１８を、円筒状胴部１２ａに形成した場合には、第１隙間部分１５ａと外歯歯車１２の内側空間１２ｅとがグリース流通孔１８を介して連通する。

この構成の波動歯車装置１の動作を説明する。モータ軸（図示せず）に連結した中空入力軸２が回転すると、それと一体となって波動発生器１１が回転する。これにより、外歯歯車１２と内歯歯車１３のかみ合い位置が円周方向に移動し、これらの歯車の歯数差に応じた相対回転が、両歯車１２、１３の間に発生する。内歯歯車１３（第２ユニット端板６）を固定すると、外歯歯車１２（第１ユニット端板５）から減速回転が出力される。逆に、外歯歯車１２（第１ユニット端板５）を固定すると、内歯歯車１３（第２ユニット端板６）から減速回転が出力される。

内歯歯車１３に対する外歯歯車１２のかみ合い部分１４においては、波動発生器１１が回転すると、円筒状胴部１２ａが繰り返し半径方向に撓められる。この撓みにより、かみ合い部分１４には、グリースがダイヤフラム１２ｂの方向に押し出されるポンプ効果が発生する。押し出されたグリースが、隙間１５を通って、クロスローラベアリング８の軌道溝８ｃに向かって流れる。

隙間１５の第２隙間部分１５ｂは、グリース流通孔１８を介して、ダイヤフラム１２ｂの反対側の隙間部分１７に連通している。第２隙間部分１５ｂを流れるグリースの一部は軌道溝８ｃに向かうが、残りは、グリース流通孔１８を通って反対側の隙間部分１７に流れ込む。隙間部分１７に流れ込むグリースは、外歯歯車１２の内側空間１２ｅに還流する。グリース流通孔１８を形成しておくことで、クロスローラベアリング８の軌道溝８ｃに到達するグリースの量を低減できる。よって、オイルシール１６を介してユニット外部にグリースが漏れ出ることを防止あるいは抑制できる。

（実施の形態２）
図２は、本発明を適用した実施の形態２のユニットタイプの波動歯車装置を示す概略縦断面図である。ユニットタイプの波動歯車装置２０（以下、単に、「波動歯車装置２０」という。）には、カップ形状の外歯歯車を備えた波動歯車機構が組み込まれている。

波動歯車装置２０は、波動歯車機構３０、クロスローラベアリング４０および出力軸５０を備えている。波動歯車機構３０は、波動発生器３１、波動発生器３１によって非円形に撓められている可撓性の外歯歯車３２、および、外歯歯車３２に部分的にかみ合っている剛性の内歯歯車３３を備えている。本例では、外歯歯車３２は波動発生器３１によって楕円状に撓められている。波動発生器３１は、楕円形輪郭のプラグ部分３１ａと、このプラグ部分３１ａの楕円形外周面３１ｂに装着したウエーブベアリング３１ｃとを備えている。ウエーブベアリング３１ｃは半径方向に撓み可能な内外輪を備えており、プラグ部分３１ａによって楕円形に撓められている。

外歯歯車３２はカップ形状をしており、半径方向に撓み可能な円筒状胴部３２ａ、この円筒状胴部３２ａにおける出力軸５０の側の端から半径方向の内方に延びている円環状のダイヤフラム３２ｂ、このダイヤフラム３２ｂの内周縁に連続して形成された円環状の剛性のボス３２ｃ、および、円筒状胴部３２ａにおける他方の端の側の外周面部分に形成した外歯３２ｄを備えている。円筒状胴部３２ａにおける外歯３２ｄが形成されている部位の内側に、波動発生器３１が位置しており、この部位が、波動発生器３１によって、楕円形に撓められている。楕円形に撓められた円筒状胴部３２ａの長軸両端の位置において、外歯３２ｄが内歯歯車３３の内歯３３ａにかみ合っている。外歯３２ｄと内歯３３ａとのかみ合い部分３４の潤滑はグリース潤滑によって行われる。かみ合い部分３４には、所定量のグリース（図示せず）が予め塗布あるいは充填されている。なお、外歯歯車３２の内側空間３２ｅにもグリースが充填されており、外歯歯車３２と波動発生器３１との間の摺動部分、波動発生器３１のウエーブベアリング３１ｃ等の部分が潤滑される。

クロスローラベアリング４０は、中心軸線２０ａの方向において、内歯歯車３３に対して隣接配置されている。クロスローラベアリング４０の外輪４１に、内歯歯車３３が締結ボルトによって同軸に固定されている。クロスローラベアリング４０の内輪４２は、本例では、出力軸５０の外周部分に一体形成されている。すなわち、内輪４２と出力軸５０とが、単一部品となっている。ユニット外側に面する外輪４１と内輪４２との間の隙間は、オイルシール４５によって封鎖されている。出力軸５０は円盤形状をしており、その内側の端面に、外歯歯車３２のボス３２ｃが締結ボルトによって同軸に固定されている。これにより、外輪４１に固定した内歯歯車３３と、内輪４２が一体形成されている出力軸５０に固定した外歯歯車３２とが、相対回転が可能な状態となっている。

外歯歯車３２とクロスローラベアリング４０との間には隙間６０が形成されている。隙間６０には、第１隙間部分６１と第２隙間部分６２とが含まれている。第１隙間部分６１は、外歯歯車３２と、外輪４１および内歯歯車３３との間に形成されている。第２隙間部分６２は、外歯歯車３２と内輪４２との間に形成されている。第１隙間部分６１は、外歯歯車３２の円筒状胴部３２ａの外周面と、外輪４１の端面部分と、内歯歯車３３における内歯３３ａに隣接する内周面部分との間に形成されており、円筒状胴部３２ａに沿って中心軸線２０ａの方向に延びている。第１隙間部分６１の一方の端は、外歯３２ｄと内歯３３ａとのかみ合い部分３４に連通しており、他方の端は、外輪４１と内輪４２の間の軌道溝４３に連通していると共に、第２隙間部分６２に連通している。第２隙間部分６２は、ダイヤフラム３２ｂと、出力軸５０の円環状の内側の端面との間に形成されており、ダイヤフラム３２ｂに沿って半径方向に延びている。第２隙間部分６２の半径方向の外端が、第１隙間部分６１に連通している。

外歯歯車３２のダイヤフラム３２ｂにおける半径方向の中程の部位には、複数個のグリース流通孔３８が形成されている。グリース流通孔３８は、本例では、ダイヤフラム３２ｂにおいて、その円周方向に等角度間隔で形成された複数個の円形貫通孔である。したがって、第２隙間部分６２と、外歯歯車３２の内側空間３２ｅとは、複数個のグリース流通孔３８を介して連通している。内側空間３２ｅは、円筒状胴部３２ａと波動発生器３１との間に形成されている空間である。なお、グリース流通孔３８を、円筒状胴部３２ａに形成した場合には、第１隙間部分６１と外歯歯車３２の内側空間３２ｅとがグリース流通孔３８を介して連通する。

この構成の波動歯車装置２０の動作を説明する。モータ（図示せず）によって波動発生器３１が回転すると、外歯歯車３２と内歯歯車３３のかみ合い位置が円周方向に移動する。両歯車の歯数差に応じた相対回転が、両歯車３２、３３の間に発生する。内歯歯車３３の側が固定側とされ、外歯歯車３２が連結されている出力軸５０から減速回転が取り出される。

内歯歯車３３に対する外歯歯車３２のかみ合い部分３４においては、波動発生器３１が回転すると、円筒状胴部３２ａが繰り返し半径方向に撓められる。この撓みにより、かみ合い部分３４には、グリースがダイヤフラム３２ｂの方向に押し出されるポンプ効果が発生する。押し出されたグリースが、第１隙間部分６１を通って、クロスローラベアリング４０の軌道溝４３に向かって流れる。

第１隙間部分６１は、第２隙間部分６２およびグリース流通孔３８を介して、外歯歯車３２の内側空間３２ｅに連通している。第１隙間部分６１に押し出されたグリースの一部は軌道溝４３に向かうが、残りは、第２隙間部分６２からグリース流通孔３８を通って外歯歯車３２の内側空間３２ｅに還流する。クロスローラベアリング４０の軌道溝４３に到達するグリースの量を低減できるので、オイルシール４５を介して外部にグリースが漏れ出ることを防止あるいは抑制できる。

Claims (4)

1. （削除）
2. （削除）
3. 剛性の内歯歯車と、
   可撓性の外歯歯車と、
   前記内歯歯車と前記外歯歯車とを相対回転可能な状態で支持するベアリングと、
   波動発生器と、
   前記内歯歯車の内歯と前記外歯歯車の外歯とのかみ合い部分に塗布あるいは充填したグリースと、
   前記ベアリングと前記外歯歯車との間に形成され、前記かみ合い部分および前記ベアリングの軌道溝に連通する隙間と、
   前記外歯歯車に形成したグリース流通孔と
   を備えており、
   前記外歯歯車は、前記内歯歯車の内側に同軸に配置された半径方向に撓み可能な円筒状胴部、および、前記円筒状胴部の一方の第１端から半径方向の外方に延びている円盤状のダイヤフラムを備えたシルクハット形状をしており、前記外歯は、前記内歯歯車の前記内歯に対峙する前記円筒状胴部の外周面部分に形成されており、
   前記波動発生器は、前記外歯歯車の円筒状胴部の内側に同軸に配置され、前記円筒状胴部を半径方向に繰り返し撓めて、前記内歯にかみ合う前記外歯の位置を円周方向に移動させるようになっており、
   前記ベアリングの内輪は、軸線方向に沿って見た場合に、前記ダイヤフラムと前記内歯歯車との間に位置しており、
   前記隙間は、第１隙間部分および第２隙間部分を含み、
   前記第１隙間部分は、前記外歯歯車の前記円筒状胴部と前記ベアリングの前記内輪との間に形成され、前記円筒状胴部の外周面に沿って前記軸線方向に延び、前記かみ合い部分に連通しており、
   前記第２隙間部分は、前記内輪と前記ダイヤフラムとの間に形成され、前記ダイヤフラムに沿って半径方向に延びており、
   前記第２隙間部分の前記半径方向の内端は前記第１隙間部分に連通し、前記第２隙間部分の前記半径方向の外端は前記ベアリングの軌道溝に連通しており、
   前記グリース流通孔は、前記ダイヤフラムに形成され、前記第２隙間部分と前記円筒状胴部の内側空間との間を連通している
   ユニットタイプの波動歯車装置。
4. 剛性の内歯歯車と、
   可撓性の外歯歯車と、
   前記内歯歯車と前記外歯歯車とを相対回転可能な状態で支持するベアリングと、
   波動発生器と、
   前記内歯歯車の内歯と前記外歯歯車の外歯とのかみ合い部分に塗布あるいは充填したグリースと、
   前記ベアリングと前記外歯歯車との間に形成され、前記かみ合い部分および前記ベアリングの軌道溝に連通する隙間と、
   前記外歯歯車に形成したグリース流通孔と
   を備えており、
   前記外歯歯車は、前記内歯歯車の内側に同軸に配置された半径方向に撓み可能な円筒状胴部、および、前記円筒状胴部の一方の第１端から半径方向の内方に延びている円盤状のダイヤフラムを備えたカップ形状をしており、前記外歯は、前記内歯歯車の前記内歯に対峙する前記円筒状胴部の外周面部分に形成されており、
   前記波動発生器は、前記外歯歯車の円筒状胴部の内側に同軸に配置され、前記円筒状胴部を半径方向に繰り返し撓めて、前記内歯にかみ合う前記外歯の位置を円周方向に移動させるようになっており、
   前記内歯歯車と前記ベアリングの外輪とは、軸線方向において隣接配置されており、
   前記隙間は、第１隙間部分および第２隙間部分を含み、
   前記第１隙間部分は、前記外歯歯車の前記円筒状胴部と、前記ベアリングの前記外輪および前記内歯歯車の内周面部分との間に形成されており、
   前記第２隙間部分は、前記ダイヤフラムと前記ベアリングの内輪との間に形成されており、
   前記第１隙間部分は、前記円筒状胴部の外周面に沿って前記軸線方向に延びており、
   前記第１隙間部分の前記軸線方向の一方の端は、前記かみ合い部分に連通しており、他方の端は、前記ベアリングの前記軌道溝に連通しており、
   前記第２隙間部分は、前記ダイヤフラムに沿って半径方向に延びており、
   前記第２隙間部分の前記半径方向の外端は前記第１隙間部分に連通しており、
   前記グリース流通孔は、前記ダイヤフラムに形成され、前記第２隙間部分と前記円筒状胴部の内側空間との間を連通している
   ユニットタイプの波動歯車装置。

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