JP2023157135A - 波動歯車装置、ロボット用関節装置及び歯車部品 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置、ロボット用関節装置及び歯車部品を提供する。【解決手段】波動歯車装置１は、剛性内歯歯車２と、可撓性外歯歯車３と、波動発生器と、を備える。波動発生器は、回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカム、及びカムの外側に装着されるベアリング４２を有する。波動歯車装置１は、カムの回転に伴って可撓性外歯歯車３を変形させ、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせて、可撓性外歯歯車３を剛性内歯歯車２との歯数差に応じて剛性内歯歯車２に対して相対的に回転させる。可撓性外歯歯車３の内周面３０１におけるベアリング４２の外輪４２１との対向部位は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１において外輪４２１よりも幅狭な小径部３０５と、小径部３０５よりも大径である大径部３０６と、を含む。【選択図】図５

Description

本開示は、一般に波動歯車装置、ロボット用関節装置及び歯車部品に関し、より詳細には、剛性内歯歯車と可撓性外歯歯車と波動発生器とを備える波動歯車装置、ロボット用関節装置及び歯車部品に関する。

特許文献１には、波動歯車装置（撓み噛み合い式歯車装置）における可撓性外歯歯車の表面処理を、窒化処理にて行うことの開示がある。

波動歯車装置は、環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置されたカップ形の可撓性外歯歯車と、この内側にはめ込まれた楕円形の波動発生器とを有している。可撓性外歯歯車は、円筒状の胴部と、胴部の外周面に形成された外歯とを備えている。可撓性外歯歯車は、波動発生器によって楕円形に撓められ、その楕円形状の長軸方向の両端に位置する外歯の部分が、剛性内歯歯車の内周面に形成した内歯に噛み合っている。

波動発生器がモータ等により回転すると、両歯車の噛み合い位置が円周方向に移動し、内歯と外歯との歯数差（２Ｎ（Ｎは正の整数））に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。ここで、剛性内歯歯車の側が固定されていると、可撓性外歯歯車の側から、両歯車の歯数差に応じて大幅に減速された回転出力が得られる。

特開２００１－５９１５３号公報

しかし、上述したような波動歯車装置においては、可撓性外歯歯車の内側にはめ込まれた波動発生器が回転するので、特に、長期間の使用になれば、可撓性外歯歯車の内周面における波動発生器のベアリングの外輪との接触部位に摩耗が生じ得る。当該摩耗により、可撓性外歯歯車の内周面において外輪の幅方向の両端部（角部）に対応する部位には、段差が生じる可能性がある。このような段差が生じた状態では、可撓性外歯歯車の変形（撓み）に伴って当該段差に外輪が繰り返し衝突することで、可撓性外歯歯車又は波動発生器（のベアリング）の損傷等につながり、波動歯車装置の信頼性に影響する可能性がある。

本開示は上記事由に鑑みてなされており、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置、ロボット用関節装置及び歯車部品を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る波動歯車装置は、剛性内歯歯車と、可撓性外歯歯車と、波動発生器と、を備える。前記剛性内歯歯車は、内歯を有する環状の部品である。前記可撓性外歯歯車は、外歯を有し、前記剛性内歯歯車の内側に配置される環状の部品である。前記波動発生器は、回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカム、及び前記カムの外側に装着されるベアリングを有する。前記波動発生器は、前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯歯車に撓みを生じさせる。前記波動歯車装置は、前記カムの回転に伴って前記可撓性外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記可撓性外歯歯車を前記剛性内歯歯車との歯数差に応じて前記剛性内歯歯車に対して相対的に回転させる。前記可撓性外歯歯車の内周面における前記ベアリングの外輪との対向部位は、前記外歯の歯筋方向において前記外輪よりも幅狭な小径部と、前記小径部よりも大径である大径部と、を含む。

本開示の一態様に係るロボット用関節装置は、前記波動歯車装置と、前記剛性内歯歯車に固定される第１部材と、前記可撓性外歯歯車に固定される第２部材と、を備える。

本開示の一態様に係る歯車部品は、前記波動歯車装置の前記可撓性外歯歯車として用いられる。

本開示によれば、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置、ロボット用関節装置及び歯車部品を提供できる、という利点がある。

図１Ａは、実施形態１に係る波動歯車装置の概略構成を示す断面図である。 図１Ｂは、図１Ａの領域Ｚ１の拡大図である。 図２Ａは、同上の波動歯車装置を回転軸の入力側から見た概略図である。 図２Ｂは、図２Ａの領域Ｚ１の拡大図である。 図３Ａは、同上の波動歯車装置を回転軸の出力側から見た概略の分解斜視図である。 図３Ｂは、同上の波動歯車装置を回転軸の入力側から見た概略の分解斜視図である。 図４は、同上の波動歯車装置を含むアクチュエータの概略構成を示す断面図である。 図５は、図１Ｂに相当する範囲について要部を拡大した概略断面図である。 図６は、図５の領域Ｚ１を拡大した概略図である。 図７は、同上の波動歯車装置のテーパ面の長軸側及び短軸側の動作を示すための概念的な説明図である。 図８は、同上の波動歯車装置を用いたロボットの一例を示す断面図である。 図９は、実施形態２に係る波動歯車装置に関し、図１Ｂに相当する範囲について要部を拡大した概略断面図である。

（実施形態１）
（１）概要
以下、本実施形態に係る波動歯車装置１の概要について、図１Ａ～図５を参照して説明する。本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。例えば、図２Ａ～図３Ｂにおける、内歯２１及び外歯３１の歯形、寸法及び歯数等は、いずれも説明のために模式的に表しているに過ぎず、図示されている形状に限定する趣旨ではない。

本実施形態に係る波動歯車装置１は、剛性内歯歯車２と、可撓性外歯歯車３と、波動発生器４と、を備える歯車装置である。この波動歯車装置１は、環状の剛性内歯歯車２の内側に、環状の可撓性外歯歯車３が配置され、さらに、可撓性外歯歯車３の内側には波動発生器４が配置される。波動発生器４は、可撓性外歯歯車３を非円形状に撓ませることにより、剛性内歯歯車２の内歯２１に対して可撓性外歯歯車３の外歯３１を部分的に噛み合わせる。波動発生器４が回転すると、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が、剛性内歯歯車２の円周方向に移動し、可撓性外歯歯車３を剛性内歯歯車２との歯数差に応じた相対回転が両歯車（剛性内歯歯車２及び可撓性外歯歯車３）の間に発生する。ここで、剛性内歯歯車２が固定されているとすれば、両歯車の相対回転に伴って、可撓性外歯歯車３が回転することになる。その結果、可撓性外歯歯車３からは、両歯車の歯数差に応じて、比較的高い減速比で減速された回転出力が得られる。

また、可撓性外歯歯車３に撓みを生じさせる波動発生器４は、入力側の回転軸Ａｘ１（図１Ａ参照）を中心に回転駆動される非円形状のカム４１と、ベアリング４２と、を有している。ベアリング４２は、カム４１の外周面４１１と可撓性外歯歯車３の内周面３０１との間に配置される。ベアリング４２の内輪４２２は、カム４１の外周面４１１に固定され、ベアリング４２の外輪４２１は、ボール状の転動体４２３を介して、カム４１に押されて弾性変形する。ここで、転動体４２３が転がることで外輪４２１は内輪４２２に対して相対的に回転可能であるので、非円形状のカム４１が回転すると、内輪４２２の回転は外輪４２１には伝わらず、カム４１に押された可撓性外歯歯車３の外歯３１には、波動運動が発生する。外歯３１の波動運動が発生することで、上述したように内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が剛性内歯歯車２の円周方向に移動し、可撓性外歯歯車３を剛性内歯歯車２との間に相対回転が発生する。

要するに、この種の波動歯車装置１においては、ベアリング４２を有する波動発生器４が可撓性外歯歯車３を撓ませながら、内歯２１と外歯３１との噛み合いによる動力の伝達が実現される。

この種の波動歯車装置１では、特に、長期間の使用になれば、可撓性外歯歯車３の内側にはめ込まれた波動発生器４の回転に伴い、可撓性外歯歯車３の内周面３０１における波動発生器４のベアリング４２の外輪４２１との接触部位に摩耗が生じ得る。当該摩耗により、可撓性外歯歯車３の内周面３０１において外輪４２１の幅方向（回転軸Ａｘ１方向）の両端部（角部）に対応する部位には、段差が生じる可能性がある。このような段差が生じた状態では、可撓性外歯歯車３の変形（撓み）に伴って当該段差に外輪４２１が繰り返し衝突することで、可撓性外歯歯車３又は波動発生器４（のベアリング４２）の損傷等につながり、波動歯車装置１の信頼性に影響する可能性がある。

すなわち、波動発生器４のベアリング４２の外輪４２１は、回転軸Ａｘ１に平行な方向において、可撓性外歯歯車３の範囲内に収まっている。ここで、例えば、波動発生器４が可撓性外歯歯車３を楕円形状に撓ませる波動歯車装置１では、波動発生器４のカム４１が１回転する間に、可撓性外歯歯車３は一方向（例えば図２Ａの上下方向）が楕円形状の長軸となる弾性変形を２回繰り返す。したがって、カム４１が高速回転することにより、可撓性外歯歯車３は高速で弾性変形を繰り返し、この弾性変形の繰り返しに伴って可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位に振動が生じやすい。このような振動に伴い、可撓性外歯歯車３の内周面３０１には、外輪４２１の幅方向の両端部（角部）が繰り返し押し付けられ、外輪４２１の幅方向の両端部が当たる部位が他の部位に比べて摩耗しやすくなる。また、可撓性外歯歯車３の内周面３０１はベアリング４２の外輪４２１に比べて低硬度である場合があり、このような場合には、可撓性外歯歯車３の内周面３０１において外輪４２１の幅方向の両端部が当たる部位の摩耗がより進みやすい。

結果的に、可撓性外歯歯車３の内周面３０１においては、外輪４２１の幅方向の両端部が当たる部位が局所的に（他の部位に比べて大きく）摩耗し、外輪４２１が接触しない部位との間に「段差」が生じる可能性がある。つまり、可撓性外歯歯車３の内周面３０１には、スラスト方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）に離間した一対の段差が生じることがあり、当該一対の段差の間に外輪４２１が挟まれる格好になる。このような段差が生じた状態では、波動発生器４のカム４１が回転して可撓性外歯歯車３が変形する（撓む）度に、段差に対して外輪４２１からスラスト方向の荷重が加わることになる。したがって、可撓性外歯歯車３又は波動発生器４（のベアリング４２）の劣化、損傷等につながり、波動歯車装置１の信頼性の低下につながる。そこで、本実施形態に係る波動歯車装置１は、以下の構成により、可撓性外歯歯車３の内周面３０１における段差の発生を抑制し、信頼性の低下を生じにくくする。

すなわち、本実施形態に係る波動歯車装置１は、図１Ａ～図３Ｂに示すように、内歯２１を有する環状の剛性内歯歯車２と、外歯３１を有する環状の可撓性外歯歯車３と、波動発生器４と、を備えている。可撓性外歯歯車３は、剛性内歯歯車２の内側に配置される。波動発生器４は、可撓性外歯歯車３の内側に配置され、可撓性外歯歯車３に撓みを生じさせる。波動発生器４は、回転軸Ａｘ１を中心に回転駆動される非円形状のカム４１、及びカム４１の外側に装着されるベアリング４２を有する。波動歯車装置１は、カム４１の回転に伴って可撓性外歯歯車３を変形させ、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせて、可撓性外歯歯車３を剛性内歯歯車２との歯数差に応じて剛性内歯歯車２に対して相対的に回転させる。ここで、図５に示すように、可撓性外歯歯車３の内周面３０１におけるベアリング４２の外輪４２１との対向部位は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１において外輪４２１よりも幅狭な小径部３０５と、小径部３０５よりも大径である大径部３０６と、を含む。

この態様によれば、可撓性外歯歯車３の内周面３０１は、ベアリング４２の外輪４２１との対向部位のうち、小径部３０５でのみ外輪４２１と接触し、大径部３０６においては外輪４２１と接触しないこととなる。そして、可撓性外歯歯車３の内周面３０１のうち、外輪４２１との接触部位である小径部３０５は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１において外輪４２１よりも幅狭である。そのため、可撓性外歯歯車３の内周面３０１には、外輪４２１の幅方向の両端部（角部）が接触しにくくなり、外輪４２１との接触部位である小径部３０５には外輪４２１が面接触する。したがって、可撓性外歯歯車３の内周面３０１におけるベアリング４２の外輪４２１との対向部位は、外輪４２１が接触する小径部３０５の全体にわたって均一に摩耗することになる。

結果的に、可撓性外歯歯車３の内周面３０１においては、外輪４２１の幅方向の両端部が当たる部位が局所的に（他の部位に比べて大きく）摩耗することによる「段差」が生じにくくなる。よって、本実施形態に係る波動歯車装置１では、ベアリング４２（の外輪４２１）が接触することによる可撓性外歯歯車３の内周面３０１の段差が生じにくくなり、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置１を提供可能である。そして、本実施形態に係る波動歯車装置１は、特に長期間の使用に際しても信頼性の低下が生じにくいため、ひいては、波動歯車装置１の伝達効率の改善、長寿命化、及び高性能化にもつながる。

また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、図４に示すように、駆動源１０１及び出力部１０２と共に、アクチュエータ１００を構成する。言い換えれば、本実施形態に係るアクチュエータ１００は、波動歯車装置１と、駆動源１０１と、出力部１０２と、を備えている。駆動源１０１は、波動発生器４を回転させる。出力部１０２は、剛性内歯歯車２及び可撓性外歯歯車３のいずれか一方の回転力を出力として取り出す。

また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、図４に示すように、第１部材１３１及び第２部材１３２と共に、ロボット用関節装置１３０を構成する。言い換えれば、本実施形態に係るロボット用関節装置１３０は、波動歯車装置１と、第１部材１３１と、第２部材１３２と、を備えている。第１部材１３１は、剛性内歯歯車２に固定される。第２部材１３２は、可撓性外歯歯車３に固定される。これにより、波動歯車装置１において可撓性外歯歯車３を剛性内歯歯車２との間に相対回転が発生することで、ロボット用関節装置１３０における第１部材１３１と第２部材１３２とが相対回転することになる。

本実施形態に係るロボット用関節装置１３０によれば、波動歯車装置１の信頼性の低下が生じにくい、という利点がある。

（２）定義
本開示でいう「環状」は、少なくとも平面視において、内側に囲まれた空間（領域）を形成する輪（わ）のような形状を意味し、平面視において真円とある円形状（円環状）に限らず、例えば、楕円形状及び多角形状等であってもよい。さらに、例えば、カップ状の可撓性外歯歯車３のように底部３２２を有するような形状であっても、その胴部３２１が環状であれば、「環状」の可撓性外歯歯車３という。

本開示でいう「剛性」は、物体に外力が加わり物体が変形しようとするとき、物体がその変形に抵抗する性質のことを意味する。言い換えれば、剛性を持つ物体は、外力が加わっても変形しにくい。また、本開示でいう「可撓性」は、物体に外力が加わったときに、物体が弾性変形する（撓む）性質のことを意味する。言い換えれば、可撓性を持つ物体は、外力が加わったときに弾性変形しやすい。したがって、「剛性」と「可撓性」とは相反する意味である。

特に、本開示においては、剛性内歯歯車２の「剛性」と、可撓性外歯歯車３の「可撓性」とは、相対的な意味で用いている。すなわち、剛性内歯歯車２の「剛性」は、少なくとも可撓性外歯歯車３に比較して相対的に、剛性内歯歯車２が高い剛性を持つ、つまり外力が加わっても変形しにくいことを意味する。同様に、可撓性外歯歯車３の「可撓性」は、少なくとも剛性内歯歯車２に比較して相対的に、可撓性外歯歯車３が高い可撓性を持つ、つまり外力が加わったときに弾性変形しやすいことを意味する。

また、本開示では、回転軸Ａｘ１の一方側（図１Ａの右側）を「入力側」といい、回転軸Ａｘ１の他方側（図１Ａの左側）を「出力側」という場合がある。つまり、図１Ａの例では、可撓性外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１の「入力側」に開口面３５を有している。ただし、「入力側」及び「出力側」は、説明のために付しているラベルに過ぎず、波動歯車装置１から見た、入力及び出力の位置関係を限定する趣旨ではない。

本開示でいう「非円形状」とは、真円ではない形状を意味し、例えば、楕円形状及び長円形状等を含む。本実施形態では一例として、波動発生器４の非円形状のカム４１は、楕円形状であることとする。つまり、本実施形態では、波動発生器４は、可撓性外歯歯車３を楕円形状に撓ませることになる。

本開示でいう「楕円形状」は、真円が押し潰されて、互いに直交する長軸と短軸との交点が中心に位置するような形状全般を意味し、一平面上のある２定点からの距離の和が一定である点の集合からなる曲線である数学的な「楕円」に限らない。つまり、本実施形態におけるカム４１は、数学的な「楕円」のように一平面上のある２定点からの距離の和が一定である点の集合からなる曲線状であってもよいし、数学的な「楕円」ではなく長円のような楕円形状であってもよい。上述したように、本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。そのため、例えば、図２Ａでは、波動発生器４のカム４１の形状を、やや大げさな楕円形状としているが、実際のカム４１の形状を限定する趣旨ではない。

本開示でいう「回転軸」は、回転体の回転運動の中心となる仮想的な軸（直線）を意味する。つまり、回転軸Ａｘ１は、実体を伴わない仮想軸である。波動発生器４は、回転軸Ａｘ１を中心として回転運動を行う。

本開示でいう「内歯」及び「外歯」は、それぞれ単体の「歯」ではなく、複数の「歯」の集合（群）を意味する。つまり、剛性内歯歯車２の内歯２１は、剛性内歯歯車２の内周面に形成された複数の歯の集合からなる。同様に、可撓性外歯歯車３の外歯３１は、可撓性外歯歯車３の外周面に形成された複数の歯の集合からなる。

本開示でいう「平行」とは、一平面上の二直線であればどこまで延長しても交わらない場合、つまり二者間の角度が厳密に０度（又は１８０度）である場合に加えて、二者間の角度が０度に対して数度（例えば１０度未満）程度の誤差範囲に収まる関係にあることをいう。同様に、本開示でいう「直交」とは、二者間の角度が厳密に９０度で交わる場合に加えて、二者間の角度が９０度に対して数度（例えば１０度未満）程度の誤差範囲に収まる関係にあることをいう。

（３）構成
以下、本実施形態に係る波動歯車装置１、アクチュエータ１００及びロボット用関節装置１３０の詳細な構成について、図１Ａ～図４を参照して説明する。

図１Ａは、波動歯車装置１の概略構成を示す断面図であって、図１Ｂは、図１Ａの領域Ｚ１の拡大図である。図２Ａは、波動歯車装置１を回転軸Ａｘ１の入力側（図１Ａの右側）から見た概略図であって、図２Ｂは、図２Ａの領域Ｚ１の拡大図である。図３Ａは、波動歯車装置１を回転軸Ａｘ１の出力側（図１Ａの左側）から見た概略の分解斜視図である。図３Ｂは、波動歯車装置１を回転軸Ａｘ１の入力側から見た概略の分解斜視図である。図４は、波動歯車装置１を含むアクチュエータ１００及びロボット用関節装置１３０の概略構成を示す断面図である。

（３．１）波動歯車装置
本実施形態に係る波動歯車装置１は、上述したように、剛性内歯歯車２と、可撓性外歯歯車３と、波動発生器４と、を備えている。本実施形態では、波動歯車装置１の構成要素である剛性内歯歯車２、可撓性外歯歯車３及び波動発生器４の材質は、ステンレス、鋳鉄、機械構造用炭素鋼、クロムモリブデン鋼、リン青銅又はアルミ青銅等の金属である。ここでいう金属は、窒化処理等の表面処理が施された金属を含む。

また、本実施形態では、波動歯車装置１の一例として、カップ型の波動歯車装置を例示する。つまり、本実施形態に係る波動歯車装置１では、カップ状に形成された可撓性外歯歯車３を用いている。波動発生器４は、カップ状の可撓性外歯歯車３内に収容されるように、可撓性外歯歯車３と組み合わされる。

また、本実施形態では一例として、波動歯車装置１は、剛性内歯歯車２が入力側ケース１１１（図４参照）及び出力側ケース１１２（図４参照）等に固定された状態で使用される。これにより、剛性内歯歯車２と可撓性外歯歯車３との相対回転に伴って、固定部材（入力側ケース１１１等）に対して、可撓性外歯歯車３が相対的に回転することになる。

さらに、本実施形態では、波動歯車装置１をアクチュエータ１００に用いる場合に、波動発生器４に入力としての回転力が加わることで、可撓性外歯歯車３から出力としての回転力が取り出される。つまり、波動歯車装置１は、波動発生器４の回転を入力回転とし、可撓性外歯歯車３の回転を出力回転として動作する。これにより、波動歯車装置１では、入力回転に対して、比較的高い減速比にて減速された出力回転が得られることになる。

さらに、本実施形態に係る波動歯車装置１では、入力側の回転軸Ａｘ１と、出力側の回転軸Ａｘ２とは、同一直線上にある。言い換えれば、入力側の回転軸Ａｘ１と、出力側の回転軸Ａｘ２とは、同軸である。ここで、入力側の回転軸Ａｘ１は、入力回転が与えられる波動発生器４の回転中心であって、出力側の回転軸Ａｘ１は、出力回転を生じる可撓性外歯歯車３の回転中心である。つまり、波動歯車装置１では、同軸上において、入力回転に対して、比較的高い減速比にて減速された出力回転が得られることになる。

剛性内歯歯車２は、サーキュラスプライン（circular spline）ともいい、内歯２１を有する環状の部品である。本実施形態では、剛性内歯歯車２は、少なくとも内周面が平面視において真円となる、円環状を有している。円環状の剛性内歯歯車２の内周面には、内歯２１が、剛性内歯歯車２の円周方向に沿って形成されている。内歯２１を構成する複数の歯は、全て同一形状であって、剛性内歯歯車２の内周面における円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。つまり、内歯２１のピッチ円は、平面視において真円となる。また、剛性内歯歯車２は、回転軸Ａｘ１の方向に所定の厚みを有している。内歯２１は、いずれも剛性内歯歯車２の厚み方向の全長にわたって形成されている。内歯２１の歯筋は、いずれも回転軸Ａｘ１と平行である。

剛性内歯歯車２は、上述したように、入力側ケース１１１（図４参照）及び出力側ケース１１２（図４参照）等に固定される。そのため、剛性内歯歯車２には、固定用の複数の固定孔２２（図３Ａ及び図３Ｂ参照）が形成されている。

可撓性外歯歯車３は、フレックススプライン（flex spline）ともいい、外歯３１を有する環状の部品である。本実施形態では、可撓性外歯歯車３は、比較的薄肉の金属弾性体（金属板）にて、カップ状に形成された部品である。つまり、可撓性外歯歯車３は、その厚みが比較的小さい（薄い）ことで可撓性を持つ。可撓性外歯歯車３は、カップ状の本体部３２を有している。本体部３２は、胴部３２１及び底部３２２を有している。胴部３２１は、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態において、少なくとも内周面３０１が平面視で真円となる、円筒状を有している。胴部３２１の中心軸は、回転軸Ａｘ１と一致する。底部３２２は、胴部３２１の一方の開口面に配置され、平面視において真円となる、円盤状を有している。底部３２２は、胴部３２１の一対の開口面のうち、回転軸Ａｘ１の出力側の開口面に配置されている。上記より、本体部３２は、胴部３２１及び底部３２２の全体で、回転軸Ａｘ１の入力側に開放された、有底の円筒状、つまりカップ状の形状が実現される。言い換えれば、可撓性外歯歯車３の回転軸Ａｘ１の方向における底部３２２とは反対側の端面には、開口面３５が形成されている。つまり、可撓性外歯歯車３は、歯筋方向Ｄ１の一方（ここでは回転軸Ａｘ１の入力側）に開口面３５を有する筒状である。本実施形態では、胴部３２１及び底部３２２は１つの金属部材にて一体に形成されており、これにより、シームレスな本体部３２が実現される。

ここで、可撓性外歯歯車３に対しては、胴部３２１の内側に、非円形状（楕円形状）の波動発生器４が嵌め込まれるようにして、波動発生器４が組み合わされる。これにより、可撓性外歯歯車３は、内側から外側に向けて、波動発生器４からラジアル方向（回転軸Ａｘ１に直交する方向）の外力を受けることにより、非円形状に弾性変形する。本実施形態では、波動発生器４が可撓性外歯歯車３に組み合わされることにより、可撓性外歯歯車３は、胴部３２１が楕円形状に弾性変形する。つまり、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態とは、可撓性外歯歯車３に波動発生器４が組み合わされていない状態を意味する。反対に、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じている状態とは、可撓性外歯歯車３に波動発生器４が組み合わされた状態を意味する。

より詳細には、波動発生器４は、胴部３２１の内周面３０１のうち底部３２２とは反対側（回転軸Ａｘ１の入力側）の端部に嵌め込まれる。言い換えれば、波動発生器４は、可撓性外歯歯車３の胴部３２１のうち、回転軸Ａｘ１の方向における開口面３５側の端部に嵌め込まれている。そのため、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じている状態では、可撓性外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１の方向における開口面３５側の端部において、底部３２２側の端部に比較して、より大きく変形し、より楕円形状に近い形状となる。このような回転軸Ａｘ１の方向における変形量の違いから、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じている状態において、可撓性外歯歯車３の胴部３２１の内周面３０１は、回転軸Ａｘ１に対して傾斜するテーパ面３０２（図７参照）を含むことになる。

また、胴部３２１の外周面のうち少なくとも底部３２２とは反対側（回転軸Ａｘ１の入力側）の端部には、外歯３１が、胴部３２１の円周方向に沿って形成されている。言い換えれば、外歯３１は、可撓性外歯歯車３の胴部３２１のうち、少なくとも回転軸Ａｘ１の方向における開口面３５側の端部に設けられている。外歯３１を構成する複数の歯は、全て同一形状であって、可撓性外歯歯車３の外周面における円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。つまり、外歯３１のピッチ円は、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態で、平面視において真円となる。外歯３１は、胴部３２１の開口面３５側（回転軸Ａｘ１の入力側）の端縁から一定幅の範囲にのみ形成されている。具体的には、胴部３２１のうち、回転軸Ａｘ１の方向において、少なくとも波動発生器４が嵌め込まれる部分（開口面３５側の端部）には、外周面に外歯３１が形成されている。外歯３１の歯筋は、いずれも回転軸Ａｘ１と平行である。

要するに、本実施形態に係る波動歯車装置１においては、剛性内歯歯車２の内歯２１及び可撓性外歯歯車３の外歯３１のいずれの歯筋も、回転軸Ａｘ１と平行である。よって、本実施形態では、「歯筋方向Ｄ１」は、回転軸Ａｘ１と平行な方向である。そして、内歯２１における歯筋方向Ｄ１の寸法が内歯２１の歯幅であって、同様に、外歯３１における歯筋方向Ｄ１の寸法が外歯３１の歯幅であるので、歯筋方向Ｄ１は歯幅方向と同義である。

本実施形態では、上述したように、可撓性外歯歯車３の回転が出力回転として取り出される。そのため、可撓性外歯歯車３には、アクチュエータ１００の出力部１０２（図４参照）が取り付けられる。可撓性外歯歯車３の底部３２２には、出力部１０２としてのシャフトを取り付けるための複数の取付孔３３が形成されている。さらに、底部３２２の中央部には、透孔３４が形成されている。底部３２２における透孔３４の周囲は、底部３２２の他の部位よりも肉厚である。

このように構成される可撓性外歯歯車３は、剛性内歯歯車２の内側に配置される。ここで、可撓性外歯歯車３は、胴部３２１の外周面のうち底部３２２とは反対側（回転軸Ａｘ１の入力側）の端部のみが、剛性内歯歯車２の内側に挿入されるように、剛性内歯歯車２と組み合わされる。つまり、可撓性外歯歯車３は、胴部３２１のうち、回転軸Ａｘ１の方向において、波動発生器４が嵌め込まれる部分（開口面３５側の端部）が、剛性内歯歯車２の内側に挿入される。ここで、可撓性外歯歯車３の外周面には外歯３１が形成され、剛性内歯歯車２の内周面には内歯２１が形成されている。そのため、剛性内歯歯車２の内側に可撓性外歯歯車３が配置された状態では、外歯３１と内歯２１とは、互いに対向することになる。

ここで、剛性内歯歯車２における内歯２１の歯数は、可撓性外歯歯車３の外歯３１の歯数よりも２Ｎ（Ｎは正の整数）だけ多い。本実施形態では一例として、Ｎが「１」であって、可撓性外歯歯車３の（外歯３１の）歯数は、剛性内歯歯車２の（内歯２１の）歯数よりも「２」多い。このような可撓性外歯歯車３と剛性内歯歯車２との歯数差は、波動歯車装置１での入力回転に対する出力回転の減速比を規定する。

ここにおいて、本実施形態では一例として、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、外歯３１の歯筋方向Ｄ１の中心と内歯２１の歯筋方向Ｄ１の中心とが対向するように、回転軸Ａｘ１の方向における可撓性外歯歯車３と剛性内歯歯車２との相対位置が設定されている。つまり、可撓性外歯歯車３の外歯３１と剛性内歯歯車２の内歯２１とでは、歯筋方向Ｄ１の中心の位置が回転軸Ａｘ１の方向の同一位置に合わされている。また、本実施形態では、外歯３１の歯筋方向Ｄ１の寸法（歯幅）は、内歯２１の歯筋方向Ｄ１の寸法（歯幅）よりも大きい。そのため、回転軸Ａｘ１に平行な方向においては、外歯３１の歯筋の範囲内に、内歯２１が収まることになる。言い換えれば、外歯３１は、内歯２１に対して、歯筋方向Ｄ１の少なくとも一方に突出する。本実施形態では、外歯３１は、内歯２１に対して、歯筋方向Ｄ１の両方（回転軸Ａｘ１の入力側及び出力側）に突出する。

ここで、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態（可撓性外歯歯車３に波動発生器４が組み合わされていない状態）で、真円を描く外歯３１のピッチ円は、同じく真円を描く内歯２１のピッチ円に比べて一回り小さくなるように設定されている。つまり、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態では、外歯３１との内歯２１とは、隙間を介して対向することになり、互いに噛み合ってはいない。

一方で、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じた状態（可撓性外歯歯車３に波動発生器４が組み合わされた状態）では、胴部３２１が楕円形状（非円形状）に撓むので、剛性内歯歯車２の内歯２１に対して可撓性外歯歯車３の外歯３１が部分的に噛み合う。つまり、可撓性外歯歯車３の胴部３２１（の少なくとも開口面３５側の端部）が楕円形状に弾性変形することで、図２Ａに示すように、楕円形状の長軸方向の両端に位置する外歯３１が、内歯２１に噛み合うこととなる。言い換えれば、楕円を描く外歯３１のピッチ円の長径は、真円を描く内歯２１のピッチ円の直径に一致し、楕円を描く外歯３１のピッチ円の短径は、真円を描く内歯２１のピッチ円の直径より小さくなる。このようにして、可撓性外歯歯車３が弾性変形すると、外歯３１を構成する複数の歯のうちの一部の歯が、内歯２１を構成する複数の歯のうちの一部の歯に噛み合うことになる。結果的に、波動歯車装置１では、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせることが可能となる。

波動発生器４は、ウェーブジェネレータ（wave generator）ともいい、可撓性外歯歯車３に撓みを生じさせて、可撓性外歯歯車３の外歯３１に波動運動を生じさせる部品である。本実施形態では、波動発生器４は、平面視において外周形状が非円形状、具体的には楕円形状となる部品である。

波動発生器４は、非円形状（ここでは楕円形状）のカム４１と、カム４１の外周に装着されるベアリング４２と、を有している。つまり、ベアリング４２に対しては、ベアリング４２の内輪４２２の内側に非円形状（楕円形状）のカム４１が嵌め込まれるようにして、カム４１が組み合わされる。これにより、ベアリング４２は、内輪４２２の内側から外側に向けて、カム４１からラジアル方向（回転軸Ａｘ１に直交する方向）の外力を受けることにより、非円形状に弾性変形する。つまり、ベアリング４２に弾性変形が生じていない状態とは、ベアリング４２にカム４１が組み合わされていない状態を意味する。反対に、ベアリング４２に弾性変形が生じている状態とは、ベアリング４２にカム４１が組み合わされた状態を意味する。

カム４１は、入力側の回転軸Ａｘ１を中心に回転駆動される、非円形状（ここでは楕円形状）の部品である。カム４１は、外周面４１１（図１Ｂ参照）を有しており、少なくとも外周面４１１が、平面視において楕円形状となる金属板からなる。カム４１は、回転軸Ａｘ１の方向（つまり歯筋方向Ｄ１）に所定の厚みを持つ。これにより、カム４１は、剛性内歯歯車２と同程度の剛性を持つ。ただし、カム４１の厚みは、剛性内歯歯車２の厚みに比べて小さい（薄い）。本実施形態では、上述したように、波動発生器４の回転を入力回転とする。そのため、波動発生器４には、アクチュエータ１００の入力部１０３（図４参照）が取り付けられる。波動発生器４のカム４１の中央部には、入力部１０３としてのシャフトを取り付けるためのカム孔４３が形成されている。

ベアリング４２は、外輪４２１と、内輪４２２と、複数の転動体４２３と、を有している。本実施形態では一例として、ベアリング４２は、転動体４２３として球体状のボールを用いて深溝玉軸受からなる。

外輪４２１及び内輪４２２は、いずれも環状の部品である。外輪４２１及び内輪４２２は、いずれも比較的薄肉の金属弾性体（金属板）にて、環状に形成された部品である。つまり、外輪４２１及び内輪４２２の各々は、その厚みが比較的小さい（薄い）ことで可撓性を持つ。本実施形態では、外輪４２１及び内輪４２２は、ベアリング４２に弾性変形が生じていない状態（ベアリング４２にカム４１が組み合わされていない状態）において、いずれも平面視で真円となる、円環状を有している。内輪４２２は、外輪４２１よりも一回り小さく、外輪４２１の内側に配置される。ここで、外輪４２１の内径は内輪４２２の外径よりも大きいため、外輪４２１の内周面４２５と内輪４２２の外周面との間には隙間が生じる。

複数の転動体４２３は、外輪４２１と内輪４２２との間の隙間に配置されている。複数の転動体４２３は、外輪４２１の円周方向に並べて配置されている。複数の転動体４２３は、全て同一形状の金属球（ボール）であって、外輪４２１の円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。ここでは特に図示しないが、ベアリング４２は保持器を更に有しており、複数の転動体４２３は、保持器にて外輪４２１と内輪４２２との間に保持されている。

また、本実施形態では一例として、外輪４２１及び内輪４２２の幅方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の寸法は、カム４１の厚みと同一である。つまり、外輪４２１及び内輪４２２の幅方向の寸法は、剛性内歯歯車２の厚みに比べて小さい。

このようなベアリング４２の構成により、カム４１がベアリング４２に組み合わされることにより、ベアリング４２は、内輪４２２がカム４１に固定されることになり、カム４１の外周形状に倣った楕円形状に内輪４２２が弾性変形する。このとき、ベアリング４２の外輪４２１は、複数の転動体４２３を介して、内輪４２２に押されて楕円形状に弾性変形する。よって、ベアリング４２は、外輪４２１及び内輪４２２のいずれもが、楕円形状に弾性変形する。このようにベアリング４２に弾性変形が生じている状態（ベアリング４２にカム４１が組み合わされた状態）で、外輪４２１及び内輪４２２は、互いに相似形となる楕円形状をなす。

ベアリング４２に弾性変形が生じている状態であっても、外輪４２１と内輪４２２との間には、複数の転動体４２３が介在することで、外輪４２１と内輪４２２との間の隙間は外輪４２１の全周にわたって略一定に維持されている。そして、この状態で、外輪４２１と内輪４２２との間の複数の転動体４２３が転がることで、外輪４２１は内輪４２２に対して相対的に回転可能である。よって、ベアリング４２に弾性変形が生じている状態で、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に回転すると、カム４１の回転は外輪４２１には伝わらず、内輪４２２の弾性変形が複数の転動体４２３を介して外輪４２１に伝わることになる。つまり、波動発生器４においては、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に回転すると、外輪４２１によって象られる楕円形状の長軸が回転軸Ａｘ１を中心に回転するように外輪４２１が弾性変形する。そのため、波動発生器４全体としては、回転軸Ａｘ１の入力側から見た、楕円形状をなす波動発生器４の外周形状は、その長軸が回転軸Ａｘ１を中心に回転するように、カム４１の回転に伴って変化する。

このように構成される波動発生器４は、可撓性外歯歯車３の内側に配置される。ここで、可撓性外歯歯車３は、胴部３２１の内周面３０１のうち底部３２２とは反対側（開口面３５側）の端部のみが、波動発生器４に嵌め合わされるように、波動発生器４と組み合わされる。このとき、波動発生器４のベアリング４２は、カム４１の外周面４１１と可撓性外歯歯車３の内周面３０１との間に配置されることになる。ここで、ベアリング４２に弾性変形が生じていない状態（ベアリング４２にカム４１が組み合わされていない状態）での外輪４２１の外径は、同じく弾性変形が生じていない状態での可撓性外歯歯車３（胴部３２１）の内径と同一である。ここでいう可撓性外歯歯車３の内径は、可撓性外歯歯車３の内周面３０１における小径部３０５の径φ１１（図６参照）である。そのため、波動発生器４における外輪４２１の外周面４２４（図５参照）が、ベアリング４２の円周方向の全周にわたって、可撓性外歯歯車３の内周面３０１に接する。よって、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じた状態（可撓性外歯歯車３に波動発生器４が組み合わされた状態）では、胴部３２１は楕円形状（非円形状）に撓むことになる。この状態で、可撓性外歯歯車３はベアリング４２の外輪４２１に対して固定される。

ただし、あくまで可撓性外歯歯車３と波動発生器４とは嵌め合わされているだけであるので、可撓性外歯歯車３とベアリング４２の外輪４２１とは、完全に固定される訳ではない。そのため、可撓性外歯歯車３と可撓性外歯歯車３の内側に嵌め込まれた外輪４２１との間には、僅かとはいえ隙間Ｘ１（図１Ｂ参照）が生じることになる。厳密には、可撓性外歯歯車３の内周面３０１よりも外輪４２１の外周面４２４の方が僅かに小径であるため、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１が完全に埋まることはなく、少なくとも部分的に隙間Ｘ１が生じる。そして、このような隙間Ｘ１の影響もあって、波動発生器４のカム４１が回転して外輪４２１及び可撓性外歯歯車３が弾性変形するのに伴い、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間には相対回転が生じ得る。この相対回転は、例えば、カム４１の回転数の数千分の１又は数百分の１程度の回転であるが、このような相対回転によって、外輪４２１と可撓性外歯歯車３とが相対的に擦れ合うことは、フレッティング摩耗の一因ではある。

本開示でいう「隙間」は、２つの物体の対向面間に生じ得る空間を意味し、当該２つの物体が離間していなくても両者の間に隙間が生じ得る。つまり、２つの物体が接触するとしても、当該２つの物体の間には、僅かながらにも隙間が生じ得る。可撓性外歯歯車３と可撓性外歯歯車３の内側に嵌め込まれた外輪４２１との間においては、互いに対向している外輪４２１の外周面４２４と可撓性外歯歯車３の内周面３０１との間に隙間Ｘ１が生じる。ただし、基本的には、外輪４２１の外周面４２４と可撓性外歯歯車３の内周面３０１とは接触するので、両者間に大きな隙間Ｘ１が生じることはない。そのため、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１は、外輪４２１の外周面４２４と可撓性外歯歯車３の内周面３０１との間において、部分的に生じ得る僅かな隙間である。一例として、外輪４２１の外周面４２４と可撓性外歯歯車３の内周面３０１には、潤滑剤Ｌｂ１が浸透可能な程度の微視的な隙間Ｘ１が生じる。

上述した構成の波動歯車装置１では、図２Ａに示すように、可撓性外歯歯車３の胴部３２１が楕円形状（非円形状）に撓むことで、剛性内歯歯車２の内歯２１に対して可撓性外歯歯車３の外歯３１が部分的に噛み合う。つまり、可撓性外歯歯車３（の胴部３２１）が楕円形状に弾性変形することで、その楕円形状の長軸方向の両端に相当する２箇所の外歯３１が、内歯２１に対して噛み合うこととなる。そして、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に回転すると、カム４１の回転は外輪４２１及び可撓性外歯歯車３には伝わらず、内輪４２２の弾性変形が複数の転動体４２３を介して外輪４２１及び可撓性外歯歯車３に伝わることになる。したがって、回転軸Ａｘ１の入力側から見た、楕円形状をなす可撓性外歯歯車３の外周形状は、その長軸が回転軸Ａｘ１を中心に回転するように、カム４１の回転に伴って変化する。

その結果、可撓性外歯歯車３の外周面に形成された外歯３１には、波動運動が発生する。外歯３１の波動運動が発生することで、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が剛性内歯歯車２の円周方向に移動し、可撓性外歯歯車３と剛性内歯歯車２との間に相対回転が発生する。つまり、外歯３１は、可撓性外歯歯車３（の胴部３２１）がなす楕円形状の長軸方向の両端において内歯２１と噛み合っているので、この楕円形状の長軸が回転軸Ａｘ１を中心に回転することで、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が移動する。このように、本実施形態に係る波動歯車装置１は、回転軸Ａｘ１を中心とする波動発生器４の回転に伴って可撓性外歯歯車３を変形させ、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせて、可撓性外歯歯車３を剛性内歯歯車２との歯数差に応じて回転させる。

ところで、波動歯車装置１においては、上述したように、可撓性外歯歯車３と剛性内歯歯車２との歯数差は、波動歯車装置１での入力回転に対する出力回転の減速比を規定することになる。つまり、剛性内歯歯車２の歯数を「Ｖ１」、可撓性外歯歯車３の歯数を「Ｖ２」とした場合、減速比Ｒ１は、下記式１で表される。

Ｒ１＝Ｖ２／（Ｖ１－Ｖ２）・・・（式１）
要するに、剛性内歯歯車２と可撓性外歯歯車３との歯数差（Ｖ１－Ｖ２）が小さいほど、減速比Ｒ１は大きくなる。一例として、剛性内歯歯車２の歯数Ｖ１が「７２」、可撓性外歯歯車３の歯数Ｖ２が「７０」、その歯数差（Ｖ１－Ｖ２）が「２」であると、上記式１より、減速比Ｒ１は「３５」となる。この場合、回転軸Ａｘ１の入力側から見て、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に時計回りに１周（３６０度）回転すると、可撓性外歯歯車３は回転軸Ａｘ１を中心に歯数差「２」の分（つまり１０．３度）だけ反時計回りに回転する。

本実施形態に係る波動歯車装置１によれば、このように高い減速比Ｒ１が、１段の歯車（剛性内歯歯車２及び可撓性外歯歯車３）の組み合わせで実現可能である。

また、波動歯車装置１は、少なくとも、剛性内歯歯車２と、可撓性外歯歯車３と、波動発生器４と、を備えていればよく、例えば、「（３．２）アクチュエータ」の欄で説明するスプラインブッシュ１１３等を構成要素として更に備えていてもよい。

（３．２）アクチュエータ
次に、本実施形態に係るアクチュエータ１００の構成について、より詳細に説明する。

本実施形態に係るアクチュエータ１００は、図４に示すように、本実施形態に係る波動歯車装置１と、駆動源１０１と、出力部１０２と、を備えている。つまり、アクチュエータ１００は、波動歯車装置１を構成する剛性内歯歯車２、可撓性外歯歯車３及び波動発生器４に加えて、駆動源１０１及び出力部１０２を備えている。また、アクチュエータ１００は、波動歯車装置１、駆動源１０１及び出力部１０２に加え、入力部１０３、入力側ケース１１１、出力側ケース１１２、スプラインブッシュ１１３、スペーサ１１４、第１留め具１１５、第２留め具１１６及び取付板１１７を更に備える。また、本実施形態では、アクチュエータ１００は、入力側ベアリング１１８，１１９、入力側オイルシール１２０、出力側ベアリング１２１，１２２及び出力側オイルシール１２３を更に備えている。

本実施形態では、アクチュエータ１００における駆動源１０１、入力側オイルシール１２０及び出力側オイルシール１２３以外の部品の材質は、ステンレス、鋳鉄、機械構造用炭素鋼、クロムモリブデン鋼、リン青銅又はアルミ青銅等の金属である。

駆動源１０１は、モータ（電動機）等の動力の発生源である。駆動源１０１で発生した動力は、波動歯車装置１における波動発生器４のカム４１に伝達される。具体的には、駆動源１０１は入力部１０３としてのシャフトにつながっており、駆動源１０１で発生した動力は入力部１０３を介してカム４１に伝達される。これにより、駆動源１０１は、カム４１を回転させることが可能である。

出力部１０２は、出力側の回転軸Ａｘ２に沿って配置された円柱状のシャフトである。出力部１０２としてのシャフトの中心軸は、回転軸Ａｘ２と一致する。出力部１０２は、回転軸Ａｘ２を中心として回転可能となるように、出力側ケース１１２にて保持される。出力部１０２は、可撓性外歯歯車３における本体部３２の底部３２２に固定されており、回転軸Ａｘ２を中心に可撓性外歯歯車３と共に回転する。つまり、出力部１０２は、可撓性外歯歯車３の回転力を出力として取り出す。

入力部１０３は、入力側の回転軸Ａｘ１に沿って配置された円柱状のシャフトである。入力部１０３としてのシャフトの中心軸は、回転軸Ａｘ１と一致する。入力部１０３は、回転軸Ａｘ１を中心として回転可能となるように、入力側ケース１１１にて保持される。入力部１０３は、波動発生器４のカム４１に取り付けられており、回転軸Ａｘ１を中心にカム４１と共に回転する。つまり、入力部１０３は、駆動源１０１で発生した動力（回転力）を入力としてカム４１に伝達する。本実施形態では、上述したように、入力側の回転軸Ａｘ１と、出力側の回転軸Ａｘ２とは、同一直線上にあるので、入力部１０３と出力部１０２とは同軸上に位置することになる。

入力側ケース１１１は、入力部１０３が回転可能となるように、入力側ベアリング１１８，１１９を介して入力部１０３を保持している。一対の入力側ベアリング１１８，１１９は、回転軸Ａｘ１に沿って、間隔を空けて並べて配置されている。本実施形態では、入力部１０３としてのシャフトは、入力側ケース１１１を貫通しており、入力側ケース１１１における回転軸Ａｘ１の入力側の端面（図４の右端面）からは、入力部１０３の先端部が突出する。入力側ケース１１１の回転軸Ａｘ１の入力側の端面における、入力部１０３との間の隙間は、入力側オイルシール１２０にて塞がれている。

出力側ケース１１２は、出力部１０２が回転可能となるように、出力側ベアリング１２１，１２２を介して出力部１０２を保持している。一対の出力側ベアリング１２１，１２２は、回転軸Ａｘ２に沿って、間隔を空けて並べて配置されている。本実施形態では、出力部１０２としてのシャフトは、出力側ケース１１２を貫通しており、出力側ケース１１２における回転軸Ａｘ１の出力側の端面（図４の左端面）からは、出力部１０２の先端部が突出する。出力側ケース１１２の回転軸Ａｘ１の出力側の端面における、出力部１０２との間の隙間は、出力側オイルシール１２３にて塞がれている。

ここで、入力側ケース１１１及び出力側ケース１１２は、図４に示すように、波動歯車装置１の剛性内歯歯車２を回転軸Ａｘ１に平行な方向、つまり歯筋方向Ｄ１の両側から挟んだ状態で、互いに結合される。具体的には、入力側ケース１１１は、剛性内歯歯車２に対して回転軸Ａｘ１の入力側から接触し、出力側ケース１１２は、剛性内歯歯車２に対して回転軸Ａｘ１の出力側から接触する。このように、入力側ケース１１１は、出力側ケース１１２との間に、剛性内歯歯車２を挟んだ状態で、複数の固定孔２２を通して、ねじ（ボルト）にて出力側ケース１１２に対して締め付け固定される。これにより、入力側ケース１１１、出力側ケース１１２及び剛性内歯歯車２は、互いに結合されて一体化される。言い換えれば、剛性内歯歯車２は、入力側ケース１１１及び出力側ケース１１２と共に、アクチュエータ１００の外郭を構成する。

スプラインブッシュ１１３は、入力部１０３としてのシャフトをカム４１に対して連結するための筒状の部品である。スプラインブッシュ１１３は、カム４１に形成されたカム孔４３に挿入され、スプラインブッシュ１１３には、入力部１０３としてのシャフトがスプラインブッシュ１１３を貫通するように挿入されている。ここで、スプラインブッシュ１１３は、回転軸Ａｘ１を中心とする回転方向においては、カム４１及び入力部１０３の両方に対する移動が規制されており、回転軸Ａｘ１に平行な方向においては、少なくとも入力部１０３に対して移動可能である。これにより、入力部１０３とカム４１との連結構造として、スプライン連結構造が実現される。よって、カム４１は、入力部１０３に対して回転軸Ａｘ１に沿って移動可能であって、回転軸Ａｘ１を中心に入力部１０３と共に回転する。

スペーサ１１４は、スプラインブッシュ１１３とカム４１との隙間を埋める部品である。第１留め具１１５は、カム４１からのスプラインブッシュ１１３の抜け止めを行う部品である。第１留め具１１５は、例えば、Ｅリングからなり、スプラインブッシュ１１３におけるカム４１から見て回転軸Ａｘ１の入力側の位置に取り付けられる。第２留め具１１６は、スプラインブッシュ１１３からの入力部１０３の抜け止めを行う部品である。第２留め具１１６は、例えば、Ｅリングからなり、スプラインブッシュ１１３に対して回転軸Ａｘ１の出力側から接触するように、入力部１０３に取り付けられる。

取付板１１７は、可撓性外歯歯車３の底部３２２に出力部１０２としてのシャフトを取り付けるための部品である。具体的には、取付板１１７は、出力部１０２のフランジ部との間に、底部３２２における透孔３４の周囲の部分を挟んだ状態で、複数の取付孔３３を通して、ねじ（ボルト）にてフランジ部に対して締め付け固定される。これにより、可撓性外歯歯車３の底部３２２には、出力部１０２としてのシャフトが固定される。

ところで、本実施形態では、入力側ケース１１１、出力側ケース１１２及び剛性内歯歯車２で構成されるアクチュエータ１００の外郭の内側に、潤滑剤Ｌｂ１が封入されている。つまり、入力側ケース１１１、出力側ケース１１２及び剛性内歯歯車２で囲まれる空間内に、液状又はゲル状の潤滑剤Ｌｂ１を貯留可能な「潤滑剤溜まり」が存在する。

すなわち、本実施形態に係る波動歯車装置１においては、例えば、内歯２１と外歯３１との噛み合い部分、及びベアリング４２の外輪４２１と内輪４２２との間等には、液状又はゲル状の潤滑剤Ｌｂ１が注入されている。一例として、潤滑剤Ｌｂ１は、液状の潤滑油（オイル）である。そして、波動歯車装置１の使用時においては、潤滑剤Ｌｂ１は、ベアリング４２の外輪４２１（外周面４２４）と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１にも入り込む。

本実施形態では一例として、図４に示すように、出力側ベアリング１２１，１２２の下端よりも更に下方が潤滑剤Ｌｂ１の液面が位置するように、アクチュエータ１００の外郭の下部（鉛直方向の下部）にのみ潤滑剤Ｌｂ１が貯留されている。そのため、外歯３１及びベアリング４２の外輪４２１等については、図４の状態では、回転方向における一部分のみが潤滑剤Ｌｂ１に浸かっている。この状態から、入力部１０３の回転に伴って出力部１０２が回転すると、外輪４２１及び可撓性外歯歯車３も回転軸Ａｘ１周りで回転するので、結果的に、外歯３１及びベアリング４２の外輪４２１等は、回転方向の全体が潤滑剤Ｌｂ１に浸かることになる。

（３．３）ロボット用関節装置
次に、本実施形態に係るロボット用関節装置１３０の構成について、より詳細に説明する。

本実施形態に係るロボット用関節装置１３０は、図４に示すように、本実施形態に係る波動歯車装置１と、第１部材１３１と、第２部材１３２と、を備えている。つまり、ロボット用関節装置１３０は、波動歯車装置１を構成する剛性内歯歯車２、可撓性外歯歯車３及び波動発生器４に加えて、第１部材１３１及び第２部材１３２を備えている。

第１部材１３１は剛性内歯歯車２に固定される部材であって、第２部材１３２は可撓性外歯歯車３に固定される部材である。そのため、波動歯車装置１において可撓性外歯歯車３を剛性内歯歯車２との間に相対回転が発生することで、第１部材１３１と第２部材１３２との間にも相対回転が生じることになる。このように、ロボット用関節装置１３０は、波動歯車装置１を介して２個以上の部材（第１部材１３１及び第２部材１３２）を互いに動ける状態で連結（可動連結）したときの結合部位を構成する。

ここで、第１部材１３１及び第２部材１３２は、それぞれ剛性内歯歯車２及び可撓性外歯歯車３に対して、直接的又は間接的に固定されていればよい。図４の例では、第１部材１３１は、出力側ケース１１２に結合されることで、剛性内歯歯車２に対して間接的に結合（固定）されている。同様に、第２部材１３２は、出力部１０２に結合されることで、可撓性外歯歯車３に対して間接的に結合（固定）されている。

このように構成されるロボット用関節装置１３０において、例えば、駆動源１０１で発生した動力により波動発生器４のカム４１が回転すると、可撓性外歯歯車３と剛性内歯歯車２との間には相対回転が生じることになる。そして、可撓性外歯歯車３を剛性内歯歯車２との相対回転に伴って、第１部材１３１と第２部材１３２との間には、出力側の回転軸Ａｘ２（入力側の回転軸Ａｘ１と同軸）を中心として相対回転が生じることになる。結果的に、ロボット用関節装置１３０によれば、波動歯車装置１を介して連結される第１部材１３１及び第２部材１３２を、回転軸Ａｘ１を中心として相対的に回転させるように駆動することができる。これにより、ロボット用関節装置１３０は、種々のロボットの関節機構を実現可能である。

（４）各部の詳細な構成
次に、本実施形態に係る波動歯車装置１の各部のより詳細な構成について、図１Ａ～図２Ｂ、図５及び図６を参照して、より詳細に説明する。図５は、図１Ｂに相当する範囲について要部を拡大した概略断面図である。図６は、図５の領域Ｚ１を拡大した概略図である。

（４．１）貫通孔
本実施形態では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ベアリング４２の外輪４２１と可撓性外歯歯車３における外歯３１との少なくとも一方には、ラジアル方向に沿って貫通し、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１につながる貫通孔Ｈ１が設けられている。つまり、ベアリング４２の外輪４２１における複数の転動体４２３の転動面となる内周面４２５（図５参照）、及び可撓性外歯歯車３の外歯３１における内歯２１との噛合面となる外周面の少なくとも一方は、貫通孔Ｈ１により隙間Ｘ１に通じることになる。そのため、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１には、貫通孔Ｈ１を通して潤滑剤Ｌｂ１が供給可能となる。

つまり、本実施形態に係る波動歯車装置１は、貫通孔Ｈ１を設けることにより、可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位に対して、潤滑剤Ｌｂ１を貫通孔Ｈ１経由で供給可能とすることで、接触部位に十分な潤滑剤Ｌｂ１を維持する。その結果、「潤滑剤切れ」の防止につながり、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との接触部位の表面は潤滑剤Ｌｂ１で覆われた状態となり、フレッティング摩耗の発生が抑制される。よって、本実施形態に係る波動歯車装置１では、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間のフレッティング摩耗に起因する不具合が生じにくくなり、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置１を提供可能である。

ところで、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３における外歯３１との少なくとも一方に設けられていればよい。本開示において、外輪４２１と可撓性外歯歯車３における外歯３１とのそれぞれに設けられる貫通孔Ｈ１を区別する場合には、外輪４２１に設けられる貫通孔Ｈ１を「第１貫通孔」と、可撓性外歯歯車３の外歯３１に設けられる貫通孔Ｈ２（図１２Ｂ参照）を「第２貫通孔」と呼ぶ。本実施形態では一例として、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３における外歯３１とのうちの外輪４２１のみに設けられている。言い換えれば、本実施形態では、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１に設けられた「第１貫通孔」を含む。一方、可撓性外歯歯車３の外歯３１側の貫通孔Ｈ２（第２貫通孔）については、「（８）変形例」にて説明する。

また、本開示でいう「ラジアル方向に沿って貫通」は、ラジアル方向、つまり回転軸Ａｘ１に直交する方向である径方向に沿って貫通することを意味する。すなわち、本実施形態のように外輪４２１に設けられる貫通孔Ｈ１であれば、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１のラジアル方向の両面である内周面４２５及び外周面４２４の間を貫通していればよく、例えば、ラジアル方向に対して傾斜していてもよい。

ここではまず、本実施形態における貫通孔Ｈ１の形状及び寸法について、図５を参照して説明する。

外輪４２１に設けられた貫通孔Ｈ１（第１貫通孔）は、外輪４２１をラジアル方向に沿って貫通する。これにより、貫通孔Ｈ１の一方の開口面は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に面し、貫通孔Ｈ１の他方の開口面は、外輪４２１の内周面４２５に開口する。そのため、貫通孔Ｈ１は、一端が、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１につながり、他端が、外輪４２１の内周面４２５と内輪４２２の外周面との間の空間につながる。したがって、複数の転動体４２３が配置されている外輪４２１の内周面４２５と内輪４２２の外周面との間の空間は、貫通孔Ｈ１を介して、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に連通する。

また、貫通孔Ｈ１は、ラジアル方向に直交する断面形状が円形（真円）状である丸穴である。本実施形態では一例として、貫通孔Ｈ１の中心線はラジアル方向に平行である。つまり、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１の内周面４２５から外周面４２４にかけて、ラジアル方向に真っすぐに延びる孔である。さらに、貫通孔Ｈ１のラジアル方向に直交する断面形状は、ラジアル方向における貫通孔Ｈ１の全長にかけて同一形状である。つまり、貫通孔Ｈ１の内部には、円柱状の空間が形成されることになる。

ここで、貫通孔Ｈ１の径φ１（図５参照）は、複数の転動体４２３の各々の径φ２（図５参照）の０．１倍以下、又は１．０ｍｍ以下のいずれか小さい方である。ここでいう貫通孔Ｈ１の径φ１は、貫通孔Ｈ１の断面形状が真円である場合にはその直径であって、貫通孔Ｈ１の断面形状が非円形状（例えば楕円形状）である場合には、その短軸方向の寸法を意味する。本実施形態では一例として、貫通孔Ｈ１の径φ１は、転動体４２３の径φ２の０．１倍以下であり、かつ１．０ｍｍ以下である。このような貫通孔Ｈ１の径φ１によれば、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１には、貫通孔Ｈ１を通して潤滑剤Ｌｂ１を効率的に供給可能となる。

以上説明した構成によれば、外輪４２１と内輪４２２との間の空間は、貫通孔Ｈ１を介して、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１につながるので、外輪４２１と内輪４２２との間の潤滑剤Ｌｂ１が貫通孔Ｈ１を通して隙間Ｘ１に供給されるようになる。図５では、貫通孔Ｈ１内の潤滑剤Ｌｂ１の流れを破線矢印で模式的に表している。特に、ベアリング４２が動作して複数の転動体４２３が回転すると、転動体４２３がポンプとして機能して、外輪４２１と内輪４２２との間の潤滑剤Ｌｂ１を、貫通孔Ｈ１経由で隙間Ｘ１に送り込むことが可能である。その結果、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との接触部位において潤滑剤Ｌｂ１が不足又は枯渇する「潤滑剤切れ」を防止し、フレッティング摩耗の発生を抑制しやすくなる。

要するに、本実施形態に係る波動歯車装置１は、剛性内歯歯車２に対する可撓性外歯歯車３の相対的な回転時に、貫通孔Ｈ１を通して隙間Ｘ１に潤滑剤Ｌｂ１を供給するポンプ構造を備えている。剛性内歯歯車２に対する可撓性外歯歯車３の相対的な回転時には、ベアリング４２の複数の転動体４２３が外輪４２１の周方向に転動しているので、上述したように複数の転動体４２３がポンプとして機能する。つまり、複数の転動体４２３がポンプ構造を構成する。特に、本実施形態では、外輪４２１と内輪４２２との間の空間内で転動体４２３が転動することにより、外輪４２１と内輪４２２との間の空間内の圧力が高められるので、外輪４２１と内輪４２２との間にある潤滑剤Ｌｂ１は貫通孔Ｈ１を通して隙間Ｘ１側に押し出される。このように、転動体４２３は、ベーンポンプのような容積型のポンプを構成し、十分な圧力でもって潤滑剤Ｌｂ１を隙間Ｘ１側に押し出すので、隙間Ｘ１内に十分な潤滑剤Ｌｂ１を供給しやすい。

また、貫通孔Ｈ１のうち、外輪４２１の内周面４２５側の開口面は、外輪４２１の内周面４２５に形成された転動溝４２６の底面に開口する。つまり、外輪４２１の内周面４２５の幅方向（歯筋方向Ｄ１）の中央部には、外輪４２１の全周にわたって周方向に延びる転動溝４２６が形成されており、転動溝４２６に沿って複数の転動体４２３が転動する。内輪４２２の外周面にも同様の転動溝４２７が形成されており、これら互いに対向する転動溝４２６，４２７間に、複数の転動体４２３が挟み込まれるように保持されている。そして、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１の転動溝４２６の底面に開口するように、外輪４２１の幅方向（歯筋方向Ｄ１）のうち転動溝４２６が形成されている範囲に配置されている。

さらに、本実施形態では、貫通孔Ｈ１は、回転軸Ａｘ１に平行な方向（歯筋方向Ｄ１）において、複数の転動体４２３の中心と同じ位置に配置されている。言い換えれば、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１の幅方向（歯筋方向Ｄ１）のうち転動溝４２６の中心に配置されている。この構成によれば、貫通孔Ｈ１の開口面上を複数の転動体４２３の中心が通過することになり、転動体４２３の回転時に、転動体４２３がポンプとして効率的に作用して、貫通孔Ｈ１経由で隙間Ｘ１に潤滑剤Ｌｂ１を送り込みやすくなる。さらに、外輪４２１と可撓性外歯歯車３とは、主として、外輪４２１の幅方向（歯筋方向Ｄ１）の両端部で接触することが分かっている。そのため、貫通孔Ｈ１が、外輪４２１の幅方向（歯筋方向Ｄ１）のうち中心に形成されていることで、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との接触に際して、貫通孔Ｈ１による外輪４２１の強度の低下が生じにくい。

ここで、転動溝４２６，４２７は、図５に示すように、外輪４２１の周方向に直交する断面形状が円弧状に形成されている。そして、転動溝４２６，４２７の断面形状における円弧の曲率は、複数の転動体４２３の各々の曲率よりも大きい。言い換えれば、転動溝４２６，４２７の断面形状における円弧の曲率半径は、転動体４２３の曲率半径に比べて小さい。そのため、転動溝４２６，４２７間に、複数の転動体４２３が挟み込まれるように保持された状態では、転動溝４２６，４２７の底面と各転動体４２３の表面との間には、ある程度の隙間が確保される。つまり、図５に示すように、各転動体４２３は、外輪４２１における転動溝４２６の幅方向（歯筋方向Ｄ１）の両端縁と、内輪４２２における転動溝４２７の幅方向（歯筋方向Ｄ１）の両端縁と、の計４カ所で４点支持されることになる。ただし、実際には外輪４２１と内輪４２２との間には、相対的にスラスト方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の荷重が掛かるので、互いに斜向かいの関係となる一対の端縁にて、転動体４２３が支持されることになる。

そのため、転動溝４２６の底面に形成されている貫通孔Ｈ１の開口面は、転動体４２３の表面に対して、上記隙間を介して対向することになる。要するに、本実施形態では、ラジアル方向において、複数の転動体４２３の軌道と、外輪４２１に設けられた（第１）貫通孔Ｈ１の外輪４２１の内周面４２５側の開口面との間には、所定値以上の距離が確保される。つまり、転動体４２３が貫通孔Ｈ１に対応する位置に存在する状態でも、貫通孔Ｈ１の開口面と転動体４２３との間には所定値以上の距離（隙間）が確保され、転動体４２３によって貫通孔Ｈ１が閉塞されることにはならない。これにより、複数の転動体４２３が転動する際、貫通孔Ｈ１上を通過しても、貫通孔Ｈ１の開口縁に転動体４２３が衝突することはない。その結果、転動体４２３が貫通孔Ｈ１上を通過する際に、貫通孔Ｈ１の開口縁に転動体４２３が衝突することによる衝撃の発生を回避でき、外輪４２１及び転動体４２３等を衝撃から保護しやすい。

（４．２）貫通孔の数及び配置
次に、本実施形態における貫通孔Ｈ１の数及び配置について、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明する。

図２Ａに示すように、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１の周方向に並ぶように外輪４２１に設けられた複数の第１貫通孔を含む。本実施形態では、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１に設けられた第１貫通孔のみからなるので、複数の貫通孔Ｈ１は、全て外輪４２１の周方向に並べて配置されている。本実施形態では一例として、外輪４２１には３つの貫通孔Ｈ１が設けられている。そのため、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に対しては、外輪４２１の周方向の複数箇所（本実施形態では３カ所）にて、貫通孔Ｈ１を通して潤滑剤Ｌｂ１を供給可能となる。その結果、外輪４２１の周方向において貫通孔Ｈ１が１カ所のみに設けられている場合に比較して、隙間Ｘ１における外輪４２１の周方向の全域にわたって潤滑剤Ｌｂ１が供給されやすくなる。

ここで、図２Ａに示すように、複数の貫通孔Ｈ１（第１貫通孔）の間隔Ｐ１は、複数の転動体４２３の間隔Ｐ２の倍数以外の値である。本実施形態では一例として、ベアリング４２は、２６個の転動体４２３を有しており、外輪４２１に３つの貫通孔Ｈ１を有している。そして、２６個の転動体４２３、及び３つの貫通孔Ｈ１は、それぞれ外輪４２１の周方向において等ピッチ（等間隔）で設けられている。そのため、外輪４２１の周方向における３つの貫通孔Ｈ１の間隔Ｐ１は、１２０度（＝３６０度÷３）となり、外輪４２１の周方向における２６個の転動体４２３の間隔Ｐ２は、１３．８５度（＝３６０度÷２６）となる。ここで、間隔Ｐ１は、外輪４２１の周方向に隣接する２つの貫通孔Ｈ１の中心間距離を回転軸Ａｘ１周りの角度で表した値であって、同様に、間隔Ｐ２は、外輪４２１の周方向に隣接する２つの転動体４２３の中心間距離を回転軸Ａｘ１周りの角度で表した値である。本実施形態では、このように複数の転動体４２３の間隔Ｐ２（１３．８５度）に如何なる整数を乗じても、複数の貫通孔Ｈ１の間隔Ｐ１（１２０度）とは一致しないよう、間隔Ｐ１を間隔Ｐ２で割り切れないような値とする。

これにより、全ての貫通孔Ｈ１に対応する位置に同時に転動体４２３が存在することがなくなる。つまり、１つの貫通孔Ｈ１に対応する位置に１つの転動体４２３が位置する状態では、他の２つの貫通孔Ｈ１に対応する位置には転動体４２３が位置しないことになる。そのため、本実施形態に係る波動歯車装置１では、複数の貫通孔Ｈ１に複数の転動体４２３が同時に嵌る（又は抜け出す）際に生じ得るような、比較的大きな衝撃の発生を回避でき、外輪４２１及び転動体４２３等を衝撃から保護しやすい。また、全ての貫通孔Ｈ１上に同時に転動体４２３が位置する場合に比べて、転動体４２３の転動によるポンプ作用も効率的になる。

（４．３）可撓性外歯歯車の内周面形状
次に、本実施形態における可撓性外歯歯車３の内周面３０１の表面状態について、図５及び図６を参照して説明する。

本実施形態では、上述したように、可撓性外歯歯車３の内周面３０１におけるベアリング４２の外輪４２１との対向部位は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１において外輪４２１よりも幅狭な小径部３０５と、小径部３０５よりも大径である大径部３０６と、を含む。大径部３０６は、小径部３０５に比べて相対的に大径であることで、外輪４２１の幅方向（歯筋方向Ｄ１）において、外輪４２１との接触が生じにくい部位となる。つまり、可撓性外歯歯車３の内周面３０１における外輪４２１との対向部位の径は一定ではなく、相対的に小径となる小径部３０５と、相対的に大径となる大径部３０６とを含んでいる。そのため、可撓性外歯歯車３の胴部３２１の内側に波動発生器４が嵌め込まれた状態で、小径部３０５及び大径部３０６のうち、小径部３０５のみが外輪４２１の外周面４２４に接触することになる。

すなわち、ベアリング４２に弾性変形が生じていない状態（ベアリング４２にカム４１が組み合わされていない状態）での外輪４２１の外径は、同じく弾性変形が生じていない状態での可撓性外歯歯車３の小径部３０５の径（直径）φ１１と同一である。一方、大径部３０６の径（直径）φ１２（図６参照）は、小径部３０５の径φ１１よりも大きいため、可撓性外歯歯車３の胴部３２１の内側に波動発生器４が嵌め込まれた状態で、大径部３０６と外輪４２１の外周面４２４とは非接触となる。

そして、可撓性外歯歯車３の内周面３０１のうち、外輪４２１との接触部位である小径部３０５は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１（回転軸Ａｘ１に平行な方向）において外輪４２１よりも幅狭である。したがって、可撓性外歯歯車３の内周面３０１においては、外輪４２１の幅方向の両端部が当たる部位が局所的に（他の部位に比べて大きく）摩耗することによる「段差」が生じにくくなる。

ここにおいて、小径部３０５の半径と大径部３０６の半径との間には、５μｍ以上３０μｍ以下の差がある。すなわち、図６に示すように、小径部３０５の直径φ１１の１／２と、大径部３０６の直径φ１２の１／２と、を比較すると、その差分は、５μｍ以上、３０μｍ以下である。これにより、小径部３０５と大径部３０６との間には、５μｍ以上、３０μｍ以下の高低差を持つ階段状の中間部３０７が生じる。このように、小径部３０５と大径部３０６との間に十分な高低差が設けられることで、大径部３０６と外輪４２１との間には十分な隙間Ｘ１が確保され、大径部３０６に外輪４２１が接触することが抑制される。

また、本実施形態では、外歯３１の歯筋方向Ｄ１における小径部３０５の寸法Ｌ１（幅）は、ベアリング４２の転動体４２３の直径（径φ２）の１／２以上である。すなわち、外歯３１の歯筋方向Ｄ１における小径部３０５の寸法Ｌ１は、歯筋方向Ｄ１における外輪４２１の寸法よりも小さく、かつ転動体４２３の径φ２の１／２以上の範囲に設定されている。小径部３０５の寸法Ｌ１は、一例として、図５に示すように転動体４２３の径φ２よりも大きくてもよいし、この例に限らず、転動体４２３の径φ２以下であってもよい。

ここで、図５に示すように、本実施形態では、外歯３１の歯筋方向Ｄ１において、小径部３０５の両側に大径部３０６が設けられている。すなわち、大径部３０６は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１における小径部３０５の両側に位置する第１大径部３０６Ａ及び第２大径部３０６Ｂを含む。第１大径部３０６Ａは小径部３０５から見て回転軸Ａｘ１の出力側に位置し、第２大径部３０６Ｂは小径部３０５から見て回転軸Ａｘ１の入力側に位置する。本実施形態では、第１大径部３０６Ａと第２大径部３０６Ｂとで同一の径φ１２を採用する。これにより、可撓性外歯歯車３の内周面３０１においては、外輪４２１の幅方向の両端部が当たる部位が局所的に（他の部位に比べて大きく）摩耗することによる「段差」がより生じにくくなる。

本実施形態では特に、可撓性外歯歯車３の内周面３０１のうち小径部３０５以外の部位は、いずれも大径部３０６の径φ１２と同一の径を有している。つまり、可撓性外歯歯車３の胴部３２１のうち小径部３０５以外の全部位において、その内径が大径部３０６の径φ１２を有している。これにより、可撓性外歯歯車３の内周面３０１においては、外輪４２１の幅方向の両端部が当たる部位が局所的に（他の部位に比べて大きく）摩耗することによる「段差」がより生じにくくなる。

また、上述したように、可撓性外歯歯車３は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１の一方に開口面３５を有する筒状である。ここで、大径部３０６は、小径部３０５に対して少なくとも開口面３５側に位置する。要するに、大径部３０６は、小径部３０５から見て、少なくとも可撓性外歯歯車３の胴部３２１の開口面３５側（回転軸Ａｘ１の入力側）に形成されている。本実施形態では、上述したように小径部３０５の両側に大径部３０６が設けられているところ、第１大径部３０６Ａ及び第２大径部３０６Ｂのうち、第２大径部３０６Ｂが、小径部３０５に対して開口面３５側に位置する。これにより、可撓性外歯歯車３の弾性変形に伴って外輪４２１の当たりが特に強くなる開口面３５側で、可撓性外歯歯車３の内周面と外輪４２１との接触を抑制できる。

また、本実施形態では、小径部３０５は、可撓性外歯歯車３と一体である。つまり、小径部３０５は、可撓性外歯歯車３の胴部３２１と継ぎ目なく連続一体に形成されている。これにより、小径部３０５の位置精度を向上でき、かつ小径部３０５及び大径部３０６を容易に形成することが可能である。

また、可撓性外歯歯車３は、少なくともベアリング４２の外輪４２１に比較して、軟らかい材質である。つまり、本実施形態において、外輪４２１は、可撓性外歯歯車３の内周面３０１に比較して高硬度である。本実施形態では特に、外輪４２１は高硬度かつ高靭性（強靭）の材質からなり、可撓性外歯歯車３は、外輪４２１に比べて硬度が低い材質からなる。そのため、可撓性外歯歯車３と外輪４２１との接触時には、相対的に低硬度である可撓性外歯歯車３の内周面３０１が外輪４２１よりも優先的に摩耗する。結果的に、外輪４２１の摩耗が抑制されることになる。

すなわち、波動歯車装置１の作動時において、可撓性外歯歯車３と外輪４２１とが接触すると、相対的に表面硬度が低い可撓性外歯歯車３が、外輪４２１に比較して積極的に摩耗する。表面硬度が異なる２つの部品（可撓性外歯歯車３及び外輪４２１）が接触するときに、相対的に軟質である可撓性外歯歯車３の摩耗が進行することで、相対的に硬質である外輪４２１の摩耗が抑制される。したがって、小径部３０５と大径部３０６との間に生じる中間部３０７が外輪４２１に接触することがあっても、そもそも外輪４２１においては、中間部３０７が当たる部位が局所的に（他の部位に比べて大きく）摩耗することによる「段差」が生じにくい。

（４．４）表面硬度
次に、本実施形態における可撓性外歯歯車３の内周面３０１及びベアリング４２の外輪４２１の表面硬度について説明する。

本実施形態では、上述したように、外輪４２１は、可撓性外歯歯車３の内周面３０１に比較して高硬度である。つまり、外輪４２１の表面は、可撓性外歯歯車３の内周面３０１よりも硬度が高い（硬い）。本開示でいう「硬度」は、物体の硬さの程度を意味し、金属の硬度は、例えば、鋼球を一定の圧力で押しつけてできるくぼみの大小で表される。具体的には、金属の硬度の一例として、ロックウェル硬さ（ＨＲＣ）、ブリネル硬さ（ＨＢ）、ビッカース硬さ（ＨＶ）又はショア硬さ（Ｈｓ）等がある。本実施形態では、特に断りがない限り、ビッカース硬さ（ＨＶ）により、硬度を表す。金属部品の硬度を高める（硬くする）手段としては、例えば、合金化又は熱処理等がある。

具体的に、外輪４２１に比較して相対的に低硬度となる可撓性外歯歯車３の内周面３０１の表面硬度は、ＨＶ（ビッカース硬さ）４５０以下であることが好ましい。本実施形態では一例として、可撓性外歯歯車３の内周面３０１の表面硬度は、ＨＶ４００以上、ＨＶ４５０以下の範囲で選択される。可撓性外歯歯車３の内周面３０１の表面硬度の下限値は、ＨＶ４００に限らず、例えば、ＨＶ２８０、ＨＶ２９０、ＨＶ３００、ＨＶ３１０、ＨＶ３２０、ＨＶ３３０、ＨＶ３４０、ＨＶ３５０、ＨＶ３６０、ＨＶ３７０、ＨＶ３８０又はＨＶ３９０等であってもよい。同様に、可撓性外歯歯車３の内周面３０１の表面硬度の上限値は、ＨＶ４５０に限らず、例えば、ＨＶ４６０、ＨＶ４７０、ＨＶ４８０、ＨＶ４９０、ＨＶ５００、ＨＶ５１０、ＨＶ５２０、ＨＶ５３０、ＨＶ５４０又はＨＶ５５０等であってもよい。

これに対して、可撓性外歯歯車３の内周面３０１に比較して相対的に高硬度となる外輪４２１（の外周面４２４）の表面硬度は、ＨＶ７００以上であることが好ましい。本実施形態では一例として、外輪４２１の表面硬度は、ＨＶ７００以上、ＨＶ７７０以下の範囲で選択される。外輪４２１の表面硬度の下限値は、ＨＶ７００に限らず、例えば、ＨＶ６００、ＨＶ６１０、ＨＶ６２０、ＨＶ６３０、ＨＶ６４０、ＨＶ６５０、ＨＶ６６０、ＨＶ６７０、ＨＶ６８０又はＨＶ６９０等であってもよい。同様に、外輪４２１の表面硬度の上限値は、ＨＶ７７０に限らず、例えば、ＨＶ７８０、ＨＶ７９０、ＨＶ８００、ＨＶ８１０、ＨＶ８２０、ＨＶ８３０、ＨＶ８４０、ＨＶ８５０、ＨＶ８６０又はＨＶ８７０等であってもよい。

上述したような表面硬度に設定されることで、可撓性外歯歯車３の内周面３０１と外輪４２１との硬度差（硬度の差分）は、ＨＶ２５０以上、ＨＶ３７０以下になる。つまり、外輪４２１の表面硬度は、可撓性外歯歯車３の内周面３０１の表面硬度に比較して、ＨＶ２５０以上、高く設定されている。このように、可撓性外歯歯車３の内周面３０１と外輪４２１との間に十分な硬度差があることで、可撓性外歯歯車３と外輪４２１との接触時、相対的に低硬度である可撓性外歯歯車３の内周面３０１が摩耗する一方、外輪４２１の摩耗が抑制されることになる。

可撓性外歯歯車３及び外輪４２１の表面硬度がビッカース硬さ（ＨＶ）で規定されることは必須ではなく、その他の硬度、例えば、ロックウェル硬さ（ＨＲＣ）、ブリネル硬さ（ＨＢ）又はショア硬さ（Ｈｓ）で、内歯２１及び外歯３１の表面硬度が規定されてもよい。一例として、ロックウェル硬さで表面硬度が規定される場合、外輪４２１の表面硬度は、ＨＲＣ６０以上、ＨＲＣ６３以下の範囲で選択されることが好ましい。

また、このような硬度差は、可撓性外歯歯車３と外輪４２１との間のみならず、例えば、内歯２１と外歯３１との間にも設定されている。

（４．５）歯筋修整
次に、本実施形態における内歯２１及び外歯３１の歯筋修整について説明する。

前提として、内歯２１は、図１Ｂに示すように、歯底２１２及び歯先２１３を有する。内歯２１は、剛性内歯歯車２の内周面に設けられているので、内歯２１の歯底２１２が剛性内歯歯車２の内周面に相当し、歯先２１３は剛性内歯歯車２の内周面から内側（剛性内歯歯車２の中心）に向けて突出する。

一方、外歯３１は、図１Ｂに示すように、歯底３１２及び歯先３１３を有する。外歯３１は、可撓性外歯歯車３（の胴部３２１）の外周面に設けられているので、外歯３１の歯底３１２が可撓性外歯歯車３（の胴部３２１）の外周面に相当し、歯先３１３は可撓性外歯歯車３（の胴部３２１）の外周面から外側に向けて突出する。

内歯２１と外歯３１との噛み合い位置においては、内歯２１の隣接する一対の歯先２１３間に、外歯３１の歯先３１３が挿入されるようにして、内歯２１と外歯３１とが噛み合う。このとき、内歯２１の歯底２１２には外歯３１の歯先３１３が対向し、外歯３１の歯底３１２には内歯２１の歯先２１３が対向する。そして、理想的には、内歯２１の歯底２１２と外歯３１の歯先３１３との間、外歯３１の歯底３１２と内歯２１の歯先２１３との間にはわずかながら隙間が確保される。この状態において、内歯２１と外歯３１との歯厚方向に対向する歯面同士が接触し、剛性内歯歯車２と可撓性外歯歯車３との間の動力伝達がなされる。

さらに、内歯２１は、歯筋方向Ｄ１の両端部に、面取り部２１１を有している。面取り部２１１は、歯筋方向Ｄ１の両側に向けて内歯２１の突出量を小さくするＣ面であって、基本的に、内歯２１と外歯３１との噛み合いには寄与しない部位である。つまり、内歯２１の面取り部２１１は、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置においても、外歯３１に接しない。同様に、外歯３１は、歯筋方向Ｄ１の両端部に、面取り部３１１を有している。面取り部３１１は、歯筋方向Ｄ１の両側に向けて内歯２１の突出量を小さくするＣ面であって、基本的に、内歯２１と外歯３１との噛み合いには寄与しない部位である。つまり、外歯３１の面取り部３１１は、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置においても、内歯２１に接しない。

ここにおいて、本実施形態では、剛性内歯歯車２の内歯２１は歯筋修整部２１０を有する。つまり、波動歯車装置１は、少なくとも内歯２１に歯筋修整が施されている。内歯２１の歯筋修整部２１０は、歯筋方向Ｄ１の少なくとも一方の端部に設けられている。言い換えれば、内歯２１は、内歯２１の歯筋方向Ｄ１の少なくとも一方の端部に歯筋修整部２１０を有する。本実施形態では、歯筋修整部２１０は、内歯２１の歯筋方向Ｄ１の両端部に設けられている。

また、本実施形態では、可撓性外歯歯車３の外歯３１もまた、歯筋修整部３１０を有する。つまり、波動歯車装置１は、内歯２１だけでなく外歯３１にも歯筋修整が施されている。外歯の歯筋修整部２１０は、歯筋方向Ｄ１の少なくとも一方の端部に設けられている。言い換えれば、外歯３１は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１の少なくとも一方の端部に歯筋修整部３１０を有する。本実施形態では、歯筋修整部３１０は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１の両端部に設けられている。

このように、本実施形態に係る波動歯車装置１では、内歯２１及び外歯３１の少なくとも一方は、歯筋修整部２１０，３１０を有する。歯筋修整部２１０，３１０により、内歯２１と外歯３１との過度の歯当たりによる応力集中を生じにくくでき、結果的に、内歯２１と外歯３１との歯当たりを改善できる。よって、内歯２１と外歯３１との接触に起因する欠け又は摩耗等による異物が生じにくくなり、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置１を実現できる。

（５）作用
次に、本実施形態に係る波動歯車装置１の作用について、より詳細に説明する。

小径部３０５及び大径部３０６が設けられていない波動歯車装置１では、特に、長期間の使用になれば、可撓性外歯歯車３の内側にはめ込まれた波動発生器４の回転に伴い、可撓性外歯歯車３の内周面３０１における波動発生器４のベアリング４２の外輪４２１との接触部位に摩耗が生じ得る。当該摩耗により、可撓性外歯歯車３の内周面３０１において外輪４２１の幅方向（回転軸Ａｘ１方向）の両端部（角部）に対応する部位には、段差が生じる可能性がある。このような段差が生じた状態では、可撓性外歯歯車３の変形（撓み）に伴って当該段差に外輪４２１が繰り返し衝突することで、可撓性外歯歯車３又は波動発生器４（のベアリング４２）の損傷等につながり、波動歯車装置１の信頼性に影響する可能性がある。

このような段差が生じる原因として、可撓性外歯歯車３が頻繁に弾性変形を繰り返すことにある。つまり、波動発生器４のカム４１が１回転する間に、可撓性外歯歯車３は一方向（例えば図２Ａの上下方向）が楕円形状の長軸となる弾性変形を２回繰り返す。したがって、カム４１が高速回転することにより、可撓性外歯歯車３は高速で弾性変形を繰り返し、この弾性変形の繰り返しに伴って、可撓性外歯歯車３の内周面３０１に対する波動発生器４の「当たり」が強くなる。

より詳細には、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じている状態では、可撓性外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１の方向における開口面３５側の端部において、底部３２２側の端部に比較して、より大きく変形し、より楕円形状に近い形状となる。そのため、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じている状態で、可撓性外歯歯車３の胴部３２１の内周面３０１は、図７に示すように、回転軸Ａｘ１に対して傾斜角度θ１だけ傾斜したテーパ面３０２を含む。そして、テーパ面３０２の傾斜角度θ１は、開口面３５側に向けた傾斜方向を正（プラス）とし、開口面３５とは反対側に向けた傾斜方向を負（マイナス）として、可撓性外歯歯車３の弾性変形に伴って変化する。つまり、可撓性外歯歯車３を開口面３５側から見たときに、楕円形状の長軸方向の両端部にてテーパ面３０２の傾斜角度θ１は正方向に最大となり（図７の「長軸側」）、楕円形状の短軸方向の両端部にてテーパ面３０２の傾斜角度θ１は負方向に最大となる（図７の「短軸側」）。そのため、楕円形状の長軸側では、外輪４２１の開口面３５側の角部にて可撓性外歯歯車３の内周面３０１との強い「当たり」が生じ、楕円形状の短軸側では、外輪４２１の開口面３５とは反対側の角部にて可撓性外歯歯車３の内周面３０１との強い「当たり」が生じ得る。

これに対して、本実施形態に係る波動歯車装置１では、可撓性外歯歯車３の内周面３０１に小径部３０５及び大径部３０６が設けられており、かつ外輪４２１との接触部位である小径部３０５は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１において外輪４２１よりも幅狭である。そのため、図７に示すように、可撓性外歯歯車３は高速で弾性変形を繰り返しても、小径部３０５及び大径部３０６のうち大径部３０６については、外輪４２１の外周面４２４と非接触となる。したがって、可撓性外歯歯車３の内周面３０１においては、外輪４２１の幅方向の両端部が当たる部位が局所的に（他の部位に比べて大きく）摩耗することによる「段差」が生じにくくなる。

よって、本実施形態に係る波動歯車装置１では、可撓性外歯歯車３の内周面３０１の局所的な摩耗による「段差」の発生が抑制され、当該段差に起因する不具合が生じにくくなり、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置１を提供可能である。そして、本実施形態に係る波動歯車装置１は、特に長期間の使用に際しても信頼性の低下が生じにくいため、ひいては、波動歯車装置１の伝達効率の改善、長寿命化、及び高性能化にもつながる。

また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、ベアリング４２の外輪４２１に作用する曲げモーメント及び曲げ応力を低減できるという作用もある。すなわち、外輪４２１に作用する曲げモーメント及び曲げ応力は、可撓性外歯歯車３の内周面３０１における、楕円形状の長軸側での外輪４２１との接触位置と、楕円形状の短軸側での外輪４２１との接触位置と、の歯筋方向Ｄ１の距離に応じて決まる。本実施形態では、外輪４２１との接触部位である小径部３０５は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１において外輪４２１よりも幅狭であるため、当該距離についても外輪４２１より幅狭に短縮される。当該距離が短いほど、ベアリング４２の外輪４２１に作用する曲げモーメント及び曲げ応力が小さくなるので、本実施形態では、ベアリング４２の外輪４２１に作用する曲げモーメント及び曲げ応力を低減できる。

さらに、波動歯車装置１の駆動時において、波動発生器４のベアリング４２から可撓性外歯歯車３に作用する荷重の、可撓性外歯歯車３の内周面３０１における作用点は、外輪４２１との接触部位である小径部３０５上に位置する。そして、小径部３０５は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１（回転軸Ａｘ１に平行な方向）において外輪４２１よりも幅狭であるため、当該作用点は、ベアリング４２の内輪４２２の転動溝４２７、転動体４２３、及び外輪４２１の転動溝４２６を結ぶ（ラジアル方向の）直線上に位置する。したがって、波動発生器４のベアリング４２に、ラジアル方向以外の無理な力が作用しにくくなり、ベアリング４２の長寿命化につながる。

さらに、本実施形態に係る波動歯車装置１では、可撓性外歯歯車３の内周面３０１に小径部３０５及び大径部３０６が設けられていることで、「かじり」（galling）に起因した可撓性外歯歯車３及び波動発生器４の損傷を抑えることができる。具体的に、可撓性外歯歯車３と波動発生器４とを組み立てる際、又は波動歯車装置１の使用初期等においては、可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位で、「かじり」と呼ばれる局所的な凝着摩耗を生じる場合がある。本実施形態に係る波動歯車装置１によれば、可撓性外歯歯車３と波動発生器４とを組み立てる際に、可撓性外歯歯車３の内周面３０１の大径部３０６（特に第２大径部３０６Ｂ）が、小径部３０５への波動発生器４の嵌め込みのガイドとして機能し、「かじり」の発生を抑制できる。その結果、「かじり」に起因した微小摩耗の成長を抑制でき、可撓性外歯歯車３及び波動発生器４の損傷を抑えることが可能となる。

（６）適用例
次に、本実施形態に係る波動歯車装置１、アクチュエータ１００及びロボット用関節装置１３０の適用例について、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１を用いたロボット９の一例を示す断面図である。このロボット９は、水平多関節ロボット、いわゆるスカラ（SCARA：Selective Compliance Assembly Robot Arm）型ロボットである。

図８に示すように、ロボット９は、２つのロボット用関節装置１３０（波動歯車装置１を含む）と、リンク９１と、を備えている。２つのロボット用関節装置１３０は、ロボット９における２箇所の関節部にそれぞれ設けられている。リンク９１は、２箇所のロボット用関節装置１３０を連結する。図８の例では、波動歯車装置１は、カップ型ではなく、シルクハット型の波動歯車装置からなる。つまり、図８に例示する波動歯車装置１では、シルクハット状に形成された可撓性外歯歯車３を用いている。

（７）製造方法
本実施形態に係る波動歯車装置１を製造するに際しては、特に外輪４２１の製造に当たり、貫通孔Ｈ１を設けたことによる強度低下を回避する対策を施すことが好ましい。

一例として、貫通孔Ｈ１を形成する孔あけ工程後に、外輪４２１の（特に転動面となる内周面４２５）の表面加工を行う表面加工工程を行うことが好ましい。つまり、貫通孔Ｈ１が外輪４２１の割れの起点にならないように、外輪４２１における貫通孔Ｈ１周辺に圧縮残留応力を残すことが好ましい。そのために、外輪４２１に焼き入れ等の表面加工工程を行う前に、貫通孔Ｈ１を形成し、熱処理による圧縮残留応力を残すことが好ましい。あるいは、熱処理後に、外輪４２１における貫通孔Ｈ１周辺に、小さな球状投射材を投射することにより表面に改質硬化を与えるショットピーニング加工等を施すことにより、外輪４２１の疲労強度を向上させてもよい。

さらに、外輪４２１の外周面４２４の研磨後に、ショットピーニング加工又はバレル研磨加工等によって凹凸面を形成し、研削加工目（とぎ跡）を除去することがより好ましい。これにより、波動歯車装置１の使用初期等において、可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位での「かじり」の発生がより抑制される。

（８）変形例
実施形態１は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態１は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。以下、実施形態１の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

貫通孔Ｈ１は、回転軸Ａｘ１に平行な方向（歯筋方向Ｄ１）において、複数の転動体４２３の中心からずれた位置にあってもよい。一例として、貫通孔Ｈ１は、転動体４２３の中心から開口面３５側にずれた位置、つまり歯筋方向Ｄ１において転動体４２３の中心と開口面３５との間の位置に配置される。この構成によれば、貫通孔Ｈ１が形成された部材（ここでは外輪４２１）に転動体４２３からラジアル方向に大きな荷重が掛かったとしても、当該荷重は貫通孔Ｈ１の周辺には作用しにくく、貫通孔Ｈ１を起点とする割れ等が生じにくいという利点がある。

また、貫通孔Ｈ１は、回転軸Ａｘ１に平行な方向（歯筋方向Ｄ１）において、複数箇所に設けられていてもよい。また、貫通孔Ｈ１は、ラジアル方向において、隙間Ｘ１側の開口面積が、隙間Ｘ１とは反対側の開口面積より小さくてもよい。すなわち、外輪４２１に設けられた（第１）貫通孔Ｈ１においては、隙間Ｘ１側となる外周面４２４側の貫通孔Ｈ１の開口面積は、隙間Ｘ１とは反対側となる内周面４２５側の貫通孔Ｈ１の開口面積よりも小さい。これにより、貫通孔Ｈ１を通して隙間Ｘ１に供給される潤滑剤Ｌｂ１の圧力を高めることが可能である。

また、貫通孔Ｈ１，Ｈ２が、外輪４２１及び可撓性外歯歯車３の外歯３１の両方に設けられていてもよい。この場合、ベアリング４２の外輪４２１と内輪４２２との間の空間にある潤滑剤Ｌｂ１は、貫通孔Ｈ１を通して、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に供給可能となる。さらに、外歯３１と内歯２１との間の空間にある潤滑剤Ｌｂ１は、貫通孔Ｈ２を通して、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に供給可能となる。したがって、隙間Ｘ１には、ラジアル方向の両側（内側及び外側）から、潤滑剤Ｌｂ１が供給可能となる。ここで、（第１）貫通孔Ｈ１と（第２）貫通孔Ｈ２とでは、内歯２１の歯筋方向Ｄ１における位置が異なることが好ましい。

また、内歯２１及び外歯３１について歯形修整が施されていることは、波動歯車装置１に必須の構成ではない。例えば、内歯２１と外歯３１との少なくとも一方について、歯形修整が施されていなくてもよい。

また、ラジアル方向において、複数の転動体４２３の軌道と、外輪４２１に設けられた（第１）貫通孔Ｈ１の開口面との間に所定値以上の距離が確保されることは、波動歯車装置１に必須の構成ではない。つまり、転動体４２３が貫通孔Ｈ１に対応する位置に存在する状態で、貫通孔Ｈ１の開口面と転動体４２３との間に隙間が生じず、転動体４２３によって貫通孔Ｈ１が閉塞されてもよい。

また、ベアリング４２において、各転動体４２３が４点支持されていることも、波動歯車装置１に必須の構成ではなく、例えば、各転動体４２３が２点支持される構成であってもよい。

また、波動歯車装置１は、実施形態１で説明したカップ型に限らず、例えば、シルクハット型、リング型、ディファレンシャル型、フラット型（パンケーキ型）又はシールド型等であってもよい。例えば、シルクハット型の波動歯車装置１であっても、カップ型と同様に、歯筋方向Ｄ１の一方に開口面３５を有する筒状の可撓性外歯歯車３を有する。つまり、シルクハット状の可撓性外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１の一方側の端部にフランジ部を有し、フランジ部とは反対側の端部に開口面３５を有する。シルクハット状の可撓性外歯歯車３であっても、開口面３５側の端部に、外歯３１を有し、かつ波動発生器４が嵌め込まれる。

また、アクチュエータ１００の構成についても、実施形態１で説明した構成に限らず、適宜の変更が可能である。例えば、入力部１０３と、カム４１との連結構造については、スプライン連結構造に限らず、オルダム継手等が用いられてもよい。入力部１０３と、カム４１との連結構造としてオルダム継手が用いられることで、入力側の回転軸Ａｘ１と波動発生器４（カム４１）との間の芯ずれを相殺し、さらには、剛性内歯歯車２と可撓性外歯歯車３との芯ずれを相殺することができる。さらに、カム４１は、入力部１０３に対して回転軸Ａｘ１に沿って移動可能でなくてもよい。

また、本実施形態に係る波動歯車装置１、アクチュエータ１００及びロボット用関節装置１３０の適用例は、上述したような水平多関節ロボットに限らず、例えば、水平多関節ロボット以外の産業用ロボット、又は産業用以外のロボット等であってもよい。水平多関節ロボット以外の産業用ロボットには、一例として、垂直多関節型ロボット又はパラレルリンク型ロボット等がある。産業用以外のロボットには、一例として、家庭用ロボット、介護用ロボット又は医療用ロボット等がある。

また、ベアリング４２は、深溝玉軸受に限らず、例えば、アンギュラ玉軸受等であってもよい。さらには、ベアリング４２は、玉軸受に限らず、例えば、転動体４２３がボール状でない「ころ」からなる、円筒ころ軸受、針状ころ軸受又は円錐ころ軸受等のころ軸受であってもよい。このような、ボール状（球体状）以外の転動体４２３であっても、転動体４２３が転動することにより圧力差が生じて、転動体４２３はポンプ構造として機能する。

また、波動歯車装置１、アクチュエータ１００又はロボット用関節装置１３０の各構成要素の材質は、金属に限らず、例えば、エンジニアリングプラスチック等の樹脂であってもよい。

また、潤滑剤Ｌｂ１は、潤滑油（オイル）等の液状の物質に限らず、グリス等のゲル状の物質であってもよい。

また、貫通孔Ｈ１の数及び配置は、実施形態１で説明した数及び配置に限らない。例えば、貫通孔Ｈ１は、１つ、２つ又は４つ以上設けられていてもよい。さらに、複数の貫通孔Ｈ１が設けられる場合に、複数の貫通孔Ｈ１の間隔Ｐ１は、複数の転動体４２３の間隔Ｐ２の倍数であってもよいし、複数の貫通孔Ｈ１が等ピッチで配置されることも必須ではない。

また、小径部３０５は、可撓性外歯歯車３とは別体に構成されていてもよい。例えば、可撓性外歯歯車３の内周面３０１における外歯３１の歯筋方向Ｄ１の一部に、帯状の部材を全周にわたり貼り付けることで、当該部材の内周面を小径部３０５とすることが可能である。また、外輪４２１は、可撓性外歯歯車３の内周面３０１に比較して同程度の硬度であってもよいし、可撓性外歯歯車３の内周面３０１に比較して低硬度であってもよい。

また、外歯３１の歯筋方向Ｄ１において、小径部３０５の両側に大径部３０６が設けられることは必須ではない。すなわち、歯筋方向Ｄ１において、小径部３０５の一方側（開口面３５側又は開口面３５とは反対側）にのみ、大径部３０６が設けられていてもよい。さらに、大径部３０６が、小径部３０５に対して少なくとも開口面３５側に位置することは必須ではなく、大径部３０６が、小径部３０５に対して開口面３５とは反対側にのみ位置してもよい。

（実施形態２）
本実施形態に係る波動歯車装置１Ｂは、図９に示すように、可撓性外歯歯車３の内周面３０１の形状が、実施形態１に係る波動歯車装置１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。図９は、図５と同様に、図１Ｂに相当する範囲について要部を拡大した概略断面図である。

本実施形態では、小径部３０５と大径部３０６との間には、外歯３１の歯筋方向Ｄ１において小径部３０５に向かって徐々に小径となる中間部３０７が設けられている。すなわち、実施形態１では、小径部３０５と大径部３０６との間には、５μｍ以上３０μｍ以下の高低差を持つ階段状の中間部３０７が生じており、中間部３０７にて内周面３０１の径（内径）が不連続に変化している。これに対して、本実施形態では、小径部３０５と大径部３０６との間の中間部３０７にて、内周面３０１の径（内径）が連続的に変化する。

具体的には、例えば、一般的な歯筋修整（クラウニング又はレリービング）のように、中間部３０７を傾斜面とすることにより、可撓性外歯歯車３の内周面３０１を、歯筋方向Ｄ１に沿って外輪４２１から徐々に逃す形状に加工する。特に、図９の例では、第１大径部３０６Ａから小径部３０５、更には第２大径部３０６Ｂにかけて径が連続的に変化することで、内周面３０１の断面が曲線状を成す。ここで、小径部３０５と中間部３０７とを合計した歯筋方向Ｄ１の長さは、概ね外輪４２１の幅（寸法）と一致することが好ましい。

この構成によれば、可撓性外歯歯車３の内周面３０１において応力集中が生じにくくなり、可撓性外歯歯車３の損傷がより生じにくくなる。

実施形態２の変形例として、歯筋方向Ｄ１において、小径部３０５から見て一方側（開口面３５側又は開口面３５とは反対側）の中間部３０７についてのみ、小径部３０５に向かって徐々に小径となるように構成されていてもよい。この場合、他方側の中間部３０７においては、内周面３０１の径（内径）が不連続に変化する。

実施形態２の構成（変形例を含む）は、実施形態１で説明した構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。

（まとめ）
以上説明したように、第１の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、剛性内歯歯車（２）と、可撓性外歯歯車（３）と、波動発生器（４）と、を備える。剛性内歯歯車（２）は、内歯（２１）を有する環状の部品である。可撓性外歯歯車（３）は、外歯（３１）を有し、剛性内歯歯車（２）の内側に配置される環状の部品である。波動発生器（４）は、回転軸（Ａｘ１）を中心に回転駆動される非円形状のカム（４１）、及びカム（４１）の外側に装着されるベアリング（４２）を有する。波動発生器（４）は、可撓性外歯歯車（３）の内側に配置され、可撓性外歯歯車（３）に撓みを生じさせる。波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、カム（４１）の回転に伴って可撓性外歯歯車（３）を変形させ、外歯（３１）の一部を内歯（２１）の一部に噛み合わせて、可撓性外歯歯車（３）を剛性内歯歯車（２）との歯数差に応じて剛性内歯歯車（２）に対して相対的に回転させる。可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）におけるベアリング（４２）の外輪（４２１）との対向部位は、外歯（３１）の歯筋方向（Ｄ１）において外輪（４２１）よりも幅狭な小径部（３０５）と、小径部（３０５）よりも大径である大径部（３０６）と、を含む。

この態様によれば、可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）は、ベアリング（４２）の外輪（４２１）との対向部位のうち、小径部（３０５）でのみ外輪（４２１）と接触し、大径部（３０６）においては外輪（４２１）と接触しないこととなる。そして、可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）のうち、外輪（４２１）との接触部位である小径部（３０５）は、外歯（３１）の歯筋方向（Ｄ１）において外輪（４２１）よりも幅狭である。そのため、可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）には、外輪（４２１）の幅方向の両端部（角部）が接触しにくくなり、外輪（４２１）との接触部位である小径部（３０５）には外輪（４２１）が面接触する。よって、ベアリング（４２）が接触することによる可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）の段差が生じにくくなり、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）を提供可能である。

第２の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１の態様において、小径部（３０５）は、可撓性外歯歯車（３）と一体である。

この態様によれば、小径部（３０５）の位置精度を向上でき、かつ小径部（３０５）及び大径部（３０６）を容易に形成することが可能である。

第３の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１又は２の態様において、小径部（３０５）と大径部（３０６）との間には、外歯（３１）の歯筋方向（Ｄ１）において小径部（３０５）に向かって徐々に小径となる中間部（３０７）が設けられている。

この態様によれば、可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）において応力集中が生じにくくなり、可撓性外歯歯車（３）の損傷がより生じにくくなる。

第４の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～３のいずれかの態様において、大径部（３０６）は、外歯（３１）の歯筋方向（Ｄ１）における小径部（３０５）の両側に位置する第１大径部（３０６Ａ）及び第２大径部（３０６Ｂ）を含む。

この態様によれば、ベアリング（４２）が接触することによる可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）の段差がより生じにくくなる。

第５の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～４のいずれかの態様において、外輪（４２１）は、可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）に比較して高硬度である。

この態様によれば、ベアリング（４２）が接触することによる可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）の段差がより生じにくくなる。

第６の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～５のいずれかの態様において、可撓性外歯歯車（３）は、外歯（３１）の歯筋方向（Ｄ１）の一方に開口面（３５）を有する筒状である。大径部（３０６）は、小径部（３０５）に対して少なくとも開口面（３５）側に位置する。

この態様によれば、可撓性外歯歯車（３）の弾性変形に伴って外輪（４２１）の当たりが特に強くなる開口面（３５）側で、可撓性外歯歯車（３）の内周面と外輪（４２１）との接触を抑制できる。

第７の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～６のいずれかの態様において、小径部（３０５）の半径と大径部（３０６）の半径との間には、５μｍ以上３０μｍ以下の差がある。

この態様によれば、ベアリング（４２）が接触することによる可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）の段差がより生じにくくなる。

第８の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～７のいずれかの態様において、外歯（３１）の歯筋方向（Ｄ１）における小径部（３０５）の寸法（Ｌ１）は、ベアリング（４２）の転動体（４２３）の直径（φ２）の１／２以上である。

この態様によれば、ベアリング（４２）が接触することによる可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）の段差がより生じにくくなる。

第９の態様に係るロボット用関節装置（１３０）は、第１～８のいずれかの態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）と、剛性内歯歯車（２）に固定される第１部材（１３１）と、可撓性外歯歯車（３）に固定される第２部材（１３２）と、を備える。

この態様によれば、ベアリング（４２）が接触することによる可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）の段差が生じにくくなり、信頼性の低下が生じにくいロボット用関節装置（１３０）を提供可能である。

第１０の態様に係る歯車部品は、第１～８のいずれかの態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）の可撓性外歯歯車（３）として用いられる。

この態様によれば、ベアリング（４２）が接触することによる可撓性外歯歯車（３）の内周面（３０１）の段差が生じにくくなり、信頼性の低下が生じにくい歯車部品を提供可能である。

第２～８の態様に係る構成については、波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

１，１Ａ，１Ｂ 波動歯車装置
２ 剛性内歯歯車
３ 可撓性外歯歯車（歯車部品）
４ 波動発生器
２１ 内歯
３１ 外歯
３５ 開口面
４１ カム
４２ ベアリング
１３０ ロボット用関節装置
１３１ 第１部材
１３２ 第２部材
３０１ （可撓性外歯歯車の）内周面
３０５ 小径部
３０６ 大径部
３０６Ａ 第１大径部
３０６Ｂ 第２大径部
４２１ 外輪
４２３ 転動体
Ａｘ１ 回転軸
Ｄ１ 歯筋方向
Ｌ１ （小径部の）寸法
φ２ （転動体の直）径

Claims (10)

1. 内歯を有する環状の剛性内歯歯車と、
   外歯を有し、前記剛性内歯歯車の内側に配置される環状の可撓性外歯歯車と、
   回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカム、及び前記カムの外側に装着されるベアリングを有し、前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯歯車に撓みを生じさせる波動発生器と、を備え、
   前記カムの回転に伴って前記可撓性外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記可撓性外歯歯車を前記剛性内歯歯車との歯数差に応じて前記剛性内歯歯車に対して相対的に回転させる波動歯車装置であって、
   前記可撓性外歯歯車の内周面における前記ベアリングの外輪との対向部位は、前記外歯の歯筋方向において前記外輪よりも幅狭な小径部と、前記小径部よりも大径である大径部と、を含む、
   波動歯車装置。
2. 前記小径部は、前記可撓性外歯歯車と一体である、
   請求項１に記載の波動歯車装置。
3. 前記小径部と前記大径部との間には、前記外歯の歯筋方向において前記小径部に向かって徐々に小径となる中間部が設けられている、
   請求項１又は２に記載の波動歯車装置。
4. 前記大径部は、前記外歯の歯筋方向における前記小径部の両側に位置する第１大径部及び第２大径部を含む、
   請求項１又は２に記載の波動歯車装置。
5. 前記外輪は、前記可撓性外歯歯車の内周面に比較して高硬度である、
   請求項１又は２に記載の波動歯車装置。
6. 前記可撓性外歯歯車は、前記外歯の歯筋方向の一方に開口面を有する筒状であって、
   前記大径部は、前記小径部に対して少なくとも前記開口面側に位置する、
   請求項１又は２に記載の波動歯車装置。
7. 前記小径部の半径と前記大径部の半径との間には、５μｍ以上３０μｍ以下の差がある、
   請求項１又は２に記載の波動歯車装置。
8. 前記外歯の歯筋方向における前記小径部の寸法は、前記ベアリングの転動体の直径の１／２以上である、
   請求項１又は２に記載の波動歯車装置。
9. 請求項１又は２に記載の波動歯車装置と、
   前記剛性内歯歯車に固定される第１部材と、
   前記可撓性外歯歯車に固定される第２部材と、を備える、
   ロボット用関節装置。
10. 請求項１又は２に記載の波動歯車装置の前記可撓性外歯歯車として用いられる、
    歯車部品。