WO2018025296A1 - 波動発生器および波動歯車装置 - Google Patents

波動発生器および波動歯車装置 Download PDF

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小林　優
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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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    • F16H2049/006—Wave generators producing a non-elliptical shape of flexsplines, i.e. with a qualified different shape than elliptical

Definitions

  • the present invention relates to a wave generator for a wave gear device, and more particularly to a wave generator having a wave bearing that does not use a cage.
  • a wave gear device includes a rigid internal gear, a flexible external gear concentrically disposed on the inside thereof, and a wave generator disposed on the inside thereof.
  • the wave generator includes a rigid plug having an elliptical outer peripheral surface, and a wave bearing attached to the elliptical outer peripheral surface of the rigid plug.
  • the flexible outer ring and the flexible inner ring of the wave bearing are bent into an oval shape by a rigid plug, and in this state, a ball is inserted between them so as to be able to roll.
  • Wave bearings of wave gear devices are generally equipped with a cage for holding the balls at regular intervals. For this reason, the rotational torque is large due to the slip between the ball and the wall of the cage and the slip between the inner and outer peripheral surfaces of the cage and the inner and outer peripheral surfaces of the outer ring and the inner ring. Further, since the cage is arranged, the number of balls is also limited. If the number of balls is simply increased and the ball is rotated in a full ball state without using a cage, the rotational torque may increase due to the deviation of the balls and the sliding of the balls, depending on the posture and rotation conditions. In addition, damage may occur due to high speed sliding between balls.
  • Patent Documents 1 and 2 there are methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 as a method for securing the interval between the rolling elements.
  • the raceway groove shape is set so that the contact point of the ball with respect to the raceway groove changes.
  • each ball is magnetized, and the repulsive force due to the magnetic force is used to secure the interval between the balls.
  • JP 2007-177993 A Japanese Patent Laid-Open No. 6-300045
  • the load state of the rolling element changes at each circumferential position. That is, in the wave bearing bent in an elliptical shape, the flexible inner and outer rings are forcibly bent outward in the radial direction by the rigid plugs at both ends of the ellipse in the major axis direction. Therefore, the rolling elements are sandwiched between the raceway surfaces of the flexible inner and outer rings in a tight state. On the other hand, since the space between the flexible raceways is wide at both ends in the minor axis direction of the ellipse, the rolling elements are sandwiched in a loose state where a gap is formed between the raceways of the inner and outer rings.
  • An object of the present invention is to provide a wave generator of a wave gear device that can secure a space between rolling elements in a tight state without using a cage, focusing on changes in the load state of the rolling elements of a wave bearing. There is to do.
  • the wave generator of the wave gear device of the present invention is: A rigid plug having a non-circular outer peripheral surface or a non-circular inner peripheral surface; A radially bendable wave bearing mounted on the non-circular outer peripheral surface or the non-circular inner peripheral surface and deflected in a non-circular shape; An interval securing member that rotates integrally with the rigid plug; Have The wave bearing is An inner ring side raceway surface and an outer ring side raceway surface that are bent non-circularly by the rigid plug; and A plurality of rolling elements inserted in a loose state and a tight state between the inner ring side raceway surface and the outer ring side raceway surface, With Of the rolling elements, a set of adjacent rolling elements in a loose state and the rolling elements in a tight state are referred to as the first rolling element and the second rolling element, respectively.
  • the space securing member revolves in a direction toward the second rolling element with respect to the first rolling element in order to secure a predetermined gap between the
  • an elastic member that is arranged so as to be in contact with the first rolling element and gives an elastic force as the braking force can be used.
  • a magnet that is arranged so as to face the first rolling element and gives a magnetic attractive force as the braking force can be used as the gap securing member.
  • the rigid plug has a non-circular outer peripheral surface, and the non-circular outer peripheral surface is an elliptical outer peripheral surface, and the first to fourth intervals secured to the outer peripheral edge portion of the rigid plug as the spacing securing member.
  • a member is provided.
  • the first and second spacing securing members are attached at symmetrical angular positions of less than 45 ° with respect to the elliptical long axis.
  • the third and fourth gap securing members have a symmetric angle of less than 45 ° with respect to the major axis of the elliptical shape, and the elliptical shaped securing member has the elliptical shape with respect to the first and second gap securing members. Mounted at an angular position symmetric with respect to the minor axis.
  • the position of the tight rolling element that receives the load and the position of the loose rolling element that does not receive the load are determined by the long axis (short axis) of the rigid plug. Determined by position.
  • the rolling element is in a tight state near the elliptical long axis and loose in the vicinity of the short axis.
  • the interval securing member that rotates integrally with the rigid plug, immediately before the rolling element transitions from the loose state to the tight state, this rolling element and the adjacent rolling element that is already in the tight state The interval is secured.
  • These rolling elements revolve while maintaining this gap while in the tight state.
  • the rigid plug has an elliptical outer peripheral surface
  • an interval securing member that rotates integrally with the rigid plug is used to secure the interval between tight rolling elements that receive a load. Therefore, since it is not necessary to hold
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a wave gear device according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a schematic view showing a meshed state of the wave gear device.
  • the wave gear device 1 includes a rigid internal gear 2, a cup-shaped flexible external gear 3 disposed on the inside thereof, and a wave generator 4 having an elliptical shape fitted on the inside. Have. A portion of the circular external gear 3 where the external teeth 3 a are formed is bent into an elliptical shape by the wave generator 4. Both end portions of the external teeth 3 a in the direction of the elliptical long axis Lmax mesh with the internal teeth 2 a of the circular internal gear 2.
  • the wave generator 4 is connected to a high-speed rotation input shaft such as a motor shaft.
  • a high-speed rotation input shaft such as a motor shaft.
  • the wave generator 4 rotates, the meshing position of the two gears 2 and 3 moves in the circumferential direction, and a relative rotation due to the difference in the number of teeth is generated between the two gears 2 and 3.
  • the internal gear 2 is fixed so as not to rotate, the external gear 3 is connected to the load side member, and the reduced speed rotation is taken out from the external gear 3 and transmitted to the load side member.
  • the wave generator 4 includes a rigid plug 5 having a predetermined thickness, and a wave bearing 7 attached to an elliptical outer peripheral surface 6 of the rigid plug 5.
  • the balls 10 (n) are collectively referred to as balls 10.
  • the wave bearing 7 is fitted inside the external gear 3 while being bent into an elliptical shape by the rigid plug 5, and can relatively rotate the external gear 3 and the rigid plug 5 connected to the high-speed rotation input shaft. It is kept in a proper state. That is, the ball 10 inserted between the inner ring 8 and the outer ring 9 bent into an elliptical shape performs a rolling motion along the inner ring side raceway surface 8a and the outer ring side raceway surface 9a of the inner and outer rings 8, 9. Thus, the rigid plug 5 and the external gear 3 can be relatively rotated smoothly with a small torque.
  • one or a plurality of balls located on and near the elliptical long axis Lmax are tight balls sandwiched in a tight state between the inner and outer rings 8, 9.
  • a point contact is made with the raceway surface 8a and the outer ring side raceway surface 9a, and a rolling motion is achieved.
  • the remaining balls at a position away from the long axis Lmax are loose balls that are held in a loose state where there is a gap between the inner and outer rings 8 and 9 and the rolling motion is free.
  • the balls 10 in the angular ranges a1 and a2 centered on the central axis 1a are tight balls
  • the balls 10 in the angular ranges b1 and b2 are loose balls.
  • the elastic claws 11 (1) to 11 (4) for securing a space between tight balls in the angular ranges a1 and a2 are attached to the outer peripheral edge portion of the outer peripheral surface 6 of the rigid plug 5.
  • the elastic claws 11 (1) to 11 (4) are arranged so as to be positioned between the loose ball and the tight ball adjacent thereto. That is, the elastic claws 11 (1) and 11 (2) are arranged on the one side of the major axis Lmax on the elliptical outer peripheral surface 6 at a position symmetrical to the major axis Lmax.
  • the elastic claws 11 (3) and 11 (4) are arranged on the other side of the long axis Lmax on the elliptical outer peripheral surface 6 at positions symmetrical to the long axis Lmax. Further, the elastic claws 11 (1) and 11 (2) and the elastic claws 11 (3) and 11 (4) are arranged at symmetrical positions with respect to the short axis Lmin of the elliptical outer peripheral surface 6. .
  • Elastic claws 11 (1) to 11 (4) are arranged at an angular position of 35 °, respectively. Since these elastic claws 11 (1) to 11 (4) are the same part, these elastic claws 11 (1) to 11 (4) are collectively referred to as an elastic claw 11.
  • FIG. 3A is a front view of the elastic claw 11, and is a view when the elastic claw 11 is viewed from the direction of the central axis 1a of the wave generator 4 (see FIG. 1).
  • FIG. 3B is a plan view of the elastic claw 11 when the elastic claw 11 is viewed from the outer peripheral side in the radial direction.
  • FIG. 3C is a side view of the elastic claw 11 when the elastic claw 11 is viewed along the revolution direction of the ball 10.
  • the elastic claw 11 is provided with a plate-like lower end portion 11a and an upper end portion 11b having a flat triangular prism shape.
  • the lower end of the lower end portion 11 a is fixed to a side portion (outer peripheral edge portion) 6 a of the inner ring 8 on the outer peripheral surface 6 of the rigid plug 5.
  • the elastic claw 11 is arranged so that the upper end portion 11b enters between the adjacent loose ball 10b and the tight ball 10a.
  • the pair of inclined surfaces 11c and 11d forming an obtuse angle in the upper end portion 11b are surfaces that can make point contact with the tight ball 10a and the loose ball 10b.
  • the elastic claw 11 has a shape and elastic characteristics that do not hinder the revolving motion of the tight ball 10a.
  • the shape of the illustrated elastic claw 11 shows an example, and it is needless to say that the elastic claw having another cross-sectional shape may be used.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram showing the positional relationship between the ball 10 and the rigid plug 5 and the elastic claws 11 (1) to 11 (4) at a certain point in time.
  • FIG. 4B is an explanatory diagram showing changes in the relative positional relationship between the elastic claws 11 (1), 11 (4) and the ball 10 accompanying the rotation of the rigid plug 5, and the elastic claws 11 (1), 11 The change in the relative position of the ball 10 when (4) is viewed as a stationary side is shown. 4B, at times T1 to T5, T1a to T5a correspond to the elastic claws 11 (1) and 11 (4) and the ball 10 when viewed from the direction of the central axis 1a of the wave generator 4.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram showing the positional relationship between the ball 10 and the rigid plug 5 and the elastic claws 11 (1) to 11 (4) at a certain point in time.
  • FIG. 4B is an explanatory diagram showing changes in the relative positional relationship between the elastic claws 11 (1), 11 (4) and the ball 10 accompanying
  • T1b to T5b are explanatory diagrams showing the positional relationship when viewed from the outer peripheral side in the radial direction
  • T1c to T5c are viewed from the revolution direction of the ball 10. It is explanatory drawing which shows the elastic displacement of the elastic nail
  • the elastic claw 11 (1) is in the entry position, and enters between the loose ball 10 (2) and the tight ball 10 (1) adjacent thereto. It is out.
  • the inclined surfaces 11c and 11d of the elastic claw 11 (1) are in contact with the adjacent balls 10 (2) and 10 (3).
  • the elastic claws 11 (1) and 11 (4) when the rigid plug 5 rotates in the direction indicated by the arrow in FIG. 4A, the elastic claws 11 (1) and 11 (4) also rotate together. Since the revolution speed of the ball 10 in the same direction is slower than the rotational speed of the elastic claws 11 (1) and 11 (4), the elastic claws 11 (1) and 11 (4) It is elastically displaced between them and rotates while getting over the side surface portion of each ball 10. When the elastic claws 11 (1) and 11 (4) are viewed as the stationary side, the balls 10 revolve while pushing the elastic claws 11 (1) and 11 (4) to the retracted positions.
  • the ball 10 (2) in the loose state at the time T1 is subjected to a braking force by the elastic claw 11 (1) and temporarily prevented from revolving.
  • a predetermined interval is secured between the ball 10 (2) in the loose state and the ball 10 (1) in the tight state.
  • Time T2 is a point in time during which the loose ball 10 (2) adjacent to the tight ball 10 (1) is in the tight state.
  • the ball 10 (2) is switched to the tight state while pushing out the elastic claw 11 (1) from the entry position to the retracted position, as shown from time T2 to T5.
  • the balls 10 (1) and 10 (2) in the tight state move until they are switched from the tight state to the loose state again while maintaining the interval between them.
  • the elastic claw 11 (1) elastically returns to the entry position again, as shown at time T5, and the ball 10 (2) in the tight state and the next loose state. It enters between the balls 10 (3).
  • the other elastic claw 11 (4) is in a state where it enters between the loose ball 10 (9) and the tight ball 10 (10) at time T1.
  • the ball 10 (10) in the tight state shifts to the loose state while pushing the elastic claw 11 (4) to the retracted position.
  • the elastic claw 11 (4) elastically returns to the entry position again, and next to the loose ball 10 (10). It enters between the balls 10 (11) in the tight state.
  • the elastic claw 11 (4) secures a gap between the loose ball 10b that transitions from the loose state to the tight state and the tight ball 10a adjacent thereto. .
  • the remaining elastic claws 11 (2) and 11 (3) operate in the same manner.
  • the rotation direction of the rigid plug 5 is the direction indicated by the arrow in FIG. 4A
  • the loose claw 10 that shifts from the loose state to the tight state by the elastic claw 11 (3) and the tight ball adjacent thereto.
  • a gap with the ball 10 in the state is secured.
  • the elastic claw 11 (2) secures a gap between the loose ball 10 that transitions to the tight state and the tight ball 10 adjacent thereto.
  • claw 11 is used as a space
  • a magnet can be used as the interval securing member.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram in the case of using a magnet as a gap securing member, and shows a state in which the ball 10 of the wave bearing is developed on a straight line, as in FIG. 4B.
  • FIG. 5A is an explanatory view when viewed from the direction of the central axis of the wave bearing
  • FIG. 5B is an explanatory view when viewed from the outer peripheral side of the wave bearing.
  • a magnet 20 that rotates integrally with a rigid plug (not shown) is disposed.
  • the magnet 20 is disposed at a position facing the loose ball 10b adjacent to the tight ball 10a from the side.
  • the balls 10a and 10b are magnetic bodies, and the revolving motion of the ball 10b is temporarily blocked or suppressed by the magnetic attractive force when passing through the side of the magnet 20.
  • a predetermined gap is secured between the adjacent ball 10a in the tight state.
  • the above embodiment is an example in which the present invention is applied to a cup-type wave gear device having a cup-shaped external gear.
  • the present invention is also applicable to a top hat type wave gear device having a top hat-shaped external gear and a flat type wave gear device having a cylindrical external gear.
  • the above embodiment is an example in which the present invention is applied to a wave gear device in which a flexible external gear is arranged inside a rigid internal gear.
  • a flexible internal gear 32 is disposed outside a rigid external gear 31, and a wave generator 33 is disposed outside the internal gear 32.
  • the present invention can also be applied to the wave gear device 30 having the configuration.
  • the wave generator 33 includes a rigid plug 34 and a wave bearing 35 mounted between the noncircular inner peripheral surface 35 of the rigid plug 34 and the internal gear 32.
  • an interval securing member can be attached to a predetermined position in the circumferential direction of the rigid plug 34.
  • the rigid plug of the wave generator has an elliptical outer peripheral surface as the noncircular outer peripheral surface.
  • a non-circular outer peripheral surface other than an elliptical shape can be adopted.
  • a rigid plug having a three-lobe outer peripheral surface can be used.
  • the flexible gear 42 meshes with the rigid gear 41 at three locations in the circumferential direction. Therefore, in the wave bearing 45 of the wave generator 43, when viewed along the non-circular outer peripheral surface 46 of the rigid plug 44, the rolling elements are in a tight state at three meshing positions, and the three tight states are in a tight state. The rolling elements become loose between the rolling elements. Therefore, since the rolling element in the tight state and the rolling element in the loose state are adjacent to each other at six locations, it is only necessary to arrange the interval securing members at the six locations.
  • the wave bearing of the wave generator includes the inner ring fitted on the elliptical outer peripheral surface of the rigid plug.
  • the inner ring or the outer ring may be omitted, and the inner ring side raceway surface or the outer ring side raceway surface may be formed directly on the noncircular outer peripheral surface or noncircular inner peripheral surface of the rigid plug. Is possible.
  • a ball bearing is used as the wave bearing. It may be a wave bearing provided with rolling elements other than balls.
  • a roller bearing can be used as the wave bearing.
  • the end surface can be either a flat surface or a round surface.
  • an elastic claw can be used as the interval securing member.

Abstract

波動歯車装置（１）の波動発生器（４）は、剛性プラグ（５）と、その楕円形状の外周面（６）に装着されたウエーブベアリング（７）と、剛性プラグ（５）と一体となって回転する４つの弾性爪（１１）とを有している。ウエーブベアリング（７）のボール（１０）には、ルーズ状態のボール（１０ａ）とタイト状態のボール（１０ｂ）が含まれている。タイト状態のボールに隣接するルーズ状態のボールは、タイト状態に移行する直前で、弾性爪（１１）による制動力が加わり、公転運動が一時的に阻止あるいは抑制され、タイト状態のボールとの間に隙間が確保される。タイト状態のボール同士の接触に起因する回転トルクの増加、ボールの損傷などを防止できる。

Description

波動発生器および波動歯車装置
　本発明は、波動歯車装置の波動発生器に関し、更に詳しくは、保持器を使用しないウエーブベアリングを備えた波動発生器に関する。
　波動歯車装置は、一般に、剛性の内歯歯車と、この内側に同心状に配置した可撓性の外歯歯車と、この内側に配置した波動発生器とを備えている。波動発生器は楕円形外周面を備えた剛性プラグと、この剛性プラグの楕円形外周面に装着されたウエーブベアリングを備えている。ウエーブベアリングの可撓性の外輪および可撓性の内輪は、剛性プラグによって楕円形に撓められており、この状態で、これらの間にボールが転動可能な状態で挿入されている。
　波動歯車装置のウエーブベアリングは一般に、ボールを一定間隔に保持するための保持器が備わっている。このため、ボールと保持器の壁部との間の滑り、保持器の内外周面と外輪内周面および内輪外周面との間の滑りに起因して、回転トルクが大きい。また、保持器を配置しているので、ボールの数も制限される。単純にボール数を増やし、保持器を使用しない総玉状態で回転させると、姿勢・回転条件にもよるが、ボールの偏りとボール同士の滑りにより、回転トルクが大きくなる可能性がある。また、ボール同士の高速度の滑りにより、損傷を起こす可能性がある。
　ここで、一般的な円環状の転がり軸受において、転動体の間隔を確保する方法としては、特許文献１、２に開示の方法がある。特許文献１に開示の方法では、軌道溝に対するボールの接触点が変化するように軌道溝形状を設定している。また、特許文献２に開示の方法では、各ボールを磁化して、磁力による反発力を利用して、各ボールの間隔を確保している。
特開２００７－１７７９９３号公報 特開平６－３０００４５号公報
　波動歯車装置の波動発生器のウエーブベアリングは楕円形の剛性プラグによって楕円形状に撓められているので、周方向の各位置において転動体の負荷状態が変化する。すなわち、楕円形に撓められているウエーブベアリングでは、その楕円の長軸方向の両端において、剛性プラグによって可撓性の内外輪が半径方向の外方に強制的に撓められている。よって、可撓性の内外輪の軌道面間にタイトな状態で転動体が挟まれる。これに対して、楕円の短軸方向の両端では、可撓性の軌道輪の間が広いので、内外輪の軌道面との間に隙間ができるルーズ状態で転動体が挟まれる。
　本発明の課題は、ウエーブベアリングの転動体の負荷状態の変化に着目し、保持器を使用することなく、タイト状態の転動体の間隔を確保できるようにした波動歯車装置の波動発生器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の波動発生器は、
　非円形外周面あるいは非円形内周面を備えた剛性プラグと、
　前記非円形外周面あるいは前記非円形内周面に装着されて非円形に撓められている半径方向に撓み可能なウエーブベアリングと、
　前記剛性プラグと一体となって回転する間隔確保部材と、
を有しており、
　前記ウエーブベアリングは、
　前記剛性プラグによって非円形に撓められている内輪側軌道面および外輪側軌道面と、
　前記内輪側軌道面および前記外輪側軌道面の間に、ルーズ状態およびタイト状態で挿入されている複数個の転動体と、
を備えており、
　前記転動体のうち、１組の隣接するルーズ状態の前記転動体およびタイト状態の前記転動体を、それぞれ、前記第１転動体および第２転動体と呼ぶものとすると、
　前記間隔確保部材は、前記第１転動体と前記第２転動体との間に所定の隙間を確保するために、前記第１転動体に対して、前記第２転動体に向かう方向への公転運動に対して所定の制動力を与える部材であることを特徴としている。
　前記間隔確保部材として、前記第１転動体に当接可能に配置され、前記制動力として弾性力を与える弾性部材を用いることができる。また、前記間隔確保部材として、前記第１転動体に対峙可能に配置され、前記制動力として磁気吸引力を与える磁石を用いることができる。
　例えば、前記剛性プラグは非円形外周面を備え、前記非円形外周面は楕円形状の外周面であり、前記間隔確保部材として、前記剛性プラグの外周縁部分に取り付けた第１～第４間隔確保部材を備えている。この場合には、前記第１、第２間隔確保部材は、前記楕円形状の長軸に対して４５°未満の対称な角度位置に取り付けられる。また、前記第３、第４間隔確保部材は、前記楕円形状の長軸に対して４５°未満の対称な角度であって、前記第１、第２間隔確保部材に対して、前記楕円形状の短軸に対して対称な角度位置に取り付けられる。
　非円形、例えば楕円形状に撓められたウエーブベアリングでは、荷重を受けるタイト状態の転動体の位置、および、荷重を受けないルーズ状態の転動体の位置が、剛性プラグの長軸（短軸）位置により決まる。転動体は、楕円形状の長軸付近ではタイト状態になり、短軸付近ではルーズ状態になる。
　本発明では、剛性プラグと一体となって回転する間隔確保部材を用いて、ルーズ状態からタイト状態に転動体が移行する直前で、この転動体と、すでにタイト状態になっている隣の転動体との間隔を確保している。タイト状態となっている間は、この隙間を維持して、これらの転動体が公転する。例えば、剛性プラグが楕円形状の外周面を備えている場合には、その外周面において、転動体がルーズ状態からタイト状態に移行する直前の４箇所の位置において、第１～第４間隔確保部材によって、転動体の間隔を確保することにより、タイト状態の転動体同士の接触を防ぐことができる。
　本発明によれば、剛性プラグと一体となって回転する間隔確保部材を用いて、荷重を受けるタイト状態の転動体の間隔を確保している。よって、保持器を用いてタイト状態の転動体の間隔を保持する必要がないので、ウエーブベアリングを総玉タイプあるいは総コロタイプのベアリングとすることができる。また、ウエーブベアリングを総玉タイプあるいは総コロタイプのベアリングとした場合における転動体の偏りと転動体同士の滑りに起因する回転トルクの上昇、および、タイト状態の転動体同士の滑りに起因する損傷の発生を防止あるいは抑制できる。
本発明を適用した波動歯車装置を示す縦断面図である。 波動歯車装置のかみ合い状態を示す説明図である。 間隔確保部材を示す正面図、平面図および側面図である。 弾性爪によるボールの間隔確保動作を示す説明図である。 間隔確保部材として磁石を用いる場合の説明図である。 本発明を適用可能な波動歯車装置を示す説明図である。
　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。図１は本実施の形態に係る波動歯車装置の縦断面図であり、図２は波動歯車装置の噛み合い状態を示す模式図である。
　波動歯車装置１は、剛性の内歯歯車２と、この内側に配置されているカップ型の可撓性の外歯歯車３と、この内側に嵌め込まれている楕円形輪郭の波動発生器４を有している。円形の外歯歯車３における外歯３ａが形成されている部分は、波動発生器４によって楕円形状に撓められている。外歯３ａにおける楕円形の長軸Ｌｍａｘの方向の両端部分が、円形の内歯歯車２の内歯２ａに噛み合っている。
　波動発生器４にはモータ軸などの高速回転入力軸が連結されている。波動発生器４が回転すると、両歯車２、３の噛み合い位置が円周方向に移動して、両歯車２、３の間には、それらの歯数差に起因する相対回転が発生する。例えば、内歯歯車２が回転しないように固定され、外歯歯車３が負荷側の部材に連結され、外歯歯車３から減速回転が取り出されて負荷側の部材に伝達される。
　波動発生器４は、所定厚さの剛性プラグ５と、この剛性プラグ５の楕円形状の外周面６に装着したウエーブベアリング７とを備えている。ウエーブベアリング７は、総玉タイプのベアリングであり、半径方向に撓み可能な円形の内輪８および外輪９と、これらの間に転動可能な状態で装着されている複数個のボール１０（ｎ）（ｎ＝１、２、３、・・・）とを備えている。以下においては、ボール１０（ｎ）を纏めて、ボール１０と呼ぶ。
　ウエーブベアリング７は、剛性プラグ５によって楕円形状に撓められた状態で外歯歯車３の内側に嵌め込まれ、外歯歯車３と、高速回転入力軸に連結されている剛性プラグ５を相対回転可能な状態に保持している。すなわち、楕円形状に撓められた内輪８および外輪９の間に挿入されているボール１０が、これら内外輪８、９の内輪側軌道面８ａおよび外輪側軌道面９ａに沿って転がり運動を行うことにより、剛性プラグ５および外歯歯車３が小さなトルクでスムーズに相対回転可能である。
　ボール１０のうち、楕円形状の長軸Ｌｍａｘ上、および、その近傍に位置する１個あるいは複数個のボールは内外輪８、９の間にタイト状態で挟まれているタイトボールであり、内輪側軌道面８ａおよび外輪側軌道面９ａに点接触し、転がり運動する状態になっている。長軸Ｌｍａｘから離れた位置にある残りのボールは内外輪８、９の間において、隙間があり、転がり運動が自在なルーズ状態に保持されているルーズボールである。例えば、図２において、中心軸線１ａを中心とする角度範囲ａ１、ａ２内のボール１０がタイトボールであり、角度範囲ｂ１、ｂ２内のボール１０がルーズボールである。
　剛性プラグ５の外周面６における外周縁部分には、角度範囲ａ１、ａ２内のタイトボールの間隔を確保するための４つの弾性爪１１（１）～１１（４）が取り付けられている。弾性爪１１（１）～１１（４）は、ルーズボールと、これに隣接するタイトボールとの間に位置するように配置されている。すなわち、弾性爪１１（１）、１１（２）は、楕円形状の外周面６における長軸Ｌｍａｘの一方の側において、当該長軸Ｌｍａｘに対して左右対称な位置に配置されている。弾性爪１１（３）、１１（４）は、楕円形状の外周面６において長軸Ｌｍａｘの他方の側において、当該長軸Ｌｍａｘに対して左右対称な位置に配置されている。また、弾性爪１１（１）、１１（２）と、弾性爪１１（３）、１１（４）とは、楕円形状の外周面６の短軸Ｌｍｉｎに対して対称な位置に配置されている。
　例えば、剛性プラグ５の中心軸線（装置軸線）１ａの方向から見た場合に、長軸Ｌｍａｘを中心として、外周面６に沿って左右に４５°未満の角度位置、図２の例では、略３５°の角度位置に、それぞれ弾性爪１１（１）～１１（４）が配置されている。これらの弾性爪１１（１）～１１（４）は同一部品であるので、これらの弾性爪１１（１）～１１（４）を纏めて、弾性爪１１と呼ぶ。
　図３（ａ）は弾性爪１１の正面図であり、弾性爪１１を波動発生器４の中心軸線１ａ（図１参照）の方向から見た場合の図である。図３（ｂ）は弾性爪１１の平面図であり、弾性爪１１を半径方向の外周側から見た場合の図である。図３（ｃ）は弾性爪１１の側面図であり、弾性爪１１をボール１０の公転方向に沿って見た場合の図である。
　これらの図に示すように、弾性爪１１は板状の下端部分１１ａと扁平な三角柱形状をした上端部分１１ｂとを備えている。下端部分１１ａの下端は、剛性プラグ５の外周面６における内輪８の側方部位（外周縁部分）６ａに固定されている。弾性爪１１は、その上端部分１１ｂが隣接するルーズボール１０ｂとタイトボール１０ａの間に入り込む状態となるように配置されている。上端部分１１ｂにおける鈍角をなす一対の傾斜面１１ｃ、１１ｄは、タイトボール１０ａおよびルーズボール１０ｂに対して点接触可能な面である。
　また、弾性爪１１の上端部分１１ｂは、タイトボール１０ａによって押されて、図３（ｂ）において実線で示すボール間に入り込んでいる突入位置から側方に後退した後退位置までの間を弾性変位可能である。換言すると、弾性爪１１はタイトボール１０ａの公転運動を妨げない形状および弾性特性を備えている。なお、図示の弾性爪１１の形状は、一例を示すものであり、他の断面形状の弾性爪であってもよいことは勿論である。
　図４（ａ）は或る時点における剛性プラグ５および弾性爪１１（１）～１１（４）と、ボール１０との位置関係を示す説明図である。図４（ｂ）は剛性プラグ５の回転に伴う弾性爪１１（１）、１１（４）とボール１０の相対的な位置関係の変化を示す説明図であり、弾性爪１１（１）、１１（４）を静止側として見た場合におけるボール１０の相対位置の変化を示してある。また、図４（ｂ）の各時点Ｔ１～Ｔ５において、Ｔ１ａ～Ｔ５ａは、波動発生器４の中心軸線１ａの方向から見た場合における弾性爪１１（１）、１１（４）とボール１０の位置関係を直線上に展開して示す説明図であり、Ｔ１ｂ～Ｔ５ｂは、半径方向の外周側から見た場合における位置関係を示す説明図であり、Ｔ１ｃ～Ｔ５ｃはボール１０の公転方向から見た場合におけるボール１０によって生じる弾性爪１１（１）の弾性変位を示す説明図である。
　これらの図を参照して弾性爪１１（１）によるタイト状態のボール１０の間隔確保動作を説明する。図４（ｂ）の時点Ｔ１においては、弾性爪１１（１）は突入位置にあり、ルーズ状態のボール１０（２）と、これに隣接するタイト状態のボール１０（１）との間に入り込んでいる。弾性爪１１（１）の傾斜面１１ｃ、１１ｄが隣接するボール１０（２）およびボール１０（３）に当接している。
　剛性プラグ５が、例えば、図４（ａ）の矢印で示す方向に回転すると、弾性爪１１（１）、１１（４）も一体となって回転する。弾性爪１１（１）、１１（４）の回転速度に比べて、ボール１０の同一方向への公転速度は遅いので、弾性爪１１（１）、１１（４）は突入位置から後退位置までの間で繰り返し弾性変位して、各ボール１０の側面部分を乗り越えながら回転する。弾性爪１１（１）、１１（４）を静止側として見た場合には、各ボール１０は、弾性爪１１（１）、１１（４）を後退位置に押し出しながら公転する。
　更に詳しく説明すると、時点Ｔ１においてルーズ状態のボール１０（２）は、弾性爪１１（１）によって制動力が加わり公転運動が一時的に阻止される。これに対して、隣接するタイト状態のボール１０（１）は公転が拘束されないので、ルーズ状態のボール１０（２）とタイト状態のボール１０（１）の間に、所定の間隔が確保される。
　剛性プラグ５の回転に伴って、弾性爪１１（１）、１１（４）とボール１０（２）、１０（１）との相対位置関係は、図４（ｂ）の時点Ｔ１から時点Ｔ２に移行する。時点Ｔ２は、タイト状態のボール１０（１）に隣接するルーズ状態のボール１０（２）がタイト状態に移行する途中の時点である。
　タイト状態に切り替わる間に、ボール１０（２）の公転力も増大し、弾性爪１１（１）を弾性変形させることが可能な大きさになる。このため、ボール１０（２）は、時点Ｔ２～Ｔ５に示すように、弾性爪１１（１）を突入位置から後退位置に押し出しながらタイト状態に切り替わる。タイト状態のボール１０（１）、１０（２）は、それらの間の間隔を維持したままタイト状態から再びルーズ状態に切り替わるまで移動する。
　弾性爪１１（１）は、ボール１０（２）が通過した後は、時点Ｔ５に示すように、再び突入位置に弾性復帰し、タイト状態になったボール１０（２）と次のルーズ状態のボール１０（３）の間に入り込む。
　なお、他方の弾性爪１１（４）は、時点Ｔ１において、ルーズ状態のボール１０（９）とタイト状態のボール１０（１０）との間に入り込んだ状態にある。剛性プラグ５の回転に伴って、タイト状態のボール１０（１０）は、弾性爪１１（４）を後退位置に押し出しながらルーズ状態に移行する。ボール１０（１０）が弾性爪１１（４）を超えてルーズ状態になる時点Ｔ５においては、弾性爪１１（４）は再び突入位置に弾性復帰し、ルーズ状態のボール１０（１０）と、次のタイト状態のボール１０（１１）との間に入り込む。剛性プラグ５の回転方向が逆の場合には、弾性爪１１（４）によって、ルーズ状態からタイト状態に移行するルーズボール１０ｂと、これに隣接するタイトボール１０ａとの間の隙間が確保される。
　残りの弾性爪１１（２）、１１（３）も同様に動作する。剛性プラグ５の回転方向が図４（ａ）の矢印で示す方向の場合には、弾性爪１１（３）によって、ルーズ状態からタイト状態に移行するルーズ状態のボール１０と、これに隣接するタイト状態のボール１０との間の隙間が確保される。剛性プラグ５が逆方向に回転する場合には、弾性爪１１（２）によって、タイト状態に移行するルーズ状態のボール１０と、これに隣接するタイト状態のボール１０の隙間が確保される。
（間隔確保部材の別の例）
　上記の実施の形態では、間隔確保部材として弾性爪１１を用いている。間隔確保部材として、磁石を用いることができる。
　図５は磁石を間隔確保部材として用いる場合の説明図であり、図４（ｂ）と同様に、ウエーブベアリングのボール１０を直線上に展開した状態で示してある。図５（ａ）はウエーブベアリングの中心軸線の方向から見た場合の説明図であり、図５（ｂ）はウエーブベアリングの外周側から見た場合の説明図である。
　これらの図に示すように、剛性プラグ(図示せず)と一体となって回転する磁石２０を配置する。磁石２０は、タイト状態のボール１０ａに隣接するルーズ状態のボール１０ｂに対して側方から対峙する位置に配置する。ボール１０ａ、１０ｂは磁性体であり、磁石２０の側方を通過する際にボール１０ｂは磁気吸引力によって公転運動が一時的に阻止あるいは抑制される。これにより、ルーズ状態のボール１０ｂがタイト状態に移行する直前で、隣接するタイト状態のボール１０ａとの間に所定の隙間が確保される。
（波動歯車装置の形式）
　上記の実施の形態は、本発明を、カップ形状の外歯歯車を備えたカップ型の波動歯車装置に適用した例である。本発明は、シルクハット形状の外歯歯車を備えたシルクハット型の波動歯車装置、円筒形状の外歯歯車を備えたフラット型の波動歯車装置にも適用可能である。
　また、上記の実施の形態は、本発明を、剛性の内歯歯車の内側に、可撓性の外歯歯車が配置された波動歯車装置に適用した例である。本発明は、図６（ａ）に示すように、剛性の外歯歯車３１の外側に可撓性の内歯歯車３２が配置され、内歯歯車３２の外側に波動発生器３３が配置された構成の波動歯車装置３０にも適用可能である。この場合には、波動発生器３３は、剛性プラグ３４と、この剛性プラグ３４の非円形内周面３５と内歯歯車３２との間に装着されるウエーブベアリング３５とを備えている。この場合には、例えば、剛性プラグ３４の円周方向における所定の位置に間隔確保部材を取り付けることができる。
（波動発生器の形状）
　上記の実施の形態では、波動発生器の剛性プラグは、非円形外周面として楕円形状の外周面を備えている。剛性プラグの非円形外周面として、楕円形状以外の非円形外周面を採用することもできる。
　例えば、３ローブ形状の外周面を備えた剛性プラグを用いることができる。図６（ｂ）に示すように、この構成の波動歯車装置４０では、可撓性歯車４２は、剛性歯車４１に対して円周方向における３箇所でかみ合う。したがって、波動発生器４３のウエーブベアリング４５においては、剛性プラグ４４の非円形外周面４６に沿ってみた場合に、３箇所のかみ合い位置の部分では転動体がタイト状態となり、３箇所のタイト状態の転動体の間において転動体がルーズ状態になる。よって、タイト状態の転動体とルーズ状態の転動体とが、６箇所で隣接するので、６箇所に、間隔確保部材を配置すればよい。
（ウエーブベアリング）
　上記の実施の形態では、波動発生器のウエーブベアリングは、剛性プラグの楕円状外周面に嵌めた内輪を備えている。図６のウエーブベアリング３５、４５のように、内輪あるいは外輪を省略して、剛性プラグの非円形外周面あるいは非円形内周面に直接、内輪側軌道面あるいは外輪側軌道面を形成することも可能である。
　また、上記の実施の形態では、ウエーブベアリングとしてボールベアリングを用いている。ボール以外の転動体を備えたウエーブベアリングであってもよい。例えば、ウエーブベアリングとしてローラベアリングを用いることもできる。この場合、ローラとして、端面が平面形および丸面形のいずれも用いることができる。丸面形のローラを用いる場合には、間隔確保部材として、上記の磁石だけでなく、弾性爪も用いることができる。
 

Claims (8)

  1. 　非円形外周面あるいは非円形内周面を備えた剛性プラグと、
    　前記非円形外周面あるいは前記非円形内周面に装着されて非円形に撓められている半径方向に撓み可能なウエーブベアリングと、
    　前記剛性プラグと一体となって回転する間隔確保部材と、
    を有しており、
    　前記ウエーブベアリングは、
    　前記剛性プラグによって非円形に撓められている内輪側軌道面および外輪側軌道面と、
    　前記内輪側軌道面および前記外輪側軌道面の間に、ルーズ状態およびタイト状態で挿入されている複数個の転動体と、
    を備えており、
    　前記転動体のうち、隣接するルーズ状態の前記転動体およびタイト状態の前記転動体を、それぞれ、第１転動体および第２転動体と呼ぶものとすると、
    　前記間隔確保部材は、前記第１転動体と前記第２転動体との間に所定の隙間を確保するために、前記第１転動体に対して、前記第２転動体に向かう方向への公転運動に対して所定の制動力を与える部材である波動歯車装置の波動発生器。
  2. 　請求項１において、
    　前記間隔確保部材は、前記第１転動体に当接可能に配置され、前記制動力として弾性力を与える弾性部材である波動歯車装置の波動発生器。
  3. 　請求項１において、
    　前記間隔確保部材は、前記第１転動体に対峙可能に配置され、前記制動力として磁気吸引力を与える磁石である波動歯車装置の波動発生器。
  4. 　請求項１において、
    　前記剛性プラグは非円形外周面を備え、
    　前記非円形外周面は楕円形状の外周面であり、
    　前記間隔確保部材として、前記剛性プラグの外周縁部分に取り付けた第１～第４間隔確保部材を備えており、
    　前記第１、第２間隔確保部材は、前記楕円形状の長軸に対して４５°未満の対称な角度位置に取り付けられており、
    　前記第３、第４間隔確保部材は、前記楕円形状の長軸に対して４５°未満の対称な角度であって、前記第１、第２間隔確保部材に対して、前記楕円形状の短軸に対して対称な角度位置に取り付けられている波動歯車装置の波動発生器。
  5. 　剛性歯車と、
    　前記剛性歯車にかみ合い可能な可撓性歯車と、
    　請求項１に記載の波動発生器と
    を有している波動歯車装置。
  6. 　請求項５において、
    　前記間隔確保部材は、前記第１転動体に当接可能に配置され、前記制動力を弾性力として与える弾性部材である波動歯車装置。
  7. 　請求項５において、
    　前記間隔確保部材は、前記第１転動体に対峙可能に配置され、前記制動力を磁気吸引力として与える磁石である波動歯車装置。
  8. 　請求項５において、
    　前記剛性歯車は内歯歯車であり、
    　前記可撓性歯車は、前記剛性歯車の内側に同心状態に配置された外歯歯車であり、
    　前記波動発生器は前記可撓性歯車の内側に装着されており、
    　前記剛性プラグは非円形外周面を備え、
    　前記非円形外周面は楕円形状の外周面であり、
    　前記間隔確保部材として、前記剛性プラグの外周縁部分に取り付けた第１～第４間隔確保部材を備えており、
    　前記第１、第２間隔確保部材は、前記楕円形状の長軸に対して４５°未満の対称な角度位置に取り付けられており、
    　前記第３、第４間隔確保部材は、前記楕円形状の長軸に対して４５°未満の対称な角度であって、前記第１、第２間隔確保部材に対して、前記楕円形状の短軸に対して対称な角度位置に取り付けられている波動歯車装置。
     
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