(57)【要約】【課題】外歯車の歯と内歯車の歯の同時噛み合い歯数を多くし、伝達可能なトルク値を大きくすることが可能な波動歯車装置を提供する。【解決手段】波動歯車装置１は、波動発生器２で楕円形状に弾性変形させられる外歯車３と、外歯車３の長軸寄りの位置で外歯車３と噛み合う内歯車４と、を有している。外歯車３と内歯車４との歯の歯面形状は、外歯車３の最大変位位置における基準ピッチ円と内歯車４の基準ピッチ円とが一致しない負偏位設定で決定されている。内歯車４の歯の歯面形状及び外歯車３の歯の歯面形状は、外歯車３と内歯車４とのかみ合い時における外歯車４の相対移動軌跡によって描かれる相対移動軌跡曲線を法線方向に縮小した形状の歯形基本線を有している。【選択図】図１
2020012532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転させられる波動発生器と、この波動発生器に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車と、この楕円形状に弾性変形させられた外歯車の長軸寄りの位置で前記外歯車と噛み合う内歯車と、を有する波動歯車装置において、
前記外歯車の歯の歯面形状と前記内歯車の歯の歯面形状は、前記外歯車の最大変位位置における基準ピッチ円と前記内歯車の基準ピッチ円とが一致しない負偏位設定で決定されており、
前記内歯車の歯の歯面形状は、前記外歯車と前記内歯車とのかみ合い時における前記外歯車の相対移動軌跡によって描かれる相対移動軌跡曲線を法線方向に縮小した形状の歯形基本線と、この歯形基本線の一端と前記内歯車の歯の歯先円とを滑らかに接続する第１の歯先側曲線と、前記歯形基本線の他端に接続される歯底側曲線と、を有し、
前記外歯車の歯の歯面形状は、前記歯形基本線と、第２の歯先側曲線と、前記第２の歯先側曲線に接し、且つ、前記歯形基本線の歯末側端部に接続される直線と、を有し、
前記内歯車の歯の前記歯先側曲線は、前記内歯車の径方向内方側へ向かって凸の曲線であり、
前記内歯車の歯の前記歯底側曲線は、前記内歯車の径方向外方側へ向かって凸の曲線であり、
前記外歯車の歯の前記歯先側曲線は、前記外歯車の径方向外方側へ向かって凸の曲線である、
ことを特徴とする波動歯車装置。
【請求項２】
前記内歯車の歯の前記歯底側曲線は、前記内歯車の歯の歯溝中央線上に中心が位置する円の一部である、
ことを特徴とする請求項１に記載の波動歯車装置。
【請求項３】
前記内歯車の歯の前記歯先側曲線は、前記歯形基本線と前記歯先円に滑らかに接する円の一部であり、
前記外歯車の歯の歯面形状は、前記内歯車の歯の前記歯先側曲線を形作る前記円と前記外歯車の前記歯形基本線との接点における接線であって、且つ、前記接点から前記外歯車の歯底側へ向かう前記接線と、前記接線と前記外歯車の歯底円とを滑らかに接続する歯元側曲線と、を有する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の波動歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転を減速するために使用される波動歯車装置に関し、特に、波動歯車装置を構成する外歯車及び内歯車の歯の形状に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、波動歯車装置は、ヒューマノイドロボット、半導体製造装置、及び工作機械等に幅広く使用され、サーボモータ等の回転を大きく減速して伝達するようになっている。このような波動歯車装置は、回転させられる波動発生器と、この波動発生器に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車と、この楕円形状に弾性変形させられた外歯車の長軸上で外歯車と噛み合う内歯車と、を有している。そして、従来の一般的な波動歯車装置の外歯車と内歯車は、同一モジュール、同一基準圧力角のインボリュート歯形の歯同士が噛み合うようになっていたが、正しい噛み合いが行われていなかった。
【０００３】
このような従来の波動歯車装置の不具合を解消するため、外歯車の歯と内歯車の歯をモジュールと基準圧力角が異なるインボリュート歯形にした波動歯車装置が案出された（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２４３５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、外歯車の歯と内歯車の歯をモジュールと基準圧力角が異なるインボリュート歯形にした波動歯車装置は、外歯車の歯と内歯車の歯とが理論的に正しい噛み合いを行うことができるものの、同時噛み合い歯数が少なく、伝達可能なトルク値が小さく抑えられるという問題を有していた。
【０００６】
そこで、本発明は、外歯車の歯と内歯車の歯の同時噛み合い歯数を多くし、伝達可能なトルク値を大きくすることが可能な波動歯車装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、回転させられる波動発生器２と、この波動発生器２に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車３と、この楕円形状に弾性変形させられた外歯車３の長軸寄りの位置で前記外歯車３と噛み合う内歯車４と、を有する波動歯車装置１に関するものである。本発明において、前記外歯車３の歯５５の歯面形状と前記内歯車４の歯５７の歯面形状は、前記外歯車３の最大変位位置における基準ピッチ円と前記内歯車４の基準ピッチ円とが一致しない負偏位設定で決定されている。前記内歯車４の歯５７の歯面形状は、前記外歯車３と前記内歯車４とのかみ合い時における前記外歯車４の相対移動軌跡によって描かれる相対移動軌跡曲線６７を法線方向に縮小した形状の歯形基本線７３と、この歯形基本線７３の一端と前記内歯車４の歯５７の歯先円７４とを滑らかに接続する第１の歯先側曲線７５と、前記歯形基本線７３の他端に接続される歯底側曲線７６ｂと、を有している。前記外歯車３の歯５５の歯面形状は、前記歯形基本線７３と、第２の歯先側曲線８２と、前記第２の歯先側曲線８２に接し、且つ、前記歯形基本線７３の歯末側端部に接続される直線８１と、を有している。そして、前記内歯車４の歯５７の前記第１の歯先側曲線７５は、前記内歯車４の径方向内方側へ向かって凸の曲線である。また、前記内歯車４の歯５７の前記歯底側曲線７６ｂは、前記内歯車４の径方向外方側へ向かって凸の曲線である。また、前記外歯車３の歯５５の前記歯先側曲線８２は、前記外歯車３の径方向外方側へ向かって凸の曲線である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る波動歯車装置は、外歯車の歯と内歯車の歯の同時噛み合い歯数を多くし、伝達可能なトルク値を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る波動歯車装置を示す図であり、図１（ａ）は波動歯車装置の正面図、図１（ｂ）は波動歯車装置の側面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す波動歯車装置１の断面図である。
【図２】図２（ａ）は図１（ｃ）のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す波動歯車装置の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ１部の拡大図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ２部の拡大図である。
【図３】図３（ａ）は図１（ｃ）のＡ３−Ａ３線に沿って切断して示す波動歯車装置の断面図であり、図３（ｂ）は第１係合片と一対の係合片収容凹所との関係を示す第１状態の図、図３（ｃ）は第１係合片と一対の係合片収容凹所との関係を示す第２状態の図、図３（ｄ）は第１係合片と一対の係合片収容凹所との関係を示す第３状態の図、図３（ｅ）は第１係合片と一対の係合片収容凹所との関係を示す第４状態の図である。
【図４】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の波動発生器を示す図であり、図４（ａ）は波動発生器の正面図、図４（ｂ）は波動発生器の側面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ４−Ａ４線に沿って切断して示す波動発生器の断面図、図４（ｄ）は波動発生器の背面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の固定部材を示す図であり、図５（ａ）は固定部材の正面図、図５（ｂ）は固定部材の側面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＡ５−Ａ５線に沿って切断して示す固定部材の断面図、図５（ｄ）は図５（ａ）のＡ６−Ａ６線に沿って切断して示す固定部材の断面図、図５（ｅ）は固定部材の背面図である。
【図６】図６（ａ）は固定部材の係合片収容凹所を部分的に拡大して示す図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示した係合片収容凹所の変形例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の外歯車を示す図であり、図７（ａ）は外歯車の正面図、図７（ｂ）は外歯車の側面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＡ７−Ａ７線に沿って切断して示す外歯車の断面図、図７（ｄ）は外歯車の背面図、図７（ｅ）は図７（ｄ）に示した外歯車の係合片を拡大して示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車を示す図であり、図８（ａ）は内歯車の正面図、図８（ｂ）は内歯車の側面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＡ８−Ａ８線に沿って切断して示す内歯車の断面図、図８（ｄ）は内歯車の背面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る波動歯車装置のカバーを示す図であり、図９（ａ）はカバーの正面図、図９（ｂ）はカバーの側面図、図９（ｃ）は図９（ａ）のＡ９−Ａ９線に沿って切断して示すカバーの断面図、図９（ｄ）はカバーの背面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第２ステップを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第２ステップ及び第３ステップを示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第４ステップを示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第５ステップを示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車の歯の歯形形状をインボリュートの内歯車の歯の歯形形状と対比して示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の外歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第６ステップを示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の外歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第７ステップを示す図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の外歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第８ステップを示す図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の外歯車の歯の歯形形状をインボリュートの外歯車の歯の歯形形状と対比して示す図である。
【図１９】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車の歯の歯形形状と、外歯車の歯の歯形形状と、相対移動軌跡曲線と、を組み合わせて示す図である。
【図２０】固定部材の変形例１を示す図であり、図２０（ａ）は外歯車の係合片と径方向リブとの係合状態を示す固定部材の断面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）のＢ３部を拡大して示す固定部材の一部拡大断面図、図２０（ｃ）は図２０（ａ）のＢ４部を拡大して示す固定部材の一部拡大断面図である。
【図２１】固定部材の変形例２を示す図であり、図２１（ａ）は外歯車の係合片と径方向リブとの係合状態を示す固定部材の断面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）のＢ５部を拡大して示す固定部材の一部拡大断面図、図２１（ｃ）は図２１（ａ）のＢ６部を拡大して示す固定部材の一部拡大断面図である。
【図２２】固定部材の変形例３を示す図であり、固定部材の正面図である。
【図２３】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の波動発生器の変形例１を示す図であり、図２３（ａ）は波動発生器の正面図、図２３（ｂ）は波動発生器の平面図、図２３（ｃ）は波動発生器の下面図、図２３（ｄ）は波動発生器の側面図、図２３（ｅ）は波動発生器の一部部品を取り除いて示す背面図、図２３（ｆ）は波動発生器の背面側の斜め上から見た外観斜視図、図２３（ｇ）は波動発生器の正面側の斜め上から見た外観斜視図である。
【図２４】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の波動発生器の変形例２を示す図であり、図２４（ａ）は波動発生器の正面図、図２４（ｂ）は波動発生器の平面図、図２４（ｃ）は波動発生器の下面図、図２４（ｄ）は波動発生器の側面図、図２４（ｅ）は波動発生器の一部部品を取り除いて示す背面図、図２４（ｆ）は波動発生器の背面側の斜め上から見た外観斜視図、図２４（ｇ）は波動発生器の正面側の斜め上から見た外観斜視図である。
【図２５】本発明の実施形態に係る波動歯車装置の波動発生器の変形例３を示す図であり、図２５（ａ）は波動発生器の正面図、図２５（ｂ）は波動発生器の平面図、図２５（ｃ）は波動発生器の下面図、図２５（ｄ）は波動発生器の側面図、図２５（ｅ）は波動発生器の一部部品を取り除いて示す背面図、図２５（ｆ）は波動発生器の背面側の斜め上から見た外観斜視図、図２５（ｇ）は波動発生器の正面側の斜め上から見た外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。
【００１１】
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置１を示す図である。なお、図１（ａ）は波動歯車装置１の正面図であり、図１（ｂ）は波動歯車装置１の側面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す波動歯車装置１の断面図である。また、図２（ａ）は図１（ｃ）のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す波動歯車装置１の断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ１部の拡大図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ２部の拡大図である。
【００１２】
（波動歯車装置の概略構成）
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る波動歯車装置１は、図外のサーボモータ等の駆動手段によって回転させられる波動発生器２と、この波動発生器２に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車３と、この楕円形状に変形させられた外歯車３の長軸上で外歯車３と噛み合う内歯車４と、図外のロボットアーム等の取付対象物に固定される固定部材（ハウジング）５と、固定部材５に固定されるカバー６と、を有している。そして、本実施形態に係る波動歯車装置１は、波動発生器２、外歯車３、内歯車４、固定部材５、及びカバー６がプラスチック（例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）等）で形成されている。
【００１３】
（波動発生器）
図１、図２、及び図４に示すように、波動発生器２は、入力軸７と、この入力軸７の先端側に一体に形成された楕円状カム８と、楕円状カム８の正面の回転中心部から突出する（入力軸７の突出方向とは逆の方向に突出する）支持軸１０と、を有している。
【００１４】
入力軸７は、固定部材５の軸穴１１で回動できるように支持され、図外の駆動手段に接続される。
【００１５】
楕円状カム８は、長軸側カム部１２と短軸側カム部１３とによって構成されており、正面側から見た形状が略十字状になっている。そして、長軸側カム部１２の外周面１４及び短軸側カム部１３の外周面１５は、外歯車３に接触する楕円状周面１６，１８と、この楕円状周面１６，１８の周方向両端側に滑らかに接続された円弧状周面１７，２０と、を有している。円弧状周面１７，２０は、曲率半径が楕円状周面１６，１８の周方向両端の曲率半径と同一になっており、楕円状周面１６，１８との接続部から周方向端部に向かうに従って、楕円状周面１６，１８に支持された外歯車３との間の隙間が楔状に漸増するように形成されている。そして、円弧状周面１７，２０は、楕円状周面１６，１８が外歯車３の内周面３ａと摺接する際に、潤滑剤を楔効果によって楕円状周面１６．１８と外歯車の内周面３ａとの間に導き入れるように機能する。また、楕円状カム１６，１８は、長軸側カム部１２と短軸側カム部１３との間が略Ｖ字形状の凹所２１になっており、長軸側カム部１２の楕円状周面１６と短軸側カム部１３の楕円状周面１８のみが外歯車３の内周面３ａに摺接するようになっているため、全周が外歯車３の内周面３ａと摺接する場合と比較して、外歯車３との摺接抵抗が小さく抑えられる。
【００１６】
支持軸１０は、内歯車４の軸受け穴２２に嵌合されている。そして、支持軸１０の回転中心２３ｃは、入力軸７（波動発生器２）の回転中心２３ａ及び軸２４の回転中心２３ｂと同軸上に位置している。
【００１７】
（固定部材）
図１乃至図３、及び図５に示すように、固定部材（ハウジング）５は、外歯車３の一側面２５（歯幅方向に沿った一端面であって、図１（ｃ）の右側端面）に対向するように配置され、中心部に形成された軸穴１１で波動発生器２の入力軸７を回転できるように支持している。
【００１８】
また、図５に示すように、固定部材５は、外歯車３の一側面２５に対向する面側に、入力軸７（波動発生器２）の回転中心２３ａに対して放射状に延びる複数の径方向リブ２６が形成されている。この径方向リブ２６は、リブ幅が一定の部分（径方向内方側リブ部分２７）とリブ幅が変化する部分（径方向外方側リブ部分２８）とがある。すなわち、径方向リブ２６は、径方向内方端から径方向外方端側へ向けて一定のリブ幅で形成された径方向内方側リブ部分２７と、径方向内方側リブ部分２７の径方向外方端から径方向外方へ向かうに従ってリブ幅を漸増するように形成された径方向外方側リブ部分２８とがある。そして、径方向リブ２６には、外歯車３の舌片状の係合片３０を係合するための係合片収容凹所３１，３１が一対形成されている（図３参照）。この一対の係合片収容凹所３１，３１は、同一円周上に位置し、且つ、径方向リブ２６の幅方向の中心線３２（固定部材５の中心Ｃ１を通り、径方向へ延びる直線）に対して線対称の形状になっている。係合片収容凹所３１は、外歯車３の舌片状の係合片３０を固定部材５の正面側から係合させることができるように、径方向リブ２６の外歯車３に対向する面側に形成されており、正面側に向けて開口する周方向溝（固定部材５の周方向に沿った溝）である（図６（ａ）参照）。また、この係合片収容凹所３１は、一端側が隣り合う径方向リブ２６，２６間に形成される径方向溝３３に開口し、他端側が係合片３０の周方向端部３４と接触する係合片当接壁３５によって閉じられている（図６（ａ）参照）。係合片当接壁３５は、係合片３０の円弧形状に形成された周方向端部３４の移動軌跡に沿うような曲面になっている（図３（ｂ）〜（ｅ）、図６（ａ）、及び図７（ｅ）参照）。また、固定部材５の係合片収容凹所３１の溝幅ｗは、楕円状に変形させられる外歯車３の係合片３０の動きを許容する寸法になっている（図３（ｂ）〜（ｅ）参照）。
【００１９】
図３は、外歯車３の係合片３０と固定部材５の係合片収容凹所３１との関係を示す図である。なお、図３（ａ）は、図１（ｃ）のＡ３−Ａ３線に沿って切断して示す波動歯車装置１の断面図であり、Ｘ軸とＹ軸の交点が固定部材５の中心Ｃ１と一致し、波動発生器２の長軸の一端３６ａが＋Ｙ軸上に位置し、係合片３０の一つ（説明の便宜上、第１係合片３０と称する）が波動発生器２の長軸の一端３６ａ上に位置している状態を示す図である。そして、図３（ｂ）は、第１係合片３０が波動発生器２の長軸の一端３６ａ上にある場合の第１係合片３０と一対の係合片収容凹所３１，３１との関係を示す第１状態の図である。また、図３（ｃ）は、波動発生器２の長軸の一端３６ａが第１状態の位置から時計回り方向（矢印Ｒで示す方向）に４５°回動した場合の第１係合片３０と一対の係合片収容凹所３１，３１との関係を示す第２状態の図である。また、図３（ｄ）は、波動発生器２の長軸の一端３６ａが第１状態の位置から時計回り方向に９０°回動し、第１係合片３０が波動発生器２の短軸の一端３７ａ上に位置する場合の第１係合片３０と一対の係合片収容凹所３１，３１との関係を示す第３状態の図である。また、図３（ｅ）は、波動発生器２の長軸の一端３６ａが第１状態の位置から時計回り方向（矢印Ｒで示す方向）に１３５°回動した場合の第１係合片３０と一対の係合片収容凹所３１，３１との関係を示す第４状態の図である。また、波動発生器２の長軸の一端３６ａが第１状態の位置から時計回り方向（矢印Ｒで示す方向）に１８０°回動すると、第１係合片３０が波動発生器２の長軸の他端３６ｂ上に位置することになり、図３（ｂ）で示す第１状態に戻る。このように、第１係合片３０と一対の係合片収容凹所３１，３１との関係は、波動発生器２が半回転すると、第１〜第４状態を経て第１状態に戻るようになっている。したがって、第１係合片３０と一対の係合片収容凹所３１，３１との関係は、波動発生器が１回転すると、第１〜第４状態を経て第１状態に戻るサイクルが２回繰り返されることになる。
【００２０】
図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すように、第１係合片３０は、波動発生器２の長軸（一端３６ａ、他端３６ｂ）上及び短軸（一端３７ａ、他端３７ｂ上に位置する場合、両周方向端部３４，３４が一対の係合片収容凹所３１，３１の係合片当接壁３５，３５に接触する。これにより、外歯車３は、固定部材５に対して回り止めされる。
【００２１】
また、第１係合片３０は、波動発生器２の長軸の一端３６ａが第１状態から第１象限を時計回り方向に回動すると、一対の周方向端部３４，３４のうちの一方（図中右側）の周方向端部３４が一対の係合片収容凹所３１，３１のうちの一方（図中右側）の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に当接する。また、第１係合片３０は、波動発生器２の長軸の一端３６ａが第３状態から第４象限を時計回り方向に回動すると、他方（図中左側）の周方向端部３４が他方（図中左側）の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に当接する。
【００２２】
すなわち、外歯車３は、波動発生器２の長軸がＹ軸上に位置し、波動発生器２の短軸がＸ軸上に位置すると仮定すると、第１象限の係合片３０の一対の周方向端部３４，３４の一方（波動発生器２の回動方向側の周方向端部３４）が波動発生器２の回動方向（Ｒ方向）側の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に摺接し、第４象限の係合片３０の一対の周方向端部３４，３４の他方（波動発生器２の回動方向と逆側の周方向端部３４）が波動発生器２の回動方向（Ｒ方向）と逆側の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に摺接する結果、固定部材５に対する相対回動が阻止される。
【００２３】
また、外歯車３は、波動発生器２の長軸がＹ軸上に位置し、波動発生器２の短軸がＸ軸上に位置すると仮定すると、第３象限の係合片３０の一対の周方向端部３４，３４の一方（波動発生器２の回動方向側の周方向端部３４）が波動発生器２の回動方向（Ｒ方向）側の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に摺接し、第２象限の係合片３０の一対の周方向端部３４，３４の他方（波動発生器２の回動方向と逆側の周方向端部３４）が波動発生器２の回動方向（Ｒ方向）と逆側の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に摺接する結果、固定部材５に対する相対回動が阻止される。
【００２４】
このように、第１係合片３０は、波動発生器２が１回転し、第１乃至第４状態を経て第１状態に戻るサイクルが２回行われる間に、係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に常時摺接（滑り接触）することになる。その結果、外歯車３と固定部材５は、外歯車３に回動トルクが作用しても、外歯車３が固定部材５に対してガタツキ（回動方向のずれ動き）を生じることがない。
【００２５】
図１及び図５に示すように、固定部材５のボス３８は、固定部材５の中央部に位置し、軸穴１１が貫通しており、先端面４０が波動発生器２の楕円状カム８の位置決め面４１に当接して、波動発生器２の回転中心２３ａに沿った方向の位置決めを行うようになっている。そして、固定部材５は、波動発生器２との接触を少なくするための環状の逃げ溝４２がボス３８の周囲に形成されている。
【００２６】
また、図１及び図５に示すように、固定部材５は、内歯車４の外周面４３に嵌合して、内歯車４（軸２４）の回転中心２３ｂが波動発生器２（入力軸７）の回転中心２３ａと同軸上に位置するように、内歯車４を径方向に位置決めする内歯車位置決め内周面４４が形成されている。また、固定部材５は、内歯車４の一端面４５に当接して、内歯車４の回転中心２３ｂに沿った方向に、内歯車４を位置決めする内歯車位置決め端面４６が形成されている。
【００２７】
また、図１及び図５に示すように、固定部材５は、カバー６の円筒部４７の内周面４８に嵌合され、且つ、カバー６の内側面５０に突き当てられる円筒状のカバー係合突起５１が内歯車位置決め内周面４４よりも径方向外方側の位置に形成されている。なお、固定部材５とカバー６とは、ボルト等の締結手段、溶着、又はクリップ等で固定される。
【００２８】
なお、図６（ｂ）は、固定部材５の係合片収容凹所３１の変形例を示す図であり、図６（ａ）に対応する図である。この図６（ｂ）に示すように、本変形例に係る係合片収容凹所３１は、一対の溝側壁５２，５２が周方向に沿って平行に（一定の溝幅ｗで）延びる図６（ａ）の係合片収容凹所３１と異なり、溝幅を係合片当接壁３５との接続部から径方向溝３３に向けて漸増するように（ｗａ＞ｗとなるように）一対の溝側壁５２，５２が傾斜している。すなわち、本変形例に係る係合片収容凹所３１は、係合片当接壁３５及び溝側壁５２で形成されている。このような係合片収容凹所３１に、溝側壁５２が設けられることで、溝側壁５２が係合片３０を導くガイドのような役割を果たし、係合片３０がスムーズに当接壁３５に接触するようになる。このような本変形例に係る係合片収容凹所３１は、係合片３０の周方向端部３４のみと確実に摺接し、係合片３０の周方向端部３４以外の部分との接触を回避し、係合片３０との摺接時の抵抗を低減することが可能になる。
【００２９】
（外歯車）
図１乃至図３、及び図７に示すように、外歯車３は、薄肉の円筒状部材５３の外周面５４に複数の歯（外歯）５５が形成され、内周面３ａに波動発生器２の楕円状カム８が嵌合されることにより、波動発生器２の楕円状カム８によって弾性変形させられ、楕円状カム８の楕円状周面１６，１８に倣って楕円形状に変形させられる。
【００３０】
この外歯車３は、固定部材５の径方向リブ２６に対向する側（一側面２５側）に、隣り合う径方向リブ２６，２６の係合片収容凹所３１，３１に係合される舌片状の係合片３０が固定部材５の径方向溝３３と同数形成されている。この外歯車３の係合片３０は、固定部材５の径方向リブ２６を係合するための径方向リブ収容凹所５６が外歯車３の一側面２５側を切り欠くように径方向リブ２６と同数形成されることにより、隣り合う径方向リブ収容凹所５６，５６間に形成されている。そして、この外歯車３の係合片３０は、外歯車３の径方向（板厚方向）に撓み変形するものの、板厚（ｔ）に対する周方向長さ（Ｌ）が数倍大きく、周方向に対する強度が大きくて、周方向に弾性変形し難くなっているため、周方向端部３４が係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に当接することにより、外歯車３を固定部材５に対して確実に回り止めすることができる。また、係合片３０の周方向両側の周方向端部３４，３４は、円弧状に形成され、固定部材５の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に滑らかに摺接できるようになっている。
【００３１】
このような外歯車３は、波動発生器２の楕円状カム８が１回転すると、図３（ｂ）〜（ｅ）に示した第１乃至第４状態を経て第１状態に戻るサイクルが２回行われ、係合片３０の周方向端部３４が係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に常時摺接（滑り接触）する。
【００３２】
（内歯車）
図１、図２、及び図８に示すように、内歯車４は、歯（内歯）５７が内周面側に形成された円筒状部５８と、円筒状部５８の端部から径方向内方へ延びる円板状部６０と、円板状部６０の外側面６０ａの中心部分に一体に形成された軸２４と、を有している。また、円板状部６０の内側面６０ｂの中心部には、波動発生器２の支持軸１０を相対回動可能に収容する軸受け穴２２が形成されている。また、円板状部６０の外側面６０ａの中心部には、カバー６と当接する位置決め突起６１が形成されている。また、軸２４は、カバー６の軸穴６２に嵌合される大径軸部２４ａが円板状部６０の位置決め突起６１に隣接して形成されている。
【００３３】
また、この内歯車４は、円筒状部５８の外周面４３が固定部材５の内歯車位置決め内周面４４に嵌合され、円筒状部５８の一端面４５が固定部材５の内歯車位置決め端面４６に当接させられ（カバー６の径方向内方端側で押されて内歯車位置決め端面４６に当接させられ）、固定部材５に対して相対回動できるようになっている。
【００３４】
このような内歯車４は、波動発生器２の楕円状カム８によって楕円形状に変形させられた外歯車３の長軸上の２箇所で外歯車３と噛み合い、波動発生器２の楕円状カム８によって楕円形状に変形させられた外歯車３の短軸上で外歯車３と最も大きく離間するようになっている。
【００３５】
（カバー）
図１、図２、及び図９に示すように、カバー６は、円板状部６３の径方向外方端に円筒部４７が一体に形成され、円筒部４７が固定部材５のカバー係合突起５１に嵌合され、円板状部６３の内側面５０の径方向外方端に位置する第１リング状突起６４が固定部材５のカバー係合突起５１の先端面５１ａに突き当てられ、円板状部６３の内側面５０の径方向内方端に位置する第２リング状突起６５が内歯車４の円板状部６０の位置決め突起６１に当接させられるようになっている。なお、カバー６は、円板状部６３の第１リング状突起６４と第２リング状突起６５との間の内側面が内歯車４との接触を避けるための接触回避凹所６６になっており、相対回動する内歯車４との摺接抵抗を削減するようになっている。
【００３６】
（第１実施形態に係る波動歯車装置の作動状態）
以上のように構成された本実施形態に係る波動歯車装置１は、波動発生器２が駆動手段（例えば、サーボモータ）によって回転させられると、楕円形状に弾性変形させられた外歯車３の長軸位置が波動発生器２の楕円状カム８の回動に伴って波動発生器２の回転中心２３ａの回りを移動（回動）する。そして、外歯車３の複数の歯５５と内歯車４の複数の歯５７とが同時噛み合いしている範囲（同時噛み合い位置）は、外歯車３の長軸寄りの位置の２箇所であり、波動発生器２の回動位置に応じて移動する。ここで、波動歯車装置１は、外歯車３及び固定部材５が固定され、内歯車４が回転可能に構成されている場合であって、例えば、内歯車４の歯数をＺｃとし、外歯車３の歯数をＺｆ（Ｚｆ＝Ｚｃ−２）とすると（内歯車４よりも歯数を２だけ少なくすると）、波動発生器２の１回転に対し、内歯車４が波動発生器２の回転方向と同一方向に２歯分だけ回動する。すなわち、本実施形態に係る波動歯車装置１は、外歯車３及び固定部材５が固定された場合、駆動手段の回転を２／Ｚｃに減速して内歯車４の軸２４から被回転体に伝達することができる。
【００３７】
（内歯車の歯形形状）
図１０から図１３は、内歯車４の歯５７の設計方法を説明する図である。
【００３８】
先ず、インボリュート歯形の内歯車（図示せず）に対するインボリュート歯形の外歯車（図示せず）の相対移動軌跡をラックかみ合い近似法（特公昭４５−０４１１７１号公報に記載の方法）で求める（設計の第１ステップ）。なお、この内歯車に対する外歯車の相対移動軌跡は、外歯車の最大変位位置（長軸上の位置）における基準ピッチ円が内歯車の基準ピッチ円よりも小さい（内歯車の基準ピッチ円の位置よりも径方向内方側にずれて位置する）負偏位設定で求める。
【００３９】
次ぎに、図１０及び図１１に示すように、上述の設計の第１ステップで求めた外歯車の相対移動軌跡に基づいて相対移動軌跡曲線６７を描画する（設計の第２ステップ）。この相対移動軌跡曲線６７は、外歯車の相対移動軌跡の軌跡点６８を滑らかな曲線で接続したものであり、内歯車４の基準ピッチ円７０を基準にして描画したものである。なお、外歯車の相対移動軌跡曲線６７は、負偏位設定のため、先端側（内歯車４の基準ピッチ円７０寄りの頂部７１側）に変曲点Ｐを有している。
【００４０】
次ぎに、図１１に示すように、インボリュート歯形の歯厚（０．４３ｍｍ）よりも小さな直径の円７２（直径０．４ｍｍの円）を相対移動軌跡曲線６７の各軌跡点６８（ただし、相対移動軌跡曲線６７の変曲点Ｐから基準ピッチ円７０の中心側（図１１の下方側）に位置する各軌跡点６８）において描画し、各円７２の包絡線Ｈを求める（設計の第３ステップ）。この包絡線Ｈは、相対移動軌跡曲線６７を法線方向に縮小した形状であり、内歯車４の歯５７の歯形基本線７３になる。
【００４１】
次ぎに、図１２に示すように、内歯車４の歯５７の歯先円７４（インボリュート歯形の歯先円と同一径）を描画し、歯先円７４と歯形基本線７３とを歯先円弧（歯先側曲線）７５（半径０．３ｍｍの円の一部）で滑らかに接続し、内歯車４の歯５７の歯末側の歯面形状を決定する（設計の第４ステップ）。なお、歯先円弧（歯先側曲線）７５は、内歯車４の径方向内方側へ向かって凸の曲線である。
【００４２】
次ぎに、図１３に示すように、内歯車４の歯５７の歯元側の歯面形状を決定する。この図１３に示すように、内歯車４の歯５７の歯元側の形状は、インボリュート歯形の歯元側の形状を参考にし、外歯車３の歯５５と干渉しない歯溝形状となるように、歯底円７６（直径０．４ｍｍの円）の中心７６ａが歯溝中心線７７上に位置し且つ歯底円７６の中心７６ａが基準ピッチ円７０よりも径方向外方側に位置するように歯底円７６を描画し、その歯底円７６と歯形基本線７３とを滑らかな曲線７８で接続して形成する（設計の第５ステップ）。すなわち、内歯車４の歯５７の歯元側の歯面形状は、歯底円７６の一部（曲線７８との接点から歯溝中心線７７までの歯底側曲線（円弧）７６ｂと、曲線７８と、歯形基本線７３と、を有している。なお、歯形基本線７３と歯底円７６とが交差する場合には、曲線７８を省略してもよい。この場合、内歯車４の歯５７の歯元側の歯面形状は、歯底円７６の一部（歯形基本線７３の端部との接点から歯溝中心線７７までの円弧）と、歯形基本線７３と、を有している。また、歯底側曲線７６ｂは、内歯車４の径方向外方側へ向かって凸の曲線である。また、歯底円７６は、その中心７６ａが歯溝中心線７７上に位置するようになっているが、これに限定されず、その中心７６ａが歯溝中心線７７からずれて位置してもよい。
【００４３】
図１４は、以上のようにして決定した内歯車４の歯５７の歯形形状をインボリュートの内歯車８０の歯８０ａの歯形形状と対比して示す図である。この図１４に示すように、本実施形態に係る内歯車４は、歯５７の歯末側の歯形形状を歯形基本線７３と歯先円弧７５とで形作っている。また、本実施形態に係る内歯車４は、歯５７の歯元側の歯形形状を歯形基本線７３、歯底側曲線７６ｂ（歯底円７６の一部）、及びこれら歯形基本線７３と歯底側曲線７６ｂとを接続する滑らかな曲線７８とで形作っている。
【００４４】
（外歯車の歯形形状）
図１５から図１７は、外歯車３の歯５５の設計方法を説明する図である。
【００４５】
外歯車３の歯５５の歯末側の形状は、以下に説明する設計の第６ステップ及び第７ステップによって形作る。
【００４６】
図１５に示すように、相対移動軌跡曲線６７の変曲点Ｐにおける円７２の中心７２ａ（包絡線を求めるための円７２の中心７２ａ）及び歯形基本線７３を相対移動軌跡曲線６７の頂部７１に移動させ、歯形基本線７３と円７２との接点７３ａ（歯形基本線７３の開始位置）から歯形基本線７３を任意の寸法Δ（内歯車４の歯５７との干渉を防止し得る寸法、例えば、本実施形態では０．１ｍｍ）で切除し、歯形基本線７３の切除端部７３ｂから円７２に接線（直線）８１を引き、この接線８１で円７２と歯形基本線７３を接続する（設計の第６ステップ）。ここで、相対移動軌跡曲線６７の頂部７１に中心７２ａが位置する円７２の一部を歯先円弧（歯先側曲線）８２にする（図１６参照）。なお、歯先円弧（歯先側曲線）８２は、外歯車３の径方向外方側へ向かって凸の曲線である。また、円７２の中心７２ａ及び歯形基本線７３は、相対移動軌跡曲線６７の頂部７１よりも歯厚中心線９０に沿った上方（図１５における上方）にずらして配置してもよい。
【００４７】
次ぎに、図１６に示すように、外歯車３の歯５５は、内歯車４と外歯車３の製造誤差等に起因する外歯車３の歯先と内歯車４の歯底との干渉を避けるため、歯先のかみ合いに不要な部分（斜線部分）８３を基準ピッチ円７０に沿って適宜切除する（設計の第７ステップ）。なお、この設計の第７ステップは、外歯車３の歯先と内歯車４の歯底との間に干渉を考慮する必要がない程度のスペースが確保されている場合、省略することができる。
【００４８】
次ぎに、図１７に示すように、外歯車３の歯５５の形状は、インボリュート歯形を考慮して歯底円８４を決定し、内歯車４の歯先円弧７５と同一半径の円７５Ａを内歯車４の歯先円弧７５の位置から基準ピッチ円に沿った方向へスライドさせて外歯車３の歯形基本線７３に接触させ、その円７５Ａと歯形基本線７３との接触点８５における接線８６を引き、その接線８６を接触点８５から歯底側へ向かう（径方向内方側へ向かう）歯形形状とし、歯底円８４と接線８６とを歯元円弧（歯元側曲線）８７（半径０．２ｍｍの歯元円弧）で接続することにより形作る（設計の第８ステップ）。このような外歯車３の歯５５の歯元側の形状は、外歯車４の歯元側と内歯車４の歯末側との隙間を調整することが可能になる。歯元円弧（歯元側曲線）８７は、外歯車３の径方向内方側へ向かって凸の曲線である。なお、この設計の第８ステップは、外歯車３の歯元側と内歯車４の歯末側との隙間を調整する必要がない場合に省略することできる。すなわち、外歯車３の歯元側の形状は、歯形基本線７３のみで形作ることができる。
【００４９】
図１８は、以上のようにして決定した外歯車３の歯５５の歯形形状をインボリュートの外歯車８８の歯８８ａの歯形形状と対比して示す図である。この図１８に示すように、本実施形態に係る外歯車３の歯５５の片側歯面は、歯末側から歯元側へ向かって、歯先円弧８２、接線（直線）８１、歯形基本線７３、接線（直線）８６、及び歯元円弧８７の順で形作っている。そして、この外歯車３の歯５５の両側歯面は、歯厚中心線９０に対して片側歯面を鏡像コピーすることにより形作られる。なお、外歯車３の歯５５の歯形形状は、歯先側から歯底側に向かって、歯先円弧８２、接線（直線）８１、及び歯形基本線７３のみで形作ってもよい。
【００５０】
図１９は、設計の第１ステップから第５ステップによって形作った内歯車４の歯５７の歯形形状と、設計の第６ステップから第８ステップによって形作った外歯車３の歯５５の歯形形状と、相対移動軌跡曲線６７と、を組み合わせて示す図である。なお、この図１９は、内歯車４の歯５７の歯溝中心線７７と外歯車３の歯５５の歯厚中心線９０とが合致した状態を示す図である。なお、本実施形態において、内歯車４の歯先側曲線７５及び歯底側曲線７６ｂは、円弧を例示したが、これに限られず、ベジェ曲線等の円弧以外の曲線にしてもよい。また、外歯車３の歯先側曲線８２及び歯元側曲線８７は、円弧を例示したが、これに限られず、ベジェ曲線等の円弧以外の曲線にしてもよい。
【００５１】
（同時噛み合い歯数のＣＡＥ解析結果）
本実施形態に係る外歯車３及び内歯車４の同時噛み合い歯数と比較例（インボリュート歯形）に係る外歯車（図示せず）及び内歯車（図示せず）の同時噛み合い歯数とを、ＣＡＥ解析によって求めた。その結果、本実施形態に係る外歯車３及び内歯車４の同時噛み合い歯数は１９枚であるのに対し、比較例に係る外歯車及び内歯車の同時噛み合い歯数は１３枚であった。このように、本実施形態に係る外歯車３及び内歯車４は、同時噛み合い歯数が比較例に係るインボリュート歯形の外歯車及び内歯車の同時噛み合い歯数の約１．５倍多いという結果を得た。なお、本実施形態に係る外歯車３及び内歯車４の歯車諸元は、表１に示すとおりである。また、比較例に係る外歯車及び内歯車の歯車諸元は、表２に示すとおりであり、噛み合い時における歯同士の干渉を避けるために歯たけを低くし、且つ、歯先修整を施してある。
【００５２】
【表１】
2020012532.tif 000003
【表２】
2020012532.tif 000004
【００５３】
（伝達可能なトルクの測定）
表１に示した歯車諸元の外歯車３及び内歯車４を組み込んだ本実施形態に係る波動歯車装置１の伝達可能な最大トルクと、表２に示した歯車諸元の外歯車及び内歯車を組み込んだ比較例に係る波動歯車装置１の伝達可能な最大トルクは、図１に示した波動歯車装置１の入力軸７の回転数を３００ｒｐｍとし、軸（出力軸）２４に作用する負荷を徐々に上げて、歯飛び（ラチェッティング）等によって動力伝達出来なくなった時点のトルクを最大トルクとして記録した。
【００５４】
その結果、比較例に係る波動歯車装置１は、軸（出力軸）２４に作用するトルクが１．８Ｎｍ時に歯飛び（ラチェッティング）し、動力伝達が不可能になった。これに対し、本実施形態に係る波動歯車装置１は、軸（出力軸）２４に作用するトルクが４．０Ｎｍ時においても歯飛び等の異常を生じることがなく、円滑に動力伝達が可能であることが確認できた。すなわち、本実施形態に係る波動歯車装置１は、比較例に係る波動歯車装置１と比較し、２倍以上のトルク伝達が可能であることが実験で確認できた。
【００５５】
（本実施形態に係る波動歯車装置の効果）
以上のような本実施形態に係る波動歯車装置１は、比較例に係るインボリュート歯形の外歯車及び内歯車を使用した場合と比較し、噛み合い時の歯の干渉が起きにくく、低歯化や歯先修整などが不要となることで、かみ合い深さが深くなると共に、外歯車３の歯５５と内歯車４の歯５７の同時噛み合い歯数が多くなり、伝達可能なトルク値を大きくすることができた。
【００５６】
また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、外歯車３の最大変位位置における基準ピッチ円の位置が内歯車４の基準ピッチ円に届かない（径方向内方にずれて位置する）負偏位設定で決められているため、外歯車３の最大変位位置における基準ピッチ円の位置が内歯車４の基準ピッチ円に合致する無偏位設定で決められる場合と比較し、外歯車３が波動発生器２によって変形させられる量を少なくすることができ、外歯車３と波動発生器２の楕円状カム８との摺接抵抗を低減でき、外歯車３と波動発生器２の楕円状カム８との摺接部の摩耗を低減できる。
【００５７】
本実施形態に係る波動歯車装置１は、外歯車３が波動発生器２によって楕円形状に弾性変形させられると、外歯車３の係合片３０の周方向端部３４が固定部材５の径方向リブ２６に形成された係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に常時摺接するため、外歯車３と固定部材５の相対回動が阻止され、外歯車３と固定部材５のガタツキ（回動方向のずれ動きであるバックラッシ）を抑えることができ、内歯車４の回転ムラを抑えることができる。
【００５８】
また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、外歯車３が固定部材５に固定され、内歯車４が外歯車３によって回動させられ、内歯車４から回動トルクが出力されるようになっている。その結果、本実施形態に係る波動歯車装置１は、回動トルクを外部に出力するための出力部材を設置する必要がなく、部品点数を削減でき、全体構造をコンパクト化することが可能になる。
【００５９】
本実施形態に係る波動歯車装置１は、全体をプラスチックで形成するようになっているため、全体を金属で形成する場合と比較し、軽量化、低コスト化を図ることができる。
【００６０】
なお、本実施形態に係る波動歯車装置１は、全体をプラスチックで形成する場合を例示したが、これに限定されず、一部又は全体を金属で形成してもよい。
【００６１】
また、本実施形態に係る波動歯車装置１の外歯車３及び内歯車４の説明において示した数値は、表１に示した歯車諸元の外歯車３及び内歯車４の理解を助けるための例示であり、本実施形態に係る波動歯車装置１の外歯車３及び内歯車４の形状を何ら限定するものではない。
【００６２】
（固定部材の変形例１）
図２０は、固定部材５の変形例１を示す図である。なお、図２０（ａ）は、外歯車３の係合片３０と径方向リブ２６との係合状態を示す固定部材５の断面図である。また、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＢ３部を拡大して示す固定部材５の一部拡大断面図である。また、図２０（ｃ）は、図２０（ａ）のＢ４部を拡大して示す固定部材５の一部拡大断面図である。
【００６３】
この図２０に示すように、固定部材５の径方向リブ２６は、リブ幅が一定の径方向内方側リブ部分２７と、リブ幅が径方向外方側に向かって漸増する径方向外方側リブ部分２８と、を有している。そして、この固定部材５は、隣り合う径方向リブ２６，２６間に外歯車３の係合片３０が係合されることにより、外歯車３の回り止めをすることができる。また、固定部材５は、外歯車３が波動発生器２の楕円状カム８で楕円状に弾性変形させられると、外歯車３の長軸寄りの位置で外歯車３の係合片３０を径方向外方側リブ部分２８の側面９１に当接させ、外歯車３の相対回動を阻止し、回転伝達時におけるバックラッシを抑えることができる（図２０（ｂ）参照）。また、固定部材５は、外歯車３の短軸寄りの位置において、外歯車３の係合片３０と径方向リブ２６との間に隙間を生じさせるようになっている（図２０（ｃ）参照）。
【００６４】
（固定部材の変形例２）
図２１は、固定部材５の変形例２を示す図である。なお、図２１（ａ）は、外歯車３の係合片３０と径方向リブ２６との係合状態を示す固定部材５の断面図である。また、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のＢ５部を拡大して示す固定部材５の一部拡大断面図である。また、図２１（ｃ）は、図２１（ａ）のＢ６部を拡大して示す固定部材５の一部拡大断面図である。
【００６５】
この図２１に示すように、固定部材５の径方向リブ２６は、リブ幅が一定の径方向外方側リブ部分２８と、リブ幅が径方向内方側に向かって漸増する径方向内方側リブ部分２７と、を有している。そして、この固定部材５は、隣り合う径方向リブ２６，２６間に外歯車３の係合片３０が係合されることにより、外歯車３の回り止めをすることができる。また、固定部材５は、外歯車３が波動発生器２の楕円状カム８で楕円状に弾性変形させられると、外歯車３の短軸寄りの位置で外歯車３の係合片３０を径方向内方側リブ部分２７の側面９２に当接させ、外歯車３の相対回動を阻止し、回転伝達時におけるバックラッシを抑えることができる（図２１（ｃ）参照）。また、固定部材５は、外歯車３の長軸寄りの位置において、外歯車３の係合片３０と径方向リブ２６との間に隙間を生じさせるようになっている（図２１（ｂ）参照）。
【００６６】
（固定部材の変形例３）
図２２は、固定部材５の変形例３を示す図であり、固定部材５の正面図である。この図２２に示すように、固定部材５は、径方向リブ２６が径方向内方端側から径方向外方端側まで一定のリブ幅で形成され、隣り合う径方向リブ２６，２６間に外歯車３の係合片３０が係合されることにより、外歯車３の回り止めを行う。
【００６７】
（波動発生器の変形例１）
図２３は、波動発生器２の変形例１を示す図である。この図２３に示すように、波動発生器２は、入力軸（回転軸）７と、この入力軸７と一体に回動するローラ支持体９３と、このローラ支持体９３の径方向外方端側に回動自在に取り付けられた複数のローラ９４と、ローラ支持体９３の正面の回転中心部から突出する（入力軸７の突出方向とは逆の方向に突出する）支持軸１０と、を有している。
【００６８】
入力軸７は、図示しない軸受を介して固定部材５の軸穴１１で回動できるように支持され、図外の駆動手段に接続される。
【００６９】
ローラ支持体９３は、入力軸７と一体に形成された本体部９３ａと、本体部９３ａの一側面側に固定される第１ローラ取付部９３ｂと、本体部９３ａの他側面側に固定される第２ローラ取付部９３ｃと、を有している。そして、このローラ支持体９３は、本体部９３ａと第１ローラ取付部９３ｂとの間に第１列目のローラ収容空間９５が形成され、本体部９３ａと第２ローラ取付部９３ｃとの間に第２列目のローラ収容空間９５が形成されている。そして、第１列目のローラ収容空間９５と第２列目のローラ収容空間９５には、複数（本実施形態においては７個）のローラ９４がそれぞれ収容されている。なお、本実施形態に係る波動発生器２は、第１列目のローラ収容空間９５と第２列目のローラ収容空間９５にそれぞれ７個のローラ９４が収容されているが、これに限られず、外歯車３の大きさ等に応じて、ローラ９４の配置個数が適宜変更される。
【００７０】
複数のローラ９４は、外歯車３の内周面３ａに転接して外歯車３を楕円状に弾性変形させる一対のメインローラ９４ａ，９４ａと、この一対のメインローラ９４ａ，９４ａによって楕円状に弾性変形させられた外歯車３の内周面３ａに転接する複数のサブローラ９４ｂと、で構成されている。
【００７１】
一対のメインローラ９４ａは、入力軸７に直交する仮想平面９６への投影像が入力軸７の回転中心２３ａの回りに２回対称となるように配置されており、一方のメインローラ９４ａが楕円の長軸の一端側に配置され、他方のメインローラ９４ａが楕円の長軸の他端側に配置されている。そして、一対のメインローラ９４ａ，９４ａのうちの一方は、第１列目のローラ収容空間９５と第２列目のローラ収容空間９５のいずれか一方に収容され、一対のメインローラ９４ａ，９４ａのうちの他方は、第１列目のローラ収容空間９５と第２列目のローラ収容空間９５のいずれか他方に収容されるようになっている。
【００７２】
サブローラ９４ｂは、一対のメインローラ９４ａ，９４ａの一方側において、メインローラ９４ａの周方向両側に同数（本実施形態においては３個づつ）配置されている。そして、複数のサブローラ９４ｂは、メインローラ９４ａと外歯車３の内周面３ａとの転接位置に対して、外歯車３の内周面３ａの周方向に沿って千鳥状（ジグザグ状）に転接するように配置されている。また、これら複数のサブローラ９４ｂは、メインローラ９４ａと同列に配置される複数の第１サブローラ９４ｂと、メインローラ９４ａと異なる列に配置される複数の第２サブローラ９４ｂと、で構成されている。
【００７３】
また、サブローラ９４ｂは、一対のメインローラ９４ａ，９４ａの他方側において、メインローラ９４ａの周方向両側に同数（本実施形態においては３個づつ）配置されている。そして、複数のサブローラ９４ｂは、メインローラ９４ａと外歯車３の内周面３ａとの転接位置に対して、外歯車３の内周面３ａの周方向に沿って千鳥状（ジグザグ状）に転接するように配置されている。また、これら複数のサブローラ９４ｂは、メインローラ９４ａと同列に配置される複数の第１サブローラ９４ｂと、メインローラ９４ａと異なる列に配置される複数の第２サブローラ９４ｂと、で構成されている。
【００７４】
第１サブローラ９４ｂは、仮想平面９６に投影した一対のメインローラ９４ａ，９４ａの投影像の回転中心同士を結ぶ仮想直線９７に対して線対称の位置で、且つ、メインローラ９４ａに接触しない位置にそれぞれ配置されている。
【００７５】
第２サブローラ９４ｂは、仮想平面９６への投影像が仮想直線９７に対して線対称の位置で、仮想平面９６への投影像の一部がメインローラ９４ａ及び第１サブローラ９４ｂの仮想平面９６への投影像と重なり合うものと、隣り合う他の第２サブローラ９４ｂに接触しない位置に配置され、且つ、仮想平面９６への投影像の一部が第１サブローラ９４ｂの仮想平面９６への投影像と重なり合うように配置されたものと、で構成されている。
【００７６】
なお、ローラ９４は、ボールベアリング及びころ軸受（例えば、円筒ころ軸受、針状ころ軸受等）のような市販の軸受、すべり軸受（例えば、自己潤滑性軸受）、又は樹脂製のローラが使用される。
また、本実施形態において、メインローラ９４ａとサブローラ９４ｂは、同一物が使用されるが、本発明はこれに限定されない。メインローラ９４ａとサブローラ９４ｂは、同一物でなくてもよい。例えば、メインローラ９４ａをボールベアリングとし、サブローラ９４ｂを樹脂製のローラとしてもよい。
【００７７】
支持軸１０は、内歯車４の軸受け穴２２に図示しない軸受を介して嵌合されている。そして、支持軸１０の回転中心は、入力軸７（波動発生器２）の回転中心２３ａと同軸上に位置している。
【００７８】
以上のような構成の波動発生器２は、楕円状に弾性変形した外歯車３の長軸の一端側及び他端側において、複数のローラ９４が外歯車３の内周面３ａに千鳥状に転接するように配置されるため、複数のローラ９４を密に配置することができ、各ローラ９４と外歯車３との転接位置を近づけることが可能である。
【００７９】
（波動発生器の変形例２）
図２４は、波動発生器２の変形例２を示す図であり、図２３に示した波動発生器２の変形例を示す図である。この図２４に示すように、本変形例に係る波動発生器２は、図２３の波動発生器２と比較し、サブローラ９４ｂの数を削減し、メインローラ９４ａの両側にそれぞれ１個づつサブローラ９４ｂを配置するようになっている（特に、図２４（ａ）及び図２４（ｅ）参照）。そして、本変形例に係る波動発生器２は、図２３の波動発生器２と同様に、メインローラ９４ａと外歯車３の内周面３ａとの転接位置に対して、サブローラ９４ｂと外歯車３の内周面３ａとの転接位置が千鳥状になっている。このような本変形例に係る波動発生器２は、外歯車３の内周面３ａの直径が小さい場合に有効である。
【００８０】
（波動発生器の変形例３）
図２５は、波動発生器２の変形例３を示す図であり、図２３に示した波動発生器２の変形例を示す図である。この図２５に示すように、本変形例に係る波動発生器２は、仮想平面９６へのメインローラ９４ａ及び複数のサブローラ９４ｂの投影像のうちで、メインローラ９４ａとサブローラ９４ｂとの間のスペース、及びサブローラ９４ｂ，９４ｂ間のスペースに、外歯車３の内周面３ａとすべり接触する外歯車支持部９８が位置するように、外歯車支持部９８がローラ支持体９３に形成されている。このような本変形例に係る波動発生器２は、メインローラ９４ａ及び複数のサブローラ９４ｂのみが外歯車３の内周面３ａに転接する場合と比較し、外歯車３の内周面３ａをより一層密に支持することができる。
【００８１】
（波動発生器の他の変形例）
図２３、図２４、及び図２５に示す波動発生器２は、一対のメインローラ９４ａ，９４ａの一方と他方とが異なる列に配置されるようになっているが、一対のメインローラ９４ａ，９４ａが同じ列に配置されるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１……波動歯車装置、２……波動発生器、３……外歯車、４……内歯車、５５，５７……歯、６７……相対移動軌跡曲線、７３……歯形基本曲線、７４……歯先円、７５……歯先円弧（歯先側曲線）、７６ｂ……歯底側曲線、８１……接線（直線）、８２……歯先円弧（歯先側曲線）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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