JPWO2017085794A1

JPWO2017085794A1 - 波動歯車装置

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Publication number: JPWO2017085794A1
Application number: JP2017551428A
Authority: JP
Inventors: 純半田; 木村　浩明; 浩明木村; 崇太郎三宅
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2035-11-17
Also published as: WO2017085794A1; KR20180058802A; EP3379103A1; US20180320770A1; EP3379103B1; JP6466593B2; EP3379103A4; CN108350991A; KR102065013B1

Abstract

波動歯車装置（１）の異物侵入防止機構（１０）は、波動発生器プラグ（５２）に取り付けたフィルタ取り付け板（１２）と、この楕円状外周面（１２ｃ）に取り付けたフィルタ（１１）とを備えている。外歯車（４）と内歯車（３）のかみ合い部分と、波動発生器ベアリング（５４）との間において、潤滑剤はフィルタ（１１）を介して流通する。フィルタ（１１）によって潤滑剤に含まれている異物が捕捉される。フィルタ（１１）は外歯車（４）の外歯形成部分（４６）の内周面（４７）に当接しているので、波動発生器ベアリング（５４）の外輪の外周面（５６）と外歯車の外歯形成部分の内周面（４７）との間の摺動摩擦部分への異物の侵入を確実に防止できる。

Description

本発明は波動歯車装置に関し、特に、その波動発生器ベアリングに異物が侵入することを防止する異物侵入防止機構を備えた波動歯車装置に関する。

波動歯車装置においては、特許文献１において提案されているように、波動発生器ベアリングの部分を潤滑する潤滑剤と、内歯車と外歯車のかみ合い部分を潤滑する潤滑剤とが混合しないように、シール部材を配置することが提案されている。シール部材は、波動発生器プラグに取付けたサイドシールを、波動発生器ベアリングの外輪の内周面に摺動可能に密着させている。

特開２００８−１６４１４９号公報

ここで、特許文献１に記載のシール部材は、波動発生器ベアリングの外輪内周面に密着しており、外輪外周面と外歯車内周面との間の摺動摩擦部分の側方は開放状態のままである。このために、外歯車と内歯車のかみ合い部分で発生する異物が潤滑剤と共に、外輪外周面と外歯車内周面との間に侵入し、過剰な摺動摩耗が生じるなどのおそれがある。

本発明の課題は、波動発生器ベアリングの摺動部分、特に、その外輪外周面と外歯車内周面の間の摺動部分に異物が侵入することを防止可能な波動歯車装置を提供することにある。

本発明の波動歯車装置は、
剛性の内歯車と、
前記内歯車の内側に同軸に配置された可撓性の外歯車と、
前記外歯車を非円形に撓めて前記内歯車に対して部分的にかみ合わせ、両歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させるための波動発生器と、
を有しており、
前記外歯車は、少なくとも一方の端が開口端となっている半径方向に撓み可能な円筒状の外歯形成部分を備え、前記波動発生器は前記外歯形成部分の内側に同軸に装着されている。

また、前記波動発生器は、
非円形輪郭の剛体である波動発生器プラグと、
前記波動発生器プラグの非円形プラグ外周面と前記外歯形成部分の内周面との間に装着されている波動発生器ベアリングと、
前記波動発生器ベアリングの前記開口端の側の位置において、前記波動発生器プラグから前記外歯車の内周面までの間を覆っている異物侵入防止機構と、
を備えている。

さらに、前記異物侵入防止機構は、通過する潤滑剤に混入している異物を捕捉可能な環状のフィルタと、潤滑剤不通過性のフィルタ取付け板とを備えている。前記フィルタ取付け板は、前記波動発生器プラグに一体回転するように取り付けられている。前記フィルタは、前記フィルタ取付け板に一体回転するように取り付けられ、前記外歯形成部分の前記内周面に対して摺動可能な状態で当接している。

外歯車と内歯車のかみ合い部分と、波動発生器ベアリングとの間において、潤滑剤はフィルタを介して流通する。したがって、フィルタによって潤滑剤に含まれている異物が捕捉されて除去される。波動発生器ベアリングの側に流入する潤滑剤と共に異物が侵入することが阻止される。特に、フィルタは外歯車の外歯形成部分の内周面に当接しているので、波動発生器ベアリングの外輪の外周面と外歯車の外歯形成部分の内周面との間の摺動部分に異物が侵入することを確実に防止できる。

また、フィルタ取付け板は潤滑剤不通過性の板であるので、潤滑剤はフィルタのみを介して、両歯車のかみ合い部分と波動発生器ベアリングとの間を流通する。両歯車のかみ合い部分を潤滑する潤滑剤と、波動発生器ベアリングの摺動部分を潤滑する潤滑剤とが異なる種類の潤滑剤である場合には、フィルタによる流路抵抗によって、双方の潤滑剤はある程度、分離された状態が維持され、実用上において支障は生じない。

本発明の波動歯車装置において、前記フィルタは、前記波動発生器プラグの非円形プラグ外周面と相似の非円形フィルタ外周面を備え、当該フィルタは、前記非円形フィルタ外周面が前記非円形プラグ外周面と同位相となるように、前記フィルタ取付け板に取り付けられており、前記非円形フィルタ外周面が前記外歯形成部分の前記内周面に当接していることが望ましい。

この構成によれば、フィルタは、半径方向に繰り返し撓められることなく、外歯車の外歯形成部分の内周面に当接した状態が維持される。したがって、フィルタと外歯車の外歯形成部分の内周面との間が、確実に当接状態に維持される。フィルタと外歯形成部分の内周面との間を通って潤滑剤に混入した異物が波動発生器ベアリングの側に侵入してしまうことを、確実に防止できる。

本発明の波動歯車装置において、前記フィルタ取付け板は、前記波動発生器プラグの非円形プラグ外周面と相似の非円形取付け板外周面を備え、当該フィルタ取付け板は、前記非円形取付け板外周面が前記非円形プラグ外周面と同位相となるように、前記波動発生器プラグに取り付けられており、前記フィルタは、前記非円形取付け板外周面に取付けられて非円形に撓められた状態で前記外歯形成部分の前記内周面に当接していることが望ましい。

これによっても、フィルタは、半径方向に繰り返し撓められることなく、外歯車の外歯形成部分の内周面に当接した状態が維持される。したがって、フィルタと外歯車の外歯形成部分の内周面との間が、確実に当接状態に維持される。異物が混入した潤滑剤が、波動発生器ベアリングの側に侵入することを確実に防止できる。

なお、一般的な波動歯車装置においては、前記波動発生器の前記波動発生器プラグは楕円状プラグ外周面を備え、前記外歯車は前記波動発生器によって楕円状に撓められる。勿論、外歯車を楕円形以外の非円形に撓めて、内歯車に対して円周方向における３箇所以上の位置でかみ合わせるようにしてもよい。

本発明を適用した波動歯車装置の横断面図および縦断面を示す説明図である。異物侵入防止機構のフィルタとフィルタ取付け板を示す説明図である。

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

図１（ａ）は本実施の形態に係るカップ型の波動歯車装置を示す横断面図であり、図１（ｂ）はその縦断面を示す説明図である。波動歯車装置１は、円筒状のハウジング２と、このハウジング２の一方の端部に一体形成されている内歯車３と、ハウジング２の内側に同軸に配置されているカップ形状をした可撓性の外歯車４と、外歯車４の内側に同軸に装着されている波動発生器５とを備えている。

カップ形状の外歯車４は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部４１と、円筒状胴部４１の一端から半径方向の内側に延びるダイヤフラム４２と、ダイヤフラム４２の内周縁に繋がっている剛体の円盤状のボス４３と、円筒状胴部４１の他方の開口端４４の側の外周面部分に形成した外歯４５とを備えている。

円筒状胴部４１における外歯４５が形成されている開口端４４の側の部分を外歯形成部分４６とすると、この外歯形成部分４６の内側に、波動発生器５が同軸にはめ込まれている。波動発生器５は円筒状のハブ５１（入力軸）と、この外周に同軸に取り付けた波動発生器プラグ５２と、波動発生器プラグ５２の楕円状プラグ外周面５３と外歯形成部分４６の内周面４７の間に装着されている波動発生器ベアリング５４とを備えている。波動発生器ベアリング５４は波動発生器プラグ５２によって楕円状に撓められている。

本例では、外歯車４のボス４３には円盤状の出力軸６が同軸に連結固定されている。たとえば、ボス４３を挟み、出力軸６と円環状の押さえ部材７とが不図示の締結ボルトによって締結固定されている。また、出力軸６はクロスローラベアリング８を介してハウジング２によって回転自在に支持されている。クロスローラベアリング８は、たとえば外輪分割型のベアリングであり、その内輪は出力軸６の外周面に一体形成されており、分割型の外輪８ａは締結ボルト９によってハウジング２に同軸に締結固定されている。

ここで、波動発生器５には、波動発生器ベアリング５４に異物が侵入することを防止するための異物侵入防止機構１０が付設されている。異物侵入防止機構１０は、波動発生器ベアリング５４の開口端４４の側の位置において、波動発生器プラグ５２から外歯車４の外歯形成部分４６の内周面４７までの間を覆っている。異物侵入防止機構１０は、通過する潤滑剤に混入している異物を捕捉可能な環状のフィルタ１１と、潤滑剤不通過性のフィルタ取付け板１２とを備えている。

図２は異物侵入防止機構１０のフィルタ１１およびフィルタ取付け板１２を示す説明図である。図１、図２を参照して説明すると、フィルタ取付け板１２は、波動発生器プラグ５２に一体回転するように取り付けられている。フィルタ１１は、フィルタ取付け板１２に一体回転するように取り付けられ、外歯車４の外歯形成部分４６の内周面４７に対して摺動可能な状態で密着（当接）している。

本例のフィルタ取付け板１２は、波動発生器プラグ５２における開口端４４の側を向く楕円状輪郭の端面４４ａに固定した矩形断面の環状固定部１２ａと、この環状固定部１２ａから半径方向の外方に広がる一定厚さの楕円形輪郭の取付け板本体部１２ｂとを備えている。取付け板本体部１２ｂは、波動発生器プラグ５２の端面４４ａに対して一定の隙間で対峙しており、その楕円状外周面１２ｃは、半径方向において、波動発生器ベアリング５４の外輪５５の近傍位置まで延びている。

楕円状外周面１２ｃは、波動発生器プラグ５２の楕円状外周面５２ａと相似形である。また、フィルタ取付け板１２は、楕円状外周面１２ｃが波動発生器プラグ５２の楕円状プラグ外周面５３と同位相となるように、波動発生器プラグ５２に固定されている。すなわち、波動発生器プラグ５２の楕円状プラグ外周面５３の長軸位置Ｌとフィルタ取付け板１２の楕円状外周面１２ｃの長軸位置とが一致している。

フィルタ１１は、たとえば、不織布などの素材から形成されている半径方向に撓み可能な矩形断面をした円環状のフィルタであり、フィルタ取付け板１２の楕円状外周面１２ｃに装着されて楕円状に撓められている。楕円状に撓められたフィルタ１１の楕円状外周面１１ａが外歯車４の外歯形成部分４６の内周面４７に密着している。

なお、円形外周面を備えたフィルタ取付け板を配置し、この円形外周面に、楕円状外周面を備えたフィルタを固定してもよい。この場合においても、フィルタの楕円状外周面は、波動発生器プラグ５２の楕円状外周面５２ａと相似の楕円形状とされる。また、フィルタの楕円状外周面の長軸位置が波動発生器プラグ５２の楕円状外周面５２ａの長軸位置に一致するように、フィルタ取付け板に取り付けられる。

本例の波動歯車装置１では、その内部に供給される潤滑剤は、フィルタ１１を通って、外歯車４と内歯車３のかみ合い部分と、波動発生器ベアリング５４との間を流通する。フィルタ１１を通過する間に、潤滑剤に含まれている異物が捕捉されて除去される。したがって、波動発生器ベアリング５４の側に潤滑剤と共に異物が侵入することが阻止される。

また、波動発生器５と一体となって、楕円状外周面を備えたフィルタ１１が回転する。したがって、波動発生器５によって楕円状に撓められる外歯車４の外歯形成部分４６の楕円形状に対して、フィルタ１１の楕円状外周面１１ａは常に同位相に維持される。よって、フィルタ１１は、外歯形成部分４６の内周面４７によって半径方向に撓められることなく、当該内周面４７に密着した状態が維持される。

したがって、フィルタ１１と外歯車４の外歯形成部分４６の内周面４７との間が確実にシールされ、異物が混入した潤滑剤がフィルタ１１を通過することなく波動発生器ベアリング５４の側に侵入することを確実に防止できる。特に、フィルタ１１は外歯車４の外歯形成部分４６の内周面４７に当接しているので、波動発生器ベアリング５４の外輪５５の外周面５６と外歯車４の外歯形成部分４６の内周面４７との間の摺動摩擦部分に異物が侵入することを確実に防止できる。

また、フィルタ取付け板１２は潤滑剤不通過性の板であるので、潤滑剤はフィルタ１１のみを介して、両歯車３、４のかみ合い部分と波動発生器ベアリング５４との間を流通する。両歯車３、４のかみ合い部分を潤滑する潤滑剤と、波動発生器ベアリング５４の摺動部分を潤滑する潤滑剤とが異なる種類の潤滑剤である場合には、フィルタ１１による流路抵抗によって、双方の潤滑剤は所定の分離状態に維持される。したがって、実用上において、双方の潤滑剤が混合することに起因する支障は生じない。

なお、本例は、本発明をカップ形状の外歯車を備えたカップ型の波動歯車装置に適用したものである。本発明は、シルクハット形状の外歯車を備えたシルクハット型の波動歯車装置にも同様に適用可能である。

また、本発明は、円筒形状の外歯車を備えたフラット型の波動歯車装置に対しも適用可能である。この場合には、円筒形状の外歯車は両側が開口端となる。よって、外歯車の内側に同軸に装着される波動発生器の両側に、フィルタおよびフィルタ取付け板を備えた異物侵入防止機構を配置すればよい。

楕円状外周面１２ｃは、波動発生器プラグ５２の楕円状プラグ外周面５３と相似形である。また、フィルタ取付け板１２は、楕円状外周面１２ｃが波動発生器プラグ５２の楕円状プラグ外周面５３と同位相となるように、波動発生器プラグ５２に固定されている。すなわち、波動発生器プラグ５２の楕円状プラグ外周面５３の長軸位置Ｌとフィルタ取付け板１２の楕円状外周面１２ｃの長軸位置とが一致している。

なお、円形外周面を備えたフィルタ取付け板を配置し、この円形外周面に、楕円状外周面を備えたフィルタを固定してもよい。この場合においても、フィルタの楕円状外周面は、波動発生器プラグ５２の楕円状プラグ外周面５３と相似の楕円形状とされる。また、フィルタの楕円状外周面の長軸位置が波動発生器プラグ５２の楕円状プラグ外周面５３の長軸位置に一致するように、フィルタ取付け板に取り付けられる。

Claims

剛性の内歯車と、
前記内歯車の内側に同軸に配置された可撓性の外歯車と、
前記外歯車を非円形に撓めて前記内歯車に対して部分的にかみ合わせ、両歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させるための波動発生器と、
を有しており、
前記外歯車は、少なくとも一方の端が開口端となっている半径方向に撓み可能な円筒状の外歯形成部分を備え、前記波動発生器は前記外歯形成部分の内側に同軸に装着されており、
前記波動発生器は、
非円形輪郭の剛体である波動発生器プラグと、
前記波動発生器プラグの非円形プラグ外周面と前記外歯形成部分の内周面との間に装着されている波動発生器ベアリングと、
前記波動発生器ベアリングの前記開口端の側の位置において、前記波動発生器プラグから前記外歯車の内周面までの間を覆っている異物侵入防止機構と、
を備えており、
前記異物侵入防止機構は、
通過する潤滑剤に混入している異物を捕捉可能な環状のフィルタと、
潤滑剤不通過性のフィルタ取付け板と、
を備えており、
前記フィルタ取付け板は、前記波動発生器プラグに一体回転するように取り付けられており、
前記フィルタは、前記フィルタ取付け板に一体回転するように取り付けられ、前記外歯形成部分の前記内周面に対して摺動可能な状態で当接している波動歯車装置。
請求項１において、
前記フィルタは、前記波動発生器プラグの非円形プラグ外周面と相似形の非円形フィルタ外周面を備え、
当該フィルタは、前記非円形フィルタ外周面が前記非円形プラグ外周面と同位相となるように、前記フィルタ取付け板に取り付けられており、
前記非円形フィルタ外周面が前記外歯形成部分の前記内周面に当接している波動歯車装置。
請求項１において、
前記フィルタ取付け板は、前記波動発生器プラグの非円形プラグ外周面と相似形の非円形取付け板外周面を備え、
当該フィルタ取付け板は、前記非円形取付け板外周面が前記非円形プラグ外周面と同位相となるように、前記波動発生器プラグに取り付けられており、
前記フィルタは、前記非円形取付け板外周面に取付けられて非円形に撓められた状態で前記外歯形成部分の前記内周面に当接している波動歯車装置。
請求項１において、
前記波動発生器の前記波動発生器プラグは楕円形プラグ外周面を備え、
前記外歯車は前記波動発生器によって楕円状に撓められている波動歯車装置。