TW201621187A - 具有採用圓弧齒形所形成之連續接觸齒形的諧波齒輪裝置 - Google Patents

Abstract

諧波齒輪裝置，採用將其中心放置於齒頂中心線上的半圓(27)，規定在其軸直角剖面中，位於剛性內齒輪之外齒(24)的齒冠齒形的主要部分。採用平行曲線(38)規定外齒輪的外齒(34)之齒冠齒形的主要部分，該平行曲線(38)是相對於曲線部分(Ma(A、B))，位在「與半圓(27)之半徑r1相等之距離」的平行曲線，該曲線部分(Ma(A、B))，是外齒(34)相對於內齒(34)之齒條近似所產生的移動軌跡(Ma)中，特定範圍的曲線部分。在外齒(34)與內齒(24)之間，可實現齒冠齒形間之連續且大範圍的嚙合，能提高諧波齒輪裝置的扭矩(扭力)容量。

Description

具有採用圓弧齒形所形成之連續接觸齒形的諧波齒輪裝置

本發明關於諧波齒輪裝置中剛性之內齒輪及可撓性之外齒輪的齒形的改良。更詳細地說，是為了使兩齒輪在齒交線方向之各軸直角剖面中連續地嚙合，而具有「採用圓弧齒形所形成之連續接觸齒形」的平板型諧波齒輪裝置。此外，本發明關於：兩齒輪在齒交線方向之各軸直角剖面中連續地嚙合，且為了遍及整個齒交線方向形成連續性嚙合，而具有「採用圓弧齒形所形成之3維連續接觸齒形」的杯型或者煙囪型的諧波齒輪裝置。

一般而言，諧波齒輪裝置具有：剛性的內齒輪；和在其內側配置成同軸之可撓性的外齒輪；及嵌合於其內側的諧波產生器。平板型的諧波齒輪裝置，具備「在可撓性之圓筒體的外周面形成有外齒」的外齒輪。杯型及煙囪型的諧波齒輪裝置之可撓性的外齒輪，具備：可撓性的圓筒狀本體；和從該圓筒狀本體的後端朝半徑方向延伸的膜片；及形成於圓筒狀本體之前端開口側的外周面部分的外齒。在典型的諧波齒輪裝置中，圓形之可撓性的外齒 輪是被諧波產生器彎折成橢圓狀，而被彎折成橢圓狀之可撓性的外齒輪的長軸方向的兩端部，嚙合於剛性的內齒輪。

諧波齒輪裝置，從創始者C.W.Musser的發明(專利文獻1)以來，截至今日為止，以該創始者為首包含本案發明人的眾多研究者，已發展出本裝置的各種發明創作。即使單就「與其齒形相關的發明」而言，同樣有著各種的發明創作。本案的發明人，在專利文獻2中揭示了一種「將基本齒形設成漸開線齒形(involute tooth profile)」的發明，在專利文獻3、4中揭示了一種：採用以齒條使剛性內齒輪與可撓性外齒輪之齒的嚙合近似的手法，執行大範圍接觸而導出兩齒輪之齒冠齒形的齒形設計法。

另外，在杯型、煙囪型的諧波齒輪裝置中，被折彎成橢圓狀之可撓性外齒輪的齒部，沿著其齒交線方向，從膜片側朝向前端開口，變更朝向半徑方向的撓曲量，該撓曲量大致和「從膜片起的距離」成比例。此外，伴隨著諧波產生器的轉動，可撓性外齒輪之齒部的各部分，反覆地朝向半徑方向的外側及內側彎折(撓曲、彎曲)。截至目前為止，對於這種「考慮了諧波產生器所造成之可撓性外齒輪的撓曲動作(錐進：coning)之合理齒形的設定方法」，仍然未經充分的考慮。

本案的發明人，在專利文獻5中揭示了一種：具備「考慮了齒的錐進且能連續地嚙合」之齒形的諧 波齒輪裝置。該專利文獻5中所揭示的諧波齒輪裝置，將其可撓性外齒輪之齒交線方向的任意軸直角剖面定為主剖面，且在主剖面之外齒輪的橢圓狀圓周中立線(rim neutral line)的長軸位置，相對於其撓曲(彎曲)前之圓周中立圓(rim neutral circle)的撓曲(彎曲)量2κ mn(κ為撓曲係數，m為模數，n為正的整數)，在2mn(κ=1)的無偏位狀態設成撓曲。

此外，在以齒條嚙合使外齒輪及內齒輪的嚙合近似，在包含「外齒輪之齒交線方向的主剖面」之各位置的軸直角剖面中，求出「伴隨著諧波產生器的轉動，外齒輪的齒相對於內齒輪的齒之各移動軌跡」，利用「在主剖面所獲得之無偏位移動軌跡中之頂部的點A到下一個底部的點B」的曲線部分，設定內齒輪及外齒輪之齒冠的基本齒形。

除此之外，在彎折成「較主剖面更位於膜片側之負偏位狀態(撓曲係數κ<1)」的各軸直角剖面所獲得的各負偏位側移動軌跡、及在彎折成「較主剖面更位前端開口側之正偏位狀態(撓曲係數κ>1)」的各軸直角剖面所獲得的各正偏位側移動軌跡的雙方，為了描繪出主剖面之無偏位移動軌跡分別在底部及頂部接觸的曲線，而在外齒輪的齒形處包挾主剖面，並在前述雙方之齒交線方向兩側的齒形部分施以移位。

形成有上述齒形的諧波齒輪裝置，不僅能遍及「兩齒輪之主剖面的外齒與內齒之齒冠齒形間的廣大範 圍」連續地嚙合，也能在齒交線方向的全部範圍中，實現外齒與內齒之齒冠齒形間的有效嚙合。據此，相較於在狹小的齒交線範圍內嚙合之傳統的諧波齒輪裝置，可傳遞更多的扭矩(扭力)。

[先行技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：美國第2906143號專利說明書

專利文獻2：日本特公昭45-41171號公報

專利文獻3：日本特開昭63-115943號公報

專利文獻4：日本特開昭64-79448號公報

專利文獻5：國際公開第2010/070712號

現今，期望能提升諧波齒輪裝置之負載扭矩(load torque)性能的市場需求日益提高。為了達成上述的要求，在平板型的諧波齒輪裝置中，需要可減輕外齒輪的齒底圓周應力，且能實現「在外齒與內齒之齒冠齒形間的廣大範圍形成連續性嚙合」之合理的齒的形狀。此外，在杯型、煙囪型的諧波齒輪裝置中，需要可減輕外齒輪的齒底圓周應力，且能實現「在外齒與內齒之齒冠齒形間的廣大範圍形成連續性嚙合」，並且考慮到伴隨著「沿著外 齒的齒交線之撓曲量的變化」的錐進，即使在齒交線方向上也能形成連續性嚙合之合理的齒的形狀。

本發明的課題在於提供一種：可減輕外齒的齒底圓周應力，並且具有「能實現大範圍之連續性嚙合」之的連續接觸齒形的諧波齒輪裝置。

此外，本發明的課題在於提供一種：可減輕外齒的齒底圓周應力，並且具有能實現「在特定軸直角剖面中之大範圍的連續性嚙合」及「在沿著齒交線之方向中的連續性嚙合」之3維連續接觸齒形的諧波齒輪裝置。

本發明的諧波齒輪裝置，在其外齒輪的軸直角剖面上，剛性之內齒輪的齒冠齒形由「將中心放置於其齒頂中心線上的半圓中，壓力角為特定值以上的圓弧部分」與「連接於該圓弧部分之端點的直線(拉伸至該端點的切線)」所規定。此外，外齒輪的齒冠齒形由以下所規定：在外齒相對於內齒之移動軌跡中，遍及從頂部的點到底部的點之範圍的曲線部分的平行曲線，亦即相對於該曲線部分，位在與前述半圓的圓弧半徑相等之距離的平行曲線。不僅如此，內齒輪的齒根齒形，為了不與外齒輪的齒冠齒形產生干涉，而呈現形成有餘隙的形狀。

根據本發明，可實現兩齒輪之齒冠齒形間的連續性嚙合。此外，由於內齒輪與外齒輪並不會在「被彎折成橢圓狀之外齒輪的長軸上的位置」嚙合，因此可避 免：橢圓狀變形的應力、與齒面荷重所產生的應力在外齒輪之長軸上的位置重疊，而使大量的應力產生於外齒輪的齒底圓周。據此，可提高諧波齒輪裝置的傳遞扭矩(扭力)容量。

其次，本發明的杯型或煙囪型諧波齒輪裝置，在可撓性之外齒輪的開口端部的軸直角剖面(主剖面)，剛性之內齒輪的齒冠齒形由「將中心放置於其齒頂中心線上的半圓中，壓力角為特定值以上的圓弧部分」與「連接於該圓弧部分之端點的直線(拉伸至該端點的切線)」所規定。此外，位於主剖面之外齒輪的齒冠齒形由以下所規定：在外齒相對於內齒之移動軌跡中，遍及從頂部的點到底部的點之範圍的曲線部分的平行曲線，亦即相對於該曲線部分，位在與前述半圓的圓弧半徑相等之距離的平行曲線。不僅如此，內齒輪的齒根齒形，為了不與外齒輪的齒冠齒形產生干涉，而呈現形成有餘隙的形狀。除此之外，在位於外齒之齒交線方向的主剖面以外的各軸直角剖面，為了使外齒相對於內齒的移動軌跡，相對於主剖面中外齒的移動軌跡在底部接觸，而對主剖面以外之外齒的部分施以移位。

根據本發明，在主剖面上，可實現齒冠齒形間之連續性且大範圍的嚙合。此外，由於內齒輪與外齒輪並不會在「被彎折成橢圓狀之外齒輪的長軸上的位置」嚙合，因此可避免：橢圓狀變形的應力、與齒面荷重所產生的應力在外齒輪之長軸上的位置重疊，而使大量的應力產 生於外齒輪的齒底圓周。除此之外，考慮到伴隨著「沿著外齒之齒交線的撓曲量變化」之錐進的影響，在外齒於齒交線方向的各位置實施移位。如此一來，即使在齒交線方向上，也能實現兩齒的連續性嚙合，可使齒面荷重朝整個齒寬分散。其結果，可實現諧波齒輪裝置之傳遞扭矩(扭力)容量的提升。

1‧‧‧諧波齒輪裝置

2‧‧‧內齒輪

3‧‧‧外齒輪

4‧‧‧諧波產生器

24‧‧‧內齒

25‧‧‧內齒齒形

26‧‧‧齒頂中心線

27‧‧‧半圓

27A‧‧‧圓弧部分

27a、27b‧‧‧端點

28‧‧‧凹曲線

29‧‧‧直線

31‧‧‧圓筒狀本體

31a‧‧‧開口端

31b‧‧‧後端

32‧‧‧膜片(diaphragm)

33‧‧‧輪轂

34‧‧‧外齒

34a‧‧‧開口端部(主剖面)

34b‧‧‧齒寬中央部

34c‧‧‧內端部

35‧‧‧外齒基本齒形

38‧‧‧平行曲線

39‧‧‧凹曲線

40‧‧‧齒前緣面

L1‧‧‧長軸

L2‧‧‧短軸

Ma‧‧‧移動軌跡(無偏位移動軌跡)

Mb‧‧‧曲線(移動軌跡)

Mc‧‧‧曲線(移動軌跡)

Mb1、Mc1‧‧‧移動軌跡

α‧‧‧壓力角

r1‧‧‧半徑

第1圖：是顯示採用了本發明的諧波齒輪裝置之其中一例的概略前視圖。

第2圖：為顯示杯型及煙囪型之可撓性外齒輪的彎折狀態的說明圖，其中(a)顯示變形前的狀態，(b)顯示包含「已變形成橢圓狀之可撓性外齒輪的長軸」之剖面的狀態，(c)顯示包含「已變形成橢圓狀之可撓性外齒輪的短軸」之剖面的狀態。

第3圖：是顯示利用齒條使兩個齒輪的相對運動，在外齒之齒交線(tooth trace)方向的開口端部(主剖面)、在齒寬中央部及內端部形成近似(approximation)時所獲得之外齒的移動軌跡的圖表。

第4圖A：是顯示開口端部(主剖面)之兩齒輪各自的齒形、兩齒輪之相對運動的移動軌跡、移動軌跡之部分的平行曲線的圖表。

第4圖B：為顯示位於主剖面之內齒輪得齒形的圖 表。

第5圖：是顯示利用齒條使兩個齒輪的相對運動，在外齒之齒交線方向的開口端部(主剖面)、在實施了移位後之外齒的齒寬中央部及內端部形成近似時所獲得之外齒的移動軌跡的圖表。

第6圖：是顯示「經施以移位之外齒的齒交線方向之輪廓」的說明圖。

第7圖：(a)、(b)及(c)顯示外齒分別位於開口端部(主剖面)、齒寬中央部及內端部與內齒輪間之嚙合(咬合)狀態的說明圖。

(諧波齒輪裝置的構造)

第1圖：是顯示採用了本發明的諧波齒輪裝置的前視圖。第2圖，是顯示將該諧波齒輪裝置的可撓性外齒輪的開口部彎折成橢圓狀之狀態的說明圖，其中(a)為變形前的狀態，(b)是變形後包含橢圓狀之長軸的剖面，(c)是顯示變形後包含橢圓之短軸的剖面。而在第2圖(a)~(c)中，實線是表示杯型可撓性外齒輪之膜片及輪轂的部分，虛線則表示煙囪型可撓性外齒輪之膜片及輪轂的部分。

如同上述圖面所示，諧波齒輪裝置1具有：圓環狀之剛性的內齒輪2；和配置於其內側之可撓性的外 齒輪3；及嵌合於其內側之橢圓狀輪廓的諧波產生器4。內齒輪2、及變形前的外齒輪3，皆為模數m的正齒輪。倘若將n設成正的整數，內齒輪2與外齒輪3的齒數差為2n齒。初期形狀為圓形的外齒輪3，是由橢圓狀輪廓的諧波產生器4彎折成橢圓狀。在被彎折成橢圓狀的外齒輪3之長軸L1的兩端部分，外齒輪3的外齒34嚙合於內齒輪2的內齒24。

一旦諧波產生器4轉動，兩齒輪2、3的嚙合位置便朝周方向移動，對應於兩齒輪之齒數差的相對轉動在兩齒輪2、3間產生。如第2圖所示，外齒輪3具備：可撓性的圓筒狀本體31；和連接於圓筒狀本體31之其中一側的後端31b且朝半徑方向擴張的膜片32；和連接於膜片32的輪轂33；及形成於圓筒狀本體31之另一側的開口端31a側之外周面部分的外齒34。

橢圓狀輪廓的諧波產生器4，嵌入圓筒狀本體31之外齒形成部分的內周面部分。藉由諧波產生器4，圓筒狀本體31從其膜片側的後端31b朝向開口端31a，逐漸增加朝向半徑方向之外側或內側的撓曲量。如第2圖(b)所示，在包含橢圓狀曲線之長軸L1(請參考第1圖)的剖面，朝向外側的撓曲量是對「從後端31b到開口端31a的距離」成比例地漸增。如第2圖(c)所示，在包含橢圓狀曲線之短軸L2(請參考第1圖)的剖面，朝向內側的撓曲量是對「從後端31b到開口端31a的距離」成比例地漸增。形成於開口端31a側之外周面部分的外齒 34，也從其齒交線方向的內端部34c朝向開口側的開口端部34a，對「來自於後端31b的距離」成比例地使撓曲量產生變化。

在外齒34之齒交線方向的任意位置之軸直角剖面中，通過被彎折成橢圓狀前之外齒34的齒底圓周之厚度方向中央的圓，為圓周中立圓。相對於此，通過被彎折成橢圓狀後的齒底圓周之厚度方向中央的曲線，從圓周中立圓被彎折成橢圓狀曲線。該橢圓狀曲線，則被稱為橢圓狀的圓周中立線。相對於「位於橢圓狀的圓周中立線之長軸L1位置的圓周中立圓」之長軸方向的撓曲量W，是以2κ mn表示。在此，κ是包含1的實數(real number)，被稱為撓曲係數。當κ=1時的撓曲被稱為「無偏位撓曲」，當κ>1時的撓曲被稱為「正偏位撓曲」，當κ<1時的撓曲則稱為「負偏位撓曲」。

換言之，倘若將外齒輪3之外齒34的齒數設為Z_F，將內齒輪2之內齒24的齒數設為Z_C，將諧波齒輪裝置1的減速比設成R(=Z_F/(Z_C-Z_F)=Z_F/2n)，將「外齒輪3的節距圓直徑mZ_F」除以減速比R的值(mZ_F/R=2mm)，是位於長軸位置之κ=1的無偏位撓曲，將其稱為正規(標準)的撓曲量Wo。諧波齒輪裝置1，一般是設計成在「諧波產生器4之波浪軸承的孔中心，位於其外齒輪3之齒交線方向」的部位，以正規的撓曲量Wo(=2mm)彎折(撓曲)。撓曲係數κ是表示：「在可撓性外齒輪3之齒交線方向的各軸直角剖面的撓曲 量W」除以正規撓曲量的值。

在本例的諧波齒輪裝置1中，外齒輪3之外齒的齒形被設定成：在位於其開口端部34a的軸直角剖面，產生κ=1之無偏位撓曲(撓曲量W=Wo=2mn)的無偏位齒形。因此，在外齒的齒交線方向中，除了開口端部34a以外的外齒的齒形，成為產生κ<1之負偏位撓曲的負偏位齒形。

第3圖，是顯示利用齒條使諧波齒輪裝置1之兩齒輪2、3的相對運動近似時所獲得之「外齒輪3的外齒34相對於內齒輪2的內齒24之移動軌跡」的圖。在圖面中，x軸表示齒條的平移方向，y軸表示對平移方向呈直角的方向。y軸的原點是作為移動軌跡之振幅的平均位置。曲線Ma，是在外齒34之開口端部34a(請參考第2圖)所獲得。將該開口端部34a的軸直角剖面稱為「主剖面」。在該主剖面34a，獲得撓曲係數κ=1之無偏位撓曲的移動軌跡Ma。曲線Mb，是在外齒34的齒寬中央部34b(請參考第2圖)所獲得之撓曲係數κ<1的負偏位撓曲的移動軌跡。同樣地，曲線Mc，是在外齒34的內端部34c(請參考第2圖)所獲得之撓曲係數κ<1的負偏位撓曲的移動軌跡。外齒輪3的外齒34相對於內齒輪2的內齒24的移動軌跡，由以下的算式所表示。

x=0.5mn(θ-κsinθ)

y=κmncosθ

倘若為了能簡單地說明，而設成模數m=1、n=1(齒數差2n=2)時，上述的算式則能以下述的算式1 表示。

(算式1)x=0.5(θ-κsinθ) y=κcosθ

(主剖面位置之齒形的形成方法)

第4圖A，是顯示「位於主剖面34a的外齒34及內齒24之齒條齒形形成的原理」的說明圖。在第4圖A的上側顯示：內齒齒形25、在外齒34的主剖面34a所獲得的無偏位移動軌跡Ma、及無偏位移動軌跡Ma的部分之曲線部分的平行曲線38。在第4圖A的下側顯示：位於外齒34之主剖面34a的外齒齒形35。將該位於主剖面34a的外齒齒形35稱為「外齒基本齒形35」。第4圖B，是放大顯示內齒齒形25的說明圖。

參考第4圖A、第4圖B說明內齒齒形25。在內齒齒形25中，其齒冠齒形的主要部分(齒冠齒形部分)是由圓弧部分27A所規定，該圓弧部分27A，是在將內齒的齒頂中心線26作為中心的半圓27中，壓力角α將兩側的端點27a、27b設定為特定角度的點的圓弧部分。壓力角α之值的下臨界值，除了擴張半圓弧的嚙合領域之外，最好是盡可能小的值，但由於必須確保齒切製(gear cutting)加工用的餘隙角(clearance angle)，因此有必要設成比0°更大。壓力角α的上臨界值一旦過大，將導致有效嚙合之圓弧齒形的領域減少，故實際上最好是15°左右以下。換言之，壓力角α最好是以下範圍內的值。

0°<α≦15°

位於內齒齒形25的齒根齒形，是由不會與外齒34的齒冠齒形產生干涉之適當的凹曲線28所規定。在規定齒冠齒形之主要部份的圓弧部分27A、與規定齒根齒形的凹曲線28之間，成為由直線29所規定的直線齒形部分。

從第4圖B可得知，直線29是由朝「拉伸至圓弧部分27A之端點27a的齒根側」延伸的切線(tangent)所規定。端點27a，是拉伸至該端點27a之直線的壓力角α如以上所述成為15°以下的點。

相對於此，在外齒34的主剖面34a中，位於外齒基本齒形35之齒冠齒形的主要部分(齒冠齒形部分)，則受到以下的方式規定。在第4圖A中，如同無偏位移動軌跡Ma的右側所示，採用從該無偏位移動軌跡Ma之頂部的點A到下一個底部的點B之範圍(上述算式1中，參數θ是從0到π的範圍)的曲線部分Ma(A、B)的平行曲線38。平行曲線38，是相對於該曲線部分Ma(A、B)，位在與「規定內齒齒形25之齒冠齒形的主要部分」的圓弧部分27A之圓弧半徑r1相等的距離的平行曲線。採用該平行曲線38來規定外齒基本齒形35中齒冠齒形的主要部分。

外齒齒形35的齒根齒形，為了確保不會與「被位於內齒齒形25的圓弧部分27A、與直線29所規定的齒冠齒形」產生干涉的若干頂隙，是由稍大於該圓弧部 分27A的凹曲線39所規定。因此，不管是內齒24或外齒34的哪一個齒根齒形，皆不會參加(加入)嚙合。

在此，規定內齒24的齒冠齒形部分之圓弧部分27A的圓弧半徑r1(內齒24之齒冠的長度)、及外齒輪與內齒輪之齒冠的高度的比，最好是採以下的方式設定。

在諧波齒輪裝置中，為了抑制因外齒輪的橢圓狀變形所產生的彎曲應力，外齒輪的齒溝寬度最好是較齒厚稍微寬大。在該場合中形成：在移動軌跡Ma的平均線(節線：pitch line)上之兩齒輪的齒厚比並非1：1，外齒輪的齒厚較內齒輪薄。實際的使用上，內齒輪與外齒輪之齒厚比的限界，形成3：2左右。因此，內齒輪與外齒輪的齒厚比，被設定成1：1~3：2。

由於圓弧部分27A的圓弧半徑r1是內齒輪在節線上的半個齒厚，因此該圓弧半徑r1被設定成「內齒輪的半個節距(0.5πm)的0.5~0.6倍的範圍」即可，亦即模數m的0.785~0.942倍。

此外，由於圓弧部分27A的圓弧半徑r1為內齒輪之齒冠的高度，故一旦如以上所述地設定圓弧半徑r1，外齒輪與內齒輪之齒冠的高度比將成為1以上。亦即，無偏位之移動軌跡Ma的全振幅為2m，兩個齒輪之齒冠的長度總和為移動軌跡Ma的全振幅2m。據此，理論上之外齒輪的齒冠高度，成為從振幅2m減去內齒輪之齒冠高度的值，而成為模數m的1.215倍~1.058倍。換言 之，外齒輪與內齒輪之齒冠的高度比成為大於1。如此一來，外齒輪的齒溝寬度較齒厚更寬，可減少彎曲應力。據此，雖然外齒輪與內齒輪之齒冠的高度比可以設定成1，但最好設定成大於1的值。

(外齒於主剖面以外之位置的齒形形狀)

在外齒輪3之外齒34的齒形，從主剖面34a到內端部34c，施以對應於撓曲係數κ之值的移位。倘若將對外齒34之齒形實施的移位量設為mnh時，在m=1、n=1之場合中的移位量成為h。主剖面34a是無偏位撓曲，撓曲係數κ=1。在移位齒形之齒交線方向的各位置處的移位量h，是以下述的算式(2)所表示。

(算式2)h=1-κ

第5圖，是顯示外齒34之主剖面34a的移動軌跡、經實施上述移位之外齒34的齒寬中央部34b及內端部34c的移動軌跡的圖表。如以上所述，藉由對外齒基本齒形35施以移位，第3圖所示之齒寬中央部34b的移動軌跡Mb及內端部34c的移動軌跡Mc，將分別變化成第5圖所示的移動軌跡Mb1、Mc1。亦即，在外齒34的各位置，移動軌跡的底部接觸於主剖面34a之移動軌跡Ma的底部(形成一致)。

第6圖，是顯示「經施以移位之外齒34的齒交線方向之輪廓」的說明圖。

如此一來，在外齒輪3中，其主剖面34a以 外的齒形，形成：對主剖面處的外齒基本齒形35，施以「由上述算式2所賦予的移位量h之移位」的移位齒形。其結果，由於在移動軌跡的底部附近的近似(approximation)性一致，因此外齒34不僅在主剖面34a，即使在其齒交線方向的各軸直角剖面，也連續性地嚙合於內齒24的齒冠齒形。

第7圖(a)、(b)及(c)，是以齒條近似來表示「以上述說明設定的外齒34與內齒24間之嚙合狀態」的說明圖。第7圖(a)顯示在主剖面34a處的嚙合狀態，第7圖(b)顯示在齒寬中央部34b處的嚙合狀態，第7圖(c)顯示在內端部34c處的嚙合狀態。從這些圖可得知：兩齒可遍及外齒的整個齒交線地形成嚙合。

而第7圖所示的外齒34之齒冠的齒形，為了在和內齒之間確保頂隙，而具備平坦的齒前緣面40。該齒前緣面40，是藉由對「以上述方式所設定之外齒齒形的齒前緣」施以部分去除而形成。

如同以上所說明，在諧波齒輪裝置1中，內齒24的齒冠齒形，是將直線29插入圓弧部分27A的形狀。此外，內齒24的齒根齒形，為了不與外齒34的齒冠齒形產生干涉，而呈現形成有餘隙的形狀。如此一來，在主剖面可實現兩個齒之齒冠齒形間的連續性嚙合。此外，內齒輪2與外齒輪3，在被彎折成橢圓狀之外齒輪3的長軸上，不會於其最接近的位置嚙合。其結果可避免：橢圓狀變形的應力、與齒面荷重所產生的應力在外齒輪3之長 軸上的位置重疊，而使大量的應力產生於外齒34的圓周(rim)。除此之外，藉由移位，即使在外齒34的齒交線方向上，也能實現兩個齒的連續性嚙合，可使齒面荷重朝整個齒交線方向分散。藉由上述的相乘效果，可提高諧波齒輪裝置1的扭力容量。

(其他的實施形態)

上述的說明，是將本發明應用於「具備杯型外齒輪之杯型的諧波齒輪裝置」、及「具備煙囪型外齒輪之煙囪型的諧波齒輪裝置」的例子。本發明也能適用於具備下述構造的平板型諧波齒輪裝置：2個剛性的內齒輪；可嚙合於前述2個剛性內齒輪之圓筒狀的外齒輪；將外齒輪彎折成橢圓狀，而使其嚙合於每個內齒輪的諧波產生器。在該場合中，外齒輪的齒形，只要在其齒交線方向中，形成上述基本齒形形狀即可。

A‧‧‧頂部的點

B‧‧‧底部的點

Ma‧‧‧移動軌跡(無偏位移動軌跡)

Ma(A、B)‧‧‧曲線部分

25‧‧‧內齒齒形

26‧‧‧齒頂中心線

27‧‧‧半圓

35‧‧‧外齒基本齒形

38‧‧‧平行曲線

39‧‧‧凹曲線

Claims (6)

1. 一種諧波齒輪裝置，具有剛性的內齒輪、同軸地配置於該內齒輪內側之可撓性的外齒輪、及嵌於該外齒輪內側的諧波產生器，前述外齒輪被前述諧波產生器彎折成橢圓狀，而被彎折成橢圓狀之前述外齒輪的外齒，在其長軸位置的兩端部，嚙合於前述內齒輪的內齒，前述內齒輪及前述外齒輪，皆為模數m的正齒輪，前述外齒輪的齒數，倘若將n設成正的整數，便較前述內齒輪的齒數少2n齒，倘若將前述外齒之齒交線方向的特定位置之軸直角剖面作為主剖面，在該主剖面中的前述長軸位置，被彎折成橢圓狀後之前述外齒輪的圓周中立線，相對於被彎折成橢圓狀前之前述外齒輪的圓周中立圓的撓曲量，被設定為2mn，前述內齒輪的齒冠齒形，是由將中心放置於該內齒的齒頂中心線上的半圓中，壓力角為特定值以上的圓弧部分；與特定長度的切線所規定，該特定長度的切線是從該圓弧部分中之前述壓力角為前述特定值的端點，拉伸至朝齒根側延伸之該端點的切線，倘若將前述外齒之前述主剖面中的齒形作為該外齒的基本齒形，該基本齒形的齒冠齒形便由以下所規定：在前述外齒的移動軌跡中，特定範圍之曲線部分的平行曲線，亦即相對於該曲線部分，位在與前述半圓的圓弧半徑相等 之距離的平行曲線，前述移動軌跡，是在下述場合中所獲得之前述外齒相對於前述內齒的移動軌跡：以齒條嚙合使前述外齒伴隨著前述諧波產生器之轉動而對前述內齒輪的嚙合近似，前述移動軌跡的前述曲線部分，是從前述移動軌跡中之一個頂部的點到下一個底部的點之範圍的曲線部分。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的諧波齒輪裝置，其中倘若將前述壓力角的前述特定值設為α，則0°<α≦15°。
3. 如申請專利範圍第1項所記載的諧波齒輪裝置，其中前述內齒的齒根齒形，由連接於前述切線的齒根側之端點的凹曲線所規定，前述外齒之前述基本齒形的齒根齒形，由連接於前述平行曲線的齒根側之端點的凹曲線所規定，規定前述內齒之齒根齒形的前述凹曲線，被設定成不會與前述外齒之基本齒形的齒冠齒形產生干涉，規定前述外齒之齒根齒形部分的前述凹曲線，被設定成不會與前述內齒的齒冠齒形產生干涉。
4. 如申請專利範圍第1項所記載的諧波齒輪裝置，其中在前述外齒的前述基本齒形與前述內齒的齒形之間，其齒冠之高度的比被設定為1以上。
5. 如申請專利範圍第3項所記載的諧波齒輪裝置，其中前述外齒之前述基本齒形的齒前緣部，為了與前述內齒的齒根齒形部分保持必要的頂隙，僅去除了特定量。
6. 如申請專利範圍第1~5項之其中任一項所記載的諧波齒輪裝置，其中前述外齒輪具備：可朝半徑方向撓性的圓筒狀本體；和從該圓筒狀本體的後端朝半徑方向的內側或外側擴張的膜片，前述外齒形成於前述圓筒狀本體之前端開口部側的外周面部分，前述外齒，從齒交線方向中前述膜片側的內端朝向前述前端開口部側的開口端部，對從前述膜片起的距離成比例地變更前述撓曲量，前述外齒之齒交線方向的各軸直角剖面中的前述撓曲量，為2mn以下，前述撓曲量為2mn的前述主剖面，是前述外齒之前述開口端部的軸直角剖面，前述外齒在前述主剖面以外之齒交線方向的各軸直角剖面的齒形，是對前述主剖面中的前述基本齒形施以移位的移位齒形，前述移位齒形，為了使該移位齒形的前述移動軌跡，在位於前述主剖面的前述基本齒形之前述移動軌跡的底部形成接觸，是對前述基本齒形施以移位的齒形。