WO1999018364A1

WO1999018364A1 - Systeme d'engrenages souples en forme de chapeau

Info

Publication number: WO1999018364A1
Application number: PCT/JP1997/003572
Authority: WO
Inventors: Noboru Takizawa
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc.
Priority date: 1997-10-02
Filing date: 1997-10-02
Publication date: 1999-04-15
Also published as: DE69723291T2; US6202508B1; EP0942197A1; EP0942197B1; DE69723291D1; EP0942197A4

Description

明細書シルクハツト型撓み嚙み合い式歯車装置

5 技術分野

本発明はシルクハット形状の可撓性外歯歯車が組み込まれたシルクハツト型撓み嚙み合い式歯車装置に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、シルクハット形状の可撓性外歯歯車の各部分に発生する応力集中を緩和して外径寸法を小さくできるようにしたシ , 0 ルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置に関するものである。背景技術

橈み嚙み合い式歯車装置としては、その可撓性外歯歯車がシルクハット形状をした形式のものが知られている。本明細書では、この ! 5 形式の装置をシルクハツト型撓み嚙み合い式歯車と呼ぶものとする第 8図には、シルクハツト型撓み嚙み合い式歯車装置の可撓性外歯歯車を、その装置軸線を含む平面で切断した縦断面（含軸断面）を示してある。この図に示すように、可撓性外歯歯車 1は、円筒状の胴部 2 と、この基端側開口端に連続した内周端部を備えた環状の 2 0 ダイヤフラム 3 と、このダイヤフラム 3の外周端部に連続している環状の厚肉のボス 5を備えている。胴部 4の先端側開口端の外周部分には周方向に向けて外歯 4がー体成形されている。

この形式の装置は、装置を貫通させて回転部材、各種配線を配置する場合等に都合がよい。すなわち、可撓性外歯歯車のダイヤフラ _{2 5} ム 3が胴部 2の端から半径方向の外側に広がっているので、胴部 3 の内側空間を有効利用できる。

ここで、近年においては、ロボット等の小型化の要求から、それらに組み込まれる減速機等の機構の小型化に対する要求が益々高まつている。この要求に応えるために、シルクハット型撓み嚙み合い式歯車装置においてもその軸長を短くすることが考えられる。そのためには、シルクハット形状の可撓性外歯歯車の軸長を短くする必要がある。この外歯歯車の軸長と、その外歯のピッチ円直径との比率は、従来において一般的に使用されている外歯歯車では約 1 ： 1 である。これ以上に軸長を短くすると、それに伴って外歯歯車のコ一ニング角も増加してしまう。

第 9図には、軸長に応じて可撓性外歯歯車 1のコ一二ング角 0が増加する様子を示してある。この図から分かるように、コ一ニング角が増加すると、その分、ダイヤフラム 3の部分に発生する変形量の増加する。この結果、ダイヤフラム 3の各部分、特に、その内端部分 3 aおよび外端部分 3 b (第 9図参照）に過剰な応力集中が発生するおそれが高まる。

一方、ダイヤフラム 3の内端部分 3 aおよび外端部分 3 bには、伝達トルクによる剪断応力も発生する。さらには、各部品の取付け誤差に起因する応力も発生する。

したがって、可撓性外歯歯車の軸長を短くすると、ダイヤフラム 3の部分に過剰な応力集中が起きやすい。応力集中を緩和するためには、ダイヤフラムの外径を大きくする必要がある。しかし、シルクハット型撓み嚙み合い式歯車装置では、その外径寸法は、その可撓性外歯歯車の外径寸法によって決まる。このため、ダイヤフラムの外径寸法を大きくすると、その分、装置の外径寸法が大きくなつてしまう。これでは、装置の小型、コンパクト化の障害となってしノ発明の開示本発明の目的は、上記の点に鑑みて、可撓性外歯歯車のダイヤフラムの外径寸法を増加させることなく、可撓性外歯歯車のダイヤフラムに発生する応力を緩和させることのできる構造を提案することにめ。

5 上記の課題を達成するために、本発明は、シルクハット型橈み嚙み合い式歯車装置におけるシルクハット形状の可撓性外歯歯車の各部分に新規な断面形状を採用している。

本発明の対象となるシルクハット型橈み嚙み合い式歯車装置は、環状の剛性内歯歯車と、この内側の可撓性外歯歯車と、この内側に

, 0 配置されて当該外歯歯車を半径方向に撓めて前記剛性内歯歯車と部分的に嚙み合わせると共に、これらの嚙み合わせ位置を円周方向に移動させる波動発生器とを有している。また、前記可撓性外歯歯車は、一方の開口端側の外周面に外歯が形成された円筒状の胴部と、この胴部の他方の開口端に内周端部が連続している環状のダイヤフ

, 5 ラムと、このダイヤフラムの外周端部に連続して形成されている環状のボスとを備えたシルクハット形状をしている。更に、前記ダイャフラムは前記ボスへの付け根部分と、この付け根部分から半径方向の内側に延びる板状部分と、この板状部分を前記胴部に滑らかに連続させている湾曲部分とを備えている。更にまた、前記胴部は、

2 0 前記外歯が形成されている歯部と、この歯部から前記湾曲部分まで延びて当該湾曲部分に滑らかに連続している胴部本体部分とを備えている。

本発明では、この構成のシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置において、前記可撓性外歯歯車のダイヤフラムの含軸断面形状を次 2 5 のように規定している。すなわち、前記ダイヤフラムの前記板状部分における含軸断面形状の一方の側を規定している第 1の輪郭線は- 装置軸線に直交する方向に延びる直線を含むものとしてある。また、前記板状部分における含軸断面形状の他方の側を規定している第 2 の輪郭線は、前記付け根部分に滑らかに連続している第 1の凸円弧と、この第 1の凸円弧に滑らかに連続した凹円弧と、この凹円弧に滑らかに連続した第 2の凸円弧を含むものとし、この第 2の凸円弧を前記湾曲部分に滑らかに連続させてある。さらには、前記直線と前記凹円弧により規定される部分を当該ダイヤフラムにおける最小厚さ部分としてある。

ここで、前記第 2の輪郭線を規定している前記第 1の凸円弧、前記第 2の凸円弧および前記凹円弧のうち、前記第 1の凸円弧の曲率が最も小さく、前記凹円弧の曲率が最も大きくなるように設定することが望ましい。

また、前記ダイヤフラムの前記板状部分の中央に前記最小厚さ部分が位置するように構成することが望ましい。

このようにダイヤフラムの厚さを設定することにより、可撓性外歯歯車に発生する応力（波動発生器による曲げ応力、トルク伝達に伴う剪断応力、取付け誤差に起因して発生する応力）を緩和できる, 特に、ダイヤフラムに発生する応力を大幅に緩和できる。

次に、本発明のシルクハツト型撓み嚙み合い式歯車装置においては、前記可撓性外歯歯車における前記ダイヤフラムの前記湾曲部分を前記胴部よりも厚くなるように設定したことを特徴としている。好適な実施の形態においては、前記ダイヤフラムの前記湾曲部分は, 前記ダイヤフラムの前記板状部分よりも厚くなるように設定される < ここで、前記ダイヤフラムの前記湾曲部分の厚さは、当該湾曲部分の中央位置で最も厚くなるように設定することが望ましい。また、前記湾曲部分では、その厚さを、当該湾曲部分の中央位置から前記胴部および前記板状部分の側に向けて漸減するように設定することが望ましい。このように湾曲部分の厚さを設定することにより、可撓性外歯歯車に発生する応力を緩和できる。特に、可撓性外歯歯車の疲労強度および座屈強度を高めることができる。

一方、本発明のシルクハット型橈み嚙み合い式歯車装置は、前記

5 可撓性外歯歯車の前記胴部の前記胴部本体部分における前記湾曲部分に連続している部位を、当該胴部本体部分の前記歯部に連続している部位よりも厚くしたことを特徴としている。好適な実施の形態においては、前記胴部本体部分は、前記湾曲部分に連続している部位において最大厚さとされる。ここで、前記胴部本体部分は、前記 , 0 湾曲部分に連続している部位において最小厚さとなっていることが望ましい。また、前記胴部本体部分の厚さは、前記湾曲部分に連続している部位から前記歯部に連続している部位に向けて漸減するように設定されていることが望ましい。

このように胴部本体部分の厚さを設定することにより、可撓性外 , 5 歯歯車に発生する応力を緩和できる。また、可撓性外歯歯車の疲労強度および座屈強度を高めることができる。

ここで、本発明の好適な実施の形態では、可撓性外歯歯車におけるダイヤフラム、湾曲部分、および胴部本体部分のうちの 2つの部分、または全ての部分の厚さが上記のように設定される。

Z 0

図面の簡単な説明

第 1図は、本発明を適用可能なシルクハット型撓み嚙み合い式歯車装置の概略縦断面図である。

第 2図は、第 1図の装置を矢印の方向から見た概略正面図である, 第 3図は、本発明を適用したシルクハツト形状の可撓性外歯歯車の含軸断面図である。

第 4図は、本発明を適用したシルクハツト形状の可撓性外歯歯車の別の例を示す含軸断面図である。

第 5図は、本発明を適用したシルクハツト形状の可撓性外歯歯車の更に別の例を示す含軸断面図である。

第 6図は、本発明を適用したシルクハツト形状の可撓性外歯歯車の更に別の例を示す含軸断面図である。

第 7図は、本発明を適用したシルクハツト形状の可撓性外歯歯車の更に別の例を示す含軸断面図である。

第 8図は、従来のシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置の可撓性外歯歯車の概略断面図である。

第 9図は、可撓性外歯車の軸長を短くすることによるコ一ニング角の増加を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

以下に、図面を参照して本発明を適用したシルクハツト型撓み嚙み合い式歯車装置を説明する。 (全体構成）

第 1図および第 2図を参照して、本発明を適用可能なシルクハツト型撓み嚙み合い式歯車装置の全体構成を説明する。撓み嚙み合い式歯車装置 1 1は、環状の剛性内歯歯車 1 2と、この内側に配置されたシルクハツト形状の可撓性外歯歯車 1 3と、この内側にはめ込まれた楕円状の波動発生器 1 4から構成されている。可撓性外歯歯車 1 3は、円筒状の胴部 2 2と、その基端開口に連続した内周端部 2 3 Aを備えた環状のダイヤフラム 2 3と、このダイヤフラム 2 3 の外周端部 2 3 Bに連続して一体形成された厚肉の環状のボス 2 5 を備えている。胴部 2 2の先端側開口端の外周部分には周方向に向けて外歯 2 4がー体形成されている。環状のボス 2 5は、他の部材 (図示せず）への取付けのためのものであり、このボス 2 5によつて胴部 2 2およびダイヤフラム 2 3は片持ち状態で支持される。一方、波動発生器 1 4は、中空ハブ 1 4 aと、その外周に嵌めた楕円形の剛性カム板 1 4 bと、この外周に嵌めたボールベアリング 1 4 cから構成されている。波動発生器 1 4によって、可撓性外歯歯車の外歯 2 4が形成されている胴部 2 2の部分が楕円形に撓められ、楕円形の長軸両端に位置する 2箇所の外歯部分が剛性内歯歯車 1 2の内歯 1 2 aに嚙み合わされる。この状態で波動発生器 1 4が装置軸線 1 1 aを中心として回転すると、これらの嚙み合い位置が円周方向に回転する。この回転によって、外歯と内歯の歯数差に応じて、これらの可撓性外歯歯車 1 3 と剛性内歯歯車 1 2の間には相対回転が発生する。したがって、例えば、剛性内歯歯車 1 2を固定し、波動発生器 1 4を高速回転入力要素とすれば、外歯歯車 1 3は減速回転出力要素となり、ここから減速された回転出力が得られることになる。

(可撓性外歯歯車の第 1の実施例）

第 3図は、可撓性外歯歯車 1 3を装置軸線 1 1 aを含む平面で切断して見た場合の半断面図である。この図から分かるように、可撓性外歯歯車 1 3のダイヤフラム 2 3はボス 2 5への付け根部分 2 7 と、この付け根部分 2 7から半径方向の内側に延びる板状部分 2 8 と、この板状部分 2 8を胴部 2 2に滑らかに連続させている湾曲部分 2 6 とを備えている。また、胴部 2 2は、外歯 2 4が形成されている歯部 2 9 と、この歯部 2 9から湾曲部分 2 6まで延びて当該湾曲部分 2 6に滑らかに連続している胴部本体部分 3 0 とを備えている。

可撓性外歯歯車 1 3のダイヤフラム 2 3および胴部 2 2の断面形状は次のように規定されている。

まず、その内側を規定する輪郭線（第 1の輪郭線）は、装置軸線 1 l aに直交する方向（半径方向）に延びる直線 2 3 1を含んでいる。この直線 2 3 1の半径方向の内端 2 3 2には、湾曲部分 2 6を規定している円弧 2 3 3が滑らかに連続している。円弧 2 3 3の他方の端は点 2 3 4において胴部 2 2の内周面側を規定する装置軸線 1 1 aの方向に延びる直線 2 2 1に滑らかに連続している。一方、直線 2 3 1の半径方向の外端 2 3 5は、付け根部分 2 7を規定している円弧 2 3 6に滑らかに連続しており、この円弧 2 3 6はボス 2 5の内周面の側に滑らかに連続している。

これに対して、外側を規定する輪郭線（第 2の輪郭線）は、ダイャフラム 2 3の板状部分 2 8を規定している第 1の凸円弧 2 4 0、凹円弧 2 5 0および第 2の凸円弧 2 6 0を含んでいる。

第 1の凸円弧 2 4 0は点 0 1 を中心とする円弧であり、その半径方向の外端 2 4 1は滑らかに、付け根部分 2 7を規定している直線 2 4 2に連続している。この直線 2 4 2の他端はボス 2 5の側に連続している。

第 1の凸円弧 2 4 0の半径方向の内端 2 4 3は、滑らかに凹円弧 2 5 0に連続している。凹円弧 2 5 0は点 0 2を中心とする円弧である。この凹円弧 2 5 0の半径方向の内端 2 5 1は第 2の凸円弧 2 6 0に滑らかに連続している。この第 2の凸円弧 2 6 0は点 0 3を中心とする円弧である。この凸円弧 2 6 0の半径方向の内端 2 6 1 は、湾曲部分 2 6の外周側を規定している円弧 2 6 2に滑らかに連続している。円弧 2 6 2の他端は、胴部 2 2の胴部本体部分 3 0の外周側を規定している装置軸線 1 1 aの方向に延びる直線 2 2 2に滑らかに連続している。

ここで、第 1の凸円弧 2 4 0の曲率は、第 2の凸円弧 2 6 0に比ベて僅かに小さい。これに対して、凹円弧 2 5 0の曲率は、凸円弧 2 4 0、 2 6 0に比べて大幅に大きい。また、凹円弧 2 5 0は、ダィャフラム 2 3の板状部分 2 8の中央に位置しており、この凹円弧 2 5 0 と反対側の直線 2 3 1 とによって、ダイヤフラム 2 3における最小厚さ部分が形成されている。

このように構成したシルクハット型橈み合い式歯車装置 1 1について実験を行なったところ、ダイヤフラム 2 3に発生する応力、特に、その内周端 2 3 Aおよび外周端 2 3 Bに発生する応力を大幅に緩和できることが確認された。

(可撓性外歯歯車の第 2の実施例）

第 4図は、第 2の実施例に係る可撓性外歯歯車の半断面図である _c 可撓性外歯歯車 1 3 Aも可撓性外歯歯車 1 3 と同様に、環状のボス 2 5と、ダイヤフラム 2 3と、胴部 2 2 とを備えている。また、ダィャフラム 2 3は、ボス 2 5への付け根部分 2 7 と、この付け根部分 2 7から半径方向の内側に延びる板状部分 2 8 と、この板状部分 2 8を胴部 2 2に滑らかに連続させている湾曲部分 2 6とを備えている。更に、胴部 2 2は、外歯 2 4が形成されている歯部 2 9 と、この歯部 2 9から湾曲部分 2 6まで延びて当該湾曲部分 2 6に滑らかに連続している胴部本体部分 3 0 とを備えている。

可撓性外歯歯車 1 3 Aのダイヤフラム 2 3における湾曲部分 2 6 は、その外周側および内周側が、内側に凸の円弧 2 6 a、 2 6 bによって規定されている。外周側の円弧 2 6 aの両端 2 6 c、 2 6 d は、それそれ、胴部 2 2の胴部本体部分 3 0の外周側を規定している直線 2 2 a、およびダイヤフラム 2 3の板状部分 2 8の一方の側を規定している直線 2 3 aに、滑らかに連続している。同様に、内周側の円弧 2 6 bの両端 2 6 e、 2 6 ίΊま、それそれ、胴部 2 2の胴部本体部分 3 0の内周側を規定している直線 2 2 b、およびダイャフラム 2 3の板状部分 2 8の他方の側を規定している直線 2 3 b に対して滑らかに連続している。

なお、湾曲部分 2 6の範囲は、外周側の円弧 2 6 bによって規定される範囲、図において点 2 6 eから 2 6 f までの範囲を意味している。

ここで、本例においては、湾曲部分 2 6の厚み t ( 2 6 ) と、胴部 2 2の胴部本体部分 3 0の厚み t ( 2 2 ) と、ダイヤフラム 2 3 の板状部分 2 8の厚み t ( 2 3 ) の関係を次のように規定してある, t ( 2 6 ) > t ( 2 2 )

t ( 2 6 ) > t ( 2 3 )

また、本例では、湾曲部分 2 6の厚み t ( 2 6 ) は、当該湾曲部分の中央が最も厚く、中央部分から胴部本体部分 3 0および板状部分 2 8に向けて漸減するように設定されている。

このように構成した可撓性外歯歯車 1 3 Aが組み込まれたシルクハツト型撓み合い式歯車装置 1 1について実験を行なったところ、可撓性外歯歯車 1 3 Aに発生する応力（波動発生器による曲げ応力- トルク伝達に伴う剪断応力、取付け誤差に起因して発生する応力）を緩和できることが確認された。特に、可撓性外歯歯車 1 3 Aの疲労強度および座屈強度が高まったことが確認された。したがって、本例の構成を採用すれば、軸長が短く、しかも外径寸法も小さい可撓性外歯歯車を実現できる。この可撓性外歯歯車を使用すれば、小型 · コンパク卜の撓み嚙み合い式歯車装置を製造できる。 (可撓性外歯歯車の第 3の実施例）

第 5図は、第 3の実施例に係る可撓性外歯歯車の半断面を示してある。この可撓性外歯歯車 1 3 Bの断面形状は、図 3および図 4の示す可撓性外歯歯車の断面形状を組み合わせたものである。

詳細に説明すると、可撓性外歯歯車 1 3 Bも可撓性外歯歯車 1 3 と同様に、環状のボス 2 5と、ダイヤフラム 2 3 と、胴部 2 2 とを備えている。また、ダイヤフラム 2 3は、ボス 2 5への付け根部分 5 2 7 と、この付け根部分 2 7から半径方向の内側に延びる板状部分 2 8 と、この板状部分 2 8を胴部 2 2に滑らかに連続させている湾曲部分 2 6 とを備えている。更に、胴部 2 2は、外歯 2 4が形成されている歯部 2 9 と、この歯部 2 9から湾曲部分 2 6まで延びて当該湾曲部分 2 6に滑らかに連続している胴部本体部分 3 0 とを備え

1 0 しいる

この可撓性外歯歯車 1 3 Bの含軸断面形状は次のようになっている。まず、湾曲部分 2 6の内周側を規定している円弧 2 3 3に連続している板状部分 2 8の側は、装置軸線 1 l aに直交する方向（半径方向）に延びる直線 2 3 1によって規定されている。この直線 2 i s 3 1の半径方向の外端 2 3 5は、付け根部分 2 7を規定している円弧 2 3 6に滑らかに連続しており、この円弧 2 3 6はボス 2 5の側に滑らかに連続している。これに対して、円弧 2 3 3の他方の端は点 2 3 4において胴部 2 2の胴部本体部分 3 0の内周側を規定する装置軸線 1 1 aの方向に延びる直線 2 2 1に滑らかに連続している ₍

2 0 一方、ダイヤフラム 2 3における湾曲部分 2 6の外周側を規定している円弧 2 6 2は、板状部分 2 8の側に滑らかに連続している。板状部分 2 8は、図 3に示す場合と同様に、一方の側が上記のように直線 2 3 1により規定され、他方の側が、第 1の凸円弧 2 4 0、凹円弧 2 5 0および第 2の凸円弧 2 6 0によって規定されている。

2 5 また、湾曲部分 2 6の厚み t ( 2 6 ) は、胴部本体部分 3 0の厚み t ( 2 2 ) および板状部分 2 8の厚み t ( 2 3 ) の何れよりも厚くなるように設定されている。このような形状をした可撓性外歯歯車 1 3 Bを用いた場合には、前述した可撓性外歯歯車 1 3、 1 3 Aと同様な効果を得ることができると共に、ダイヤフラム 2 3に発生する応力、特に、その内周端 2 3 Aおよび外周端 2 3 Bに発生する応力を大幅に緩和できることが確認された。

(可撓性外歯歯車の第 4の実施例）

図 6には、第 4の実施例に係る可撓性外歯歯車の半断面を示してある。この可撓性外歯歯車 1 3 Cも可撓性外歯歯車 1 3と同様に、環状のボス 2 5 と、ダイヤフラム 2 3 と、胴部 2 2 とを備えている, また、ダイヤフラム 2 3は、ボス 2 5への付け根部分 2 7 と、この付け根部分 2 7から半径方向の内側に延びる板状部分 2 8と、この板状部分 2 8を胴部 2 2に滑らかに連続させている湾曲部分 2 6 とを備えている。更に、胴部 2 2は、外歯 2 4が形成されている歯部 2 9 と、この歯部 2 9から湾曲部分 2 6まで延びて当該湾曲部分 2 6に滑らかに連続している胴部本体部分 3 0 とを備えている。

この可撓性外歯歯車 1 3 Cの含軸断面形状は次のようになっている。まず、胴部 2 2は、その内周側が軸線 1 l aと平行に延びる直線 2 2 bによって規定されている。その外周側における胴部本体部分 3 0は、湾曲部分 2 6の側に連続している部位から歯部 2 9に向かうにつれて直線 2 2 bの側に傾斜した直線 2 2 aによって規定されている。従って、これらの 2本の直線 2 2 a、 2 2 bにより規定されている胴部本体部分 3 0の厚みは、歯部 2 9の側に向けて漸減している。また、この胴部本体部分 3 0の最大厚みの部分が湾曲部分 2 6に連続している部位に形成され、最小厚みの部分が歯部 2 9 に連続している部位に形成されている。

胴部本体部分 3 0の外周面側の直線 2 2 aの端 2 2 cは、歯部 2 9を規定している円弧 2 4 aに滑らかに連続している。胴部本体部分 3 0の内周面側の直線 2 2 bはそのまま歯部 2 9に延長して当該歯部 2 9の内周面側を規定している。一方、外周面側の直線 2 2 a の他方の端 2 6 cは湾曲部分 2 6の内周面側を規定している円弧 2 5 6 aに滑らかに連続している。内周面側の直線 2 2 bの他方の端 2 6 eは、湾曲部分 2 6の内周面側を規定している円弧 2 6 bに滑らかに連続している。

なお、胴部本体部分 3 0と湾曲部分 2 6の境界は点 2 6 eである ( また、胴部本体部分 3 0と歯部 2 9の境界は点 2 2 cである。した

,ο がって、本例では、直線 2 2 aおよび 2 2 bによって規定される点 2 6 eから点 2 2 cまでの胴部本体部分 3 0において、その一方の端（点 2 6 e ) から他方の端（点 2 2 c ) に向けて厚みが漸減している。すなわち、点 2 6 eでの厚み t ( 2 6 e ) が、他方の側の点 2 2 cでは小さくなり、厚み t ( 2 2 c ) となっている。

,₅ 次に、湾曲部分 2 6は、上記のように、その外周面側および内周面側共に、内側に凸の円弧 2 6 a、 2 6 bによって規定されている < 外周面側の円弧 2 6 aの端 2 6 dは、板状部分 2 8の一方の側を規定している直線 2 3 aに滑らかに連続している。同様に、内周側の円弧 2 6 bの端 2 6 は、板状部分 2 8の他方の側を規定している

20 直線 2 3 bに対して滑らかに連続している。

ここで、本例においては、湾曲部分 2 6の中央において最大厚みとなり、両側に向けて厚みが漸減するように規定されている。また、最大厚み t ( 2 6 ) と、胴部本体部分 3 0に連続している部位（点 2 6 e ) の厚み t ( 2 6 e ) および板状部分 2 8に連続している部

₂₅ 位（点 2 6 f ) の厚み t ( 2 6 f ) の関係が次のように規定されている。

t ( 2 6 ) > t ( 2 6 e ) t ( 2 6 ) > t ( 2 6 f )

このように、本例では、胴部本体部分 3 0の厚みを、湾曲部分 2 6の側から歯部 2 9の側に向けて漸減させてある。この構成の可撓性外歯歯車 1 3 Cが組み込まれたシルクハット型橈み合い式歯車装置 1 1について実験を行なったところ、可撓性外歯歯車 1 3 Cに発生する応力（波動発生器による曲げ応力、トルク伝達に伴う剪断応力、取付け誤差に起因して発生する応力）を緩和できることが確認された。

また、本例では、湾曲部分 2 6の厚みを上記のように設定してある。このために、可撓性外歯歯車 1 3 Cに発生する応力が一層緩和されていることが確認された。さらに、このように湾曲部分 2 6の厚みを規定したことにより、可撓性外歯歯車 1 3 Cの疲労強度および座屈強度が高まつたことが確認された。

したがって、本例の構成を採用すれば、軸長が短く、しかも外径寸法も小さい可撓性外歯歯車を実現できる。

なお、本例では、胴部本体部分 3 0の外周面側にテ一パを付けた ₍ この代わりに、内周面側にテ一パを付けてもよい。また、本例では、胴部本体部分 3 0の軸線方向に切断した場合の断面形状を 2本の直線 2 2 a、 2 2 bにより規定している。この代わりに、滑らかに連続する複数の曲線を用いて胴本体部分 3 0の厚みが、歯部の側に向けて漸減させてもよい。

(可撓性外歯歯車の第 5の実施例）

第 7図には、第 5の実施例に係る可撓性外歯歯車の半断面を示してある。この可撓性外歯歯車 1 3 Dの胴部 2 2、ダイヤフラム 2 3 の湾曲部分 2 6の形状は上記の可撓性外歯歯車 1 3 Cと同一である ₍ 異なる点は、ダイヤフラム 2 3の板状部分 2 8の断面形状である。詳細に説明すると、湾曲部分 2 6の内周側に連続している板状部分 2 8は、装置軸線 1 l aに直交する方向（半径方向）に延びる直線 2 3 1によって規定されている。この直線 2 3 1の半径方向の内端 2 6 f には、湾曲部分 2 6の内周側を規定している円弧 2 6 bが 5 滑らかに連続している。一方、直線 2 3 1の半径方向の外端 2 3 5 は、付け根部分 2 7を規定している円弧 2 3 6に滑らかに連続しており、この円弧 2 3 6はボス 2 5の側に滑らかに連続している。これに対して、板状部分 2 8における湾曲部分 2 6の外周側に連続している側は、第 1の凸円弧 2 4 0、凹円弧 2 5 0および第 2の , 0 凸円弧 2 6 0によって基本的に規定されている。第 1の凸円弧 2 4 0は点 0 1を中心とする円弧であり、その半径方向の外端 2 4 1は滑らかに付け根部分 2 7を規定している直線 2 4 2に連続している ₍ この直線 2 4 2の他端はボス 2 5の側に連続している。

第 1の凸円弧 2 4 0の半径方向の内端 2 4 3は、滑ちかに凹円弧 , 5 2 5 0に連続している。凹円弧 2 5 0は点〇 2を中心とする円弧である。この凹円弧 2 5 0の半径方向の内端 2 5 1は第 2の凸円弧 2 6 0に滑らかに連続している。この第 2の凸円弧 2 6 0は点 0 3を中心とする円弧である。この凸円弧 2 6 0の半径方向の内端 2 6 1 は、湾曲部分 2 6の外周側を規定している円弧 2 6 aに滑らかに連

2 0 航してレ、る。

ここで、第 1の凸円弧 2 4 0の曲率は、第 2の凸円弧 2 6 0に比ベて僅かに小さい。これに対して、凹円弧 2 5 0の曲率は、凸円弧 2 4 0、 2 6 0に比べて大幅に大きい。

このような形状をした可撓性外歯歯車 1 3 Dを用いた場合には、

2 5 前述した可撓性外歯歯車 1 3 Cと同様な効果を得ることができると共に、ダイヤフラム 2 3に発生する応力、特に、その内周端部分 2 3 Aおよび外周端部分 2 3 Bに発生する応力を大幅に緩和できることが確認された。産業上の利用の可能性

以上説明したように、本発明のシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置においては、そのシルクハツト形状の可撓性外歯歯車におけるダイヤフラムの断面形状を適切に定めることにより、また、胴部の断面形状を適切に定めることにより、可撓性外歯歯車に発生する応力を緩和でき、全体としてなだらかな応力分布を得ることができる。また、可撓性外歯歯車の疲労強度および座屈強度を高めることができる。

したがって、本発明によれば、可撓性外歯歯車の軸長を短くすることによりコ一ニング角が増大しても、可撓性外歯歯車に過剰な応力集中が発生することを抑制できる。この結果、軸長の短い可撓性外歯歯車の応力集中を緩和させるためにそのダイヤフラム等の部分の外径寸法を大きくする必要がなくなるので、全体として、偏平で小径のシルクハット型橈み嚙み合い式歯車装置を実現することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 環状の剛性内歯歯車と、この内側の可撓性外歯歯車と、この内側に配置されて当該外歯歯車を半径方向に橈めて前記剛性内歯 5 歯車と部分的に嚙み合わせると共に、これらの嚙み合わせ位置を円周方向に移動させる波動発生器とを有しており、

前記可撓性外歯歯車は、一方の開口端側の外周面に外歯が形成された円筒状の胴部と、この胴部の他方の開口端に内周端部が連続している環状のダイヤフラムと、このダイヤフラムの外周端部に連続

, 0 して形成されている環状のボスとを備えたシルクハツト形状をしており、

前記ダイヤフラムは前記ボスへの付け根部分と、この付け根部分から半径方向の内側に延びる板状部分と、この板状部分を前記胴部に滑らかに連続させている湾曲部分とを備えており、

, 5 前記胴部は、前記外歯が形成されている歯部と、この歯部から前記湾曲部分まで延びて当該湾曲部分に滑らかに連続している胴部本体部分とを備えているシルクハット型橈み嚙み合い式歯車装置において、

前記ダイヤフラムの前記板状部分における含軸断面形状の一方の 2 0 側を規定している第 1の輪郭線は、装置軸線に直交する方向に延びる直線を含み、

前記板状部分における含軸断面形状の他方の側を規定している第

2の輪郭線は、前記付け根部分に滑らかに連続している第 1の凸円弧と、この第 1の凸円弧に滑らかに連続した凹円弧と、この凹円弧

2 5 に滑らかに連続した第 2の凸円弧を含み、この第 2の凸円弧が前記湾曲部分に滑らかに連続しており、

前記直線と前記凹円弧により規定される部分が当該ダイヤフラムにおける最小厚さ部分であることを特徴とするシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置。

2 . 請求の範囲第 1項において、前記第 2の輪郭線を規定して 5 いる前記第 1の凸円弧、前記第 2の凸円弧および前記凹円弧のうち- 前記第 1の凸円弧の曲率が最も小さく、前記凹円弧の曲率が最も大きいことを特徴とするシルクハット型撓み嚙み合い式歯車装置。

3 . 請求の範囲第 1項または 2項において、前記ダイヤフラム 1 0 の前記板状部分の中央に前記最小厚さ部分が位置していることを特徴とするシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置。

4 . 請求の範囲第 1項において、前記ダイヤフラムの前記湾曲部分は、前記胴部よりも厚いことを特徴とするシルクハツト型撓み

, 5 嚙み合い式歯車装置。

5 . 請求の範囲第 4項において、前記ダイヤフラムの前記湾曲部分は、前記ダイヤフラムの前記板状部分よりも厚いことを特徴とするシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置。

Z 0

6 . 請求の範囲第 5項において、前記ダイヤフラムの前記湾曲部分の厚さは、当該湾曲部分の中央位置で最も厚いことを特徴とするシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置。

7 . 請求の範囲第 6項において、前記ダイヤフラムの前記湾曲部分の厚さは、当該湾曲部分の中央位置から前記胴部および前記板状部分の側に向けて漸減していることを特徴とするシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置。

8 . 請求の範囲第 1項において、前記胴部の前記胴部本体部分における前記湾曲部分に連続している部位は、当該胴部本体部分の前記歯部に連続している部位よりも厚いことを特徴とするシルクハット型橈み嚙み合い式歯車装置。

9 . 請求の範囲第 8項において、前記胴部本体部分は、前記湾曲部分に連続している部位において最大厚さとなっていることを特徴とするシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置。

1 0 . 請求の範囲第 9項において、前記胴部本体部分は、前記湾曲部分に連続している部位において最小厚さとなっていることを特徴とするシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置。

1 1 . 請求の範囲第 1 0項において、前記胴部本体部分の厚さは- 前記湾曲部分に連続している部位から前記歯部に連続している部位に向けて漸減していること特徴とするシルクハツト型撓み嚙み合い式歯車装置。

1 2 . 環状の剛性内歯歯車と、この内側の可撓性外歯歯車と、この内側に配置されて当該外歯歯車を半径方向に撓めて前記剛性内歯歯車と部分的に嚙み合わせると共に、これらの嚙み合わせ位置を円周方向に移動させる波動発生器とを有しており、

前記可撓性外歯歯車は、一方の開口端側の外周面に外歯が形成された円筒状の胴部と、この胴部の他方の開口端に内周端部が連続している環状のダイャフラムと、このダイヤフラムの外周端部に連続して形成されている環状のボスとを備えたシルクハット形状をしており、

前記ダイヤフラムは前記ボスへの付け根部分と、この付け根部分から半径方向の内側に延びる板状部分と、この板状部分を前記胴部

5 に滑らかに連続させている湾曲部分とを備えており、

前記胴部は、前記外歯が形成されている歯部と、この歯部から前記湾曲部分まで延びて当該湾曲部分に滑らかに連続している胴部本体部分とを備えているシルクハット型撓み嚙み合い式歯車装置において、

, 0 前記ダイヤフラムの前記湾曲部分は、前記胴部よりも厚いことを特徴とするシルクハツト型撓み嚙み合い式歯車装置。

1 3 . 請求の範囲第 1 2項において、前記ダイヤフラムの前記湾曲部分は、前記ダイャフラムの前記板状部分よりも厚いことを特徴

1 5 とするシルクハット型撓み嚙み合い式歯車装置。

1 4 . 請求の範囲第 1 3項において、前記ダイヤフラムの前記湾曲部分の厚さは、当該湾曲部分の中央位置で最も厚いことを特徴とするシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置。

2 0

1 5 . 請求の範囲第 1 4項において、前記ダイヤフラムの前記湾曲部分の厚さは、当該湾曲部分の中央位置から前記胴部および前記板状部分の側に向けて漸減していることを特徴とするシルクハツト型撓み嚙み合い式歯車装置。

2 5

1 6 . 請求の範囲第 1 2項において、前記胴部の前記胴部本体部分における前記湾曲部分に連続している部位は、当該胴部本体部分の前記歯部に連続している部位よりも厚いことを特徴とするシルクハツト型撓み嚙み合い式歯車装置。

1 7 . 請求の範囲第 1 6項において、前記胴部本体部分は、前記湾曲部分に連続している部位において最大厚さとなっていることを特徴とするシルクハツト型撓み嚙み合い式歯車装置。

1 8 . 請求の範囲第 1 7項において、前記胴部本体部分は、前記湾曲部分に連続している部位において最小厚さとなっていることを特徴とするシルクハット型橈み嚙み合い式歯車装置。

1 9 . 請求の範囲第 1 8項において、前記胴部本体部分の厚さは- 前記湾曲部分に連続している部位から前記歯部に連続している部位に向けて漸減していること特徴とするシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置。

2 0 . 環状の剛性内歯歯車と、この内側の可撓性外歯歯車と、この内側に配置されて当該外歯歯車を半径方向に橈めて前記剛性内歯歯車と部分的に嚙み合わせると共に、これらの嚙み合わせ位置を円周方向に移動させる波動発生器とを有しており、

前記可撓性外歯歯車は、一方の開口端側の外周面に外歯が形成された円筒状の胴部と、この胴部の他方の開口端に内周端部が連続している環状のダイヤフラムと、このダイヤフラムの外周端部に連続して形成されている環状のボスとを備えたシルクハツト形状をしており、

前記ダイヤフラムは前記ボスへの付け根部分と、この付け根部分から半径方向の内側に延びる板状部分と、この板状部分を前記胴部に滑らかに連続させている湾曲部分とを備えており、前記胴部は、前記外歯が形成されている歯部と、この歯部から前記湾曲部分まで延びて当該湾曲部分に滑らかに連続している胴部本体部分とを備えているシルクハット型撓み嚙み合い式歯車装置にお

5 いて、

前記胴部の前記胴部本体部分における前記湾曲部分に連続している部位は、当該胴部本体部分の前記歯部に連続している部位よりも厚いことを特徴とするシルクハット型橈み嚙み合い式歯車装置。

, ο 2 1 . 請求の範囲第 2 0項において、前記胴部本体部分は、前記湾曲部分に連続している部位において最大厚さとなっていることを特徴とするシルクハツト型撓み嚙み合い式歯車装置。

2 2 . 請求の範囲第 2 1項において、前記胴部本体部分は、前記

1 5 湾曲部分に連続している部位において最小厚さとなっていることを特徴とするシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置。

2 3 . 請求の範囲第 2 2項において、前記胴部本体部分の厚さは、前記湾曲部分に連続している部位から前記歯部に連続している部位

2 0 に向けて漸減していること特徴とするシルクハツト型橈み嚙み合い式歯車装置。