(57)【要約】  波動歯車装置（１）の波動発生器（４）は、複数個の固体変位素子（１２）を用いて、可撓性の外歯歯車（３）を非円形に撓めて剛性の内歯歯車（２）に対して部分的にかみ合わせる。固体変位素子（１２）は、モノモルフ型あるいはバイモルフ型の長方形の板状素子を円弧形状に湾曲させたものであり、通電により、円弧形状（１２Ａ）から、当該円弧形状の円弧半径よりも小さな半径の半円形状（１２Ｂ）に変形可能である。固体変位素子（１２）の変形に伴う、剛性、変形量及び変形力の変化を利用して、大きな負荷トルクを受け持つことができる波動発生器を実現できる。
2016129123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の外歯歯車の円周方向の各部を、複数個の固体変位素子を用いて、半径方向に所定の振幅および周期で撓めて、剛性の内歯歯車に対する前記外歯歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させ、前記外歯歯車と前記内歯歯車の歯数差に応じた相対回転を両歯車の間に生じさせる波動歯車装置の波動発生器であって、
前記固体変位素子は、モノモルフ型あるいはバイモルフ型の長方形の板状素子を円弧形状に湾曲させたものであり、通電により、前記円弧形状から、当該円弧形状の円弧半径よりも小さな半径の半円形状に変形可能であり、
前記半円形状に変形した前記固体変位素子によって撓められる前記外歯歯車の部分が、前記内歯歯車にかみ合うことを特徴とする波動歯車装置の波動発生器。
【請求項２】
前記固体変位素子の前記半円形状の前記半径をＲｏ、前記円弧半径をＲとすると、
１  ＜  Ｒ／Ｒｏ  ＜  ２
である請求項１に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項３】
前記固体変位素子を保持する素子保持部材を有し、
前記素子保持部材は、前記外歯歯車の内周面に対峙可能な円形外周面と、当該円形外周面において円周方向に等角度間隔に形成された複数の素子保持部とを備え、
前記素子保持部には、前記固体変位素子の凸側面が、前記円形外周面の半径方向の外方を向く状態に保持され、
前記固体変位素子における長さ方向の一方の第１端部は、移動しないように前記素子保持部にピン結合され、他方の第２端部は、前記第１端部に対して接近および離れる方向に移動が自由である、
請求項１に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項４】
前記素子保持部のそれぞれは、前記円形外周面の半径線に直交する直交面に対して、前記円周方向に沿った方向に傾斜する保持面を備え、
前記固体変位素子の前記第１端部は前記保持面における前記円周方向の一方の端にヒンジ結合され、前記第２端部は前記保持面に沿ってスライド自在である請求項３に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項５】
前記固体変位素子の前記凸側面の頂面部分は、直接、あるいは、可撓性の円環を介して、前記外歯歯車の内周面を押圧する請求項１に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項６】
可撓性の外歯歯車の円周方向の各部を、複数個の固体変位素子を用いて、半径方向に所定の振幅および周期で撓めて、剛性の内歯歯車に対する前記外歯歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させ、前記外歯歯車と前記内歯歯車の歯数差に応じた相対回転を両歯車の間に生じさせる波動歯車装置の波動発生器であって、
前記固体変位素子は第１、第２固体変位素子から形成され、
前記第１、第２固体変位素子のそれぞれは、モノモルフ型あるいはバイモルフ型の長方形の板状素子を円弧形状に湾曲させたものであり、通電により、前記円弧形状から、当該円弧形状の円弧半径よりも小さな半径の半円形状に変形可能であり、
前記固体変位素子は、前記第１、第２固体変位素子がそれらの長さ方向の両端において相互に連結された筒形状をしており、前記第１、第２固体変位素子が前記半円形状に変形することにより、前記筒形状から円筒形状に変形し、
前記円筒形状に変形した前記固体変位素子によって撓められる前記外歯歯車の部分が、前記内歯歯車にかみ合うことを特徴とする波動歯車装置の波動発生器。
【請求項７】
前記固体変位素子の前記半円形状の前記半径をＲｏ、前記円弧半径をＲとすると、
１  ＜  Ｒ／Ｒｏ  ＜  ２
である請求項６に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項８】
前記固体変位素子を保持する素子保持部材を有し、
前記素子保持部材は、前記外歯歯車の内周面に対峙可能な円形外周面と、当該円形外周面において円周方向に等角度間隔に形成された複数の素子保持部とを備え、
前記固体変位素子は、前記第１、第２固体変位素子の凸側面が、前記円形外周面の半径方向を向き、当該半径方向への変形が可能な状態で、前記素子保持部に保持されている、
請求項６に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項９】
前記固体変位素子の前記半径方向の外方を向く前記凸側面の頂面部分は、直接、あるいは、可撓性の円環を介して、前記外歯歯車の内周面を押圧する請求項６に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項１０】
請求項１ないし９のうちのいずれか一つの項に記載の波動発生器を有していることを特徴とする波動歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電により伸縮可能な固体変位素子を用いた波動歯車装置の波動発生器、および当該波動発生器を備えた波動歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
波動歯車装置の波動発生器は、可撓性の外歯歯車を非円形に撓めて剛性の内歯歯車に部分的にかみ合わせ、両歯車のかみ合い位置を周方向に移動させて、両歯車の間に歯数差に応じた相対回転を生じさせるようにしている。波動発生器としては、特許文献１、２において提案されているように、通電により伸縮可能な固体変位素子である圧電素子を用いたものが知られている。【０００３】
この構成の波動発生器では、外歯歯車の円周方向の各部を、複数個の圧電素子を用いて、半径方向に一定の振幅および周期で繰り返し撓めて、内歯歯車に対する外歯歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させる。これにより、外歯歯車と内歯歯車の歯数差に応じた相対回転が、両歯車の間に生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５２０２６号公報
【特許文献２】特開２００７−７１２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の固体変位素子を用いた波動発生器は、外歯歯車を撓めるために必要とされる十分な変形を得ることができず、また、半径方向の剛性が十分でない場合が多い。このために、大きな負荷トルクを発生させる波動歯車装置の波動発生器として実用化することが難しい場合が多い。【０００６】
本発明の課題は、円弧形状に湾曲形成した板状の変位素子の剛性、変形量及び変形力を利用して、大きな負荷トルクを受け持つことができる波動歯車装置の波動発生器、および当該波動発生器を備えた波動歯車装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、可撓性の外歯歯車の円周方向の各部を、複数個の固体変位素子を用いて、半径方向に所定の振幅および周期で撓めて、剛性の内歯歯車に対する前記外歯歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させ、前記外歯歯車と前記内歯歯車の歯数差に応じた相対回転を両歯車の間に生じさせる波動歯車装置の波動発生器において、前記固体変位素子は、モノモルフ型あるいはバイモルフ型の長方形の板状素子を円弧形状に湾曲させたものであり、通電により、前記円弧形状から、当該円弧形状の円弧半径よりも小さな半径の半円形状に変形可能であり、前記半円形状に変形した前記固体変位素子によって撓められる前記外歯歯車の部分が、前記内歯歯車にかみ合うことを特徴としている。【０００８】
固体変位素子は、偏平な円弧形状から半円形状に近づく方向に変形する際に、半円形状付近までは、円弧の弦方向の変形量に比べて半径方向の変形量が大きいので、その凸側面の頂点を大きく変位させることができる。また、固体変位素子の半径方向の剛性は、半円形状に変形させると、それよりも偏平な円弧形状の変形状態の場合に比べて格段に高くなる。【０００９】
したがって、固体変位素子を半円形状に変形させることにより、当該固体変位素子によって押圧される外歯歯車の部分を半径方向に大きく変形させて、内歯歯車に確実にかみ合わせることができる。また、両歯車のかみ合い位置において固体変位素子に作用する半径方向荷重が最大になるが、この位置の固体変位素子は半円形状に変形しており、剛性が非常に高い。よって、固体変位素子の半径方向への大きな変位と剛性の強さを利用して、大きな負荷トルクを受け持つことができる波動発生器を実現できる。【００１０】
ここで、前記固体変位素子の前記半径形状の前記半径をＲｏ、前記円弧半径をＲとすると、これらの関係は次の条件式を満足することが望ましい。
１  ＜  Ｒ／Ｒｏ  ＜  ２【００１１】
本発明の波動発生器は、前記固体変位素子を保持する素子保持部材を有し、前記素子保持部材が、前記外歯歯車の内周面に対峙可能な円形外周面と、当該円形外周面において円周方向に等角度間隔に形成された複数の素子保持部とを備えている場合には、前記素子保持部には、前記固体変位素子の凸側面が、前記円形外周面の半径方向の外方を向く状態に保持される。また、前記固体変位素子における長さ方向の一方の第１端部は、移動しないように前記素子保持部にヒンジ結合（ピン結合）され、他方の第２端部は、前記第１端部に対して接近および離れる方向に移動が自由とされる。【００１２】
この場合、前記素子保持部のそれぞれは、前記円形外周面の半径線に直交する直交面に対して傾斜する傾斜保持面を備え、前記固体変位素子の前記第１端部は前記傾斜保持面における前記円周方向の一方の端にヒンジ結合され、前記第２端部は前記傾斜保持面に沿ってスライド自在であることが望ましい。【００１３】
このようにすると、各固体変位素子の変位に伴う当該固体変位素子の頂点（外歯歯車の内周面との接触位置）の動きは、外歯歯車の楕円運動に近くなる。よって、各固体変位素子の保持面を傾斜面とすることで、楕円状輪郭の剛体プラグを用いた波動発生器による外歯歯車の変位により近い変位を、外歯歯車に与えることができる。【００１４】
また、本発明の波動発生器において、前記固体変位素子の前記凸側面の頂面部分は、直接、あるいは、可撓性の円環を介して、前記外歯歯車の内周面を押圧すればよい。可撓性の円環を用いると、より少ない個数の固体変位素子を用いて、外歯歯車を所望の撓み形状となるように撓めることが容易になる。【００１５】
次に、固体変位素子による外歯歯車の撓み量を大きくするためには、２個の上記構成の固体変位素子を連結して用いればよい。この場合には、前記固体変位素子は第１、第２固体変位素子から形成され、前記第１、第２固体変位素子のそれぞれは、モノモルフ型あるいはバイモルフ型の長方形の板状素子を円弧形状に湾曲させたものであり、通電により、前記円弧形状から、当該円弧形状の円弧半径よりも小さな半径の半円形状に変形可能である。また、前記固体変位素子は、前記第１、第２固体変位素子がそれらの長さ方向の両端において相互に連結された筒形状をしており、前記第１、第２固体変位素子が前記半円形状に変形することにより、前記筒形状から円筒形状に変形する。円筒形状に変形した前記固体変位素子によって撓められる前記外歯歯車の部分が、前記内歯歯車にかみ合う。【００１６】
この場合には、固体変位素子を保持する素子保持部材の各素子保持部において、前記固体変位素子を、前記第１、第２固体変位素子の凸側面が前記円形外周面の半径方向を向き、当該半径方向への変形が可能な状態に保持すればよい。【００１７】
次に、本発明の波動歯車装置は、上記構成の波動発生器を有していることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した波動歯車装置の正面図および縦断面図である。
【図２】図１の波動歯車装置の波動発生器を示す正面図、断面図および部分拡大断面図である。
【図３】図２の波動発生器の固体変位素子の変形状態を示す説明図である。
【図４】波動発生器の固体変位素子の弦方向および半径方向の撓み量を示す説明図、および、円弧半径と変位量の関係を示すグラフである。
【図５】固体変位素子の半径方向剛性率を示す説明図、および、円弧半径と半径方向剛性率の関係を示すグラフである。
【図６】固体変位素子の弦方向収縮量および円弧方向収縮量を示す説明図、および、円弧半径と収縮率の関係を示すグラフである。
【図７】固体変位素子の別の例を示す説明図である。
【図８】固体変位素子の別の例を示す説明図である。
【図９】本発明を適用した波動歯車装置の波動発生器の別の例を示す正面図、断面図および部分拡大断面図である。
【図１０】保持面の角度を変えた場合における固体変位素子の頂点の動きを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照して本発明を適用した波動発生器を備えた波動歯車装置の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１（ａ）は本実施の形態に係る波動歯車装置を示す正面図であり、図１（ｂ）はその縦断面図である。波動歯車装置１は、剛性の内歯歯車２と、この内側に同軸に配置されたカップ形状の外歯歯車３と、この内側に同軸に装着した波動発生器４とを有している。例えば、ｎを正の整数とすると、外歯歯車３の歯数は内歯歯車２の歯数よりも２ｎ枚少ない。
【００２１】
波動発生器４によって、外歯歯車３は楕円形状に撓められ、その楕円形状の長軸Ｌ１の方向の両端において内歯歯車２にかみ合っている。両歯車２、３のかみ合い位置は、波動発生器４によって、内歯歯車２の円周方向に移動させられる。両歯車２、３は、かみ合い位置が１周分移動する間に、歯数差分に相当する角度分の相対回転が生じる。
【００２２】
図２（ａ）は波動発生器４を取り出して示す正面図であり、図２（ｂ）はその縦断面図であり、図２（ｃ）はその部分拡大断面図である。波動発生器４は、円環形状をした剛性の素子保持部材１１と、この素子保持部材１１の外周部分に保持されている複数個の固体変位素子１２と、素子保持部材１１の外周を覆う状態に同軸に装着した可撓性の円環１３と、素子保持部材１１の外周部分の両側に同軸に取り付けた円環状の素子押さえ１４とを備えている。
【００２３】
素子保持部材１１は、その中心軸線１ａの方向の幅が一定の円形外周面１５を備え、当該円形外周面１５には、円周方向に沿って複数の素子保持部１６が一定の角度間隔で形成されている。素子保持部１６は、円形外周面１５を全幅で所定の深さに切り取った凹部であり、隣接する素子保持部１６の間は、円周方向に所定厚さの仕切り部１７によって仕切られている。本例では、１２個の素子保持部１６が形成されている。素子保持部１６は、素子保持部材１１の半径線１８に直交する保持面１６ａを備え、保持面１６ａは、半径線１８との交点Ｐ１から一方の側の端１６ｂまでの距離が、交点から他方の側の端１６ｃまでの距離よりも短い。
【００２４】
素子保持部１６のそれぞれに、１個ずつ、固体変位素子１２が保持されている。固体変位素子１２は、保持面１６ａの幅とほぼ同一の幅で、保持面１６ａの長さよりも長い長方形の板状素子を円弧状に湾曲成形したものである。固体変位素子１２は、円弧状に湾曲させた長方形の電極板２１と、電極板２１の凹面側に積層された板状の圧電素子２２とを備えたモノモルフ型の変形素子である。固体変位素子１２として形状記憶合金を用いることも可能である。
【００２５】
素子保持部１６に保持された固体変位素子１２が幅方向に抜け出ないように、両側から素子押さえ１４によって保持される。素子押さえ１４は、素子保持部１６の間の仕切り部１７の両側の側面部分に取り付けられている。また、固体変位素子１２のそれぞれは、半径方向の外側に配置されている可撓性の円環１３の内周面を内側から押圧している。
【００２６】
固体変位素子１２の初期設定形状は、図２（ｃ）に実線で示すように、保持面１６ａの一方の端１６ｂから他方の端１６ｃに掛け渡される円弧形状１２Ａであり、素子保持部材１１の半径方向の外方に凸側面１２ａが面している。円弧形状１２Ａは、想像線で示す半円形状１２Ｂにした場合に比べて、保持面１６ａからの高さ（半径方向の高さ）が低い偏平な円弧形状である。固体変位素子１２に対する通電を制御することにより、固体変位素子１２は、偏平な円弧形状１２Ａから半円形状１２Ｂまでの間で、変形状態を変えることが可能である。
【００２７】
固体変位素子１２の一方の第１端部１２ｂは保持面１６ａの一方の端１６ｂに対してヒンジ結合（ピン結合）され、この第１端部１２ｂを中心として、固体変位素子１２は保持面１６ａに対して接近および離れる方向に回動可能である。これに対して、固体変位素子１２の他方の第２端部１２ｃは自由端であり、第１端部１２ｂに対して接近および離れる方向への移動が自由である。また、固体変位素子１２が半円形状１２Ｂの状態では、その頂点Ｐが保持面１６ａに直交する半径線１８上に位置するように設定されている。
【００２８】
また、固体変位素子１２が偏平な円弧形状１２Ａの状態では、その凸側面１２ａの頂点Ｐは最も低い位置にあり、この位置は、素子保持部材１１の円形外周面１５上に位置するように設定されている。これに対して、固体変位素子１２が最も変形した半円形状１２Ｂの状態では、その頂点Ｐは円形外周面１５よりも半径方向の外方に所定量だけ突出した位置となるように設定されている。
【００２９】
本例では、外歯歯車３を楕円形状に撓めるために、楕円形状の長軸Ｌ１の両端に位置する固体変位素子１２、すなわち、図２（ａ）における固体変位素子１２（１）、１２（７）を半円形状１２Ｂに変形させ、これに直交する短軸Ｌ２の両端に位置する固体変位素子１２、すなわち、図２（ａ）における固体変位素子１２（４）、１２（１０）を偏平な円弧形状１２Ａにする。また、固体変位素子１２（４）、１２（１０）から固体変位素子１２（７）、１２（１）に向けて、各固体変位素子１２を徐々に半円形状１２Ｂに近づく方向に変形量を増加させる。これにより、各固体変位素子１２の頂点Ｐに外接する楕円形状が規定される。
【００３０】
素子保持部材１１の外周には可撓性の円環１３が装着されている。円環１３の内径は、素子保持部材１１の円形外周面１５よりも僅かに大きい。したがって、円環１３は、上記のように変形させられた固体変位素子１２によって半径方向に撓められて、それらの頂点Ｐによって規定される楕円形状になる。図２（ａ）の場合には、固体変位素子１２（１）、１２（７）を通る直径線が長軸Ｌ１の位置となり、固体変位素子１２（４）、１２（１０）を通る直径線が短軸Ｌ２の位置となる。
【００３１】
可撓性の円環１３は、可撓性の外歯歯車３の内周面に嵌め込まれている。従って、楕円形状に撓められた円環１３によって外歯歯車３も楕円形状に撓められる。この結果、楕円形状の長軸Ｌ１の両端において外歯歯車３の外歯３ａが内歯歯車２の内歯２ａにかみ合う。
【００３２】
図３には固体変位素子１２の変形状態を示してある。固体変位素子１２のそれぞれの変形状態を周方向に順次に変化させることにより、楕円形状が中心軸線１ａ（図１参照）を中心として回転し、両歯車２、３のかみ合い位置が周方向に移動する。すなわち、楕円形状の短軸位置Ｌ２を規定する固体変位素子１２は徐々に収縮して半円形状１２Ｂとなり、楕円形状の長軸位置を規定する。逆に、楕円形状の長軸位置を規定する半円形状１２Ｂの固体変位素子１２は徐々に伸長して偏平な円弧形状１２Ａに戻り、楕円形状の短軸位置を規定する。
【００３３】
本例の波動発生器４は、上記のように円弧形状をした固体変位素子１２の変形に伴う剛性の変化、変形量および変形力を利用して、大きな負荷トルクを受け持つことが可能である。この点について以下に説明する。
【００３４】
（固体変位素子の円弧形状の変位と半径方向剛性）
図４（ａ）は固体変位素子１２の円弧形状の弦方向および半径方向の変位量を示す説明図であり、図４（ｂ）は固体変位素子１２の偏平率と変位量割合の関係を示すグラフである。
【００３５】
図４（ｂ）のグラフから分かるように、円弧形状の固体変位素子１２の変位量は、δｘ（円弧の弦方向）およびδｙ（円弧の半径方向）共に、半円形状に近づくほど大きい。すなわち、円弧形状の円弧半径をＲとし、半円形状の半径をＲｏとし、円弧形状の偏平率をＲ／Ｒｏとすると、偏平率が１に近づくほど大きい。また、偏平率が２の辺りから小さくなるに連れて変位量割合が大きくなる。さらに、半円形状付近までは、δｙ＞δｘの関係がある。変位量δｙの最大位置である凸側面の頂点Ｐの水平方向ずれは、半円形状に近づくにつれて小さくなることが分かる。
【００３６】
本発明では、外歯歯車と内歯歯車のかみ合い位置に対応する位置に配置されている固体変位素子１２が半円形状に変形する。よって、かみ合い位置において、固体変位素子１２の凸側面の頂点Ｐが半径方向外方に大きく変位するので、外歯歯車を撓めるために必要な変位量を確保することが容易である。
【００３７】
図５（ａ）は固体変位素子１２の半径方向剛性率を示す説明図であり、図５（ｂ）は固体変位素子１２の偏平率と半径方向剛性率の関係を示すグラフである。
【００３８】
図５（ｂ）のグラフから分かるように、固体変位素子１２の半径方向剛性は、偏平率が２の辺りから１に向けて増加し、半円形状に近づくと（偏平率が１に近づくと）急激に大きくなる。本発明では、両歯車２、３のかみ合い位置である楕円形状の長軸Ｌ１の位置において、固体変位素子１２が半円形状に変形するので、かみ合い位置にある固体変位素子１２は大きな負荷トルクを受けることができる。
【００３９】
次に、図６（ａ）は固体変位素子１２の弦方向収縮量および円弧方向収縮量を示す説明図であり、図６（ｂ）は偏平率と収縮率の関係を示すグラフである。このグラフから分かるように、固体変位素子１２を半円形状に変形させるための収縮量は、弦方向の収縮量（矢印Ａに沿った方向）に比べて円弧方向の収縮量（矢印Ｂに沿った方向）が非常に小さい。また、円弧方向の収縮量は半円形状に近づいても微増で済む。
【００４０】
上記の固体変位素子１２の円弧形状の変形と剛性に基づけば、両歯車２、３のかみ合い位置である楕円形状の長軸位置において固体変位素子１２を半円形状に変形させ、短軸位置において偏平な円弧形状に戻すことが望ましい。また、円弧形状の円弧半径Ｒと半円形状の半径Ｒｏとが以下の条件式を満たすモノモルフ型の変形素子を用いることが望ましい。
１  ＜  Ｒ／Ｒｏ  ＜  ２
【００４１】
以上説明したように、本例によれば、外歯歯車３の内周に接する可撓性の円環１３の内側に、円弧形状の固体変位素子１２を円周方向に等角度間隔で複数個配置してある。各固体変位素子１２を円弧形状から半円形状の間で一定の周期で繰り返し変形させることで、外歯歯車３における円周方向の各部分を繰り返し半径方向に撓めることができ、かみ合い位置を円周方向に移動させることができる。
【００４２】
また、波動歯車装置１の両歯車２、３のかみ合いによる半径方向荷重が最大となる楕円形状の長軸Ｌ１付近で、固体変位素子１２を半円形状に変形させている。各固体変位素子１２を半円形状に変形させた場合における半径方向の剛性の強さと、変位量および変形力を利用しているので、大きな負荷トルクを受け持つことのできる波動発生器４を実現できる。
【００４３】
なお、本例においては、可撓性の円環１３を外歯歯車３と固体変位素子１２の間に配置し、固体変位素子１２の凸側面の頂面部分により円環１３の内周面を押圧して、円環１３を楕円形状に撓め、円環１３を介して外歯歯車３を楕円形状に撓めている。円環１３を省略して、固体変位素子１２の凸側面の頂面部分を外歯歯車３の内周面に当接させ、固体変位素子１２によって直接に外歯歯車３を撓めることも可能である。
【００４４】
本例では外歯歯車３を楕円状に撓めているが、外歯歯車３を内歯歯車２に対して同時に３箇所でかみ合う形状に撓めることも可能である。また、本例では、１２個の固体変位素子１２を配置しているが、これ以外の個数の固体変位素子を配置してもよい。少なくとも４個以上の固体変位素子１２を等角度間隔に配列すればよい。
【００４５】
次に、固体変位素子１２としては、図７に示すように、モノモルフ型の変形素子の代わりに、バイモルフ型の変形素子を用いることも可能である。
【００４６】
また、固体変位素子として、図８に示す構成の連結型の固体変位素子を用いることも可能である。図８（ｂ）に示すように、連結型の固体変位素子３０は、第１、第２固体変位素子３１、３２をそれらの長さ方向の両端を相互にヒンジ結合（ピン結合）した連結端３３、３４を備えた偏平な筒形状にしたものである。第１、第２固体変位素子３１、３２は、上記の固体変位素子１２と同一のものである。
【００４７】
また、素子保持部材１１Ａの各素子保持部１６Ａにおいて、一方の連結端３３を半径方向にのみ移動自在とし、他方の連結端３４を連結端３３に対して接近および離れる方向に移動自在としてある。
【００４８】
したがって、連結型の固体変位素子３０に通電すると、それぞれの第１、第２固体変位素子３１、３２が偏平な円弧形状から半円形状に変形する。この結果、連結固体変位素子３０は、図８（ａ）に示すように円筒形状に変形した状態になる。
【００４９】
このようにすれば、第１、第２固体変形素子３０の凸側面が半径方向の両側を向くので、外歯歯車３を押圧する頂点Ｐの変位量を、単一の固体変位素子を用いる場合に比べて２倍にすることができる。
【００５０】
［波動発生器の別の例］
図９（ａ）は波動発生器４の別の例を示す正面図であり、図９（ｂ）はその縦断面図であり、図９（ｃ）はその部分拡大断面図である。本例の波動発生器４０の基本構成は上記の波動発生器４と同一である。よって、波動発生器４０における対応する部位には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
【００５１】
本例の波動発生器４０では、各素子保持部１６の保持面が傾斜保持面１６１ａとなっている。傾斜保持面１６１ａは、円形外周面１５の半径線に直交する一点鎖線で示す直交面１６０に対して、円周方向に沿った方向に一定角度だけ傾斜した傾斜平面である。本例では、直交面１６０に対して、１０度傾斜した傾斜平面であり、その一方の端１６１ｂから他方の端１６１ｃに向かって直交面１６０に対して半径方向の内側に傾斜している。
【００５２】
固体変位素子１２の一方の端１２ｂは、傾斜保持面１６１ａにおける一方の端１６１ｂにヒンジ結合され、他方の端１２ｃは傾斜保持面１６１ａに沿ってスライド自在である。固体変位素子１２が半円形状１２Ｂの状態では、その頂点Ｐが、半径線１８上に位置するように設定されている。
【００５３】
また、固体変位素子１２が偏平な円弧形状１２Ａの状態では、その凸側面１２ａの頂点Ｐは最も低い位置にあり、この位置は、素子保持部材１１の円形外周面１５上に位置するように設定されている。これに対して、固体変位素子１２が最も変形した半円形状１２Ｂの状態では、その頂点Ｐは円形外周面１５よりも半径方向の外方に所定量だけ突出した位置となるように設定されている。
【００５４】
本例では、外歯歯車３を楕円形状に撓めるために、楕円形状の長軸Ｌ１の両端に位置する固体変位素子１２、すなわち、図９（ａ）における固体変位素子１２（１）、１２（７）を半円形状１２Ｂに変形させ、これに直交する短軸Ｌ２の両端に位置する固体変位素子１２、すなわち、図２（ａ）における固体変位素子１２（４）、１２（１０）を偏平な円弧形状１２Ａに保持する。また、固体変位素子１２（４）、１２（１０）から固体変位素子１２（７）、１２（１）に向けて、各固体変位素子１２を徐々に半円形状１２Ｂに近づく方向に変形量を増加させる。これにより、各固体変位素子１２の頂点Ｐが内接する楕円形状が規定される。
【００５５】
図１０は固体変位素子１２の変形に伴うその頂点Ｐの動きを示す説明図であり、（ａ）は保持面として直交面１６０を用いた場合の説明図であり、（ｂ１）は直交面に対して１０度傾斜した傾斜保持面１６１ａを用いた場合の説明図であり、（ｂ２）は直交面１６０に対して５度傾斜した傾斜保持面１６２を用いた場合の説明図であり、（ｂ３）は直交面１６０に対して１５度傾斜した傾斜保持面１６３を用いた場合の説明図である。
【００５６】
これらの説明図から分かるように、直交面１６０に保持されている固体変位素子１２の変形に伴う頂点Ｐの移動軌跡Ｍ０は半径方向の外方に傾斜した直線状となり、半径方向への変位量はＶ０、半径線１８に直交する方向への変位量はＨ０となる。これに対して、傾斜保持面１６１ａ、１６２、１６３の場合には、頂点Ｐの移動軌跡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３は一方に湾曲した曲線となる。半径方向への変位量Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３はほぼ変位量Ｖ０と同一であるが、半径線１８に直交する方向への変位量Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は直交面１６０の場合に比べて小さくなる。
【００５７】
特に、本例の傾斜角が１０度の傾斜保持面１６１ａの場合には、初期の円弧形状の固体変位素子１２Ａの頂点Ｐの位置および半円形に変形した後の頂点Ｐの位置が、ほぼ半径線１８上に位置するような移動軌跡Ｍ１を描く。したがって、外歯歯車を押圧する各固体変位素子１２の頂点Ｐ（外歯歯車の内周面との接触位置）の動きは、外歯歯車の楕円運動に近くなる。この結果、楕円状輪郭の剛体プラグを用いた波動発生器による外歯歯車の変位により近い変位を、固体変位素子１２を用いて外歯歯車に与えることができる。
【００５８】
なお、傾斜保持面の傾斜角度は、固体変位素子の大きさ、形状、変位量、波動発生器の外径寸法等に応じて適切な角度に設定すればよい。図１０（ｂ１）に示すように、初期の円弧形状の固体変位素子１２の頂点Ｐの位置および半円形に変形した後の頂点Ｐの位置が、ほぼ半径線１８上に位置するように設定することが望ましい。
【図１】
2016129123.tif 000003
【図２】
2016129123.tif 000004
【図３】
2016129123.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016129123.tif 000009
【図８】
2016129123.tif 000010
【図９】
2016129123.tif 000011
【図１０】
2016129123.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月20日(2016.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の外歯歯車の円周方向の各部を、複数個の固体変位素子を用いて、半径方向に所定の振幅および周期で撓めて、剛性の内歯歯車に対する前記外歯歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させ、前記外歯歯車と前記内歯歯車の歯数差に応じた相対回転を両歯車の間に生じさせる波動歯車装置の波動発生器であって、
前記固体変位素子は、モノモルフ型あるいはバイモルフ型の長方形の板状素子を円弧形状に湾曲させたものであり、通電により、前記円弧形状から、当該円弧形状の円弧半径よりも小さな半径の半円形状に変形可能であり、
前記半円形状に変形した前記固体変位素子によって撓められる前記外歯歯車の部分が、前記内歯歯車にかみ合い、
前記固体変位素子を保持する素子保持部材を有し、
前記素子保持部材は、前記外歯歯車の内周面に対峙可能な円形外周面と、当該円形外周面において円周方向に等角度間隔に形成された複数の素子保持部とを備え、
前記素子保持部には、前記固体変位素子の凸側面が、前記円形外周面の半径方向の外方を向く状態に保持され、
前記固体変位素子における長さ方向の一方の第１端部は、移動しないように前記素子保持部にピン結合され、他方の第２端部は、前記第１端部に対して接近および離れる方向に移動が自由であることを特徴とする波動歯車装置の波動発生器。
【請求項２】
前記固体変位素子の前記半円形状の前記半径をＲｏ、前記円弧半径をＲとすると、
１  ＜  Ｒ／Ｒｏ  ＜  ２
である請求項１に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記素子保持部のそれぞれは、前記円形外周面の半径線に直交する直交面に対して、前記円周方向に沿った方向に傾斜する保持面を備え、
前記固体変位素子の前記第１端部は前記保持面における前記円周方向の一方の端にヒンジ結合され、前記第２端部は前記保持面に沿ってスライド自在である請求項１に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項５】
前記固体変位素子の前記凸側面の頂面部分は、直接、あるいは、可撓性の円環を介して、前記外歯歯車の内周面を押圧する請求項１に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項６】
可撓性の外歯歯車の円周方向の各部を、複数個の固体変位素子を用いて、半径方向に所定の振幅および周期で撓めて、剛性の内歯歯車に対する前記外歯歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させ、前記外歯歯車と前記内歯歯車の歯数差に応じた相対回転を両歯車の間に生じさせる波動歯車装置の波動発生器であって、
前記固体変位素子は第１、第２固体変位素子から形成され、
前記第１、第２固体変位素子のそれぞれは、モノモルフ型あるいはバイモルフ型の長方形の板状素子を円弧形状に湾曲させたものであり、通電により、前記円弧形状から、当該円弧形状の円弧半径よりも小さな半径の半円形状に変形可能であり、
前記固体変位素子は、前記第１、第２固体変位素子がそれらの長さ方向の両端において相互に連結された筒形状をしており、前記第１、第２固体変位素子が前記半円形状に変形することにより、前記筒形状から円筒形状に変形し、
前記円筒形状に変形した前記固体変位素子によって撓められる前記外歯歯車の部分が、前記内歯歯車にかみ合うことを特徴とする波動歯車装置の波動発生器。
【請求項７】
前記固体変位素子の前記半円形状の前記半径をＲｏ、前記円弧半径をＲとすると、
１  ＜  Ｒ／Ｒｏ  ＜  ２
である請求項６に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項８】
前記固体変位素子を保持する素子保持部材を有し、
前記素子保持部材は、前記外歯歯車の内周面に対峙可能な円形外周面と、当該円形外周面において円周方向に等角度間隔に形成された複数の素子保持部とを備え、
前記固体変位素子は、前記第１、第２固体変位素子の凸側面が、前記円形外周面の半径方向を向き、当該半径方向への変形が可能な状態で、前記素子保持部に保持されている、
請求項６に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項９】
前記固体変位素子の前記半径方向の外方を向く前記凸側面の頂面部分は、直接、あるいは、可撓性の円環を介して、前記外歯歯車の内周面を押圧する請求項６に記載の波動歯車装置の波動発生器。
【請求項１０】
請求項１、２、４ないし９のうちのいずれか一つの項に記載の波動発生器を有していることを特徴とする波動歯車装置。
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月30日(2017.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図３には固体変位素子１２の変形状態を示してある。固体変位素子１２のそれぞれの変形状態を周方向に順次に変化させることにより、楕円形状が中心軸線１ａ（図１参照）を中心として回転し、両歯車２、３のかみ合い位置が周方向に移動する。すなわち、楕円形状の短軸Ｌ２の位置を規定する固体変位素子１２は徐々に収縮して半円形状１２Ｂとなり、楕円形状の長軸位置を規定する。逆に、楕円形状の長軸位置を規定する半円形状１２Ｂの固体変位素子１２は徐々に伸長して偏平な円弧形状１２Ａに戻り、楕円形状の短軸位置を規定する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
したがって、連結型の固体変位素子３０に通電すると、それぞれの第１、第２固体変位素子３１、３２が偏平な円弧形状から半円形状に変形する。この結果、連結型の固体変位素子３０は、図８（ａ）に示すように円筒形状に変形した状態になる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
このようにすれば、第１、第２固体変形素子３１、３２の凸側面が半径方向の両側を向くので、外歯歯車３を押圧する頂点Ｐの変位量を、単一の固体変位素子を用いる場合に比べて２倍にすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
固体変位素子１２の一方の第１端部１２ｂは、傾斜保持面１６１ａにおける一方の端１６１ｂにヒンジ結合され、他方の第２端部１２ｃは傾斜保持面１６１ａに沿ってスライド自在である。固体変位素子１２が半円形状１２Ｂの状態では、その頂点Ｐが、半径線１８上に位置するように設定されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
特に、本例の傾斜角が１０度の傾斜保持面１６１ａの場合には、初期の円弧形状１２Ａの固体変位素子１２の頂点Ｐの位置および半円形に変形した後の頂点Ｐの位置が、ほぼ半径線１８上に位置するような移動軌跡Ｍ１を描く。したがって、外歯歯車を押圧する各固体変位素子１２の頂点Ｐ（外歯歯車の内周面との接触位置）の動きは、外歯歯車の楕円運動に近くなる。この結果、楕円状輪郭の剛体プラグを用いた波動発生器による外歯歯車の変位により近い変位を、固体変位素子１２を用いて外歯歯車に与えることができる。
【国際調査報告】
2016129123.tif 000013
2016129123.tif 000014
2016129123.tif 000015
2016129123.tif 000016