JP7351009B2 - 潤滑剤封止構造、波動歯車装置およびアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、波動歯車装置、波動歯車装置およびモータを備えたアクチュエータ、その他の機械装置に用いる潤滑剤封止構造に関する。更に詳しくは、相対回転する第１部材および第２部材の間を通って、潤滑剤が、装置の内部から外部に漏れ出ることを防止する潤滑剤封止構造に関する。

波動歯車装置等の歯車装置においては、入力軸、出力軸等の回転側部材が、軸受を介して、装置ハウジング等の固定側の部材によって支持される。回転側部材と固定側部材の間には隙間が形成される。装置内部に充填されるオイル、グリース等の潤滑剤が、隙間を通って装置内の他の部位あるいは装置の外に漏れ出ることを防止するために、一般にオイルシールによって隙間が封止される。

特許文献１（特開２００６－２５８２３４号公報）には、オイルシールのシール性を高めた潤滑剤封止構造が提案されている。この潤滑剤封止構造では、オイルシールによる回転部材のシール部分に、潤滑剤に対して撥油性を有するフッ素系グリースを塗布して、シール性を高めている。

オイルシールの代わりに、ラビリンスシールを用いた潤滑剤封止構造も知られている。特許文献２（特開２００７－３３３０５４号公報）には、固定側部材と回転側部材との間に形成したラビリンス隙間と、ラビリンス隙間を形成している表面に撥油撥水材をコーティングして形成した撥油撥水面とを備えたロール軸受装置が提案されている。特許文献３（特開２０１７－９０８５号公報）には、鉄道車両用歯車装置のケーシングと車軸との間に組み込まれた、撥油処理面によって規定されるラビリンス流路を備えた非接触式シール装置が提案されている。

ここで、摺動面等の表面改質技術として、対象となる表面に微細溝等を加工する表面テクスチャリングが知られている。特許文献４（特開２０１７－２１４９９６号公報）には、フェムト秒レーザーを用いた表面加工により、摺動面に微細なグレーティング状凹凸の周期構造を形成し、潤滑不足による摩擦増加、焼き付けを防止することが提案されている。また、特許文献５（特許第５４６５１０９号公報）には、レーザー加工により、二部材の間の摺動面に潤滑流体を介在させると共に、摺動面に微小溝を形成することで、高い摩擦低減効果を与えることが提案されている。

特開２００６－２５８２３４号公報 特開２００７－３３３０５４号公報 特開２０１７－９０８５号公報 特開２０１７－２１４９９６号公報 特許第５４６５１０９号公報

本発明の目的は、微細溝加工（表面テクスチャリング）を利用して、相対回転する第１、第２部材の間の隙間部分を通って潤滑剤が漏れ出ることを確実に防止できるようにした潤滑剤封止構造を提供することにある。

本発明は、中心軸線回りに相対的に回転する第１部材および第２部材を備えた装置における前記第１、第２部材の間の隙間を通って、潤滑剤が、装置内部から漏れ出ることを防止する潤滑剤封止構造において、
前記隙間を封止するラビリンスシールを備えており、
前記ラビリンスシールは、相互に対峙する前記第１部材の側の第１表面部分と前記第２部材の側の第２表面部分との間に形成されており、
前記第１表面部分および前記第２表面部分には、それぞれ、前記潤滑剤に対する撥油性を備えた撥油面が形成されており、
前記第１表面部分に繋がる前記潤滑剤の漏出方向の上流側の第１上流側表面部分、および、前記第２表面部分に繋がる前記漏出方向の上流側の第２上流側表面部分のうちの少なくとも一方には、前記撥油性を備えた上流側撥油面が形成されており、
前記撥油面および前記上流側撥油面のそれぞれは、微細溝が所定の溝配列パターンで形成された表面テクスチャを備えており、
前記微細溝は、数マイクロメートルから数十ナノメートルの溝幅および溝深さを備えており、
前記溝配列パターンは、前記微細溝が、数マイクロメートルから数十ナノメートルの溝間隔で配列されたパターンであることを特徴としている。

本発明の潤滑剤封止構造においては、第１、第２部材の間の隙間を封止しているラビリンスシールを形成している第１、第２表面部分に、微細溝の溝配列パターンを施した撥油面が形成されている。また、ラビリンスシールよりも潤滑剤の漏出方向の上流側に位置する第１、第２上流側表面部分にも、上流側撥油面が形成されている。隙間を通って漏れ出す潤滑剤は、上流側撥油面によってはじかれて球状に変形する。ラビリンスシールの隙間寸法を球状の潤滑剤の大きさ（直径）よりも小さくしておくことで、潤滑剤がラビリンスシールを規定している隙間に流れ込むことが抑制される。また、ラビリンスシールは、撥油面によって規定されているので、ラビリンスシールに流れ込んだ潤滑剤の流れが抑制される。

本発明の潤滑剤封止構造では、微細溝加工による表面テクスチャリングを施すことによって形成した上流側撥油面による撥油効果、ラビリンスシールによるシール効果、およびラビリンスシールを規定している撥油面による撥油効果が相乗されて、優れたシール性が得られ、また、シール性が維持される。これにより、装置内部の潤滑剤封入部分から装置外部等に潤滑剤が漏れ出ることが確実に阻止される。

ここで、部材表面に、撥油性を与えるための溝配列パターンとしては、次の配列パターン（１）～（５）のいずれか一つを採用することができる。また、これらの配列パターンのうちから選択した複数の配列パターンを組み合わせた複合配列パターンを採用することもできる。
（１）前記微細溝が、前記溝間隔で、前記装置の中心軸線に沿った方向に、直線状、曲線状あるいは波状に延びる配列パターン
（２）前記微細溝が、前記溝間隔で、前記中心軸線を中心とする円周方向に、直線状、曲線状あるいは波状に延びる配列パターン
（３）前記微細溝が、前記溝間隔で、前記中心軸線に沿った方向に対して傾斜した方向に、直線状、曲線状あるいは波形状に延びる配列パターン
（４）前記微細溝が、前記溝間隔で、螺旋状に延びる配列パターン
（５）前記微細溝が、前記溝間隔で、網目状に形成された配列パターン

本発明の潤滑剤封止構造において、ラビリンスシールを構成している隙間部分の一部に、大きな隙間寸法の油溜まりを形成することができる。ラビリンスシールの隙間部分に侵入した潤滑剤を、油溜まりに捕捉することで、潤滑剤の漏出を確実に防止できる。

この場合、油溜まりに、不織布等の多孔質素材からなる油吸収体を装着しておくことができる。潤滑剤が油溜まりから下流側に流れ出ることを確実に防止できる。

また、油溜まりの内周面部分を、潤滑剤に対する親油性を備えた親油面にしておくことができる。これにより、油溜まりに溜まった潤滑剤が下流側に漏れ出ることを効果的に防止できる。

一方、ラビリンスシールを構成している隙間部分の一部に、潤滑材の漏出方向に向かって隙間寸法が漸減している隙間部分を形成することができる。例えば、クサビ形断面の隙間部分を形成しておくことができる。この隙間部分の隙間寸法を適切に設定しておくことで、この隙間部分において潤滑剤が補足されやすくなり、下流側に潤滑剤が漏れ出ることを効果的に防止できる。

本発明の潤滑剤封止構造を備えた波動歯車装置を示す概略縦断面図である。 図１Ａの波動歯車装置における潤滑剤封止構造が組み込まれている部位１Ｂを示す説明図である。 図１Ａの波動歯車装置における潤滑剤封止構造が組み込まれている部位１Ｃを示す説明図である。 図１Ａの波動歯車装置における潤滑剤封止構造が組み込まれている部位１Ｄを示す説明図である。 図１Ｂに示す潤滑剤封止構造の改変例を示す説明図である。 本発明の潤滑剤封止構造を備えたアクチュエータを示す概略縦断面図である。 図２Ａのアクチュエータにおける潤滑剤封止構造が組み込まれている部位２Ｂを示す説明図である。 図２Ａのアクチュエータにおける潤滑剤封止構造が組み込まれている部位２Ｃを示す説明図である。 図２Ａのアクチュエータにおける潤滑剤封止構造が組み込まれている部位２Ｄを示す説明図である。

以下に、図面を参照して本発明を適用した潤滑剤封止構造の実施の形態を説明する。以下の実施の形態は、本発明の潤滑剤封止構造を、波動歯車装置、および、波動歯車装置とモータとを備えたアクチュエータに適用した場合である。本発明は、波動歯車装置以外の歯車式減速機などの回転伝達装置にも同様に適用可能である。

［実施の形態１］
図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る波動歯車装置を示す概略縦断面図である。波動歯車装置１は、中心軸線１ａの方向に所定の間隔で対峙する円盤状の端板２および端板３と、これらの端板２、３の中心部分を同軸状態に貫通して延びている中空入力軸４と、端板２、３の間において中空入力軸４を同軸に取り囲む状態に組み込まれた波動歯車機構５とを備えている。中空入力軸４は、ボールベアリング６、７を介して、端板２、３によって回転自在の状態に支持されている。波動歯車機構５は、円環形状をした剛性の内歯歯車８と、シルクハット形状をした弾性の外歯歯車９と、楕円状輪郭の波動発生器１０と、内歯歯車８および外歯歯車９を相対回転自在の状態で支持しているクロスローラベアリング１１とを備えている。

外歯歯車９は、外歯９ａが形成されている可撓性の円筒状胴部９ｂと、円筒状胴部９ｂの端から半径方向の外方に広がっている円盤状のダイヤフラム９ｃと、ダイヤフラム９ｃの外周縁部分に一体形成した円環状の剛性のボス９ｄとを備えている。外歯９ａが形成されている円筒状胴部９ｂの開口端の側の部分が、内歯歯車８の内側に同軸に配置されている。円筒状胴部９ｂの開口端の側の部分の内側には、同軸に波動発生器１０が嵌め込まれている。波動発生器１０は、中空入力軸４の外周面部分に一体形成したプラグ部１０ａと、このプラグ部１０ａの楕円状外周面に装着したウエーブベアリング１０ｂとを備えている。波動発生器１０によって、外歯歯車９の円筒状胴部９ｂは楕円状に撓められて、その長軸の両端に位置する外歯９ａの部分が内歯歯車８の内歯８ａにかみ合っている。

外歯歯車９のボス９ｄは、中心軸線１ａの方向の両側から端板２とクロスローラベアリング１１の外輪１２との間に挟まれており、この状態で、三部材が締結固定されている。内歯歯車８は、中心軸線１ａの方向の両側から、端板３とクロスローラベアリング１１の内輪１３との間に挟まれており、この状態で、三部材が締結固定されている。

中空入力軸４は、モータ等に連結される回転入力部材である。中空入力軸４が回転すると、それと一体となって波動発生器１０が回転して、外歯歯車９の内歯歯車８に対するかみ合い位置が円周方向に移動する。両歯車８、９の間には、それらの歯数差に応じた相対回転が発生する。例えば、外歯歯車９が締結されている端板２が固定側部材とされ、内歯歯車８が締結されている端板３が回転出力部材とされ、端板３から相対回転（減速回転）が出力される。

波動歯車装置１の装置内部の潤滑部分には、外歯歯車９と内歯歯車８のかみ合い部分、外歯歯車９と波動発生器１０の接触部分、波動発生器１０のウエーブベアリング１０ｂ、クロスローラベアリング１１の摺動部、ボールベアリング６、７の摺動部などがある。波動歯車装置１には、これらの部分に封入あるいは塗布されている潤滑剤が装置内部から外部に漏れ出ることを防止するための潤滑剤封止構造が組み込まれている。本例の波動歯車装置１は、ラビリンスシール２０を備えた潤滑剤封止構造が組み込まれている部位１Ｂ、ラビリンスシール３０を備えた潤滑剤封止構造が組み込まれている部位１Ｃ、およびラビリンスシール４０を備えた潤滑剤封止構造が組み込まれている部位１Ｄを備えている。

部位１Ｂのラビリンスシール２０を備えた潤滑剤封止構造は、端板２と、中空入力軸４の一方の軸端部４ａとの間を封止しており、端板２、３の間における外歯歯車９と中空入力軸４との間の潤滑剤封入部分２６およびボールベアリング６の部分から、装置外部に潤滑剤が漏れ出ることを防止する。部位１Ｃのラビリンスシール３０を備えた潤滑剤封止構造は、端板３と、中空入力軸４の他方の軸端部４ｂとの間を封止しており、潤滑剤封入部分２６およびボールベアリング７の部分から、装置外部に潤滑剤が漏れ出ることを防止する。部位１Ｄのラビリンスシール４０を備えた潤滑剤封止構造は、クロスローラベアリング１１の外輪１２と内輪１３の間を封止しており、外歯歯車９とクロスローラベアリング１１と内歯歯車の間に形成される潤滑剤封入部分４６およびクロスローラベアリング１１の部分から、装置外部に潤滑剤が漏れ出ることを防止する。

（部位１Ｂの潤滑剤封止構造）
図１Ｂは、端板２と中空入力軸４の軸端部４ａとの間を封止しているラビリンスシール２０を備えた潤滑剤封止構造を示す説明図である。中空入力軸４の一方の軸端部４ａは、ボールベアリング６を介して、端板２に対して回転自在に支持されている。端板２の中心部分を通って、中空入力軸４の軸端部４ａが装置外部に突出している。端板２と中空入力軸４の軸端部４ａとの間には、ボールベアリング６の側（潤滑剤封入部分２６の側）から装置外部に連通する隙間が形成される。この隙間は、ラビリンスシール２０によって封止されている。

端板２と中空入力軸４の軸端部４ａとの間の隙間には、円環状部材２２が装着されている。円環状部材２２は、中空入力軸４の軸端部４ａの外周面部分４ｃに圧入固定されている。円環状部材２２にアキシャル方向から対峙するように、端板２の内周面には内方に突出した円環状突部２ａが形成されている。ラビリンスシール２０は、端板２の円環状突部２ａの側の表面部分２ｂと、これに対峙する中空入力軸４の円環状部材２２の側の表面部分２２ａとの間に形成されている。

本例のラビリンスシール２０はアキシャルラビリンスシールであり、潤滑剤の漏出方向の上流側から下流側に向けて、アキシャル方向に延びる隙間部分２１ａ、２１ｃ、２１ｅと、ラジアル方向に延びる隙間部分２１ｂ、２１ｄとが交互に形成されている。また、隙間部分２１ａ～２１ｅは、上流側の隙間部分に対して下流側の隙間部分の方が狭い隙間部分となっている。さらに、ラビリンスシール２０の最も上流側の隙間部分２１ａは、そのラジアル方向の隙間寸法が、以下に説明する撥油面によってはじかれて球状化する潤滑剤の粒の径よりも小さい値に設定されている。

各隙間部分２１ａ～２１ｅを形成している端板２の側の表面部分２ｂには、潤滑剤に対する撥油性を備えた撥油面が形成されている。図１Ｂにおいては、表面部分２ｂにおける撥油面が形成されている領域をドット模様で示してある。また、端板２の側の表面部分２ｂに対峙している円環状部材２２の表面部分２２ａ、および、中空入力軸４の外周面部分４ｄにも撥油面が形成されている。表面部分２２ａ、外周面部分４ｄにおける撥油面が形成されている領域も、ドット模様で示してある。中空入力軸４の軸端部４ａにおいては、隙間部分２１ａを形成する外周面部分４ｄだけでなく、外周面部分４ｄからボールベアリング６の外輪装着部位までの外周面部分４ｄ１（上流側表面部分）にも撥油面（上流側撥油面）が形成されている。

本例の撥油面は、封入されている潤滑剤に対する撥油性が得られるように、微細溝が所定の溝配列パターンで形成された表面テクスチャを備えている。微細溝は、数マイクロメートルから数十ナノメートルの溝幅および溝深さを備えており、溝配列パターンは、微細溝が、数マイクロメートルから数十ナノメートルの溝間隔で配列されたパターンである。例えば、中空入力軸４の外周面部分４ｄの撥油面を形成している微細溝２５は、図１Ｂにおいて模式的に示すように、円周方向に延びる溝であり、中心軸線１ａの方向に一定の間隔で配列されている。

ここで、撥油面を形成している微細溝２５の溝配列パターンとして、各種の溝配列パターンを採用できる。例えば、中心軸線１ａに沿った方向に、直線状、曲線状あるいは波状に延びる微細溝２５が円周方向に一定の間隔で形成された溝配列パターンを用いることができる。中心軸線１ａを中心とする円周方向に、直線状、曲線状あるいは波状に延びる微細溝２５が、中心軸線１ａの方向に一定の間隔で形成された溝配列パターンでもよい。中心軸線１ａに沿った方向に対して傾斜した方向に、直線状、曲線状あるいは波形状に延びる微細溝２５から構成される溝配列パターンにすることもできる。また、中心軸線１ａの方向に一定のピッチで螺旋状に延びている微細溝２５から構成される溝配列パターンとすることもできる。さらに、中心軸線１ａの方向に延びる微細溝２５と、円周方向に延びる微細溝２５とが交差する網目状の溝配列パターンとすることもできる。さらには、これらの溝配列パターンを重ね合わせた構成の溝配列パターンとすることもできる。

以上説明したように、中空入力軸４と端板２の間はラビリンスシール２０によって封止されており、潤滑剤が装置外部に漏出することが防止される。また、ラビリンスシール２０を構成している隙間部分２１ａ～２１ｅは撥油面によって規定されているので、ラビリンスシール２０に侵入した潤滑剤が装置外部に向けて流れ出ることが効果的に防止される。さらに、中空入力軸４の外周面部分４ｄ１も撥油面（上流側撥油面）となっている。ボールベアリング６の側からラビリンスシール２０に流れ込む潤滑剤は、この撥油面によってはじかれ、ラビリンスシール２０の隙間部分２１ａに侵入する手前で、球状の粒に変形する。隙間部分２１ａのラジアル方向の隙間寸法は、形成される球状の潤滑剤の粒の径よりも小さいので、潤滑剤が隙間部分２１ａに流入することが抑制される。また、ラビリンスシール２０を構成している隙間部分２１ａ～２１ｅにおいては、上流側の隙間部分よりも下流側の隙間部分の方が狭いので、上流側の隙間部分に侵入した潤滑剤が下流側の隙間部分に流れ込むことが効果的に防止される。

ここで、本例では、アキシャル方向に延びる隙間部分２１ａ、２１ｃ、２１ｅのそれぞれにおいて、ラジアル方向の各位置の隙間寸法が同一である。また、ラジアル方向に延びる隙間部分２１ｂ、２１ｄのそれぞれにおいても、アキシャル方向の隙間寸法が同一である。隙間寸法が、装置内部から装置外部の側に向けて漸減している隙間部分（クサビ状断面の隙間部分）を用いることもできる。

例えば、図１Ｅに示すように、隙間部分２１ａを、ラジアル方向の隙間寸法が、潤滑剤封入部分２６の側から装置外部に向けて漸減する隙間部分にすることができる。例えば、端板２の側の表面部分２ｂにおける隙間部分２１ａを形成している内周面部分２ｃをテーパー状内周面とすればよい。この場合には、少なくとも、その最小隙間寸法が、撥油面上において球状化する潤滑剤の粒の径よりも小さい値に設定すればよい。なお、隙間寸法が下流側に向けて漸減する隙間部分は、以下の各潤滑剤封止構造および後述の実施の形態２における各潤滑剤封止構造においても同様に適用可能である。

（部位１Ｃの潤滑剤封止構造）
図１Ｃは、端板３と中空入力軸４の他方の軸端部４ｂとの間を封止しているラビリンスシール３０を備えた潤滑剤封止構造を示す説明図である。中空入力軸４の軸端部４ｂは、ボールベアリング７を介して、端板３に対して回転自在に支持されている。端板３の中心部分を貫通して、中空入力軸４の軸端部４ｂが装置外部に突出している。端板３と中空入力軸４の軸端部４ｂとの間には、ボールベアリング７の側（潤滑剤封入部分２６の側）から装置外部に連通する隙間が形成される。この隙間はラビリンスシール３０によって封止されている。

端板３と中空入力軸４の軸端部４ｂとの間の隙間には、円環状部材３２が装着されている。円環状部材３２は、中空入力軸４の軸端部４ｂの外周面部分４ｅに圧入固定されている。円環状部材３２にアキシャル方向から対峙するように、端板３の内周面には内方に突出した円環状突部３ａが形成されている。ラビリンスシール３０は、端板３の円環状突部３ａの側の表面部分３ｂと、これに対峙する円環状部材３２の側の表面部分３２ａとの間に形成されている。

本例のラビリンスシール３０においては、潤滑剤の漏出方向の上流側から下流側に向けて（潤滑剤封入部分２６から装置外部に向かう方向に向けて）、アキシャル方向に延びる隙間部分３１ａ、３１ｃ、３１ｅと、ラジアル方向に延びる隙間部分３１ｂ、３１ｄとが交互に形成されている。また、隙間部分３１ａ～３１ｅは、上流側の隙間部分に対して下流側の隙間部分の方が狭い。さらに、ラビリンスシール３０の最も上流側の隙間部分３１ａは、そのラジアル方向の隙間寸法が、以下に述べる撥油面によってはじかれて球状化する潤滑剤の粒の径よりも小さい値に設定されている。

各隙間部分３１ａ～３１ｅを形成している端板３の側の表面部分３ｂは、潤滑剤に対する撥油性を備えた撥油面である。図１Ｃにおいては、撥油面が形成されている範囲をドット模様で示してある。この表面部分３ｂに対峙している円環状部材３２の表面部分３２ａも撥油面としてある。表面部分３２ａにおける撥油面が形成されている範囲をドット模様で示してある。また、中空入力軸の軸端部４ｂにおいて、ボールベアリング７が装着されている外周面部分４ｆの一部にも撥油面（上流側表面部分）が形成されている。撥油面は、前述のラビリンスシール２０の撥油面の場合と同様な構成であるので、その説明を省略する。

ここで、ラビリンスシール３０の隙間部分３１ａには油溜まりが形成されている。すなわち、端板３の円環状突部３ａの内周面には、円周方向に延びる矩形断面の溝３２ｂが形成されている。この溝３２ｂによって、隙間部分３１ａにおける他の部分に比べてラジアル方向の隙間寸法が大きい油溜まりが形成されている。また、溝３２ｂには多孔質素材、例えば不織布からなる油吸収体３３が充填されている。さらに、溝３２ｂの底面部分および両側の内周側面部分は、表面処理が施されて、潤滑油に対する親油性を備えた親油面とされている。図１Ｃにおいては、新油面の形成領域を、網目模様で示してある。

潤滑剤は、装置内部のボールベアリング７の側から、中空入力軸４と端板３の間の隙間に流出する。ラビリンスシール３０によって、潤滑剤が装置外部に漏出することが防止される。また、ラビリンスシール３０を構成している隙間部分３１ａ～３１ｅにおいては、上流側の隙間部分よりも下流側の隙間部分の方が狭いので、上流側の隙間部分に侵入した潤滑剤が下流側の隙間部分に流れ込むことが効果的に防止される。さらに、ラビリンスシール３０を構成している隙間部分３１ａ～３１ｅは撥油面によって規定されているので、ラビリンスシール３０に侵入した潤滑剤が装置外側に向けて流れ出ることが効果的に防止される。これに加えて、ボールベアリング７の側からラビリンスシール３０に向かう潤滑剤は、中空入力軸４の軸端部４ｂの外周面部分４ｆに形成した撥油面によってはじかれ、ラビリンスシール３０の隙間部分３１ａに侵入する手前で、球状の粒に変形する。隙間部分３１ａのラジアル方向の隙間寸法は、形成される球状の潤滑剤の粒の径よりも小さいので、潤滑剤が隙間部分３１ａに流入することが抑制される。

また、ラビリンスシール３０の隙間部分３１ａには、油吸収体３３が充填された油溜まりが形成されている。ラビリンスシール３０に侵入した潤滑剤は、油溜まりに捕捉され、下流側（装置外側）に向けて流れ出すことが防止される。油溜まりを形成している溝の内周面部分は、親油面となっているので、これによっても、油溜まりに捕捉された潤滑剤が下流側に流れ出すことが効果的に防止される。このように、ラビリンスシール３０によるシール効果、撥油面による効果、油吸収体および親油面を備えた油溜まりによる効果によって、潤滑油が装置外部に漏出することを確実に防止できる。

（部位１Ｄの潤滑剤封止構造）
次に、クロスローラベアリング１１の外輪１２と内輪１３の間の隙間をシールしているラビリンスシール４０を備えた潤滑剤封止構造を説明する。図１Ｄは、外輪１２と内輪１３との間を封止しているラビリンスシール４０を備えた潤滑剤封止構造を示す説明図である。外輪１２と内輪１３との間には、軌道溝１４から装置外部に連通する隙間が形成される。隙間はラビリンスシール４０によって封止されている。ラビリンスシール４０は、外輪１２の内周側表面部分１２ａと、この内周側表面部分１２ａに対峙している内輪１３の外周側表面部分１３ａとの間に形成されている。

ラビリンスシール４０において、潤滑剤封入部分から装置外部に向かう方向に向けて、アキシャル方向に延びる隙間部分４１ａ、４１ｃ、４１ｅと、ラジアル方向に延びる隙間部分４１ｂ、４１ｄとが交互に形成されている。また、隙間部分４１ａ～４１ｅは、上流側の隙間部分に対して下流側の隙間部分の方が狭い。

各隙間部分４１ａ～４１ｅを形成している外輪１２の内周側表面部分１２ａは、潤滑剤に対する撥油性を備えた撥油面である。図１Ｄにおいては、撥油面が形成されている範囲をドット模様で示してある。また、内周側表面部分１２ａに対峙している内輪１３の外周側表面部分１３ａも撥油面としてある。図１Ｄにおいては、外周側表面部分１３ａにおける撥油面が形成されている範囲をドット模様で示してある。撥油面は、前述のラビリンスシール２０の撥油面の場合と同様に構成されているので、説明を省略する。

潤滑剤は、装置内部のクロスローラベアリング１１の軌道溝１４の側から、外輪１２と内輪１３の間の隙間に流出する。ラビリンスシール４０によって、潤滑剤が装置外部に漏出することが防止される。また、ラビリンスシール４０を構成している隙間部分４１ａ～４１ｅにおいては、上流側の隙間部分よりも下流側の隙間部分の方が狭いので、上流側の隙間部分に侵入した潤滑剤が下流側の隙間部分に流れ込むことが効果的に防止される。さらに、隙間部分４１ａ～４１ｅは撥油面によって規定されているので、ラビリンスシール４０に侵入した潤滑剤が装置外側に向けて流れ出ることが効果的に防止される。このように、ラビリンスシール４０によるシール効果、撥油面による撥油効果によって、隙間を介して潤滑油が装置外部に漏出することを確実に防止できる。

［実施の形態２］
図２Ａは本発明の潤滑剤封止構造を備えたアクチュエータを示す概略縦断面図である。アクチュエータ１００は、その中心を貫通して延びる中空部を備えた中空型アクチュエータであり、モータ１１０と波動歯車装置１２０とを備えている。モータ１１０は、中空モータ軸１１１と、この外周面に取り付けたロータ１１２と、ロータ１１２を同軸に取り囲むステータ１１３とを備えている。中空モータ軸１１１は、その両端において、ボールベアリング（図において一方のボールベアリング１１４のみを示す。）を介して、モータハウジング１１６によって回転自在に支持されている。

モータハウジング１１６は、その前端に、大径の取付けフランジ１１７を備えている。取付けフランジ１１７の前面に、波動歯車装置１２０が同軸に取り付けられている。波動歯車装置１２０は、剛性の内歯歯車１２１と、シルクハット形状の可撓性の外歯歯車１２２と、波動発生器１２３と、内歯歯車１２１と外歯歯車１２２を相対回転自在の状態で支持しているクロスローラベアリング１２４と、円盤状の出力軸１２５とを備えている。

波動発生器１２３は、中空モータ軸１１１に同軸に連結された中空入力軸１２６を備えており、中空入力軸１２６の外周面に楕円状輪郭のプラグ１２７が一体形成されている。プラグ１２７の楕円状外周面には、ウエーブベアリング１２８が装着されている。波動発生器１２３によって、外歯歯車１２２における外歯１２２ａが形成されている円筒状胴部が楕円状に撓められて、内歯歯車１２１の内歯１２１ａに対して部分的にかみ合っている。

外歯歯車１２２の円環状のボス１２２ｃは、取付けフランジ１１７とクロスローラベアリング１２４の外輪１２４ａとの間に挟まれ、この状態で、三部材が締結固定されている。内歯歯車１２１は、クロスローラベアリング１２４の内輪１２４ｂと出力軸１２５との間に挟まれ、この状態で、三部材が締結固定されている。モータ１１０の出力回転は、中空モータ軸１１１から波動発生器１２３に入力される。波動発生器１２３が回転すると、内歯歯車１２１が減速回転し、内歯歯車１２１に連結されている出力軸１２５から、不図示の負荷側に、減速回転が出力される。

波動歯車装置１２０の装置内部における各潤滑部分は、外歯歯車１２２と内歯歯車１２１のかみ合い部分、外歯歯車１２２と波動発生器１２３の接触部分、波動発生器１２３のウエーブベアリング１２８、クロスローラベアリング１２４等である。波動歯車装置１２０の装置内部の潤滑剤封入部分１３１、１３２から、潤滑剤が、装置外部、あるいは、モータ１１０の側に漏れ出ることを防止するために、波動歯車装置１２０には、ラビリンスシール１４０を備えた潤滑剤封止構造の部位２Ｂ、ラビリンスシール１５０を備えた潤滑剤封止構造の部位２Ｃ、ラビリンスシール１６０を備えた潤滑剤封止構造の部位２Ｄが組み込まれている。

（部位２Ｂの潤滑剤封止構造）
図２Ｂは、中空入力軸１２６と出力軸１２５との間を封止しているラビリンスシール１４０を備えた潤滑剤封止構造の部位を示す説明図である。高速回転する中空入力軸１２６と、減速回転する出力軸１２５との間は、ラビリンスシール１４０を備えた潤滑剤封止構造によってシールされている。ウエーブベアリング１２８が配置されている外歯歯車１２２の内部空間は、ウエーブベアリング１２８、ウエーブベアリング１２８と外歯歯車１２２の間の摺動部分等に供給される潤滑剤が封入された潤滑剤封入部分１３１である（図２Ａ参照）。中空入力軸１２６と出力軸１２５との間には、装置内部の側に位置するウエーブベアリング１２８から装置外部に通じる隙間が形成される。隙間は、ラビリンスシール１４０によってシールされている。ラビリンスシール１４０は、出力軸１２５の内周側の表面部分１２５ａと、この内周側の表面部分１２５ａに対峙している中空入力軸１２６の軸端側の表面部分１２６ａとの間に形成されている。

ラビリンスシール１４０はアキシャルラビリンスシールであり、潤滑剤封入部分から装置外部に向かって、ラジアル方向に延びる隙間部分１４１ａ、１４１ｃ、１４１ｅと、アキシャル方向に延びる隙間部分１４１ｂ、１４１ｄ、１４１ｆとが交互に形成されている。また、隙間部分１４１ａ～１４１ｅは、上流側の隙間部分に対して下流側の隙間部分の方が狭い隙間部分となっている。さらに、ラビリンスシール１４０の最も上流側の隙間部分１４１ａは、そのアキシャル方向の隙間寸法が、以下に述べる撥油面によってはじかれて球状化する潤滑剤の粒の径よりも小さい値に設定されている。

各隙間部分１４１ａ～１４１ｆを形成している出力軸１２５の内周側の表面部分１２５ａには、潤滑剤に対する撥油性を備えた撥油面が形成されている。また、隙間部分１４１ａに対して装置内側（潤滑剤の漏出方向の上流側）に繋がる外周面部分１２５ｂ（上流側表面部分）にも、撥油面（上流側撥油面）が形成されている。さらに、中空入力軸１２６の表面部分１２６ａにも撥油面が形成されている。図２Ｂにおいては、撥油面が形成されている表面部分を示すために、当該表面部分に沿ってドット模様を付してある。なお、撥油面は、前述の実施の形態１におけるラビリンスシール２０の側の撥油面の場合と同様に、微細溝が所定の溝配列パターンで形成された表面部分であるので、それらの説明は省略する。

潤滑剤は、装置内部の側から、中空入力軸１２６と出力軸１２５の間の隙間に流出する。隙間はラビリンスシール１４０によって封止されているので、潤滑剤が装置外部に漏出することが防止される。また、ラビリンスシール１４０を構成している隙間部分１４１ａ～１４１ｆにおいては、上流側の隙間部分よりも下流側の隙間部分の方が狭いので、上流側の隙間部分に侵入した潤滑剤が下流側の隙間部分に流れ込むことが効果的に防止される。さらに、隙間部分１４１ａ～１４１ｆは撥油面によって規定されているので、ラビリンスシール１４０に侵入した潤滑剤が装置外側に向けて流れ出ることが効果的に防止される。さらには、ラビリンスシール１４０に流れ込む潤滑剤は、出力軸１２５の外周面部分１２５ｂに形成した撥油面によってはじかれ、ラビリンスシール１４０の隙間部分１４１ａに侵入する手前で、球状の粒に変形する。隙間部分１４１ａのアキシャル方向の隙間寸法は、形成される球状の潤滑剤の粒の径よりも小さいので、潤滑剤が隙間部分１４１ａに流入することが抑制される。

このように、上流側の撥油面による撥油効果、ラビリンスシール１４０によるシール効果、ラビリンスシール１４０を規定している撥油面による撥油効果によって、潤滑油が装置外部に漏出することを確実に防止できる。

（部位２Ｃの潤滑剤封止構造）
図２Ｃは、波動歯車装置１２０とモータ１１０との間を封止しているラビリンスシール１５０を備えた潤滑剤封止構造の部位を示す説明図である。この潤滑剤封止構造により、波動歯車装置１２０の側からモータ１１０の側に潤滑剤が漏出することが防止される。取付けフランジ１１７の内周縁部１１７ａと、これに対峙する中空モータ軸１１１の軸端部１１１ａとの間には、ボールベアリング１１４が装着されている。中空モータ軸１１１の軸端部１１１ａの先端は、取付けフランジ１１７を貫通して波動歯車装置１２０の側に突出している。中空モータ軸１１１の軸端部１１１ａには、波動歯車装置１２０の中空入力軸１２６が同軸に連結固定されている。

取付けフランジ１１７の内周縁部１１７ａと、これに対峙する中空入力軸１２６との間に隙間が形成される。隙間はラビリンスシール１５０によってシールされている。ラビリンスシール１５０は、取付けフランジの内周縁部１１７ａの表面部分１１７ｂと、この表面部分１１７ｂにアキシャル方向から対峙している中空入力軸１２６の軸端の表面部分１２６ｃとの間に形成されている。

ラビリンスシール１５０において、波動歯車装置１２０の側からモータ１１０の側に向かって、ラジアル方向に延びる隙間部分１５１ａ、１５１ｃ、１５１ｅと、アキシャル方向に延びる隙間部分１５１ｂ、１５１ｄとが交互に形成された構成となっている。また、隙間部分１５１ａ～１５１ｅは、上流側の隙間部分に対して下流側の隙間部分の方が狭い隙間部分となっている。さらに、ラビリンスシール１５０の最も上流側の隙間部分１５１ａは、そのアキシャル方向の隙間寸法が、以下に述べる撥油面によってはじかれて球状化する潤滑剤の粒の径よりも小さい値に設定されている。

各隙間部分１５１ａ～１５１ｅを形成している取付けフランジの内周縁部１１７ａの表面部分１１７ｂは、潤滑剤に対する撥油性を備えた撥油面である。また、表面部分１１７ｂに対峙している中空入力軸１２６の軸端の表面部分１２６ｃも撥油面である。さらに、隙間部分１５１ａに対して装置内側の外周面部分１２６ｄ（上流側表面部分）も撥油面（上流側撥油面）となっている。図２Ｃにおいては、撥油面が形成されている表面部分を示すために、当該表面部分に沿ってドット模様を付してある。なお、撥油面は、前述のラビリンスシール２０の側の撥油面の場合と同様に、微細溝が所定の溝配列パターンで形成された表面部分であるので、それらの説明は省略する。

潤滑剤は、装置内部の側から、中空入力軸１２６と取付け用フランジの内周縁部１１７ａとの隙間に流出する。隙間はラビリンスシール１５０によって封止されているので、潤滑剤が装置外部に漏出することが防止される。また、ラビリンスシール１５０を構成している隙間部分１５１ａ～１５１ｅにおいては、上流側の隙間部分よりも下流側の隙間部分の方が狭いので、上流側の隙間部分に侵入した潤滑剤が下流側の隙間部分に流れ込むことが効果的に防止される。さらに、隙間部分１５１ａ～１５１ｅは撥油面によって規定されているので、ラビリンスシール１５０に侵入した潤滑剤が装置外側に向けて流れ出ることが効果的に防止される。さらには、ラビリンスシール１５０に流れ込む潤滑剤は、中空入力軸１２６の軸端の外周面部分１２６ｄに形成した撥油面によってはじかれ、ラビリンスシール１５０の隙間部分１５１ａに侵入する手前で、球状の粒に変形する。さらに、隙間部分１５１ａのアキシャル方向の隙間寸法は、形成される球状の潤滑剤の粒の径よりも小さいので、潤滑剤が隙間部分１５１ａに流入することが抑制される。

このように、ラビリンスシール１５０の上流側の撥油面による撥油効果、ラビリンスシール１５０によるシール効果、ラビリンスシール１５０を規定している撥油面による撥油効果によって、潤滑油が装置外部に漏出することを確実に防止できる。

（部位２Ｄの潤滑剤封止構造）
図２Ｄは、クロスローラベアリング１２４の外輪１２４ａと内輪１２４ｂの間の潤滑剤封止構造の部位を示す説明図である。ラビリンスシール１６０を備えた潤滑剤封止構造の部位２Ｄは、外歯歯車１２２と内歯歯車１２１との間を相対回転自在に支持するクロスローラベアリング１２４の部分に配置される。すなわち、クロスローラベアリング１２４の外輪１２４ａと内輪１２４ｂとの間の隙間部分を封止するために配置される。この潤滑剤封止構造は、実施の形態１における図１Ｄに示すラビリンスシール４０を用いた潤滑剤封止構造と実質的に同一であるので、具体的な説明は省略する。

Claims (7)

1. 中心軸線回りに相対的に回転する第１部材および第２部材を備えた装置における前記第１、第２部材の間の隙間部分を通って、潤滑剤が、装置内部から漏れ出ることを防止する潤滑剤封止構造であって、
   前記隙間部分を封止するラビリンスシールを備えており、
   前記ラビリンスシールは、相互に対峙する前記第１部材の側の第１表面部分と前記第２部材の側の第２表面部分との間に形成されており、
   前記第１表面部分および前記第２表面部分には、それぞれ、前記潤滑剤に対する撥油性を備えた撥油面が形成されており、
   前記第１表面部分に繋がる前記潤滑剤の漏出方向の上流側の第１上流側表面部分、および、前記第２表面部分に繋がる前記漏出方向の上流側の第２上流側表面部分のうちの少なくとも一方には、前記撥油性を備えた上流側撥油面が形成されており、
   前記撥油面および前記上流側撥油面のそれぞれは、微細溝が所定の溝配列パターンで形成された表面テクスチャを備えており、
   前記微細溝は、数マイクロメートルから数十ナノメートルの溝幅および溝深さを備えており、
   前記溝配列パターンは、前記微細溝が、数マイクロメートルから数十ナノメートルの溝間隔で配列されたパターンであり、
   前記ラビリンスシールは、第１隙間寸法の第１隙間部分を備えており、
   前記第１隙間部分における前記漏出方向の途中の部位には、前記第１隙間寸法よりも大きな第２隙間寸法の油溜まりが形成されている潤滑剤封止構造。
2. 請求項１に記載の潤滑剤封止構造において、
   前記溝配列パターンは、
   前記微細溝が、前記溝間隔で、前記装置の中心軸線に沿った方向に、直線状、曲線状あるいは波状に延びる配列パターン、
   前記微細溝が、前記溝間隔で、前記中心軸線を中心とする円周方向に、直線状、曲線状あるいは波状に延びる配列パターン、
   前記微細溝が、前記溝間隔で、前記中心軸線に沿った方向に対して傾斜した方向に、直線状、曲線状あるいは波形状に延びる配列パターン、
   前記微細溝が、前記溝間隔で、螺旋状に延びる配列パターン、および、
   前記微細溝が、前記溝間隔で、網目状に形成された配列パターン
   のうちの少なくともいずれか一つである潤滑剤封止構造。
3. 請求項１に記載の潤滑剤封止構造において、
   前記油溜まりには、多孔質素材からなる油吸収体が装着されている潤滑剤封止構造。
4. 請求項１に記載の潤滑剤封止構造において、
   前記油溜まりを規定している前記第１表面部分の部位および前記第２表面部分の部位には、前記潤滑剤に対する親油性を備えた親油面が形成されている潤滑剤封止構造。
5. 入力軸と、
   前記入力軸の回転を減速して出力する波動歯車機構と、
   前記入力軸を、ベアリングを介して、回転自在の状態で支持している装置ハウジングと、
   第１部材である前記装置ハウジングと、第２部材である前記入力軸との間に形成される隙間部分を通って、潤滑剤が、装置内部から外部に漏れ出ることを防止するために配置されている潤滑剤封止構造と、
   を備えており、
   前記潤滑剤封止構造は、
   前記隙間部分を封止するラビリンスシールを備えており、
   前記ラビリンスシールは、相互に対峙する前記装置ハウジングの側の第１表面部分と前記入力軸の側の第２表面部分との間に形成されており、
   前記第１表面部分および前記第２表面部分には、それぞれ、前記潤滑剤に対する撥油性を備えた撥油面が形成されており、
   前記第１表面部分に繋がる前記潤滑剤の漏出方向の上流側の第１上流側表面部分、および、前記第２表面部分に繋がる前記漏出方向の上流側の第２上流側表面部分のうちの少なくとも一方には、前記撥油性を備えた上流側撥油面が形成されており、
   前記撥油面および前記上流側撥油面のそれぞれは、微細溝が所定の溝配列パターンで形成された表面テクスチャを備えており、
   前記微細溝は、数マイクロメートルから数十ナノメートルの溝幅および溝深さを備えており、
   前記溝配列パターンは、前記微細溝が、数マイクロメートルから数十ナノメートルの溝間隔で配列されたパターンであることを特徴とする波動歯車装置。
6. モータと、
   前記モータに同軸に連結した入力軸、入力軸の回転を減速する波動歯車減速機構および減速回転を出力する出力軸を備えた波動歯車装置と、
   第１部材である前記出力軸と、第２部材である前記入力軸との間に形成される隙間部分を通って、潤滑剤が、前記波動歯車装置の装置内部から外部に漏れ出ることを防止するために配置されている潤滑剤封止構造と、
   を備えており、
   前記潤滑剤封止構造は、
   前記隙間部分を封止するラビリンスシールを備えており、
   前記ラビリンスシールは、相互に対峙する前記出力軸の側の第１表面部分と前記入力軸の側の第２表面部分との間に形成されており、
   前記第１表面部分および前記第２表面部分には、それぞれ、前記潤滑剤に対する撥油性を備えた撥油面が形成されており、
   前記第１表面部分に繋がる前記潤滑剤の漏出方向の上流側の第１上流側表面部分、および、前記第２表面部分に繋がる前記漏出方向の上流側の第２上流側表面部分のうちの少なくとも一方には、前記撥油性を備えた上流側撥油面が形成されており、
   前記撥油面および前記上流側撥油面のそれぞれは、微細溝が所定の溝配列パターンで形成された表面テクスチャを備えており、
   前記微細溝は、数マイクロメートルから数十ナノメートルの溝幅および溝深さを備えており、
   前記溝配列パターンは、前記微細溝が、数マイクロメートルから数十ナノメートルの溝間隔で配列されたパターンであることを特徴とするアクチュエータ。
7. モータと、
   前記モータの前端に設けた取付けフランジに同軸に取り付けた波動歯車装置と、
   前記取付けフランジを貫通して前記波動歯車装置の内部に延びるモータ軸と、
   前記波動歯車装置の内部において前記モータ軸の先端部に同軸に連結されている入力軸と、
   第１部材である前記取付けフランジと、第２部材である前記モータ軸および前記入力軸との間に形成される隙間部分を通って、潤滑剤が、前記波動歯車装置から前記モータの内部に漏れ出ることを防止するために配置されている潤滑剤封止構造と、
   を備えており、
   前記潤滑剤封止構造は、
   前記隙間部分を封止するラビリンスシールを備えており、
   前記ラビリンスシールは、相互に対峙する前記取付けフランジの側の第１表面部分と前記モータ軸および前記入力軸の側の第２表面部分との間に形成されており、
   前記第１表面部分および前記第２表面部分には、それぞれ、前記潤滑剤に対する撥油性を備えた撥油面が形成されており、
   前記第１表面部分に繋がる前記潤滑剤の漏出方向の上流側の第１上流側表面部分、および、前記第２表面部分に繋がる前記漏出方向の上流側の第２上流側表面部分のうちの少なくとも一方には、前記撥油性を備えた上流側撥油面が形成されており、
   前記撥油面および前記上流側撥油面のそれぞれは、微細溝が所定の溝配列パターンで形成された表面テクスチャを備えており、
   前記微細溝は、数マイクロメートルから数十ナノメートルの溝幅および溝深さを備えており、
   前記溝配列パターンは、前記微細溝が、数マイクロメートルから数十ナノメートルの溝間隔で配列されたパターンであることを特徴とするアクチュエータ。

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