JPH0526305A - 撓み噛み合い式駆動伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成要素を少なくし、耐摩耗性及び耐久性の
向上を図った減速装置を提供する。 【構成】 減速装置は、サーキュラスプライン２０、コ
ロ保持体２１及びカム板２２とを基本構成としている。
サーキュラスプライン２０は内周壁に円弧歯形となった
４２個の歯溝２０ａが円周方向に一定ピッチで形成され
ている。コロ保持体２１には、歯溝２０ａと同一ピッチ
で４０個のコロ２５が回転自在に保持されている。コロ
保持体２１の内側には、外周が楕円形となったカム板２
２が嵌め込まれている。入力軸２７を介してカム板２２
を回転させると、その長軸２２ａの回転位相に応じて可
撓性部材２４が撓み、これに伴って長軸２２ａの両端部
近傍のコロ２５が順次に歯溝２０ａに噛み合うようにな
る。そして、コロ保持体２１を介して出力軸から減速さ
れた回転が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撓み噛み合い式駆動伝
達装置の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、減速装置及び増速装置として撓み
噛み合い式歯車装置が提供されている。代表的な撓み噛
み合い式歯車装置は、図１１に示すように歯１０を有す
る内歯歯車１１と、この内歯歯車１１とは異なった歯数
の歯１２を有する外歯歯車１３と、楕円形のカム板１４
の外周にベアリング部材１５を撓めた状態で固定したウ
エーブジェネレータ１６とから構成されている。そし
て、カム板１４を回転させると各歯車１１，１３がその
歯数差に応じて相対回転し、内歯歯車１１又は外歯歯車
１３から減速比の大きい回転出力を取り出すことができ
る。さらには、米国特許第２，９０６，１４３号公報に
は、上記のような撓み噛み合い式歯車装置の噛み合いの
適正化を図り、また運転性能や負荷能力を高めるため
に、内歯歯車及び外歯歯車の歯の形状についての提案が
なされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
説明した撓み噛み合い式歯車装置では、ウエーブジェネ
レータ１６の組立が非常に難点極まる作業であった。と
いうのは、この作業がベアリング部材１５にカム板１４
をその楕円形となった外周に沿って撓ませながら挿入す
る作業であり、無理に挿入するとベアリング部材１５に
支障をきたし、それに早期疲労破壊の現象が生じる恐れ
がある。さらに、内歯歯車１１及び外歯歯車１３に設け
られた歯１０，１２は、これらの噛合がすべりを伴う噛
み合いであるため、摩耗が大きく、耐久性の面で難点が
あった。なお、歯形をトロコイド曲線等に成形して噛合
をころがり接触とした増減速装置が特開昭６３−１３０
９４９号公報で提案されているが、この装置では構成要
素が多くなりコストアップが見込まれる。

【０００４】本発明は上記のような課題を解決するため
のものであり、ベアリング部材にカム板を挿入する作業
を必要とせず、且つ噛み合いをころがり接触とした撓み
噛み合い式駆動伝達装置をローコストで提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の撓み噛み合い式駆動伝達装置は、断面が円形
をした内壁に、円弧歯形の複数の歯溝を円周方向に一定
ピッチで形成したサーキュラスプラインと、前記歯溝の
歯数とは異なった個数の転動体を回転自在に、かつ一定
ピッチで配列保持した可撓性を有する筒状の転動体保持
部材と、転動体保持部材の内側に嵌め込まれ、複数個の
転動体のうちの一部と前記歯溝の噛み合い位置が順次移
動するように転動体保持部材を弾性変形させる非円形の
カム板とを有し、前記外枠体と転動体保持部材とカム板
とのいずれか１つを固定し、残りの一方を入力軸に連結
して回転させ他方から回転出力を取り出せるようにした
ものである。

【０００６】

【実施例】本発明の第１実施例を図１及び図２に示すよ
うに減速装置として説明する。この減速装置はサーキュ
ラスプライン２０、コロ保持体２１、及びカム板２２と
を基本的な構成要素としている。サーキュラスプライン
２０はその横断面における内周が円形となっており、こ
の内壁に円弧歯形となった４２個の歯溝２０ａが円周方
向に一定ピッチで形成されている。なお、円弧歯形に
は、楕円弧にした歯形も含まれる。コロ保持体２１は、
縦断面がカップ形状をした筒状の可撓性部材２４と、そ
の開口端側に前記歯溝２０ａと同一ピッチで配列された
４０個のコロ２５とから構成されている。可撓性部材２
４には矩形開口２４ａが形成され、これらの開口２４ａ
内でコロ２５は一定ピッチを保ったまま回転する。コロ
保持体２１の内側には楕円形のカム板２２が嵌め込ま
れ、コロ保持体２１は楕円形に撓められた状態となって
いる。これにより、４０個のコロ２５のうち、カム板２
２の長軸２２ａの両端側近傍に位置している何個かのコ
ロ２５だけがサーキュラスプライン２０の歯溝２０ａに
噛み合っている。

【０００７】可撓性部材２４に形成した開口２４ａの幅
はコロ２５の直径よりも小さいので、コロ保持体２１に
カム板２２を嵌め込むとコロ２５は可撓性部材２４によ
ってカム板２２に接するように押さえられ、またコロ２
５は部分的に開口２４ａから外側に突出する。したがっ
てコロ２５の各々は、常にカム板２２の外周と接しなが
ら可撓性部材２４からの突出高さが一定に維持された状
態で回転する。なお、コロ２５を保持する他の方法とし
ては、図５に示したように、コロ２５の両端から軸２５
ａを突出させ、この軸２５ａを可撓性部材２４で押さえ
るようにしてもよい。これによれば、開口２４ａを大き
くして開口２４ａの縁をコロ２５に摺接させずに済み、
コロ２５を円滑に回転させることができる。

【０００８】このような要部構成となった減速装置は、
カム板２２に入力軸２７が連結されており、またコロ保
持体２１の底部に出力軸２８が連結されている。サーキ
ュラスプライン２０は二つのカバー３０，３１で挟装さ
れており、これらはボルト等によって固定されている。
入力軸２７を介してカム板２２を回転させると、その長
軸２２ａの回転位相に応じて可撓性部材２４が撓み、こ
れに伴って長軸２２ａの両端部付近のコロ２５が順次に
歯溝２０ａに噛み合うようになる。そして、歯溝２０ａ
とコロ２５との個数差に応じた回転がコロ保持体２１を
介して出力軸２８から得られる。なお、カバー３０，３
１，３２で覆われた内部は、回転による摩擦熱の冷却、
又は摩擦抵抗を少なくする目的で潤滑油が注入されるた
め、オイルシール等で密封されている。

【０００９】次に上記のように構成された第１実施例の
作用を図３及び図４を参照しながら説明する。先ず図３
（Ａ）に示す状態から入力軸２７の回転によりカム板２
２が同図に示す矢印Ｄ方向に回転すると、同図（Ｂ）及
び（Ｃ）に示すように長軸２２ａの両側に位置するコロ
２５が順に歯溝２０ａに噛み合ってゆき、コロ２５と歯
溝２０ａ及びカム板２２の外周面とがころがりながら摺
動し、コロ２５と歯溝２０ａとの数差だけ位相がずれ、
そのずれがコロ保持体２１の回転となって出力軸２８に
伝達される。すなわち、歯溝２０ａの各々のピッチ角が
３６０°×（１／４２）、コロ２５の各々のピッチ角が
３６０°×（１／４０）となっているから、これらのピ
ッチ角の差が３６０°×（１／８４０）となり、入力軸
２７の回転に対して出力軸２８の減速比は｛３６０°×
（１／８４０）｝／｛３６０°×（１／４２）｝＝１／
２０となる。

【００１０】なお、第１実施例ではコロ２５と歯溝２０
ａとの個数をそれぞれ４０個，４２個として説明してい
るが、本発明ではこれらの数に限定されることなく、図
６に示すようにコロ２５の数を８０、歯溝２０ａの数を
８２としたものでもよい。また、コロ２５と歯溝２０ａ
と噛み合い範囲を図１に示すような範囲と限定するもの
でなく、例えば、図６に示すように噛み合い範囲を広げ
ることができる。これによれば、従来技術で説明した撓
み噛み合い式歯車装置では、トロコイド干渉等が発生す
るため、１／５０〜１／３２０までの減速比しか得られ
なかったのに対し、本発明では歯溝２０ａとコロ２５と
の噛み合いであるため前述した干渉等が発生しにくく、
１／２０〜１／３２０までの減速比が得られるようにな
る。

【００１１】また、コロ２５と歯溝２０ａとの噛み合い
は、図４に示すように長軸２２ａに位置するコロ２５ａ
に対し、左右のコロ２５ｂ，２５ｃに同図に示す矢印方
向Ｅ，Ｆに沿って予圧が発生し、バックラッシの低減、
トルク伝達効率の向上、さらに位置決め精度の向上が図
れる効果がある。なお、第１実施例では、コロ２５のピ
ッチを歯溝２０ａと同一ピッチとしているが、本発明で
はこれに限らず、予め予圧等を考慮してコロ２５と歯溝
２０ａとのピッチを僅かに変えておいてもよい。さら
に、従来技術で説明した撓み噛み合い式歯車装置では、
歯の噛み合いが片方に偏たるデドイダル現象が発生する
場合があるが、本発明ではころがり接触しながら噛み合
いが行われるため、デドイダル現象が発生しにくいとい
う利点がある。さらにまた第１実施例ではコロ２５と歯
溝２０ａとの数差を２としているが、本発明ではこの数
に限定されることなく、コロ２５の数は歯溝２０ａの数
より２ｎ（ｎは正の整数）個だけ少なくすればよい。

【００１２】また、第１実施例では、サーキュラスプラ
イン２０を固定とし、カム板２２に入力軸２７を連結し
て、コロ保持体２１から回転出力を得るようにしている
が、本発明ではこれに限らず、コロ保持体２１を固定
し、カム板２２に入力軸を連結して、サーキュラスプラ
イン２０から回転出力を得るようにしてもよく、さらに
カム板２２を固定し、コロ保持体２１に入力軸を連結し
て、サーキュラスプライン２０から回転出力を得るよう
にしてもよい。また、第１実施例では減速装置とした
が、例えば、カム板２２を固定とし、サーキュラスプラ
イン２０に入力軸を連結して、コロ保持体２１から回転
出力を得るようにすると増速装置としても用いることが
でき、カム板２２、コロ保持体２５、及びサーキュラス
プライン２０のいずれか二つに回転入力を与え、残りの
１つから回転出力を得るようにすると差動装置としても
用いることが可能である。

【００１３】次に、第２実施例について図７を参照しな
がら説明する。第２実施例では、第１実施例で説明した
コロ２５を円すいコロ３５にしてある。円すいコロ３５
は一端側が細径となりテーパが付いたコロとなってい
る。また、カム板３６の断面楕円外周の形状は、円すい
コロ３５と歯溝２０ａとの接触が回動軸２７ａに対し平
行に線接触するようにテーパ形状となっている。第１実
施例では、カム板２２をコロ保持体２１に挿入した後に
サーキュラスプライン２０を組み付けるようにすると、
コロ保持体２１の開口部が外側に向けて広がりやすく、
適正な運転ができなくなる恐れがあるが、この第２実施
例によれば、組み付け順にかかわらず各部品を確実に組
み込める効果がある。さらに、カム板３６を回動軸２７
の方向に移動調整することにより、バックラッシの調整
を簡単に行える。なお、円すいコロ３５の形状は、図１
０に示すように一端側が細径で、転動面３７が曲線で形
成された球面コロでもよい。

【００１４】次に、第３実施例について図８を参照しな
がら説明する。第３実施例では、第１実施例で説明した
コロ２５を球３８にした例である。可撓性部材２４に
は、球３８よりも小さい径となった孔が２列で円周方向
に一定ピッチで配列されており、これらの孔に球３８が
回転自在に設けられている。これによれば、第１実施例
ではコロ２５と歯溝２０ａとの接触が線接触であった
が、第２実施例では球３８と歯溝２０ａとの接触が点接
触となるので回転音が低減される。

【００１５】次に、第４実施例について図９を参照しな
がら説明する。第３実施例では、コロ２５と歯溝２０ａ
とが、１２０°毎の３方向において噛み合うようにする
ために、６つの円弧４１，４２，４３，４４，４５，４
６からなる外周形状としたカム板４０を採用した例であ
る。６つの円弧４１，４２，４３，４４，４５，４６
は、点４７，４８，４９を各々中心とした円弧となって
いるから、これらを中心とする２種類の半径によって円
弧４１，４３，４５と円弧４２，４４，４６との２種類
に区別され、この２種類の円弧を各々向かい合う位置に
置くことで回動中心２７ａを通る直径が円周方向の位置
にかかわらず、いずれの位置でも一定の長さとなる。こ
れによれば、噛み合う３点においてバックラッシが平均
化され、トルク変動及び振動を軽減でき、円滑な駆動回
転が得られる効果がある。また、回動中心２７ａを通る
直径が円周方向の位置にかかわらずどの位置でも一定の
長さとなっているため、組み付け精度を考慮する必要が
無く、組立上極めて有利となる。

【００１６】なお、本発明では、各実施例で説明した部
材の材料については限定されるものではないが、第１実
施例で説明した可撓性部材２４の材質については、例え
ば、ニッケル，チタン合金等の超弾性合金、繊維強化プ
ラスチック（ＦＲＰ）、繊維強化金属（ＦＲＭ）等の複
合材料を用い、撓み応力、温度応力、及び捩じり振動に
よる弾性、耐久性を向上させるようにしてもよい。さら
に第１実施例で説明した可撓性部材２４の開口２４ａの
部分に、摩耗の防止対策としてポリウレタン被覆を施し
てもかまわない。これによれば、噛み合い部のバックラ
ッシを軽減させるとともに、回転音の低下を図ることが
できる。さらに第１実施例で説明したサーキュラスプラ
イン２０の材質として、ナイロンＭＣ９０１やジュラコ
ンＭ９０（いずれも商品名）等の熱可塑性プラスチック
材料を採用することにより無潤滑回転を行えるととも
に、回転音の低下を図ることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、歯溝
の個数とは異なった個数の転動体を回転自在に保持した
可撓性を有する転動体保持部材を採用しているため、従
来ではカム板と外歯歯車との間に必須であったベアリン
グ部材が不備となりローコスト化の向上が図れるととも
に、ベアリング部材にカム板を撓めながらカム板を挿入
する作業を必要としないから組立作業上極めて有利とな
る。さらに、従来技術で説明した撓み噛み合い式歯車装
置では、ベアリング部材を介してウェーブジェネレータ
の楕円形状を外歯歯車に伝達するため、ウェーブジェネ
レータの形状によっては正しい楕円形状を外歯歯車に伝
達できず、回転ムラを生ずる恐れがあったが、本発明で
はベアリング部材を必須としないから、ウェーブジェネ
レータの楕円形状を転動体保持部材に伝達する精度が高
く、円滑な回転出力を取り出すことができる。また、本
発明では、歯溝と転動体との噛み合いがころがり接触と
なり、従来技術と比較して噛み合い部分の耐摩耗性及び
耐久性の向上が図れるとともに、噛み合い範囲が広くで
き滑らかな回転が得られる。さらに従来技術で説明した
増減速装置よりも本発明は構成要素が格段に少なく、コ
スト的に安価で製作できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撓み噛み合い式駆動伝達装置の一
実施例を示す断面図である。

【図２】撓み噛み合い式駆動伝達装置の全体構成を示す
断面図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、撓み噛み合い式駆
動伝達装置の動作説明図である。

【図４】コロと歯溝との噛み合い状態を示す説明図であ
る。

【図５】コロと可撓性部材との取り付け方法の他の例を
示す要部断面図である。

【図６】図１に示したコロと歯溝との数を変更した他の
実施例を示す断面図である。

【図７】噛み合いを円すいコロと歯溝とにした他の例を
示す要部断面図である。

【図８】噛み合いを球と歯溝とにしたさらに他の例を示
す要部断面図である。

【図９】コロと歯溝との噛み合いを３箇所とした例を示
す説明図である。

【図１０】図７に示した円すいコロの他の形状を示す平
面図である。

【図１１】従来技術で説明した撓み噛み合い式歯車装置
の要部分解斜視図である。

【符号の説明】

２０ サーキュラスプライン ２０ａ 歯溝 ２１ コロ保持体 ２２，３６，４０ カム板 ２４ 可撓性部材 ２５ コロ ３８ 球

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【手続補正書】

【提出日】平成４年３月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の撓み噛み合い式駆動伝達装置は、断面が円形
をした内壁に、円弧歯形の複数の歯溝を円周方向に一定
ピッチで形成したサーキュラスプラインと、前記歯溝の
歯数とは異なった個数の転動体を回転自在に、かつ一定
ピッチで配列保持した可撓性を有する筒状の転動体保持
部材と、転動体保持部材の内側に嵌め込まれ、複数個の
転動体のうちの一部と前記歯溝の噛み合い位置が順次移
動するように転動体保持部材を弾性変形させる非円形の
カム板とを有し、前記サーキュラスプラインと転動体保
持部材とカム板とのいずれか１つを固定し、残りの一方
を入力軸に連結して回転させ他方から回転出力を取り出
せるようにしたものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 断面が円形をした内壁に、円弧歯形の複
   数の歯溝を円周方向に一定ピッチで形成したサーキュラ
   スプラインと、前記歯溝の歯数とは異なった個数の転動
   体を回転自在に、かつ一定ピッチで配列保持した可撓性
   を有する筒状の転動体保持部材と、転動体保持部材の内
   側に嵌め込まれ、複数個の転動体のうちの一部と前記歯
   溝の噛み合い位置が順次移動するように転動体保持部材
   を弾性変形させる非円形のカム板とを有し、前記外枠体
   と転動体保持部材とカム板とのいずれか１つを固定し、
   残りの一方を入力軸に連結して回転させ他方から回転出
   力を得ることを特徴とする撓み噛み合い式駆動伝達装
   置。