WO2017022061A1 - 波動歯車装置 - Google Patents

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WO2017022061A1
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gear
external
teeth
internal
helical
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English (en)
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Inventor
裕輔 柴本
Original Assignee
株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H49/00—Other gearings
    • F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions

Definitions

  • This invention relates to the wave gear apparatus provided with the helical tooth divided
  • a cup-type wave gear device provided with a cup-shaped external gear described in Patent Document 1
  • a top-hat type wave gear device provided with a top-hat-shaped external gear described in Patent Document 2
  • the flat type wave gear apparatus provided with the cylindrical external gear of patent document 3 is known.
  • Spur gears are used for the external gear and the internal gear in the wave gear device.
  • a flexible external gear is bent elliptically by a wave generator, and external teeth located at both ends of the long axis position of the elliptical shape mesh with internal teeth of the internal gear.
  • the wave generator rotates, the meshing position between the internal teeth and the external teeth sequentially switches to the internal teeth and external teeth adjacent in the circumferential direction.
  • the major axis position of the external gear bent into an elliptical shape is formed linearly along the central axis of the gear.
  • the helical teeth are twisted at a constant twist angle with respect to the central axis. Therefore, unlike the case of the spur gear, the meshing state of the external teeth with respect to the internal teeth changes along the tooth line direction.
  • the inner teeth are engaged most deeply at the cross-sectional position on the long axis.
  • the engagement state gradually becomes shallower.
  • one tooth of the external gear continues to mesh with the internal teeth along the tooth line direction. That is, as the wave generator rotates, the deepest engagement position moves along the direction of the external teeth, so that the external teeth are engaged with the internal teeth while the wave generator rotates by a predetermined angle. Is continuous. For this reason, improvement of various characteristics, such as mesh strength and mesh rigidity, is expected.
  • each part of the external gear made up of helical gears meshes with the internal gear while being repeatedly bent in the radial direction, so that due to various deformations such as dimensional errors, meshing interference occurs due to bending deformation. Prone to occur. In order to avoid this, it is necessary to take into account the influence of errors such as changes in shape due to load torque, mounting errors and machining errors. In addition, high accuracy is required during actual processing and attachment.
  • An object of the present invention is to provide a wave gear device that can be engaged without interference by using a helical gear even if the mounting accuracy, processing accuracy, etc. are not so high.
  • a wave gear device includes a rigid internal gear, a flexible external gear that can be bent in the radial direction, and a partial engagement of the external gear with the internal gear. And a wave generator for moving the meshing position of both gears in the circumferential direction of the internal gear.
  • the external gear is a helical external gear
  • the internal gear is a helical internal gear or a spur gear.
  • both or one of the external teeth of the external gear and the internal teeth of the internal gear is divided into a plurality of lines in the direction of the tooth trace.
  • the internal gear is a spur gear, the external teeth of the external gear are divided into a plurality of lines in the direction of the teeth.
  • the external gear comprises a helical external gear
  • the internal gear comprises a helical internal gear or a spur gear
  • the helical gear of the helical gear has a plurality of helical teeth along the direction of the helical line.
  • the divided divisions are helical teeth.
  • Each helical tooth division has a thin tooth portion with a small thickness in the tooth line direction. As the number of divisions increases, the thickness of the tooth portion of each division decreases. The thin divided helical tooth portion forms a meshing state close to the meshing of the tooth immediately, and meshing interference is suppressed.
  • the external teeth of the external gear be divided into a plurality of lines in the direction of the teeth.
  • the external teeth can be divided in the direction of the teeth by a plurality of annular grooves extending in the circumferential direction of the external gear or at least one thread groove.
  • a helical tooth that is an external tooth of a flexible external gear is divided into a plurality of helical tooth portions. Since each of the divided helical tooth portions has a small thickness in the tooth line direction, it is easy to bend the external tooth forming portion of the external gear in the radial direction. Therefore, the load generated when bending is reduced, and an equal load is applied to each tooth, so that damage due to stress concentration can be prevented or suppressed.
  • the external gear forming portion of the external gear is easily bent in the radial direction and the axial direction.
  • the bending state of the external teeth at each position in the direction of the central axis can be made uniform as compared with the conventional case, and the engagement area of the external teeth with respect to the internal teeth can be increased. Therefore, the meshing rigidity can be increased accordingly.
  • a first internal gear composed of a helical internal gear and a second internal gear composed of a helical internal gear are arranged as internal gears.
  • the external teeth of the external gear include a first external tooth portion made of a helical tooth that can mesh with the internal tooth of the first internal gear and a second external tooth made of a helical tooth that can mesh with the internal tooth of the second internal gear.
  • a tooth portion is formed. It is desirable that the first external tooth portion and the second external tooth portion use a helical tooth having a reverse twist direction.
  • the external gear is bent into an elliptical shape by the wave generator and meshes with the internal gear at a position on the major axis of the elliptical shape.
  • the major axis position of the external gear bent in an elliptical shape is along the direction of the external teeth (helical teeth) of the external gear. It is desirable that the elliptical contour shape of the wave generator is set so as to be the position.
  • FIG. 1A is a longitudinal sectional view showing a cup-type wave gear device to which the present invention is applied
  • FIG. 1B is an exploded perspective view thereof.
  • the external gear 3 disposed inside the rigid internal gear 2 has a cup shape.
  • the external gear 3 includes a cylindrical body 3a that can be bent in the radial direction, a diaphragm 3b that extends inward in the radial direction from the rear end thereof, and a thick wall formed continuously on the inner periphery of the diaphragm 3b. And an annular or disc-shaped boss 3c.
  • the portion of the cylindrical body 3a on the opening side is an external tooth forming portion 3d, and the external teeth 3e are formed on the outer peripheral surface portion thereof.
  • the cylindrical body 3a of the external gear 3 is bent in an elliptical shape by an elliptical wave generator 4 mounted on the inside of the external tooth forming portion 3d. It partially meshes with the inner teeth 2a.
  • the wave generator 4 When the wave generator 4 is rotated, the meshing position of the two gears 2 and 3 moves in the circumferential direction, and relative rotation according to the difference in the number of teeth of the two gears 2 and 3 is generated between the two gears.
  • one gear for example, the internal gear 2 is fixed so as not to rotate, a reduced rotation is output from the other cup-shaped external gear 3.
  • the wave generator 4 includes a ring-shaped, rigid plug 4a having a constant thickness, and a wave generator bearing 4c mounted on an elliptical outer peripheral surface 4b of the plug 4a.
  • the wave generator bearing 4 c includes inner and outer rings that can be bent in the radial direction, and is mounted between the plug 4 a and the outer gear 3.
  • the external gear 3 is bent into an elliptical shape along the elliptical outer peripheral surface 4b of the plug 4a by the wave generator 4, and the external teeth 3e mesh with the internal teeth 2a of the internal gear 2 at a position on the long axis. .
  • FIG. 2 (a) is a perspective view showing the external gear 3
  • FIGS. 2 (b) and 2 (c) are a partial side view and a partial cross-sectional view showing an external tooth forming portion 3d of the external gear 3.
  • FIG. 2B and 2C, the external teeth 3e are schematically shown for easy understanding of the shape of the external teeth 3e.
  • the external gear 3 is a helical external gear
  • the external tooth 3e is a helical tooth whose tooth is twisted at a constant twist angle with respect to the direction of the central axis 1a.
  • the external teeth 3e are divided into a plurality of annular grooves 12 extending in the circumferential direction along the circular outer peripheral surface (the root circle) of the root rim 11 of the external tooth forming portion 3d by a plurality of annular grooves 12. ing.
  • each external tooth 3e has a thickness (in the direction of the tooth trace) by an annular groove 12 of equal width formed at equal intervals along the direction of the central axis 1a (device central axis) of the external gear 3.
  • the illustrated example is an example, and the number of divisions and the thickness of each divided helical portion are appropriately set.
  • the internal gear 2 is a helical internal gear that can mesh with the external gear 3.
  • the internal teeth 2a are, for example, helical teeth twisted at the same twist angle in the same direction that can mesh with the external teeth 3e.
  • the internal gear 2 can be a spur gear that can mesh with the external gear 3. That is, the inner teeth 2a can be straight teeth that can mesh with the outer teeth 3e.
  • the outer tooth 3e is divided into a plurality by the annular groove 12, it is also possible to divide the inner tooth 2a made of a helical tooth into a plurality in the direction of the teeth. Further, in order to divide the helical teeth in the direction of the teeth, it is also possible to use one thread groove or a plurality of thread grooves with a constant pitch instead of the annular groove 12.
  • the split tooth portion 13 (1) on the opening end side is located on the long axis L1
  • the rear split tooth portions 13 (2) to 13 (4) are connected to the long axis L1.
  • the position is gradually shifted from the upper position in the circumferential direction.
  • the split helical tooth portion 13 (1) on the opening end side is in the deepest meshing state with the internal teeth 2a made of helical teeth, and the rear split helical tooth portions 13 (1) to 13 (4). Is gradually shallower in engagement with the inner teeth 2a.
  • each external tooth 3e formed in the external tooth forming portion 3d that is bent elliptically by the wave generator 4 is deformed and deformed three-dimensionally in the direction of the tooth trace, there is meshing interference with the internal tooth 2a. May occur.
  • each divided tooth part 13 (1) to 13 (4) whose thickness in the tooth line direction is thin is each part of the internal tooth 2a. Engage with. Increasing the number of divisions and reducing the thickness of each divided helical tooth portion 13 (1) to 13 (4) makes it difficult for interference to occur, and can substantially avoid adverse effects caused by the interference. .
  • the external tooth forming portion 3d of the external gear 3 has a plurality of annular grooves 12 in each external tooth 3e, it is easy to bend in the radial direction as a whole. Since it becomes easy to bend, the stress generated in the root rim 11 of the external tooth 3e is reduced, and damage to the external gear 3 due to stress concentration can be avoided.
  • the elliptical bending state of the portion on the diaphragm 3b side becomes closer to the elliptical bending state of the portion on the opening end side.
  • the effective meshing region of the outer teeth 3e with respect to the inner teeth 2a becomes wider in the direction of the central axis 1a. As a result, an effect of improving torque transmission characteristics and the like can be obtained.
  • each helical tooth forms a continuous meshing state in which the deepest meshing position moves in the direction of the tooth trace as the wave generator 4 rotates. Thereby, the fall of meshing rigidity can be suppressed.
  • the external gear 3 is bent into an elliptical shape by the wave generator 4 and meshes with the internal gear 2 at a position on the major axis L1 of the elliptical shape.
  • the position of the long axis L1 of the external gear 3 bent in an elliptical shape is the position along the direction of the helical teeth of the external gear 3
  • the elliptical contour shape of the wave generator can be set in advance. By doing so, it is possible to form a state in which the outer teeth e are reliably engaged with the inner teeth 2a at each position in the tooth trace direction.
  • 3A and 3B are a longitudinal sectional view and an exploded perspective view showing a flat wave gear device to which the present invention is applied.
  • a flexible external gear 23 having a cylindrical shape is provided inside two rigid internal gears, that is, a first internal gear 21 and a second internal gear 22. Is placed.
  • the external gear 23 has a simple shape including a cylindrical body portion 24 that can be bent in the radial direction and external teeth 25 formed on a circular outer peripheral surface of the cylindrical body portion 24.
  • the external gear 23 is a helical external gear, and the first and second internal gears 21 and 22 are also helical internal gears.
  • the external gear 23 is bent into an elliptical shape by a wave generator 26 having an elliptical contour mounted on the inner side thereof, and is partially meshed with each of the internal gears 21 and 22.
  • a wave generator 26 having an elliptical contour mounted on the inner side thereof, and is partially meshed with each of the internal gears 21 and 22.
  • the number of teeth of one internal gear 22 is the same as that of the external gear 23, and the number of teeth of the other internal gear 21 is larger than that of the external gear 23. Generally, 2n more (n: positive integer). Accordingly, the external gear 23 rotates integrally with the internal gear 22 having the same number of teeth, and relative rotation corresponding to the difference in the number of teeth of both gears occurs between the internal gear 21 having a different number of teeth. By fixing one internal gear 21 so as not to rotate, reduced rotation is output from the other internal gear 22.
  • the wave generator 26 includes a rigid plug 28 having a constant thickness provided with an elliptical outer peripheral surface 27 and a pair of wave generator bearings 29 attached to the elliptical outer peripheral surface 27 of the plug 28.
  • the wave generator bearing 29 is mounted between the plug 28 and the external gear 23.
  • the wave generator bearing 29 is bent in an elliptical shape along the elliptical outer peripheral surface 27 of the plug 28 as a whole. Therefore, the external gear 23 is also bent in an elliptical shape along the elliptical outer peripheral surface 27 of the plug 28, and the external teeth at the major axis position mesh with the internal teeth 21 a and 22 a of the internal gears 21 and 22.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the external gear 23.
  • the external teeth 25 of the external gear 23 include a first external tooth portion 31 facing the internal teeth 21 a of the first internal gear 21 and a second external tooth portion facing the internal teeth 22 a of the second internal gear 22. 32.
  • the first and second external tooth portions 31 and 32 are separated from each other.
  • the first external tooth portion 31 is formed of a helical tooth extending at a constant twist angle with respect to the central axis 20a.
  • the second external tooth portion 32 is formed of, for example, a helical tooth extending at the same twist angle in the opposite direction to the first external tooth portion 31.
  • Each of the first and second external tooth portions 31 and 32 is a split helical tooth divided into a plurality of pieces by a plurality of annular grooves 35 and 36 formed at a constant interval in the direction of the central axis 20a.
  • the first and second inner teeth 21 a and 22 a are helical teeth having a twist angle that can mesh with the first and second outer tooth portions 31, respectively.
  • helical gears having helical teeth with opposite twist directions are arranged in parallel in the direction of the central axis 20a.
  • the thrust force generated by the meshing of the first internal gear 21 and the first external tooth portion 31 and the thrust force generated by the meshing of the second internal gear 22 and the second external gear portion 32 act in opposite directions. Therefore, the thrust force generated by the meshing can be offset or reduced.
  • the embodiment described above relates to a cup-type wave gear device and a flat-type wave gear device.
  • the present invention can also be applied to a top hat type wave gear device as in the case of a cup type wave gear device.

Abstract

波動歯車装置（１）は、剛性の内歯車（２）、可撓性の外歯車（３）、および、外歯車（３）を撓めて内歯車（２）に部分的にかみ合わせ、両歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させる波動発生器（４）を有している。外歯車（３）ははす歯外歯車であり、内歯車（２）ははす歯内歯車である。外歯車（３）の外歯（３ｅ）は、歯すじ方向に沿って複数に分割されている。はす歯を用いてかみ合い干渉を生じることなく連続的なかみ合いが可能な波動歯車装置を実現できる。

Description

波動歯車装置
　本発明は、歯すじ方向に分割されたはす歯を備えた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に記載のカップ形状の外歯車を備えたカップ型の波動歯車装置、特許文献２に記載のシルクハット形状の外歯車を備えたシルクハット型の波動歯車装置、および、特許文献３に記載の円筒状の外歯車を備えたフラット型の波動歯車装置が知られている。
　波動歯車装置における外歯車および内歯車には平歯車が用いられている。一般に、可撓性の外歯車は、波動発生器によって楕円状に撓められて、楕円形状の長軸位置の両端に位置する外歯が内歯車の内歯にかみ合う。波動発生器の回転に伴って、内歯と外歯のかみ合い位置が、順次に、円周方向に隣接する内歯と外歯に切り替わっていく。
特開２０１２－０７２９１２号公報 特開２００９－２５７５１０号公報 特開２００９－１５６４６２号公報
　ここで、波動歯車装置の外歯車、内歯車として、はす歯歯車を用いることが考えられる。
　楕円形状に撓められた外歯車の長軸位置は、歯車の中心軸線に沿って直線状に形成される。はす歯は中心軸線に対して一定のねじり角でねじれている。したがって、平歯車の場合とは異なり、内歯に対する外歯のかみ合い状態は、歯すじ方向に沿って変化する。
　すなわち、外歯における歯すじ方向において、長軸上の断面位置では、最も深く内歯にかみ合う。この最深かみ合い位置から歯すじ方向に沿って離れるにつれて、外歯は長軸上の位置から円周方向に外れるので、かみ合い状態が徐々に浅くなる。
　また、波動発生器の回転に伴って、外歯車の一歯は、歯すじ方向に沿って内歯に対するかみ合い状態が連続する。すなわち、波動発生器の回転に伴って、最深かみ合い位置が外歯の歯すじ方向に沿って移動するので、波動発生器が所定角度だけ回転する間に亘って、外歯は内歯に対するかみ合い状態が連続する。このため、かみ合い強度、かみ合い剛性等の各種の特性の向上が期待される。
　しかしながら、はす歯歯車からなる外歯車の各部分は、半径方向に繰り返し撓められながら内歯車にかみ合うので、撓み変形に伴って、寸法誤差等の諸々の誤差に起因して、かみ合い干渉が生じやすい。これを回避するためには、負荷トルクによる形状の変化、取り付け誤差・加工誤差等の誤差による影響等を考慮する必要がある。また、実際の加工や取り付け時においても高い精度が要求されることになる。
　本発明の課題は、取り付け精度、加工精度等をそれほど高めなくても、はす歯歯車を用いて干渉なくかみ合い可能な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、本発明の波動歯車装置は、剛性の内歯車、半径方向に撓み可能な可撓性の外歯車、および、外歯車を撓めて内歯車に部分的にかみ合わせ、両歯車のかみ合い位置を内歯車の円周方向に移動させる波動発生器を有している。外歯車ははす歯外歯車であり、内歯車は、はす歯内歯車または平歯車である。内歯車がはす歯内歯車の場合には、外歯車の外歯および内歯車の内歯の双方または一方は、歯すじ方向に複数に分割されている。また、内歯車が平歯車の場合には、外歯車の外歯が、歯すじ方向に複数に分割されている。
　本発明の波動歯車装置では、外歯車がはす歯外歯車からなり、内歯車がはす歯内歯車あるいは平歯車からなり、はす歯歯車のはす歯が歯すじ方向に沿って複数に分割された分割はす歯となっている。各はす歯の分割はす歯部分は、歯すじ方向の厚さが薄い。分割数が多くなる程、各分割はす歯部分の厚さが薄くなる。薄い分割はす歯部分によって、直ぐ歯のかみ合いに近いかみ合い状態が形成され、かみ合い干渉が抑制される。
　本発明において、外歯車の外歯が歯すじ方向に複数に分割されていることが望ましい。
　この場合には、外歯車の円周方向に延びる複数本の環状溝、あるいは、少なくとも１条のねじ溝によって、外歯を、歯すじ方向に分割することができる。
　可撓性の外歯車の外歯であるはす歯が複数のはす歯部分に分割される。分割された各はす歯部分は歯すじ方向の厚さが薄いので、外歯車の外歯形成部分を、半径方向に撓めることが容易になる。よって、撓める際に発生する負荷が軽減され、また、各歯に対して均等な負荷が掛かるので、応力集中による損傷を防止あるいは抑制できる。
　また、カップ形状あるいはシルクハット形状の外歯車の場合には、外歯（はす歯）を分割することにより、外歯車の外歯形成部分が半径方向および軸線方向に撓み易くなる。中心軸線の方向の各位置における外歯の撓み状態を従来に比べて均一化でき、内歯に対する外歯のかみ合い領域を増やすことができる。よって、その分、かみ合い剛性を高めることができる。
　ここで、撓み易くなることで、かみ合い剛性の低下が懸念されるが、波動発生器の回転に伴って、外歯（はす歯）は、内歯に対して、歯すじ方向に沿って最深かみ合い位置が移動する連続かみ合いを形成する。よって、かみ合い剛性の低下が防止あるいは抑制され、トルク伝達特性も良好な状態に維持できる。
　本発明をフラット型の波動歯車装置に適用する場合には、内歯車として、はす歯内歯車からなる第１内歯車と、はす歯内歯車からなる第２内歯車とが配置される。外歯車の外歯には、第１内歯車の内歯にかみ合い可能なはす歯からなる第１外歯部分と、第２内歯車の内歯にかみ合い可能なはす歯からなる第２外歯部分とが形成される。第１の外歯部分と第２の外歯部分は、ねじれ方向が逆のはす歯を用いることが望ましい。
　また、典型的な本発明の波動歯車装置においては、外歯車は、波動発生器によって楕円形状に撓められて、当該楕円形状の長軸上の位置で、内歯車にかみ合っている。この場合には、装置中心軸線の方向に沿って見た場合に、楕円形状に撓められた外歯車の長軸位置が、外歯車の外歯（はす歯）の歯すじ方向に沿った位置となるように、波動発生器の楕円状の輪郭形状が設定されていることが望ましい。
本発明を適用したカップ型の波動歯車装置を示す縦断面図および分解斜視図である。 図１の外歯車の斜視図、その歯部形成部分を示す部分側面図および部分断面図である。 本発明を適応したフラット型の波動歯車装置を示す縦断面図および分解斜視図である。 図３の外歯車を示す斜視図である。
　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］
　図１（ａ）は本発明を適用したカップ型の波動歯車装置を示す縦断面図であり、図１（ｂ）はその分解斜視図である。波動歯車装置１は、剛性の内歯車２の内側に配置された外歯車３がカップ形状をしている。外歯車３は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部３ａと、この後端から半径方向の内方に延びているダイヤフラム３ｂと、ダイヤフラム３ｂ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３ｃとを備えている。円筒状胴部３ａの開口側の部分が外歯形成部分３ｄであり、その外周面部分に外歯３ｅが形成されている。
　外歯車３の円筒状胴部３ａは、その外歯形成部分３ｄの内側に装着されている楕円状輪郭の波動発生器４によって楕円状に撓められており、外歯３ｅは内歯車２の内歯２ａに対して部分的に噛み合っている。波動発生器４を回転すると、両歯車２、３のかみ合い位置が周方向に移動し、両歯車２、３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、例えば内歯車２を回転しないように固定しておくことで、他方のカップ形状の外歯車３から減速回転が出力される。
　波動発生器４は、円環状をした一定厚さの剛性のプラグ４ａと、このプラグ４ａの楕円状外周面４ｂに装着された波動発生器軸受け４ｃとを備えている。波動発生器軸受け４ｃは、半径方向に撓み可能な内外輪を備えており、プラグ４ａと外歯車３の間に装着されている。波動発生器４によって、外歯車３はプラグ４ａの楕円状外周面４ｂに沿った楕円状に撓められ、その長軸上の位置において外歯３ｅが内歯車２の内歯２ａにかみ合っている。
　図２（ａ）は外歯車３を示す斜視図であり、図２（ｂ）および（ｃ）は、外歯車３の外歯形成部分３ｄを示す部分側面図および部分断面図である。図２（ｂ）、（ｃ）においては、外歯３ｅの形状を分かり易くするために模式的に外歯３ｅを示してある。
　これらの図に示すように、外歯車３ははす歯外歯車であり、外歯３ｅは、歯すじが、中心軸線１ａの方向に対して、一定のねじれ角でねじれたはす歯である。この外歯３ｅは、外歯形成部分３ｄの歯底リム１１の円形外周面（歯底円）に沿って円周方向に延びる複数本の環状溝１２によって、その歯すじ方向に複数に分割されている。
　図示の例では、各一筋の外歯３ｅは、外歯車３の中心軸線１ａ（装置中心軸線）の方向に沿って等しい間隔で形成した等しい幅の環状溝１２によって、歯すじ方向の厚さ（歯幅）が同一の４つの分割はす歯部分１３（１）、１３（２）、１３（３）、１３（４）、開口端側の薄い分割はす歯部分１３（０）、および、後端側（ダイヤフラム側）の薄い分割はす歯部分１３（５）に分割されている。図示の例は一例であり、分割数、各分割はす歯部分の厚さは適宜設定される。
　内歯車２は、外歯車３にかみ合い可能なはす歯内歯車である。内歯２ａは、例えば、外歯３ｅにかみ合い可能な同一方向に同一のねじれ角でねじれているはす歯である。内歯車２を外歯車３にかみ合い可能な平歯車とすることも可能である。すなわち、内歯２ａを外歯３ｅにかみ合い可能な直ぐ歯とすることも可能である。
　なお、外歯３ｅを環状溝１２によって複数に分割しているが、はす歯からなる内歯２ａを歯すじ方向に複数に分割することも可能である。また、はす歯を歯すじ方向に分割するために、環状溝１２の代わりに、一定ピッチの１条のねじ溝あるいは複数条のねじ溝を用いることも可能である。
　図２（ａ）において、例えば、波動発生器４によって楕円状に撓められた外歯形成部分３ｄの長軸Ｌ１上に位置する一筋の外歯３ｅにおいて、開口端の側からダイヤフラム３ｂの側に向かって、分割はす歯部分１３（０）～１３（５）が並んでいる。
　例えば、開口端の側の分割はす歯部分１３（１）が長軸Ｌ１上に位置する場合には、後側の分割はす歯部分１３（２）～１３（４）は、長軸Ｌ１上の位置から円周方向に徐々にずれた位置にある。したがって、開口端側の分割はす歯部分１３（１）は、はす歯からなる内歯２ａに対して最深かみ合い状態となり、後側の分割はす歯部分１３（１）～１３（４）は、内歯２ａに対するかみ合いが徐々に浅くなる。
　波動発生器４によって楕円状に撓められる外歯形成部分３ｄに形成されている各外歯３ｅは、歯すじ方向において三次元的に撓み変形するので、内歯２ａとの間にかみ合い干渉が生じるおそれがある。本例では、外歯３ｅは歯すじ方向において複数に分割されているので、歯すじ方向の厚さが薄い各分割はす歯部分１３（１）～１３（４）が内歯２ａの各部分にかみ合う。分割数を増やして、各分割はす歯部分１３（１）～１３（４）の厚さを薄くすることにより、かみ合い干渉が起こりにくくなり、かみ合い干渉による弊害を実質的に回避することができる。
　また、外歯車３の外歯形成部分３ｄは、各外歯３ｅに複数本の環状溝１２を入れてあるので、全体として半径方向に撓み易くなっている。撓み易くなるので、外歯３ｅの歯底リム１１に生じる応力が軽減され、応力集中による外歯車３の損傷を回避できる。
　さらに、外歯形成部分３ｄは撓み易くなっているので、そのダイヤフラム３ｂの側の部位の楕円状の撓み状態が、開口端側の部位の楕円状の撓み状態により近い状態になる。これにより、内歯２ａに対する外歯３ｅの有効かみ合い領域が中心軸線１ａの方向に広くなる。この結果、トルク伝達特性等が向上するという効果も得られる。
　外歯形成部分３ｄが撓み易くなることで、かみ合い剛性が低下することが懸念される。しかしながら、両歯車２、３のかみ合いははす歯同士のかみ合いである。すなわち、各はす歯は、波動発生器４の回転に伴って、最深かみ合い位置が歯すじ方向に移動する連続かみ合い状態が形成される。これにより、かみ合い剛性の低下を抑制することができる。
　ここで、本例の波動歯車装置１においては、外歯車３が、波動発生器４によって楕円形状に撓められて、当該楕円形状の長軸Ｌ１上の位置で、内歯車２にかみ合っている。この場合において、装置中心軸線の方向に沿って見た場合に、楕円形状に撓められた外歯車３の長軸Ｌ１の位置が、外歯車３のはす歯の歯すじ方向に沿った位置となるように、波動発生器の楕円状の輪郭形状を設定しておくことができる。このようにすれば、外歯ｅが歯すじ方向の各位置において内歯２ａに対して確実にかみ合った状態を形成できる。
［実施の形態２］
　図３（ａ）および（ｂ）は、本発明を適用したフラット型の波動歯車装置を示す縦断面図および分解斜視図である。
　フラット型の波動歯車装置２０では、２枚の剛性の内歯車、すなわち、第１の内歯車２１および第２の内歯車２２の内側に、１枚の円筒形状をした可撓性の外歯車２３が配置される。外歯車２３は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部２４と、この円筒状胴部２４の円形外周面に形成された外歯２５とを備えたシンプルな形状をしている。外歯車２３ははす歯外歯車からなり、第１、第２の内歯車２１、２２もそれぞれはす歯内歯車からなる。
　外歯車２３は、その内側に装着されている楕円状輪郭の波動発生器２６によって、楕円状に撓められて、内歯車２１、２２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２６を回転すると、外歯車２３と２枚の内歯車２１、２２との間のかみ合い位置がそれぞれ周方向に移動する。
　一方の内歯車２２の歯数は外歯車２３と同一であり、他方の内歯車２１の歯数は外歯車２３よりも多い。一般に、２ｎ枚多い（ｎ：正の整数）。したがって、外歯車２３は歯数が同一の内歯車２２と一体となって回転し、歯数の異なる内歯車２１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。一方の内歯車２１を回転しないように固定しておくことで、他方の内歯車２２から減速回転が出力される。
　波動発生器２６は、楕円状外周面２７を備えた一定厚さの剛性のプラグ２８と、このプラグ２８の楕円状外周面２７に装着した一対の波動発生器軸受け２９から構成されている。波動発生器軸受け２９は、プラグ２８と外歯車２３の間に装着されている。波動発生器軸受け２９は全体として、プラグ２８の楕円状外周面２７に沿った楕円状に撓められている。よって、外歯車２３もプラグ２８の楕円状外周面２７に沿った楕円状に撓められ、その長径位置の外歯が内歯車２１、２２の内歯２１ａ、２２ａに噛み合っている。
　図４は外歯車２３を示す斜視図である。外歯車２３の外歯２５は、第１の内歯車２１の内歯２１ａに対峙する第１の外歯部分３１と、第２の内歯車２２の内歯２２ａに対峙する第２の外歯部分３２とを備えている。これらの第１、第２の外歯部分３１、３２の間は分離している。
　第１の外歯部分３１は中心軸線２０ａに対して一定のねじれ角で延びるはす歯から形成されている。これに対して、第２の外歯部分３２は、例えば、第１の外歯部分３１とは逆方向に同一のねじれ角で延びるはす歯から形成されている。第１、第２の外歯部分３１、３２のそれぞれは、中心軸線２０ａの方向に一定の間隔で形成した複数本の環状溝３５、３６によって複数に分割された分割はす歯となっている。第１、第２の内歯２１ａ、２２ａは、それぞれ、第１、第２の外歯部分３１にかみ合い可能なねじれ角のはす歯である。
　本例では、ねじれ方向が逆のはす歯を備えたはす歯歯車を、中心軸線２０ａの方向に並列配置してある。第１の内歯車２１と第１の外歯部分３１のかみ合いにより生じるスラスト力と、第２の内歯車２２と第２の外歯部分３２のかみ合いにより生じるスラスト力とが逆向きに作用する。よって、かみ合いによって生じるスラスト力を相殺あるいは低減できる。
［その他の実施の形態］
　上記の実施の形態は、カップ型の波動歯車装置およびフラット型の波動歯車装置に関するものである。本発明は、カップ型の波動歯車装置の場合と同様に、シルクハット型波動歯車装置にも適用できる。

Claims (11)

  1. 　剛性の内歯車、半径方向に撓み可能な可撓性の外歯車、および、前記外歯車を撓めて前記内歯車に部分的にかみ合わせ、両歯車のかみ合い位置を前記内歯車の円周方向に移動させる波動発生器を有し、
    　前記外歯車は、はす歯外歯車であり、
    　前記内歯車は、はす歯内歯車あり、
    　前記外歯車の外歯および前記内歯車の内歯のうちの少なくとも一方は、歯すじ方向に複数に分割されている波動歯車装置。
  2. 　前記外歯車の前記外歯は、歯すじ方向に複数に分割されている請求項１に記載の波動歯車装置。
  3. 　前記外歯車の前記外歯は、当該外歯車の円周方向に延びる複数本の環状溝、あるいは、１条のねじ溝によって、歯すじ方向に分割されている請求項２に記載の波動歯車装置。
  4. 　前記外歯車は、前記外歯が形成されている半径方向に撓み可能な円筒状胴部を備えたカップ形状あるいはシルクハット形状の外歯車である請求項１に記載の波動歯車装置。
  5. 　前記内歯車として、第１はす歯内歯車および第２はす歯内歯車を備え、
    　前記外歯車は、前記外歯が外周面に形成されている半径方向に撓み可能な円筒形状の外歯車であり、
    　前記外歯は、前記第１はす歯内歯車の内歯である第１内歯にかみ合い可能な第１外歯部分、および、前記第２はす歯内歯車の内歯である第２内歯にかみ合い可能な第２外歯部分を備え、
    　前記第１外歯部分および前記第２外歯部分は、ねじれ方向が逆のはす歯である請求項１に記載の波動歯車装置。
  6. 　前記外歯車は、前記波動発生器によって楕円形状に撓められて、当該楕円形状の長軸上の位置で、前記内歯車にかみ合っており、
    　装置中心軸線の方向に沿って見た場合に、前記楕円形状に撓められた前記外歯車の長軸位置が、はす歯である前記外歯の歯すじ方向に沿った位置となるように、前記波動発生器の楕円状の輪郭形状が設定されている請求項１に記載の波動歯車装置。
  7. 　剛性の内歯車、半径方向に撓み可能な可撓性の外歯車、および、前記外歯車を撓めて前記内歯車に部分的にかみ合わせ、両歯車のかみ合い位置を前記内歯車の円周方向に移動させる波動発生器を有し、
    　前記外歯車ははす歯外歯車であり、
    　前記内歯車は平歯車であり、
    　前記はす歯外歯車の外歯は、歯すじ方向に複数に分割されている波動歯車装置。
  8. 　前記外歯車の前記外歯は、当該外歯車の円周方向に延びる複数本の環状溝、あるいは、１条のねじ溝によって、歯すじ方向に分割されている請求項７に記載の波動歯車装置。
  9. 　前記外歯車は、前記外歯が形成されている半径方向に撓み可能な円筒状胴部を備えたカップ形状あるいはシルクハット形状の外歯車である請求項７に記載の波動歯車装置。
  10. 　前記内歯車として、第１はす歯内歯車および第２はす歯内歯車を備え、
    　前記外歯車は、前記外歯が外周面に形成されている半径方向に撓み可能な円筒形状の外歯車であり、
    　前記外歯は、前記第１はす歯内歯車の内歯である第１内歯にかみ合い可能な第１外歯部分、および、前記第２はす歯内歯車の内歯である第２内歯にかみ合い可能な第２外歯部分を備え、
    　前記第１外歯部分および前記第２外歯部分は、ねじれ方向が逆のはす歯である請求項７に記載の波動歯車装置。
  11. 　前記外歯車は、前記波動発生器によって楕円形状に撓められて、当該楕円形状の長軸上の位置で、前記内歯車にかみ合っており、
    　装置中心軸線の方向に沿って見た場合に、前記楕円形状に撓められた前記外歯車の長軸位置が、はす歯である前記外歯の歯すじ方向に沿った位置となるように、前記波動発生器の楕円状の輪郭形状が設定されている請求項７に記載の波動歯車装置。
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