JP2019173936A - 波動歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力の入力部分で偏心が生じている場合においても、剛性内歯と可撓性外歯との噛み合いを良好に保つ波動歯車装置を提供する。【解決手段】波動発生器３０は、中心軸Ｃを中心としてロータ９０の回転数で回転する。可撓性外歯歯車２０は、中心軸を囲む筒状であり、波動発生器の径方向外側に配置され、波動発生器によって非真円状に撓められる。内歯歯車１０は、可撓性外歯歯車の径方向外側に配置され、可撓性外歯歯車と部分的に噛み合う。内歯歯車および可撓性外歯歯車の一方は固定され、他方は中心軸を中心に回転する。波動発生器の回転により、可撓性外歯歯車の径方向の長さが変位し、可撓性外歯歯車と内歯歯車との噛み合い位置が周方向に変移する。波動歯車装置１００は、波動発生器とロータとの間に配置される偏心吸収部材４０をさらに備える。偏心吸収部材は、波動発生器およびロータに対して固定され、波動発生器およびロータよりも変形しやすい。【選択図】図１

Description

本発明は、波動歯車装置に関する。

従来、剛性内歯歯車および可撓性外歯歯車を備える波動歯車装置が知られている。この種の波動歯車装置は、主に減速機として用いられる。従来の減速機については、例えば実用新案登録第２５３５４９５号公報に開示されている。この実用新案登録第２５３５４９５号公報に開示された減速機は、環状の剛性部材と、この内側に配置した環状の可撓性部材と、この可撓性部材の内側に嵌め込まれており、この可撓性部材を半径方向に撓めて前記剛性部材に対して複数の箇所で係合させると共にこれらの係合位置を周方向に向けて移動させる波動発生器とを有する。

そして、実用新案登録第２５３５４９５号公報に記載の波動発生器は、カム部材を有する。当該カム部材は、外側円筒部材と、軸線方向に向けて摺動可能に前記外側円筒部材の内側に嵌め込まれた中間円筒部材と、軸線方向に向けて摺動可能に前記中間円筒部材の内側に嵌め込まれた内側円筒部材とを有する。これら外側円筒部材と、中間円筒部材と、内側円筒部材とは、３部材でいわゆるオルダム継手構造を形成する状態に組み合わされている。実用新案登録第２５３５４９５号公報に記載の減速機では、このようなオルダム継手構造を有することにより、動力の入力部分での偏心を吸収できる、としている。
実用新案登録第２５３５４９５号公報

しかしながら、実用新案登録第２５３５４９５号公報に記載の減速機では、オルダム継手構造において、回転と偏心によって生じる継手部の摺動摩擦抵抗によって、発熱と動力損失を生じる虞があった。さらに言えば、高速回転を与えると、継手の往復運動によって振動が発生し、剛性部材と可撓性部材との係合状態にアンバランスが生じて、噛み合いが不良となる場合が考えられる。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、その潜在的な目的は、動力の入力部分で偏心が生じている場合においても、剛性内歯と可撓性外歯との噛み合いを良好に保つことにある。

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

本発明の観点によれば、以下の構成の波動歯車装置が提供される。即ち、この波動歯車装置は、ロータと、波動発生器と、可撓性外歯歯車と、内歯歯車とを備える。前記ロータは、中心軸を中心に回転する。前記波動発生器は、前記中心軸を中心として、前記ロータの回転数で回転する。可撓性外歯歯車は、前記中心軸を囲む筒状であって、前記波動発生器の径方向外側に配置され、前記波動発生器によって非真円状に撓められる。前記内歯歯車は、前記可撓性外歯歯車の径方向外側に配置され、前記可撓性外歯歯車と部分的に噛み合う。前記内歯歯車および前記可撓性外歯歯車のうちの一方は固定され、他方は前記中心軸を中心に回転する。前記可撓性外歯歯車と前記内歯歯車とは、歯数の違いによって相対回転する。前記波動発生器の回転により、前記可撓性外歯歯車の径方向の長さが変位して、前記可撓性外歯歯車と前記内歯歯車との噛み合い位置が、前記中心軸を中心に、周方向に変化する。この波動歯車装置は、前記波動発生器と前記ロータとの間に配置される偏心吸収部材をさらに備える。前記偏心吸収部材は、前記波動発生器および前記ロータに対して固定され、前記波動発生器および前記ロータよりも変形しやすい。

本発明の観点によれば、動力の入力部分で偏心が生じている場合においても、剛性内歯と可撓性外歯との噛み合いを良好に保つことができる。

図１は、第１実施形態に係る波動歯車装置の縦断面図である。 図２は、剛性内歯と可撓性外歯との噛み合いを示す横断面図である。 図３は、第１実施形態に係るロータ、波動発生器、および偏心吸収部材の縦断面図である。 図４は、第２実施形態に係るロータ、波動発生器、および偏心吸収部材の縦断面図である。 図５は、第３実施形態に係るロータ、波動発生器、および偏心吸収部材の縦断面図である。 図６は、第３実施形態に係る偏心吸収部材の全周の展開図である。 図７は、第３実施形態の変形例に係る、偏心吸収部材の全周の展開図である。 図８は、第４実施形態に係るロータ、波動発生器、および偏心吸収部材の縦断面図である。 図９は、第５実施形態に係る波動歯車装置の縦断面図である。 図１０は、第６実施形態に係る波動歯車装置の縦断面図である。

以下、本願の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、波動歯車装置の中心軸と平行な方向を「軸方向」、波動歯車装置の中心軸に直交する方向を「径方向」、波動歯車装置の中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。また、本明細書において、軸方向を上下方向として説明を行う場合があるが、これは波動歯車装置の使用時の向き等を限定することを意図するものではない。

＜１．第１実施形態＞
以下では、図１から図３までを参照して、本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置１００の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る波動歯車装置１００の縦断面図である。図２は、可撓性外歯と剛性内歯との噛み合いを示す横断面図であり、図１中のＩ−Ｉ線断面図である。図３は、図１中のロータ９０、波動発生器３０、および偏心吸収部材４０の縦断面図である。

本実施形態の波動歯車装置１００は、後述する剛性内歯歯車（内歯歯車）１０と可撓性外歯歯車２０との差動（相対回転）を利用して、入力された回転動力を変速する装置である。波動歯車装置１００は、例えば、小型ロボットの関節に組み込まれ、モータから得られる動力を減速する減速機として用いられる。図１に示すように、波動歯車装置１００は、剛性内歯歯車１０と、可撓性外歯歯車２０と、波動発生器３０と、ロータ９０と、偏心吸収部材４０とを備えている。

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

可撓性外歯歯車２０は、円筒状の胴部２１と平板部２２とを備える部材である。円筒状の胴部２１は、その軸方向の他端部（下端部）に、外歯（可撓性外歯）２９が外周面（外面）に形成される可撓性歯部２３を有する。胴部２１は、径方向に撓み変形可能な部分である。筒状の胴部２１の軸方向の一端部（上端部）には、可撓性歯部２３よりも撓み難い平板部２２が接続される。

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

固定部２５は、ダイヤフラム部２４の内周側に配置される、一定の肉厚を有する部位である。固定部２５の撓み性は、ダイヤフラム部２４の撓み性よりもはるかに小さい。固定部２５の中央には、減速後の動力を取り出すための出力軸（図示省略）が固定される。

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

本実施形態の非真円カム３１は、楕円形のカムプロフィールを有する板状のカムである。図１に示すように、非真円カム３１は、可撓性外歯歯車２０の可撓性歯部２３の径方向内側に配置される。非真円カム３１の中央には、入力軸１が、後述するロータ９０および偏心吸収部材４０を介して、相対回転不能に固定される。具体的には、この入力軸１は、例えば電動機の出力軸とすることができる。入力軸１が回転すると、当該入力軸１と一体的に、非真円カム３１が、回転中心軸Ｃを中心にして減速前の回転数で回転する。

図３に示すように、波動ベアリング３３は、内輪３３１と、複数のボール３３２と、弾性変形可能な外輪３３３とを有する。内輪３３１は、非真円カム３１の外周面に固定される。外輪３３３は、可撓性外歯歯車２０の可撓性歯部２３の内周面に固定される。複数のボール３３２は、内輪３３１と外輪３３３の間に介在し、周方向に沿って配列される。外輪３３３は、回転される非真円カム３１のカムプロフィールを反映して、内輪３３１およびボール３３２を介して弾性変形（撓み変形）する。

ロータ９０は、波動発生器３０に回転運動を入力するための、略円筒状の部材である。ロータ９０は、非真円カム３１の内周面と、入力軸１の外周面と、の間に介在する。ロータ９０と入力軸１との間に、軸方向に延びるキー部材（図示省略）が挿入されることにより、ロータ９０は入力軸１に対して相対回転不能に固定される。入力軸１が回転すると、当該入力軸１と一体となって、ロータ９０および波動発生器３０も回転する。なお、より詳細には、ロータ９０と波動発生器３０との間に偏心吸収部材４０が介在する。偏心吸収部材４０については、後に詳述する。

このような構成の波動歯車装置１００において、上述の入力軸１に動力が供給されると、入力軸１および非真円カム３１が一体的に回転する。また、非真円カム３１の回転に伴って、波動ベアリング３３を介して、可撓性外歯歯車２０の可撓性歯部２３の内周面が押されることにより、可撓性歯部２３が楕円状に径方向に撓み変形する。これにより、図２のように、可撓性歯部２３がなす楕円の長軸の両端の２箇所で、外歯２９と内歯１１とが噛み合う。この際、前記楕円の２箇所以外の位相位置では、外歯２９と内歯１１とは噛み合わない。

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

ここで、一般的に、波動歯車装置において、動力の入力部分で偏心が生じてしまう場合が考えられる。具体的には、上述のような入力軸の取付け状態に誤差があると、ロータの回転軸が剛性内歯歯車の回転軸に対して傾斜または偏心する等して、歯車の噛み合い状態が悪化してしまう場合が想定される。このように、動力の入力部分で偏心が生じている場合、剛性内歯と可撓性外歯との噛み合いが不均一となり、回転性能が悪化する原因となり得る。そこで、動力の入力部分で偏心が生じていても、剛性内歯と可撓性外歯との噛み合いを良好に保つことが可能な、新たな技術が求められていた。

この点、本実施形態の波動歯車装置１００は、動力の入力部分で偏心が生じていても、偏心に起因する位置のずれを抑制し、内歯１１と外歯２９との噛み合いを良好に保つことのできる、特有の構成を有している。

以下では、本実施形態に特有の構成、およびその機能について、図３を参照して説明する。

図３に示すように、本実施形態の波動歯車装置１００は、径方向における波動発生器３０とロータ９０との間に、偏心吸収部材４０を備えている。本実施形態に係る偏心吸収部材４０は、概ね円筒状である。偏心吸収部材４０は、波動発生器３０およびロータ９０よりも、弾性変形しやすい性質を有する。本実施形態の偏心吸収部材４０は、波動発生器３０およびロータ９０よりも弾性率が高い弾性材料からなる。

より詳細には、偏心吸収部材４０は、第１固定部４１と、第２固定部４２と、ベローズ部４３と、を有する。

第１固定部４１は、偏心吸収部材４０をロータ９０に対して固定する部位である。第１固定部４１は、偏心吸収部材４０の軸方向の一端部の、内周面に設けられる。第１固定部４１は、例えば溶着によって、ロータ９０に対して固定される。ただし、第１固定部４１をロータ９０に固定する手法はこれに限るものではなく、焼付け、ロウ付け等の他の手法であってもよい。

第２固定部４２は、偏心吸収部材４０を波動発生器３０に対して固定する部位である。第２固定部４２は、偏心吸収部材４０の軸方向の他端部の、外周面に設けられる。第２固定部４２は、例えば溶着によって、波動発生器３０に固定される。ただし、第２固定部４２を波動発生器３０に固定する手法はこれに限るものではなく、焼付け、ロウ付け等の他の手法であってもよい。

本実施形態では、入力軸１が剛性内歯歯車１０の回転中心軸Ｃと同軸上に取り付けられている場合においては、第２固定部４２の裏面（内面）側と、ロータ９０の外周面と、の間に隙間（遊び）が生じる。

ベローズ部４３は、偏心吸収部材４０を径方向および軸方向に変形しやすくするために設けられる部位である。ベローズ部４３は、偏心吸収部材４０の軸方向の中途部に設けられる。ベローズ部４３は、径方向外側に突出する凸部４３１と、径方向内側に凹む凹部４３２と、を軸方向に交互に有する蛇腹状である。

本実施形態の偏心吸収部材４０は、ベローズ部４３の伸縮により、径方向および軸方向には変形しやすく、かつ、周方向には変形しにくい。別の言い方をすれば、ベローズ部４３を有することにより、偏心吸収部材４０は、径方向および軸方向には撓みやすく、かつ、周方向に捩られ難くなっている。斯かる構成の偏心吸収部材４０を備えることにより、本実施形態の波動歯車装置１００は、以下の利点を有する。即ち、ロータ９０に取り付けられた入力軸１が、剛性内歯歯車１０の回転中心軸Ｃに対して、傾いている場合等においても、偏心吸収部材４０が弾性変形することにより、外歯２９と内歯１１との噛み合い位置がずれてしまうことを防止できる。動力の入力部分に偏心が生じていても、偏心に起因する位置のずれを、偏心吸収部材４０が吸収するため、外歯２９と内歯１１との噛み合いは良好に保たれる。しかも、偏心吸収部材４０は、ねじり方向には変形し難いので、ロータ９０の回転を波動発生器３０へ精度よく伝達できる。結果として、減速機の回転性能を損ねることなく動力の伝達効率を向上させることができる。

より詳細には、ロータ９０に取り付けられた入力軸１が、剛性内歯歯車１０の回転中心軸Ｃに対して、傾斜または偏心している場合、その傾きや心ずれの大きさに応じて、ベローズ部４３が回転中心軸Ｃを挟む両側において異なる量だけ伸び縮みする。これにより、偏心吸収部材４０（ベロース部４３）が、径方向の一方側に撓んだ状態とされる。この際、本実施形態では、ロータ９０と波動発生器３０との間の下端部に、隙間（遊び）があるから、ロータ９０の傾きが波動発生器３０に直接には伝わらない。

以上に示したように、本実施形態に係る波動歯車装置１００は、ロータ９０と、波動発生器３０と、可撓性外歯歯車２０と、剛性内歯歯車（内歯歯車）１０とを備える。ロータ９０は、回転中心軸（中心軸）Ｃを中心に回転する。波動発生器３０は、回転中心軸Ｃを中心として、ロータ９０の回転数で回転する。可撓性外歯歯車２０は、回転中心軸Ｃを囲む筒状であって、波動発生器３０の径方向外側に配置され、波動発生器３０によって非真円状に撓められる。剛性内歯歯車１０は、可撓性外歯歯車２０の径方向外側に配置され、可撓性外歯歯車２０と部分的に噛み合う。剛性内歯歯車１０および可撓性外歯歯車２０のうちの一方は固定され、他方は回転中心軸Ｃを中心に回転する。可撓性外歯歯車２０と剛性内歯歯車１０とは、歯数の違いによって相対回転する。波動発生器３０の回転により、可撓性外歯歯車２０の径方向の長さが変位して、可撓性外歯歯車２０と剛性内歯歯車１０との噛み合い位置が、回転中心軸Ｃを中心に、周方向に変化する。この波動歯車装置１０は、波動発生器３０とロータ９０との間に配置される偏心吸収部材４０をさらに備える。偏心吸収部材は、波動発生器３０およびロータ９０に対して固定され、波動発生器３０およびロータ９０よりも変形しやすい。

これにより、動力の入力部分で偏心が生じているような場合、より具体的にはロータ９０の回転軸が剛性内歯歯車１０の回転中心軸Ｃに対して傾斜または偏心しているような場合においても、偏心吸収部材４０が変形することにより、剛性内歯１１と可撓性外歯２９との噛み合いを良好に保つことができる。

また、本実施形態に係る波動歯車装置１００では、偏心吸収部材４０は概ね円筒状である。これにより、波動歯車装置１００の径方向の寸法を小型化できる。

また、本実施形態に係る波動歯車装置１００においては、偏心吸収部材４０は、第１固定部４１と、第２固定部４２とを有する。第１固定部４１は、偏心吸収部材４０の内周面に配置され、ロータ９０に対して固定される。第２固定部４２は、偏心吸収部材４０の外周面に配置され、波動発生器３０に対して固定される。これにより、偏心吸収部材４０を、ロータ９０および波動発生器３０に対して容易に固定することができる。

また、本実施形態に係る波動歯車装置１００においては、第１固定部４１と、第２固定部４２とは、軸方向に並んで配置される。これにより、波動歯車装置１００の径方向の寸法を、より小型化できる。

また、本実施形態に係る波動歯車装置１００においては、第１固定部４１と、第２固定部４２とは、軸方向に間隔を開けて配置される。これにより、偏心吸収部材４０を、より大きく変形させることができる。よって、ロータ９０の回転軸が、剛性内歯歯車１０の回転中心軸Ｃに対して、大きく偏心している場合においても、偏心に起因する位置のずれを偏心吸収部材４０で吸収し、剛性内歯１１と可撓性外歯２９とを良好に噛み合わせることができる。

また、本実施形態に係る波動歯車装置１００においては、偏心吸収部材４０は、軸方向に凹凸を繰り返す部位を含む。このように、偏心吸収部材４０に適宜の凹凸構造を含ませることにより、偏心吸収部材４０を径方向および軸方向に容易に変形するものとすることが可能である。よって、偏心に起因する位置のズレを偏心吸収部材４０で吸収することができる。

また、本実施形態に係る波動歯車装置１００においては、偏心吸収部材４０は、径方向外側に突出する凸部４３１と、径方向内側に凹む凹部４３２と、を軸方向に交互に含むベローズ部４３を有する。別の言い方をすれば、偏心吸収部材４０は、複数の第１円環部４３１と、当該第１円環部４３１とは異なる直径を有する複数の第２円環部４３２とを有する。第１円環部４３１と第２円環部４３２とは、同軸上に交互に配列されている。これにより、偏心吸収部材４０を径方向および軸方向に容易に変形させることができる。また、この偏心吸収部材４０は、周方向には変形し難いため、ロータ９０の回転を波動発生器３０へ精度よく伝達できる。

また、本実施形態に係る波動歯車装置１００の偏心吸収部材４０は、弾性材料からなる。これにより、偏心吸収部材４０の変形の自由度が向上する。

さらに、本実施形態に係る波動歯車装置１００では、可撓性外歯歯車２０は、軸方向における、可撓性外歯２９（可撓性歯部２３）が設けられる側とは反対側の端部から、径方向内側に向かって延びる平板部を有する。これにより、動力の入力部分で偏心が生じている場合においても、剛性内歯１１と可撓性外歯２９との噛み合いを良好に保つことが可能な、いわゆるカップ型の可撓性外歯歯車２０を備える波動歯車装置１００を実現できる。

＜２．第２実施形態＞
以下では、第２実施形態に係る波動歯車装置２００について、図４を参照して説明する。なお、以下の説明においては、第１実施形態で示したのと同様の構成・機能の部材については、同一の符号を付し、重複説明を省略する場合がある。これ以降に説明する他の実施形態および変形例についても、同様とする。図４は、本実施形態に係る波動歯車装置２００の、ロータ９０、波動発生器３０、および偏心吸収部材２４０の縦断面図である。

第２実施形態に係る波動歯車装置２００は、偏心吸収部材４０に代えて、偏心吸収部材２４０を備えている点で、第１実施形態に係る波動歯車装置１００とは主として異なっている。図４に示すように、偏心吸収部材２４０は、第１固定部４１と、第２固定部４２と、ダイヤフラム部２４３と、を有する。

ダイヤフラム部２４３は、偏心吸収部材２４０の軸方向の中途部に設けられる。ダイヤフラム部２４３は、軸方向の一方側に突出する凸部２４４と、軸方向の他方側に凹む凹部２４５と、を径方向に交互に有する。

ダイヤフラム部２４３も、第１実施形態に係るベローズ部４３と同様に、その構造上、径方向および軸方向には変形しやすく、かつ、周方向には変形し難い。よって、動力の入力部分に偏心が生じていても、偏心に起因する位置のずれを、偏心吸収部材２４０が吸収するため、外歯２９と内歯１１との噛み合いは良好に保たれる。しかも、偏心吸収部材２４０は、ねじり方向には変形し難いので、ロータ９０の回転を波動発生器３０へ精度よく伝達できる。

以上に示したように、本実施形態に係る波動歯車装置２００においては、偏心吸収部材２４０は、軸方向の一方側に突出する凸部２４４と、軸方向の他方側に凹む凹部２４５と、を径方向に交互に有するダイヤフラム部２４３を含む。別の言い方をすれば、偏心吸収部材２４０は、図４に示すように、薄膜が複数回折り重ねられて径方向に層状となっているダイヤフラム部２４３を有する。これにより、偏心吸収部材２４０を径方向および軸方向に容易に変形させることができる。また、この偏心吸収部材２４０は、周方向には変形し難いため、ロータ９０の回転を波動発生器３０へ精度よく伝達できる。

＜３．第３実施形態＞
以下では、第３実施形態に係る波動歯車装置３００について、図５および図６を参照して説明する。図５は、本実施形態に係る波動歯車装置３００の、ロータ９０、波動発生器３０、および偏心吸収部材３４０の縦断面図である。図６は、本実施形態に係る偏心吸収部材３４０の全周の展開図を示している。

第３実施形態に係る波動歯車装置３００は、偏心吸収部材４０に代えて、偏心吸収部材３４０を備えている点で、第１実施形態に係る波動歯車装置１００とは主として異なっている。図５および図６に示すように、偏心吸収部材３４０は、第１固定部４１と、第２固定部４２と、変形量調整部３４３と、を有する。

図６に示すように、本実施形態の偏心吸収部材３４０は、軸方向の中途部に、変形量調整部３４３を有する。また、本実施形態の変形量調整部３４３は、偏心吸収部材３４０の全周にわたって、円環状に設けられる。

変形量調整部３４３には、複数の開口部３４４，３４５が、周方向に沿って規則的に配列される。より詳細には、本実施形態の変形量調整部３４３には、第１開口部３４４と第２開口部３４５とが、それぞれ周方向に沿って等間隔に設けられる。また、本実施形態においては、第１開口部３４４と第２開口部３４５とが、周方向に沿って交互に間隔を開けて配置される。

本実施形態の第１開口部３４４は、二等辺三角形状であり、当該二等辺三角形の頂角が軸方向の一方側に向けられている。第２開口部３４５も、二等辺三角形状であり、当該二等辺三角形の頂角が軸方向の他方側に向けられている。別の言い方をすれば、隣接する第１開口部３４４および第２開口部３４５が、互いに軸方向の反対側を向くように、交互に配置される。これにより、隣り合う開口部３４４，３４５の二等辺三角形の等辺と等辺との間に、軸方向に対して傾斜した腕部３４６が、周方向に間隔を開けて設けられる。このように、本実施形態の変形量調整部３４３は、全体としていわゆるトラス構造をなしている。

本実施形態の波動歯車装置３００は、偏心吸収部材３４０にトラス構造の変形量調整部３４３を含むことにより、偏心吸収部材３４０を径方向に変形しやすく、かつ周方向には変形し難くしている。

以上に示したように、本実施形態に係る波動歯車装置３００においては、偏心吸収部材３４０は、複数の開口部３４４，３４５が周方向に沿って全周に配列された変形量調整部３４３を有する。これにより、開口部３４４，３４５の形状に応じて、偏心吸収部材３４０を、径方向に撓み変形しやすくすることができる。よって、ロータ９０の回転軸が、剛性内歯歯車１０の回転中心軸Ｃに対して傾斜または偏心していても、剛性内歯１１と可撓性外歯２９との噛み合い状態を、偏心吸収部材３４０の撓み変形量で調整することで、良好に噛み合わせることができる。

また、本実施形態に係る波動歯車装置３００においては、開口部３４４，３４５は三角形状であり、変形量調整部３４３全体としてトラス構造をなしている。これにより、偏心吸収部材３４０を、より一層径方向に撓み変形しやすくすることができる。その結果、ロータ９０の回転軸が、剛性内歯歯車１０の回転中心軸Ｃに対して傾斜または偏心していても、剛性内歯１１と可撓性外歯２９とを精度よく噛み合せることができる。また、周方向の変形をより一層抑制できるため、ロータ９０の回転を波動発生器３０へ精度よく伝達できる。

＜４．第３実施形態の変形例＞
以下では、第３実施形態の変形例に係る波動歯車装置３００について、図５および図７を参照して説明する。図５は、本変形例に係る波動歯車装置３００に備えられる偏心吸収部材３５０を示している。図７は、本変形例に係る偏心吸収部材３５０の全周の展開図を示している。

第３実施形態の変形例に係る波動歯車装置３００は、偏心吸収部材３４０に代えて偏心吸収部材３５０を備えている点で、第３実施形態に係る波動歯車装置３００とは異なっている。図５および図７に示すように、偏心吸収部材３５０は、第１固定部４１と、第２固定部４２と、変形量調整部３５３と、を有する。

図７に示すように、本変形例の偏心吸収部材３５０は、軸方向の中途部に、変形量調整部３５３を有する。本実施形態の変形量調整部３５３は、偏心吸収部材３５０の全周にわたって、円環状に設けられる。

変形量調整部３５３には、複数の開口部３５４，３５５が、周方向に沿って規則的に配列される。より詳細には、本変形例の変形量調整部３５３には、第１開口部３５４と第２開口部３５５とが、それぞれ周方向に沿って等間隔に設けられる。

第１開口部３５４は、軸方向の第１位置において周方向に配列され、各々が周方向にスリット状に延びている。第２開口部３５５は、軸方向の第１位置とは異なる第２位置において周方向に配列され、各々が周方向にスリット状に延びている。第１開口部３５４と第３開口部３５５とは、周方向に交互に配置される。

本変形例の構成によっても、第１開口部３５４と第２開口部３５５とを適宜に設けることによって、偏心吸収部材３５０を、必要な強度を有するものとしつつ、ロータ９０の取付け誤差等に起因する位置のずれを吸収し得る撓み性を発揮するものとすることができる。

＜５．第４実施形態＞
以下では、第４実施形態に係る波動歯車装置４００について、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態に係る波動歯車装置４００の、ロータ９０、波動発生器３０、および偏心吸収部材４４０の縦断面図である。

第４実施形態に係る波動歯車装置４００は、偏心吸収部材４０に代えて、偏心吸収部材４４０を備えている点で、第１実施形態に係る波動歯車装置１００とは主として異なっている。図８に示すように、偏心吸収部材４４０は、第１固定部４１と、第２固定部４２とを有する。また、本実施形態に係る偏心吸収部材４４０は、その全体が合成ゴムからなる。また、偏心吸収部材４４０は、第１実施形態に係る偏心吸収部材４０よりも、径方向の厚み（肉厚）が大きい。

本実施形態の構成によっても、適切な合成ゴム材料を選択すれば、偏心吸収部材４４０を径方向および軸方向に容易に変形させることができる。よって、ロータ９０に取り付けられた入力軸１が、剛性内歯歯車１０の回転中心軸Ｃに対して、傾斜または偏心している場合においても、偏心吸収部材４４０が変形することにより、剛性内歯１１と可撓性外歯２９との噛み合いを良好に保つことができる。

＜６．第５実施形態＞
以下では、第５実施形態に係る波動歯車装置５００について、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係る波動歯車装置５００の縦断面図を示している。

第５実施形態に係る波動歯車装置５００は、上述のカップ型の可撓性外歯歯車２０に代えて、いわゆるシルクハット型の可撓性外歯歯車５２０を備えている点で、第１実施形態に係る波動歯車装置１００とは主として異なっている。

可撓性外歯歯車５２０は、平板部２２に代えて平板部５５２を備える点等において、第１実施形態に係る可撓性外歯歯車２０とは主として異なっている。平板部５５２は、ダイヤフラム部５５４と、固定部５５５とを有する。ダイヤフラム部５５４は、胴部２１との接続箇所に近い側に配置され、肉厚が固定部５５５よりも薄い部位である。ダイヤフラム部５５４は、胴部２１に対し、径方向外側に向かって延びている。ダイヤフラム部５５４は、円環状の形状を有し、可撓性歯部２３よりも小さい撓み性を有する。ダイヤフラム部５５４の外周部には、円環状の固定部５５５が接続されている。固定部５５５および剛性内歯歯車１０は相対回転可能にクロスローラベアリングで軸支されている。本実施形態においても、径方向におけるロータ９０と波動発生器３０との間に、偏心吸収部材４０が設けられる。

本実施形態の構成によれば、動力の入力部分に偏心が生じていても、剛性内歯１１と可撓性外歯２９との噛み合いを良好に保つことのできる、いわゆるシルクハット型の可撓性外歯歯車５２０を備える波動歯車装置５００を実現できる。

＜７．第６実施形態＞
以下では、第６実施形態に係る波動歯車装置６００について、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る波動歯車装置６００の縦断面図を示している。

第６実施形態に係る波動歯車装置６００は、上述のカップ型の可撓性外歯歯車２０に代えて、いわゆる偏平型の可撓性外歯歯車６２０を備えている点、および、剛性内歯歯車１０として、固定内歯歯車６１１および出力用内歯歯車６１２を備えている点において、第１実施形態に係る波動歯車装置１００とは主として異なっている。

可撓性外歯歯車６２０は、平板部２２を備えていない点において、第１実施形態に係る可撓性外歯歯車２０とは異なっている。固定内歯歯車６１１および出力用内歯歯車６１２は、いずれも同じ大きさの円環状であり、同軸上に重ねて設けられる。固定内歯歯車６１１は、波動歯車装置６００が搭載される装置の枠体に固定される。出力用内歯歯車６１２には、減速後の動力を取り出すための出力軸が同軸上に固定される。

本実施形態では、固定内歯歯車６１１の内歯の数と、可撓性外歯歯車６２０の外歯の数とが、等しい。このため、非真円カム３１が回転しても、固定内歯歯車６１１と可撓性外歯歯車６２０との間では、互いに噛み合う歯の位置は変化しない。したがって、固定内歯歯車６１１と可撓性外歯歯車６２０とは、相対回転しない。

一方、出力用内歯歯車６１２の内歯の数と、可撓性外歯歯車６２０の外歯の数とは、互いに僅かに異なる。このため、非真円カム３１の１回転ごとに、可撓性外歯歯車６２０の同じ位置の外歯２９に噛み合う出力用内歯歯車６１２の内歯の位置がずれる。これにより、出力用内歯歯車６１２が、可撓性外歯歯車６２０に対して相対回転する。この相対回転運動が、減速後の動力として出力軸に取り出される。

以上に示したように、本実施形態の波動歯車装置６００においては、剛性内歯歯車１０は、固定内歯歯車６１１と、出力用内歯歯車６１２とを含む。固定内歯歯車６１１は、円環状であり、可撓性外歯歯車６２０の径方向外側に固定的に配置される。出力用内歯歯車６１２は、固定内歯歯車６１１に対して相対回転可能に設けられ、固定内歯歯車６１１と同じ直径で同軸上に配置される。可撓性外歯歯車６２０の外歯の数と、固定内歯歯車６１１および出力用内歯歯車６１２の少なくとも一方の内歯の数とは、互いに相違する。固定内歯歯車６１１および出力用内歯歯車６１２は、可撓性外歯歯車６２０と部分的に噛み合う。

本実施形態においても、図１０に示すように、偏心吸収部材４０が備えられているので、動力の入力部分に偏心が生じていても、剛性内歯１１と可撓性外歯２９との噛み合いを良好に保つことのできる、いわゆる偏平型の可撓性外歯歯車６２０を備える波動歯車装置６００を実現できる。

＜８．その他の変形例＞
以上、本発明の例示的な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定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上述したものに対し種々の変更を加えることが可能である。

上記の実施形態では、偏心吸収部材は概ね円筒状であるものとしたが、本発明に係る「偏心吸収部材」は、厳密な円筒状であっても、概略的に円筒状であっても、円筒状の部分を一部に含んでいても、いずれであってもよい。「概略的に円筒状」には、例えば一部に上記のようなベローズ状の部分を有するような場合が、含まれる。

上記の実施形態では、偏心吸収部材４０は、波動発生器３０およびロータ９０よりも弾性率が高い材料からなるものとしたが、これに限らない。例えば上記に代えて、偏心吸収部材を、波動発生器およびロータよりも厚みを小さく構成することにより、波動発生器およびロータよりも弾性変形しやすくしてもよい。

上記の実施形態では、変形量調整部の開口部の形状をいくつか例示した。しかしながら、開口部の形状を、上記に代えて、軸方向に延びる形状としてもよい。その場合、この開口部を、周方向に沿って等間隔に設けるものとしてもよい。

上記の実施形態では、変形量調整部の開口部が、三角形状に、より特定的には二等辺三角形状に形成されている例を示した。しかしながら、これに代えて、開口部を直角三角形状としてもよい。その場合、隣り合う向きの異なる直角三角形同士を長方形状に配置し、かつ、周方向の全周にこの長方形が等間隔に並ぶようにレイアウトしてもよい。あるいは、開口部の形状を、円形状、楕円形状、矩形状、あるいは長孔形状等としてもよい。また、変形調整部に、形状の異なる複数種類の開口部が混在していてもよい。

また、上記の実施形態および変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。例えば、シルクハット型の可撓性外歯歯車を有する波動歯車装置において、径方向に層状となっているダイヤフラム部を有する偏心吸収部材を設けてもよい。

偏心吸収部材のベローズ部またはダイヤフラム部において、凹凸が繰り返される数は、図示したものよりも多くても、あるいは少なくてもよい。

本願は、波動歯車装置に利用できる。

１０ 剛性内歯歯車（内歯歯車）
１１ 内歯
２０ 可撓性外歯歯車
２９ 外歯
３０ 波動発生器
３１ 非真円カム
４０ 偏心吸収部材
４１ 第１固定部
４２ 第２固定部
４３ ベローズ部
９０ ロータ
１００ 波動歯車装置
２４３ ダイヤフラム部
４３１ 凸部
４３２ 凹部

Claims (17)

1. 中心軸を中心に回転するロータと、
   前記中心軸を中心として、前記ロータの回転数で回転する波動発生器と、
   前記中心軸を囲む筒状であって、前記波動発生器の径方向外側に配置され、前記波動発生器によって非真円状に撓められる可撓性外歯歯車と、
   前記可撓性外歯歯車の径方向外側に配置され、前記可撓性外歯歯車と部分的に噛み合う内歯歯車と、
   を備え、
   前記内歯歯車および前記可撓性外歯歯車のうちの一方は固定され、他方は前記中心軸を中心に回転し、
   前記可撓性外歯歯車と前記内歯歯車とは、歯数の違いによって相対回転し、
   前記波動発生器の回転により、前記可撓性外歯歯車の径方向の長さが変位して、前記可撓性外歯歯車と前記内歯歯車との噛み合い位置が、前記中心軸を中心に、周方向に変化し、
   前記波動発生器と前記ロータとの間に配置されるとともに、前記波動発生器および前記ロータに対して固定され、前記波動発生器および前記ロータよりも変形しやすい偏心吸収部材
   をさらに備える波動歯車装置。
2. 請求項１に記載の波動歯車装置であって、
   前記偏心吸収部材は、円筒状である波動歯車装置。
3. 請求項２に記載の波動歯車装置であって、
   前記偏心吸収部材は、
   当該偏心吸収部材の内周面に配置され、前記ロータに対して固定される第１固定部と、
   当該偏心吸収部材の外周面に配置され、前記波動発生器に対して固定される第２固定部と、
   を有する、波動歯車装置。
4. 請求項２に記載の波動歯車装置であって、
   前記偏心吸収部材は、
   前記ロータに対して固定される第１固定部と、
   前記波動発生器に対して固定される第２固定部と、
   を有し、
   前記第１固定部と、前記第２固定部とは、軸方向に並んで配置される、波動歯車装置。
5. 請求項４に記載の波動歯車装置であって、
   前記第１固定部と、前記第２固定部とは、軸方向に間隔を開けて配置される、波動歯車装置。
6. 請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の波動歯車装置であって、
   前記偏心吸収部材は、
   径方向または軸方向に凹凸を繰り返す部位を含む、波動歯車装置。
7. 請求項６に記載の波動歯車装置であって、
   前記偏心吸収部材は、
   径方向外側に突出する凸部と、径方向内側に凹む凹部と、を軸方向に交互に有する、波動歯車装置。
8. 請求項６に記載の波動歯車装置であって、
   前記偏心吸収部材は、
   複数の第１円環部と、前記第１円環部とは異なる直径を有する複数の第２円環部とを有し、
   前記第１円環部と前記第２円環部とが、同軸上に交互に配列されている、波動発生器。
9. 請求項６に記載の波動歯車装置であって、
   前記偏心吸収部材は、
   軸方向の一方側に突出する凸部と、軸方向の他方側に凹む凹部と、を径方向に交互に有する、波動歯車装置。
10. 請求項６に記載の波動歯車装置であって、
    前記偏心吸収部材は、
    薄膜が複数回折り重ねられて径方向に層状となっているダイヤフラム部を有する、波動歯車装置。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の波動歯車装置であって、
    前記偏心吸収部材は弾性材料からなる、波動歯車装置。
12. 請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の波動歯車装置であって、
    前記偏心吸収部材は、
    複数の開口部が周方向に沿って全周に配列された変形量調整部
    を有する、波動歯車装置。
13. 請求項１２に記載の波動歯車装置であって、
    前記開口部は三角形状であり、前記変形量調整部全体としてトラス構造をなしている、波動歯車装置。
14. 請求項１２に記載の波動歯車装置であって
    前記複数の開口部は、
    軸方向の第１位置において周方向に配列され、各々が周方向にスリット状に延びる第１開口部と、
    軸方向の前記第１位置とは異なる第２位置において周方向に配列され、各々が周方向にスリット状に延びる第２開口部と、
    を有し、
    前記第１開口部と、前記第２開口部とが、周方向に交互に配置される、波動歯車装置。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の波動歯車装置であって、
    前記可撓性外歯歯車は、軸方向における、前記可撓性外歯が設けられる側とは反対側の端部から、径方向内側に向かって延びる平板部を有する、波動歯車装置。
16. 請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の波動歯車装置であって、
    前記可撓性外歯歯車は、軸方向における、前記可撓性外歯が設けられる側とは反対側の端部から、径方向外側に向かって延びる平板部を有する、波動歯車装置。
17. 請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の波動歯車装置であって、
    前記内歯歯車は、
    前記可撓性外歯歯車の径方向外側に固定的に配置される円環状の固定内歯歯車と、
    前記固定内歯歯車に対して相対回転可能に設けられ、前記固定内歯歯車と同じ直径で同軸上に配置される円環状の出力用内歯歯車と、
    を含み、
    前記可撓性外歯歯車の前記外歯の数と、前記固定内歯歯車および前記出力用内歯歯車の少なくとも一方の前記内歯の数とは、互いに相違し、
    前記固定内歯歯車および前記出力用内歯歯車は、前記可撓性外歯歯車と部分的に噛み合う、波動歯車装置。
    
    

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