JP7756583B2 - Components and power transmission devices - Google Patents
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Description
本発明は、構成部品及び動力伝達装置に関する。 The present invention relates to components and power transmission devices.
従来、動力伝達装置としての減速装置には、相対的に回転を行う外筒とキャリアとの間に構成部品としてのシール部材が設けられ、内部の潤滑剤の漏出を防止していた(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, reduction gears used as power transmission devices have included a sealing member as a component between the outer cylinder and carrier, which rotate relative to each other, to prevent leakage of the internal lubricant (see, for example, Patent Document 1).
上記シール部材は、弾性を有するシール材料から形成されており、例えば、減速装置の駆動により内圧が上昇して軸方向の加圧力を受けると、シール部材は径方向の歪みが生じてキャリアと摺動するリップ部の接触圧が上昇し、摩耗が生じやすくなるという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、シール部材を含む各種の構成部品の摺動の影響の抑制を図ることを目的とする。
The above-mentioned sealing member is made of an elastic sealing material, and when the internal pressure increases due to the driving of the reduction gear device and the sealing member is subjected to axial pressure, the sealing member is distorted in the radial direction, which increases the contact pressure of the lip portion that slides against the carrier, making the sealing member more susceptible to wear.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to suppress the influence of sliding of various components including a seal member.
本発明は、
動力伝達装置の構成部品であって、
前記構成部品の少なくとも摺動部は、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料で構成され、
前記摺動部の内、直接摺接する部分はポアソン比が正の材料で構成されている。
また、他の本発明は、
動力伝達装置の構成部品であって、
前記構成部品の少なくとも摺動部は、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料で構成され、
前記構成部品は、オイルシールであって、
心金と前記摺動部としてのリップ部との間の腰部が、ポアソン比が正の材料により構成されている。
The present invention provides
A component of a power transmission device,
At least the sliding portion of the component is made of a material having a negative Poisson's ratio and a material having a positive Poisson's ratio ,
Of the sliding parts, the parts that come into direct sliding contact are made of a material with a positive Poisson's ratio .
Another aspect of the present invention is
A component of a power transmission device,
At least the sliding portion of the component is made of a material having a negative Poisson's ratio and a material having a positive Poisson's ratio,
The component is an oil seal,
The waist portion between the core and the lip portion serving as the sliding portion is made of a material with a positive Poisson's ratio.
本発明によれば、構成部品の摺動の影響の抑制を図ることができる。 This invention makes it possible to reduce the effects of sliding between components.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
[撓み噛合い式歯車装置の構成]
図1は動力伝達装置として例示する撓み噛合い式歯車装置1を示す軸方向断面図である。なお、この断面図は、上半分が後述する起振体10Aの短軸方向に沿った断面を図示し、下半分が起振体10Aの長軸方向に沿った断面を図示している。
[Configuration of flexure mesh gear device]
1 is an axial cross-sectional view of a flexible mesh gear device 1, which is an example of a power transmission device. Note that the upper half of this cross-sectional view illustrates a cross section along the minor axis of a vibrator 10A (described later), and the lower half illustrates a cross section along the major axis of the vibrator 10A.
図1に示すように、撓み噛合い式歯車装置1は、筒型の撓み噛合い式歯車装置であり、起振体軸10、外歯歯車11、内歯歯車としての第1内歯歯車31G及び第2内歯歯車32G、起振体軸受12、ケーシング33、第1カバー34、第2カバー35を備える。 As shown in FIG. 1, the flexible mesh gear device 1 is a cylindrical flexible mesh gear device and includes a vibrator shaft 10, an external gear 11, a first internal gear 31G and a second internal gear 32G as internal gears, a vibrator bearing 12, a casing 33, a first cover 34, and a second cover 35.
起振体軸10は、回転軸O1を中心に回転する中空筒状の軸であり、回転軸O1に垂直な断面の外形が非円形(例えば楕円状)の起振体10Aと、起振体10Aの軸方向の両側に設けられた軸部10B、10Cとを有する。楕円状は、幾何学的に厳密な楕円に限定されるものではなく、略楕円を含む。軸部10B、10Cは、回転軸O1に垂直な断面の外形が円形の軸である。
なお、以下の説明では、回転軸O1に沿った方向を「軸方向」、回転軸O1に垂直な方向を「径方向」、回転軸O1を中心とする回転方向を「周方向」という。また、軸方向のうち、外部の被駆動部材と連結されて減速された運動を当該被駆動部材に出力する側(図中の左側)を「出力側」といい、出力側とは反対側(図中の右側)を「反出力側」という。
The vibrator shaft 10 is a hollow cylindrical shaft that rotates around a rotation axis O1, and includes a vibrator 10A whose cross section perpendicular to the rotation axis O1 has a non-circular (e.g., elliptical) outer shape, and shaft portions 10B and 10C provided on both sides of the vibrator 10A in the axial direction. The elliptical shape is not limited to a geometrically strict ellipse, but also includes an approximate ellipse. The shaft portions 10B and 10C are shafts whose cross section perpendicular to the rotation axis O1 has a circular outer shape.
In the following description, the direction along the rotation axis O1 is referred to as the "axial direction," the direction perpendicular to the rotation axis O1 as the "radial direction," and the direction of rotation about the rotation axis O1 as the "circumferential direction." In addition, within the axial direction, the side (left side in the drawing) that is connected to an external driven member and outputs decelerated motion to the driven member is referred to as the "output side," and the side opposite the output side (right side in the drawing) is referred to as the "anti-output side."
外歯歯車11は、可撓性を有するとともに回転軸O1を中心とする円筒状の部材であり、外周に歯が設けられている。 The external gear 11 is a flexible cylindrical member centered on the rotation axis O1, with teeth provided on its outer periphery.
第1内歯歯車31Gと第2内歯歯車32Gは、回転軸O1を中心として起振体軸10の周囲で回転を行う。これら第1内歯歯車31Gと第2内歯歯車32Gは、軸方向に並んで設けられ、外歯歯車11と噛合している。具体的には、第1内歯歯車31G及び第2内歯歯車32Gの一方が、外歯歯車11の軸方向の中央より片側の歯部に噛合し、他方が、外歯歯車11の軸方向の中央よりもう一方の片側の歯部に噛合する。
このうち、第1内歯歯車31Gは、第1内歯歯車部材31の内周部の該当箇所に内歯が設けられて構成される。一方、第2内歯歯車32Gは、第2内歯歯車部材32の内周部の該当箇所に内歯が設けられて構成される。
The first internal gear 31G and the second internal gear 32G rotate around the rotation axis O1 around the vibrator shaft 10. The first internal gear 31G and the second internal gear 32G are arranged side by side in the axial direction and mesh with the external gear 11. Specifically, one of the first internal gear 31G and the second internal gear 32G meshes with teeth on one side of the axial center of the external gear 11, and the other meshes with teeth on the other side of the axial center of the external gear 11.
Of these, the first internal gear 31G is configured by providing internal teeth at a corresponding location on the inner periphery of the first internal gear member 31. On the other hand, the second internal gear 32G is configured by providing internal teeth at a corresponding location on the inner periphery of the second internal gear member 32.
起振体軸受12は、例えばコロ軸受であり、起振体10Aと外歯歯車11との間に配置される。起振体10Aと外歯歯車11とは、起振体軸受12を介して相対回転可能となっている。
起振体軸受12は、外歯歯車11の内側に嵌入される外輪12aと、複数の転動体(コロ)12bと、複数の転動体12bを保持する保持器12cとを有する。
複数の転動体12bは、第1内歯歯車31Gの径方向内方に配置され、周方向に並ぶ第1群の転動体12bと、第2内歯歯車32Gの径方向内方に配置され、周方向に並ぶ第2群の転動体12bとを有する。これらの転動体12bは、起振体10Aの外周面と外輪12aの内周面とを転走面として転動する。外輪12aは、複数の転動体12bの配列に対応して同形状のものが軸方向に二つ並んで設けられている。なお、起振体軸受12は、起振体10Aとは別体の内輪を有してもよい。
The vibrator bearing 12 is, for example, a roller bearing, and is arranged between the vibrator 10A and the external gear 11. The vibrator 10A and the external gear 11 are capable of relative rotation via the vibrator bearing 12.
The vibrator bearing 12 has an outer ring 12a fitted inside the external gear 11, a plurality of rolling elements (rollers) 12b, and a cage 12c that holds the plurality of rolling elements 12b.
The multiple rolling elements 12b include a first group of rolling elements 12b arranged radially inward of the first internal gear 31G and aligned circumferentially, and a second group of rolling elements 12b arranged radially inward of the second internal gear 32G and aligned circumferentially. These rolling elements 12b roll on the outer peripheral surface of the vibrator 10A and the inner peripheral surface of the outer ring 12a as their rolling surfaces. Two outer rings 12a of the same shape are provided side by side in the axial direction to correspond to the arrangement of the multiple rolling elements 12b. The vibrator bearing 12 may have an inner ring separate from the vibrator 10A.
起振体軸受12及び外歯歯車11の軸方向の両側には、これらに当接して、これらの軸方向の移動を規制する規制部材としてのスペーサリング41、42が設けられている。 Spacer rings 41, 42 are provided on both axial sides of the vibrator bearing 12 and the external gear 11, abutting against them and acting as restricting members that restrict their axial movement.
ケーシング33は、ボルト51により第1内歯歯車部材31と連結され、第2内歯歯車32Gの外径側を覆う。ケーシング33は、内周部に形成された主軸受38(例えばクロスローラ軸受)の外輪部を有しており、当該主軸受38を介して第2内歯歯車部材32を回転自在に支持している。撓み噛合い式歯車装置1が外部の相手装置と接続される際、ケーシング33と第1内歯歯車部材31は相手装置に共締めにより連結される。 The casing 33 is connected to the first internal gear member 31 with bolts 51 and covers the outer diameter side of the second internal gear 32G. The casing 33 has an outer ring portion of a main bearing 38 (e.g., a cross roller bearing) formed on its inner periphery, and rotatably supports the second internal gear member 32 via the main bearing 38. When the flexible mesh gear device 1 is connected to an external mating device, the casing 33 and first internal gear member 31 are connected to the mating device by tightening them together.
第1カバー34は、ボルト52により第1内歯歯車部材31と連結され、外歯歯車11と第1内歯歯車31Gとの噛合い箇所を軸方向の反出力側から覆う。第1カバー34と起振体軸10の軸部10Bとの間には軸受36(例えば玉軸受)が配置されており、第1カバー34は、当該軸受36を介して起振体軸10を回転自在に支持している。 The first cover 34 is connected to the first internal gear member 31 by bolts 52 and covers the meshing point between the external gear 11 and the first internal gear 31G from the non-output side in the axial direction. A bearing 36 (e.g., a ball bearing) is arranged between the first cover 34 and the shaft portion 10B of the vibrator shaft 10, and the first cover 34 rotatably supports the vibrator shaft 10 via the bearing 36.
第2カバー35は、ボルト53により第2内歯歯車部材32と連結され、外歯歯車11と第2内歯歯車32Gとの噛合い箇所を軸方向の出力側から覆う。第2カバー35と起振体軸10の軸部10Cとの間には軸受37(例えば玉軸受)が配置されており、第2カバー35は、当該軸受37を介して起振体軸10を回転自在に支持している。撓み噛合い式歯車装置1が外部の相手装置と接続される際、第2カバー35と第2内歯歯車部材32は、相手装置の被駆動部材に共締めにより連結され、減速された回転を当該被駆動部材に出力する。 The second cover 35 is connected to the second internal gear member 32 by bolts 53 and covers the meshing point between the external gear 11 and the second internal gear 32G from the axial output side. A bearing 37 (e.g., a ball bearing) is arranged between the second cover 35 and the shaft portion 10C of the vibrator shaft 10, and the second cover 35 rotatably supports the vibrator shaft 10 via this bearing 37. When the flexible mesh gear device 1 is connected to an external mating device, the second cover 35 and the second internal gear member 32 are fastened together to connect to the driven member of the mating device, and output reduced rotation to the driven member.
さらに、撓み噛合い式歯車装置1は、構成部品としてのシール用のオイルシール43,44,45及びOリング46,47,48を備える。
オイルシール43は、軸方向の反出力側の端部で、起振体軸10の軸部10Bと第1カバー34との間に配置され、反出力側への潤滑剤の流出を抑制する。オイルシール44は、軸方向の出力側の端部で、起振体軸10の軸部10Cと第2カバー35との間に配置され、出力側への潤滑剤の流出を抑制する。オイルシール45は、ケーシング33と第2内歯歯車部材32との間に配置され、この部分からの潤滑剤の流出を抑制する。
Oリング46,47,48は、第1内歯歯車部材31と第1カバー34との間、第1内歯歯車部材31とケーシング33との間、第2内歯歯車部材32と第2カバー35との間にそれぞれ設けられ、これらの間で潤滑剤が移動することを抑制する。
Furthermore, the flexible mesh gear device 1 includes oil seals 43, 44, and 45 and O-rings 46, 47, and 48 as sealing components.
The oil seal 43 is disposed at the end of the axial direction on the non-output side, between the shaft portion 10B of the vibrator shaft 10 and the first cover 34, and prevents the outflow of lubricant to the non-output side. The oil seal 44 is disposed at the end of the axial direction on the output side, between the shaft portion 10C of the vibrator shaft 10 and the second cover 35, and prevents the outflow of lubricant to the output side. The oil seal 45 is disposed between the casing 33 and the second internal gear member 32, and prevents the outflow of lubricant from this portion.
O-rings 46, 47, and 48 are respectively provided between the first internal gear member 31 and the first cover 34, between the first internal gear member 31 and the casing 33, and between the second internal gear member 32 and the second cover 35, and prevent the movement of lubricant between them.
[オイルシールの特徴的な構造]
撓み噛合い式歯車装置1が有するオイルシール43,44,45の特徴的な構造について詳細に説明する。
オイルシール43,44,45は、その構造が共通するので、ここではオイルシール43について詳細に説明する。図2はオイルシール43の軸方向断面図である。なお、図2における左右方向が軸方向、図2における上下方向が径方向を示している。
オイルシール43は、回転軸O1を中心とする全周に渡って、その断面が図2に示す断面と同一となる回転体からなる。
[Characteristic structure of oil seals]
The characteristic structures of the oil seals 43, 44, and 45 of the flexible mesh gear device 1 will now be described in detail.
Since the oil seals 43, 44, and 45 have a common structure, the oil seal 43 will be described in detail here. Figure 2 is an axial cross-sectional view of the oil seal 43. Note that the left-right direction in Figure 2 indicates the axial direction, and the up-down direction in Figure 2 indicates the radial direction.
The oil seal 43 is made of a rotating body whose cross section is the same as the cross section shown in FIG. 2 over the entire circumference centered on the rotation axis O1.
オイルシール43は、径方向の外側に位置するケーシング33と径方向(図2における上下方向)の内側に位置する第2内歯歯車部材32からなる二部材の間に配置されている。
オイルシール43は、ケーシング33の内周にはめ込まれる円筒状の嵌め合い部431と、潤滑剤の封入空間Sと外部空間とを仕切る仕切り部432と、仕切り部432の径方向内側の端縁部から封入空間S側に延出された腰部433と、腰部433の先端部において径方向内側に突出した摺動部としてのシールリップ部434と、嵌め合い部431及び仕切り部432に内蔵された断面略L字状の金属環からなる心金435と、シールリップ部434を径方向内側に加圧するスプリング436とを備えている。
なお、「摺動部」とは、摺動面から連続して形成される部分、より好ましくは、摺動面に対して垂直な方向を含んで連続して形成される部分をいう。また、換言すると、外圧によって外圧に沿った方向とその直交方向とに歪みを生じ、当該直交方向の歪みが摺動面に直接的に伝わる部分をいう。
The oil seal 43 is disposed between two members, namely, the casing 33 located on the radially outer side and the second internal gear member 32 located on the radially inner side (the vertical direction in FIG. 2).
The oil seal 43 comprises a cylindrical fitting portion 431 fitted into the inner circumference of the casing 33, a partition portion 432 separating the lubricant-containing space S from the external space, a waist portion 433 extending from the radially inner edge of the partition portion 432 toward the containing space S, a seal lip portion 434 as a sliding portion protruding radially inward at the tip of the waist portion 433, a core metal 435 consisting of a metal ring with an approximately L-shaped cross section built into the fitting portion 431 and the partition portion 432, and a spring 436 that applies radially inward pressure to the seal lip portion 434.
The term "sliding portion" refers to a portion formed continuously from the sliding surface, more preferably a portion formed continuously including a direction perpendicular to the sliding surface. In other words, the term refers to a portion where strain occurs due to external pressure in the direction along the external pressure and in the direction perpendicular to the external pressure, and the strain in the direction perpendicular to the external pressure is directly transmitted to the sliding surface.
嵌め合い部431は、前述したように円筒状であって、その外周面がケーシング33の内周面に密接している。
仕切り部432は、嵌め合い部431における封入空間Sの外側寄りの端部を閉塞するように嵌め合い部431と一体的に形成されている。嵌め合い部431の径方向内側は、封入空間Sの一部となっており、仕切り部432は、シールリップ部434と一体となって嵌め合い部431を閉塞して、封入空間Sと外部空間とを仕切っている。
As described above, the fitting portion 431 is cylindrical, and its outer circumferential surface is in close contact with the inner circumferential surface of the casing 33 .
The partition portion 432 is formed integrally with the fitting portion 431 so as to close the outer end of the enclosed space S in the fitting portion 431. The radially inner side of the fitting portion 431 forms part of the enclosed space S, and the partition portion 432, together with the seal lip portion 434, closes the fitting portion 431, separating the enclosed space S from the external space.
心金435は、嵌め合い部431の内側端部近傍から仕切り部432のほぼ全域に渡って内蔵されており、嵌め合い部431や仕切り部432を構成する材料よりも高い剛性を有する。心金435は、嵌め合い部431や仕切り部432の構成材料により被覆されている。
心金435は、その高い剛性により、嵌め合い部431や仕切り部432の撓みを抑制している。
The core metal 435 is embedded from near the inner end of the fitting portion 431 to almost the entire area of the partition portion 432, and has higher rigidity than the materials constituting the fitting portion 431 and the partition portion 432. The core metal 435 is covered with the materials constituting the fitting portion 431 and the partition portion 432.
The core metal 435 has high rigidity and prevents the fitting portion 431 and the partition portion 432 from bending.
腰部433は、仕切り部432と一体的に形成されており、嵌め合い部431の径方向内側に位置している。腰部433は、可撓性を有し、シールリップ部434を弾性的に支持している。 The waist portion 433 is formed integrally with the partition portion 432 and is located radially inward of the mating portion 431. The waist portion 433 is flexible and elastically supports the seal lip portion 434.
シールリップ部434は、径方向内側に凸となる断面形状であり、全周に渡ってその先端部が第2内歯歯車部材32の外周面に接することで潤滑剤のシールを図っている。
スプリング436は、シールリップ部434の外周側を一周する、例えば、無端環状のコイルスプリングからなり、周方向に収縮することにより、シールリップ部434を径方向内側に加圧する。
The seal lip portion 434 has a cross-sectional shape that is convex radially inward, and its tip portion contacts the outer peripheral surface of the second internal gear member 32 over the entire circumference, thereby sealing the lubricant.
The spring 436 is, for example, an endless annular coil spring that goes around the outer periphery of the seal lip portion 434 and presses the seal lip portion 434 radially inward by contracting in the circumferential direction.
オイルシール43のシールリップ部434の先端部は、第2内歯歯車部材32の外周面との摺動により、凝着摩耗が発生する。凝着摩耗とは、摺動面にある微小な凹凸同士が高い圧力によって結合し、これらが摩擦によって破壊するとき、結合部の周辺が脱落して摩耗粉になることである。
このような凝着摩耗時の摩耗量を見積もる基本式として、以下のホルムの摩耗式(1)が知られている。
W=zARl …(1)
(W:摩耗量、AR:真実接触面積、l:摩擦距離、z:摩擦係数)
Adhesive wear occurs at the tip of the seal lip portion 434 of the oil seal 43 due to sliding against the outer peripheral surface of the second internal gear member 32. Adhesive wear occurs when minute irregularities on the sliding surface bond together due to high pressure, and when these are broken by friction, the area around the bond falls off and becomes wear powder.
The following Holm's wear equation (1) is known as a basic formula for estimating the amount of wear during adhesive wear.
W=zARl …(1)
(W: wear amount, AR: actual contact area, l: friction distance, z: friction coefficient)
この摩耗式は、真実接触部で真に付着する現状を基とした凝着摩耗が起きることを示しており、正のポアソン比を有する材料が接触するときの荷重をP、材料の流動圧力をpmとすると、真実接触面積ARは次式(2)となる。
AR =P/pm …(2)
This wear equation indicates that adhesive wear occurs based on the actual state of adhesion at the real contact area. If the load when materials with positive Poisson's ratios come into contact is P and the flow pressure of the material is pm, then the real contact area AR is given by the following equation (2):
AR = P/pm …(2)
ここでポアソン比とは、物体に単軸応力が働くときに、応力方向に直交する方向に発生する横ひずみを応力方向に発生する縦ひずみで除して-1を乗じた数値のことをいう。
従って、ポアソン比が正の数値となる物体の場合、例えば、応力を受けて圧縮される縦ひずみが生じると、応力方向に直交する方向には、膨張する横ひずみが発生する。
従来のオイルシールは、心金435やスプリング436を除いて、シールリップ部を含む全体が、主に、ポアソン比が正となる材料のみから形成されていた。
Here, Poisson's ratio refers to the value obtained by dividing the lateral strain that occurs in a direction perpendicular to the stress direction when a uniaxial stress acts on an object by the longitudinal strain that occurs in the stress direction and multiplying the result by -1.
Therefore, in the case of an object with a positive Poisson's ratio, for example, when a compressive longitudinal strain occurs due to stress, an expanding lateral strain occurs in the direction perpendicular to the stress direction.
In the conventional oil seal, the entire seal including the seal lip portion, except for the core metal 435 and the spring 436, is mainly formed only from a material having a positive Poisson's ratio.
そして、前述の式(2)は正のポアソン比を有する材料が荷重を受けると真実接触面積(以下、接触面積とする)が増え、摩耗量が増えることを示す。
例えば、従来のオイルシールは、シールリップ部が正のポアソン材料からなる樹脂であるために、温度上昇に伴う内圧上昇により、シールリップ部が軸方向に圧力(圧縮応力:図2の黒矢印参照)を受けると、径方向に膨張する横ひずみが発生して、シールリップ部の緊縛力が上昇し、シールリップ部の接触面積が大きくなって凝着摩耗が顕著に発生していた。
The above equation (2) shows that when a material with a positive Poisson's ratio is subjected to a load, the real contact area (hereinafter referred to as the contact area) increases, and the amount of wear increases.
For example, in conventional oil seals, the seal lip is made of a resin made of a positive Poisson material. When the seal lip is subjected to axial pressure (compressive stress: see the black arrow in Figure 2) due to an increase in internal pressure caused by a rise in temperature, lateral strain occurs, causing radial expansion. This increases the binding force of the seal lip, increases the contact area of the seal lip, and causes significant adhesive wear.
このような従来のオイルシールに生じる凝着摩耗を抑制するために、本実施形態に示すオイルシール43は、シールリップ部434が、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料とにより構成されている。
ポアソン比が正の材料としては、鋼、アルミ、樹脂など様々な材料を利用することができる。
ポアソン比が負の材料としては、例えば、ペンタグラフェン等のメタマテリアル材料、3D造形技術を用いて形成された3次元単位格子構造の集合体等の特殊構造材料、紙(特殊構造に折りたたまれたものを含む)など構造によってポアソン比が負の材料や素材自体のポアソン比が負の材料を利用することができる。
In order to suppress such adhesive wear that occurs in conventional oil seals, the oil seal 43 shown in this embodiment has a seal lip portion 434 that is made of a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio.
Various materials such as steel, aluminum, and resin can be used as materials with a positive Poisson's ratio.
Materials with negative Poisson's ratios include, for example, metamaterials such as pentagraphene, special structure materials such as aggregates of three-dimensional unit lattice structures formed using 3D printing technology, and materials with negative Poisson's ratios due to their structure, such as paper (including paper folded into special structures), or materials with negative Poisson's ratios of their own.
具体的には、図2に示すように、オイルシール43のシールリップ部434は、ポアソン比が正の材料の層434aとポアソン比が負の材料の層434bとが径方向に交互に積層されるように形成されている。ポアソン比が正の材料の各層434aとポアソン比が負の材料の各層434bは、いずれも、回転軸O1を中心とする略円筒状である。なお、第2内歯歯車部材32の外周面に直接的に摺接するシールリップ部434の最内周層は、ポアソン比が正の材料の層434aからなることが好ましいが、ポアソン比が負の材料とすることもできる。 Specifically, as shown in FIG. 2, the seal lip portion 434 of the oil seal 43 is formed by alternating layers 434a of a material with a positive Poisson's ratio and layers 434b of a material with a negative Poisson's ratio in the radial direction. Each layer 434a of a material with a positive Poisson's ratio and each layer 434b of a material with a negative Poisson's ratio are both approximately cylindrical and centered on the rotation axis O1. The innermost layer of the seal lip portion 434, which directly contacts the outer peripheral surface of the second internal gear member 32, is preferably made of the layer 434a of a material with a positive Poisson's ratio, but may also be made of a material with a negative Poisson's ratio.
また、ポアソン比が正の材料の層434aとポアソン比が負の材料の層434bとから形成されたシールリップ部434について、軸方向を縦ひずみ、径方向を横ひずみとした場合の全体的なポアソン比は、0以上であって、ポアソン比が正の材料のみからなる場合よりも小さく、その半分以下であることが好ましく、0に近いポアソン比であることがより好ましい。 Furthermore, for the seal lip portion 434 formed from a layer 434a of a material with a positive Poisson's ratio and a layer 434b of a material with a negative Poisson's ratio, when the axial direction is the longitudinal strain and the radial direction is the lateral strain, the overall Poisson's ratio is 0 or greater and is smaller than when the seal lip portion 434 is made only of materials with a positive Poisson's ratio, preferably less than half that value, and more preferably close to 0.
なお、ポアソン比が正の材料の各層434aとポアソン比が負の材料の各層434bは、いずれも、層面が回転軸O1に完全に平行とならずに、幾分傾斜を生じていてもよい。
即ち、ポアソン比が正の材料の各層434aとポアソン比が負の材料の各層434bは、シールリップ部434の全体的なポアソン比が上記の数値範囲の条件を満たす範囲で各層434a,434bの層面が軸方向に対して傾斜を生じてもよい。
なお、各層434a,434bの層面の向きは、オイルシール43が、撓み噛合い式歯車装置1に装着されていない状態ではなく、ケーシング33と第2内歯歯車部材32の間に配置されている状態での向きを示すものとする。
In addition, the layer surfaces of each layer 434a made of a material with a positive Poisson's ratio and each layer 434b made of a material with a negative Poisson's ratio may not be completely parallel to the rotation axis O1, but may be slightly inclined.
That is, the layers 434a made of a material with a positive Poisson's ratio and the layers 434b made of a material with a negative Poisson's ratio may have layer surfaces that are inclined relative to the axial direction as long as the overall Poisson's ratio of the seal lip portion 434 satisfies the above-mentioned numerical range conditions.
The orientation of the layer surfaces of each layer 434a, 434b indicates the orientation when the oil seal 43 is disposed between the casing 33 and the second internal gear member 32, not when it is not attached to the flexible meshing gear device 1.
また、オイルシール43における、当該オイルシール43が配置されているケーシング33に対して相対運動を行わずに接する部分、即ち、前述した嵌め合い部431も、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料とにより構成されている。
なお、「相対運動を行わずに接する部分」とは、相互間が接着や溶着等が行われていないために、相手側の部材に対して微細な摺動を生じ得るが、回転や直動などの相対運動をしない部分をいう。
In addition, the portion of the oil seal 43 that comes into contact with the casing 33 in which the oil seal 43 is placed without any relative movement, i.e., the aforementioned mating portion 431, is also made up of a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio.
Note that "parts that come into contact without relative movement" refers to parts that are not bonded or welded to each other, and so may undergo slight sliding with the opposing member, but do not undergo relative movement such as rotation or linear movement.
具体的には、図2に示すように、嵌め合い部431は、ポアソン比が正の材料の層431aとポアソン比が負の材料の層431bとが径方向に交互に繰り返し並ぶように形成されている。この場合も、ポアソン比が正の材料の各層431aとポアソン比が負の材料の各層431bは、いずれも、回転軸O1を中心とする略円筒状である。また、ケーシング33の内周面に直接的に密接する嵌め合い部431の最外周層は、ポアソン比が正の材料の層431aからなる。 Specifically, as shown in FIG. 2, the fitting portion 431 is formed so that layers 431a of material with a positive Poisson's ratio and layers 431b of material with a negative Poisson's ratio are repeatedly arranged alternately in the radial direction. In this case, each layer 431a of material with a positive Poisson's ratio and each layer 431b of material with a negative Poisson's ratio are both approximately cylindrical and centered on the rotation axis O1. Furthermore, the outermost layer of the fitting portion 431, which is in direct contact with the inner circumferential surface of the casing 33, is made of the layer 431a of material with a positive Poisson's ratio.
この嵌め合い部431の場合も、軸方向を縦ひずみ、径方向を横ひずみとした場合のポアソン比は0以上であって、ポアソン比が正の材料のみからなる場合よりも小さく、その半分以下であることが好ましく、0に近いポアソン比であることがより好ましい。
また、各層431a,431bも、層面は回転軸O1に完全に平行とならずに、全体的なポアソン比が上記の条件を満たす範囲で傾斜を生じていてもよい。
In the case of this fitting portion 431, the Poisson's ratio when the axial direction is the longitudinal strain and the radial direction is the lateral strain is 0 or more, and is smaller than when the material is made only of a material with a positive Poisson's ratio, preferably less than half of that, and more preferably a Poisson's ratio close to 0.
Furthermore, the layer surfaces of the layers 431a and 431b may not be completely parallel to the rotation axis O1, but may be inclined within a range in which the overall Poisson's ratio satisfies the above condition.
一方、仕切り部432と腰部433は、例えば樹脂等のポアソン比が正の材料のみから形成されている。 On the other hand, the partition portion 432 and waist portion 433 are formed only from a material with a positive Poisson's ratio, such as resin.
なお、オイルシール43のシールリップ部434及び嵌め合い部431におけるポアソン比が正の材料の層とポアソン比が負の材料の層からなる部分は、層状構造に限定されない。例えば、ポアソン比が正の材料に対して、ポアソン比が負の材料からなる粉体、粒状体、セル、小片等を混成させてもよい。 Note that the portions of the seal lip portion 434 and mating portion 431 of the oil seal 43 that are made up of layers of material with a positive Poisson's ratio and layers of material with a negative Poisson's ratio are not limited to a layered structure. For example, powder, granules, cells, small pieces, etc. made of material with a negative Poisson's ratio may be mixed with material with a positive Poisson's ratio.
また、オイルシール43の嵌め合い部431及びシールリップ部434におけるポアソン比が正の材料からなる部分431c,434cとポアソン比が負の材料からなる部分431d,434dは、図3に示すように、軸方向断面から見て互い違いに並んだ格子状となるように軸回りに配置してもよい。なお、図3に示す格子数は例示であり、格子の単位を微細として、格子数をより多くしてもよい。 Furthermore, the portions 431c, 434c made of a material with a positive Poisson's ratio and the portions 431d, 434d made of a material with a negative Poisson's ratio in the mating portion 431 and the seal lip portion 434 of the oil seal 43 may be arranged around the axis so as to form an alternating lattice pattern when viewed from an axial cross section, as shown in Figure 3. Note that the number of lattices shown in Figure 3 is an example, and the lattice unit may be made finer and the number of lattices may be increased.
[発明の実施形態における技術的効果]
以上のように、撓み噛合い式歯車装置1が有するオイルシール43は、摺動部としてのシールリップ部434が、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料で構成されているので、潤滑剤の封入空間Sの内部圧力の上昇によって軸方向の圧力(圧縮応力)を受けた場合であっても、径方向に膨張する歪みを抑制することができる。これにより、シールリップ部434の先端部における接触面積の増加を抑えることができ、摩耗量の低減を図ることが可能となる。
[Technical Effects of the Invention Embodiments]
As described above, the oil seal 43 of the flexible mesh gear device 1 has a seal lip portion 434 serving as a sliding portion that is made up of a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio, and so can suppress distortion due to radial expansion even when subjected to axial pressure (compressive stress) due to an increase in the internal pressure of the lubricant confinement space S. This makes it possible to suppress an increase in the contact area at the tip end of the seal lip portion 434 and reduce the amount of wear.
また、オイルシール43は、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料とにより構成されているシールリップ部434が全体としてポアソン比が0以上となるように構成されている。
このため、軸方向の圧力(圧縮応力)を受けた場合に、径方向に収縮するように歪みが発生せず、面圧を一定以上に維持することができる。従って、オイルシール43のシール性を損なうことなく、摩耗量の低減を図ることが可能となる。
The oil seal 43 is configured such that the seal lip portion 434, which is made up of a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio, has an overall Poisson's ratio of 0 or greater.
Therefore, when pressure (compressive stress) is applied in the axial direction, distortion such as shrinkage in the radial direction does not occur, and the surface pressure can be maintained at a certain level or higher. Therefore, it is possible to reduce the amount of wear without impairing the sealing performance of the oil seal 43.
また、オイルシール43の腰部433は、ポアソン比が正の材料により構成されているので、潤滑剤の封入空間Sの内部圧力の上昇時における軸方向の圧力(圧縮応力)を受けた場合に、径方向に膨張するように歪みが発生して、その先端部で支持するシールリップ部434の面圧を良好に維持することが可能となる。 In addition, because the waist portion 433 of the oil seal 43 is made of a material with a positive Poisson's ratio, when it is subjected to axial pressure (compressive stress) due to an increase in the internal pressure of the lubricant-containing space S, distortion occurs that causes it to expand radially, making it possible to maintain good surface pressure on the seal lip portion 434 that is supported at its tip.
また、オイルシール43における、ケーシング33に対して相対運動を行わずに接する嵌め合い部431も、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料で構成されている。
嵌め合い部431は、ケーシング33に対してシールリップ部434のような相対運動は生じないが、撓み噛合い式歯車装置1の作動時に微細な摺動が生じる可能性がある。従って、嵌め合い部431もポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料で構成されることにより、潤滑剤の封入空間Sの内部圧力の上昇時における接触面積の増加を抑えることができ、摩耗量の低減を図ることが可能となる。
また、嵌め合い部431も、全体としてポアソン比が0以上となるように構成されているので、シール性を損なうことなく、摩耗量の低減を図ることが可能となる。
Furthermore, the fitting portion 431 of the oil seal 43, which comes into contact with the casing 33 without any relative movement, is also made of a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio.
The mating portion 431 does not undergo relative movement with respect to the casing 33 like the seal lip portion 434, but there is a possibility that minute sliding may occur during operation of the flexible mesh gear device 1. Therefore, by making the mating portion 431 also out of a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio, it is possible to suppress an increase in the contact area when the internal pressure of the lubricant confinement space S increases, and it is possible to reduce the amount of wear.
Furthermore, the fitting portion 431 is also configured so that the overall Poisson's ratio is 0 or greater, so that it is possible to reduce the amount of wear without impairing the sealing performance.
また、オイルシール43のシールリップ部434及び嵌め合い部431は、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料とが積層されている。特に、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料で構成されている部分は、構成部品の圧縮荷重方向に層状となってポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料とが重なって配置されている。
このため、各層の層面に対向する方向に生じる歪み量について、層面に沿ってより均一化が図られ、面圧のバラつきが抑制され、よりシール性を維持しつつ摩耗量のさらなる低減を図ることが可能となる。
Furthermore, materials with negative Poisson's ratios and materials with positive Poisson's ratios are laminated in the seal lip portion 434 and the fitting portion 431 of the oil seal 43. In particular, in the portion made up of materials with negative Poisson's ratios and materials with positive Poisson's ratios, the materials with negative Poisson's ratios and materials with positive Poisson's ratios are arranged in layers in the compressive load direction of the component, with the materials with negative Poisson's ratios and the materials with positive Poisson's ratios overlapping each other.
As a result, the amount of strain that occurs in the direction opposite the layer surface of each layer is made more uniform along the layer surface, variations in surface pressure are suppressed, and it is possible to further reduce the amount of wear while maintaining better sealing properties.
なお、上記オイルシール43に関する技術的効果は、オイルシール44,45についても同様のことがいえる。
そして、上記各オイルシール43~45を備える撓み噛合い式歯車装置1は、各オイルシール43~45がシール性を維持しつつ摩耗量の低減を図ることができるので、メンテナンス頻度を低減すると共に、長期間に渡って安定的に動作を行うことが可能となる。
The technical effects of the oil seal 43 can also be said to be the same for the oil seals 44 and 45.
Furthermore, the flexible meshing gear device 1 equipped with the above-mentioned oil seals 43 to 45 can reduce the amount of wear while maintaining the sealing properties of each oil seal 43 to 45, thereby reducing the frequency of maintenance and enabling stable operation over a long period of time.
[軸受の転動体への適用]
例えば、撓み噛合い式歯車装置1に設けられた軸受36,37の転動体(構成部品)についても、ポアソン比が負となる材料を適用することが可能である。軸受36と軸受37とは同一構造なので、軸受36への適用について説明する。
[Application to rolling elements of bearings]
For example, it is possible to apply a material with a negative Poisson's ratio to the rolling elements (components) of the bearings 36 and 37 provided in the flexible mesh gear device 1. Since the bearings 36 and 37 have the same structure, application to the bearing 36 will be described.
図4は軸受36及びその転動体361の軸方向断面図を示す。なお、図4における左右方向が軸方向、図4における上下方向が径方向を示している。
軸受36は、主に、径方向の外側に位置する外輪362と、径方向の内側に位置する内輪363と、外輪362と内輪363からなる二部材の間に配置された転動体361とを有する。軸受36は、転がり玉軸受けであり、転動体361は、球体である。転動体361は、球体表面全体が外輪362の転走面及び内輪363の転走面に摺接し得るので、転動体361の全体が摺動部となる。
4 shows an axial cross-sectional view of the bearing 36 and its rolling elements 361. The left-right direction in FIG. 4 indicates the axial direction, and the up-down direction in FIG. 4 indicates the radial direction.
The bearing 36 mainly has an outer ring 362 located on the radially outer side, an inner ring 363 located on the radially inner side, and rolling elements 361 arranged between the two members consisting of the outer ring 362 and the inner ring 363. The bearing 36 is a rolling ball bearing, and the rolling elements 361 are spherical. The entire spherical surface of the rolling elements 361 can be in sliding contact with the rolling surfaces of the outer ring 362 and the inner ring 363, so the entire rolling elements 361 serve as a sliding part.
具体的には、図4に示すように、転動体361は、その中心から球殻状のポアソン比が正の材料の層361aと球殻状のポアソン比が負の材料の層361bとが径方向に交互に繰り返し並ぶように積層されている。この場合、ポアソン比が正の材料の各層361aとポアソン比が負の材料の各層361bは、いずれも、同一の点を中心とする球殻状である。
また、外輪362の転走面及び内輪363の転走面に直接的に摺接する転動体361の最外層は、ポアソン比が正の材料の層361aとすることが好ましいが、ポアソン比が負の材料の層とすることもできる。なお、転動体361の中心部は、球殻ではなく球体となるが、当該球体は、ポアソン比が正の材料とポアソン比が負の材料のいずれで形成してもよい。
4, the rolling element 361 is laminated such that spherical shell-shaped layers 361a of material with a positive Poisson's ratio and spherical shell-shaped layers 361b of material with a negative Poisson's ratio are alternately arranged in the radial direction from the center of the rolling element 361. In this case, each layer 361a of material with a positive Poisson's ratio and each layer 361b of material with a negative Poisson's ratio are spherical shell-shaped with the same center.
Furthermore, the outermost layer of the rolling element 361 that comes into direct sliding contact with the rolling surfaces of the outer ring 362 and the inner ring 363 is preferably a layer 361a of a material with a positive Poisson's ratio, but may also be a layer of a material with a negative Poisson's ratio. The center of the rolling element 361 is a sphere rather than a spherical shell, and the sphere may be formed from either a material with a positive Poisson's ratio or a material with a negative Poisson's ratio.
転動体361の場合、いずれかの直径方向を縦ひずみとし、これに直交する他の直径方向を横ひずみとした場合の全体的なポアソン比は0以上であって、ポアソン比が正の材料のみからなる場合よりも小さく、その半分以下であることが好ましく、0に近いポアソン比であることがより好ましい。 In the case of the rolling element 361, when one diameter direction is treated as longitudinal strain and the other diameter direction perpendicular to that direction is treated as lateral strain, the overall Poisson's ratio is greater than or equal to 0, and is smaller than when the rolling element is made entirely of materials with a positive Poisson's ratio, preferably less than half of that, and more preferably close to 0.
上記軸受36は、摺動部としての転動体361が、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料で構成されているので、潤滑剤の封入空間Sの内部圧力の上昇によって軸方向の圧力(圧縮応力)を受けた場合であっても、径方向に膨張する歪みを抑制することができる。これにより、転動体361の外輪362の転走面及び内輪363の転走面に対する接触面積の増加を抑えることができ、摩耗量の低減を図ることが可能となる。 In the above-mentioned bearing 36, the rolling elements 361 serving as sliding parts are composed of a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio. This makes it possible to suppress radial expansion distortion even when subjected to axial pressure (compressive stress) due to an increase in the internal pressure of the lubricant-enclosed space S. This makes it possible to suppress an increase in the contact area of the rolling elements 361 with the rolling surfaces of the outer ring 362 and the inner ring 363, thereby reducing the amount of wear.
また、転動体361は、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料とにより構成され、直径方向について全体としてポアソン比が0以上となるように構成されている。
このため、いずれかの直径方向(軸受36における軸方向)の圧力(圧縮応力)を受けた場合に、これに直交する直径方向(軸受36における径方向)に収縮するように歪みが発生せず、すき間の発生を抑制することができる。従って、軸受36に支持された起振体軸10の安定的な回転を維持しつつ、転動体361の摩耗量の低減を図ることが可能となる。
また、軸受37も軸受36と同一の技術的効果を奏する。
The rolling element 361 is made of a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio, and is configured so that the overall Poisson's ratio in the diameter direction is 0 or greater.
Therefore, when pressure (compressive stress) is applied in either diameter direction (axial direction of the bearing 36), distortion such as contraction does not occur in the diameter direction perpendicular to the pressure (radial direction of the bearing 36), and the occurrence of gaps can be suppressed. Therefore, it is possible to reduce the amount of wear on the rolling elements 361 while maintaining stable rotation of the vibrator shaft 10 supported by the bearing 36.
Furthermore, the bearing 37 also provides the same technical effect as the bearing 36 .
また、撓み噛合い式歯車装置1の主軸受38や起振体軸受12の転動体についても、ポアソン比が負の材料を適用することが可能である。
主軸受38や起振体軸受12の転動体は、円柱体であるため、転動体は、ポアソン比が正の材料の層とポアソン比が負の材料の層とが転動体の径方向に交互に繰り返し並ぶように形成される。即ち、ポアソン比が正の材料の各層とポアソン比が負の材料の各層が、いずれも略円筒状となる。また、転走面との摺接面となる転動体の最外周層は、ポアソン比が正の材料の層からなる。
また、転動体の場合も、軸方向を縦ひずみ、径方向を横ひずみとした場合の全体的なポアソン比は0以上であって、ポアソン比が正の材料のみからなる場合よりも小さく、その半分以下であることが好ましく、0に近いポアソン比であることがより好ましい。
Furthermore, it is also possible to use materials with a negative Poisson's ratio for the main bearing 38 of the flexible mesh gear device 1 and the rolling elements of the vibrator bearing 12 .
Because the rolling elements of the main bearing 38 and the exciter bearing 12 are cylindrical, the rolling elements are formed so that layers of material with a positive Poisson's ratio and layers of material with a negative Poisson's ratio are alternately arranged in the radial direction of the rolling element. That is, each layer of material with a positive Poisson's ratio and each layer of material with a negative Poisson's ratio are both approximately cylindrical. Furthermore, the outermost layer of the rolling element, which forms the sliding surface with the rolling surface, is made of a layer of material with a positive Poisson's ratio.
Also, in the case of rolling elements, the overall Poisson's ratio, when the axial direction is the longitudinal strain and the radial direction is the lateral strain, is 0 or more, and is smaller than when the material is made only of materials with a positive Poisson's ratio, preferably less than half of that, and more preferably a Poisson's ratio close to 0.
これらの主軸受38や起振体軸受12に支持された各部材の安定的な回転を維持しつつ、転動体の摩耗量の低減を図ることが可能となる。 It is possible to reduce the amount of wear on the rolling elements while maintaining stable rotation of the components supported by these main bearings 38 and vibrator bearings 12.
[その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限られない。
例えば、上記実施形態では、動力伝達装置として撓み噛合い式歯車装置を例示したが、本発明は、オイルシールや軸受の転動体等の、他の構成部品と摺動する摺動部を有する構成部品を備えるものであれば、種別を問わず、あらゆる動力伝達装置に適用可能である。
例えば、本発明は、撓み噛合い式歯車装置に限らず、偏心揺動型減速装置、平行軸歯車減速機、その他の歯車装置、トラクションドライブ機構、トランスミッション、湿式ブレーキ、ポンプ、カム機構等のあらゆる動力伝達装置で使用されるオイルシールや軸受等の構成部品について、ポアソン比が負の材料の適用を図ることができる。
[others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments.
For example, in the above embodiment, a flexible mesh gear device is used as an example of a power transmission device, but the present invention is applicable to any power transmission device, regardless of type, as long as it includes a component having a sliding part that slides against other components, such as an oil seal or a rolling element of a bearing.
For example, the present invention is not limited to flexible mesh gear devices, and can be used to apply materials with negative Poisson's ratios to components such as oil seals and bearings used in all kinds of power transmission devices, including eccentric oscillating speed reducers, parallel shaft gear reducers, other gear devices, traction drive mechanisms, transmissions, wet brakes, pumps, and cam mechanisms.
また、ポアソン比が負となる材料を適用する構成部品については、オイルシールや軸受の転動体に限定されない。
例えば、動力伝達装置がカム機構である場合、主節に摺接する従節についてコロ等の転動体を利用する場合があるが、この転動体についても、前述した軸受の転動体と同様の構造を適用することが可能である。
Furthermore, components to which a material with a negative Poisson's ratio is applied are not limited to oil seals and rolling elements of bearings.
For example, when the power transmission device is a cam mechanism, a rolling element such as a roller may be used for the follower link that slides against the main link, and a structure similar to that of the rolling element of the bearing described above can also be applied to this rolling element.
また、動力伝達装置において利用される構成部品として、Oリングへの適用も可能である。
図5(A)は動力伝達装置としてのピストン-シリンダ機構60の一部を切り欠いた斜視図、図5(B)はピストンの往復動作方向に沿ったOリングの断面図である。
The present invention can also be applied to O-rings as components used in power transmission devices.
FIG. 5A is a partially cutaway perspective view of a piston-cylinder mechanism 60 serving as a power transmission device, and FIG. 5B is a cross-sectional view of an O-ring along the reciprocating direction of the piston.
ピストン-シリンダ機構60は、シリンダ61とピストン62とを有し、これらの間にOリング63が装備されている。
図5(B)に示すように、Oリング63は、環状体であって、当該Oリング63の外周部は、シリンダ61の内周面に摺接するので、「摺動部」に相当する。一方、Oリング63の内周部は、ピストン62の外周面に対して殆ど摺動しないので、前述したオイルシール43の嵌め合い部431と同様に、「相対運動を行わずに接する部分」に相当する。
また、図5(B)における左右方向が軸方向、図5(B)における上下方向が径方向を示している。
The piston-cylinder mechanism 60 has a cylinder 61 and a piston 62 with an O-ring 63 provided between them.
5(B), the O-ring 63 is an annular body, and the outer periphery of the O-ring 63 is in sliding contact with the inner periphery of the cylinder 61, and therefore corresponds to the "sliding part." On the other hand, the inner periphery of the O-ring 63 hardly slides against the outer periphery of the piston 62, and therefore corresponds to the "part that comes into contact without relative movement," similar to the fitting part 431 of the oil seal 43 described above.
The left-right direction in FIG. 5B indicates the axial direction, and the up-down direction in FIG. 5B indicates the radial direction.
具体的には、Oリング63は、ポアソン比が正の材料の層631とポアソン比が負の材料の層632とが径方向に交互に繰り返し並ぶように形成されている。この場合も、ポアソン比が正の材料の各層631とポアソン比が負の材料の各層632は、いずれも、略円筒状である。また、シリンダ61の内周面に直接的に摺接するOリング63の最外周層と、ピストン62の外周面に直接的に摺接するOリング63の最内周層とは、ポアソン比が正の材料の層631とすることが好ましいが、ポアソン比が負の材料の層とすることもできる。 Specifically, the O-ring 63 is formed so that layers 631 of material with a positive Poisson's ratio and layers 632 of material with a negative Poisson's ratio are repeatedly arranged radially alternately. In this case, each layer 631 of material with a positive Poisson's ratio and each layer 632 of material with a negative Poisson's ratio are also approximately cylindrical. Furthermore, the outermost layer of the O-ring 63 that comes into direct sliding contact with the inner surface of the cylinder 61 and the innermost layer of the O-ring 63 that comes into direct sliding contact with the outer surface of the piston 62 are preferably made of the layer 631 of material with a positive Poisson's ratio, but they can also be made of material with a negative Poisson's ratio.
また、Oリング63の場合も、軸方向を縦ひずみ、径方向を横ひずみとした場合の全体的なポアソン比は0以上であって、ポアソン比が正の材料のみからなる場合よりも小さく、その半分以下であることが好ましく、0に近いポアソン比であることがより好ましい。
また、各層631,632の場合も、ピストン62の往復動作方向(軸方向)に完全に平行とならずに、全体的なポアソン比が上記の条件を満たす範囲で傾斜を生じていてもよい。
Also, in the case of the O-ring 63, the overall Poisson's ratio when the axial direction is the longitudinal strain and the radial direction is the lateral strain is 0 or more, and is smaller than when the O-ring is made only of materials with a positive Poisson's ratio, preferably less than half of that, and more preferably a Poisson's ratio close to 0.
Furthermore, the layers 631 and 632 may not be completely parallel to the reciprocating direction (axial direction) of the piston 62, but may be inclined within a range in which the overall Poisson's ratio satisfies the above condition.
上記Oリング63は、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料で構成されているので、シリンダ61の内部圧力の上昇によってピストン62の往復動作方向の圧力(圧縮応力)を受けた場合であっても、径方向に膨張する歪みを抑制することができる。これにより、Oリング63の外周部と内周部の接触面積の増加を抑えることができ、摩耗量の低減を図ることが可能となる。 The O-ring 63 is made of a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio, so even when it is subjected to pressure (compressive stress) in the direction of reciprocating motion of the piston 62 due to an increase in the internal pressure of the cylinder 61, it is possible to suppress distortion due to radial expansion. This prevents an increase in the contact area between the outer and inner peripheries of the O-ring 63, making it possible to reduce the amount of wear.
また、Oリング63について、軸方向を縦ひずみ、径方向を横ひずみとした場合の全体的なポアソン比を0以上とすることにより、ピストン62の往復動作方向の圧力を受けた場合に、径方向に収縮するように歪みが発生せず、面圧を一定以上に維持することができる。従って、Oリング63のシール性を損なうことなく、摩耗量の低減を図ることが可能となる。 Furthermore, by setting the overall Poisson's ratio of the O-ring 63, where the axial direction is the longitudinal strain and the radial direction is the lateral strain, to 0 or greater, when pressure is applied in the direction of the piston 62's reciprocating motion, distortion that causes contraction in the radial direction does not occur, and the surface pressure can be maintained at a constant level or higher. Therefore, it is possible to reduce the amount of wear without compromising the sealing performance of the O-ring 63.
なお、図5では断面略矩形となるOリング63を例示したが、断面形状に限定はなく、例えば、断面円形であってもよい。 Note that while Figure 5 illustrates an O-ring 63 with a substantially rectangular cross section, there is no limitation to the cross-sectional shape, and it may, for example, have a circular cross section.
1 撓み噛合い式歯車装置(動力伝達装置)
12 起振体軸受
12b 転動体(構成部品)
33 ケーシング
36,37 軸受
361 転動体(構成部品)
38 主軸受
43,44,45 オイルシール(構成部品)
46,47,48,63 Oリング
60 ピストン-シリンダ機構
61 シリンダ
62 ピストン
361a,361b,431a,431b,434a,434b,631,632 層
362 外輪
363 内輪
431 嵌め合い部
432 仕切り部
433 腰部
434 シールリップ部(摺動部)
O1 回転軸
S 封入空間
1. Flexible mesh gear device (power transmission device)
12 vibrator bearing 12b rolling element (component)
33 Casing 36, 37 Bearing 361 Rolling element (component)
38 Main bearing 43, 44, 45 Oil seal (component)
46, 47, 48, 63 O-ring 60 Piston-cylinder mechanism 61 Cylinder 62 Pistons 361a, 361b, 431a, 431b, 434a, 434b, 631, 632 Layer 362 Outer ring 363 Inner ring 431 Fitting portion 432 Partition portion 433 Waist portion 434 Seal lip portion (sliding portion)
O1 Rotation axis S Enclosed space
Claims (8)
前記構成部品の少なくとも摺動部は、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料で構成され、
前記摺動部の内、直接摺接する部分はポアソン比が正の材料で構成されている構成部品。 A component of a power transmission device,
At least the sliding portion of the component is made of a material having a negative Poisson's ratio and a material having a positive Poisson's ratio ,
Of the sliding parts, the parts that come into direct sliding contact are components made of a material with a positive Poisson's ratio .
請求項1に記載の構成部品。 2. The component according to claim 1, wherein the sliding portion has a portion made up of a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio, and the portion has a Poisson's ratio of 0 or more as a whole.
前記構成部品の少なくとも摺動部は、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料で構成され、
前記構成部品は、オイルシールであって、
心金と前記摺動部としてのリップ部との間の腰部が、ポアソン比が正の材料により構成されている
構成部品。 A component of a power transmission device,
At least the sliding portion of the component is made of a material having a negative Poisson's ratio and a material having a positive Poisson's ratio,
The component is an oil seal,
A component in which a waist portion between the mandrel and the lip portion serving as the sliding portion is made of a material having a positive Poisson's ratio.
前記構成部品の、当該構成部品が配置されている部材に対して相対運動を行わずに接する部分も、ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料で構成され、
前記構成部品が配置されている部材と接しない部分の少なくとも一部は、ポアソン比が正の材料で構成され、ポアソン比が負の材料が積層されていない
請求項1から3のいずれか一項に記載の構成部品。 a portion of the component that is made up of a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio is formed by laminating a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio;
a portion of the component that is in contact with the member on which the component is disposed without any relative motion is also made of a material having a negative Poisson's ratio and a material having a positive Poisson's ratio;
At least a part of the portion where the component is not in contact with the member where the component is placed is made of a material with a positive Poisson's ratio, and no material with a negative Poisson's ratio is laminated thereon.
Component according to any one of claims 1 to 3 .
請求項4に記載の構成部品。 The portion of the component that is made up of a material with a negative Poisson's ratio and a material with a positive Poisson's ratio is arranged in layers in the load direction of the component, with the material with a negative Poisson's ratio and the material with a positive Poisson's ratio overlapping each other.
5. The component of claim 4 .
前記摺動部となる前記転動体は、ポアソン比が正の材料とポアソン比が負の材料で構成されている
請求項1に記載の構成部品。 The component is a rolling element,
The component according to claim 1 , wherein the rolling elements that form the sliding portions are made of a material with a positive Poisson's ratio and a material with a negative Poisson's ratio.
ポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料の積層方向は、前記転動体の中心から径方向に交互にポアソン比が負の材料とポアソン比が正の材料が並ぶように構成される請求項6に記載の構成部品。7. The component according to claim 6, wherein the lamination direction of the material with a negative Poisson's ratio and the material with a positive Poisson's ratio is configured such that the material with a negative Poisson's ratio and the material with a positive Poisson's ratio are alternately arranged in a radial direction from the center of the rolling element.
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