JP2004513306A - ポット状の出力リングを支持リング内に備えた波動伝動装置 - Google Patents

Abstract

フレクスプライン（１７）に沿って周方向で偏心的に変形可能な出力ポット（１４）を、ハウジング固定された支持リング（１３）内に備えた波動伝動装置（１１）では、偏心体周端面の、ポット底部に向けられた縁部でのポット壁の交番負荷破壊危険は、周端面（２９）と支持リング（１３）の内周壁面（１９）とが逆方向で円錐台形壁状に形成されていることによって回避される。これによって、フレクスプライン（１７）が、ポット壁の、局所的に楕円形の変形の方向で両面の間に半径方向で円錐形に締め込まれる。この場合、ポット壁の、軸方向で隣り合ったセクタへの移行部における、ポット壁に沿って全周にわたる折曲げ箇所は生ぜしめられない。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の波動伝動装置に関する。
【０００２】
ハーモニックドライブ（登録商標）としても知られているこのような伝動装置は、たとえば雑誌「ＣＯＮＴＲＯＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ」（１９６４年１２月号　第６９頁　図１）に記載されている。極めて激しく減速する、入力軸に対して同軸的な出力軸を備えた自縛式のこのシステムの機能は、偏心的に回転する、いわゆる「ウェーブジェネレータ」と呼ばれる波動発生器が、ポット状の出力リング（以下、出力ポットと呼ぶ）の開いた端縁部を周方向で半径方向外向きに変形させ、これによって、フレクスプラインとも呼ばれる環状の全周領域の外周壁面を、ハウジング固定されて定置の形状安定性の支持リングの僅かに大きな全周の中空円筒形の内周壁面に周方向で局所的に外向きで圧着させることに起因している。それゆえ、出力ポットはそのフレクスプラインで摩擦面を介して摩擦接続的にまたは支持リングに設けられた歯列を介して形状接続的に転動するので、出力ポットは、ほんの僅かな周長さ差に準じて、一般的に高回転型のモータで駆動される波動発生器よりも極めてかなりゆっくりと回転させられ、相応にかなり大きなトルクを加えることができる。駆動に比べて激しく減速された回転運動は、たとえば出力ポットを支持する軸端部を介してエンドシールドを通って伝動装置ハウジングから外方に伝達される。このような波動伝動装置は、通常、波動発生器のための駆動装置としての小型で高回転型の直流モータと組み合わされて、特に自動車技術において作動エレメントとして幅広く使用されている。
【０００３】
波動伝動装置内の波動発生器として偏心体を使用することができる。この偏心体は、直接フレクスプラインの内周壁面に支持されて回転する。しかし、これに基づき生ぜしめられる、支持リングに対するフレクスプラインの周方向での局所的な当付けは、より有利な摩擦対偶のために、回転する偏心体によって間接的にのみ生ぜしめることもできる、つまり、伝動装置の周方向でスポーク状に相並んで配置されたプランジャの、周方向での長手方向変位によって生ぜしめることができる。これらのプランジャ自体は、共通のハブの中心で回転する偏心体によって負荷されて、連続して半径方向外向きにのみ運動させられて再び戻される。これに対する有利な実現例は、特に同一出願人のドイツ連邦共和国特許出願第１００１０１５６．９号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願第１００１０６８０．３明細書およびドイツ連邦共和国特許出願第１００１２６０１．４号明細書に詳しく記載されている。これらの明細書は、ここでは、本発明の補足のために、本発明の内容に十分関連している。
【０００４】
出力ポットの壁の開いた端部における環状の外周壁面はフレクスプラインを成しているので、このフレクスプラインの周方向での半径方向の変位は、ポット底部に向かって軸方向でフレクスプラインに続くポット壁のセクタの、周方向での局所的な中空円錐台形の変形を生ぜしめる。なぜならば、フレクスプラインの、横断面で見て局所的に楕円形の変形が、出力ポットの、軸方向縦断面で見て軸方向でフレクスプラインに続くセクタの円錐形の変形を生ぜしめるからである。しかし、あとで図１につき詳しく説明するように、フレクスプライン自体は、半径方向で波動発生器と支持リングとの間に嵌め込まれてるので、波動発生器と支持リングとの、互いに隣り合った面領域に相応して中空円筒形状に強要され続ける。したがって、ポット壁の母線は偏心体の底部側の端部で、すなわち、フレクスプラインから、ポット底部に向かって続くポット壁への軸方向の移行部で相応に角張って折れ曲がる。フレクスプラインと支持リングとの間の力伝達領域への直接的な軸方向の隣接部におけるポット壁の、全周にわたる小さな面の交番負荷領域は過度に疲労破壊の危険にさらされている。
【０００５】
この状況を認識して、本発明の技術的な課題は、冒頭で述べた形式の波動伝動装置、すなわち、出力ポットを装備した波動伝動装置を改良して、フレクスプラインからポット壁の底部領域への移行部における全周にわたって曲げ負荷される区域の機械的な過負荷に基づく運転故障の危険が実際に排除されるようにすることである。
【０００６】
この課題は、本発明によれば、独立請求項に記載の波動発生器の構成によって解決される。本発明の構成によれば、支持リングの内周壁面と、対応して波動発生器の圧着領域とが円錐周壁面として形成されている。したがって、この場合、半径方向で波動発生器と支持リングとの間に嵌め込まれた、フレクスプラインとして働くポット壁の周端面領域が中空円錐台形周壁面状で案内されるので、全周にわたる臨界的な折曲げ箇所はいずれにせよ緩和されていて、実際には、特に円錐角が、波動発生器とポット壁の軸方向の高さとの偏心度によって規定された、ポット壁の周方向での側方の変位の量に適合されている場合に回避すらされている。しかし、これは、幾何学的に問題なく実現したい縁部条件を成している。
【０００７】
すなわち、フレクスプラインに沿って周方向で偏心的に変形可能な出力ポットを、ハウジング固定された支持リング内に備えた波動伝動装置では、偏心体周端面の、ポット底部に向けられた縁部でのポット壁の交番負荷破壊危険は、本発明によれば、偏心体の周端面と支持リングの内周壁面とが逆方向で円錐台形壁状に形成されていることによって回避される。これによって、フレクスプラインは、ポット壁の、局所的に楕円形の変形の方向で両面の間に半径方向で円錐形に締め込まれる。この場合、瞬間的に変形させられるポット壁のセクタの、軸方向で隣り合った領域への移行部における、ポット壁に沿って全周にわたる折曲げ箇所は生ぜしめられない。しかし、このためには、フレクスプラインの外周壁面が最初から中空円錐台形に形成されていてもよいしもしくは支持リングに設けられた円錐内側歯列に対して、対応する円錐外側歯列を装備していてもよい。この場合、波動発生器の円筒区分状の周端面で波動発生器は、内側で中空円筒形に残されたフレクスプラインの内部で回転する。
【０００８】
基本的な解決手段は図面につき詳しく説明される。図面には、ポット壁の、周方向で局所的な側方の変位に関して明瞭にするために不正確な寸法で誇張した実施例によって、従来のかつ本発明によるフレクスプライン案内が互いに対比されている。この場合、それぞれ出力ポットの自由端縁部で、ハウジング固定された支持リングの内周壁面に圧着されたフレクスプラインが波動伝動装置の軸方向縦断面図で示してある。
【０００９】
一般的に「波動歯車装置」と呼ばれる、少ないプラスチック射出成形部材から廉価に形成可能な例示の波動伝動装置１１では、ハウジング１２内に形状安定性の支持リング１３が位置固定されている。この支持リング１３には、軸端部１５を備えた出力ポット１４が同軸的に支承されている。この場合、ポット壁１６は、フレクスプライン１７と呼ばれる、ポット壁１６の自由端縁部１８の前方の環状の領域で支持リング１３の内周壁面１９に半径方向で向かい合って位置している。モータで駆動される波動発生器２０として、一腕状で非対称的な、軸方向縦断面で見て方形の偏心体２１がシンボリックに簡単に図示してある。この偏心体２１は半径方向でポット壁１６の内周壁面に接触した状態で回転する。このためには、偏心体２１がその入力軸２２で出力軸端部１５に対して同軸的に、すなわち、伝動装置軸線２７に対して同心的に回転可能にハウジング１２内に支承されている。
【００１０】
偏心体２０は（具体的に説明するために意識的に誇張して図示したように）フレクスプライン１７のセクタを局所的にその円滑な円環形状から楕円形に外向きに押圧して、フレクスプライン１７に比べてやや大きな周長さを備えた定置の内周壁面１９に当て付ける。したがって、偏心体２１の回動によって、フレクスプライン１７は支持リング１３の内周壁面１９に沿って、周長さ差に準じて、駆動している偏心体２１の回動運動よりも極めてかなりゆっくりと転動する。この場合、内周壁面１９に対してスリップを回避するためには、通常、フレクスプライン１７のこの転動が摩擦接続的に行われず、支持リング１３の内周壁面１９に設けられた定置の内側歯列２４に対する、外側歯列２３を備えたフレクスプライン１７の周方向での局所的な噛合いによって形状接続的（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に行われる。
【００１１】
ポット壁１６の、波動発生器２０によって周方向で局所的に強要された半径方向の変形のセクタの領域でフレクスプライン１７が中空円筒区分状に半径方向で偏心体２１の当付け領域の円筒面と支持リング１３の内周壁面１９との間に締め込まれている間（図１参照）、この壁セクタは締込み部の端部（すなわち、偏心体２１の底部側の縁部）でポット底部２５に向かって折れ曲がっている。偏心体２１によって強要された周方向での半径方向変形に基づき、変形させられるポット壁１６の母線における偏心体２１による全周にわたる折曲げ箇所２６は、その小さな面の交番負荷のため、至るところで疲労破壊の危険にさらされている。
【００１２】
しかし、いまや、本発明によれば、このような運転臨界的な折曲げ箇所（図１に示した位置２６）は、支持リング１３の内周壁面１９が、図２に示したように、中空円錐台形に形成され、これに相応して、場合によっては、円錐形の内側歯列２４を装備することによって回避される。この場合、偏心体２１の、内側でポット壁１６に作用する面も同じく、同じ開き角でポット壁１６に対して相補的に円錐台形に斜め面取りされていると、適宜に測定された円錐角において、円錐内側歯列２４に噛み合うフレクスプライン１７が、自体多かれ少なかれ円筒形の、しかし、ここでは軸線２７に対して相応に円錐形に変形させられた外側歯列２３でまさにポット壁１６の変位角２８だけ傾けられる。この場合、半径方向に変位されたフレクスプライン１７の母線は、軸方向で続いて同じく旋回させられた母線（つまり、ポット底部２５に向けられた残りのポット壁１６の母線）に整合しているので、ここでは、偏心体周端面２９の、ポット底部２５に近い方の縁部における折曲げ箇所はもはや生ぜしめられない。
【００１３】
中空円筒形の休止位置からのポット壁１６の局所的な押出しによって、直径方向で向かい合って、ポット壁１６がセクタで半径方向に沈みがちとなる。したがって、有利には、波動発生器２０の周面が、図示のように、直径方向で偏心体２１に対してポット壁１６の形状接続的な支持のために、これに相応して、偏心体２１の周端面２９に対して平行に、すなわち、同じ円錐角２８だけ斜め面取りされている。この場合、一腕状の偏心体２１を備えた波動発生器２０と、偏心体２１の周端面２９によって変形させられた出力ポット１４とは、図示の軸方向縦断面で見て、ほぼ平行四辺形の輪郭を有している。すなわち、ポット壁１６はポット底部２５に対する鉛直方向に対して、全周にわたって偏心体周端面２９の２倍の円錐角だけ周期的に旋回させられるので、壁１６と底部２５との間には、確かに剪断に対しては強いが、しかしながら、曲げ軟性的な接続領域３０が設けられている。この接続領域３０は図２に内角における材料蓄積部によって具体的に示してある。
【００１４】
さらに、図２に一点鎖線で示したように、波動発生器２０は、しかしながら、二腕状の偏心体２１として形成されていてもよく、この場合、（変形させられたポット壁も同じく）軸方向縦断面で見て、回転軸線２７に対して偏心的に支承された対称的な台形の全周形状を有していてよい。これによって、互いに直径方向で向かい合って位置する、定置の内周壁面１９と、この内周壁面１９で転動するフレクスプライン１７との間の２つの噛合い領域に基づき、いまや、不平衡を回避してさえ、全体的により大きな力を伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来の円筒形の案内を示す図である。
【図２】
フレクスプラインの本発明による円錐形の案内に対する例を示す図である。
【符号の説明】
１１　波動伝動装置、　１２　ハウジング、　１３　支持リング、　１４　出力ポット、　１５　軸端部、　１６　ポット壁、　１７　フレクスプライン、　１８　自由端縁部、　１９　内周壁面、　２０　波動発生器、　２１　偏心体、　２２　入力軸、　２３　外側歯列、　２４　内側歯列、　２５　ポット底部、　２６　折曲げ箇所、　２７　軸線、　２８　変位角、　２９　周端面、　３０　接続領域

Claims (7)

1. 波動伝動装置（１１）であって、環状の壁領域（フレクスプライン１７）に沿って周方向で偏心的に変形可能なポット状の出力リング（出力ポット１４）が、ハウジング固定された支持リング（１３）内に設けられている形式のものにおいて、支持リング（１３）の内周壁面（１９）が円錐台形壁状に形成されていることを特徴とする、波動伝動装置。
2. 偏心体（２１）の周端面（２９）が、支持リング（１３）の内周壁面（１９）に対して逆方向で円錐台形壁状に形成されている、請求項１記載の波動伝動装置。
3. フレクスプライン（１７）の外周壁面が、支持リング（１３）の内周壁面（１９）に対して逆方向で円錐台形壁状に形成されている、請求項１記載の波動伝動装置。
4. フレクスプライン（１７）が、外側歯列（２３）を装備しており、支持リング（１３）が、円錐内側歯列（２４）を装備している、請求項１から３までのいずれか１項記載の波動伝動装置。
5. 出力ポット（１４）が、曲げ軟性的であるものの剪断に対して強い接続領域（３０）をポット底部（２５）とポット壁（１６）との間に装備している、請求項１から４までのいずれか１項記載の波動伝動装置。
6. 軸方向縦断面で見て平行四辺形に縁付けされた偏心体（２１）が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の波動伝動装置。
7. 軸方向縦断面で見て台形に縁付けされた偏心体（２１）が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の波動伝動装置。