(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる歯数を有して内歯歯車の内側に配置される撓み外歯歯車と、
前記撓み外歯歯車の内側に配置されることにより該撓み外歯歯車を撓ませて前記内歯歯車に対して部分的に噛合させるとともに前記撓み外歯歯車の撓み形状を回転させることが可能な波動発生器と、を備え、
前記撓み外歯歯車の内周面には、各外歯の裏側となる位置において歯幅方向に延びる複数の溝部が形成されるとともに、
前記撓み外歯歯車と前記波動発生器との間には、可撓性を有する筒状部材が介在されており、
前記各溝部は、前記各外歯の歯元に設定された歯元円弧形状の同心円に接する溝底円弧形状を有するとともに、該溝底円弧形状の中心と前記同心円の中心とを結ぶ直線に沿った前記撓み外歯歯車の薄肉部リム厚が、該撓み外歯歯車の歯間部における基準リム厚の１／２以上、該基準リム厚以下となるように形成された
波動歯車装置。
【請求項２】
異なる歯数を有して内歯歯車の内側に配置される撓み外歯歯車と、
前記撓み外歯歯車の内側に配置されることにより該撓み外歯歯車を撓ませて前記内歯歯車に対して部分的に噛合させるとともに前記撓み外歯歯車の撓み形状を回転させることが可能な波動発生器と、を備え、
前記撓み外歯歯車の内周面には、各外歯の裏側となる位置において歯幅方向に延びる複数の溝部が形成されるとともに、
前記撓み外歯歯車と前記波動発生器との間には、可撓性を有する筒状部材が介在されており、
前記筒状部材の外周面には、前記撓み外歯歯車の内周面に形成された前記溝部内に配置される突起が設けられた
波動歯車装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の波動歯車装置において、
前記筒状部材は、前記撓み外歯歯車よりも高い剛性を有するものであること、
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、波動歯車装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内歯歯車の内側に配置される撓み外歯歯車と、この撓み外歯歯車の内側に配置されることにより当該撓み外歯歯車を撓ませて内歯歯車に対して部分的に噛合させるとともに、その撓み形状を回転させることが可能な波動発生器と、を備えた波動歯車装置がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、撓み外歯歯車の剛性を左右するリム厚に関する最適設計方法が記載されている。また、特許文献２には、撓み外歯歯車の内周面、各外歯の裏側となる位置において歯幅方向（軸線に沿った方向）に延びる溝部を形成する構成が記載されている。そして、これにより、その撓み外歯歯車を楕円状に撓めることにより生ずる変形応力（撓み応力）を低減して高い耐久性を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８０２５９号公報
【特許文献２】特開２０１４−２０４９６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、上記のように撓み外歯歯車を撓みやすくすることで、負荷入力時、その楕円形状に歪みが生じやすくなるという問題がある。そして、この歪みにより生ずる変形応力（負荷応力）の増大によって、上記撓み応力の低減効果が相殺されてしまう可能性があることから、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、撓み外歯歯車の撓みやすさを確保しつつ負荷入力による歪みの発生を抑えて高い耐久性を確保することのできる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】
上記課題を解決する波動歯車装置は、異なる歯数を有して内歯歯車の内側に配置される撓み外歯歯車と、前記撓み外歯歯車の内側に配置されることにより該撓み外歯歯車を撓ませて前記内歯歯車に対して部分的に噛合させるとともに前記撓み外歯歯車の撓み形状を回転させることが可能な波動発生器と、を備え、前記撓み外歯歯車の内周面には、各外歯の裏側となる位置において歯幅方向に延びる複数の溝部が形成されるとともに、前記撓み外歯歯車と前記波動発生器との間には、可撓性を有する筒状部材が介在されており、前記各溝部は、前記各外歯の歯元に設定された歯元円弧形状の同心円に接する溝底円弧形状を有するとともに、該溝底円弧形状の中心と前記同心円の中心とを結ぶ直線に沿った前記撓み外歯歯車の薄肉部リム厚が、該撓み外歯歯車の歯間部における基準リム厚の１／２以上、該基準リム厚以下となるように形成されたものであることが好ましい。
【０００８】
即ち、各外歯の裏側となる位置に、それぞれ歯幅方向に延びる溝部を形成することで、その撓み外歯歯車を撓めることにより生ずる変形応力（撓み応力）を低減することができる。また、撓み外歯歯車と波動発生器との間に筒状部材を介在させることにより、負荷入力時、その撓み外歯歯車の楕円形状に歪みが生じ難くなる。そして、これにより、その歪みにより生ずる変形応力（負荷応力）を低減することができる。従って、上記構成によれば、撓み外歯歯車の撓みやすさを確保しつつ負荷入力による歪みの発生を抑えて高い耐久性を確保することができる。
【０００９】
また、上記構成によれば、高い剛性と撓みやすさとを好適に両立させることができる。
上記課題を解決する波動歯車装置は、異なる歯数を有して内歯歯車の内側に配置される撓み外歯歯車と、前記撓み外歯歯車の内側に配置されることにより該撓み外歯歯車を撓ませて前記内歯歯車に対して部分的に噛合させるとともに前記撓み外歯歯車の撓み形状を回転させることが可能な波動発生器と、を備え、前記撓み外歯歯車の内周面には、各外歯の裏側となる位置において歯幅方向に延びる複数の溝部が形成されるとともに、前記撓み外歯歯車と前記波動発生器との間には、可撓性を有する筒状部材が介在されており、前記筒状部材の外周面には、前記撓み外歯歯車の内周面に形成された前記溝部内に配置される突起が設けられたものであることが好ましい。
即ち、各外歯の裏側となる位置に、それぞれ歯幅方向に延びる溝部を形成することで、その撓み外歯歯車を撓めることにより生ずる変形応力（撓み応力）を低減することができる。また、撓み外歯歯車と波動発生器との間に筒状部材を介在させることにより、負荷入力時、その撓み外歯歯車の楕円形状に歪みが生じ難くなる。そして、これにより、その歪みにより生ずる変形応力（負荷応力）を低減することができる。従って、上記構成によれば、撓み外歯歯車の撓みやすさを確保しつつ負荷入力による歪みの発生を抑えて高い耐久性を確保することができる。
また、上記構成によれば、より好適に、その撓み外歯歯車と筒状部材との間の滑りを抑えることができる。その結果、より高いトルク伝達効率を確保することができる。
上記課題を解決する波動歯車装置は、前記筒状部材は、前記撓み外歯歯車よりも高い剛性を有するものであることが好ましい。
上記構成によれば、負荷入力時、より効果的に、その撓み外歯歯車の楕円形状に生ずる歪みを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撓み外歯歯車の撓みやすさを確保しつつ負荷入力による歪みの発生を抑えて高い耐久性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】波動歯車装置の斜視図。
【図２】波動歯車装置の正面図。
【図３】波動歯車装置の断面図（図２におけるIII−III断面図）。
【図４】第１内歯歯車、撓み外歯歯車、波動発生器、及び筒状部材の平面図。
【図５】第２内歯歯車、撓み外歯歯車、波動発生器、及び筒状部材の平面図。
【図６】撓み外歯歯車、波動発生器、及び筒状部材の拡大図。
【図７】撓み外歯歯車の内周面に形成された溝部の説明図。
【図８】別例の筒状部材を模式的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、波動歯車装置に関する一実施形態を図面に従って説明する。
図１〜図３に示すように、本実施形態の波動歯車装置１は、径方向外側に延びるフランジ２ａを有した扁平略円筒状のハウジング２と、このハウジング２の軸方向一端側（図３中、左側）に形成された開口部２ｂを閉塞する略円板状の蓋部材３と、を備えている。
【００１６】
また、図３〜図５に示すように、これらのハウジング２及び蓋部材３が形成するケース５内には、内歯歯車１０が設けられている。更に、これら内歯歯車１０の内側には、撓み外歯歯車２０が設けられている。尚、本実施形態では、この撓み外歯歯車２０は、樹脂を用いて形成されている。そして、この撓み外歯歯車２０の内側には、当該撓み外歯歯車２０を略楕円形状に撓ませて上記内歯歯車１０に対して部分的に噛合させるとともに、その撓められた楕円形状（撓み形状）を回転させることが可能な波動発生器３０が設けられている。
【００１７】
詳述すると、本実施形態の波動歯車装置１は、異なる歯数を有して同軸に並置された第１内歯歯車１１及び第２内歯歯車１２を備える所謂フラット型（パンケーキ型）の構成を有している。
【００１８】
具体的には、図３に示すように、ハウジング２の底部２ｃには、貫通孔３１が形成されている。また、この貫通孔３１には、一端側（図３中、左側）に略円板状のフランジ３３ａを有した第１軸状部材３３が挿通されている。そして、本実施形態の第１内歯歯車１１は、そのフランジ３３ａの周縁を囲む態様で上記第１軸状部材３３と一体に形成されている。
【００１９】
尚、本実施形態の第１軸状部材３３は、そのフランジ３３ａをケース５内に配置する状態で、貫通孔３１内に設けられた軸受（滑り軸受）２ｅ，２ｆに軸支されている。そして、本実施形態の波動歯車装置１は、これにより、その第１軸状部材３３と一体に設けられた第１内歯歯車１１が、ケース５内において同軸回転するように構成されている。
【００２０】
一方、第２内歯歯車１２は、蓋部材３と一体に形成されている。尚、本実施形態の蓋部材３は、その開口部２ｂが形成されたハウジング２の軸方向端部に締結されるようになっている。そして、本実施形態の波動歯車装置１は、これにより、そのケース５内に配置された第２内歯歯車１２が、回転不能な状態で上記第１内歯歯車１１と同軸に配置されるようになっている。
【００２１】
さらに詳述すると、図１〜図３に示すように、本実施形態では、蓋部材３の中央部には、貫通孔３５が設けられている。また、この貫通孔３５には、第２軸状部材３６が挿通されている。そして、本実施形態の波動発生器３０は、この第２軸状部材３６と一体に回転する回転体としてのキャリヤ３８と、このキャリヤ３８により回転自在に支持された複数のローラ４０と、を備えて構成されている。
【００２２】
具体的には、図３〜図５に示すように、本実施形態のキャリヤ３８は、第２軸状部材３６に対して相対回転不能に固定される軸部３８ａと、この軸部３８ａの一端から径方向外側に延設された腕部３８ｂと、この腕部３８ｂから軸部３８ａの軸線方向（図３中、左右方向）に延設された支持軸３８ｃと、を備えている。
【００２３】
本実施形態のキャリヤ３８において、軸部３８ａは、貫通孔３５に設けられた軸受（滑り軸受）３ａによって回転自在に支持されている。また、この軸部３８ａは、スプライン嵌合により上記第２軸状部材３６と同軸に固定されている。そして、この軸部３８ａを軸方向に貫通する第２軸状部材３６の先端は、上記第１軸状部材３３のフランジ３３ａに設けられた軸受（滑り軸受）３３ｂに軸支されている。
【００２４】
また、本実施形態のキャリヤ３８において、腕部３８ｂは、上記軸部３８ａを中心とする回転対称形状、詳しくは長尺略菱形状に形成されている。そして、この腕部３８ｂには、周方向に均等間隔（１８０°間隔）で配置された二つの支持軸３８ｃが設けられている。
【００２５】
一方、本実施形態のローラ４０は、樹脂を用いて略円柱状に形成されている。そして、本実施形態の波動発生器３０は、上記各支持軸３８ｃに軸支された二つのローラ４０を備えている。
【００２６】
即ち、本実施形態の波動発生器３０は、その二つのローラ４０が撓み外歯歯車２０の内周面２０ａを径方向外側に押圧することにより、当該撓み外歯歯車２０を略楕円形状に撓ませて上記第１内歯歯車１１及び第２内歯歯車１２の双方に噛合させる。そして、駆動トルクの入力に基づくキャリヤ３８の回転により各ローラ４０の押圧位置が周方向移動することにより、その撓み外歯歯車２０の撓み形状を回転させることが可能な構成となっている。
【００２７】
ここで、本実施形態の第２内歯歯車１２には、第１内歯歯車１１の歯数よりも僅かに大きな歯数が設定されている。尚、この第１内歯歯車１１と第２内歯歯車１２との間の歯数差は、例えば、二歯程度に設定される。そして、撓み外歯歯車２０には、第１内歯歯車１１と等しい歯数が設定されている。
【００２８】
つまり、上記のように波動発生器３０が撓み外歯歯車２０の撓み形状を回転させることで、その第１内歯歯車１１及び第２内歯歯車１２に対する噛合位置もまた周方向に移動する。そして、本実施形態の波動歯車装置１は、これにより、その歯数差に基づいて、第１内歯歯車１１と第２内歯歯車１２とが相対回転する構成になっている。
【００２９】
尚、本実施形態の波動歯車装置１は、そのフランジ２ａを利用してハウジング２を固定することにより、当該ハウジング２とともにケース５を構成する蓋部材３と一体に形成された第２内歯歯車１２が固定要素となるように構成されている。そして、これにより、その波動発生器３０に連結された第２軸状部材３６を入力軸とし、第１内歯歯車１１と一体に形成された第１軸状部材３３を出力軸とする減速装置として機能するようになっている。
【００３０】
（剛性最適化構造）
次に、本実施形態の波動歯車装置１における撓み外歯歯車２０の剛性最適化構造について説明する。
【００３１】
図６に示すように、本実施形態では、撓み外歯歯車２０の内周面２０ａには、その歯幅方向（各図中、紙面に直交する方向）に延びる複数の溝部５０が形成されている。具体的には、これらの溝部５０は、それぞれ、撓み外歯歯車２０の外周面２０ｂに設けられた各外歯５１の裏側となる位置に形成されている。そして、本実施形態の波動歯車装置１は、これにより、その撓み外歯歯車２０の撓みやすさを確保する構成になっている。
【００３２】
詳述すると、図７に示すように、本実施形態の撓み外歯歯車２０において、各外歯５１の歯元には、当該各外歯５１の間に中心Ｐ０を有した円弧形状（歯元円弧形状Ｃ０）が設定されている。また、各溝部５０の溝底には、この歯元円弧形状Ｃ０の同心円Ｃ０´に接する円弧形状（溝底円弧形状Ｃ１）が設定されている。そして、これらの各溝部５０は、それぞれ、その溝底円弧形状Ｃ１の中心Ｐ１と上記同心円Ｃ０´（歯元円弧形状Ｃ０）の中心Ｐ０とを結ぶ直線Ｌに沿った撓み外歯歯車２０の薄肉部リム厚Ｄ１が、当該撓み外歯歯車２０の歯間部における基準リム厚Ｄ０の１／２以上、当該基準リム厚Ｄ０以下となるように形成されている。
【００３３】
また、本実施形態の波動歯車装置１は、可撓性を有して撓み外歯歯車２０と波動発生器３０との間に介在された筒状部材（スリーブ）６０を備えている。本実施形態では、この筒状部材６０は、樹脂を用いて形成されている。更に、この筒状部材６０は、撓み外歯歯車２０よりも高い剛性を有している。具体的には、本実施形態の筒状部材６０は、上記薄肉部リム厚Ｄ１を撓み外歯歯車２０側の基準断面とした場合において、その断面係数が撓み外歯歯車２０よりも大きくなるように形成されている。そして、本実施形態の波動歯車装置１は、この筒状部材６０を介して波動発生器３０（の各ローラ４０）が撓み外歯歯車２０（の内周面２０ａ）を径方向外側に押圧する構成になっている。
【００３４】
以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）即ち、各外歯５１の裏側となる位置に、それぞれ歯幅方向に延びる溝部５０を形成することで、その撓み外歯歯車２０を撓めることにより生ずる変形応力（撓み応力）を低減することができる。また、撓み外歯歯車２０と波動発生器３０との間に筒状部材６０を介在させることにより、負荷入力時、その撓み外歯歯車２０の楕円形状に歪みが生じ難くなる。そして、これにより、その歪みにより生ずる変形応力（負荷応力）を低減することができる。その結果、撓み外歯歯車２０の撓みやすさを確保しつつ負荷入力による歪みの発生を抑えて高い耐久性を確保することができる。特に、樹脂を用いて形成された撓み外歯歯車２０においては、そのクリープ変形を抑えることができるという利点がある。
【００３５】
（２）また、波動発生器３０の駆動力を効率よく、筒状部材６０を介して撓み外歯歯車２０に伝達するためには、両者間の滑りを抑えるべく、撓み外歯歯車２０の内周面２０ａに対して隙間なく筒状部材６０が当接する状態とすることが好ましい。しかしながら、製造誤差を考慮した場合、その実現には極めて高度な品質管理が必要になるという問題がある。
【００３６】
この点、その内周面２０ａに複数の溝部５０を有した撓み外歯歯車２０を用いる上記構成では、その撓み外歯歯車２０が拡径（及び縮径）しやすく、内周面２０ａ側から押し広げられるような状況においても大きな変形応力が生じ難いという利点がある。そして、これにより、高度な品質管理を要することなく、その撓み外歯歯車２０の内周面２０ａに隙間なく筒状部材６０が当接する状態として、高いトルク伝達効率を確保することができる。
【００３７】
（３）更に、筒状部材６０が撓み外歯歯車２０よりも高い剛性を有することで、負荷入力時、より効果的に、その撓み外歯歯車２０の楕円形状に生ずる歪みを抑えることができる。
【００３８】
（４）また、撓み外歯歯車２０の薄肉部リム厚Ｄ１を基準リム厚Ｄ０の１／２以上、当該基準リム厚Ｄ０以下（１／２×Ｄ０≦Ｄ１≦Ｄ０）とすることで、高い剛性と撓みやすさとを好適に両立させることができる。
【００３９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、第２内歯歯車１２を固定要素とすることにより、波動発生器３０（第２軸状部材３６）を入力要素とし、第１内歯歯車１１（第１軸状部材３３）を出力要素とした減速装置として機能することとした。しかし、これに限らず、第１内歯歯車１１を固定要素とする構成であってもよい。そして、２入力１出力、或いは１入力２出力の差動機構として用いてもよい。
【００４０】
・上記実施形態では、撓み外歯歯車２０及び筒状部材６０は、樹脂を用いて形成されることとしたが、例えば、金属を用いる等、その材質は任意に変更してもよい。そして、その内歯歯車１０（１１，１２）及び撓み外歯歯車２０の歯数についてもまた、任意に変更してもよい。
【００４１】
・上記実施形態では、周方向に均等間隔（１８０°間隔）で配置された一対のローラ４０を押圧部材とした波動発生器３０を用いることとした。しかし、これに限らず、例えば、楕円ボールベアリングを用いる等、その波動発生器３０の構成は任意に変更してもよい。
【００４２】
・上記実施形態では、波動歯車装置１は、異なる歯数を有して同軸に並置された第１内歯歯車１１及び第２内歯歯車１２を備える所謂フラット型（パンケーキ型）の構成を有することとした。しかし、これに限らず、例えば、内歯歯車１０の内側に配置された撓み外歯歯車２０自体が直接的に回転伝達可能な所謂カップ型の構成を有するもの等に具体化してもよい。
【００４３】
・図８に示すように、筒状部材６０Ｂの外周面６０ｂに、撓み外歯歯車２０側の各溝部５０内に配置される突起６１を設ける構成としてもよい。尚、この例における各突起６１は、その溝部５０の長手方向に沿って延びる突条形状を有している。このような構成とすることで、より好適に、その撓み外歯歯車２０と筒状部材６０Ｂとの間の滑りを抑えることができる。その結果、より高いトルク伝達効率を確保することができる。
【００４４】
尚、筒状部材６０Ｂは、必ずしも各溝部５０の全てに突起６１を配置するものでなくともよい。そして、その突起６１の形状についてもまた、その溝部５０に対応する突条形状である必要はない。
【００４５】
次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を効果とともに記載する。
（イ）前記筒状部材は、前記薄肉部リム厚を前記撓み外歯歯車側の基準断面とした場合において、その断面係数が前記撓み外歯歯車よりも大きくなるように形成されること、を特徴とする波動歯車装置。これにより、その撓み外歯歯車よりも高い剛性を筒状部材に設定することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…波動歯車装置、２…ハウジング、３…蓋部材、５…ケース、１０…内歯歯車、１１…第１内歯歯車、１２…第２内歯歯車、２０…撓み外歯歯車、２０ａ…内周面、２０ｂ…外周面、３０…波動発生器、３８…キャリヤ、４０…ローラ、５０…溝部、５１…外歯、６０，６０Ｂ…筒状部材、６０ｂ…外周面、６１…突起、Ｌ…直線、Ｃ０…歯元円弧形状、Ｃ０´…同心円、Ｃ１…溝底円弧形状、Ｄ０…基準リム厚、Ｄ１…薄肉部リム厚、Ｐ０，Ｐ１…中心。
【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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