特許 7599312 可撓性歯車及びこのような可撓性歯車を備えるギヤ機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-05

(45)【発行日】2024-12-13

(54)【発明の名称】可撓性歯車及びこのような可撓性歯車を備えるギヤ機構

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20241206BHJP

   F16H 55/12 20060101ALI20241206BHJP

   F16H 55/18 20060101ALI20241206BHJP

【ＦＩ】

F16H1/32 B

F16H55/12 A

F16H55/18

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020189821

(22)【出願日】2020-11-13

(65)【公開番号】P2021085525

(43)【公開日】2021-06-03

【審査請求日】2023-07-11

(31)【優先権主張番号】19211553.3

(32)【優先日】2019-11-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】520300482

【氏名又は名称】マクソン インターナショナル アーゲー

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＸＯＮ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100186716

【弁理士】

【氏名又は名称】真能 清志

(72)【発明者】

【氏名】ディルク ジンマーマン

【審査官】増岡 亘

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１６５６８４（ＷＯ，Ａ２）

【文献】実開平４－４２９５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１４－２２２１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－４０４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－５５１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５２６０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５２６０６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ １／３２

Ｆ１６Ｈ ５５／１２

Ｆ１６Ｈ ５５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リングギヤ（９）と、このリングギヤ（９）内に配置された可撓性歯車（６）と、この可撓性歯車（６）と接触し且つこの可撓性歯車（６）を変形させてこの可撓性歯車が前記リングギヤ（９）に部分的にかみ合わせするようにする波動発生器（２）とを備えるギヤ機構（１）において、前記可撓性歯車（６）は、軸線方向で互いに隣接して配置された少なくとも２つの可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）を有しており、各可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）は、円周方向（Ｕ）でばねセグメント（８）により互いに連結された少なくとも２つの歯付セグメント（７．１、７．２）を有しており、前記可撓性歯車（６）のギヤの歯（１４）、すなわち個々の可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）のギヤの歯は、軸線方向で互いに対して移動し得る個々の領域よりなっていることを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項2】

請求項１に記載のギヤ機構（１）において、軸線方向で互いに隣接して位置する前記可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）が互いに同じ個数の歯及び同じ歯の幾何学的形状を有していることを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のギヤ機構（１）において、軸線方向で互いに隣接して位置する前記可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）が互いに接触支持していることを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載のギヤ機構（１）において、軸線方向で互いに隣接して位置する前記可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）が軸線方向で同じ歯幅を有していることを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載のギヤ機構（１）において、前記可撓性歯車（６）が軸線方向で互いに隣接して位置する２つよりも多い、好ましくは４つの可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）を有していることを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載のギヤ機構（１）において、前記可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）が同一部品として構成されていることを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項7】

請求項６に記載のギヤ機構（１）において、各可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）の前記歯付セグメントの少なくとも１つ（７．１）が穴（１７）を有し、前記可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）は、前記穴（１７）が前記ギヤ機構（１）の中心軸線（Ｍ）に沿う方向に並んで位置するとともにこの前記ギヤ機構（１）の中心軸線（Ｍ）に沿う方向に並んで位置する前記穴（１７）内にピンエレメント（１１）が位置するように配置されており、前記可撓性歯車ディスクの前記ばねセグメント（８）の各々が、前記ギヤ機構（１）の中心軸線（Ｍ）を含んでいるとともにそれぞれの前記ばねセグメント（８）を互いに等しい長さの２つの領域に分割する中心平面（Ｍ_FS）を有しており、各穴（１７）は中心平面（Ｍ_A ）を有しており、この中心平面（Ｍ_A ）は前記ギヤ機構（１）の中心軸線（Ｍ）を含むとともに前記穴（１７）を互いに等しい大きさの領域に分割しており、各ばねセグメント（８）の前記中心平面（Ｍ_FS）は、このばねセグメント（８）の中心平面（Ｍ_FS）の各々の側でこの中心平面（Ｍ_FS）に隣接して位置する前記穴（１７）の前記中心平面（Ｍ_A ）から互いに異なる距離にあることを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載のギヤ機構（１）において、各可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）の前記歯付セグメント（７．１、７．２）の少なくとも１つが前記可撓性歯車（６）の径方向でくびれ部（２４）を有しており、前記ばねセグメント（８）が前記くびれ部（２４）の領域内で前記歯付セグメント（７．２）に連結していることを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載のギヤ機構（１）において、前記ばねセグメント（８）は、これらばねセグメント（８）が径方向で弾性を呈するとともに接線方向で剛性であるように構成され、好ましくは、前記ばねセグメント（８）が互いに隣接する歯付セグメント（７．１、７．２）に連結するウェブとして形成されているようにしたことを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項10】

請求項７～９のいずれか一項に記載のギヤ機構（１）において、各可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）は、穴（１７）が設けられた少なくとも１つの第１歯付セグメント（７．１）と、穴が設けられていない少なくとも１つの第２歯付セグメント（７．２）とを備えていることを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項11】

請求項７～１０のいずれか一項に記載のギヤ機構（１）において、前記ばねセグメント（８）が、少なくとも１つの第１歯付セグメント（７．１）における穴（１７）のレベルでこの少なくとも１つの第１歯付セグメント（７．１）に連結されていることを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか一項に記載のギヤ機構（１）において、各可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）が複数の歯付セグメント（７．１、７．２）、特に少なくとも４つの歯付セグメント（７．１、７．２）を有していることを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項13】

請求項１～１２のいずれか一項に記載のギヤ機構（１）において、第１歯付セグメント（７．１）における穴（１７）がそれぞれの前記歯付セグメント（７．１）の内部に配置されているとともに閉輪郭を有していることを特徴とするギヤ機構（１）。

【請求項14】

請求項１～１３のいずれか一項に記載のギヤ機構（１）用の可撓性歯車（６）であって、この可撓性歯車（６）が軸線方向で互いに隣接して位置する少なくとも２つの、好ましくは４つの可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）を備えており、各可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）が円周方向において少なくとも２つの歯付セグメント（７．１、７．２）を備えており、これら少なくとも２つの歯付セグメントはばねセグメント（８）により互いに連結されている可撓性歯車（６）。

【請求項15】

請求項１４に記載の可撓性歯車（６）において、各可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）の前記歯付セグメントの少なくとも１つ（７．１）がピンエレメントを収容する穴（１７）を有し、前記可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）は、これら可撓性歯車ディスク（６．１、６．２、６．３、６．４）の前記穴（１７）が前記ギヤ機構（１）の中心軸線（Ｍ）に沿う方向に並んで位置するように配置されており、前記ばねセグメント（８）の各々は中心平面（Ｍ_FS）を有しており、この中心平面（Ｍ_FS）は前記ギヤ機構（１）の中心軸線（Ｍ）を含んでいるとともにそれぞれの前記ばねセグメント（８）を互いに等しい長さの２つの領域に分割しており、各穴（１７）は中心平面（Ｍ_A ）を有しており、この中心平面（Ｍ_A ）は前記ギヤ機構（１）の中心軸線（Ｍ）を含んでいるとともに前記穴（１７）を互いに等しい大きさの領域に分割しており、各ばねセグメント（８）の前記中心平面（Ｍ_FS）は、このばねセグメント（８）の中心平面（Ｍ_FS）の各々の側でこの中心平面（Ｍ_FS）に隣接して位置する前記穴（１７）の前記中心平面（Ｍ_A ）から互いに異なる距離にあることを特徴とする可撓性歯車（６）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リングギヤと、このリングギヤ内に配置された可撓性（柔軟性）歯車と、この可撓性歯車と接触し且つこの可撓性歯車を変形させてこの可撓性歯車が前記リングギヤに部分的にかみ合わせするようにする波動発生器（ウエーブジェネレータ）とを備えるギヤ機構に関するものである。

【背景技術】

【0002】

このようなギヤ機構は既知であり、例えばロボット工学で用いられている。例えば、特許文献１には、リングギヤと、駆動輪（ドライバーホイール）と、波動発生器と、弾性平歯車（スパーホイール）とで２つの構成要素を調整する調整機構が開示されている。弾性平歯車は同様に構成された数個の歯要素から成っている。各歯要素は、リングギヤに面する頭部領域と、波動発生器に面する脚部領域とを有している。歯要素の頭部領域には、リングギヤと接触するようにしうるギヤの歯が設けられている。更に、各歯要素はその頭部区分において外方に開口する穴を有し、この穴はギヤの歯を中断させるとともに駆動輪の駆動ピンと接触するようになっている。互いに隣接して位置している歯要素は弾性連結素子により互いに連結されている。波動発生器はほぼ楕円形状をしているとともに弾性平歯車をも楕円形状にして、弾性平歯車の互いに反対側に配列された領域がリングギヤにかみ合わせするようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１６／１６５６８４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このようなギヤ機構においては、中央の可撓性歯車が軸受問題の為にリングギヤの方向に傾き、この可撓性歯車の幅の全体ではなくこの可撓性歯車の幅のある一部のみしかトルク伝達のためにかみ合わせされなくなる。更に、製造公差の為にフランク方向の誤差が生じ、これにより可撓性歯車の幅の全体の一部分しか用いられなくなるという事実をも生ぜしめるおそれがある。従って、円周振れ公差及びその他の製造公差が幾何学的偏差によるかみ合わせにおける妨害を生ぜしめるおそれがある。

【0005】

この従来技術から始めるに、上述したギヤ機構又はこのギヤ機構用の可撓性歯車をそれぞれ更に改善させ、歯車のかみ合わせにおける妨害及びギヤのバックラッシュを低減させ、雑音発生現象及び動力伝達を改善させ、且つ寿命を長くするようにする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的のために、本発明によれば、可撓性歯車が軸線方向で互いに隣接して配置された少なくとも２つの可撓性歯車ディスクを有し、各可撓性歯車ディスクが、円周方向でばねセグメントにより互いに連結された少なくとも２つの歯付セグメントを有するようにする。

【0007】

本発明では、軸線方向はリングギヤの軸線に沿う方向を意味している。この方向はギヤ機構の中心軸線の方向にほぼ一致するものである。上述したように可撓性歯車を軸線方向で個々の可撓性歯車ディスクにセグメント化する結果として、個々の可撓性歯車ディスクの歯幅が総計の歯車幅の最大半分に相当するようになる。個々の歯車ディスクがリングギヤに対し又はギヤ機構の中心軸線に対し傾くのをその他の可撓性歯車ディスクによりそれぞれ補償することができる。これにより、ギヤの歯幅全体に亘る可撓性歯車のかみ合わせを高め、従って歯車が部分的にのみ重なる可能性又はエッジサポートの可能性を著しく低減させる。個々の可撓性歯車ディスクの径方向の個々の可撓性が可撓的なかみ合わせを可能にする。従って、個々の可撓性歯車ディスクが円周方向で互いに対して僅かに回転することができ、これにより歯のバックラッシュを０°まで低減させることができる。従って、動力伝達、雑音発生及びギヤのバックラッシュが改善される。

【0008】

本発明の有利な実施例では、軸線方向で互いに隣接して位置する可撓性歯車ディスクが互いに同じ個数の歯及び同じ歯の幾何学的形状を有しているようにすることができる。従って、より一層幅広の可撓性歯車が、軸線方向で互いに隣接して位置する可撓性歯車ディスクにより形成される。可撓性歯車のギヤの歯、すなわち個々の可撓性歯車ディスクのギヤの歯は、軸線方向で互いに対して移動しうる個々の領域より成っている為、個々の可撓性歯車ディスクのかみ合わせにおける妨害をその他の可撓性歯車ディスクにより補償し、可撓性歯車全体のかみ合わせにおける妨害を全体的に低減させ、これによりギヤのバックラッシュの低減化を、従って、雑音発生現象の改善及び長寿命化をも達成しうる。

【0009】

軸線方向で互いに隣接して位置する前記可撓性歯車ディスクが互いに接触支持しているようにするのも好ましいこととしうる。このようにすることにより、可撓性歯車ディスクが、歯車全体をより一層大きな幅を以って且つこれと関連する利点を以って歯車全体を形成するという事実をももたらすものである。

【0010】

軸線方向で互いに隣接して位置する可撓性歯車ディスクが軸線方向で同じ歯幅を有しているようにすることにより、可撓性歯車を特に簡単な形状及び一様な構造にすることができる。

【0011】

更なる他の有利な実施例では、可撓性歯車が軸線方向で互いに隣接して位置する２つよりも多い、好ましくは４つの可撓性歯車ディスクを有しているようにすることができる。軸線方向で互いに隣接して位置する可撓性歯車ディスクの個数を４つとすることにより、歯車が部分的にのみ重なる可能性又はエッジサポートの可能性が極めて少なくなり、これにより上述した利点がもたらされることを確かめた。

【0012】

特に有利な実施例では、可撓性歯車ディスクが互いに同一の部品として構成されているようにする。従って、可撓性歯車を、軸線方向で互いに隣接して配置した４つの等しい形状の個々の歯車、すなわち可撓性歯車ディスクにより形成する。可撓性歯車ディスクは同一の部品として構成されている為、製造が簡単化されるとともに費用が節約される。

【0013】

更なる他の実施例では、各可撓性歯車ディスクの歯付セグメントの少なくとも１つが穴を有し、可撓性歯車ディスクは、穴が上下に位置するとともにこの上下に位置する穴内にピンエレメントが位置するように配置されており、可撓性歯車ディスクのばねセグメントの各々が、ギヤ機構の中心軸線を含んでいるとともにそれぞれのばねセグメントを互いに等しい長さの２つの領域に分割する中心平面を有しており、各穴は中心平面を有しており、この中心平面はギヤ機構の中心軸線を含むとともに穴を互いに等しい大きさの領域に分割しており、各ばねセグメントの中心平面は、このばねセグメントの中心平面の各々の側でこの中心平面に隣接して位置する穴の中心平面から互いに異なる距離にあるようにすることができる。このようにすることにより、可撓性歯車ディスクの可撓性、従って、可撓性歯車全体の可撓性を高め、可撓性歯車ディスク又は可撓性歯車の充分な弾性変形を、特にギヤ機構の小さい直径で依然としてそれぞれ実現することができる。個々の可撓性歯車ディスクにおける穴は上下に位置し、従って、一致している為、ピンエレメントをこれらの穴に容易に挿入させるとともに、全ての可撓性歯車ディスクを通して、従って、可撓性歯車を通して延在させることができる。

【0014】

各可撓性歯車ディスクの歯付セグメントの少なくとも１つが可撓性歯車の径方向でくびれ部を有しており、ばねセグメントがこのくびれ部の領域内で歯付セグメントに連結しているようにすることもできる。その結果、ばねセグメントをより一層長く構成し、これにより可撓性歯車ディスクの可撓性を更に高め、このことが小さい直径で特に有利となるようにすることができる。

【0015】

ばねセグメントは、これらばねセグメントが径方向で弾性を呈するとともに接線方向で剛性であるように構成する必要がある。この場合、可撓性歯車ディスクの変形は径方向でのみ達成される。接線方向では、可撓性歯車ディスクを変形させることなく、動力を１つの歯付セグメントから隣接の歯付セグメントに伝達させることができる。その結果、ギヤ機構の入力とギヤ機構の出力との間のギヤのバックラッシュを出来るだけ小さく保つことができる。このことは、ばねセグメントが互いに隣接する歯付セグメントに連結するウェブとして形成することにより特に簡単に可能となるようにしうる。

【0016】

可撓性歯車ディスクの可撓性、従って、可撓性歯車全体の可撓性を更に高めるために、各可撓性歯車ディスクは、穴が設けられた少なくとも１つの第１歯付セグメントと、穴が設けられていない少なくとも１つの第２歯付セグメントとを備えているようにすることができる。その結果、これら歯付セグメント間に延在するばねセグメントを一層長く構成することができるとともに、歯付セグメントの可撓性及び強度の良好な組合せが得られる。少なくとも１つの第２歯付セグメント、すなわち穴が設けられていない歯付セグメントのギヤの歯の力がばねセグメントを介して少なくとも１つの第１歯付セグメントに伝達される。くびれ部が設けられた歯付セグメントは第２歯付セグメントとするのが好ましく、穴を有さないようにする。

【0017】

更なる他の実施例では、ばねセグメントが、少なくとも１つの第１歯付セグメントにおける穴のレベルでこの少なくとも１つの第１歯付セグメントに連結されているようにする。その結果、少なくとも１つの第２歯付セグメントのギヤの歯の力が少なくとも１つの第１歯付セグメントに良好に伝達されるようになる。ばねセグメントに少なくとも１つの第１歯付セグメントと接触する領域で逃げ切除部が設けられている場合に、可撓性歯車ディスクの可撓性、従って、可撓性歯車全体の可撓性を更に高めることができる。

【0018】

更に、各可撓性歯車ディスクが複数の歯付セグメント、特に少なくとも４つの歯付セグメントを有しているようにする。この場合、各可撓性歯車ディスクが偶数個の歯付セグメントを有し、これら歯付セグメントの半分、すなわち第１歯付セグメントが穴を有し、これら歯付セグメントの他の半分、すなわち第２歯付セグメントは穴を有さないように構成するのが好ましい。このようにすることにより、可撓性歯車ディスクの可撓性、従って、可撓性歯車の可撓性と充分な強度との間を良好に妥協させることができる。

【0019】

特に有利な実施例では、第１歯付セグメントにおける穴がそれぞれの歯付セグメントの内部に配置されているとともに閉輪郭を有しているようにする。従って、穴内に配置されたピンエレメントは円周の閉輪郭に沿って回転し、その結果ピンエレメントと対応の歯付セグメントにおける穴との間の接触が決して妨害されることがない。このことにより、ギヤ機構の運転上の平滑性を高める。穴はほぼ楕円形状となるように構成するのが有利である。更に、この場合、歯付セグメントは、リングギヤに面する頭部領域において端から端までギヤの歯を有するようにしうる。

【0020】

更なる他の実施例によれば、可撓性歯車ディスクの各歯付セグメントを波動発生器上の２箇所の支持点で支持しうるようにする。この場合、波動発生器に面する歯付セグメントの脚部領域を凹状となるように形成し、この脚部領域が２箇所の支持点でのみ波動発生器と接触するようにする。２箇所の支持点間に形成された歯付セグメントの領域は、歯付セグメントの脚部領域を凹状の形状とした為に波動発生器から離れるように湾曲されており、従ってここでは歯付セグメントと波動発生器との間に接触が生じない。２箇所の支持点間の角度は約１７０°とするのが好ましい。このようにすることにより、波動発生器の外輪郭に対し垂直な歯付セグメントの整列を改善することができる。

【0021】

更なる他の実施例では、波動発生器が可撓性歯車と接触する少なくとも１つのカムを有し、このカムを適切に構成して、歯付セグメントがリングギヤと接触する領域において、これら歯付セグメントが変形し、これら歯付セグメントが、一定の半径を有するとともにギヤ機構の中心軸線からを一定の距離にある軸線を中心に回転する理想的な歯車の区分を形成するようにする。

【0022】

簡単な実施例では、ピンエレメントを出力軸に連結されているボルトとして構成するようにすることができる。その結果、可撓性歯車の運動がボルトを介して出力の均一回転運動に変換される。好ましくは、スリーブを各ボルト上に配置し、関連する利点を伴う滑り軸受が形成されるようにする。或いはまた、各ボルト上に弾性スリーブ又は弾性Ｏリングを配置することもできる。或いはまた、この構成の変形例において、関連の穴を、円形断面を有するように構成することができる。これに代わる構成では、ピンエレメントを固定となるように形成し、リングギヤを回転しうるように構成する。この場合、リングギヤは、可撓性歯車とのかみ合わせにより駆動され、従ってこの変形例では出力エレメントとして作用する。

【0023】

他の好適実施例では、可撓性歯車の可撓性歯車ディスクを金属又は金属ガラスから形成する。更に、可撓性歯車とかみ合わせするリングギヤも金属又は金属ガラスから形成するのが好ましい。

【0024】

好適実施例では、可撓性歯車ディスクが約１．５mmの厚さを有し、例えば軸線方向で互いに隣接して位置する２つの可撓性歯車ディスクを有する可撓性歯車が約３mmの厚さを有し、例えば軸線方向で互いに隣接して位置する４つの可撓性歯車ディスクを有する可撓性歯車が約６mmの厚さを有するようにする。

【0025】

他の好適実施例では、可撓性歯車ディスクが約３mmの厚さを有し、例えば軸線方向で互いに隣接して位置する２つの可撓性歯車ディスクを有する可撓性歯車が約６mmの厚さを有し、例えば軸線方向で互いに隣接して位置する４つの可撓性歯車ディスクを有する可撓性歯車が約１２mmの厚さを有するようにする。

【0026】

更に、本発明は、上述したギヤ機構用の可撓性歯車にも関するものであり、この場合この可撓性歯車が軸線方向で互いに隣接して位置する少なくとも２つの、好ましくは４つの可撓性歯車ディスクを備えており、各可撓性歯車ディスクが円周方向において少なくとも２つの歯付セグメントを備えており、これら少なくとも２つの歯付セグメントはばねセグメントにより互いに連結されているようにしたものである。

【0027】

従って、可撓性歯車は、軸線方向で互いに隣接して位置する数個の個々の歯車、すなわち数個の個々の可撓性歯車ディスクを有するものである。このように可撓性歯車を軸線方向で個々の可撓性歯車ディスクにセグメント化する結果として、１つの個別の可撓性歯車ディスクの歯幅が総計のギヤの歯幅の最大半分に相当する。リングギヤの軸線又はギヤ機構の中心軸線に対する個々の可撓性歯車ディスクの傾き、従って、個々の可撓性歯車ディスクのギヤの歯の領域の傾きを他の可撓性歯車ディスクによりそれぞれ補償することができる。このことにより可撓性歯車の幅全体に亘るこの可撓性歯車のかみ合わせを高め、従って歯車が部分的にのみ重なる可能性又はエッジサポートの可能性を著しく低減させる。個々の可撓性歯車ディスクの個々の径方向の可撓性が可撓的なかみ合わせを可能にできる。従って、個々の可撓性歯車ディスクが円周方向で互いに僅かに回転し、これによりギヤのバックラッシュを０°まで低減させることができる。従って、動力伝達、雑音発生及びバックラッシュが改善される。

【0028】

可撓性歯車の有利な実施例では、各可撓性歯車ディスクの歯付セグメントの少なくとも１つがピンエレメントを入れる穴を有し、これら可撓性歯車ディスクは、穴が上下に位置するように配置されており、ばねセグメントの各々は中心平面を有しており、この中心平面はギヤ機構の中心軸線を含んでいるとともにそれぞれのばねセグメントを互いに等しい長さの２つの領域に分割しており、各穴は中心平面を有しており、この中心平面はギヤ機構の中心軸線を含んでいるとともに穴を互いに等しい大きさの領域に分割しており、各ばねセグメントの中心平面は、このばねセグメントの中心平面の各々の側に隣接して位置する穴の中心平面に対し異なる距離を有しているようにしうる。個々の可撓性歯車ディスクにおける穴は上下に位置しており従って互いに一致している為、ピンエレメントを容易に挿入し且つ全ての可撓性歯車ディスクに従って可撓性歯車の全体に貫通延在するようにするようにすることができる。このようにすることにより、可撓性歯車の可撓性を高めることができ、従ってギヤ機構の直径が小さい場合でも依然として歯車の充分な弾性変形が達成されるようにすることができる。

【0029】

可撓性歯車の更なる好適実施例では、可撓性歯車ディスクを金属又は金属ガラスから形成する。

【0030】

可撓性歯車の好適実施例では、可撓性歯車ディスクが約１．５mmの厚さを有し、例えば軸線方向で互いに隣接して位置する２つの可撓性歯車ディスクを有する可撓性歯車が約３mmの厚さを有し、例えば軸線方向で互いに隣接して位置する４つの可撓性歯車ディスクを有する可撓性歯車が約６mmの厚さを有するようにする。

【0031】

可撓性歯車の更なる好適実施例では、可撓性歯車ディスクが約３mmの厚さを有し、例えば軸線方向で互いに隣接して位置する２つの可撓性歯車ディスクを有する可撓性歯車が約６mmの厚さを有し、例えば軸線方向で互いに隣接して位置する４つの可撓性歯車ディスクを有する可撓性歯車が約１２mmの厚さを有するようにする。

【0032】

以下に図面を用いて本発明を詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】図１は、本発明による歯車機構を示す平面図である。

【図2】図２は、図１の歯車機構の可撓性歯車を示す斜視図である。

【図3】図３は、図２の可撓性歯車の可撓性歯車ディスクを示す正面図である。

【図4】図４は、図３の可撓性歯車ディスクの細部を示す部分的正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下の説明に対しては、同様な構成要素を同様な参照符号で示していることを適用するものである。関連する図面の説明において詳細に説明していない参照符号が図面に含まれている場合には、前述する又は後述する図面の説明を参照するものである。

【0035】

本発明のギヤ機構１の一実施例を図１に示す。このギヤ機構１は、波動発生器２と、可撓性歯車６と、固定のリングギヤ９とが配置されているハウジング１０を有している。このハウジング１０のカバーを除去して、歯車機構の内部を見うるようにしてある。ギヤ機構１は、中心軸線Ｍを有するほぼディスク形状となっている。この中心軸線Ｍはリングギヤ９の中心軸線と一致している。

【0036】

波動発生器２は、ほぼ楕円形状の断面を有する基体（ベースボディ）３を備えている。このほぼ楕円形状の断面の為に、この基体３上には、従って波動発生器２上には２つのカム３０が形成されている。又、基体３上には、変形可能なスリーブ５により囲まれている転動体４が配置されている。波動発生器２は可撓性歯車６内に配置されている。従って、可撓性歯車６は変形可能なスリーブ５及び転動体４を介して基体３と接触している。波動発生器２の基体３の楕円形状が転動体４及び変形可能なスリーブ５を介して可撓性歯車６に伝達される為、可撓性歯車６が楕円形状に変形するとともに、これにより可撓性歯車６がかみ合わせの２領域においてリングギヤ９と接触するようになる。

【0037】

可撓性歯車６は、可撓性のばねセグメント８により互いに連結されている数個の歯付セグメント７．１及び７．２を有している。可撓性歯車６には外歯１４が設けられ、固定のリングギヤ９には内歯１５が設けられている。波動発生器２により生ぜしめられた可撓性歯車６の楕円形状の変形の為に、可撓性歯車６の外歯１４が、互いに反対側に配列された領域、すなわちかみ合わせ領域においてリングギヤ９の内歯１５とかみ合わせする。

【0038】

図示の実施例では、可撓性歯車６が１２個の歯付セグメント７．１、７．２を有しており、これらが６個の第１歯付セグメント７．１と６個の第２歯付セグメント７．２とに分割されている。第１歯付セグメント７．１の各々は、それぞれの第１歯付セグメント７．１の内部においてエンドツーエンド（端と端をつないだ）開口として構成した穴１７を有している。ピンエレメント１１のそれぞれのボルト１２が各穴１７内に入れられている。各ボルト１２はスリーブ１３により囲まれて、滑り軸受が形成されている。ボルト１２は出力軸に連結されている。穴１７はスリーブ１３よりも幾分大きくなっている。その結果、ボルト１２は穴１７に沿って回転しうる。図示の場合、穴１７は楕円形状の断面を有している。ボルト１２及びスリーブ１３の断面は円形である。穴１７の直径はスリーブ１３の外側の直径よりも僅かに大きくなっている。

【0039】

波動発生器２は駆動軸（ドライブシャフト）に連結するのが好ましい。この駆動軸の回転により波動発生器２を回転させる。この回転運動が可撓性歯車６に伝達される。従って、可撓性歯車６の外歯１４がリングギヤ９の内歯１５に沿って走る。歯付セグメント７．１及び７．２間に配置されたばねセグメント８は可撓性歯車６の可撓性又は弾性の変形を可能にする。可撓性歯車６の運動はボルト１２を介して出力の均一回転運動に変換される。しかし、ボルトをハウジングに連結し、従って、固定状態にすることもできる。この場合、リングギヤが出力として作用する。

【0040】

図２は図１の可撓性歯車６を遠近法（斜視図）で示している。可撓性歯車６は軸線方向において、すなわち中心軸線Ｍの方向においてセグメント化の形態となるように構成されている。このことは、可撓性歯車６が軸線方向において互いに隣接して配置されている数個の可撓性歯車ディスクに分割されていることを意味している。図示の実施例では、可撓性歯車６が４つの可撓性歯車ディスク６．１、６．２、６．３及び６．４を有している。しかし、可撓性歯車がより多くの又はより少ない可撓性歯車ディスクを有するようにすることもできる。可撓性歯車ディスク６．１～６．４は同一部品として構成されており、従って、互いに同じものである。これらの可撓性歯車ディスクの構造は以下で図３に関してより一層詳細に説明する。

【0041】

図３は単一の可撓性歯車ディスク６．１の正面図を示している。他の可撓性歯車ディスク６．２～６．４は図３のものと同一となるように形成されている。従って、以下の説明は全ての可撓性歯車ディスク６．１～６．４に適用されるものである。

【0042】

可撓性歯車ディスク６．１は個別の歯車として形成されており、第１歯付セグメント７．１と第２歯付セグメント７．２とを有している。第１歯付セグメント７．１と第２歯付セグメント７．２とは交互に配置されており、それぞれ歯付セグメントはそれぞれのばねセグメント８により互いに連結されている。図示の実施例では、可撓性歯車ディスク６．１が１２個の歯付セグメント７．１、７．２を有している。1つおきの歯付セグメント、すなわち第１歯付セグメントが穴１７を有している。図示の場合、穴１７は楕円形状をしている。しかし、これらの穴は円形にすることもできる。第１歯付セグメント７．１は全て互いに同じ形状に構成してある。第２歯付セグメント７．２は第１歯付セグメント７．１の間に配置されている。これらの第２歯付セグメント７．２は穴を有していない。互いに隣接する歯付セグメント７．１、７．２はばねセグメント８により互いに連結されている。ばねセグメント８は、円形のラインに沿って延在するアーク状ウェブとして構成されており、この構造でのこの円形のラインの中心はギヤ機構１の中心軸線Ｍ上に位置している。

【0043】

第１歯付セグメント７．１及び第２歯付セグメント７．２の形状を以下で更に詳細に説明する。すなわち、
第１歯付セグメント７．１の各々は脚部領域１８を有し、この脚部領域を波動発生器２と接触させる。胴体（トランク）領域１９が脚部領域１８から始まって径方向で外方に延在しており、この胴体領域に穴１７が形成されている。従って、穴１７は歯付セグメント７．１の内部に閉輪郭を有する。ボルト１２又はスリーブ１３がこの閉輪郭に沿ってそれぞれ回転する。その結果、穴１７とのボルト１２又はスリーブ１３の接触が決して阻害されず、これによりギヤ機構１の滑りやすさが増大する。頭部領域２０は径方向で胴体領域１９に隣接している。外歯１４は、各々の第１歯付セグメント７．１の頭部領域２０の外向き円周面上に形成されている。穴１７は第１歯付セグメント７．１の内部に配置されている為、外歯１４は第１歯付セグメント７．１の外向き円周面の全体に亘って延在している。ここで可撓性歯車ディスク６．１の円周方向Ｕにおける第１歯付セグメント７．１の幅を考察すると、この第１歯付セグメント７．１は脚部領域１８において第１の幅を有し、この第１の幅は胴体領域においてテーパー状となっているとともに外方に向けて再び増大し、第１歯付セグメント７．１が外周において最大の幅を有するようにしてある。

【0044】

第２歯付セグメント７．２も、波動発生器２と接触する脚部領域２１を有している。頭部領域２３に遷移する胴体領域２２は、この第２歯付セグメント７．２の場合でも径方向で且つ外方でこの脚部領域２１に隣接している。この第２歯付セグメント７．２は穴を有していない。その代わり、この第２歯付セグメント７．２は胴体領域２２において著しく収縮され、従って、くびれ部２４を有している。この場合も、外歯１４は第２歯付セグメント７．２の頭部領域２３の外向き円周面上に形成されている。

【0045】

第１歯付セグメント７．１及び第２歯付セグメント７．２の各々はばねセグメント８により隣接する歯付セグメント７．２及び歯付セグメント７．１にそれぞれ連結されている。ばねセグメント８は可撓性歯車ディスク６．１の円周方向の円形ライン上に位置するアーク状ウェブとして構成されている。これらばねセグメント８はほぼ穴１７の中心のレベルにおいて第１歯付セグメント７．１に連結している。ばねセグメント８と第２歯付セグメント７．２との間の連結はくびれ部２４のレベルで行われている。図３において明瞭にわかるように、可撓性歯車ディスク６．１は一体に形成されている。

【0046】

穴を有していない第２歯付セグメント７．２は、ギヤの歯の力がばねセグメント８を介して穴１７を有する第１歯付セグメント７．１に伝達されるようにする。このようにすることにより、ばねセグメント８を大きく構成し、これにより可撓性を高めるとともにギヤ機構１の直径が小さい場合でも依然として充分な弾性変形が達成されるようにすることができる。図示のばねセグメント８の形状は、これらが接線方向において可能な範囲で弾性を有さずに径方向でのみ弾性を有するようにするものである。

【0047】

ばねセグメント８の各々は、ギヤ機構１の中心軸線Ｍを含むとともにそれぞれのばねセグメント８を互いに等しい長さの２つの領域に分割する中心平面Ｍ_FSを有する。ばねセグメント８は円弧の形状のウェブで形成されている為、この長さは弧の長さに対応する。穴１７の各々も、ギヤ機構１の中心軸線を含むとともにそれぞれの穴１７を互いに等しい大きさの２つの領域に分割する中心平面Ｍ_A を有している。歯付セグメント７．１及び７．２間のばねセグメント８は非対称的に形成し、各ばねセグメント８の中心平面Ｍ_FSがこれに隣接する穴１７の２つの中心平面Ｍ_A から異なる距離にあるようにする。従って、各ばねセグメントの中心平面Ｍ_FSとこれに隣接してそれぞれ配列されている２つの中心平面Ｍ_A との間の距離は大きさが異なる角度で表すことができる。

【0048】

図３にIII で示す細部を図４に拡大して示す。図４には第１歯付セグメント７．１及び第２歯付セグメント７．２を示してある。前述したように、第１歯付セグメント７．１は脚部領域１８と、胴体領域１９と、頭部領域２０とを有している。穴１７は第１歯付セグメント７．１の胴体領域１９内に位置している。外歯１４は頭部領域２０内に形成されている。第２歯付セグメント７．２も脚部領域２１と、くびれ部２４を有する胴体領域２２と、頭部領域２３とを備えている。外歯１４は頭部領域２３の外向き円周面上に形成されている。第２歯付セグメント７．２の脚部領域２１と第１歯付セグメント７．１の脚部領域１８との双方は凹状くぼみを有し、歯付セグメント７．１及び７．２の各々が２箇所の支持点を以って波動発生器２上に支持されるようになっている。これにより、波動発生器２の外輪郭に対し垂直な歯付セグメント７．１及び７．２の整列が改善される。この凹状くぼみは約１７０°の開口角度βを有する。

【0049】

ばねセグメント８はほぼ穴１７のレベルで第１歯付セグメント７．１に連結している。これらばねセグメント８は、これらばねセグメント８が第１歯付セグメント７．１に遷移する領域で逃げ切除部（レリーフカット）２５を有している。この逃げ切除部２５は、ばねセグメント８から第１歯付セグメント７．１への遷移領域における可撓性歯車６の可撓性を高めることができる。

【0050】

ばねセグメント８は、くびれ部２４のレベルで第２歯付セグメント７．２に連結している。この第２歯付セグメント７．２はこの領域で極めて小さい幅を有する為、ここで与えられる可撓性は充分なものとなる。互いに隣接して位置する歯付セグメント７．１及び７．２は、頭部領域と脚部領域との双方で互いにある距離に配置されている。

【0051】

図４から明らかなように、第１歯付セグメント７．１は第２歯付セグメント７．２とは異なる個数の歯を有するようにしうる。従って、可撓性歯車６の歯の個数は歯付セグメント７．１及び７．２の個数の整数倍ではない。従って、歯付セグメント７．１及び７．２の個数は全ての可撓性歯車６の歯の個数により決定されない。従って、歯付セグメント７．１及び７．２における歯の個数及び配置の双方又は何れか一方は、必ずしも均一とならない。歯付セグメント７．１及び７．２における全ての歯が同じ形状を有するようにするためには、波動発生器２の幾何学的形状、すなわち互いに反対側に配列された２つのカムを有する楕円の断面形状を選択して、一定の半径が歯のかみ合わせが行われる角度に亘ってより一層上側の高位点（エレベーション）の領域内に延在するようにすることができる。全ての歯付セグメント７．１及び７．２がこの区分、すなわちこの角度内に位置するようにすることにより、一定の半径を有するとともに軸線を中心に回転する理想的な歯車が得られるようになる。この軸線はギヤ機構１の中心軸線Ｍからある距離に位置している。この場合の距離はリングギヤの半径に比べて１０％よりも短い長さの比率を有している。唯一の境界条件は、隣接するギヤ機構の要素７．１及び７．２上に位置する２つの外歯間の距離がこの領域内の歯幅の整数倍であることである。現在では、この歯幅は外歯１４の２つの隣接する歯間の距離の２倍として規定してある。

【0052】

以下において、可撓性歯車６の構造を図２に関して再び詳細に説明する。この可撓性歯車は４つの可撓性歯車ディスク６．１、６．２、６．３及び６．４を有している。これら４つの可撓性歯車ディスク６．１～６．４は、図３及び４につき既に説明してあるように個別の歯車として構成してある。これらの可撓性歯車ディスク６．１～６．４は、これらの正面が互いに接触支持するように軸線方向に配置されている。又、これらの可撓性歯車ディスク６．１～６．４は、これら全ての可撓性歯車ディスク６．１～６．４の第２歯付セグメント７．２が上下に位置するように円周方向で整列されている。従って、これら全ての可撓性歯車ディスク６．１～６．４の第１歯付セグメント７．１も上下に位置する。従って、これら全ての可撓性歯車ディスク６．１～６．４の穴１７もほぼ一致し、これらの穴が可撓性歯車６の全幅Ｂに亘って軸線方向Ｍに延在する。スリーブ１３を穴１７内に配置することにより、これらスリーブ内にボルト１２が入れられる。従って、可撓性歯車ディスク６．１～６．４が最初にリングギヤの歯内に支持され、次いでボルト１２又はピンエレメント１１上にそれぞれ支持される。このようにすることにより、トルク伝達が可能となる。

【0053】

可撓性歯車ディスク６．１～６．４の各々は個別的に中心軸線Ｍに対し垂直方向に僅かに傾けることができる。その結果、例えば軸受問題による中心軸線Ｍ又はリングギヤの軸線に対する１つの可撓性歯車ディスクの傾きをその他の可撓性歯車ディスクによりそれぞれ補償することができる。例えば、製造公差により生ぜしめられる個々の可撓性歯車ディスクのフランク方向の誤差も他の可撓性歯車ディスクにより補償することができる。

【0054】

可撓性歯車ディスク６．１～６．４の各々は円周方向において互いに僅かにオフセットさせることができる為、リングギヤの歯における個々の可撓性歯車ディスクの歯かみ合わせ領域の可撓的なかみ合わせを可能にでき、これによりバックラッシュを０°まで低減させることができる。

【符号の説明】

【0055】

１→ギヤ機構
２→波動発生器
３→基体
４→転動体
５→変形可能なスリーブ
６→可撓性歯車
６．１→歯車ディスク
６．２→歯車ディスク
６．３→歯車ディスク
６．４→歯車ディスク
７．１→第１歯付セグメント
７．２→第２歯付セグメント
８→ばねセグメント
９→リングギヤ
１０→ハウジング
１１→ピンエレメント
１２→ボルト
１３→スリーブ
１４→外歯
１５→内歯
１７→穴
１８→第１歯付セグメントの脚部領域
１９→第１歯付セグメントの胴体領域
２０→第１歯付セグメントの頭部領域
２１→第２歯付セグメントの脚部領域
２２→第２歯付セグメントの胴体領域
２３→第２歯付セグメントの頭部領域
２４→くびれ部
２５→逃げ切除部
Ｍ→ギヤ機構の中心軸線
Ｕ→円周方向
Ｂ→可撓性歯車の幅
Ｍ_FS→ばねセグメントの中心平面
Ｍ_A →穴の中心平面
β→開口角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】