JP3263846B2

JP3263846B2 - ステップダウンギヤシステム

Info

Publication number: JP3263846B2
Application number: JP51027098A
Authority: JP
Inventors: ヒルン，ヘルムート; ローデンバッハ，フランツ
Original assignee: イーエムエスモラートゼーネゲーエムベーハー
Priority date: 1996-08-24
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 2002-03-11
Anticipated expiration: 2017-08-14
Also published as: PL186491B1; AU4111297A; TW349154B; AU716119B2; HUP9903265A2; EA199900225A1; DE19735052B4; TR199900410T2; AR009308A1; KR100336467B1; DE29614738U1; CN1231718A; CZ290879B6; ZA977528B; BR9711644A; ES2147995T3; EP0918961B1; KR20000068330A; CA2263906A1; DE19735052A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は請求項１に記載の特徴によるステップダウン
ギヤシステムに関する。

このタイプのメカニズムは、「調和駆動システム」
（ヘッセン州ランゲン63225,調和駆動システム社（Harm
onic Drive System GmBH）による会社出版物；ヅベル
（Dubbel）によるTascenbuch fuer Maschinenbau）とい
う用語で技術上周知である。

これらのメカニズムは本質的に次の３つの基本的ユニ
ットを具備する：ａ）実際の駆動ユニットである、いわゆる波起こし機
である。これは楕円形のコアであり、この上にボールベ
アリングが取り付けられており、また、入力シャフトを
装備している。

ｂ）いわゆる可撓性のスパインであり、外歯を有する
基本的に円筒形であるが半径方向に可撓性の鋼ブッシュ
（転動ブッシュ）であって、その中で楕円形コアが回転
するように配置されている。

ｃ）いわゆる円形スプラインである。この部品は内に
歯された静止支持リングであり、その歯は楕円上に変形
可能な可撓性スプラインと、すなわち前記変形可能鋼ブ
ッシュと常に噛み合っている。この点で、内歯支持リン
グは可撓性鋼ブッシュより持っている歯の数が多く、そ
の対角線状に対向する周セクタは静止支持リングの内歯
と噛み合っている。可撓性鋼ブッシュ内で楕円形コアが
回転する結果として、鋼ブッシュの歯はすべて、個々の
回転中に次々と静止支持リングの内歯の歯と噛み合い、
その結果、歯の数の違いによって鋼ブッシュが回転す
る。

非常にコンパクトな構造物を有するこれらのメカニズ
ムを用いれば、かなりの減速比すなわちステップダウン
を達成できる。しかしながら、駆動する回転方向および
出力の回転方向は互いに反対である。それぞれのギヤ比
の計算式は次の通りである：ｉ＝Z₂/（Z₁−Z₂）ここで、Z₁は可撓性鋼ブッシュの歯の数であり、Z₂は静
止内歯支持リングの歯の数である。このような調和駆動
メカニズムの製造業者から受け取る情報によれば、1:72
から1:320というギヤ比が可能である。

特別な用途の機械および工業用ロボットで、この種の
メカニズムは主に使用される。

このような調和駆動メカニズム（EP 0 514829 A2）の
周知の設計では、半径方向に可撓性鋼ブッシュは壷状で
あるよう設計されており、外部の歯から軸方向に離問し
て安定した端部壁を備えている。シリンダ型の端部壁
に、また一方ではメカニズムの中心の回転楕円形の外
周、すなわち紙おこし機に改造することができるよう
に、鋼ブッシュの基本的にシリンダ状の薄壁は柔軟な変
形が可能である。

このようなメカニズムの他の設計、たとえば可撓性鋼
ブッシュすなわちフレックス・スプラインと伝達波（Ｄ
E39 06 053 C2 およびEＰ 0309197B2）の間の伝達
要素では、各々の場合に内部歯を具備する、二番目の歯
されたリングを備え、これが一番目の静止した、内が歯
された支持リングに対して同軸上に配列されている、そ
して少なくとも実質的には静止支持リングと内径は同じ
だが歯数が異なっている。この点で、回転歯リングに直
接、可撓性鋼ブッシュの回転が伝達するように可撓性鋼
ブッシュは静止支持リングおよび回転歯リングとかみ合
っており、さらにその伝達比は１対１である。その理由
は楕円形の駆動・コアの回転中は静止支持リングのギア
リムで回転する可と性鋼ブッシュと同数の歯を回転歯リ
ングが持っているからである。以下では、鋼ブッシュを
転動ブッシュと呼ぶ。

異なる長さを持つ周表面が相互にスリップフリーの状
態で転動するところに、原則として一般的ステップダウ
ンギヤシステムの作動方法がある。その結果転動中は、
短い方の周表面は異なる長さで回転する。

これら周知のメカニズムの個々の部品はすべて鋼また
はそれと似た素材からできている、そして通例半径方向
に可撓性のある、すなわち変形可能なボールベアリング
を備えていて、これらのボールベアリングが楕円形駆動
コアの周表面と可撓性転動ブッシュの間に配列されてい
る。これらのメカニズムに高い製造コストがかかるの
は、作動中のトラブルを防ぐためには特に高度な仕上げ
精度が必須であるためである。

始めに述べたこの種のステップダウンギヤシステムを
設計することが本発明の目的であり、それは個々の部品
がより容易に、かつ経済的に、しかし面積をとらず容易
に特に機械的な組立が可能であるように行われること、
また摩耗ロスを最少にしながら、より高い効率で、あそ
びのない噛み合わせが可能となるよう、かつ大きなギア
減速比、または高速減速比を達成することが可能となる
ように設計する必要がある。

請求項１の特徴を持つステップダウンギヤシステムが
この目的を満たす。

これより先のことは添付の請求の範囲で説明する。

一般的タイプの周知のメカニズムと比較して、はるか
に経済的な生産手段のみならず設計のバリエーションの
より大きな範囲および特に非常に小さくコンパクトな構
造が、本発明による設計で可能となる。非常に簡素化し
た手段で回転運動の伝達の精度を達成することもまた可
能となる。これは本発明によるメカニズムの設計では転
動ブッシュと駆動コアすなわち駆動コアを囲むベアリン
グハブの間に、いかなる場合でもローラやボールベアリ
ングの必要がないためである。

さらに重要な利点として、メカニズムが戻り止め式で
あることであり、それにより転動ブッシュにかかるトル
クのあるなしおよびその大きさに関わらず、駆動シャフ
トの方向を前または後に変えることができる。同時にこ
の意味は転動ブッシュにより伝達コネクション中の伝達
シャフトはメカニズムが休止中または駆動が停止中の時
は、正確に決められた角度位置をその都度とり、この角
度位置は駆動、すなわち駆動コアの対応する回転によっ
てのみ一方または他方に方向を変えることが可能となる
ということである。

この一般的タイプの周知のメカニズムには戻り止め式
の機能は含まれない。

伝達要素を半径方向にたわむことが可能な駆動コアは
便宜上一つの部品しか具備しない。しかしながら複数の
パーツを具備することが駆動コアのための本発明の範囲
である。この中の重要な要因として、複数部品駆動コア
により可撓性転動ブッシュの外周面の１つ以上の周部セ
クタが支持リングのサポート面と絶えず交互に係合させ
られることである。

伝達要素と駆動コアの間の摩擦を減少させるために
は、請求項６による設計には利点がある。

請求項７による設計の結果、非常に良好なまたは最適
な力とトルク比および極めて高いギヤ比またはギヤ減速
比を与える手段を得ることが可能となる。

請求項８による設計により、きわめて高度の機能的信
頼性ばかりでなく、摩耗の低い、特に非常に正確な動作
もまた保証される。

特に請求項９には、特に経済的実施形態が述べられる
一方で、請求項10および／または請求項11による設計は
摩耗による損失を最少にして高い効率性を保証してい
る。

請求項12、13および14による設計は、以上のように一
般的タイプの周知のメカニズムですでに提供されている
が、本発明による実施形態で今まで述べてきた設計を使
用することも利点がある。

請求項15による設計は一定の制限内であらゆるギヤ比
を選択する手段を与えている。それは摩擦係合で円形ピ
ッチは０の値をとり、相互に転動する摩擦表面の周長の
長さの差により、達成されるギヤ比またはギヤ減速比が
もっぱら決定されるためである。

従って分母に関しては、整数でなく小数であってもよ
いギヤ減速比を選択することも可能である。

純粋な摩擦係合のかわりに、ごく小さなきめ細かな円
形ピッチを与えることはもちろん可能であり、正確な等
角駆動伝達が重要な要因でない場合には不規則な歯を、
たとえば波形、ローレット切りやそれらに似た形にする
ことは可能である。

請求項16でこの点での利点が説明されている。それは
等角にロスなく転動ブッシュの回転動作を伝えることが
できることを本設計が保証していることである。

本発明の大きな利点が請求項17で説明されている。こ
の結果として、転動ブッシュと伝達シャフト間の接続を
非常に経済的にかつ機能的に直接的方法で作り出すこと
が保証される。

請求項18に、上記に代わるものの説明がある。本設計
の結果として追加ギヤ部品により追加ギヤ減速比を得る
ことは可能である。

請求項19による設計は原則的に一般的タイプの従来の
技術のメカニズムの中で知られているが、請求項20によ
る設計はさらなる選択肢を与えていて、それは追加ギヤ
比を使用する可能性を開くものである。

性能に関する限りステップダウンギヤシステムの実施
形態には、一層の厳密さが必要であるが、請求項21によ
る設計が本発明によるステップダウンギヤシステムの実
施形態に有利であるのは、ラムであるよう設計されてい
る伝達要素を完全なプラスチック部品のスポークより高
い負荷運搬能力を持つ異なる材料から生産することが可
能であるためである。このようにして、より大きな半径
方向の力を駆動コアから転動ブッシュに伝達することが
可能となり、特に非常に繊細な歯または不規則な歯の場
合や力の摩擦伝達にとって、それは利点であり機能面で
きわめて重要である。

請求項22および23による設計はこの点で非常に適切で
あることが判明した。

伝達要素用のラムであるよう設計されたガイドケージ
の形と配列に関する限り、請求項24および25は利点の多
い２つの設計選択肢と関係がある。

請求項26および27による設計の場合、転動ブッシュと
支持リングとの間の全くあそびがない噛合を達成するた
めに単純に生産された手段が処理公差を補償するように
提供される。

直径方向に対向するように配置された二つの偏心カム
またはプロチュベランスを具備する楕円形駆動コアの代
わりに、特に伝達シャフト上で高いトルクが必要な場合
は、請求項28により設計することは利点があり、また都
合のよいことがあり、それを使用することで、転動ブッ
シュの三つの周部セクタが同時に支持リングの内表面ま
たは歯と力ロッキング係合または形状ロッキング係合に
なるからである。

非常に高精度なギア部品の便利で保護的なカプセル化
を保障するのに請求項29による設計は役に立つ。

本発明は次の図面を参照して以下により詳細に説明さ
れる。

図１は、図２を線Ｉ−Ｉで切ったステップダウンギヤ
システムの正面図を示し；図２は、図１を線II−IIで切った断面図を示し；図３は、図１と同じ正面図において、転動ブッシュ、
スポークおよびベアリングハブを具備するプラスチック
本体を示し；図４は、実現的に示したステップダウンギヤシステム
の側面図を示し；図５は、異なる被駆動デバイスを持ったステップダウ
ンギヤシステムの図６を線Ｖ−Ｖで切った側面図を示
し；図6aは、支持リングに半径方向に可撓性内歯を備える
図６の実施形態の変更例の半分の断面図を示し；図７は、被駆動環状ギヤの断面図を示し；図８は、図７のVIII方向から見た図を示し；図９は、被駆動環状ギヤが追加ギヤ部材を介して伝達
シャフトと伝達接続関係にあるステップダウンギヤシス
テムの他の実施形態の断面図を示し；図10は、支持リングの表面および転動ブッシュの周表
面が各場合において、摩擦ライニングを備え、また、図
１から４に従った例示の実施形態で示すように、転動ブ
ッシュのベアリングハブが可撓性接続部材を介して伝達
シャフトにカップリングされた実施形態の図11を線Ｘ−
Ｘで切った部分正面図を示し；図11は、図10を線XI−XIで切った断面図を示し；図12は、図10と同じ図において、支持リングと摩擦係
合する転動ブッシュが、歯によって被駆動環状ギヤと係
合する例示の実施形態の図を示し；図13は、図12を線XIII−XIIIで切った断面図を示し；図14は、半径方向スポークおよびベアリングハブを具
備し、そのスポークが金属インサートを備えている転動
ブッシュの正面図を示し；図15は、図14を線XV−XVで切った部分断面図を示し；図16は、図15を線XVI−XVIで切った断面図を示し；図17は、図15を線XVII−XVIIで切った断面図を示し；図18は、スポークとベアリングハブを具備する一体型
転動ブッシュの他の実施形態の正面図を示し；図19は、図18を線XIX−XIXで切った部分断面図を示
し；図20は、スポーク、ラム、およびベアリングハブを持
たない外歯された転動ブッシュの正面図を示し；図21は、金属リングを挿入した図14の転動ブッシュの
図を示し；図22は、駆動コアと転動ブッシュ間で伝達部材がラム
を具備するステップダウンギヤシステムの実施形態の開
放端部の図を示し；図23は、分離した部品として示したラムの等角図を示
し；図24は、分離した部品として、拡幅された支持表面を
持ったラムの等角図を示し；図25は、三角形の駆動コア、すなわち、３つの偏心プ
ロチュバランスを備えた駆動コアの正面図を示し；図25aは、図25の駆動コアの他の実施形態の正面図を
示し；図26は、図25の側面図を示し；図26aは、部分的に切断された側面図で示した図25aの
駆動コアを示し；図27は、挿入ガイドケージを具備する被駆動環状ギヤ
の正面図を示し；図28は、図27を線XXVIII−XXVIIIで切った断面図を示
し；図29は、一体型でモールディングされたガイドケージ
を具備する他の被駆動環状ギヤの正面図を示し；図30は、図29を線XXX−XXXで切った断面図である。

円形内サポート表面２のある円形の支持リング１、外
周面７を持つ転動ブッシュ５、および楕円形または三角
形駆動コア20または20/1などが基本的な構成要素である
ステップダウンギヤシステムのさまざまな実施形態につ
いてはそれぞれ上記した図に関し以下で記述する。

図1,2および３の例示の実施形態で、円筒指示リング
１は横幅ｂ全体に広がる内歯３を備える。この支持リン
グ１は静止ギア部品として図に示されていないメカニズ
ムキャリア等に回転不能に接続されている。その２つの
側端部で、各々の場合に軸方向ねじ42により端部壁43お
よび44が配置され、支持リング１に相互接続すなわち連
結されている。端部壁44の中心のボア61では、駆動シャ
フト14が回転するように支持され、かつたとえば一方向
あるいは他方向に回転駆動させるように設計された、駆
動モータと連結している。駆動コア20は駆動シャフト14
が起動された場合は、それと等角で回転するように、駆
動コア20は駆動シャフト14に回転するように固定されて
いる。

図１から３までに示した実施形態では、支持リング１
またはその内歯３と同じ横幅ｂを持つ外歯９を持つ基本
的に円形の転動ブッシュ５が設けられている。図１で見
られるように、各々の場合に２つの直径方向に対向して
配置された周セクタの領域において複数の歯を介して、
転動ブッシュの外歯９は支持リング１の内歯３と噛合す
る。これが可能であるのは、転動ブッシュ５は半径方向
に可撓性があり、この例ではスポーク32であるよう設計
されている半径方向伝達部材を介して、駆動コア20が回
転するように構成される内ベアリングブッシュ22に一体
的に接続されているためである。

この点で、図１および２に示すように組み立てた状態
で楕円形の駆動コア20を実質的には少なくともあそびが
なく取り囲むように、内径D_nすなわちベアリングブッシ
ュ22の結果生じた内周長が選択される。

基本的に円筒形ベアリングハブ22の内径D_nは、基本的
に円筒形の転動ブッシュ５の外径D_aよりも少なくとも４
分の１から３分の１小さい。図１から３に例示の実施形
態では、転動ブッシュ５およびベアリングハブ22はスポ
ーク32であるよう設計された伝達要素と共に生産コスト
が経済的で組み立て易いプラスチック材料の単一の構造
部品35を形成している。この点ではベアリングハブ22が
比較的高い可撓性を持っているため、ベアリングハブ22
に非円形駆動コア20を挿入することもまたきわめて容易
である。

ベアリングブッシュ22の中の偏心、すなわち楕円形駆
動コア20の回転運動の結果、ベアリングブッシュ22は絶
えず楕円状に変形されている。静止支持リング１の内歯
３と転動ブッシュ５の外歯７の異なる歯が連続的に噛合
するように、スポーク32を介して転動ブッシュ５に、楕
円状の変形もまた伝達される。

その際、転動ブッシュ５の外歯９の歯数Z₁が支持リン
グ１の内歯３の歯数Z₂より少ないために、静止支持リン
グ１に対する転動ブッシュ５の連続回転が生じ、その回
転は駆動シャフト14すなわち駆動コア20の回転方向と反
対方向である。

上述したように、駆動シャフト14の回転数と転動ブッ
シュ５の回転数の間に生じるギヤ比は以下の式で計算さ
れる。

ｉ＝Z₂/（Z₁−Z₂）例えば、転動ブッシュ５の歯数がZ₁＝98で、支持リング
１の歯数がZ₂＝100である場合にｉ＝1:50のギヤ比は上
記の式により計算される。

歯数の代わりに、内表面２の周長をZ₂、転動ブッシュ
５の外周面７の周長をZ₁として使用することは可能であ
り、同じ結果を生じる。

前述のことは、支持リング１と転動ブッシュ５との間
の歯の噛み合わせを提供することは必ずしも必要ではな
く、メカニズムを純粋な摩擦ギアであるよう設計するこ
とは、この後さらに詳細に述べられるように実際可能で
あることを示すことを意図している。

図２で見るように、ベアリングハブ22は、結合部材25
として、内歯27を介して伝達シャフト30のピニオン31と
連結される基本的に円筒状で薄壁の柔軟に変形可能な中
空シャフト26を備えている。この点で、中空シャフト26
は適切な半径方向のあそびを提供され、対端部壁43の対
応する幅の中心軸ボア34を貫通する。

この結合部材25により、転動ブッシュ５、すなわちベ
アリングブッシュ22の回転運動は伝達シャフト30に伝達
される。

図５および図６で例示した実施形態が、図１から３ま
での例示の実施形態と本質的に異なる点は転動ブッシュ
５と伝達シャフト29の間の接続部材として、内歯41を具
備する被駆動環状ギヤ40を備えており、伝達シャフト29
と共に単一の構造部品を形成している。この点で支持リ
ング１の内歯３は横幅ｂを持つ転動ブッシュ５の外歯９
よりも小さな軸方向の横幅b1を備えている。

被駆動環状ギヤ40の内歯41は、支持リング１の内歯３
と噛合する転動ブッシュ５の外歯９の歯数Z₁と実質的に
は少なくとも一致する歯数Z₃を備えている。

しかしながら被駆動環状ギヤ40の回転運動が転動ブッ
シュ５の回転運動中に生じることを保証するには、被駆
動環状ギヤ40の内歯41の歯数Z₃は支持リング１の内歯３
の歯数Z₂と異ならなければならない。

内歯41の歯数Z₃と転動ブッシュ５の外歯９の歯数Z₁が
一致する場合、歯41および９のこれら二つの組み合わせ
の間のギヤ比は1:1である。

内歯41の歯数Z₃が転動ブッシュ５の歯数Z₁より大きい
場合、これ以上の早さの減速比がおこる。すなわち歯数
Z₃が歯数Z₁より少ない場合、早さの増加比が追加され
る。内歯41がたとえば外歯９より一つ歯が少ない場合、
被駆動環状ギヤ40は、転動ブッシュ５が完全に回転して
いる間は転動ブッシュ５より一回転ピッチ早く先に回転
する。対照的に、内歯41が転動ブッシュ５より一つ歯が
多い場合、被駆動環状ギヤ40は、転動ブッシュ５が完全
に回転している間は、完全な回転より一回転ピッチ分、
少ない回転運動を実行する。

図９が示すのは図５および６で示したステップダウン
ギヤシステムの変更例であり、内歯41を持つ被駆動環状
ギヤ40/1は転動ブッシュ５の外歯９と同じ方法で噛合す
る。しかしながら、被駆動環状ギヤ40とは対照的に、被
駆動環状ギヤ40/1は伝達シャフトを含まない。実際に追
加ギヤ部材60を介して伝達シャフト28に伝達的に接続さ
れている。このギヤ部品60には２つの直径方向に対向す
るように配置されたプラネットホイール62および63が含
まれ、それらは偏心的に配列されたベアリングジャーナ
ル64および65上で回転するように支持されている。さら
に被駆動環状ギヤ40/1の内歯41/1と噛合する一方で、伝
達シャフト28に全体的に接続する歯車28‘と噛合する。
駆動シャフト14と伝達シャフト28の間のギヤ減速比を、
このような追加のギヤ部分60により補足的に変化させる
ことは可能である。特にこのようにしてはるかに大きな
ギヤ減速比またはスピード減速比を得ることが可能であ
る。

周知の一般的ステップダウンギヤシステムにおけるよ
うに、本発明によるステップダウンギヤシステムでは、
転動ブッシュ５の歯と支持リング１の歯の間で完全にあ
そびのない歯の噛み合わせを作ることは非常に容易に可
能である。それは特に通常鋼、銅、アルミニウムまたは
他の固い金属よりなる支持リング１の硬い歯よりも、プ
ラスチック材料からなる転動ブッシュ５の歯は柔らかく
可撓性があるという点で優れた条件がさらに加わったた
めである。この材料の組み合わせは、本発明のメカニズ
ムの完全な静音化に大きく寄与するが、もちろん、ある
用途や用途分野では、プラスッチク材料あるいは金属の
２つの噛合部品を製造してもよい。

当初の使用目的、および応用分野により被駆動環状ギ
ヤ40または40/1をプラスチック材料または金属から作り
出すことは可能であり、インジェクションモールディン
グ工程でプラスッチク材料を使用すれば、明らかに経済
的に生産できる。

支持リング１の内表面３に摩擦ライニング４を備え、
スポーク32およびベアリングハブ22から成る転動ブッシ
ュ４の周表面７に摩擦ライニング11を備えている点、さ
らには網状係合のかわりに摩擦係合が支持リング１と転
動ブッシュ５の間に生じるという点に限り、図１および
２の場合と異なる実施形態が図10および11で示されてい
る。

図12および13の実施形態では、図５および６による実
施形態と似た基本的設計、支持リング１の内表面２およ
び転動ブッシュ５の周表面７は各々の場合に幅b1に広が
る摩擦ライニング４および11がそれぞれ備えられてい
る。軸方向上に隣接した転動ブッシュ５の外歯９は被駆
動環状ギヤ40の内歯41と噛合する。

図14から17は転動ブッシュ５の実施形態を示し、その
中で、全体的にそれに接続するスポーク32はそれぞれが
金属インサート37を備えられている。この金属インサー
ト37は各々の場合にフット端部38を具備し、それはベア
リングブッシュから自由に内に向かって突き出ていて、
それによりこのインサートを直接に駆動コア20（図22）
の周表面52の上で支えるようにすることが可能である。
この点に関し、好ましい摩擦挙動を確保するために、材
料の既知の組み合わせ、例えば銅と鋼、真鍮と鋼、等を
選択することが好ましい。

図15から17で見られるように、金属インサート37は各
々の場合フット端部を除きプラスチック材料で完全にお
おわれている。

この種の金属インサート37が役に立ち利点があるの
は、例えば支持リング１の内表面３と周表面に任意に摩
擦ライニング11を備える転動ブッシュ５の周表面７の間
にスリップのない摩擦係合を達成するため、特にかなり
の半径方向力が伝達される場合である。この点でも転動
ブッシュ５の外環状体自体に周方向に力をよりよく分散
させる環状金属インサートを備えることが好ましい。こ
の種の金属インサート37はもちろん外歯７を与えられて
いる転動ブッシュ５の中で便宜上使用される。

ベアリングハブ22の内部の摩擦から生じる摩耗を最小
にするために、転動ブッシュ５のベアリングハブ22に金
属のベアリングスリーブ23を与える場合も、それは都合
がよく利点がある。この種の実施形態は図18および19で
例示している。これらの図では摩擦が引き起こす特徴の
少ない、なめらかな内表面23‘が少なくとも実質的には
あそびのない方法で駆動コア20を取り囲むようにベアリ
ングハブ22に金属ベアリングスリーブ23が組み込まれて
いる。このベアリングスリーブ23の回転をベアリングハ
ブ22の中で防ぐため、さらに軸上にそれを配置するため
には、このベアリングスリーブは各々の場合、外からベ
アリングハブ22のプラスッチク材料で満たしたスリット
型の凹部24がその正面の端部に与えられている。

完了された状態では、図14と18の転動ブッシュ５はど
ちらの場合も、均一な構造部品35を形成するが、この部
品35は製造が簡単でまた、メカニズム中に簡単にそして
技術的に正確に取り付けることができる。

しかしながら、図20に、スポークもベアリングハブも
具備しない転動ブッシュ5/1の正面図を示す。このブッ
シュ5/1は、外歯９を有する半径方向に環状の可撓性本
体58を具備するにすぎない。

図21の実施形態では、この転動ブッシュ5/1は薄壁環
状金属インサート39を備えている。このような転動ブッ
シュ5/1を用いると、原則として楕円形である駆動コア2
0からの力の伝達はそれぞれ複数のラム33または33‘を
介して発生するが、これらのラムはガイドされて半径方
向に変位し、丸められた内部フット端部38を介して、直
接に駆動コア20の周表面52上で支持され、かつ、その外
部端部はそれぞれ湾曲支持表面36と36‘を備えている
が、これらの表面はオプションとして双方向に拡幅して
もよい。これらの支持表面36と36‘によって、このラム
33と33‘がそれぞれ半径方向の変形力と運動を外歯転動
ブッシュ5/1の環状本体58に伝達し、その歯９はこのよ
うにして、支持リング１の内歯３の歯と周方向で噛合す
る。

このラム33または33‘はそれぞれ、中空円筒形ガイド
ケージ45と45/1のスロット形状の半径方向ガイド47中に
ガイドされるが、このケージは、支持リング１の内歯３
と同心的に転動ブッシュ5/1内に配置され心合わせされ
る。例えば、このガイドケージ45、45/1をプラスチック
を材料として製造することも可能である。図27と28に例
示する実施形態では、スロット形状の半径方向ガイド47
を形成するそのセクタ48は、円形となるように設計さ
れ、金属製の被駆動環状ギヤ40の円筒形凹部49'中で心
合わせした供給端部壁49を備えている。

この点において、セクタ48は、駆動コア20が内部で自
由に回転する円形の中空スペース48‘を形成する。この
セクタの外径はまた、拡幅支持表面36'を備えた転動ブ
ッシュ5/1の楕円形半径方向変形すなわち、ラム33'の半
径方向運動がマイナスの効果を受けないように選択され
る。

図29と30に例示する実施形態においては、ガイドケー
ジ45/1は一体になって、これもまたプラスチック材料で
もよい被駆動環状ギヤ40に接続されている。

楕円形駆動コア20の代わりに、三角形となるように設
計された、すなわち共通の外接円56上に配置され、これ
によって、転動ブッシュの３つの周セクタが、どちらの
場合も互いに120度ずれて、内部支持表面２すなわちそ
の歯３（図25参照）と噛合する、３つの半径方向プロチ
ュベランス55を有するように提供された、駆動コア20/1
を用いてもよいことが容易に考えられよう。このタイプ
の三角形駆動コアの利点となる用途は、特に、歯の高さ
が低い非常に微細な歯または摩擦係合が用いられる場合
である。歯を用いる場合は、支持リング１の歯３と転動
ブッシュ５または5/1の歯９の間の歯の数の違いが３で
割り切れる整数となるように注意すべきである。摩擦係
合の場合、これは関係ない。

駆動コアに関するさらなる設計上のオプションを図25
aと26aに示す。この実施形態では、駆動コアは、一方の
側では駆動シャフト14を備え反対側では互いに120度ず
れている３つのローラ55/2を備えた三角形のディスク20
/2である。このローラ55/2は、どちらの場合も、ディス
ク20/2の円筒形ベアリングジャーナル55/1上で回転でき
るように支持されまたは別様に配置されて、その円筒状
周表面が、図25と26の例証的実施形態のプロチュベラン
ス55に関連した場合のように、駆動シャフト14の軸と同
軸の共通概説円56上に配置されるようになっている。

これによって、駆動コアが複数部品設計物とすること
が可能であることが分かる。

摩擦による摩耗を最小に抑えつつも、一方では転動ブ
ッシュ５または5/1の歯9,他方では支持リング１の歯３
にとって臨界的な歯のプロフィールである場合でも絶対
的に信頼性のあるあそびのない噛み合い位置を確保する
ためには、支持リング１の内歯３が半径方向に可撓性と
なるように設計すれば本発明の利点を生かした好都合な
ものとなる。これは、例えば、図6aに示す実施形態を用
いれば可能である。この点において、薄肉の環状溝70
を、内歯３が付いている比較的薄壁の環状本体部分68と
外部の厚壁環状本体部分69の間に配置されるが、この環
状溝は、転動ブッシュ５の外歯９の全幅ｂを実質的に横
切って軸方向に伸長する。

歯３を備えている支持リング１のこの部分は半径方向
に可撓性となっていて、歯３と９の２つの集合が、あそ
びなく完全に半径方向に互いに押圧されるように設計さ
れている。このようにして、プロセス公差を完全に補償
することが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−129436（ＪＰ，Ａ) 特開平２−261944（ＪＰ，Ａ) 特開平７−77248（ＪＰ，Ａ) 特開平７−4476（ＪＰ，Ａ) 特公昭45−27935（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 1/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的に円筒形の支持表面（２）を有する
剛性の支持リング（１）と、前記支持表面（２）より小さい円周長を有する外周面
（７）を有する、半径方向に可撓性の転動ブッシュ
（５）と、駆動シャフト（14）と、前記駆動シャフト（14）により回動可能であり、かつ、
その際に包絡円を描く、断面が非円形の駆動コア（20）
とを有し、前記非円形の駆動コア（20）の回動により、転動ブッシ
ュ（５）の外周面（７）の少なくとも１つの円周部が、
連続的に交替して支持リング（１）の支持表面（２）と
実質的にすべりのない係合により保持される、ステップ
ダウンギヤシステムであって、非円形の駆動コア（20）の包絡円が、前記基本的に円筒
形の転動ブッシュ（５）よりも実質的に小さい直径
（D_h）を有し、前記転動ブッシュ（５）が、多数の実質的に半径方向に
延出する、全て等長の伝達要素（32、33）により、前記
駆動コア（20、20/1）に支持されることを特徴とするス
テップダウンギヤシステム。
【請求項２】前記支持リング（１）の前記支持表面が内
歯（２）を備えており、前記半径方向に可撓性の転動ブ
ッシュ（５）が外歯（７）を備えていることを特徴とす
る請求項１記載のステップダウンギヤシステム。
【請求項３】前記駆動コア（20）が偏心形状、とくに楕
円形状を有することを特徴とする請求項１または２記載
のステップダウンギヤシステム。
【請求項４】前記転動ブッシュ（５）が、接続部材（3
5）を介して、伝達シャフト（30）と回転に関して固定
された接続関係にある、またはこのようであるように設
計されることを特徴とする請求項１から第３のいずれか
に記載のステップダウンギヤシステム。
【請求項５】前記伝達要素がスポーク（32）またはラム
（33）として設計されることを特徴とする請求項１から
第４のいずれかに記載のステップダウンギヤシステム。
【請求項６】前記伝達要素（32,33）の前記半径方向内
側に配置された端部が、前記駆動コア（20,20/1）が回
転可能に内部で支持されている半径方向に可撓性のベア
リングハブ（22）上で支持されていることを特徴とする
請求項１から第５のいずれかに記載のステップダウンギ
ヤシステム。
【請求項７】前記基本的に円筒形のベアリングハブ（2
2）の前記内径（D_n）が前記基本的に円筒形の転動ブッ
シュ（５）の前記外径（D_a）より少なくとも1/4から1/3
だけ小さいことを特徴とする請求項１から第６のいずれ
かに記載のステップダウンギヤシステム。
【請求項８】前記ベアリングハブ（22）の前記内円周長
が、前記ベアリングハブ（22）が少なくとも実質的にあ
そびなしで前記駆動コア（20;20/1）を囲むように前記
駆動コア（20;20/1）の円周長に適応することを特徴と
する請求項第６又は第７のステップダウンギヤシステ
ム。
【請求項９】前記転動ブッシュ（５）および前記ベアリ
ングハブ（22）が、スポークとして設計されている前記
伝達要素と共に、プラスチック材料の一体型構造部品
（35）を形成することを特徴とする請求項６から第８の
いずれかに記載のステップダウンギヤシステム。
【請求項１０】プラスチック材料である前記ベアリング
ハブ（22）が、前記駆動コア（20）にとっては滑動ベア
リングとして働き前記駆動コア（20）を囲む金属製の半
径方向に可撓性のベアリングスリーブ（23）を備えてい
ることを特徴とする請求項９記載のステップダウンギヤ
システム。
【請求項１１】前記スポーク（32）が、プラスチック材
料中に完全に被覆され、前記駆動コア（20）の前記周表
面上に直接に滑動可能に支持されているフット端部（3
8）を持つ金属製インサート（37）を具備することを特
徴とする請求項10記載のステップダウンギヤシステム。
【請求項１２】前記スポーク（32）によって前記転動ブ
ッシュ（５）に接続されている前記ベアリングハブ（2
2）が、接続部材（25）として、前記伝達シャフト（3
0）がカップリングされている基本的に円筒形の中空シ
ャフト（26）を具備することを特徴とする請求項９から
第11のいずれかに記載のステップダウンギヤシステム。
【請求項１３】前記転動ブッシュ（５）が、前記支持リ
ング（１）の内歯（３）と噛み合う外歯（９）を具備す
ることを特徴とする請求項１から第12のいずれかに記載
のステップダウンギヤシステム。
【請求項１４】前記支持リング（１）の前記内歯（３）
の軸方向の幅（b1）が前記転動ブッシュ（５）の前記外
歯（９）より小さく、円筒形の被駆動環状ギヤ（40）
が、前記支持リング（１）と同心でかつ、これに対して
回転可能に配置されており、その前記内歯（41）によっ
て、いずれの場合でも、前記転動ブッシュ（５）の少な
くとも実質的に同じ歯が前記支持リング（１）の前記内
歯（３）と噛み合うことを特徴とする請求項13記載のス
テップダウンギヤシステム。
【請求項１５】前記支持リング（１）の前記内表面
（２）と前記転動ブッシュ（5/1）の前記外表面（７）
とが摩擦係合関係にあることを特徴とする請求項１から
第14のいずれかに記載のステップダウンギヤシステム。
【請求項１６】前記転動ブッシュ（5/1）が、その周表
面セクタ（11）に軸方向に隣接した外歯（９）を具備
し、前記外歯が前記支持リング（１）の内側摩擦表面
（11）と摩擦係合関係にあり、前記外歯が、いずれも場
合も、前記支持リング（１）と摩擦係合している周セク
タの領域にあって、前記支持リング（１）と同軸で回転
するように支持されている被駆動環状ギヤ（40）の前記
内歯（41）と噛み合って係合することを特徴とする請求
項15記載のステップダウンギヤシステム。
【請求項１７】前記被駆動環状ギヤ（40）が、前記支持
リング（１）と同軸である伝達シャフト（29）を備えて
いることを特徴とする請求項15又は第16記載のステップ
ダウンギヤシステム。
【請求項１８】前記駆動環状ギヤ（40/1）が追加のギヤ
部品（60）を介して伝達シャフト（28）と伝達接続関係
にあることを特徴とする請求項15又は第16記載のステッ
プダウンギヤシステム。
【請求項１９】前記転動ブッシュ（５）の前記外歯
（９）と噛み合っている前記被駆動環状ギヤ（40;40/
1）の前記内歯（41）が、前記転動ブッシュ（５）と同
じ数の歯（Z₁）を有するが、前記支持リング（１）の前
記内歯（３）と少なくとも実質的に同じ基準直径および
／または内径を有することを特徴とする請求項12記載の
ステップダウンギヤシステム。
【請求項２０】前記転動ブッシュの前記外歯（９）と噛
み合っている前記被駆動環状ギヤ（40）の前記内歯（4
1）が、前記転動ブッシュ（１）とは異なった数の歯（Z
₃）を有することを特徴とする請求項13又は請求項19記
載のステップダウンギヤシステム。
【請求項２１】ラム（33）として設計されて一方では前
記転動ブッシュ（5,5/1）と他方では前記駆動コア（20;
20/1）もしくは前記ベアリングハブ（22）との間に配置
された前記伝達要素が、前記ベアリングハブ（22）また
は前記駆動コア（20;20/1）を囲む円筒形ガイドケージ
（45,45/1）内で半径方向に変位可能なように支持され
ており、さらに、前記伝達要素の前記外側端部（36）
が、環状の本体（59）である転動ブッシュ（5/1）の内
表面（57）に支持目的で緩やかに当接し、また、前記伝
達要素の前記内側フット端部（38）が、前記駆動コア
（20,20/1）の前記周表面（52）に支持目的で緩やかに
当接することを特徴とする請求項１から８または11から
20のいずれかに記載のステップダウンギヤシステム。
【請求項２２】前記ラム（33）が、いずれの場合でも、
プラスチック材料の前記ガイドケージ（45,45/1）も半
径方向ガイド（47）内でガイドされるプレート形状の金
属部品であることを特徴とする請求項21記載のステップ
ダウンギヤシステム。
【請求項２３】前記ラム（33）が、その半径方向外側に
配置された端部（36）で拡幅された支持表面（36）を有
する請求項１から22のいずれかに記載のステップダウン
ギヤシステム。
【請求項２４】前記ガイドケージ（45）が、前記支持リ
ング（１）と同心である環状表面（49‘）上で端部壁
（49）を介してガイドされ心合わせされることを特徴と
する請求項22または23記載のステップダウンギヤシステ
ム。
【請求項２５】ガイドケージ（45/1）が、プラスチック
材料である被駆動環状ギヤ（40/1）上に一体にモールド
されることを特徴とする請求項22または23記載のステッ
プダウンギヤシステム。
【請求項２６】前記支持リング（１）の前記内歯（３）
が半径方向に可撓性であるように設計されていることを
特徴とする請求項１から14または16から25のいずれかに
記載のステップダウンギヤシステム。
【請求項２７】前記支持リング（１）の前記内歯（３）
が、前側で開いている円周状の環状溝（70）によって外
側厚壁環状本体部品から分離されている薄壁環状本体部
品（68）に取り付けられていることを特徴とする請求項
26記載のステップダウンギヤシステム。
【請求項２８】前記駆動コア（20/1）が、いずれの場合
も、互いに120度だけずれており、前記支持リング
（１）と同心の外接円（56）上に配置されている３つの
プロチュベランス（55）を具備することを特徴とする請
求項１から27のいずれかに記載のステップダウンギヤシ
ステム。
【請求項２９】前記支持リング（１）が、前記転動ブッ
シュ（5,5/1）およびさらに提供され得る被駆動環状ギ
ヤ（40,40/1）を囲む円筒形ハウジングの一部であり、
少なくとも１つの端面に端部壁（43,44）を有すること
を特徴とする請求項１から28のいずれかに記載のステッ
プダウンギヤシステム。
【請求項３０】前記駆動コアが、ディスク（20/2）上
で、互いに120度ずれている、軸方向に平行なベアリン
グジャーナル上で回転するように支持されている３つの
ローラ（55/2）を具備し、前記３つのローラのそれぞれ
の円筒形周表面が前記駆動シャフト（14）の軸と同軸で
ある共通外接円（56）上に配置されていることを特徴と
する請求項１から29のいずれかに記載のステップダウン
ギヤシステム。