JPH0451235Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、撓み噛み合い式歯車装置に係り、特
に、第１の剛性円形内歯歯車と、第１内歯歯車に
共軸に並置された異なる歯数の第２の剛性円形内
歯歯車と、両内歯歯車の内側に共軸に且つ両内歯
歯車に噛み合うように配置された第１内歯歯車と
同じ歯数の可撓性外歯歯車と、外歯歯車を撓ませ
て変形させ、外歯歯車と両内歯歯車の各内歯に部
分的に噛み合わせるとともに、その外歯歯車の形
状を回転させるように回転するウエーブ・ジエネ
レータとを備え、ウエーブ・ジエネレータの回転
により第１内歯歯車と第２内歯歯車との間に相対
回転を生じさせるようになつたいわゆるフラツト
型撓み噛み合い式歯車装置に用いられる外歯歯車
の歯の形状の改良に係る。

従来の技術 代表的な撓み噛み合い式歯車装置は、剛性円形
内歯歯車と、この内歯歯車の内側に設けられ該歯
車に例えば２個所で噛み合うよう楕円形に変形さ
れ、更に内歯歯車の歯数より2n枚（ｎは正の整
数である）少ない歯数にされた可撓性外歯歯車
と、該外歯歯車の内側に嵌合して該外歯歯車を楕
円形に撓ませるウエーブ・ジエネレータとから成
り、このウエーブ・ジエネレータは、内側の楕円
形のカム板と、このカム板の外周に嵌合して楕円
形に撓められたボールベアリングとから成り、ウ
エーブ・ジエネレータのベアリングの外輪が外歯
歯車に嵌合している。このような構成で成る撓み
噛み合い式歯車装置は、ウエーブ・ジエネレータ
のカム板に設けられた入力軸を回転させると、外
歯歯車の楕円形が回転させられ、この楕円形の回
転により両歯車がその歯数差に対応して相対回転
し、内歯歯車または外歯歯車に出力軸を設けると
該出力軸は入力軸に対して大きい減速比で回転す
る。従つて、この撓み噛み合い式歯車装置は、少
ない要素で大きな減速比を得ることができるので
精密機械等に多用されている。

ところで、撓み噛み合い式歯車装置には、上記
の、いわゆるカツプ型撓み噛み合い式歯車装置の
外に、フラツト型撓み噛み合い式歯車装置と呼ば
れているものがある。このフラツト型撓み噛み合
い式歯車装置は、第１の剛性円形内歯歯車と、該
第１内歯歯車に共軸に並置され、該第１内歯歯車
とは異なる歯数にされた第２の剛性円形内歯歯車
と、両内歯歯車の内側に共軸に且つ両内歯歯車に
噛み合うように配置された第１内歯歯車と同じ歯
数の可撓性外歯歯車と、該外歯歯車を撓ませて変
形させ、外歯歯車を両内歯歯車の各内歯に部分的
に噛み合わせるとともに、その外歯歯車の形状を
回転させるように回転するウエーブ・ジエネレー
タを備え、ウエーブ・ジエネレータの回転により
第１内歯歯車と第２内歯歯車との間に相対回転を
生じさせるように構成されている。この撓み噛み
合い式歯車装置は、２つの内歯歯車を並置してお
り、可撓性の外歯歯車が環状に形成され、装置全
体が偏平に且つ薄く形成されることから、フラツ
ト型撓み噛み合い式歯車装置と呼ばれている。

かかるフラツト型撓み噛み合い式歯車装置にお
いて、外歯歯車の各歯は、第１内歯歯車に当接す
る部分と第２内歯歯車に当接する部分とに分けら
れ、この第１内歯歯車に当接する部分と第２内歯
歯車に当接する部分とには、それぞれ両内歯歯車
を相対的に回転させる力が作用する。この力のた
め、両当接部分は、その境界部分に向けて、歯面
荷重が徐々大きくなり、該境界部分で最も大きく
なる。従つて、その境界部分が大きな歯面荷重の
ため、摩耗して歯の形状をいびつに変形させてし
まう。そして、この変形が進行すると、外歯歯車
から内歯歯車への回転運動の伝達ができなくなつ
てしまう。

従つて、本考案の目的は、いわゆるフラツト型
撓み噛み合い式歯車装置において、外歯歯車の歯
の、両内歯歯車の当接部分の境界部分の摩耗を防
ぎ、外歯歯車から内歯歯車への回転の伝達を維持
することのできる撓み噛み合い式歯車装置を提供
するにある。

問題点を解決するための手段 かかる目的を達成するために、本考案によれ
ば、フラツト型撓み噛み合い式歯車装置であつ
て、外歯歯車の各歯の形状は、第１内歯歯車に当
接する部分と第２内歯歯車に当接する部分との境
界部分において、歯厚が薄く成形されていること
を特徴とする撓み噛み合い式歯車装置は提供さ
れ、これにより、境界部分の歯面にかかる荷重
は、他の歯面にかかる荷重と同じになる。

実施例 以下、本考案の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。第１図は、撓み噛み合い式歯車
装置１の原理を示している。この撓み噛み合い式
歯車装置１は、剛性円形内歯歯車２と、この内歯
歯車の内側に設けられた可撓性のリング形状の外
歯歯車３と、この外歯歯車の内側に嵌合して該外
歯歯車を楕円形に撓ませるウエーブ・ジエネレー
タ４とから成る。ウエーブ・ジエネレータ４は、
内側の楕円形のカム板５と、このカム板５の外周
に嵌合して楕円形に撓められたボールベアリング
６とから成り、ウエーブ・ジエネレータのベアリ
ングの外輪７が外歯歯車に嵌合している。外歯歯
車３は、ウエーブ・ジエネレータ４によつて楕円
形に撓められているので、円形の剛性内歯歯車２
に対して、直径方向に対向する２点を中心として
その両側の一部でしか噛み合わない。第１図では
矢印Ａ及びＢの方向の２点が噛み合い点となる。
また、ウエーブ・ジエネレータ４はボールベアリ
ング６を有するので、ウエーブ・ジエネレータ４
のカム板５が回転すると、外歯歯車３はその楕円
形状が回転させられるだけで、カム板によつて直
接回転させられることはない。なお、外歯歯車３
は、内歯歯車の歯数より2n（ｎは正の整数）枚少
ない歯数（第１図では内歯歯車より４枚少ない）
にされている。

この撓み噛み合い式歯車装置１の動作について
第２図ａ〜ｄを用いて説明する。ウエーブ・ジエ
ネレータ４のカム板５が第２図ａの位置にあると
き、外歯歯車３の楕円形の長軸において、内歯歯
車２の１つの歯溝８が外歯歯車３の１つの歯９に
噛み合つている（歯溝８及び歯９を中心としてそ
の両側でもいくつかの歯が噛み合つている）。カ
ム板５を第２図ｂに示すように90度回転させる
と、外歯歯車３はその楕円形が回転し、外歯歯車
３の噛み合い点が楕円の長軸の移動に従つて移動
して歯溝８と歯９とは離れる。第２図ｃに示すよ
うに、カム板５が180度回転すると歯溝８と歯９
とが再び噛み合うが、その位置は歯数差（図示の
例では４枚すなわちｎ＝２）の半分だけすなわち
ｎ枚分（図示の例では２枚分）だけずれる。そし
て第２図ｄに示すように、カム板５が360度回転
すると、歯溝８と歯９とは歯数差（４枚）だけず
れる。このように噛み合い位置が順次ずれる動き
を出力として取り出せば大きな減速比を得ること
ができる。

上記の可撓性の外歯歯車３を、第１図の紙面に
直角な方向に且つ一方の側に延長させたカツプ形
状に形成したものがある。これがいわゆるカツプ
形撓み噛み合い式歯車装置であり、簡単な構造で
あるという利点がある。しかし、外歯歯車がカツ
プ形状に形成されるため、装置全体がどうしても
大型となり、占有空間が大きくなるという欠点が
ある。

かかる欠点をなくするため、第３図に図示のよ
うに、第１の剛性円形内歯歯車１１と、第１内歯
歯車に共軸に並置され、第１内歯歯車とは異なる
歯数にされた第２の剛性円形内歯歯車１２と、両
内歯歯車の内側に共軸に且つ両内歯歯車に部分的
に噛み合うように配置された第１内歯歯車と同じ
歯数の可撓性外歯歯車１３と、外歯歯車を撓ませ
て変形させ、外歯歯車を両内歯歯車の各内歯に部
分的に噛み合わせるとともに、外歯歯車の形状を
回転させるウエーブ・ジエネレータ１４とを備え
た撓み噛み合い式歯車装置１０が知られている。
この撓み噛み合い式歯車装置１０は、図示のよう
に、環状の２つの内歯歯車１１及び１２が並置さ
れており、また、可撓性の外歯歯車１３もカツプ
形状でなく、環状に形成され、装置全体が偏平に
且つ薄く形成されることから、フラツト型撓み噛
み合い式歯車装置と呼ばれている。

このフラツト型撓み噛み合い式歯車装置におい
ても、第１図に図示のように、ウエーブ・ジエネ
レータ１４は外歯歯車１３を変形させてその形状
を回転させる。従つて、このウエーブ・ジエネレ
ータ１４の回転により、第２図ａ〜ｄに示すよう
に、外歯歯車１３と第１及び第２内歯歯車１１，
１２との噛み合い点が回転する。上記のように、
第１内歯歯車１１は外歯歯車１３と同じ歯数であ
るので外歯歯車１３の形状が回転しても両歯車の
間には相対的な回転はない。しかし、第２内歯歯
車１２と外歯歯車１３との歯数は異なるので、第
２図ａ〜ｄにおいて説明したように、両歯車は相
対的に回転する。従つて、第１内歯歯車１１と第
２内歯歯車１２とが相対回転を生じることにな
る。このことを利用して、ウエーブ・ジエネレー
タに入力軸が設けられ、一方の内歯歯車が固定さ
れ、他方の内歯歯車に出力軸が設けられると、入
力軸と出力軸との間に、大きな減速比を得ること
ができる。

上記のカツプ型撓み噛み合い式歯車装置１にお
いては、第４図に図示のように、外歯歯車１３の
各歯１６は、第１内歯歯車１１に当接する部分１
７と第２内歯歯車１２に当接する部分１８とに分
けられる。第１内歯歯車当接部分１７と第２内歯
歯車当接部分１８とには、それぞれ両内歯歯車を
相対的に回転させる歯面荷重すなわち、力F₁及
びF₂が作用する。これらの力は図示のように、
相互に向き合う力、すなわち反対向きの力であ
る。これは、一方の内歯歯車１１を他方の内歯歯
車１２に対して回転させようとする力が、外歯歯
車１３の歯にかかるからである。このため、歯面
荷重すなわち力F₁及びF₂は、第５図に図示のよ
うに、両当接部分１７及び１８の境界部分１９に
向けて、徐々に大きくなり、該境界部分１９で最
も大きくなる。従つて、その境界部分１９が大き
な歯面荷重のため、第４図に図示のように、摩耗
して歯の形状をいびつに変形させてしまう。そし
て、この変形が進行すると、外歯歯車から内歯歯
車への回転運動の滑らかな伝達ができなくなつて
しまう。

本考案においては、第６図及び第７図に図示の
ように、外歯歯車１３の各歯１６の形状は、第１
内歯歯車１１に当接する部分１７と第２内歯歯車
１２に当接する部分１８との境界部分１９におい
て、肉厚が薄くなるように成形されている。第６
図の例では、境界部分１９を中心に歯面２０がク
ラウニング加工されて、この歯面に凹部２１が成
形されている。なお、歯面２０だけへのクラウニ
ング加工が困難な場合、第７図のように成形して
もよい。すなわち、第７図の例では、歯面２０だ
けでなく、境界部分１９に対応する歯底面２２の
部分にもクラウニング加工が施され、歯底面に凹
部２３が成形されている。

凹部２１の形状は、第５図の歯面荷重分布に対
応させて、境界部分１９において深く（すなわち
歯厚が薄く）成形され、境界部分から離れるに従
つて浅く（すなわち歯厚が厚く）成形されるのが
望ましい。

考案の効果 本考案によれば、外歯歯車の各歯の形状は、第
１内歯歯車に当接する部分と第２内歯歯車に当接
する部分との境界部分において、歯厚が薄く成形
されていることを特徴とするフラツト型撓み噛み
合い式歯車装置が提供されるので、２つの内歯歯
車から加わる、外歯歯車の歯面への歯面荷重が一
様になり、歯面のゆがみ等の変形を防止すること
ができる。また、歯厚の薄い部分は凹部となるの
で、この凹部部分にグリース等の潤滑油が溜まつ
て、これにより、外歯歯車と内歯歯車との噛合い
が更に滑らかになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、撓み噛み合い式歯車装置の概略正面
図である。第２図ａ〜ｄは撓み噛み合い式歯車装
置の動作説明図である。第３図は、フラツト型撓
み噛み合い式歯車装置の概略断面図である。第４
図は、変形した歯面を有する外歯歯車の歯の１部
の斜視図である。第５図は、変形した歯面を有す
る外歯歯車の歯の１部の平面図である。第６図
は、本考案に係るフラツト型撓み噛み合い式歯車
装置の外歯歯車の歯の１部の斜視図である。第７
図は、第６図とは違う形状の、本考案に係るフラ
ツト型撓み噛み合い式歯車装置の外歯歯車の歯の
１部の斜視図である。 符号の説明、１……撓み噛み合い式歯車装置、
２……剛性の内歯歯車、３……可撓性の外歯歯
車、４……ウエーブ・ジエネレータ、１０……フ
ラツト型撓み噛み合い式歯車装置、１１……第１
内歯歯車、１２……第２内歯歯車、１３……外歯
歯車、１６……外歯歯車の歯、１７……第１内歯
歯車当接部分、１８……第２内歯歯車当接部分、
１９……境界部分、２０……歯面、２１……凹
部、２２……歯底面、２３……凹部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 第１の剛性円形内歯歯車と、該第１内歯歯車に
   共軸に並置され、該第１内歯歯車とは異なる歯数
   にされた第２の剛性円形内歯歯車と、両内歯歯車
   の内側に共軸に且つ両内歯歯車に噛み合うように
   配置された第１内歯歯車と同じ歯数の可撓性外歯
   歯車と、該外歯歯車を撓ませて変形させ、外歯歯
   車を両内歯歯車の各内歯に部分的に噛み合わせる
   とともに、その外歯歯車の形状を回転させるよう
   に回転するウエーブ・ジエネレータとを備え、ウ
   エーブ・ジエネレータの回転により第１内歯歯車
   と第２内歯歯車との間に相対回転を生じさせるよ
   うになつた撓み噛み合い式歯車装置において、 前記外歯歯車の各歯の形状は、第１内歯歯車に
   当接する部分と第２内歯歯車に当接する部分との
   境界部分において、歯厚が薄く成形されているこ
   とを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置。