WO2016021011A1 - フラット型波動歯車装置 - Google Patents

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純 半田
芳秀 清澤
登 滝沢
新月 張
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株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ
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    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein

Definitions

  • the present invention relates to a flat wave gear device including a pair of rigid internal gears, a cylindrical flexible external gear, and a wave generator.
  • one first rigid internal gear has more teeth than the flexible external gear
  • the other second rigid internal gear has the same number of teeth as the flexible external gear. is there.
  • the flexible external gear is bent into a non-circular shape, for example, an ellipse, by the wave generator, and is partially meshed with each of the first and second rigid internal gears.
  • the meshing position between the first rigid internal gear with different number of teeth and the flexible external gear moves in the circumferential direction.
  • the flexible external gear rotates relative to the first rigid internal gear by a difference in the number of teeth while the wave generator rotates once.
  • the other second rigid internal gear is supported in a rotatable state and rotates integrally with the flexible external gear. Accordingly, the input rotation (rotation of the wave generator) is decelerated at a predetermined reduction ratio due to the difference in the number of teeth between the first rigid internal gear and the flexible external gear, and the rotation after deceleration is the second rigid internal gear. Is output from.
  • Patent Documents 1 and 2 describe a flat wave gear device having a wave generator provided with two rows of ball bearings.
  • This type of wave generator includes a rigid plug having an outer peripheral surface with an elliptical contour, and two rows of ball bearings mounted on the outer peripheral surface.
  • the flexible external gear is pushed outward in the radial direction by the portions of both ends of the long axis of the outer peripheral surface of the outer ring of each ball bearing bent in an elliptical shape, and the first and second rigid internal gears The meshing of the flexible external gear with respect to is maintained.
  • the two rows of ball bearings are arranged close to the central portion in the direction of the external tooth trace, and the distance between the ball centers is outside. It is 1/3 or less of the total tooth width of the teeth.
  • the meshing state between the thin external elastic flexible external gear and the first and second rigid internal gears depends on the support rigidity of the wave generator. If the meshing state at each position in the tooth trace direction is not appropriate, the transmission load capacity of the wave gear device is reduced.
  • an object of the present invention is to improve the tooth bottom fatigue strength of the flexible external gear and the transmission load capacity of the device, and the tooth surface of the flexible external gear in the tooth trace direction.
  • An object of the present invention is to provide a flat wave gear device that can flatten the load distribution and can form a good meshing state at each position in the tooth trace direction.
  • Another object of the present invention is to provide a flat wave gear device that can flatten the bearing ball load distribution generated in the two rows of ball bearings in order to extend the life of the wave generator.
  • the flat wave gear device of the present invention is A first rigid internal gear having a first number of first teeth; A second rigid internal gear that is coaxially disposed next to the first rigid internal gear and includes second internal teeth having a second number of teeth different from the first number of teeth; Cylindrical flexibility that is arranged coaxially inside the first and second rigid internal gears, has external teeth that can mesh with the first internal teeth and the second internal teeth, and can be bent in the radial direction.
  • An external gear A wave disposed inside the flexible external gear, bending the flexible external gear in a non-circular shape, and partially meshing the external teeth with the first and second internal teeth
  • the external teeth include a first external tooth portion facing the first internal teeth by a relieving portion formed over a predetermined length in the direction of the tooth trace at a central portion in the direction of the tooth trace, and the second internal teeth.
  • the relieving part is subjected to relieving so that the tooth height is the lowest at the center of the tooth trace direction in the relieving part,
  • the wave generator includes a first wave bearing that supports the first external tooth portion, and a second wave bearing that supports the second external tooth portion,
  • the relieving length L1 is the conditional expression 0.1L ⁇ L1 ⁇ 0.5L.
  • a relieving part is formed between the first external tooth part and the second external tooth part on the external teeth of the flexible external gear. Since the relieving shape of the relieving portion (the relieving length L1 in the tooth trace direction and the maximum relieving amount t in the tooth height direction) is appropriately set, the occurrence of twisting of the external teeth in the tooth trace direction can be prevented or suppressed. Therefore, between the external teeth and the first and second internal teeth, a good meshing state can be formed at each position in the external tooth trace direction, and the tooth surface load distribution in the external trace direction can be flattened. . As a result, the bottom fatigue strength of the flexible external gear can be increased, and the transmission load capacity of the flat wave gear device can be increased.
  • the distance between the support centers of the first and second wave bearings when the distance between the support centers of the first and second wave bearings is Lo, the distance between the support centers Lo increases and decreases as the relieving length L1 increases and decreases. It is desirable to make it. Thereby, the support center of the first and second wave bearings can be brought closer to the engagement center between the first external tooth portion and the first internal tooth, and the engagement center between the second external tooth portion and the second internal tooth, The support rigidity of the external teeth by the wave generator can be increased.
  • the support center distance Lo is 0 so that the support centers of the first and second wave bearings do not deviate greatly inward in the tooth trace direction with respect to the engagement center on the first and second external tooth portions side. Desirably larger than .35L. Further, it is desirable that the support center distance Lo is less than 0.7 L so that the outer rings of the first and second wave bearings are within the tooth width of the external teeth in the tooth trace direction. That is, it is desirable that the support center distance Lo satisfies the following conditional expression. 0.35L ⁇ Lo ⁇ 0.7L
  • the first external tooth portion is supported by the first wave bearing
  • the second external tooth portion is supported by the second wave bearing
  • the relieving portion is the first and second waves in the tooth trace direction of the external teeth.
  • the relieving length L1 of the relieving portion of the external teeth preferably satisfies the following conditional expression. 0.3Lo ⁇ L1 ⁇ 0.7Lo
  • first and second rigid internal gears mesh with the first and second external tooth portions whose tooth width increases or decreases according to the relieving length. Therefore, it is desirable to increase or decrease the tooth width of the first and second rigid internal gears according to the relieving length.
  • the tooth widths of the first and second rigid internal gears that is, the respective tooth widths of the first internal teeth and the second internal teeth are tooth widths L2
  • the tooth widths L2 are determined by the external teeth. It can be set as the width
  • the tooth width L2 may be decreased when the relieving length L1 is increased, and may be increased when the relieving length L1 is decreased.
  • the distance between the support centers of the two rows of wave bearings is increased as the relieving length L1 is increased. Further, in the tooth trace direction, the support center of the first wave bearing is brought closer to the engagement center on the first external tooth portion side, and the support center of the second wave bearing is brought closer to the engagement center on the second external tooth portion side. In this way, the relationship between the dimensions of each part is defined.
  • each of the first external tooth portion and the second external tooth portion in the tooth trace direction divided by the relieving portion is reliably supported at each position in the tooth trace direction by the first and second wave bearings. . Therefore, the tooth contact at each position in the tooth trace direction between the first external tooth portion and the first internal tooth, and the tooth at each position in the tooth trace direction between the second external tooth portion and the second internal tooth Each hit can be improved. Further, the load distribution of the rolling elements in each wave bearing of the wave generator can be made flat, and the maximum load can be reduced.
  • the bottom fatigue strength of the flexible external gear can be increased, and the transmission load capacity of the wave gear device can be increased. Furthermore, the life of each wave bearing of the wave generator can be extended.
  • FIG. 1 (a) is an end view showing a flat wave gear device
  • FIG. 1 (b) is a longitudinal sectional view showing a portion cut along the line bb
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the flexible external gear 4 and the wave generator 5 of the wave gear device.
  • a flat type wave gear device 1 (hereinafter referred to as “wave gear device 1”) includes an annular first rigid internal gear 2, an annular second rigid internal gear 3, and a radial deflection.
  • a cylindrical flexible external gear 4 made of a thin elastic body and a wave generator 5 with an elliptical contour are provided.
  • the first and second rigid internal gears 2 and 3 are coaxially arranged in parallel with a slight gap in the direction of the apparatus center axis 1a.
  • the first rigid internal gear 2 is a stationary-side internal gear fixed so as not to rotate, and the number of teeth of the first internal teeth 2a is Zc1.
  • the second rigid internal gear 3 is a drive-side internal gear supported in a rotatable state, and the number of teeth of the second internal teeth 3a is Zc2.
  • the number of teeth Zc1 of the first internal teeth 2a is larger by 2n (n: positive integer) than the number of teeth Zc2 of the second internal teeth 3a.
  • the second rigid internal gear 3 is a reduced rotation output element of the wave gear device 1.
  • the cylindrical flexible external gear 4 is coaxially arranged inside the first and second rigid internal gears 2 and 3.
  • the flexible external gear 4 includes a cylindrical body 6 made of a thin elastic body that can be bent in the radial direction, and external teeth 7 formed on a circular outer peripheral surface of the cylindrical body 6.
  • the external teeth 7 can mesh with the first and second internal teeth 2a and 3a, and the number of teeth Zf is the same as the number of teeth Zc2 of the second internal teeth 3a on the driving side.
  • the outer teeth 7 have a tooth width L substantially including the first and second inner teeth 2a and 3a.
  • the external tooth 7 has a first external tooth portion 8 facing the first internal tooth 2a on one side in the direction of the tooth trace, and a second external tooth facing the second internal tooth 3a on the other side. A portion 9 is formed. A portion of the external tooth 7 between the first and second external tooth portions 8 and 9 is a relieving portion 10.
  • the wave generator 5 is a rotation input element of the wave gear device 1.
  • the wave generator 5 includes a rigid plug 11 having an elliptical contour, and a first wave bearing 12 and a second wave bearing 13 mounted on the elliptical outer peripheral surface of the rigid plug 11. Ball bearings are used for the first and second wave bearings 12 and 13.
  • the wave generator 5 is fitted inside the cylindrical body 6 of the flexible external gear 4 to bend the flexible external gear 4 in an elliptical shape.
  • the first external tooth portion 8 is engaged with the first internal tooth 2a
  • the second external tooth portion 9 is the second internal tooth. It meshes with 3a.
  • the wave generator 5 is rotated by a motor (not shown) or the like, the meshing position between the first and second rigid internal gears 2 and 3 and the flexible external gear 4 moves in the circumferential direction. Thereby, relative rotation according to the difference in the number of teeth occurs between the first rigid internal gear 2 and the flexible external gear 4 having different numbers of teeth.
  • the other second rigid internal gear 3 has the same number of teeth as that of the flexible external gear 4, and thus rotates integrally with the flexible external gear 4. Deceleration rotation is output to a load side (not shown).
  • the first external tooth portion 8 and the second external tooth portion 9 of the external tooth 7 are opposed to the first internal tooth 2a and the second internal tooth 3a, respectively.
  • the tooth widths L (2) and L (3) of the first and second internal teeth 2a and 3a are substantially the same.
  • the first external tooth portion 8 on one side and the second external tooth portion 9 on the other side with respect to the central position 7a of the external teeth 7 in the tooth trace direction, and the first and second external tooth portions 8, 9 Are the same tooth width.
  • the first external tooth portion 8 and the second external tooth portion 9 are also set to have different tooth widths.
  • the relieving part 10 is a part formed by relieving the central part of the external teeth 7 in the tooth trace direction.
  • the length of the relieving portion 10 in the tooth trace direction is L1, and the center thereof coincides with the central position 7a of the external teeth 7.
  • relieving is performed so that the amount of relieving of the external teeth 7 from the tip surface 7 b is maximized at the central position 7 a in the tooth trace direction of the relieving portion 10.
  • the relieving is performed so as to have a shape along the concave curved surface that is deepest at the central position 7a. Instead of the concave curved surface, it is also possible to perform relieving in an inverted trapezoidal shape.
  • the relieving length L1 in the tooth trace direction of the relieving portion 10 is set to a value that satisfies the following conditional expression. 0.1L ⁇ L1 ⁇ 0.5L
  • the maximum relieving amount t is It is set to a value that satisfies the following conditional expression. 3.3 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ t / PCD ⁇ 6.3 ⁇ 10 ⁇ 4
  • the rigid plug 11 of the wave generator 5 has a first outer peripheral surface 11a having an elliptical contour having a constant width formed on one side in the direction of the central axis, and a first plug having an elliptical contour having a constant width formed on the other side.
  • Two outer peripheral surfaces 11b are formed.
  • the first outer peripheral surface 11a and the second outer peripheral surface 11b are outer peripheral surfaces having the same shape.
  • a first wave bearing 12 is mounted on the first outer peripheral surface 11a while being bent in an elliptical shape, and a second wave bearing 13 is mounted on the second outer peripheral surface 11b while being bent in an elliptical shape. Is installed.
  • the first and second wave bearings 12 and 13 are the same in this example. When the tooth widths of the first and second external tooth portions 8 and 9 are different, the first and second wave bearings 12 and 13 having different dimensions are used correspondingly.
  • the bearing ball centers 12a and 13a of the first wave bearing 12 and the second wave bearing 13 are located equidistant from the central position 7a in the tooth trace direction of the external teeth 7 in the tooth trace direction. Further, assuming that the distance between the center of the bearing balls is Lo, the distance between the center of the bearing balls Lo increases and decreases as the relieving length L1 increases and decreases.
  • the bearing ball center distance Lo is set to a value satisfying the following conditional expression. 0.35L ⁇ Lo ⁇ 0.7L
  • the relieving length L1 of the relieving portion 10 of the external tooth 7 is a value that satisfies the following conditional expression: Is set. 0.3Lo ⁇ L1 ⁇ 0.7Lo
  • the first and second rigid internal gears 2 and 3 mesh with the first and second external tooth portions 8 and 9 whose tooth width increases or decreases according to the relieving length L1. Therefore, the tooth width of each of the first and second rigid internal gears 2 and 3 also increases or decreases according to the relief length L1.
  • the tooth width L2 is set to a value that satisfies the following conditional expression with respect to the total tooth width L of the external teeth 7. 0.3L ⁇ L2 ⁇ 0.5L
  • the tooth width L2 decreases as the relieving length L1 increases, and increases as the relieving length L1 decreases.
  • the relieving is applied to the central portion of the external teeth 7 in the tooth trace direction.
  • the stress concentration of the central part of the external teeth 7 in the direction of the tooth trace can be alleviated, and the torsional deformation of the external teeth 7 can be suppressed.
  • a good meshing state is maintained in each part of the external teeth 7 in the direction of the tooth traces, and the tooth surface load generated in each part of the external teeth 7 in the direction of the tooth traces can be equalized.
  • the root fatigue strength can be improved.
  • the bearing ball center distance Lo of the wave generator 5 is set as described above, the first external tooth portion 8 meshing with the first internal tooth 2a and the second external tooth portion meshing with the second internal tooth 3a.
  • the support rigidity of each of 9 can be increased. Thereby, a good meshing state is maintained in each portion of the external teeth 7 in the direction of the tooth trace. Moreover, the fluctuation

Abstract

　フラット型波動歯車装置（１）の可撓性外歯歯車（４）の外歯（７）には、第１外歯部分（８）と第２外歯部分（９）の間にレリービング部分（１０）が形成されている。レリービング部分（１０）の歯筋方向の長さＬ１は、外歯の歯幅Ｌの０．１～０．５の範囲内である。外歯のピッチ円直径をＰＣＤとすると、レリービング部分（１０）における外歯の歯先面からの最大レリービング量ｔは、 ３．３×１０－４　＜　ｔ／ＰＣＤ　＜　６．３×１０－４ である。外歯の歯筋方向の歯面荷重分布を平均化でき、伝達負荷容量の高いフラット型波動歯車装置を実現できる。

Description

フラット型波動歯車装置
　本発明は、一対の剛性内歯歯車、円筒形状の可撓性外歯歯車、および波動発生器を備えたフラット型波動歯車装置に関する。
　フラット型波動歯車装置は、一方の第１剛性内歯歯車の歯数が可撓性外歯歯車よりも多く、他方の第２剛性内歯歯車の歯数が可撓性外歯歯車と同一である。可撓性外歯歯車は波動発生器によって非円形、例えば楕円状に撓められて、第１、第２剛性内歯歯車のそれぞれに対して部分的にかみ合っている。
　波動発生器をモーター等によって回転すると、歯数が相違する第１剛性内歯歯車と可撓性外歯歯車との間のかみ合い位置が円周方向に移動する。第１剛性内歯歯車を回転しないように固定すると、波動発生器が１回転する間に、第１剛性内歯歯車に対して可撓性外歯歯車は、それらの歯数差だけ相対回転する。他方の第２剛性内歯歯車は回転自在の状態に支持され、可撓性外歯歯車と一体回転する。よって、第１剛性内歯歯車と可撓性外歯歯車の歯数差により、入力回転（波動発生器の回転）が所定の減速比で減速され、減速後の回転が第２剛性内歯歯車から出力される。
　特許文献１、２には、２列のボールベアリングを備えた波動発生器を有するフラット型波動歯車装置が記載されている。この形式の波動発生器は、楕円状輪郭の外周面を備えた剛性プラグと、この外周面に装着した２列のボールベアリングとから構成される。楕円状に撓められている各ボールベアリングの外輪の外周面の長軸両端の部分によって、可撓性外歯歯車が半径方向の外方に押されて、第１、第２剛性内歯歯車に対する可撓性外歯歯車のかみ合いが保持される。
　なお、２列のボールベアリングを備えた波動発生器を有するフラット型波動歯車装置において、２列のボールベアリングは外歯の歯筋方向の中央部分に寄せて配置され、そのボール中心間距離は外歯の全歯幅の１／３以下である。
実開平０１－９１１５１号公報 特開平０２－２７５１４７号公報
　ここで、可撓性外歯歯車は、その歯筋方向の一方の部分が第１剛性内歯歯車にかみ合い、他方の部分が第２剛性内歯歯車にかみ合っている。したがって、負荷トルクによって、可撓性外歯歯車には、歯筋方向の一方および他方において異なる大きさの力が第１、第２剛性内歯歯車から作用し、捩れが生じる。このため、歯筋方向の各位置での歯当りが変化し、歯筋方向の各部分に作用する歯面荷重が変化する。
　また、薄肉弾性体の可撓性外歯歯車と第１、第２剛性内歯歯車とのかみ合い状態、特に、それらの歯筋方向のかみ合い状態は、波動発生器の支持剛性に左右される。歯筋方向の各位置におけるかみ合い状態が適切でないと、波動歯車装置の伝達負荷容量が低下してしまう。
　可撓性外歯歯車の歯底疲労強度を高めて伝達負荷容量を上げるためには、歯筋方向の歯面荷重分布を平坦化し、最大歯面荷重を下げることが必要である。また、歯筋方向の各位置において適切なかみ合い状態が形成されるように、波動発生器の支持剛性を高めることが必要である。
　さらに、波動発生器による可撓性外歯歯車の支持状態が適切でないと、２列のボールベアリングのベアリングボール荷重分布が大きく変化し、それらの寿命が低下してしまう。
　本発明の課題は、このような点に鑑みて、可撓性外歯歯車の歯底疲労強度および装置の伝達負荷容量を向上させるために、可撓性外歯歯車の歯筋方向の歯面荷重分布を平坦化でき、歯筋方向の各位置において良好なかみ合い状態を形成できるようにしたフラット型波動歯車装置を提供することにある。
　また、本発明の課題は、波動発生器の寿命を延ばすために、その２列のボールベアリングに生ずるベアリングボール荷重分布を平坦化できるようにしたフラット型波動歯車装置を提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明のフラット型波動歯車装置は、
　第１歯数の第１内歯を備えた第１剛性内歯歯車と、
　前記第１剛性内歯歯車の隣に同軸に配置され、前記第１歯数とは異なる第２歯数の第２内歯を備えた第２剛性内歯歯車と、
　前記第１、第２剛性内歯歯車の内側に同軸に配置され、前記第１内歯および前記第２内歯にかみ合い可能な外歯を備え、半径方向に撓み可能な円筒形状の可撓性外歯歯車と、
　前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、当該可撓性外歯歯車を非円形に撓めて、前記外歯を前記第１、第２内歯に対して部分的にかみ合わせている波動発生器と、
を有しており、
　前記外歯は、その歯筋方向の中央部分において当該歯筋方向に所定の長さに亘って形成したレリービング部分によって、前記第１内歯に対峙する第１外歯部分と、前記第２内歯に対峙する第２外歯部分とに分けられ、
　前記レリービング部分は、当該レリービング部分における前記歯筋方向の中央において最も歯丈が低くなるように、レリービングが施されており、
　前記波動発生器は、前記第１外歯部分を支持する第１ウエーブベアリングと、前記第２外歯部分を支持する第２ウエーブベアリングとを備え、
　前記外歯の全歯幅をＬ、前記レリービング部分の前記歯筋方向のレリービング長さをＬ１とすると、当該レリービング長さＬ１は、条件式
　０．１Ｌ　＜　Ｌ１　＜　０．５Ｌ
を満たし、
　前記外歯のピッチ円直径をＰＣＤ、前記レリービング部分における前記外歯の歯先面から歯丈方向の最大レリービング量をｔとすると、当該最大レリービング量ｔは、条件式
　３．３×１０－４　＜　ｔ／ＰＣＤ　＜　６．３×１０－４
を満たすことを特徴としている。
　本発明のフラット型波動歯車装置では、可撓性外歯歯車の外歯には、第１外歯部分と第２外歯部分の間にレリービング部分が形成されている。レリービング部分のレリービング形状（歯筋方向のレリービング長さＬ１、歯丈方向の最大レリービング量ｔ）を適切に設定してあるので、歯筋方向における外歯の捩れの発生を防止あるいは抑制できる。よって、外歯と第１、第２内歯との間において、外歯の歯筋方向の各位置において良好なかみ合い状態を形成でき、外歯の歯筋方向の歯面荷重分布を平坦化できる。これにより、可撓性外歯歯車の歯底疲労強度を高め、フラット型波動歯車装置の伝達負荷容量を高めることができる。
　次に、本発明のフラット型波動歯車装置において、前記第１、第２ウエーブベアリングの支持中心間距離をＬｏとすると、当該支持中心間距離Ｌｏは、前記レリービング長さＬ１の増減に伴って増減させることが望ましい。これにより、第１、第２ウエーブベアリングの支持中心を、第１外歯部分と第１内歯のかみ合い中心、および、第２外歯部分と第２内歯のかみ合い中心に近づけることができ、波動発生器による外歯の支持剛性を高めることができる。
　この場合、第１、第２外歯部分の側のかみ合い中心に対して、第１、第２ウエーブベアリングの支持中心が歯筋方向の内側に大きくずれないように、支持中心間距離Ｌｏが０．３５Ｌより大きいことが望ましい。また、第１、第２ウエーブベアリングの外輪が、歯筋方向において外歯の歯幅内に収まるように、支持中心間距離Ｌｏが０．７Ｌ未満であることが望ましい。すなわち、支持中心間距離Ｌｏは次の条件式を満たすことが望ましい。
　０．３５Ｌ　＜　Ｌｏ　＜　０．７Ｌ
　また、第１外歯部分は第１ウエーブベアリングによって支持され、第２外歯部分は第２ウエーブベアリングによって支持されており、レリービング部分は、外歯の歯筋方向において、第１、第２ウエーブベアリングの支持中心の間に位置する。第１、第２ウエーブベアリングの支持中心間距離Ｌｏに対して、外歯のレリービング部分のレリービング長さＬ１は、次の条件式を満たすことが望ましい。
　０．３Ｌｏ　＜　Ｌ１　＜　０．７Ｌｏ
　これにより、第１外歯部分の側のかみ合い中心が第１ウエーブベアリングの支持中心から歯筋方向に大きく外れてしまうことを防止でき、第２外歯部分の側のかみ合い中心が第２ウエーブベアリングの支持中心から歯筋方向に大きく外れてしまうことを防止できる。
　ここで、第１、第２剛性内歯歯車は、レリービング長さに応じて歯幅が増減する第１、第２外歯部分にかみ合っている。したがって、第１、第２剛性内歯歯車の歯幅も、レリービング長さに応じて歯幅を増減することが望ましい。
　すなわち、第１、第２剛性内歯歯車の歯幅、すなわち、前記第１内歯および前記第２内歯のそれぞれの歯幅を歯幅Ｌ２とすると、当該歯幅Ｌ２は、前記外歯の全歯幅Ｌに対して、次の条件式を満たす幅とすることができる。
　０．３Ｌ　＜　Ｌ２　＜　０．５Ｌ
　また、この条件式を満たす範囲内において、前記歯幅Ｌ２を、前記レリービング長さＬ１が増加すると減少させ、当該レリービング長さＬ１が減少すると増加させるようにすればよい。
　本発明のフラット型波動歯車装置では、上記のように、２列のウエーブベアリングの支持中心間距離を、レリービング長さＬ１の増加に伴って増加させるようにしている。また、歯筋方向において、第１外歯部分の側のかみ合い中心に第１ウエーブベアリングの支持中心を接近させ、第２外歯部分の側のかみ合い中心に第２ウエーブベアリングの支持中心を接近させるように、各部の寸法の関係を規定している。
　これにより、レリービング部分によって分けられている歯筋方向の第１外歯部分および第２外歯部分のそれぞれが、第１、第２ウエーブベアリングによって、歯筋方向の各位置において確実に支持される。よって、第１外歯部分と第１内歯の間の歯筋方向の各位置での歯当り、および、第２外歯部分と第２内歯の間の歯筋方向の各位置での歯当りを、それぞれ改善できる。また、波動発生器の各ウエーブベアリングにおける転動体の荷重分布を平坦にでき、その最大荷重を低減できる。
　この結果、本発明によれば、可撓性外歯歯車の歯底疲労強度を高めることができ、波動歯車装置の伝達負荷容量を高めることができる。さらに、波動発生器の各ウエーブベアリングの寿命を延ばすことができる。
本発明を適用したフラット型波動歯車装置を示す端面図および縦断面図である。 図１のフラット型波動歯車装置の主要部分を示す模式図である。
　以下に、図面を参照して本発明を適用したフラット型波動歯車装置の実施の形態を説明する。
　図１（ａ）はフラット型波動歯車装置を示す端面図であり、図１（ｂ）はそのｂ－ｂ線で切断した部分を示す縦断面図である。図２は波動歯車装置の可撓性外歯歯車４と波動発生器５を示す模式図である。フラット型波動歯車装置１（以下、「波動歯車装置１」という。）は、円環状の第１剛性内歯歯車２と、円環状の第２剛性内歯歯車３と、半径方向に撓み可能な薄肉弾性体からなる円筒形状の可撓性外歯歯車４と、楕円状輪郭の波動発生器５とを備えている。
　第１、第２剛性内歯歯車２、３は、装置中心軸線１ａの方向に、僅かの隙間を開けて、同軸に並列配置されている。本例では、第１剛性内歯歯車２は回転しないように固定された静止側内歯歯車であり、その第１内歯２ａの歯数はＺｃ１である。第２剛性内歯歯車３は回転自在の状態で支持された駆動側内歯歯車であり、その第２内歯３ａの歯数はＺｃ２である。第１内歯２ａの歯数Ｚｃ１は、第２内歯３ａの歯数Ｚｃ２よりも２ｎ枚（ｎ：正の整数）だけ多い。第２剛性内歯歯車３は波動歯車装置１の減速回転出力要素である。
　円筒形状の可撓性外歯歯車４は、第１、第２剛性内歯歯車２、３の内側に同軸に配置されている。可撓性外歯歯車４は、半径方向に撓み可能な薄肉弾性体からなる円筒体６と、この円筒体６の円形外周面に形成した外歯７とを備えている。外歯７は第１、第２内歯２ａ、３ａにかみ合い可能であり、その歯数Ｚｆは駆動側の第２内歯３ａの歯数Ｚｃ２と同一である。
　外歯７は、第１、第２内歯２ａ、３ａをほぼ包含する歯幅Ｌを備えている。また、外歯７は、その歯筋方向の一方の側に第１内歯２ａに対峙する第１外歯部分８が形成され、他方の側に第２内歯３ａに対峙する第２外歯部分９が形成されている。第１、第２外歯部分８、９の間の外歯７の部分はレリービング部分１０となっている。
　波動発生器５は波動歯車装置１の回転入力要素である。波動発生器５は、楕円状輪郭の剛性プラグ１１と、この剛性プラグ１１の楕円状外周面に装着した第１ウエーブベアリング１２および第２ウエーブベアリング１３とを備えている。第１、第２ウエーブベアリング１２、１３にはボールベアリングを用いている。
　波動発生器５は可撓性外歯歯車４の円筒体６の内側に嵌め込まれ、可撓性外歯歯車４を楕円状に撓めている。楕円状に撓められた可撓性外歯歯車４の長軸位置の両端において、第１外歯部分８が第１内歯２ａにかみ合っており、第２外歯部分９が第２内歯３ａにかみ合っている。波動発生器５を不図示のモーターなどによって回転すると、第１、第２剛性内歯歯車２、３と、可撓性外歯歯車４とのかみ合い位置が円周方向に移動する。これにより、歯数の異なる第１剛性内歯歯車２と可撓性外歯歯車４との間に歯数差に応じた相対回転が生じる。他方の第２剛性内歯歯車３は可撓性外歯歯車４と歯数が同一であるので、可撓性外歯歯車４と一体となって回転し、当該第２剛性内歯歯車３から減速回転が不図示の負荷側に出力される。
（レリービング部分）
　図２を主に参照して、外歯７に形成したレリービング部分１０の形状について説明する。
　まず、外歯７の第１外歯部分８、第２外歯部分９は、それぞれ、第１内歯２ａおよび第２内歯３ａに対峙している。本例では、第１、第２内歯２ａ、３ａのそれぞれの歯幅Ｌ（２）、Ｌ（３）が実質的に同一である。外歯７における歯筋方向の中央位置７ａを境にして、一方の側が第１外歯部分８、他方の部分が第２外歯部分９であり、第１、第２外歯部分８、９は同一歯幅である。第１内歯２ａ、第２内歯３ａの歯幅Ｌ２が相互に異なる場合には、これに対応させて、第１外歯部分８、第２外歯部分９も異なる歯幅とされる。
　レリービング部分１０は、外歯７の歯筋方向の中央部分にレリービングを施すことによって形成された部分である。レリービング部分１０の歯筋方向の長さはＬ１であり、その中心は外歯７の中央位置７ａに一致している。また、レリービング部分１０においては、その外歯７の歯先面７ｂからのレリービング量が、レリービング部分１０の歯筋方向の中央位置７ａにおいて最大となるように、レリービングが施されている。本例では、中央位置７ａにおいて最も深くなる凹曲面に沿った形状となるように、レリービングが施されている。凹曲面の代わりに、逆台形状にレリービングを施すことも可能である。
　具体的に説明すると、外歯７の全歯幅をＬとすると、レリービング部分１０の歯筋方向のレリービング長さＬ１は、次の条件式を満たす値に設定されている。
　０．１Ｌ　＜　Ｌ１　＜　０．５Ｌ
　また、変形前の円筒状の外歯７におけるピッチ円直径をＰＣＤ、レリービング部分１０における外歯７の歯先面７ｂから歯丈方向の最大レリービング量をｔとすると、当該最大レリービング量ｔは、次の条件式を満たす値に設定されている。
　３．３×１０－４　＜　ｔ／ＰＣＤ　＜　６．３×１０－４
（ベアリングボール中心間距離）
　次に、図２を参照して第１、第２ウエーブベアリング１２、１３のベアリングボール中心間距離（支持中心間距離）について説明する。
　波動発生器５の剛性プラグ１１は、その中心軸線の方向の一方の側に、一定幅の楕円形輪郭の第１外周面１１ａが形成され、他方の側に、一定幅の楕円状輪郭の第２外周面１１ｂが形成されている。第１外周面１１ａと第２外周面１１ｂとは同一形状の外周面である。第１外周面１１ａには、楕円状に撓められた状態で第１ウエーブベアリング１２が装着されており、第２外周面１１ｂには、楕円状に撓められた状態で第２ウエーブベアリング１３が装着されている。第１、第２ウエーブベアリング１２、１３は本例では同一である。第１、第２外歯部分８、９の歯幅が相違する場合には、これに対応して、異なる寸法の第１、第２ウエーブベアリング１２、１３を用いる。
　第１ウエーブベアリング１２および第２ウエーブベアリング１３のベアリングボール中心１２ａ、１３ａは、外歯７の歯筋方向の中央位置７ａから、歯筋方向に等距離の位置にある。また、ベアリングボール中心間距離をＬｏとすると、当該ベアリングボール中心間距離Ｌｏは、レリービング長さＬ１の増減に伴って増減する。また、ベアリングボール中心間距離Ｌｏは、次の条件式を満たす値に設定されている。
　０．３５Ｌ　＜　Ｌｏ　＜　０．７Ｌ
（ベアリングボール中心間距離とレリービング長さの関係）
　次に、第１外歯部分８は第１ウエーブベアリング１２によって支持され、第２外歯部分９は第２ウエーブベアリング１３によって支持されているので、レリービング部分１０は、外歯の歯筋方向において、これら第１、第２ウエーブベアリング１２、１３の支持中心の間に位置する。
　第１、第２ウエーブベアリング１２、１３の支持中心間距離、すなわち、ベアリングボール中心間距離Ｌｏに対して、外歯７のレリービング部分１０のレリービング長さＬ１は、次の条件式を満たす値に設定されている。
０．３Ｌｏ　＜　Ｌ１　＜　０．７Ｌｏ
（外歯の歯幅と内歯の歯幅の関係）
　なお、第１、第２剛性内歯歯車２、３は、レリービング長さＬ１に応じて、歯幅が増減する第１、第２外歯部分８、９にかみ合っている。したがって、第１、第２剛性内歯歯車２、３のそれぞれの歯幅も、レリービング長さＬ１に応じて増減する。
　すなわち、第１、第２剛性内歯歯車２、３の歯幅、すなわち、第１、第２内歯２ａ、３ａのそれぞれの歯幅Ｌ（２）、Ｌ（３）を歯幅Ｌ２とすると、当該歯幅Ｌ２は、外歯７の全歯幅Ｌに対して、次の条件式を満たす値に設定される。
　０．３Ｌ　＜　Ｌ２　＜　０．５Ｌ
　また、この条件式を満たす範囲内において、歯幅Ｌ２は、レリービング長さＬ１が増加すると減少し、レリービング長さＬ１が減少すると増加する。
　以上説明したように、本例の波動歯車装置１においては、外歯７の歯筋方向の中央部分にレリービングを施している。これにより、外歯７の歯筋方向の中央部分の応力集中を緩和でき、外歯７の捩れ変形を抑制できる。この結果、外歯７の歯筋方向の各部分において良好なかみ合い状態が維持され、外歯７の歯筋方向の各部分に生じる歯面荷重の均等化を図ることができ、外歯７の歯底疲労強度を向上させることができる。
　また、上記のように波動発生器５のベアリングボール中心間距離Ｌｏを設定しているので、第１内歯２ａにかみ合う第１外歯部分８および第２内歯３ａにかみ合う第２外歯部分９のそれぞれの支持剛性を高めることができる。これにより、外歯７の歯筋方向の各部分において良好なかみ合い状態が維持される。また、波動発生器５の各ウエーブベアリング１２、１３に生じるベアリングボール荷重の変動を抑制でき、その最大荷重を低減できる。
　したがって、伝達負荷容量の高い波動歯車装置を実現でき、波動発生器５の寿命を延ばすことができる。

Claims (4)

  1. 　第１歯数の第１内歯を備えた第１剛性内歯歯車と、
    　前記第１剛性内歯歯車の隣に同軸に配置され、前記第１歯数とは異なる第２歯数の第２内歯を備えた第２剛性内歯歯車と、
    　前記第１、第２剛性内歯歯車の内側に同軸に配置され、前記第１内歯および前記第２内歯にかみ合い可能な外歯を備え、半径方向に撓み可能な円筒形状の可撓性外歯歯車と、
    　前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、当該可撓性外歯歯車を非円形に撓めて、前記外歯を前記第１、第２内歯に対して部分的にかみ合わせている波動発生器と、
    を有しており、
    　前記外歯は、その歯筋方向の中央部分において当該歯筋方向に所定の長さに亘って形成したレリービング部分によって、前記第１内歯に対峙する第１外歯部分と、前記第２内歯に対峙する第２外歯部分とに分けられ、
    　前記レリービング部分は、当該レリービング部分における前記歯筋方向の中央において最も歯丈が低くなるように、レリービングが施されており、
    　前記波動発生器は、前記第１外歯部分を支持する第１ウエーブベアリングと、前記第２外歯部分を支持する第２ウエーブベアリングとを備え、
    　前記外歯の全歯幅をＬ、前記レリービング部分の前記歯筋方向のレリービング長さをＬ１とすると、当該レリービング長さＬ１は、条件式
    　０．１Ｌ　＜　Ｌ１　＜　０．５Ｌ
    を満たす値であり、
    　前記外歯のピッチ円直径をＰＣＤ、前記レリービング部分における前記外歯の歯先面から歯丈方向の最大レリービング量をｔとすると、当該最大レリービング量ｔは、条件式
    　３．３×１０－４　＜　ｔ／ＰＣＤ　＜　６．３×１０－４
    を満たすフラット型波動歯車装置。
     
  2. 　前記第１、第２ウエーブベアリングの支持中心間距離をＬｏとすると、
    　当該支持中心間距離Ｌｏは前記レリービング長さＬ１の増減に伴って増減し、
    　当該支持中心間距離Ｌｏは、前記外歯の全歯幅Ｌに対して、条件式
    　０．３５Ｌ　＜　Ｌｏ　＜　０．７Ｌ
    を満たす請求項１に記載のフラット型波動歯車装置。
     
  3. 　前記レリービング長さＬ１は、前記支持中心間距離Ｌｏに対して、条件式
    　０．３Ｌｏ　＜　Ｌ１　＜　０．７Ｌｏ
    を満たす請求項２に記載のフラット型波動歯車装置。
     
  4. 　前記第１内歯および前記第２内歯のそれぞれの歯幅を歯幅Ｌ２とすると、
    　当該歯幅Ｌ２は、前記外歯の全歯幅Ｌに対して、条件式
    　０．３Ｌ　＜　Ｌ２　＜　０．５Ｌ
    を満たし、
    　前記歯幅Ｌ２は、前記レリービング長さＬ１が増加すると減少し、当該レリービング長さＬ１が減少すると増加する請求項３に記載のフラット型波動歯車装置。
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