特開 2020-76415 カップリング装置および波動歯車式減速機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-76415(P2020-76415A)

(43)【公開日】2020年5月21日

(54)【発明の名称】カップリング装置および波動歯車式減速機

(51)【国際特許分類】

   F16D 3/04 20060101AFI20200424BHJP

   F16H 1/32 20060101ALI20200424BHJP

   F16D 3/50 20060101ALI20200424BHJP

【ＦＩ】

   F16D3/04 Z

   F16H1/32 B

   F16D3/50 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-207906(P2018-207906)

(22)【出願日】2018年11月5日

(71)【出願人】

【識別番号】000107147

【氏名又は名称】日本電産シンポ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135013

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 隆美

(72)【発明者】

【氏名】羽泉 喬平

(72)【発明者】

【氏名】坪根 太平

【テーマコード（参考）】

3J027

【Ｆターム（参考）】

3J027FA50

3J027GB06

3J027GC07

3J027GC22

3J027GD04

3J027GD07

3J027GD13

(57)【要約】      （修正有）

【課題】入力回転体が出力回転体に傾いたり、偏心している場合、位置のずれ分を吸収することができ、動力を精度よく伝達することができる安価なカップリング装置と、それを備える波動歯車式減速機を提供する。
【解決手段】カップリング装置は、中心軸Ｃを中心として回転する入力回転体４１と出力回転体４２とを接続する。入力伝達部４１０は、入力回転体に含まれる。出力伝達部４２０は出力回転体に含まれる。複数の伝達ピン４３は、入力伝達部と出力伝達部との間において、軸方向に平行に延び、入力回転体および出力回転体と同心の仮想円筒上に周方向に間隔をおいて配置される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸を中心として回転する入力回転体と出力回転体とを接続するカップリング装置であって、
前記入力回転体に含まれる入力伝達部と、
前記出力回転体に含まれる出力伝達部と、
前記入力伝達部と前記出力伝達部との間において、軸方向に平行に延び、前記入力回転体および前記出力回転体と同心の仮想円筒上に周方向に間隔をおいて配置される複数の伝達ピンと、
を備えるカップリング装置。

【請求項2】

請求項１に記載のカップリング装置であって、
前記入力伝達部は、前記入力回転体の最も後段に位置し、
前記出力伝達部は、前記出力回転体の最も前段に位置する、カプリング装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のカップリング装置であって、
前記入力伝達部は、複数の第１孔を有し、
前記伝達ピンの前記軸方向の一方側の端部は、前記入力伝達部の前記第１孔に圧入される、カップリング装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のカップリング装置であって、
前記出力伝達部は、複数の第２孔を有し、
前記伝達ピンの前記軸方向の他方側の端部は、前記出力伝達部の前記第２孔に圧入される、カップリング装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のカップリング装置であって、
前記入力伝達部は、前記中心軸を中心とする板状であり、
前記出力伝達部は、前記中心軸を中心とする板状である、カップリング装置。

【請求項6】

請求項５に記載のカップリング装置であって、
前記入力伝達部および前記出力伝達部のうちの一方は、前記入力伝達部および前記出力伝達部のうちの他方よりも、撓み変形しやすいカップリング装置。

【請求項7】

請求項６に記載のカップリング装置であって、
前記入力伝達部および前記出力伝達部のうちの前記一方は、前記中心軸を中心にして前記軸方向に環状に凹む凹部を有する、カップリング装置。

【請求項8】

請求項６または請求項７に記載のカップリング装置であって、
前記入力伝達部は前記出力伝達部よりも撓み変形しやすい、カップリング装置。

【請求項9】

請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載のカップリング装置であって、
前記複数の伝達ピンは、前記入力伝達部および前記出力伝達部のうちの前記一方よりも、剛性の高い素材により構成される、カップリング装置。

【請求項10】

請求項５から請求項９までのいずれか１項に記載のカップリング装置であって、
前記複数の伝達ピンは円柱状である、カップリング装置。

【請求項11】

請求項５から請求項１０までのいずれか１項に記載のカップリング装置であって、
前記入力伝達部は、前記中心軸を中心とする円板状であり、
前記出力伝達部は、前記中心軸を中心とする円板状である、カップリング装置。

【請求項12】

請求項１０に記載のカップリング装置であって、
前記入力伝達部および前記出力伝達部のうちの前記一方の前記軸方向の厚みは、
前記伝達ピンの直径の半分かそれよりも大きく、かつ
前記伝達ピンの直径の２倍と同じかそれよりも小さい、カップリング装置。

【請求項13】

請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のカップリング装置と、
前記出力伝達部の径方向外方に結合される波動発生器と、
前記波動発生器の径方向外方に環状に設けられ、前記波動発生器によって非真円状に撓められる可撓性外歯歯車と、
前記可撓性外歯歯車の径方向外方に配置され、前記可撓性外歯歯車と部分的に噛み合う内歯歯車と、
を備え、
前記内歯歯車および前記可撓性外歯歯車のうちの一方は回転不能に固定され、他方は前記中心軸を中心に回転し、
前記可撓性外歯歯車と前記内歯歯車とは、歯数の違いによって相対回転し、
前記波動発生器の回転により、前記可撓性外歯歯車の径方向の長さが変位して、前記可撓性外歯歯車と前記内歯歯車との噛み合い位置が、前記中心軸を中心に、周方向に変化する、波動歯車式減速機。

【請求項14】

請求項１３に記載の波動歯車式減速機であって、
前記入力回転体は、軸方向に延びる入力シャフトを含み、
前記出力伝達部および前記波動発生器は、前記入力シャフトの径方向外方に位置し、
前記入力伝達部は、前記出力伝達部および前記波動発生器よりも、前記軸方向の一方側に位置する、波動歯車式減速機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カップリング装置および波動歯車式減速機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、入力回転体と出力回転体とを接続するカップリング装置が知られている。この種のカップリング装置は、例えば電動機や減速機に用いられる。従来のカップリング装置については、例えば特開２００４−２４５２６９号公報に開示されている。この特開２００４−２４５２６９号公報に開示された電動機の継手は、電動機の出力軸に固定されたオルダムハブと、被駆動軸に固定されたオルダムハブと、二つのオルダムハブを互いに直角に連結するオルダムスライダ（１１）とを備えている。オルダムスライダは、スライダ本体（１２）とこのスライダ本体（１２）の少なくとも内部に埋め込まれた埋め込み部材（１３）とを備えている。

【0003】

特開２００４−２４５２６９号公報では、オルダムスライダ（１１）のスライダ本体（１２）を構成するプラスチック部材等の素材よりも剛性の高い金属部材等の埋め込み部材（１３）を埋め込むことにより、回転により生じる応力に対して強度を高めることができる、としている。

【特許文献1】特開２００４−２４５２６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２００４−２４５２６９号公報に記載のような継手によれば、継手の軸方向の剛性を確保することができるので、入力回転体の回転を出力回転体へ精度よく伝達できることが期待される。しかしながら、取付誤差等のために、入力回転体が出力回転体に対して傾いている場合や、偏心している場合が想定されるため、継手の径方向の剛性には、ある程度の柔軟性が要求される。

【0005】

特開２００４−２４５２６９号公報に開示されるようなオルダム継手の場合、オルダムハブと、オルダムスライダ（１１）とに、すきま公差を持たせることで、出力軸の被駆動軸に対する傾きや偏心に起因する位置のずれ分を吸収する構成とすることが一般的である。しかしながら、斯かる構成を採用した場合、高い加工精度が要求されるため、製造コストが嵩んでしまうという点で、不利であった。

【0006】

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、その潜在的な目的は、入力回転体が出力回転体に対して傾いている場合や、偏心している場合に、傾きや偏心に起因する位置のずれ分を柔軟に吸収することができ、入力回転体の回転を出力回転体へ精度よく伝達することができ、しかも製造コストを抑えることができるカップリング装置およびそれを備える波動歯車式減速機の技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0008】

本発明の観点によれば、以下の構成のカップリング装置が提供される。即ち、このカップリング装置は、中心軸を中心として回転する入力回転体と出力回転体とを接続する装置である。このカップリング装置は、入力伝達部と、出力伝達部と、複数の伝達ピンとを備える。前記入力伝達部は、前記入力回転体に含まれる。前記出力回転部は、前記出力回転体に含まれる。前記複数の伝達ピンは、前記入力伝達部と前記出力伝達部との間において、軸方向に平行に延び、前記入力回転体および前記出力回転体と同心の仮想円筒上に周方向に間隔をおいて配置される。

【発明の効果】

【0009】

本発明の観点によれば、入力回転体が出力回転体に対して傾いている場合や、偏心している場合に、傾きや偏心に起因する位置のずれ分を柔軟に吸収することができ、入力回転体の回転を出力回転体へ精度よく伝達することができ、しかも製造コストを抑えることができる、カップリング装置および波動歯車式減速機が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施形態に係るカップリング装置を備える波動歯車式減速機の縦断面図である。

【図2】図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図3】図３は、本実施形態に係るカップリング装置の構成を示す図である。

【図4】図４は、本実施形態に係るカップリング装置が、入力回転体の出力回転体に対する偏心に起因する位置のずれ分を吸収する様子を示す縦断面図である。

【図5】図５は、本実施形態に係るカップリング装置が、入力回転体の出力回転体に対する傾きに起因する位置のずれ分を吸収する様子を示す縦断面図である。

【図6】図６は、変形例に係るカップリング装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本願の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、波動歯車式減速機の中心軸と平行な方向を「軸方向」、波動歯車式減速機の中心軸に直交する方向を「径方向」、波動歯車式減速機の中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

【0012】

＜１．第１実施形態＞
＜１−１．波動歯車式減速機の全体構成＞
以下では、図１および図２を参照して、実施形態に係る波動歯車式減速機１００の全体的な構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るカップリング装置４０を備える波動歯車式減速機１００の縦断面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、可撓性外歯と剛性内歯との噛み合いを示している。ただし、図２においては、図面を見やすくするために、ハッチングを省略してある。

【0013】

本実施形態の波動歯車式減速機１００は、後述する剛性内歯歯車（内歯歯車）１０と可撓性外歯歯車２０との差動（相対回転）を利用して、入力された回転動力を変速する装置である。波動歯車式減速機１００は、例えば、小型ロボットの関節に組み込まれ、モータから得られる動力を減速する減速機として用いられる。図１に示すように、波動歯車式減速機１００は、剛性内歯歯車１０と、可撓性外歯歯車２０と、波動発生器３０と、カップリング装置４０とを備えている。

【0014】

剛性内歯歯車１０は、図１に示す中心軸Ｃを中心とする円環状の部材である。剛性内歯歯車１０の剛性は、後述する可撓性外歯歯車２０の可撓性歯部２３の剛性よりも、はるかに高い。したがって、剛性内歯歯車１０は、実質的に剛体とみなすことができる。剛性内歯歯車１０は、内周面に複数の剛性内歯１１を有する。図２に示すように、複数の剛性内歯１１は、周方向に沿って、一定のピッチで配列される。本実施形態の剛性内歯歯車１０は、波動歯車式減速機１００が搭載される装置の枠体に固定される。

【0015】

可撓性外歯歯車２０は、円筒状の胴部２１と平板部２２とを備える部材である。胴部２１は、径方向に撓み変形可能な部位である。円筒状の胴部２１の軸方向の一方側の端部には、後述する平板部２２が接続される。また、円筒状の胴部２１は、軸方向の他方側の端部に、可撓性外歯２９が外周面に形成される可撓性歯部２３を有する。

【0016】

平板部２２は中心軸Ｃに対して垂直に略平面状に広がる部位である。平板部２２は、胴部３１よりも撓み変形し難い。平板部２２は、円環板状の固定部２５と、ダイヤフラム部２４とを有する。ダイヤフラム部２４は、胴部２１との接続箇所に近い側に配置され、軸方向の肉厚が固定部２５よりも薄い。ダイヤフラム部２４は、円環状の形状を有し、可撓性歯部２３よりも小さい撓み性を有する。

【0017】

固定部２５は、ダイヤフラム部２４の径方向内側に配置される、一定の肉厚を有する部位である。固定部２５の撓み性は、ダイヤフラム部２４の撓み性よりもはるかに小さい。固定部２５には、減速後の動力を取り出すための出力シャフト（図示省略）が同軸上で固定される。

【0018】

波動発生器３０は、可撓性外歯歯車２０の可撓性歯部２３を径方向に非真円形状に撓み変形させるための機構である。波動発生器３０は、非真円カム３１と、波動ベアリング３３とを有する。

【0019】

本実施形態の非真円カム３１は、楕円形のカムプロフィールを有する板状のカムである。図１に示すように、非真円カム３１は、可撓性外歯歯車２０の可撓性歯部２３の径方向内方に配置される。非真円カム３１の中央部には、入力シャフト１が、後述するカップリング装置４０を介して、相対回転不能に固定される。具体的には、この入力シャフト１は、例えば電動機の出力シャフトとすることができる。入力シャフト１が回転すると、非真円カム３１が、中心軸Ｃを中心にして減速前の回転数、すなわち入力シャフト１と同一の回転数で回転する。

【0020】

図２に示すように、波動ベアリング３３は、内輪３３１と、複数のボール３３２と、弾性変形可能な外輪３３３とを有する。内輪３３１は、非真円カム３１の外周面に固定される。外輪３３３は、可撓性外歯歯車２０の可撓性歯部２３の内周面に固定される。複数のボール３３２は、内輪３３１と外輪３３３の間に介在し、周方向に沿って配列される。外輪３３３は、回転される非真円カム３１のカムプロフィールを反映して、内輪３３１およびボール３３２を介して弾性変形（撓み変形）する。

【0021】

カップリング装置４０は、入力シャフト１と波動発生器３０とを接続するための継手装置である。カップリング装置４０は、概ね円筒状である。より具体的には、カップリング装置４０は、中心軸Ｃを中心として回転する入力回転体４１と、当該入力回転体４１と同軸上に配置された出力回転体４２とを、接続する。入力回転体４１は、入力シャフト１を含む。入力回転体４１は、入力シャフト１と同一の回転数で回転する。このため、入力シャフト１が第１回転数で回転すると、入力回転体４１も第１回転数で回転する。そうすると、後に詳述するように、出力回転体４２も入力回転体４１と同一の第１回転数で回転する。ここで、本実施形態では、波動発生器３０の非真円カム３１と、出力回転体４２の最も後段の部位（出力伝達部４２０および第２円筒部４２２）とは、単一の部材である。そのため、入力回転体４１が第１回転数で回転すると、波動発生器３０の非真円カム３１も第１回転数で回転する。なお、カップリング装置４０の詳細な構成については、後に詳述する。

【0022】

このように、波動歯車式減速機１００においては、入力シャフト１に第１回転数の動力が供給されると、非真円カム３１も第１回転数で回転する。また、非真円カム３１の回転に伴って、波動ベアリング３３を介して、可撓性外歯歯車２０の可撓性歯部２３の内周面が押されることにより、可撓性歯部２３が楕円状に径方向に撓み変形する。これにより、図２のように、可撓性歯部２３がなす楕円の長軸の両端の２箇所で、可撓性外歯２９と剛性内歯１１とが噛み合う。この際、前記楕円の外周のうち上記の２箇所以外の位置では、可撓性外歯２９と剛性内歯１１とは噛み合わない。

【0023】

非真円カム３１が回転すると、前記楕円の長軸の位置が周方向に移動するので、可撓性外歯２９と剛性内歯１１との噛み合い位置も周方向に移動する。ここで、剛性内歯歯車１０の剛性内歯１１の数と、可撓性外歯歯車２０の可撓性外歯２９の数とは、僅かに相違する。このため、非真円カム３１の１回転ごとに、剛性内歯１１と可撓性外歯２９との噛み合い位置が僅かに変化する。その結果、剛性内歯歯車１０に対して可撓性外歯歯車２０および上記の出力シャフトが、減速された第２回転数で回転する。これにより、減速された動力を装置の外部に取り出すことができる。

【0024】

ここで、継手等のカップリング装置においては、入力回転体の回転を出力回転体へ精度よく伝達できることが望ましいため、カップリング装置の軸方向および捩り方向の剛性を十分に確保することが求められる。その一方で、多少の取付誤差等があってもカップリング装置の機能が損なわれないようにするために、カップリング装置の径方向の剛性には、ある程度の柔軟性が求められる。ところが、一般的には、継手等のカップリング装置において、捩り方向の剛性を高めることと、径方向の柔軟性を高めることとは、トレードオフの関係にあり、両立が難しい。

【0025】

＜１−２．カップリング装置の詳細な構成＞
この点、本実施形態のカップリング装置４０は、特有の構成を有することにより、軸方向および捩り方向の剛性を高く維持しつつ、径方向の柔軟性を向上することを具現化できている。以下では、カップリング装置４０のこの特有の構成について、図１から図５までを参照して詳細に説明する。図３は、カップリング装置４０の縦断面図と、カップリング装置４０を軸方向の一方側からみた図と、軸方向の他方側からみた図とである。図４は、カップリング装置４０が、入力回転体４１の出力回転体４２に対する偏心に起因する位置のずれ分を吸収する様子を示す縦断面図である。図５は、カップリング装置４０が、入力回転体４１の出力回転体４２に対する傾きに起因する位置のずれ分を吸収する様子を示す縦断面図である。

【0026】

カップリング装置４０は、入力シャフト１を含む入力回転体４１と、後段側で波動発生器３０および可撓性外歯歯車２０を介して出力シャフトに接続される出力回転体４２とを、同期回転する態様で接続する。図３および図４に示すように、カップリング装置４０は、入力回転体４１に含まれる部位として、入力伝達部４１０と、円孔４１０ｄと、第１円筒部４１１と、複数の第１孔４１０ａと、凹部４１０ｃとを有する。また、カップリング装置４０は、出力回転体４２に含まれる部位として、出力伝達部４２０と、貫通孔４２０ｄと、第２円筒部４２２と、複数の第２孔４２０ｂとを有する。さらに、カップリング装置４０は、入力回転体４１と出力回転体４２とを接続するための構成として、複数の伝達ピン４３を有する。

【0027】

図３に示す入力伝達部４１０は、入力回転体４１の動力伝達経路の最も後段に位置する部位である。入力伝達部４１０は、中心軸Ｃを中心として径方向外方に広がる円板状である。入力伝達部４１０は、中央部に円孔４１０ｄを有する。円孔４１０ｄは、入力伝達部４１０の中央部を軸方向に貫通する。第１円筒部４１１は、軸方向に延びる円筒状の部位である。第１円筒部４１１の軸方向の一方側の端部は、円孔４１０ｄの縁部に接続される。第１円筒部４１１の空洞部には、入力シャフト１が挿入される。図１および図２に示すように、第１円筒部４１１の内周部と、入力シャフト１の外周部との間に、キー部材２が挿入されることにより、入力シャフト１は第１円筒部４１１に対して相対回転不能に固定される。これにより、入力シャフト１は入力伝達部４１０に対して相対回転不能となっている。

【0028】

入力伝達部４１０の外周部は、複数の第１孔４１０ａを有する。各第１孔４１０ａは、入力伝達部４１０の外周部を軸方向に貫通する。複数の第１孔４１０ａは、周方向に沿って一定のピッチで配列される。また、入力伝達部４１０は、中心軸Ｃを中心として軸方向に円環状に凹む凹部４１０ｃを有する。凹部４１０ｃは入力伝達部４１０の軸方向の他方側の端面に形成される。凹部４１０ｃは、複数の第１孔４１０ａよりも径方向内方、かつ、第１円筒部４１１よりも径方向外方に位置する。

【0029】

出力伝達部４２０は、出力回転体４２の動力伝達経路の最も前段に位置する部位である。出力伝達部４２０は、中心軸Ｃを中心として径方向外方に広がる円板状である。出力伝達部４２０は、中央部に貫通孔４２０ｄを有する。貫通孔４２０ｄは、出力伝達部４２０の中央部を軸方向に貫通する。貫通孔４２０ｄは、軸方向の他方側からみたときに円形である。貫通孔４２０ｄの内径は、上記の第１円筒部４１１の外径よりも大きい。

【0030】

第２円筒部４２２は、軸方向に延びる円筒状の部位である。第２円筒部４２２の軸方向の他方側の端部は、出力伝達部４２０の外縁部に接続される。第２円筒部４２２の外周面には、非真円カム３１の内周面が結合される。本実施形態では、第２円筒部４２２と非真円カム３１と出力伝達部４２０とが単一の部材となっている。

【0031】

出力伝達部４２０の外周部は、複数の第２孔４２０ｂを有する。各第２孔４２０ｂは、出力伝達部４２０の外周部を軸方向に貫通する。複数の第２孔４２０ｂは、周方向に沿って一定のピッチで配列される。複数の第２孔４２０ｂは、上述の複数の第１孔４１０ａに対応して設けられる。

【0032】

複数の伝達ピン４３は、軸方向に延びる円柱状の部材である。伝達ピン４３は、入力伝達部４１０および出力伝達部４２０よりも剛性の高い素材（例えば、鉄等の金属）からなる。伝達ピン４３の外径は、第１孔４１０ａおよび第２孔４２０ｂの内径と略同じである。伝達ピン４３は、軸方向に平行な姿勢で、入力伝達部４１０と出力伝達部４２０とによって支持される。具体的には、伝達ピン４３の軸方向の一方側の端部は、入力伝達部４１０の第１孔４１０ａに圧入される。伝達ピン４３の軸方向の他方側の端部は、出力伝達部４２０の第２孔４２０ｂに圧入される。複数の伝達ピン４３は、周方向に一定のピッチで配列される。別の言い方をすれば、複数の伝達ピン４３は、入力回転体４１および出力回転体４２と同心の仮想円筒Ｅ上に、周方向に間隔をおいて配置される。

【0033】

このような構成により、入力回転体４１が入力シャフト１とともに第１回転数で回転すると、当該回転が複数の伝達ピン４３を介して出力回転体４２に伝達されて、出力回転体４２も第１回転数で回転する。これにより、カップリング装置４０が、出力回転体４２を入力回転体４１に対して同期回転させるための継手として機能する。

【0034】

ここで、伝達ピン４３は剛性が高い素材からなり、しかも軸方向に延びているので、伝達ピン４３の突っ張り力により、カップリング装置４０の軸方向の剛性が高く維持される。また、伝達ピン４３は、入力回転体４１および出力回転体４２の外周部に、周方向に間隔を置いて複数本配置されている。このように、複数の伝達ピン４３を集合としてみたときの強度により、カップリング装置４０の捩り方向の剛性が高く維持される。

【0035】

ここで、入力伝達部４１０には、薄肉の凹部４１０ｃが環状に設けられている。また、入力伝達部４１０の軸方向の厚みは、伝達ピン４３の直径の半分かそれよりも大きく、かつ、伝達ピン４３の直径の２倍かそれよりも小さい。また、より好ましくは、入力伝達部４１０の軸方向の厚みは、出力伝達部４２０の軸方向の厚みよりも小さい。これにより、入力伝達部４１０の外周部は、出力伝達部の外周部よりも、厚み方向に撓み変形しやすくなっている。

【0036】

以上のような構成のカップリング装置４０において、取付誤差等に起因して、入力回転体４１が出力回転体４２に対して厳密に同軸上には配置されない場合が想定される。具体的には、入力回転体４１が出力回転体４２に対して偏心している場合と、入力回転体４１が出力回転体４２に対して傾いている場合とが、想定される。以下では、これらの場合の、カップリング装置４０の各部の作用について、詳細に説明する。

【0037】

＜１−３．入力回転体が出力回転体に対して偏心している場合について＞
図４に、入力回転体４１の中心軸Ｃが、出力回転体４２の中心軸Ｄに対して偏心している場合の、カップリング装置４０の各部の様子を示している。この場合、図４に示すように、入力伝達部４１０と出力伝達部４２０とが略平行な状態に保たれながら、伝達ピン４３の中途部が軸方向に対して屈曲する。このように複数の伝達ピン４３の中途部が屈曲しても、伝達ピン４３の突っ張り力、および、複数の伝達ピン４３を集合としてみたときの捩り方向の剛性は維持されているので、入力回転体４１の回転が、複数の伝達ピン４３を介して、出力回転体４２へと伝達される。よって、入力回転体４１が出力回転体４２に対して偏心していても、入力回転体４１の回転を精度よく出力回転体４２に伝達することができる。

【0038】

＜１−４．入力回転体が出力回転体に対して傾いている場合について＞
図５に、入力回転体４１の中心軸Ｃが、出力回転体４２の中心軸Ｄに対して傾いている場合の、カップリング装置４０の各部の様子を示している。この場合、図５に示すように、伝達ピン４３の中途部が軸方向に対して湾曲する。同時に、入力伝達部４１０が厚み方向に撓む。詳細には、伝達ピン４３は、軸方向の他方側よりも、軸方向の一方側で、より大きく変形している。入力伝達部４１０においては、凹部４１０ｃが撓むことにより、外周部の位置が大きく変化している。一方、出力伝達部４２０は、ほとんど変形していない。このように複数の伝達ピン４３および入力伝達部４１０が変形しても、伝達ピン４３の突っ張り力、および、複数の伝達ピン４３を集合としてみたときの捩り方向の剛性は維持されているので、入力回転体４１の回転が、複数の伝達ピン４３を介して、出力回転体４２へと伝達される。よって、入力回転体４１が出力回転体４２に対して傾斜していても、入力回転体４１の回転を精度よく出力回転体４２に伝達することができる。

【0039】

以上に示したように、本実施形態に係るカップリング装置４０は、入力伝達部４１０と、出力伝達部４２０と、複数の伝達ピン４３とを備える。複数の伝達ピン４３は、入力伝達部４１０と出力伝達部４２０との間において、軸方向に平行に延びる。複数の伝達ピン４３は、入力回転体４１および出力回転体４２と同心の仮想円筒Ｅ上に周方向に間隔をおいて配置される。これにより、入力回転体４１が出力回転体４２に対して傾いている場合や、偏心している場合においても、傾きや偏心に起因する位置のずれ分が、複数の伝達ピン４３が変形することで吸収されて、入力回転体４１の回転を出力回転体４２へ精度よく伝達することができる。また、カップリング装置４０の構成をシンプルにすることができるので、製造コストを抑えることができる。

【0040】

また、本実施形態に係るカップリング装置４０においては、伝達ピン４３の軸方向の一方側の端部は、入力伝達部４１０の第１孔４１０ａに圧入される。また、伝達ピン４３の軸方向の他方側の端部は、出力伝達部４２０の第２孔４２０ｂに圧入される。これにより、カップリング装置４０の運転時のガタつきを少なく抑えることができ、振動や騒音を軽減することができる。

【0041】

また、本実施形態に係るカップリング装置４０においては、入力伝達部４１０は、出力伝達部４２０よりも撓み変形しやすい。これにより、入力回転体４１が出力回転体４２に対して傾いている場合においても、傾きに起因する位置のずれ分が、複数の伝達ピン４３が撓み変形することと、入力伝達部４１０が撓み変形することと、の双方により、吸収されて、入力回転体４１の回転を出力回転体４２へ精度よく伝達することができる。

【0042】

また、本実施形態に係るカップリング装置４０においては、入力伝達部４１０は出力伝達部４２０よりも撓み変形しやすいため、傾きや偏心に起因する位置のずれ分を吸収する際に、出力伝達部４２０はあまり変形しない。よって、動力の出力部分に歪みが伝わってしまうことを抑制できる。その結果、動力の出力部分で精度のよいアウトプットを実現することができる。

【0043】

また、本実施形態に係るカップリング装置４０においては、伝達ピン４３は、入力伝達部４１０および出力伝達部４２０よりも剛性の高い素材により構成される。これにより、カップリング装置４０を、入力回転体４１の出力回転体４２に対する多少の傾きや偏心は許容するものとしつつ、軸方向および捩り方向の剛性は高く維持することができ、入力回転体４１の回転を精度よく出力回転体４２に伝達することが可能となる。

【0044】

さらに、本実施形態に係るカップリング装置４０においては、軸方向の他方側の端部において、入力回転体４１の第１円筒部４１１の外周面と、出力回転体４２の出力伝達部４２０に形成された貫通孔４２０ｄの内周面と、の間にはクリアランスが設けられている。これにより、入力回転体４１の出力回転体４２に対する傾きや偏心を、許容することができる。

【0045】

さらに、本実施形態に係るカップリング装置４０においては、伝達ピン４３は、入力伝達部４１０および出力伝達部４２０の外周部に配置される。これにより、複数の伝達ピン４３のピッチ円直径（Pitch Circle Diameter）を大きくすることができる。その結果、カップリング装置４０の捩り方向の剛性を向上させることができ、入力回転体４１の回転を精度よく出力回転体４２に伝達することが可能となる。

【0046】

さらに、本実施形態に係るカップリング装置４０においては、複数の伝達ピン４３はいずれも円柱状であり、周方向に等間隔に配置される。これにより、入力回転体４１が出力回転体４２に対して３６０°のどの方向に傾いたり偏心したりしている場合においても、伝達ピン４３が均等に撓み変形する。したがって、傾きや偏心の方向に拘らず、傾きや偏心に起因する位置のずれ分を、伝達ピン４３の変形により吸収することができる。

【0047】

また、本実施形態に係る波動歯車式減速機１００は、本発明の一実施形態に係るカップリング装置４０と、波動発生器３０と、可撓性外歯歯車２０と、剛性内歯歯車（内歯歯車）１０とを備える。これにより、入力回転体４１が出力回転体４２に対して傾いたり、偏心したりしていても、傾きや偏心に起因する位置のずれを、カップリング装置４０が吸収するため、可撓性外歯歯車２０と剛性内歯歯車１０との噛み合いが良好に保たれる。しかも、カップリング装置４０は、軸方向および捩り方向には変形し難いので、入力回転体４１の回転を波動発生器３０へ精度よく伝達できる。結果として、波動歯車式減速機１００の回転性能を損ねることなく動力の伝達効率を向上させることができる。

【0048】

さらに、本実施形態に係る波動歯車式減速機１００においては、出力伝達部４２０および波動発生器３０は、入力シャフト１の径方向外方に位置する。入力伝達部４１０は、出力伝達部４２０および波動発生器３０よりも、軸方向の一方側に位置する。これにより、波動歯車式減速機１００の軸方向のサイズを小型化しつつ、伝達ピン４３の軸方向の長さをある程度確保することができる。よって、入力回転体４１の出力回転体４２に対する多少の傾きや偏心は許容しつつ、軸方向および捩り方向の剛性は高く維持した、コンパクトな波動歯車式減速機１００を実現することができる。

【0049】

＜２．変形例＞
上記の実施形態では、第２円筒部４２２と非真円カム３１と出力伝達部４２０とは、単一の部材であったが、これに限らない。すなわち、第２円筒部４２２と非真円カム３１とを個別の部材として、第２円筒部４２２の外周面に非真円カム３１の内周面が結合されていてもよい。斯かる構成とした場合の、カップリング装置４００の具体例を、図６に示している。なお、図６中では、第１実施形態で示したのと同様の機能・構成の部材に、第１実施形態のものと同一の符号を付してある。

【0050】

上記の実施形態では、伝達ピン４３の軸方向の一方側の端部は、圧入により、入力伝達部４１０に固定されていたが、これに代えて、圧入と、接着剤等による接着とを、併用してもよい。同様に、上記の実施形態では、伝達ピン４３の軸方向の他方側の端部は、圧入により、出力伝達部４２０に固定されていたが、これに代えて、圧入と、接着剤等による接着とを、併用してもよい。

【0051】

上記の実施形態では、入力伝達部４１０の他方側の端面から、軸方向の他方側、すなわち出力伝達部４２０が配置される側に向かって、第１円筒部４１１が延びていたが、これに限定されない。上記に代えて、入力伝達部４１０の一方側の端面から、軸方向の一方側、すなわち出力伝達部４２０が配置される側とは反対側に向かって、第１円筒部が延びていてもよい。その場合、出力伝達部４２０の他方側の端面から軸方向の他方側に向かって円筒状の部位が延びている構成とし、この円筒状の部位に出力シャフトを取り付けてもよい。

【0052】

上記の実施形態では、入力伝達部４１０は中心軸Ｃを中心にして軸方向に環状に凹む凹部４１０ｃを有していたが、凹部は必ずしも周方向の全周に設けられていなくてもよい。上記に代えて、凹部が、中心軸Ｃを中心にして周方向に間欠的に配列されていてもよい。

【0053】

上記の実施形態では、入力伝達部４１０が出力伝達部４２０よりも撓み変形しやすかったが、これに代えて、出力伝達部が入力伝達部よりも撓みやすくてもよい。その場合、凹部４１０ｃと同様の凹部が出力伝達部に設けられていてもよい。

【0054】

上記の実施形態では、入力伝達部４１０および出力伝達部４２０はそれぞれ円板状であったが、これに限定されない。上記に代えて、例えば、入力伝達部および出力伝達部を、多角形状としたり、あるいは、軸方向にみたときにピンが配置される位置同士の間に切り欠きを有する形状としたりしてもよい。

【0055】

上記の実施形態では、剛性内歯歯車１０が装置に対して固定的に設けられ、剛性内歯歯車１０に対する可撓性外歯歯車２０の回転が出力として取り出されていたが、これに限らない。上記に代えて、可撓性外歯歯車が装置に対して固定的に設けられている構成とし、可撓性外歯歯車に対する剛性内歯歯車の回転を出力として取り出してもよい。

【0056】

上記の実施形態では、カップリング装置４０は、波動歯車式減速機１００に搭載されていたが、これに限らない。本発明に係るカップリング装置は、公知の様々な機器に、幅広く適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本願は、カップリング装置および波動歯車式減速機に利用できる。

【符号の説明】

【0058】

１ 入力シャフト
２ キー部材
１０ 剛性内歯歯車
１１ 剛性内歯
２０ 可撓性外歯歯車
２１ 胴部
２２ 平板部
２３ 可撓性歯部
２４ ダイヤフラム部
２５ 固定部
２９ 可撓性外歯
３０ 波動発生器
３１ 非真円カム
３３ 波動ベアリング
４０ カップリング装置
４１ 入力回転体
４２ 出力回転体
４３ 伝達ピン
１００ 波動歯車式減速機
３３１ 内輪
３３２ ボール
３３３ 外輪
４００ カップリング装置
４１０ 入力伝達部
４１０ａ 第１孔
４１０ｃ 凹部
４１０ｄ 円孔
４１１ 第１円筒部
４２０ 出力伝達部
４２０ｂ 第２孔
４２０ｄ 貫通孔
４２２ 第２円筒部
Ｃ 中心軸
Ｄ 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】