JPWO2013179354A1 - 波動歯車装置および可撓性内歯歯車 - Google Patents

Abstract

波動歯車装置（１）では、カップ形状の可撓性外歯歯車（２）の内側に円環状の剛性外歯歯車（３）が配置されている。可撓性内歯歯車（２）の内歯形成部分（１６）と、波動発生器（４）によって押圧されて楕円状に撓められる被押圧円筒部分（１７）とが、中心軸線（１ａ）の方向にずらした位置に形成されている。可撓性外歯歯車（４）の内側に波動発生器（４）が配置され、当該波動発生器（４）によって被押圧円筒部分（１７）をその半径方向の内側から外側に押圧することで、当該被押圧円筒部分（１７）が楕円状に撓められている。波動歯車装置（１）の外径寸法が可撓性外歯歯車（２）の外径寸法によって決まるので、外径寸法の小さな波動歯車装置を実現できる。

Description

本発明は、可撓性内歯歯車の外側空間を有効利用可能な波動歯車装置に関する。

波動歯車装置としては、特許文献１に開示されているようなカップ型と呼ばれるものが知られており、この形式の波動歯車装置では、剛性外歯歯車の内側に配置された可撓性内歯歯車がカップ形状をしている。可撓性内歯歯車は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、この一方の端から半径方向の内方に延びているダイヤフラムと、ダイヤフラムの内周縁に連続して形成されている厚肉の円環状あるいは円盤状のボスとを備えている。円筒状胴部におけるダイヤフラムとは反対側の開口縁の側の部位が内歯形成部分であり、その外周面に外歯が形成されている。

可撓性内歯歯車は、その内歯形成部分の内側に装着されている楕円状輪郭の波動発生器によって楕円状に撓められて、剛性外歯歯車に対して部分的に噛み合っている。波動発生器を回転すると、両歯車の噛み合い位置が周方向に移動し、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。一方の歯車を回転しないように固定しておくことで、他方の歯車から減速回転が出力される。波動発生器は、円環状の剛性のカム板と、このカム板の楕円状輪郭の外周面に装着されたウエーブベアリングから構成されている。

また、波動歯車装置としては、特許文献２に開示されているようなシルクハット型と呼ばれるものが知られており、この形式の波動歯車装置は、剛性外歯歯車の内側に配置された可撓性内歯歯車がシルクハット形状をしている。可撓性内歯歯車は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、この一方の端から半径方向の外方に広がっているダイヤフラムと、ダイヤフラムの外周縁に連続して形成されている厚肉の円環状ボスとを備えている。円筒状胴部におけるダイヤフラムとは反対側の開口縁の側の部位が内歯形成部分であり、その外周面に外歯が形成されている。

可撓性内歯歯車は、その内歯形成部分の内側に装着されている楕円状輪郭の波動発生器によって楕円状に撓められて、剛性外歯歯車に対して部分的に噛み合っている。波動発生器を回転すると、両歯車の噛み合い位置が周方向に移動し、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。一方の歯車を回転しないように固定しておくことで、他方の歯車から減速回転が出力される。波動発生器は、円環状の剛性のカム板と、このカム板の楕円状輪郭の外周面に装着されたウエーブベアリングから構成されている。

さらに、波動歯車装置としては、特許文献３に開示されているようなフラット型と呼ばれるものが知られており、この形式の波動歯車装置では、剛性外歯歯車の内側に配置された可撓性内歯歯車が、半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、この円形外周面に形成された外歯とを備えたシンプルな形状をしている。

可撓性内歯歯車の外側には２個の剛性外歯歯車が並列配置されており、その内側に装着されている楕円状輪郭の波動発生器によって楕円状に撓められて、剛性外歯歯車のそれぞれに対して部分的に噛み合っている。波動発生器を回転すると、可撓性内歯歯車と２個の剛性外歯歯車との間の噛み合い位置がそれぞれ周方向に移動する。一方の剛性外歯歯車の歯数は可撓性内歯歯車と同一であり、他方の剛性外歯歯車の歯数は可撓性内歯歯車よりも少ない。したがって、可撓性内歯歯車は歯数が同一の剛性外歯歯車と一体となって回転し、歯数の異なる剛性外歯歯車との間には、両歯車の歯数差に応じた相対回転が発生する。一方の剛性外歯歯車を回転しないように固定しておくことで、他方の剛性外歯歯車から減速回転が出力される。波動発生器は、円環状の剛性のカム板と、このカム板の楕円状輪郭の外周面に装着されたウエーブベアリングから構成されている。

特開２０１２−０７２９１２号公報 特開２００９−２５７５１０号公報 特開２００９−１５６４６２号公報

ここで、従来におけるカップ型の波動歯車装置では、最も外側に位置する剛性内歯歯車によって装置外径寸法が規定される。剛性内歯歯車が制約となって、カップ型の波動歯車装置の外径寸法を小さくすることに限界がある。

また、従来におけるシルクハット型の波動歯車装置では、シルクハット形状の可撓性内歯歯車における円筒状胴部一端から半径方向の外方にダイヤフラムが延び、その外周縁に円環状のボスが形成されている。また、円筒状胴部の外側には剛性内歯歯車が配置されている。このように円筒状胴部の外周部分には、ダイヤフラムおよびボスと、剛性内歯歯車が位置しており、これらの間に大きなデッドスペースが生じやすい。

一方、従来におけるフラット型の波動歯車装置では、円筒状の可撓性内歯歯車の外側に配置された２個の剛性内歯歯車によって装置外径寸法が規定される。したがって、カップ型の波動歯車装置の場合と同様に、剛性内歯歯車が制約となって、フラット型の波動歯車装置の外径寸法を小さくすることに限界がある。

本発明の課題は、外径寸法を小さくするのに適したカップ型の波動歯車装置、および、カップ形状の可撓性内歯歯車を提案することにある。

また、本発明の課題は、外周側のスペースを有効利用可能なシルクハット型の波動歯車装置、および、シルクハット形状の可撓性内歯歯車を提案することにある。

さらに、本発明の課題は、外径寸法を小さくするのに適したフラット型の波動歯車装置、および、可撓性内歯歯車を提案することにある。

本発明の波動歯車装置では、内歯歯車を半径方向に撓み可能な可撓性内歯歯車とし、外歯歯車を剛性外歯歯車とし、可撓性内歯歯車の内側に剛性外歯歯車が配置されている。また、可撓性内歯歯車における内歯形成部分と、当該可撓性内歯歯車における波動発生器によって押圧されて楕円状に撓められる被押圧部分とが、当該可撓性内歯歯車の中心軸線の方向にずらした位置に形成されている。さらに、可撓性内歯歯車の内側に波動発生器が配置され、当該波動発生器によって被押圧部分をその半径方向の内側から外側に押圧することで、当該被押圧部分が楕円状に撓められている。

このように、本発明では、可撓性内歯歯車の円筒状胴部において、内歯形成部分と被押圧部分とを、中心軸線の方向における異なる位置、典型的には相互に隣接した位置に形成してある。内歯形成部分と被押圧部分とを中心軸線の方向にずらしてあるので、波動発生器を、剛性外歯歯車と同じく、可撓性内歯歯車の円筒状胴部の内側に配置し、内側から被押圧部分を外側に押圧して当該被押圧部分を楕円状に撓めることが可能である。被押圧部分を楕円状に撓めると円筒状胴部が全体として楕円状に撓み、内歯形成部分も楕円状に撓むので、当該内歯形成部分に形成されている内歯が剛性外歯歯車の外歯に対して部分的に噛み合った状態を形成できる。

本発明の波動歯車装置では、その可撓性内歯歯車の円筒状胴部の内側に剛性外歯歯車および波動発生器が配置されているので、可撓性内歯歯車の円筒状胴部の外側空間を有効活用できる。

カップ型の波動歯車装置の場合には、カップ形状の可撓性内歯歯車の外径寸法によって装置外径寸法が決まる。可撓性の歯車の外側に剛性の歯車が配置されている構成に比べて、装置外径寸法を小さくすることが容易であり、設置スペースが少なくて済む。

シルクハット型の波動歯車装置の場合には、シルクハット形状の可撓性内歯歯車の円筒状胴部の外周側に歯車などの構成部品が無いので、この外周側の空間が、ダイヤフラムおよびボスと歯車とによって仕切られたデッドスペースとして残ってしまうことがなく、部品配置スペース等として有効に利用することができる。

フラット型の波動歯車装置の場合には、円筒形状の可撓性内歯歯車の外径寸法によって装置外径寸法が決まる。よって装置外径寸法を小さくすることが容易であり、設置スペースが少なくて済む。

また、本発明では、可撓性内歯歯車の内側に、潤滑剤の供給対象あるいはグリース塗布対象の剛性外歯歯車および波動発生器が配列されている。したがって、従来のように、可撓性の歯車の外側および内側に潤滑対象部品が配置されている場合に比べて、潤滑剤の供給範囲あるいはグリース塗布範囲を少なくすることができ、これらの部位の潤滑を効率良く行うことができる。

（ａ）は本発明を適用したカップ型の波動歯車装置の実施の形態を示す概略断面図であり、（ｂ）はその概略端面図である。 （ａ）は図１のカップ形状の可撓性内歯歯車の撓み状態を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）はその横断面図である。 （ａ）は本発明を適用したシルクハット型の波動歯車装置の実施の形態を示す概略縦断面図であり、（ｂ）はその概略端面図である。 （ａ）は図３のシルクハット型の可撓性内歯歯車の撓み状態を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）はその横断面図である。 （ａ）は本発明を適用したフラット型の波動歯車装置の実施の形態を示す概略縦断面図であり、（ｂ）はその概略端面図である。 図５のフラット型の可撓性内歯歯車の撓み状態を模式的に示す横断面図である。

以下に図面を参照して本発明を適用した波動歯車装置の実施の形態を説明する。

（実施の形態１：カップ形状の波動歯車装置）
図１（ａ）は本発明を適用したカップ型の波動歯車装置の実施の形態を示す概略断面図であり、（ｂ）はその概略端面図である。これらの図を参照して説明すると、カップ型の波動歯車装置１は、カップ形状の可撓性内歯歯車２と、この内側に同軸状態に配置されている円環状の剛性外歯歯車３と、可撓性内歯歯車２の内側における剛性外歯歯車３の隣接位置に配置されている波動発生器４を備えている。波動発生器４は、可撓性内歯歯車２を楕円状に撓めて、当該可撓性内歯歯車２の内歯５が、剛性外歯歯車３の外歯６に対して、円周方向に１８０度離れた２箇所（短軸２８上に位置する部分）で噛み合った状態を形成する。

波動発生器４を、波動歯車装置１の中心軸線１ａを中心としてモータなどの高速回転駆動源によって回転させると、外歯６に対する内歯５の噛み合い位置が円周方向に移動する。内歯５の歯数は外歯６の歯数に対して２ｎ枚（ｎ：正の整数）だけ多い。一般的には２枚多い。したがって、両歯車２、３の噛み合い位置が円周方向に移動すると、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。一方の歯車は回転しないように固定され、他方の歯車から出力回転が取り出される。

可撓性内歯歯車２は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部１１と、この円筒状胴部１１における一方の端１１ａから半径方向の内方に延びているダイヤフラム１２と、このダイヤフラム１２の内周縁に連続して形成されている厚肉の円環状のボス１３とを備えている。ボス１３には円周方向に沿って所定の間隔で複数のボルト穴１４が形成されており、固定側部材あるいは負荷側部材（図示せず）に連結固定可能となっている。

円筒状胴部１１は、ダイヤフラム１２の側から中心軸線１ａの方向に沿って、一定長さの円筒部分１５、これに連続している内歯５が形成されている内歯形成円筒部分１６、および、これに連続している被押圧円筒部分１７を備えている。被押圧円筒部分１７の先端縁が可撓性内歯歯車２の円筒状胴部１１の他方の開口縁１１ｂとなっている。被押圧円筒部分１７は後述のように波動発生器４によって内側から外側に押圧されて楕円状に撓められる部分である。

剛性外歯歯車３は、内歯形成円筒部分１６の内側に同心状に配置されている。剛性外歯歯車３にはボルト穴等が形成されており、固定側部材あるいは負荷側部材（図示せず）に連結固定可能となっている。

波動発生器４は、剛性外歯歯車３に対して中心軸線１ａの方向における開口縁１１ｂの側に隣接した位置において、円筒状胴部１１の被押圧円筒部分１７の内側に同心状に配置されている。波動発生器４は、剛性の円環状部材２１と、この内側に装着されているウエーブベアリング２２を備えている。円環状部材２１の外周面２３は楕円状輪郭をした一定幅の面である。ウエーブベアリング２２は半径方向に撓み可能な外輪２４、内輪２５を備えており、これらは、楕円状輪郭の外周面２３に装着されて楕円形状に撓められており、これらの間に形成されている楕円状の軌道内にボール２６が転動可能な状態で挿入されている。楕円状に撓められている外輪２４の外周面に、可撓性内歯歯車２の円筒状胴部１１の被押圧円筒部分１７が嵌め込まれて楕円状に撓められている。

図２（ａ）は可撓性内歯歯車２の撓み状態を模式的に示す縦断面図であり、図２（ｂ）は可撓性内歯歯車２の撓み状態および剛性外歯歯車３との噛み合い状態を模式的に示す横断面図である。波動発生器４によって円筒状胴部１１の被押圧円筒部分１７が半径方向の内側から外側に押圧されて楕円状に撓められている。これにより、円筒状胴部１１は全体として楕円状に撓む。また、撓み量はダイヤフラム１２の側の端１１ａから反対側の開口縁１１ｂに向けて、ダイヤフラム１２からの距離に応じて増加する。

図２（ａ）の下半部分に示すように、楕円の長軸２７上の位置ではダイヤフラム１２からの距離に応じて撓み量が正方向に漸増し、同図の上半部分に示すように、楕円の短軸２８上の位置では撓み量が負方向に漸増する。この結果、波動発生器４によって楕円状に撓められた被押圧円筒部分１７に隣接した内歯形成円筒部分１６も楕円状に撓められる。よって、内歯形成円筒部分１６の内歯５も楕円状に撓められて、その短軸２８上の位置にある内歯部分５ａ、５ｂが剛性外歯歯車３における外歯部分６ａ、６ｂに噛み合った状態が形成される。

したがって、可撓性内歯歯車２の内側に配置されている波動発生器４は、可撓性内歯歯車２の外側において剛性外歯歯車３に対峙する位置に配置されている波動発生器と同様に機能する。

再び、図１を参照して説明すると、このように構成されたカップ型の波動歯車装置１では、カップ形状の可撓性内歯歯車２の外側には、波動歯車装置１の構成部品は配置されていない。したがって、波動歯車装置１の外径寸法は可撓性内歯歯車２の外径寸法によって決まるので、外径の小さな波動歯車装置を実現できる。また、可撓性内歯歯車２の外周側の空間を有効利用することができる。

また、剛性外歯歯車３と波動発生器４が、可撓性内歯歯車２の内側において隣接した位置に配置されている。したがって、これらの部位が可撓性内歯歯車２の外側および内側に分かれて配置されている場合に比べて、グリース塗布範囲が少なくて済む。よって、これらの部位の潤滑を効率良く行うことができる。

なお、上記の例では、内歯形成円筒部分１６に対して開口縁１１ｂの側に被押圧円筒部分１７を形成してある。被押圧円筒部分１７を内歯形成円筒部分１６に対してダイヤフラム１２の側に隣接配置することも可能である。また、内歯形成円筒部分１６に対して中心軸線１ａの方向に所定距離だけ離して被押圧円筒部分１７を形成することも可能である。

（実施の形態２：シルクハット型の波動歯車装置）
図３（ａ）は本発明を適用したシルクハット型の波動歯車装置の実施の形態を示す概略断面図であり、（ｂ）はその概略端面図である。これらの図を参照して説明すると、シルクハット型の波動歯車装置３１は、シルクハット形状の可撓性内歯歯車３２と、この内側に同軸状態に配置されている剛性外歯歯車３３と、可撓性内歯歯車３２の内側における剛性外歯歯車３３の隣接位置に配置されている波動発生器３４を備えている。波動発生器３４は、可撓性内歯歯車３２を楕円状に撓めて、当該可撓性内歯歯車３２の内歯３５が、剛性外歯歯車３３の外歯３６に対して、円周方向に１８０度離れた２箇所（短軸上に位置する部分）で噛み合った状態を形成する。

波動発生器３４を、波動歯車装置３１の中心軸線３１ａを中心としてモータなどの高速回転駆動源によって回転させると、外歯３６に対する内歯３５の噛み合い位置が円周方向に移動する。内歯３５の歯数は外歯３６の歯数に対して２ｎ枚（ｎ：正の整数）だけ多い。一般的には２枚多い。したがって、両歯車３２、３３の噛み合い位置が円周方向に移動すると、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。一方の歯車は回転しないように固定され、他方の歯車から出力回転が取り出される。

可撓性内歯歯車３２は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部４１と、この円筒状胴部４１における一方の端４１ａから半径方向の外方に延びているダイヤフラム４２と、このダイヤフラム４２の外周縁に連続して形成されている厚肉の円環状のボス４３とを備えている。ボス４３には円周方向に沿って所定の間隔で複数のボルト穴４４が形成されており、固定側部材あるいは負荷側部材（図示せず）に連結固定可能となっている。

円筒状胴部４１は、ダイヤフラム４２の側から中心軸線３１ａの方向に沿って、一定長さの円筒部分４５、これに連続している内歯３５が形成されている内歯形成円筒部分４６、および、これに連続している被押圧円筒部分４７を備えている。被押圧円筒部分４７の先端縁が可撓性内歯歯車３２の円筒状胴部４１の他方の開口縁４１ｂとなっている。被押圧円筒部分４７は後述のように波動発生器３４によって内側から外側に押圧されて楕円状に撓められる部分である。

剛性外歯歯車３３は、内歯形成円筒部分４６の内側に同心状に配置されている。剛性外歯歯車３３にはボルト穴等が形成されており、固定側部材あるいは負荷側部材（図示せず）に連結固定可能となっている。

波動発生器３４は、剛性外歯歯車３３に対して中心軸線３１ａの方向における開口縁４１ｂの側に隣接した位置において、円筒状胴部４１の被押圧円筒部分４７の内側に同心状に配置されている。波動発生器３４は、剛性の円環状部材５１と、この外側に装着されているウエーブベアリング５２を備えている。円環状部材５１の外周面５３は楕円状輪郭をした一定幅の面である。ウエーブベアリング５２は半径方向に撓み可能な外輪５４、内輪５５を備えており、これらは、楕円状輪郭の外周面５３に装着されて楕円形状に撓められており、これらの間に形成されている楕円状の軌道内にボール５６が転動可能な状態で挿入されている。楕円状に撓められている外輪５４の外周面に、可撓性内歯歯車３２の円筒状胴部４１の被押圧円筒部分４７が嵌め込まれて楕円状に撓められている。

図４（ａ）は可撓性内歯歯車３２の撓み状態を模式的に示す縦断面図であり、図４（ｂ）は可撓性内歯歯車３２の撓み状態および剛性外歯歯車３３との噛み合い状態を模式的に示す横断面図である。波動発生器３４によって円筒状胴部４１の被押圧円筒部分４７が半径方向の内側から外側に押圧されて楕円状に撓められ、これにより、円筒状胴部４１は全体として楕円状に撓む。また、撓み量はダイヤフラム４２の側の端４１ａから反対側の開口縁４１ｂに向けて、ダイヤフラム４２からの距離に応じて増加する。

図４（ａ）の下半部分に示すように、楕円の長軸５７上の位置ではダイヤフラム４２からの距離に応じて撓み量が正方向に漸増し、同図の上半部分に示すように、楕円の短軸５８上の位置では撓み量が負方向に漸増する。この結果、波動発生器３４によって楕円状に撓められた被押圧円筒部分４７に隣接した内歯形成円筒部分４６も楕円状に撓められる。よって、内歯形成円筒部分４６の外歯３６も楕円状に撓められて、その短軸５８上の位置にある内歯部分３５ａ、３５ｂが剛性外歯歯車３３における外歯部分３６ａ、３６ｂに噛み合った状態が形成される。

したがって、可撓性内歯歯車３２の内側に配置されている波動発生器３４は、従来のように可撓性内歯歯車３２の内側において剛性外歯歯車３３に対峙する位置に配置されている波動発生器と同様に機能する。

再び、図３を参照して説明すると、このように構成されたシルクハット型の波動歯車装置３１では、可撓性内歯歯車３２の内側に剛性外歯歯車３３および波動発生器３４が配置されている。したがって、可撓性内歯歯車３２の外側の空間は、波動歯車装置３１の構成部品に邪魔されることなく、部品、配線等の設置スペースとして有効活用できる。

また、剛性外歯歯車３３と波動発生器３４が、可撓性内歯歯車３２の内側において隣接した位置に配置されている。したがって、これらの部位が可撓性内歯歯車３２の外側および内側に配置されている場合に比べて、グリース塗布範囲が少なくて済む。よって、これらの部位の潤滑を効率良く行うことができる。

なお、上記の例では、波動発生器３４を、剛性外歯歯車３３に対して、可撓性内歯歯車３２の開口縁４１ｂの側に配置してある。波動発生器３４を剛性外歯歯車３３に対して、可撓性内歯歯車３２のダイヤフラム４２の側に配置することも可能である。すなわち、被押圧円筒部分４７を内歯形成円筒部分４６に対してダイヤフラム４２の側に隣接配置することも可能である。また、内歯形成円筒部分４６に対して中心軸線３１ａの方向に所定距離だけ離して被押圧円筒部分４７を形成することも可能である。

（実施の形態３：フラット型の中空波動歯車装置）
図５（ａ）は本発明を適用したフラット型の波動歯車装置の実施の形態を示す概略縦断面図であり、（ｂ）はその概略端面図である。これらの図を参照して説明すると、フラット型の中空波動歯車装置６１は、円筒形状の可撓性内歯歯車６２と、この内側に並列配置した円環状の第１、第２剛性外歯歯車６３Ｓ、６３Ｄと、可撓性内歯歯車６２の内側に同軸状態に配置されている第１、第２波動発生器６４（１）、６４（２）を備えている。

第１、第２波動発生器６４（１）、６４（２）は、第１、第２剛性外歯歯車６３Ｓ、６３Ｄを挟み、それらの両側に隣接配置されている。第１波動発生器６４（１）は第１剛性外歯歯車６３Ｓに対して中心軸線６１ａの方向における一方の側に隣接配置されており、第２波動発生器６４（２）は第２剛性外歯歯車６３Ｄに対して中心軸線６１ａの方向における他方の側に隣接配置されている。第１、第２波動発生器６４（１）、６４（２）は、可撓性内歯歯車６２を楕円状に撓めて、当該可撓性内歯歯車６２の内歯６５が、第１、第２剛性外歯歯車６３Ｓ、６３Ｄの外歯６６Ｓ、６６Ｄに対して、円周方向に１８０度離れた２箇所（短軸上に位置する部分）で噛み合った状態を形成する。

波動発生器６４（１）、６４（２）を、中空波動歯車装置６１の中心軸線６１ａを中心としてモータなどの高速回転駆動源によって一体回転させると、外歯６６Ｓ、６６Ｄに対する内歯６５の噛み合い位置が円周方向に移動する。内歯６５の歯数は外歯６６Ｄと同一であるが、外歯６６Ｓに対しては２ｎ枚（ｎ：正の整数）だけ多く、一般的には２枚多い。したがって、第２剛性外歯歯車６３Ｄは可撓性内歯歯車６２と一体となって回転する。これに対して、第１剛性外歯歯車６３Ｓと可撓性内歯歯車６２の間の噛み合い位置が円周方向に移動すると、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。例えば、第１剛性外歯歯車６３Ｓを回転しないように固定すると、他方の第２剛性外歯歯車６３Ｄは可撓性内歯歯車６２と一体となって回転するので、ここから出力回転を取り出すことができる。

可撓性内歯歯車６２は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部７１を備えており、この円筒状胴部７１の両側は第１、第２開口縁７１ａ、７１ｂとなっている。円筒状胴部７１は、中心軸線６１ａの方向に沿って、第１開口縁７１ａの側から、一定長さの第１被押圧円筒部分７７（１）、内歯６５が形成されている内歯形成円筒部分７６、および、第２被押圧円筒部分７７（２）を備えており、第２被押圧円筒部分７７（２）の先端縁が他方の開口縁７１ｂとなっている。第１被押圧円筒部分７７（１）は後述のように第１波動発生器６４（１）によって内側から外側に押圧されて楕円状に撓められる部分であり、第２被押圧円筒部分７７（２）は第２波動発生器６４（２）によって内側から外側に押圧されて楕円状に撓められる部分である。

第１、第２剛性外歯歯車６３Ｓ、６３Ｄは、内歯形成円筒部分７６の内側に同心状に隣接配置されている。第１、第２剛性外歯歯車６３Ｓ、６３Ｄのそれぞれは、固定側部材あるいは負荷側部材（図示せず）に連結固定可能となっている。

第１、第２波動発生器６４（１）、６４（２）は同一構成のものであり、第１、第２剛性外歯歯車６３Ｓ、６３Ｄに対して、それぞれ開口縁７１ａ、７１ｂの側に隣接した位置において、円筒状胴部７１の第１、第２被押圧円筒部分７７（１）、７７（２）の内側に同心状に配置されている。第１、第２波動発生器６４（１）、６４（２）は一体となって同一速度で同一方向に回転する。

各波動発生器６４（１）、６４（２）は、剛性の円環状部材８１と、この外側に装着されているウエーブベアリング８２を備えている。円環状部材８１の外周面８３は楕円状輪郭をした一定幅の面である。ウエーブベアリング８２は半径方向に撓み可能な外輪８４、内輪８５を備えており、これらは、楕円状輪郭の外周面８３に装着されて楕円形状に撓められており、これらの間に形成されている楕円状の軌道内にボール８６が転動可能な状態で挿入されている。楕円状に撓められている外輪８４の外周面には、可撓性内歯歯車６２の円筒状胴部７１の第１、第２被押圧円筒部分７７（１）、７７（２）のそれぞれが嵌め込まれて楕円状に撓められている。

図６は可撓性内歯歯車６２の撓み状態および第２剛性外歯歯車６３Ｄとの噛み合い状態を模式的に示す横断面図である。図５（ａ）、図６から分かるように、第１、第２波動発生器６４（１）、６４（２）によって、円筒状胴部７１の第１、第２被押圧円筒部分７７（１）、７７（２）のそれぞれが、半径方向の内側から外側に押圧されて楕円状に撓められ。これにより、円筒状胴部７１の中心軸線６１ａの方向における各位置において同一の楕円状の形状に撓む。

したがって、可撓性内歯歯車６２の内側に配置されている第１、第２波動発生器６４（１）、６４（２）は、従来のように可撓性内歯歯車６２の内側において第１、第２剛性外歯歯車６３Ｓ、６３Ｄに対峙する位置に配置されている波動発生器と同様に機能する。

再び、図５を参照して説明すると、このように構成されたフラット型の中空波動歯車装置６１では、円筒状の可撓性内歯歯車６２の外側には、中空波動歯車装置６１の構成部品は配置されていない。したがって、中空波動歯車装置６１の外径寸法は可撓性内歯歯車６２の外径寸法によって決まるので、外径の小さな波動歯車装置を実現できる。また、可撓性内歯歯車２の外周側の空間を有効利用することができる。

また、第１、第２剛性外歯歯車６３Ｓ、６３Ｄと、第１、第２波動発生器６４（１）、６４（２）が、可撓性内歯歯車６２の外側において並列配置されている。したがって、これらの部位が可撓性内歯歯車６２の外側および内側に配置されている場合に比べて、グリース塗布範囲が少なくて済む。よって、これらの部位の潤滑を効率良く行うことができる。

なお、上記の例では、被押圧円筒部分７７（１）、７７（２）を内歯形成円筒部分７６の両側に隣接配置してある。これらを相互に離して配置することも可能である。また、一方の被押圧円筒部分および、これに対応する一方の波動発生器を省略して、単一の被押圧円筒部分および単一の波動発生器を備えた構成を採用することも可能である。

波動歯車装置としては、特許文献１に開示されているようなカップ型と呼ばれるものが知られており、この形式の波動歯車装置では、剛性内歯歯車の内側に配置された可撓性外歯歯車がカップ形状をしている。可撓性外歯歯車は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、この一方の端から半径方向の内方に延びているダイヤフラムと、ダイヤフラムの内周縁に連続して形成されている厚肉の円環状あるいは円盤状のボスとを備えている。円筒状胴部におけるダイヤフラムとは反対側の開口縁の側の部位が外歯形成部分であり、その外周面に外歯が形成されている。

可撓性外歯歯車は、その外歯形成部分の内側に装着されている楕円状輪郭の波動発生器によって楕円状に撓められて、剛性内歯歯車に対して部分的に噛み合っている。波動発生器を回転すると、両歯車の噛み合い位置が周方向に移動し、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。一方の歯車を回転しないように固定しておくことで、他方の歯車から減速回転が出力される。波動発生器は、円環状の剛性のカム板と、このカム板の楕円状輪郭の外周面に装着されたウエーブベアリングから構成されている。

また、波動歯車装置としては、特許文献２に開示されているようなシルクハット型と呼ばれるものが知られており、この形式の波動歯車装置は、剛性内歯歯車の内側に配置された可撓性外歯歯車がシルクハット形状をしている。可撓性外歯歯車は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、この一方の端から半径方向の外方に広がっているダイヤフラムと、ダイヤフラムの外周縁に連続して形成されている厚肉の円環状ボスとを備えている。円筒状胴部におけるダイヤフラムとは反対側の開口縁の側の部位が外歯形成部分であり、その外周面に外歯が形成されている。

可撓性外歯歯車は、その外歯形成部分の内側に装着されている楕円状輪郭の波動発生器によって楕円状に撓められて、剛性内歯歯車に対して部分的に噛み合っている。波動発生器を回転すると、両歯車の噛み合い位置が周方向に移動し、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。一方の歯車を回転しないように固定しておくことで、他方の歯車から減速回転が出力される。波動発生器は、円環状の剛性のカム板と、このカム板の楕円状輪郭の外周面に装着されたウエーブベアリングから構成されている。

さらに、波動歯車装置としては、特許文献３に開示されているようなフラット型と呼ばれるものが知られており、この形式の波動歯車装置では、剛性内歯歯車の内側に配置された可撓性外歯歯車が、半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、この円形外周面に形成された外歯とを備えたシンプルな形状をしている。

可撓性外歯歯車の外側には２個の剛性内歯歯車が並列配置されており、その内側に装着されている楕円状輪郭の波動発生器によって楕円状に撓められて、剛性内歯歯車のそれぞれに対して部分的に噛み合っている。波動発生器を回転すると、可撓性外歯歯車と２個の剛性内歯歯車との間の噛み合い位置がそれぞれ周方向に移動する。一方の剛性内歯歯車の歯数は可撓性外歯歯車と同一であり、他方の剛性内歯歯車の歯数は可撓性外歯歯車よりも少ない。したがって、可撓性外歯歯車は歯数が同一の剛性内歯歯車と一体となって回転し、歯数の異なる剛性内歯歯車との間には、両歯車の歯数差に応じた相対回転が発生する。一方の剛性内歯歯車を回転しないように固定しておくことで、他方の剛性内歯歯車から減速回転が出力される。波動発生器は、円環状の剛性のカム板と、このカム板の楕円状輪郭の外周面に装着されたウエーブベアリングから構成されている。

また、従来におけるシルクハット型の波動歯車装置では、シルクハット形状の可撓性外歯歯車における円筒状胴部一端から半径方向の外方にダイヤフラムが延び、その外周縁に円環状のボスが形成されている。また、円筒状胴部の外側には剛性内歯歯車が配置されている。このように円筒状胴部の外周部分には、ダイヤフラムおよびボスと、剛性内歯歯車が位置しており、これらの間に大きなデッドスペースが生じやすい。

一方、従来におけるフラット型の波動歯車装置では、円筒状の可撓性外歯歯車の外側に配置された２個の剛性内歯歯車によって装置外径寸法が規定される。したがって、カップ型の波動歯車装置の場合と同様に、剛性内歯歯車が制約となって、フラット型の波動歯車装置の外径寸法を小さくすることに限界がある。

波動発生器４は、剛性外歯歯車３に対して中心軸線１ａの方向における開口縁１１ｂの側に隣接した位置において、円筒状胴部１１の被押圧円筒部分１７の内側に同心状に配置されている。波動発生器４は、剛性の円環状部材２１と、この外側に装着されているウエーブベアリング２２を備えている。円環状部材２１の外周面２３は楕円状輪郭をした一定幅の面である。ウエーブベアリング２２は半径方向に撓み可能な外輪２４、内輪２５を備えており、これらは、楕円状輪郭の外周面２３に装着されて楕円形状に撓められており、これらの間に形成されている楕円状の軌道内にボール２６が転動可能な状態で挿入されている。楕円状に撓められている外輪２４の外周面に、可撓性内歯歯車２の円筒状胴部１１の被押圧円筒部分１７が嵌め込まれて楕円状に撓められている。

したがって、可撓性内歯歯車３２の内側に配置されている波動発生器３４は、従来のように可撓性内歯歯車３２の外側において剛性外歯歯車３３に対峙する位置に配置されている波動発生器と同様に機能する。

本発明の波動歯車装置では、内歯歯車を半径方向に撓み可能な可撓性内歯歯車とし、外歯歯車を剛性外歯歯車とし、可撓性内歯歯車の内側に剛性外歯歯車が配置されている。したがって、前記円筒状胴部の外周面には外歯は形成されておらず、当該円筒状胴部の外周側には波動歯車装置の構成部品としての歯車が配置されていない。また、可撓性内歯歯車における内歯形成部分と、当該可撓性内歯歯車における波動発生器によって押圧されて楕円状に撓められる被押圧部分とが、当該可撓性内歯歯車の中心軸線の方向にずらした位置に形成されている。さらに、可撓性内歯歯車の内側に波動発生器が配置され、当該波動発生器によって被押圧部分をその半径方向の内側から外側に押圧することで、当該被押圧部分が楕円状に撓められている。

Claims (15)

1. 可撓性内歯歯車と、当該可撓性内歯歯車の内側に配置した剛性外歯歯車と、前記可撓性内歯歯車を楕円状に撓めて前記剛性外歯歯車に部分的に噛み合わせると共に両歯車の噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器とを有し、
   前記可撓性内歯歯車は、少なくとも一方の端が開口縁となっている半径方向に撓み可能な円筒状胴部を備えており、
   前記円筒状胴部は、内歯が形成されている内歯形成部分と、当該内歯形成部分を楕円状に撓めるために前記波動発生器によって半径方向に押圧される被押圧部分とを備えており、
   前記内歯形成部分および前記被押圧部分は、前記可撓性内歯歯車の中心軸線の方向に沿って見た場合に、前記円筒状胴部における異なる部位に形成されており、
   前記波動発生器は、前記円筒状胴部の内側に配置され、前記被押圧部分をその半径方向の内側から外側に押圧して当該被押圧部分を楕円状に撓めていることを特徴とする波動歯車装置。
2. 請求項１において、
   前記内歯形成部分および前記被押圧部分は前記中心軸線の方向に隣接した位置に形成されていることを特徴とする波動歯車装置。
3. 請求項２において、
   前記被押圧部分は、前記円筒状胴部における前記開口縁から前記中心軸線の方向に所定長さの部分であることを特徴とする波動歯車装置。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
   前記波動発生器は、楕円状輪郭の外周面を備えた剛性部材と、楕円状に撓められた状態で前記外周面に装着されているウエーブベアリングとを備えており、
   前記ウエーブベアリングの外輪の外周面によって、前記円筒状胴部の前記被押圧部分が楕円状に撓められていることを特徴とする波動歯車装置。
5. 請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
   前記可撓性内歯歯車は、前記円筒状胴部の他方の端から半径方向の内方にダイヤフラムが広がっているカップ形状の可撓性内歯歯車であることを特徴とする波動歯車装置。
6. 請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
   前記可撓性内歯歯車は、前記円筒状胴部の他方の端から半径方向の外方にダイヤフラムが広がっているシルクハット形状の可撓性内歯歯車であることを特徴とする波動歯車装置。
7. 請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
   前記剛性外歯歯車は、前記可撓性内歯歯車と同一歯数の第１剛性外歯歯車と、前記可撓性内歯歯車より歯数の多い第２剛性外歯歯車とを備え、前記第１、第２剛性外歯歯車は同軸状態で前記中心軸線の方向に隣接配置されており、
   前記円筒状胴部の前記開口縁は、前記円筒状胴部の両側の第１開口縁および第２開口縁であり、
   前記円筒状胴部の前記被押圧部分は、前記内歯形成部分を挟み、前記中心軸線の方向の両側に形成した第１被押圧部分および第２被押圧部分であり、
   前記波動発生器は、前記第１被押圧部分をその半径方向の内側から外側に押圧して当該第１被押圧部分を楕円状に撓めている第１波動発生器、および、前記第２被押圧部分をその半径方向の内側から外側に押圧して当該第２被押圧部分を楕円状に撓めている第２波動発生器であることを特徴とする波動歯車装置。
8. 請求項１に記載の波動歯車装置の可撓性内歯歯車であって、
   一方の端が開口縁となっている半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、この円筒状胴部の他方の端から、半径方向の外方あるいは内方に向けて広がっているダイヤフラムとを備えており、
   前記円筒状胴部は、内歯が形成されている内歯形成部分と、当該円筒状胴部を楕円状に撓めるために前記波動歯車装置の波動発生器によって半径方向に押圧される被押圧部分とを備えており、
   前記内歯形成部分および前記被押圧部分は、前記可撓性内歯歯車の中心軸線の方向に沿って見た場合に、前記円筒状胴部における異なる部位に形成されていることを特徴とする波動歯車装置の可撓性内歯歯車。
9. 請求項８において、
   前記内歯形成部分および前記被押圧部分は前記中心軸線の方向に隣接した位置に形成されていることを特徴とする波動歯車装置の可撓性内歯歯車。
10. 請求項９において、
    前記被押圧部分は、前記円筒状胴部における前記開口縁から前記中心軸線の方向に所定幅の部分であることを特徴とする波動歯車装置の可撓性内歯歯車。
11. 請求項８ないし１０のうちのいずれかの項において、
    前記ダイヤフラムが前記円筒状胴部の前記他方の端から半径方向の内方に延びているカップ形状をしていることを特徴とする波動歯車装置の可撓性内歯歯車。
12. 請求項８ないし１０のうちのいずれかの項において、
    前記ダイヤフラムが前記円筒状胴部の前記他方の端から半径方向の外方に延びているシルクハット形状をしていることを特徴とする波動歯車装置の可撓性内歯歯車。
13. 請求項１に記載の波動歯車装置の可撓性内歯歯車であって、
    半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、前記円筒状胴部の一方の端に形成した第１開口縁と、前記円筒状胴部の他方の端に形成した第２開口縁とを備え、
    前記円筒状胴部は、内歯が形成されている内歯形成部分と、当該内歯形成部分を楕円状に撓めるために前記波動歯車装置の波動発生器によって半径方向に押圧される被押圧部分とを備えており、
    前記被押圧部分は、前記内歯形成部分を挟み、前記中心軸線の方向の両側に形成した第１被押圧部分および第２被押圧部分であることを特徴とする波動歯車装置の可撓性内歯歯車。
14. 請求項１３において、
    前記第１被押圧部分および前記第２被押圧部分は、それぞれ、前記内歯形成部分に対して、前記中心軸線の方向に隣接した位置に形成されていることを特徴とする波動歯車装置の可撓性内歯歯車。
15. 請求項１４において、
    前記第１被押圧部分は、前記円筒状胴部における前記第１開口縁から前記中心軸線の方向に所定幅の部分であり、
    前記第２被押圧部分は、前記円筒状胴部における前記第２開口縁から前記中心軸線の方向に所定幅の部分であることを特徴とする波動歯車装置の可撓性内歯歯車。

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