KR101929213B1 - 플랫형 파동기어장치 - Google Patents

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KR101929213B1
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요시히데 기요사와
노보루 다키자와
신 유에 장
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가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
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Abstract

플랫형 파동기어장치(1)에 있어서의 가요성 외치기어(4)의 외치(7)에는, 제1외치부분(8)과 제2외치부분(9)의 사이에 릴리빙 부분(10)이 형성되어 있다. 릴리빙 부분(10)의 잇줄방향의 릴리빙 길이(L1)는, 외치의 톱니폭(L)의 0.1∼0.5의 범위 내이다. 외치의 피치원지름을 PCD라고 하면, 릴리빙 부분(10)에 있어서의 외치의 잇봉우리면에서의 최대 릴리빙 양(t)은, 3.3×10-4 ＜ t/PCD ＜ 6.3×10-4이다. 외치의 잇줄방향의 치면하중분포를 평균화할 수 있어, 전달부하용량이 높은 플랫형 파동기어장치를 구현할 수 있다.

Description

플랫형 파동기어장치{FLAT WAVE GEARING}
본 발명은, 한 쌍의 강성내치기어(剛性內齒gear), 원통형상의 가요성 외치기어(可撓性 外齒gear) 및 파동발생기(波動發生器)를 구비한 플랫형 파동기어장치(flat型 波動gear裝置)에 관한 것이다.
플랫형 파동기어장치는, 일방(一方)의 제1강성내치기어의 톱니수(number of teeth)가 가요성 외치기어보다 많고, 타방(他方)의 제2강성내치기어의 톱니수가 가요성 외치기어와 동일하다. 가요성 외치기어는 파동발생기에 의하여 비원형(非圓形) 예를 들면 타원모양으로 휘어져서, 제1, 제2강성내치기어의 각각에 대하여 부분적으로 맞물려 있다.
파동발생기를 모터 등에 의하여 회전시키면, 톱니수가 서로 다른 제1강성내치기어와 가요성 외치기어 사이의 맞물림 위치가 원주방향으로 이동한다. 제1강성내치기어를 회전하지 않도록 고정하면, 파동발생기가 1회전하는 사이에, 제1강성내치기어에 대하여 가요성 외치기어는 그들의 톱니수 차이만큼 상대회전한다. 타방의 제2강성내치기어는 회전할 수 있는 상태로 지지되어 가요성 외치기어와 일체로 회전한다. 따라서 제1강성내치기어와 가요성 외치기어의 톱니수 차이에 의하여 입력회전(파동발생기의 회전)이 소정의 감속비(減速比)로 감속되고, 감속 후의 회전이 제2강성내치기어로부터 출력된다.
특허문헌1, 2에는, 2열의 볼베어링(ball bearing)을 구비한 파동발생기를 갖는 플랫형 파동기어장치가 기재되어 있다. 이러한 형식의 파동발생기는, 타원모양 윤곽의 외주면을 구비한 강성 플러그(剛性 plug)와, 이 외주면에 장착된 2열의 볼베어링으로 구성된다. 타원모양으로 휘어져 있는 각 볼베어링에 있어서의 외륜(外輪)의 외주면의 장축 양단의 부분에 의하여 가요성 외치기어가 반경방향의 외측으로 밀려서, 제1, 제2강성내치기어에 대한 가요성 외치기어의 맞물림이 지지된다.
또 2열의 볼베어링을 구비한 파동발생기를 갖는 플랫형 파동기어장치에 있어서, 2열의 볼베어링은 외치의 잇줄방향(tooth trace方向)의 중앙부분 근방에 배치되고, 그 볼 중심간 거리는 외치의 전체 톱니폭의 1/3 이하이다.
: 일본국 공개실용신안공보 실개평01-91151호 공보 : 일본국 공개특허 특개평02-275147호 공보
여기에서 가요성 외치기어는, 그 잇줄방향에 있어서 일방의 부분이 제1강성내치기어에 맞물려 있고, 타방의 부분이 제2강성내치기어에 맞물려 있다. 따라서 부하토크(load torque)에 의하여 가요성 외치기어에는, 잇줄방향의 일방 및 타방에 있어서 서로 다른 크기의 힘이 제1, 제2강성내치기어로부터 작용하여, 비틀림(torsion)이 발생한다. 이 때문에 잇줄방향의 각 위치에서의 톱니접촉(tooth contact)이 변화되어, 잇줄방향의 각 부분에 작용하는 치면하중(齒面荷重)이 변화된다.
또한 얇은 탄성체인 가요성 외치기어와 제1, 제2강성내치기어와의 맞물림 상태 특히 그들의 잇줄방향의 맞물림 상태는, 파동발생기의 지지강성(支持剛性)에 좌우된다. 잇줄방향의 각 위치에 있어서의 맞물림 상태가 적절하지 않으면, 파동기어장치의 전달부하용량이 저하되어 버린다.
가요성 외치기어의 치저 피로강도(tooth bottom fatigue strength)를 높여서 전달부하용량을 올리기 위해서는, 잇줄방향의 치면하중분포를 평탄화하여 최대치면하중을 줄이는 것이 필요하다. 또한 잇줄방향의 각 위치에 있어서 적절한 맞물림 상태가 형성되도록 파동발생기의 지지강성을 높이는 것이 필요하다.
또한 파동발생기에 의한 가요성 외치기어의 지지상태가 적절하지 않으면, 2열의 볼베어링의 베어링볼 하중분포가 크게 변화되어 그들의 수명이 저하되어 버린다.
본 발명의 과제는, 이러한 점을 고려하여, 가요성 외치기어의 치저 피로강도 및 장치의 전달부하용량을 향상시키기 위하여, 가요성 외치기어의 잇줄방향의 치면하중분포를 평탄화할 수 있어, 잇줄방향의 각 위치에 있어서 양호한 맞물림 상태를 형성할 수 있도록 한 플랫형 파동기어장치를 제공하는 것에 있다.
또한 본 발명의 과제는, 파동발생기의 수명을 연장시키기 위하여 그 2열의 볼베어링에 발생하는 베어링볼 하중분포를 평탄화할 수 있도록 한 플랫형 파동기어장치를 제공하는 것에 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 플랫형 파동기어장치는,
제1톱니수의 제1내치를 구비한 제1강성내치기어와,
상기 제1강성내치기어의 이웃에 동축으로 배치되고, 상기 제1톱니수와는 다른 제2톱니수의 제2내치를 구비한 제2강성내치기어와,
상기 제1, 제2강성내치기어의 내측에 동축으로 배치되고, 상기 제1내치 및 상기 제2내치에 맞물릴 수 있는 외치를 구비하고, 반경방향으로 휘어질 수 있는 원통형상의 가요성 외치기어와,
상기 가요성 외치기어의 내측에 배치되고, 상기 가요성 외치기어를 비원형으로 휘어지게 하여, 상기 외치를 상기 제1, 제2내치에 대하여 부분적으로 맞물리게 하고 있는 파동발생기를
갖고 있고,
상기 외치는, 그 잇줄방향의 중앙부분에 있어서 상기 잇줄방향으로 소정의 길이에 걸쳐서 형성된 릴리빙 부분에 의하여, 상기 제1내치와 대치하는 제1외치부분과, 상기 제2내치와 대치하는 제2외치부분으로 나누어지고,
상기 릴리빙 부분은, 상기 릴리빙 부분에 있어서의 상기 잇줄방향의 중앙에 있어서 가장 톱니높이가 낮아지게 되도록 릴리빙이 실시되어 있고,
상기 파동발생기는, 상기 제1외치부분을 지지하는 제1웨이브 베어링과, 상기 제2외치부분을 지지하는 제2웨이브 베어링을 구비하고,
상기 외치의 전체 톱니폭을 L, 상기 릴리빙 부분의 상기 잇줄방향의 릴리빙 길이를 L1이라고 하면, 상기 릴리빙 길이(L1)는, 조건식
0.1L ＜ L1 ＜ 0.5L을
충족시키는 값이고,
상기 외치의 피치원지름을 PCD, 상기 릴리빙 부분에 있어서의 상기 외치의 잇봉우리면으로부터 톱니높이방향의 최대 릴리빙 양을 t라고 하면, 상기 최대 릴리빙 양(t)은, 조건식
3.3×10-4 ＜ t/PCD ＜ 6.3×10-4을
충족시키는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 플랫형 파동기어장치에서는, 가요성 외치기어의 외치에는, 제1외치부분과 제2외치부분의 사이에 릴리빙 부분이 형성되어 있다. 릴리빙 부분의 릴리빙 형상(잇줄방향의 릴리빙 길이(L1), 톱니높이방향의 최대 릴리빙 양(t))을 적절하게 설정하고 있기 때문에, 잇줄방향에 있어서의 외치의 비틀림 발생을 방지 혹은 억제할 수 있다. 따라서 외치와 제1, 제2내치와의 사이에 있어서, 외치의 잇줄방향의 각 위치에 있어서 양호한 맞물림 상태를 형성할 수 있어, 외치의 잇줄방향의 치면하중분포를 평탄화할 수 있다. 이에 따라 가요성 외치기어의 치저 피로강도를 높여서, 플랫형 파동기어장치의 전달부하용량을 높일 수 있다.
다음에 본 발명의 플랫형 파동기어장치에 있어서, 상기 제1, 제2웨이브 베어링의 지지중심간 거리를 Lo이라고 하면, 상기 지지중심간 거리(Lo)는, 상기 릴리빙 길이(L1)의 증감에 따라 증감시키는 것이 바람직하다. 이에 따라 제1, 제2웨이브 베어링의 지지중심을, 제1외치부분과 제1내치의 맞물림 중심 및 제2외치부분과 제2내치의 맞물림 중심에 가깝게 할 수 있어, 파동발생기에 의한 외치의 지지강성을 높일 수 있다.
이 경우에, 제1, 제2외치부분측의 맞물림 중심에 대하여, 제1, 제2웨이브 베어링의 지지중심이 잇줄방향의 내측으로 많이 벗어나지 않도록 지지중심간 거리(Lo)가 0.35L보다 큰 것이 바람직하다. 또한 제1, 제2웨이브 베어링의 외륜이, 잇줄방향에 있어서 외치의 톱니폭 내에 들어가도록 지지중심간 거리(Lo)가 0.7L 미만인 것이 바람직하다. 즉 지지중심간 거리(Lo)는 다음의 조건식을 충족시키는 것이 바람직하다.
0.35L ＜ Lo ＜ 0.7L
또한 제1외치부분은 제1웨이브 베어링에 의하여 지지되어 있고, 제2외치부분은 제2웨이브 베어링에 의하여 지지되어 있고, 릴리빙 부분은, 외치의 잇줄방향에 있어서 제1, 제2웨이브 베어링의 지지중심의 사이에 위치한다. 제1, 제2웨이브 베어링의 지지중심간 거리(Lo)에 대하여, 외치의 릴리빙 부분의 릴리빙 길이(L1)는, 다음의 조건식을 충족시키는 것이 바람직하다.
0.3Lo ＜ L1 ＜ 0.7Lo
이에 따라 제1외치부분측의 맞물림 중심이 제1웨이브 베어링의 지지중심으로부터 잇줄방향으로 많이 벗어나는 것을 방지할 수 있고, 제2외치부분측의 맞물림 중심이 제2웨이브 베어링의 지지중심으로부터 잇줄방향으로 많이 벗어나는 것을 방지할 수 있다.
여기에서 제1, 제2강성내치기어는, 릴리빙 길이에 따라 톱니폭이 증감하는 제1, 제2외치부분에 맞물려 있다. 따라서 제1, 제2강성내치기어의 톱니폭도 릴리빙 길이에 따라 톱니폭을 증감시키는 것이 바람직하다.
즉 제1, 제2강성내치기어의 톱니폭 즉 상기 제1내치 및 상기 제2내치의 각각의 톱니폭을 톱니폭 L2라고 하면, 상기 톱니폭 L2는, 상기 외치의 전체 톱니폭(L)에 대하여, 다음의 조건식을 충족시키는 폭으로 할 수 있다.
0.3L ＜ L2 ＜ 0.5L
또한 이 조건식을 충족시키는 범위 내에 있어서, 상기 톱니폭 L2를, 상기 릴리빙 길이(L1)가 증가하면 감소시키고, 상기 릴리빙 길이(L1)가 감소하면 증가시키면 좋다.
본 발명의 플랫형 파동기어장치에서는, 상기한 바와 같이 2열의 웨이브 베어링의 지지중심간 거리를, 릴리빙 길이(L1)의 증가에 따라 증가시키도록 하고 있다. 또한 잇줄방향에 있어서, 제1외치부분측의 맞물림 중심으로 제1웨이브 베어링의 지지중심을 접근시키고, 제2외치부분측의 맞물림 중심으로 제2웨이브 베어링의 지지중심을 접근시키도록 각 부의 치수의 관계를 규정하고 있다.
이에 따라 릴리빙 부분에 의하여 나누어져 있는 잇줄방향의 제1외치부분 및 제2외치부분의 각각이, 제1, 제2웨이브 베어링에 의하여 잇줄방향의 각 위치에서 확실하게 지지된다. 따라서 제1외치부분과 제1내치 사이의 잇줄방향의 각 위치에서의 톱니접촉 및 제2외치부분과 제2내치 사이의 잇줄방향의 각 위치에서의 톱니접촉을 각각 개선할 수 있다. 또한 파동발생기의 각 웨이브 베어링에 있어서의 전동체의 하중분포를 평탄하게 할 수 있어, 그 최대하중을 감소시킬 수 있다.
이 결과 본 발명에 의하면, 가요성 외치기어의 치저 피로강도를 높일 수 있어, 파동기어장치의 전달부하용량을 높일 수 있다. 또한 파동발생기의 각 웨이브 베어링의 수명을 연장시킬 수 있다.
도1은, 본 발명을 적용한 플랫형 파동기어장치를 나타내는 끝면도 및 종단면도이다.
도2는, 도1의 플랫형 파동기어장치의 주요부분을 나타내는 모식도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 플랫형 파동기어장치(flat型 波動gear裝置)의 실시형태에 관하여 설명한다.
도1(a)는 플랫형 파동기어장치를 나타내는 끝면도이고, 도1(b)는 그 b-b선으로 절단한 부분을 나타내는 종단면도이다. 도2는 파동기어장치의 가요성 외치기어(可撓性 外齒gear)(4)와 파동발생기(波動發生器)(5)를 나타내는 모식도이다. 플랫형 파동기어장치(1)(이하, 「파동기어장치(1)」라고 한다)는, 원환모양의 제1강성내치기어(第1剛性內齒gear)(2)와, 원환모양의 제2강성내치기어(3)와, 반경방향으로 휘어질 수 있는 얇은 탄성체로 이루어지는 원통형상의 가요성 외치기어(4)와, 타원모양 윤곽의 파동발생기(5)를 구비하고 있다.
제1, 제2강성내치기어(2, 3)는, 장치중심축선(裝置中心軸線)(1a)의 방향으로 약간의 간격을 두고 동축(同軸)으로 병렬로 배치되어 있다. 본 예에서는, 제1강성내치기어(2)는 회전하지 않도록 고정된 정지측 내치기어(靜止側 內齒gear)로서, 그 제1내치(2a)의 톱니수는 Zc1이다. 제2강성내치기어(3)는 회전할 수 있는 상태로 지지된 구동측 내치기어(驅動側 內齒gear)로서, 그 제2내치(3a)의 톱니수는 Zc2이다. 제1내치(2a)의 톱니수 Zc1은, 제2내치(3a)의 톱니수 Zc2보다 2n개(n : 양의 정수(整數))만큼 많다. 제2강성내치기어(3)는 파동기어장치(1)의 감속회전 출력요소(減速回轉 出力要素)이다.
원통형상의 가요성 외치기어(4)는, 제1, 제2강성내치기어(2, 3)의 내측에 동축으로 배치되어 있다. 가요성 외치기어(4)는, 반경방향으로 휘어질 수 있는 얇은 탄성체로 이루어지는 원통체(圓筒體)(6)와, 이 원통체(6)의 원형 외주면에 형성된 외치(7)를 구비하고 있다. 외치(7)는 제1, 제2내치(2a, 3a)에 맞물릴 수 있고, 그 톱니수 Zf는 구동측의 제2내치(3a)의 톱니수 Zc2와 동일하다.
외치(7)는, 제1, 제2내치(2a, 3a)를 거의 포함하는 톱니폭(L)을 구비하고 있다. 또한 외치(7)는, 그 잇줄방향(tooth trace方向)에 있어서 일방(一方)의 측에 제1내치(2a)와 대치(對峙)하는 제1외치부분(8)이 형성되어 있고, 타방(他方)의 측에 제2내치(3a)와 대치하는 제2외치부분(9)이 형성되어 있다. 제1, 제2외치부분(8, 9) 사이의 외치(7)의 부분은 릴리빙 부분(relieving 部分)(10)으로 되어 있다.
파동발생기(5)는 파동기어장치(1)의 회전입력요소이다. 파동발생기(5)는, 타원모양 윤곽의 강성 플러그(剛性 plug)(11)와, 이 강성 플러그(11)의 타원모양 외주면에 장착된 제1웨이브 베어링(第1wave bearing)(12) 및 제2웨이브 베어링(13)을 구비하고 있다. 제1, 제2웨이브 베어링(12, 13)에는 볼베어링(ball bearing)을 사용하고 있다.
파동발생기(5)는, 가요성 외치기어(4)의 원통체(6)의 내측에 삽입되어, 가요성 외치기어(4)를 타원모양으로 휘어지게 하고 있다. 타원모양으로 휘어진 가요성 외치기어(4)의 장축위치의 양단에 있어서, 제1외치부분(8)이 제1내치(2a)에 맞물려 있고, 제2외치부분(9)이 제2내치(3a)에 맞물려 있다. 파동발생기(5)를 도면에 나타내지 않은 모터 등에 의하여 회전시키면, 제1, 제2강성내치기어(2, 3)와 가요성 외치기어(4)와의 맞물림 위치가 원주방향으로 이동한다. 이에 따라 톱니수가 서로 다른 제1강성내치기어(2)와 가요성 외치기어(4)의 사이에 톱니수 차이에 따른 상대회전이 발생한다. 타방의 제2강성내치기어(3)는 가요성 외치기어(4)와 톱니수가 동일하기 때문에, 가요성 외치기어(4)와 일체로 되어 회전하여, 당해 제2강성내치기어(3)로부터 감속회전이 도면에 나타내지 않은 부하측으로 출력된다.
(릴리빙 부분)
도2를 주로 참조하여, 외치(7)에 형성된 릴리빙 부분(10)의 형상에 대하여 설명한다.
우선 외치(7)의 제1외치부분(8) 및 제2외치부분(9)은, 각각 제1내치(2a) 및 제2내치(3a)와 대치하고 있다. 본 예에서는, 제1, 제2내치(2a, 3a)의 각각의 톱니폭(L(2), L(3))이 실질적으로 동일하다. 외치(7)에 있어서의 잇줄방향의 중앙위치(7a)를 경계로 하여, 일방의 측이 제1외치부분(8), 타방의 부분이 제2외치부분(9)이고, 제1, 제2외치부분(8, 9)은 동일한 톱니폭이다. 제1내치(2a), 제2내치(3a)의 톱니폭(L(2), L(3))이 서로 다른 경우에는, 이것에 대응시켜서 제1외치부분(8), 제2외치부분(9)도 서로 다른 톱니폭으로 한다.
릴리빙 부분(10)은, 외치(7)의 잇줄방향의 중앙부분에 릴리빙을 실시함으로써 형성된 부분이다. 릴리빙 부분(10)의 잇줄방향의 길이는 L1이고, 그 중심은 외치(7)의 중앙위치(7a)와 일치하고 있다. 또한 릴리빙 부분(10)에 있어서는, 그 외치(7)의 잇봉우리면(top land)(7b)으로부터의 릴리빙 양이, 릴리빙 부분(10)의 잇줄방향의 중앙위치(7a)에서 최대가 되도록 릴리빙이 실시되어 있다. 본 예에서는, 중앙위치(7a)에서 가장 깊어지게 되는 오목곡면을 따른 형상이 되도록 릴리빙이 실시되어 있다. 오목곡면을 대신하여, 역사다리꼴 모양으로 릴리빙을 실시하는 것도 가능하다.
구체적으로 설명하면 외치(7)의 전체 톱니폭을 L이라고 하면, 릴리빙 부분(10)의 잇줄방향의 릴리빙 길이(L1)는, 다음의 조건식을 충족시키는 값으로 설정되어 있다.
0.1L ＜ L1 ＜ 0.5L
또한 변형 전의 원통모양의 외치(7)에 있어서의 피치원지름을 PCD, 릴리빙 부분(10)에 있어서의 외치(7)의 잇봉우리면(7b)으로부터 톱니높이방향의 최대 릴리빙 양을 t라고 하면, 당해 최대 릴리빙 양(t)은, 다음의 조건식을 충족시키는 값으로 설정되어 있다.
3.3×10-4 ＜ t/PCD ＜ 6.3×10-4
(베어링볼 중심간 거리)
다음에 도2를 참조하여 제1, 제2웨이브 베어링(12, 13)의 베어링볼 중심간 거리(지지중심간 거리)에 대하여 설명한다.
파동발생기(5)의 강성 플러그(11)는, 그 중심축선의 방향에 있어서 일방의 측에 일정한 폭의 타원형 윤곽의 제1외주면(11a)이 형성되어 있고, 타방의 측에 일정한 폭의 타원모양 윤곽의 제2외주면(1lb)이 형성되어 있다. 제1외주면(11a)과 제2외주면(1lb)은 동일한 형상의 외주면이다. 제1외주면(11a)에는, 타원모양으로 휘어진 상태로 제1웨이브 베어링(12)이 장착되어 있고, 제2외주면(1lb)에는, 타원모양으로 휘어진 상태로 제2웨이브 베어링(13)이 장착되어 있다. 제1, 제2웨이브 베어링(12, 13)은 본 예에서는 동일하다. 제1, 제2외치부분(8, 9)의 톱니폭이 서로 다른 경우에는, 이에 대응하여 서로 다른 치수의 제1, 제2웨이브 베어링(12, 13)을 사용한다.
제1웨이브 베어링(12) 및 제2웨이브 베어링(13)의 베어링볼 중심(12a, 13a)은, 외치(7)의 잇줄방향의 중앙위치(7a)에서부터 잇줄방향으로 등거리(等距離)의 위치에 있다. 또한 베어링볼 중심간 거리를 Lo이라고 하면, 당해 베어링볼 중심간 거리(Lo)는 릴리빙 길이(L1)의 증감에 따라 증감된다. 또한 베어링볼 중심간 거리(Lo)는, 다음의 조건식을 충족시키는 값으로 설정되어 있다.
0.35L ＜ Lo ＜ 0.7L
(베어링볼 중심간 거리와 릴리빙 길이의 관계)
다음에 제1외치부분(8)은 제1웨이브 베어링(12)에 의하여 지지되어 있고, 제2외치부분(9)은 제2웨이브 베어링(13)에 의하여 지지되어 있기 때문에, 릴리빙 부분(10)은, 외치의 잇줄방향에 있어서 이들 제1, 제2웨이브 베어링(12, 13)의 지지중심의 사이에 위치한다.
제1, 제2웨이브 베어링(12, 13)의 지지중심간 거리 즉 베어링볼 중심간 거리(Lo)에 대하여, 외치(7)의 릴리빙 부분(10)의 릴리빙 길이(L1)는, 다음의 조건식을 충족시키는 값으로 설정되어 있다.
0.3Lo ＜ L1 ＜ 0.7Lo
(외치의 톱니폭과 내치의 톱니폭의 관계)
또 제1, 제2강성내치기어(2, 3)는, 릴리빙 길이(L1)에 따라 톱니폭이 증감하는 제1, 제2외치부분(8, 9)에 맞물려 있다. 따라서 제1, 제2강성내치기어(2, 3)의 각각의 톱니폭도 릴리빙 길이(L1)에 따라 증감한다.
즉 제1, 제2강성내치기어(2, 3)의 톱니폭 즉 제1, 제2내치(2a, 3a)의 각각의 톱니폭(L(2), L(3))을 톱니폭 L2라고 하면, 당해 톱니폭 L2는, 외치(7)의 전체 톱니폭(L)에 대하여, 다음의 조건식을 충족시키는 값으로 설정된다.
0.3L ＜ L2 ＜ 0.5L
또한 이 조건식을 충족시키는 범위 내에 있어서, 톱니폭 L2는, 릴리빙 길이(L1)가 증가하면 감소하고, 릴리빙 길이(L1)가 감소하면 증가한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 예의 파동기어장치(1)에 있어서는, 외치(7)의 잇줄방향의 중앙부분에 릴리빙을 실시하고 있다. 이에 따라 외치(7)에 있어서의 잇줄방향의 중앙부분의 응력집중을 완화시킬 수 있어, 외치(7)의 비틀림 변형을 억제할 수 있다. 이 결과, 외치(7)의 잇줄방향의 각 부분에 있어서 양호한 맞물림 상태가 유지되어, 외치(7)의 잇줄방향의 각 부분에 발생하는 치면하중(齒面荷重)의 균등화를 도모할 수 있어, 외치(7)의 치저 피로강도(tooth bottom fatigue strength)를 향상시킬 수 있다.
또한 상기한 바와 같이 파동발생기(5)의 베어링볼 중심간 거리(Lo)를 설정하고 있기 때문에, 제1내치(2a)에 맞물리는 제1외치부분(8) 및 제2내치(3a)에 맞물리는 제2외치부분(9)의 각각의 지지강성을 높일 수 있다. 이에 따라 외치(7)의 잇줄방향의 각 부분에 있어서 양호한 맞물림 상태가 유지된다. 또한 파동발생기(5)의 각 웨이브 베어링(12, 13)에 발생하는 베어링볼 하중의 변동을 억제할 수 있어, 그 최대하중을 감소시킬 수 있다.
따라서 전달부하용량이 높은 파동기어장치를 구현할 수 있어, 파동발생기(5)의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 제1톱니수(第1number of teeth)의 제1내치(第1內齒)를 구비한 제1강성내치기어(第1剛性內齒gear)와,
    상기 제1강성내치기어의 이웃에 동축(同軸)으로 배치되고, 상기 제1톱니수와는 다른 제2톱니수의 제2내치를 구비한 제2강성내치기어와,
    상기 제1, 제2강성내치기어의 내측에 동축으로 배치되고, 상기 제1내치 및 상기 제2내치에 맞물릴 수 있는 외치(外齒)를 구비하고, 반경방향으로 휘어질 수 있는 원통형상의 가요성 외치기어(可撓性 外齒gear)와,
    상기 가요성 외치기어의 내측에 배치되고, 상기 가요성 외치기어를 비원형(非圓形)으로 휘어지게 하여, 상기 외치를 상기 제1, 제2내치에 대하여 부분적으로 맞물리게 하고 있는 파동발생기(波動發生器)를
    갖고 있고,
    상기 외치는 제1, 제2내치를 포함하는 톱니폭을 구비하고, 상기 외치의 잇줄방향의 일방의 측에 상기 제1내치와 대치하는 제1외치부분이 형성되고, 타방의 측에 상기 제2내치와 대치하는 제2외치부분이 형성되어 있고, 상기 제1, 제2외치부분 사이의 외치의 부분은 상기 잇줄방향으로 소정의 길이에 걸쳐서 형성된 릴리빙 부분(relieving 部分)으로 되어 있고,
    상기 파동발생기는, 상기 제1외치부분을 지지하는 제1웨이브 베어링(第1wave bearing)과, 상기 제2외치부분을 지지하는 제2웨이브 베어링을 구비하고,
    상기 릴리빙 부분은, 상기 릴리빙 부분에 있어서의 상기 잇줄방향의 중앙에 있어서 가장 톱니높이가 낮아지게 되도록 형성되고,
    상기 외치의 전체 톱니폭을 L, 상기 릴리빙 부분의 상기 잇줄방향의 릴리빙 길이를 L1이라고 하면, 상기 릴리빙 길이(L1)는, 조건식
    0.1L ＜ L1 ＜ 0.5L을
    충족시키는 값이고,
    상기 외치의 피치원지름을 PCD, 상기 릴리빙 부분에 있어서의 상기 외치의 잇봉우리면(top land)으로부터 톱니높이방향의 최대 릴리빙 양을 t라고 하면, 상기 최대 릴리빙 양(t)은, 조건식
    3.3×10-4 ＜ t/PCD ＜ 6.3×10-4을
    충족시키고,
    상기 제1, 제2웨이브 베어링의 지지중심간 거리를 Lo이라고 하면,
    상기 지지중심간 거리(Lo)는, 상기 릴리빙 길이(L1)의 증감에 따라 비례하여 증감하고, 또한, 상기 외치의 전체 톱니폭(L)에 대하여, 조건식
    0.35L ＜ Lo ＜ 0.7L을
    충족시키는 플랫형 파동기어장치(flat型 波動gear裝置).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 릴리빙 길이(L1)는, 상기 지지중심간 거리(Lo)에 대하여, 조건식
    0.3Lo ＜ L1 ＜ 0.7Lo를
    충족시키는 플랫형 파동기어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1내치 및 상기 제2내치의 각각의 톱니폭을 톱니폭 L2라고 하면,
    상기 톱니폭 L2는, 상기 외치의 전체 톱니폭(L)에 대하여, 조건식
    0.3L ＜ L2 ＜ 0.5L을
    충족시키고,
    상기 톱니폭 L2는, 상기 릴리빙 길이(L1)가 증가하면 감소하고, 상기 릴리빙 길이(L1)가 감소하면 증가하는 플랫형 파동기어장치.
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