JPH08312730A

JPH08312730A - 偏平型波動歯車装置

Info

Publication number: JPH08312730A
Application number: JP7120957A
Authority: JP
Inventors: Naomi Shirasawa; 直巳白澤
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1996-11-26
Anticipated expiration: 2021-04-19
Also published as: DE69612597D1; EP0770794A4; WO1996036822A1; DE69612597T2; EP0770794B1; US5850765A; JP3768261B2; EP0770794A1

Abstract

(57)【要約】【目的】波動歯車装置の偏平化、小型コンパクト化お
よび製造コストの低減化を図ること【構成】波動歯車装置１は、第１および第２の端板
２、３の間に、回転自在に入力軸４を両持ち状態で支持
すると共に、波動歯車機構を組み込み、その外周側には
クロスローラベアリング８を配置した構成を採用してい
る。波動歯車機構は、剛性内歯歯車５と、この内側のシ
ルクハット形の可撓性外歯歯車６と、この内側に装着し
た波動発生器７から構成される。ベアリング８の外輪８
１と第２の端板３の間に可撓性外歯歯車の環状ボス６４
を挟み、これらの三部材を締結してある。ベアリング８
の内輪８２と第１の端板２の間に剛性内歯歯車５を挟
み、これらの三部材を締結してある。入力軸４を中空軸
としてもよい。このような構成を採用することにより、
装置全体を可撓性外歯歯車の軸長よりも僅かに長い程度
の長さの偏平なものにでき、ベアリングの外輪が装置ハ
ウジングとして利用できるるので、部品点数を減らし、
小型コンパクトにできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は波動歯車装置に関し、特
に、部品点数が少なく小型コンパクトでしかも廉価に製
造することができる偏平型波動歯車装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】波動歯車装置としては、その構成部品で
ある可撓性外歯歯車が、環状をした形式のもの、カップ
状をした形式のもの、およびシルクハット状をした形式
のものが知られている。これらのうち、本願人は、先
に、特願平６−３１０８３４号明細書、同６−３１０８
３５号明細書において偏平なシルクハット状の可撓性外
歯歯車を備えた波動歯車装置を提案している。この偏平
なシルクハット状の可撓性外歯歯車を用いれば波動歯車
装置を偏平に構成することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、シル
クハット状の可撓性外歯歯車を備えた波動歯車装置にお
いて、更に、その偏平化および小型コンパクト化および
製造コストの低減化を図ることにある。特に、本発明は
上記の偏平なシルクハット状の可撓性外歯歯車を採用し
た場合に適した構造の偏平型波動歯車装置を実現するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の偏平型波動歯車装置においては、装置軸
線方向の両端を、それぞれ第１の端板および第２の端板
によって規定し、これらの間に、円筒状の胴部、この胴
部における前記第１の端板の側の開口端外周面に形成さ
れた外歯、この胴部における前記第２の端板の側の開口
端から半径方向の外側に向けて連続している環状のダイ
ヤフラムおよびこのダイヤフラムの外周縁に連続した厚
肉の環状ボスを備えたシルクハット型の可撓性外歯歯車
を配置すると共に、その外歯の外周に、内周面に当該外
歯に噛み合い可能な内歯が形成されている環状の剛性内
歯歯車を配置し、前記外歯が形成されている円筒状胴部
の内側には、当該円筒状胴部を半径方向に撓めて外歯を
前記内歯に対して部分的に噛み合わせると共に当該噛み
合わせ位置を円周方向に移動させる波動発生器を配置す
るようにしている。さらに、装置軸線方向に貫通した状
態に入力軸を配置し、これを波動発生器に固着すると共
に一方の側を前記第１の端板に回転自在に支持し、他方
の側を前記第２の端板に回転自在に支持した両持ち状態
に支持するようにしている。そして、前記可撓性外歯歯
車の円筒状胴部の外周にベアリングを配置して、その外
輪を前記環状ボスを介して前記第２の端板に固着し、そ
の内輪を前記剛性内歯歯車を介して前記第１の端板に固
着した構成としてある。

【０００５】ここで、前記ベアリングとしてはクロスロ
ーラベアリングを用いることが好ましい。この場合、ク
ロスローラベリングを、前記可撓性外歯歯車の環状ボス
と前記環状剛性内歯歯車の間に位置させて、当該ベリン
グの外輪の環状端面と前記第２の端板の内側の環状端面
の間に前記可撓性外歯歯車の環状ボスを挟み込まれた状
態でこれらの三部材を締結すると共に、当該ベアリング
の内輪の環状端面と前記第１の端板の内側の環状端面の
間に前記剛性内歯歯車を挟み込んだ状態でこれらの三部
材を締結する構成を採用することが好ましい。

【０００６】さらには、前記入力軸として中空入力軸と
すれば、装置をその軸線方向に貫通して延びる貫通孔を
形成できるので好ましい。

【０００７】

【作用】本発明の偏平型波動歯車装置においては、その
軸線方向の両端が第１および第２の端板で規定され、そ
れらの間に波動歯車機構の構成要素である可撓性外歯歯
車、剛性内歯歯車および波動発生器が配置され、可撓性
外歯歯車の外周にはベアリングが配置されて、その内輪
および外輪が第１および第２の端板の側に固着されてい
ると共に、波動発生器を回転させるための入力軸の両端
はそれぞれ第１および第２の端板によって両持ち状態で
回転自在に支持されれている。このように、第１および
第２の端板の間の最も外周にはベアリングの外輪が位置
し、この外輪が装置ハウジングを兼用することになる。
よって、装置ハウジングとして別個の部材を配置する必
要がない。また、可撓性外歯歯車の円筒状胴部の軸長を
短くすれば装置を偏平にできる。よって、前述した本願
人が提案している偏平型のシルクハット状可撓性外歯歯
車を採用すれば、装置を極めて偏平なものにすることが
できる。

【０００８】また、可撓性外歯歯車はシルクハット状の
ものであり、そのダイヤフラムの外周縁に形成されてい
る厚肉の環状ボスが、丁度、第１の端板とベアリングの
外輪の間に位置するので、これらの三部材に締結用ボル
ト用のボルト孔を形成しておくのみで、簡単にこれらを
一体化できる。よって、各部材の形状を単純なものとで
きる。

【０００９】さらに、ベアリングの内輪も、その環状端
面が剛性内歯歯車の環状端面あるいは第１の端板に対峙
するので、これらの部材を一体化することも締結用ボル
ト等を用いて簡単に行うことができる。

【００１０】一方、入力軸を中空入力軸として場合に
は、この中空部分を利用して、別の部材を配置でき、ま
た電気配線等の引回しも行うことができるので、装置レ
イアウト等の自由度が増す等の利点がある。

【００１１】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００１２】（実施例１）図１には、本発明を適用した
波動歯車装置の第１の実施例を示してある。

【００１３】本例の波動歯車装置１は、その軸線１ａの
方向の両端がそれぞれ第１の端板２および第２の端板３
によって規定されている。第１の端板２の内側端面の中
心位置に円形溝２１が形成され、この内周面によって、
装置軸線１ａの方向に向けて配列した入力軸４の一端が
軸受２２を介して回転自在に支持されている。また、第
２の端板３の側においては、その中心に貫通孔３１が形
成されており、この内周面によって、入力軸４の先端側
が軸受３２を介して回転自在に支持されている。入力軸
４の先端４１はこの貫通孔３１から外側に突出してい
る。

【００１４】次に、両端板２、３の間には、波動歯車機
構が組み込まれている。波動歯車機構は、環状の剛性内
歯歯車５と、シルクハット型の可撓性外歯歯車６と、波
動発生器７から構成される。可撓性外歯歯車６は、円筒
状の胴部６１と、その一方の側の開口端の外周に形成さ
れた外歯６２と、他方の開口端に連続して半径方向の外
側に直角に延びる環状のダイヤフラム６３と、このダイ
ヤフラム６３の外周縁に連続している厚肉の環状ボス６
４から形成されている。外歯６２の外周には、剛性内歯
歯車５が配置されており、その内周面に形成された内歯
５１と外歯６２は噛み合い可能である。この外歯６２が
形成されている胴部６１の内側部分には波動発生器７が
はめ込まれている。

【００１５】波動発生器７は、楕円状輪郭の剛性カム板
７１と、その外周に嵌めたベアリング７２から構成され
ている。剛性カム板７１の中心には上記の入力軸４が貫
通して延びており、この剛性カム板７１は入力軸４に固
着されている。波動発生器７によって、可撓性外歯歯車
６の外歯６２の部分は楕円形に撓められて、その長軸方
向の両端において内歯５１に噛み合っている。入力軸４
の回転によって波動発生器７も回転し、これに伴って、
外歯６２と内歯５１の噛み合い位置が円周方向に移動す
る。一般的には、外歯６２は内歯５１よりも歯数が２枚
少ないので、噛み合い位置が円周方向に移動すると、こ
れらの外歯および内歯の間には、入力回転に比べて大幅
に減速された相対回転が発生する。この回転を、内歯あ
るいは外歯の側から取り出すことができる。このような
減速原理は公知であるので、本明細書においてその詳細
な説明は省略する。

【００１６】次に、可撓性外歯歯車６の胴部６１の外周
側において、第２の端板３と剛性内歯歯車５の間の位置
には、クロスローラベアリング８が配置されている。ク
ロスローラベアリング８は、外輪８１と、内輪８２と、
これらの間に形成された環状溝内に転動自在に交互に交
差する状態に配置されているローラ８３から構成されて
いる。

【００１７】本例においては、クロスローラベアリング
８の外輪８１の環状端面８１ａと、これに対峙している
第２の端板３の内側端面３２の間に、可撓性外歯歯車６
の環状ボス６４が両側から挟まれた状態に配置されてい
る。そして、これらの三部材には、円周方向に向けて多
数の締結用ボルト孔が形成され、これらにに装着した締
結用ボルト９によって、これらの三部材が締結されてい
る。また、これらの三部材を貫通した状態に、円周方向
に向けて多数のボルト孔１０が形成されており、これら
のボルト孔を利用して、本例の装置１がモータ（図示せ
ず）のハウジング等の側に取付け固定されるようになっ
ている。

【００１８】これに対して、クロスローラベアリング８
の内輪８２の環状端面８２ａと、これに対峙している第
１の端板２に形成されている環状端面２３との間には、
剛性内歯歯車５が両側から挟まれた状態に配置されてい
る。そして、これらの三部材が、締結用ボルト１１によ
って締結されている。

【００１９】（シルクハット形の可撓性外歯歯車の断面
形状）ここで、本例で使用しているシルクハット形の可
撓性外歯歯車６としては、次のような断面形状のものが
適している。図２は、上記のシルクハット形の可撓性外
歯歯車６として採用するのに適した短胴形の可撓性外歯
歯車１００をその装置軸線１００ａを含む平面で切断し
た縦断面を示す図である。また、図３には、可撓性外歯
歯車１００のダイヤフムラ部を拡大して示してある。各
部分の断面形状は、装置軸線１００ａを含む平面で切断
して見た場合に次のようになっている。

【００２０】まず、外歯歯車１００の胴部１２２の内周
面は、その先端側開口端１２２ａから装置軸線１００ａ
に平行な直線１２２ｂによって規定されている。この直
線１２２ｂの基端側の点１２２ｃは、この直線１２２ｂ
に滑らかに連続する円弧１２２ｄに繋がっている。円弧
１２２ｄの他端側はＡ点において、ダイヤフラム部１２
３の裏面を規定している装置軸線１００ａに直交する直
線２３１に滑らかに連続している。この直線２３１の他
端である外周側の端はＣ点において、ボス部１２５の裏
面側に連続している円弧１２５ａに滑らかに連続してい
る。円弧１２５ａの他端は、装置軸線１００ａに直交す
る直線１２５ｂに繋がっている。

【００２１】これに対して、外歯歯車１００の胴部１２
２の外周面は、基本的には、内周面側の直線１２２ｂに
平行な直線１２２ｅによって規定されている。胴部１２
２の先端側の外周部分には前述したように外歯１２４が
一体成形されている。この直線１２２ｅの端は、中心が
Ｏ１点の凸円弧１２２ｆに滑らかに連続している。この
円弧１２２ｆは、中心がＯ２の凹円弧１２２ｇに滑らか
に連続している。さらに、この凹円弧１２２ｇは、これ
よりも曲率の小さな中心がＯ３である凹円弧１２２ｈに
滑らかに連続している。この凹円弧１２２ｈは、曲率の
大きな中心がＯ４である凹円弧１２２ｉに滑らかに連続
している。このように、胴部１２２の基端側の部分は、
円弧１２２ｇによって、直線１２２ｂ、１２２ｅにより
規定される胴部２２の厚さｔ（１２２）よりも薄い薄肉
部分が形成されている。

【００２２】円弧１２２ｉは、ダイヤフラム部１２３の
表面側を規定している中心がＯ５の円弧２３３に滑らか
に連続している。この円弧２３３は、ダイヤフラム部１
２３のほぼ中心位置、すなわちＡ点とＣ点の中央の位置
であるＢ点において、これよりも曲率が僅かに大きな中
心がＯ６の円弧２３４に滑らかに連続している。円弧２
３４の他端は、ボス部１２５の表面を規定している装置
軸線１００ａに直交する直線１２５ｃに滑らかに連続し
ている。このように、ダイヤフラム部１２３は、裏面側
が直線２３１で規定され、表面側が２つの円弧２３３、
２３４により規定されている。２つの円弧２３３、２３
４はダイヤフラム部１２３の中央であるＢ点で連続して
いる。したがって、これらの直線、円弧により規定され
るダイヤフラム部１２３の厚さは、その中央位置である
Ｂ点での厚さｔ（Ｂ）が最小厚さとなる。また、ダイヤ
フラム部１２３の内周端部であるＡ点での厚さｔ（Ａ）
が最大厚さとなる。さらには、ダイヤフラム部１２３の
外周端部であるＣ点での厚さｔ（Ｃ）は、厚さｔ（Ａ）
よりも僅かに薄い厚さとなる。

【００２３】このように断面形状が規定されている可撓
性外歯歯車１００が組み込まれた波動歯車装置において
は、その動作時にダイヤフラム部１２３に発生する応力
の分布は、従来に比べてなだらかで均一化される。ま
た、その内周端部、外周端部での応力集中も充分に緩和
される。したがって、従来に比べて、ダイヤフラム部１
２３の外径寸法を小さくできる。すなわち、図２におけ
る装置外径寸法Ｄを小さくすることができる。また、ダ
イヤフラム部１２３に発生する応力を低減できるので、
胴部１２２の長さＬ（１２２）を短くすることができ
る。

【００２４】一方、胴部１２２において、ダイヤフラム
部１２３の内周端部に連続する部分に薄肉部分を形成し
てある。実験によれば、この部分は発生応力が小さい部
分である。よって、この部分を隣接する胴部１２２の厚
さに比べて薄くすることにより、胴部１２２からダイヤ
フラム部１２３にかけての応力分布を均一化できる。

【００２５】ここで、実験によれば、Ａ点およびＣ点の
厚さは、最小厚さｔ（Ｂ）に対して次の範囲内に設定す
ると、ダイヤフラム部１２３の内周端部から外周端部に
かけての応力部分がなだらかになり、内周端部および外
周端部での応力集中が緩和される。

【００２６】１．５＜ｔ（Ａ）／ｔ（Ｂ）＜２．２１．４＜ｔ（Ｃ）／ｔ（Ｂ）＜２．０なお、ダイヤフラム部１２３の厚さを規定するために、
２つの円弧２３３、２３４を用いている。しかし、３つ
以上の円弧を用いて、ダイヤフラム部１２３の厚さを規
定してもよい。また、ダイヤフラム部１２３の裏面側は
直線２３１によって規定しているが、この代わりに曲線
を用いて、表面側を直線より規定するようにしてもよ
い。さらには、ダイヤフラム部１２３の両面を曲線によ
り規定して、上述した条件を満たす断面形状に設定して
もよい。

【００２７】また、胴部１２２の外周面側に薄肉部分を
形成してあるが、この代わりに胴部１２２の内周面側に
このような薄肉部分を形成してもよい。あるいは、この
部分を、外周面および内周面の双方において凹曲線によ
り規定して、薄肉部分としてもよい。

【００２８】ここで、実験等によれば、胴部１２２の薄
肉部分２２１の厚さｔ（２２１）は、胴部２２の厚さｔ
（１２２）の約８０％に設定することが望ましいことが
確認された。

【００２９】なお、シルクハット型波動歯車装置におけ
る可撓外歯歯車１００のコーニングについて考察する。
可撓性外歯歯車１００は、その内側にはめ込まれた波動
発生器によって繰り返し楕円形に撓まされる。この変形
現象、すなわちコーニングにより波動発生器のベアリン
グに作用するコーニング力を小さくするためには、外歯
２４の歯筋方向の長さ（歯部長さ）Ｌ（１２４）を短く
することが好ましい。

【００３０】歯部長さＬ（１２４）を短くすれば、それ
に応じて胴部１２２の軸長さＬ（１２２）も短くするこ
とができる。すなわち、軸長の短い撓み噛み合い式歯車
装置を実現できる。しかるに、軸長を短くすると、図４
に示すように、可撓性外歯歯車１００のコーニング角θ
が増加する。この結果、ダイヤフラム１２３の発生応力
も増加してしまうことになる。

【００３１】しかしながら、前述したように、可撓性外
歯歯車１００の各部分の肉厚さを設定することにより、
その軸長さを短くしても、過剰な応力集中が発生せず、
また発生応力の分布もなだらかにできることが確認され
た。

【００３２】ここで、可撓性外歯歯車１００の胴部１２
２の長さＬ（１２２）を、外歯の開口径すなわち外歯の
ピッチ円直径Ｄ（ｐ）の約２０から約７０％の範囲内の
寸法に設定することが望ましい。また、外歯の歯筋方向
の長さＬ（１２４）は実用上、ピッチ円直径Ｄ（ｐ）の
約１０から約３０％の範囲内の長さにすることが望まし
い。

【００３３】このように、シルクハット形状の可撓性外
歯歯車のダイヤフラム部の厚さを、中央部分において最
小厚さとし、内周端部において最大厚さとし、外周端部
の厚さを内周端部の厚さよりも薄く、中央部分の厚さよ
りも厚くなるように設定すると共に、内周端部から外周
端部に沿ってこのような肉厚さが形成されるように滑ら
かに肉厚を変化させるようにしている。したがって、ダ
イヤフラム部の内周端部および外周端部の応力集中を緩
和でき、しかも、ダイヤフラム部の発生応力分布を均一
化することができる。よって、ダイヤフラム部の外径寸
法を従来よりも小さくすることができる。また、胴部の
長さを短くしてもダイヤフラム部の内外周端部に過剰が
応力集中が発生することを回避できるので、軸長の短い
可撓性外歯歯車を実現できる。

【００３４】さらに、シルクハット形状の可撓性外歯歯
車における胴部のダイヤフラム部の側の端には、当該ダ
イヤフラム部の内周端部に連続させるために装置軸線方
向とは直交する方向に湾曲している湾曲部分が形成され
ており、当該湾曲部分の開始位置に隣接した胴部の部位
に、隣接する部分よりも肉厚の薄い薄肉部分を形成して
ある。この位置に薄肉部分を形成することにより、ダイ
ヤフラム部の内周端部、外周端部での応力集中が緩和さ
れ、全体としてなだらかな応力分布が得られる。この結
果、従来よりも短い可撓性外歯歯車を使用することが可
能になる。

【００３５】更にまた、胴部の長さは、前記外歯歯車の
外歯のピッチ円直径の約０．２から約０．７倍の範囲内
に設定し、前記外歯の歯筋方向の長さは、当該外歯のピ
ッチ円直径の約０．１から約０．３倍の範囲内に設定し
ている。このようにすることにより、可撓性外歯歯車の
コーニング角が増加しても外歯と内歯の適正な噛み合い
状態を保持することができる。

【００３６】さらには、外歯歯車のダイヤフラム部の装
置軸線を含む平面で切断した場合の断面形状は、その内
周端部の厚さをｔ（Ａ）、その外周端部の厚さをｔ
（Ｃ）、内周端部と外周端部のほぼ中央の部分の厚さを
ｔ（Ｂ）とすると、ｔ（Ａ）を最大厚さ、ｔ（Ｂ）を最
小厚さに設定すると共に、ｔ（Ａ）＞ｔ（Ｃ）＞ｔ
（Ｂ）となるように設定している。この構成を採用すれ
ば、より一層、その内端部外周端部の応力集中を緩和で
きると共に、応力分布もより一層なだらかにすることが
できる。

【００３７】このように、図２に示す断面形状の可撓性
外歯歯車を採用すれば、外径寸法のみならず、軸長も短
くすることができる。

【００３８】置を実現することができる。

【００３９】（実施例１の効果）以上説明したように、
本例の波動歯車装置１においては、第１および第２の端
板の間に入力軸を両持状態で回転自在に支持し、また、
これらの間にシルクハット形の可撓性外歯歯車を配置
し、更に、外歯歯車のボスと剛性内歯歯車の間にクロス
ローラベアリングを配置してある。したがって、クロス
ローラベアリングの外輪が装置の外周部分を覆うハウジ
グとして機能する。よって、装置ハウジングとして別部
材を配置する必要がない。また、両端板の距離、すなわ
ち装置の軸長は、その間に配置されているシルクハット
形の可撓性外歯歯車の軸長さによって左右される。よっ
て、この外歯歯車として本願人が先に提案している短胴
形のものを採用すれば極めて偏平な波動歯車装置を実現
できる。さらには、波動歯車機構の主要構成要素である
剛性内歯歯車、可撓性外歯歯車および波動発生器の形状
等を変更することなく、その両側の端板を取り替えるの
みで、入力軸の突出方向、すなわちモータの取付け方向
を変更できる。さらには、入力軸として中空軸を採用し
て端板を貫通させるようにすれば、簡単に中空形の装置
を実現できる。

【００４０】（実施例２）図５には、本発明の第２の実
施例に係る波動歯車装置を示してある。本例の波動歯車
装置５０の基本的な構造は、実施例１の場合と同様であ
るので、対応する部分には同一の参照番号を付して、そ
れらの部分の説明は省略する。

【００４１】本例の波動歯車装置５０の特徴は、入力軸
を中空形とすることにより中空形の波動歯車装置を構成
した点である。そのために、本例の左右の第１および第
２の端板５１０、５２０は、共にほぼ同一寸法の中心孔
が形成された環状板とし、これらを貫通させた状態に中
空入力軸５５０を回転自在に支持してある。すなわち、
端板５１０、５２０の内周面には、軸受５３０、５４０
を介して、中空入力軸５５０が回転自在に支持されてい
る。中空入力軸５５０の一方の端５５１は端板５２０か
ら僅かに突出しており、ここに、駆動モータ（図示せ
ず）の出力軸が取付けられるようになっている。また、
本例においては、波動歯車機構の構成要素である波動発
生器７の剛性カム板７１ａは入力軸５５０に一体形成さ
れている。

【００４２】その他の部分の構成は実施例１と同一であ
る。

【００４３】このように構成した本例の波動歯車装置５
０も実施例１の装置と同様な作用効果を得ることができ
る。また、これに加えて、装置の中心に貫通孔５６０が
形成されているので、この部分を利用して別の部材の配
置、各種配線の引き回しなどを行うことができる。

【００４４】（実施例３）図６には、本発明の第３の実
施例に係る波動歯車装置を示してある。本例の波動歯車
装置６０は、実施例１の波動歯車装置１と基本的には同
一の構成であるが、クロスローラベアリング８の代わり
に、複列ボールベアリング６５０を用いた点が異なって
いる。したがって、図６においては、実施例１の装置１
の各部分と対応する部分には同一の番号を付してある。

【００４５】本例の波動歯車装置６０は、その軸線６０
０の方向の両端がそれぞれ第１の端板２および第２の端
板６１０、６２０によって規定されている。第１の端板
６１０の内側端面の中心位置に円形溝６２１が形成さ
れ、この内周面によって、装置軸線６００の方向に向け
て配列した入力軸４の一端が軸受２２を介して回転自在
に支持されている。また、第２の端板６２０の側におい
ては、その中心に貫通孔３１が形成されており、この内
周面によって、入力軸４の先端側が軸受３２を介して回
転自在に支持されている。入力軸４の先端４１はこの貫
通孔３１から外側の突出している。

【００４６】次に、両端板６１０、６２０の間には、波
動歯車機構が組み込まれている。波動歯車機構は、環状
の剛性内歯歯車５００と、シルクハット型の可撓性外歯
歯車６と、波動発生器７から構成される。可撓性外歯歯
車６は、円筒状の胴部６１と、その一方の側の開口端の
外周に形成された外歯６２と、他方の開口端に連続して
半径方向の外側に直角に延びる環状のダイヤフラム６３
と、このダイヤフラム６３の外周縁に連続している厚肉
の環状ボス６４から形成されている。外歯６２の外周に
は、剛性内歯歯車５００が配置されており、その内周面
に形成された内歯５１と外歯６２は噛み合い可能であ
る。この外歯６２が形成されている胴部６１の内側部分
には波動発生器７がはめ込まれている。

【００４７】波動発生器７は、楕円状輪郭の剛性カム板
７１と、その外周に嵌めたベアリング７２から構成され
ている。剛性カム板７１の中心には上記の入力軸４が貫
通して延びており、この剛性カム板７１は入力軸４に固
着されている。波動発生器７によって、可撓性外歯歯車
６の外歯６２の部分は楕円形に撓められて、その長軸方
向の両端において内歯５１に噛み合っている。入力軸４
の回転によって波動発生器６も回転し、これに伴って、
外歯６２と内歯５１の噛み合い位置が円周方向に移動す
る。一般的には、外歯６２は内歯５１よりも歯数が２枚
少ないので、噛み合い位置が円周方向に移動すると、こ
れらの外歯および内歯の間には、入力回転に比べて大幅
に減速された相対回転が発生する。この回転を、内歯あ
るいは外歯の側から取り出すことができる。このような
減速原理は公知であるので、本明細書においてその詳細
な説明は省略する。

【００４８】次に、可撓性外歯歯車６の胴部６１の外周
側には複列ボールベアリング６５０が配置されており、
これによって、剛性内歯歯車５と可撓性外歯歯車６は相
対回転が自在の状態になっている。ボールベアリング６
５０は、共通の外輪６５１を備えており、この外輪６５
１の内周面にはその中央に内側に突き出た突出部分６５
２が形成され、この突出部分６５２の左右にそれぞれボ
ール転動面６５３、６５４が形成されている。これらの
ボール転動面に対峙させて２列の内輪６５５、６５６が
配置されており、これらの内輪は、波動歯車機構の剛性
内歯歯車５００の外周面５１０にはめ込まれ、そこに支
持されている。外輪６５１と各内輪６５５、６５６の間
には、それぞれ多数個のボール６５７、６５８が転動自
在の状態で装着されている。

【００４９】このように本例の剛性内歯歯車５００は、
ベアリング６５０の内輪６５５、６５６を外周面によっ
て支持するために、第１および第２の端板６１０、６２
０の間に渡る長さの円筒状部材としてあり、その第１の
端板６１０の側の内周面には内歯５１が形成され、他方
の第２の端板６２０の側の端には大径の環状内輪押さえ
５１０が形成され、内輪６５６の側面に当たっている。
他方の内輪６５５の側面は第１の端板６１０の内側面に
形成された環状の内輪押さえ６１１に当たっている。

【００５０】ここで、本例においては、ベアリングの外
輪６５１の環状端面６６１と、これに対峙している第２
の端板６２０の内側端面６２１の間に、可撓性外歯歯車
６の環状ボス６４が両側から挟まれた状態に配置されて
いる。そして、これらの三部材に対して円周方向に向け
て多数形成した締結用ボルト孔に装着した締結用ボルト
９によって、これらの三部材が締結されている。また、
これらの三部材を貫通した状態に、円周方向に向けて多
数のボルト孔１０が形成されており、これらのボルト孔
を利用して、本例の装置１がモータ（図示せず）のハウ
ジング等の側に取付け固定されるようになっている。

【００５１】これに対して、ベアリング６５０の内輪を
支持している剛性内歯歯車５００の環状端面５２０は、
これに対峙している第１の端板６１０に形成した環状端
面６２０に密着しており、これらの二部材が、締結用ボ
ルト１１によって締結されている。

【００５２】以上説明したように、本例の波動歯車装置
６０においては、第１および第２の端板の間に入力軸を
両持状態で回転自在に支持し、また、これらの間にシル
クハット形の可撓性外歯歯車を配置し、更に、第１およ
び第２の端板の間にはボールベアリングを配置してあ
る。したがって、ボールベアリングの外輪が装置の外周
部分を覆うハウジグとして機能する。よって、装置ハウ
ジングとして別部材を配置する必要がない。また、両端
板の距離、すなわち装置の軸長は、その間に配置されて
いるシルクハット形の可撓性外歯歯車の軸長さによって
左右される。よって、この外歯歯車として本願人が先に
提案している短胴形のものを採用すれば極めて偏平な波
動歯車装置を実現できる。さらには、波動歯車機構の主
要構成要素である剛性内歯歯車、可撓性外歯歯車および
波動発生器の形状等を変更することなく、その両側の端
板を取り替えるのみで、入力軸の突出方向、すなわちモ
ータの取付け方向を変更できる。

【００５３】（実施例４）図７には、本発明の第４の実
施例に係る波動歯車装置を示してある。本例の波動歯車
装置７０の基本的な構造は、実施例３の場合と同様であ
るので、対応する部分には同一の参照番号を付して、そ
れらの部分の説明は省略する。

【００５４】本例の波動歯車装置７０の特徴は、入力軸
を中空形とすることにより中空形の波動歯車装置を構成
した点である。そのために、本例の左右の第１および第
２の端板７１０、７２０は、共にほぼ同一寸法の中心孔
が形成された環状板とし、これらを貫通させた状態に中
空入力軸７５０を回転自在に支持してある。すなわち、
端板７１０、７２０の内周面には、軸受７３０、７４０
を介して、中空入力軸７５０が回転自在に支持されてい
る。中空入力軸７５０の一方の端７５１は端板７２０か
ら僅かに突出しており、ここに、駆動モータ（図示せ
ず）の出力軸が取付けられるようになっている。また、
本例においては、波動歯車機構の構成要素である波動発
生器７の剛性カム板７１ａは入力軸７５０に一体形成さ
れている。

【００５５】その他の部分の構成は実施例３と同一であ
る。

【００５６】このように構成した本例の波動歯車装置７
０も実施例１の装置と同様な作用効果を得ることができ
る。また、これに加えて、装置の中心に貫通孔７６０が
形成されているので、この部分を利用して別の部材の配
置、各種配線の引き回しなどを行うことができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏平形波
動歯車装置においては、第１および第２の端板の間にシ
ルクハット形の波動歯車機構を組み込むと共に、その外
周にベアリングを配置し、第１および第２の端板の間に
入力軸を両持ち状態で回転自在に架け渡した構成を採用
している。したがって、ベアリングの外輪を装置ハウジ
ングとして利用できる。また、波動歯車機構のシルクハ
ット形の可撓性外歯歯車の軸長によって装置の軸長さが
決まるので、この外歯歯車を偏平なものとすれば、軸長
の小さな小型コンパクトな装置を実現できる。さらに
は、両側の端板の形状を変更するのみで駆動モータの取
付け方向等を簡単に変更できる。

【００５８】さらには、本発明の装置は駆動モータ等へ
の取付によって、剛性内歯歯車、可撓性外歯歯車等の構
成部品の締結も行われるので、部品点数を削減できる。
また、シルクハット形の可撓性外歯歯車を用いているの
で、カップ形のものを採用する場合に比べて、ダイヤフ
ラムの部分のねじれ強度の向上を実現でき、したがっ
て、装置のばね剛性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る波動歯車装置を示す図
であり、（Ａ）は矢印Ａの側から見た側面図、（Ｂ）は
装置軸線に沿って切断した縦断面図、（Ｃ）は矢印Ｃの
方向から見た側面図である。

【図２】図１の装置に適用可能なシルクハット形の可撓
性外歯歯車の縦断面図である。

【図３】図２の可撓性外歯歯車を拡大して示す拡大断面
図である。

【図４】可撓性外歯歯車に発生するコーニングを説明す
るための図である。

【図５】本発明の実施例２に係る波動歯車装置を示す図
であり、（Ａ）は矢印Ａの側から見た側面図、（Ｂ）は
装置軸線に沿って切断した縦断面図、（Ｃ）は矢印Ｃの
方向から見た側面図である。

【図６】本発明の実施例３に係る波動歯車装置を示す図
であり、（Ａ）は矢印Ａの側から見た側面図、（Ｂ）は
装置軸線に沿って切断した縦断面図、（Ｃ）は矢印Ｃの
方向から見た側面図である。

【図７】本発明の実施例４に係る波動歯車装置を示す図
であり、（Ａ）は矢印Ａの側から見た側面図、（Ｂ）は
装置軸線に沿って切断した縦断面図、（Ｃ）は矢印Ｃの
方向から見た側面図である。

【符号の説明】

１、５０、６０、７０波動歯車装置１ａ装置軸線２、５１０、６１０、７１０第１の端板３、５２０、６２０、７２０第２の端板４、５５０、６５０入力軸５剛性内歯歯車５１内歯６可撓性外歯歯車６１円筒状の胴部６２外歯６３ダイヤフラム６４ボス７波動発生器８クロスローラベアリング８１外輪８２内輪８３ローラ６５０ボールベアリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装置軸線方向の両端に位置する第１の端
板および第２の端板と、これらの端板の間に位置し、円
筒状の胴部、この胴部における前記第１の端板の側の開
口端外周面に形成された外歯、この胴部における前記第
２の端板の側の開口端から半径方向の外側に向けて連続
している環状のダイヤフラムおよびこのダイヤフラムの
外周縁に連続した厚肉の環状ボスを備えたシルクハット
型の可撓性外歯歯車と、前記外歯の外周に配置され内周
面に当該外歯に噛み合い可能な内歯が形成されている環
状の剛性内歯歯車と、前記外歯が形成されている円筒状
胴部の内側に配置されて当該円筒状胴部を半径方向に撓
めて外歯を前記内歯に対して部分的に噛み合わせると共
に当該噛み合わせ位置を円周方向に移動させる波動発生
器と、当該波動発生器に固着されていると共に当該波動
発生器を貫通して延び、一方の側が前記第１の端板に回
転自在に支持され、他方の側が前記第２の端板に回転自
在に支持されている入力軸と、前記可撓性外歯歯車の円
筒状胴部の外周に配置され、外輪が前記環状ボスを介し
て前記第２の端板に固着され、内輪が前記剛性内歯歯車
を介して前記第１の端板に固着されているベアリングと
を有することを特徴とする偏平型波動歯車装置。
【請求項２】請求項１において、前記ベアリングはク
ロスローラベアリングであり、前記可撓性外歯歯車の環
状ボスと前記環状剛性内歯歯車の間に位置し、当該ベリ
ングの外輪の環状端面と前記第２の端板の内側の環状端
面の間に前記可撓性外歯歯車の環状ボスが挟み込まれた
状態でこれらの三部材が締結されており、当該ベアリン
グの内輪の環状端面と前記第１の端板の内側の環状端面
の間に前記剛性内歯歯車が挟み込まれた状態でこれらの
三部材が締結されていることを特徴とする偏平型波動歯
車装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記入力軸
は中空入力軸であることを特徴とする偏平型波動歯車装
置。