(57)【要約】【課題】外輪の押圧による可撓性外歯車の応力集中を抑制する波動歯車伝達装置を提供する。【解決手段】波動歯車伝達装置１が、可撓性外歯車３を楕円状に撓めて剛性内歯車２に対して部分的に噛合させて噛合位置を周方向に移動させる波動発生器４を備える。波動発生器４は、可撓性外歯車３の内周側に配置された可撓性のベアリング５０と、ベアリング５０の内周側に配置された楕円カム６０とを含む。ベアリング５０は、内輪５１と外輪５２とボール５３とを含む。外輪５２の外周５２ａに、外輪５２の内周５２ｂの軌道溝８０の裏側に配置されて全周に延びる外周溝７０が形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複数の内歯を有する剛性内歯車と、
外周に複数の外歯を有する可撓性外歯車と、
前記可撓性外歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯車を楕円状に撓めて前記剛性内歯車に対して部分的に噛合させて噛合位置を周方向に移動させる波動発生器と、を備え、
前記波動発生器は、内輪と外輪と前記内輪および前記外輪の間に介在するボールとを有する可撓性のベアリングと、前記ベアリングの内周側に配置されて前記ベアリングを外周側に弾性変形させる楕円カムと、を含み、
前記外輪の外周において前記外輪の内周の軌道溝の裏側に配置されて全周に延びる外周溝が形成されている波動歯車伝達装置。
【請求項２】
請求項１において、前記外輪の軸方向に関する前記外周溝の溝幅ｗと、前記ボールの直径Ｄとは、下記の関係式（１）を満たす波動歯車伝達装置。
ｗ≧Ｄ／１０          …（１）
【請求項３】
請求項１または２において、前記外周溝の溝深さｄと、前記外輪の軌道溝の底部における最小肉厚ｔとは、下記の関係式（２）を満たす波動歯車伝達装置。
ｄ≦ｔ／２            …（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波動歯車伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
噛み合い式歯車装置のカップ状またはシルクハット状の可撓性外歯車において、歯部に隣接した胴部に薄肉部分を形成して、歯部を半径方向に撓み易くする技術が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
噛み合い式歯車装置のシルクハット型の可撓性外歯車において、胴部に接続されるダイヤフラム部の厚さ変化の設定で、ダイヤフラム部の応力集中を抑制する技術が提案されている（例えば特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１５９９１７号公報
【特許文献２】特開平８−１６６０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、可撓性外歯車の内側には、可撓性外歯車を楕円状に撓ませる波動発生器が配置されている。波動発生器は、可撓性のベアリングと、楕円カムとを含む。可撓性外歯車は、ベアリングのボールから外輪を介して強い押圧力を受けて、楕円状に変形され、楕円の長径部分の外歯が、剛性内歯車の対応する内歯と噛み合わされる。このため、可撓性外歯車において外輪から押圧力を受ける歯底部分に、応力が集中するという問題がある。
【０００５】
特許文献１，２では、このような応力集中を抑制することができない。
本発明の目的は、外輪の押圧による可撓性外歯車の応力集中を抑制することができる波動歯車伝達装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、内周（２ａ）に複数の内歯（２１）を有する剛性内歯車（２）と、外周（３１ａ）に複数の外歯（３３）を有する可撓性外歯車（３）と、前記可撓性外歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯車を楕円状に撓めて前記剛性内歯車に対して部分的に噛合させて噛合位置を周方向に移動させる波動発生器（４）と、を備え、前記波動発生器は、内輪（５１）と外輪（５２）と前記内輪および前記外輪の間に介在するボール（５３）とを有する可撓性のベアリング（５０）と、前記ベアリングの内周側に配置されて前記ベアリングを外周側に弾性変形させる楕円カム（６０）と、を含み、前記外輪の外周（５２ａ）において前記外輪の内周（５２ｂ）の軌道溝（８０）の裏側に配置されて全周に延びる外周溝（７０）が形成されている波動歯車伝達装置（１）を提供する。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
請求項２のように、前記外輪の軸方向（Ｘ）に関する前記外周溝の溝幅ｗと、前記ボールの直径Ｄとは、下記の関係式（１）を満たしてもよい。
【０００８】
ｗ≧Ｄ／１０          …（１）
請求項３のように、前記外周溝の溝深さｄと、前記外輪の軌道溝の底部における最小肉厚ｔとは、下記の関係式（２）を満たしてもよい。
ｄ≦ｔ／２            …（２）
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明では、内歯と外歯の噛み合い領域で外歯の歯底部分は、ベアリングのボールによってベアリングの外輪を介して外周側へ押圧される。外輪に外周溝が設けてあるので、外輪から前記歯底部分に付与される押圧力が弱められる。このため、外輪の押圧による可撓性外歯車の応力集中を抑制することができる。
請求項２の発明では、外周溝の溝幅ｗをボールの直径Ｄの１／１０以上とすることで、応力集中の抑制に寄与することができる。
【００１０】
請求項３の発明では、外周溝の溝深さｄを外輪の軌道溝の底部における最小肉厚ｔの１／２以下とすることで、外輪の強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の波動歯車伝達装置の概略断面図である。
【図２】波動歯車伝達装置の要部の模式図である。
【図３】（ａ）は、波動発生器の周辺の構造の拡大断面図であり、（ｂ）は外輪の要部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、波動歯車伝達装置１は、剛性内歯車２と、可撓性外歯車３と、波動発生器４と、入力軸５と、第１端部材６と、第２端部材７と、第１軸受８と、第２軸受９と、クロスローラベアリング１０とを備えている。
入力軸５は、モータの出力軸等の回転源に接続固定される。また、第１端部材６は、当該第１端部材６に対して回転負荷を提供する第１負荷部材（図示せず）に接続固定される。第１端部材６は、波動歯車伝達装置１の出力部材を構成する。第２端部材７は、当該第２端部材７に対して固定負荷を提供する第２負荷部材（図示せず）に接続固定される。第２負荷部材は、第２端部材７を回転しないように拘束する。波動歯車伝達装置１は、減速機または増速機に用いられる。
【００１３】
第１端部材６および第２端部材７は、装置軸線１ａの方向に離隔して配置されている。第１端部材６および第２端部材７は環状の部材であり、第１端部材６および第２端部材７の中心軸線は、装置軸線１ａに一致している。
入力軸５は、第１端部材６および第２端部材７の中心を、装置軸線１ａの方向に向けて貫通するように延びている。入力軸５は、第１端部材６および第２端部材７の内周面６ａ，７ａによって、それぞれ、第１軸受８および第２軸受９を介して、回転可能に支持されている。第１軸受８および第２軸受９は、例えば玉軸受からなる。
【００１４】
剛性内歯車２と、可撓性外歯車３と、波動発生器４と、クロスローラベアリング１０とは、装置軸線１ａの方向に関して、第１端部材６と第２端部材７との間に挟まれている。クロスローラベアリング１０は、外輪１１と、内輪１２と、ローラ１３とを含む。
剛性内歯車２は、装置軸線１ａの方向に関して、第２端部材７とクロスローラベアリング１０の内輪１２との間に配置されている。第２端部材７と剛性内歯車２と内輪１２とが、固定ねじ１４によって一体回転可能に連結されている。固定ねじ１４は、第２端部材７の円周方向に一定の間隔で複数本設けられる。剛性内歯車２は、内周面２ａに複数の内歯２１を形成している。
【００１５】
可撓性外歯車３は、胴部３１と、連結壁３２とを含む。胴部３１は、薄肉の円筒状をなし、装置軸線１ａの方向に関して、第１端部３１１と第２端部３１２とを有している。第１端部３１１は、第１端部材６に対向している。第２端部３１２は、第２端部材７に対向している。
胴部３１の外周３１ａ（可撓性外歯車３の外周に相当）には、剛性内歯車２の内側に配置されて、剛性内歯車２の内歯２１に噛み合い可能な外歯３３が形成されている。
【００１６】
連結壁３２は、胴部３１の第１端部３１１から径方向外方に延びている。すなわち、可撓性外歯車３が、いわゆるシルクハット形状をなしている。
本実施形態では、波動歯車伝達装置１が、いわゆるシルクハット型である例に則して説明するが、本発明は、可撓性外歯車３がカップ形状をなす、いわゆるカップ型の波動歯車伝達装置や、可撓性外歯車３がフラット形状なす、いわゆるフラット型（パンケーキ型）の波動歯車伝達装置に適用することができる。
【００１７】
図２は波動歯車伝達装置１の要部の概略図である。図１および図２に示すように、波動発生器４は、ベアリング５０と、楕円カム６０とを含む。ベアリング５０は、可撓性を有している。楕円カム６０は、ベアリング５０の内周側に配置されている。楕円カム６０は、ベアリング５０を外周側に弾性変形させる。
ベアリング５０は、内輪５１と、外輪５２と、ボール５３と、リテーナ（図示せず）とを含む。内輪５１および外輪５２は、可撓性を有している。ボール５３は、内輪５１と外輪５２の間に、自転及び公転可能に挟持されている。
【００１８】
前記リテーナは、ボール５３を互いに離隔して保持するようになっている。ベアリング５０は、楕円カム６０に嵌合されていない状態では真円形状になる。
楕円カム６０は、入力軸５の外周面５ａに一体に形成されている。なお、楕円カム６０は、入力軸５の外周面５ａにねじ止め等により固定されるものであってもよい。
楕円カム６０の長径は、真円時の内輪５１の内径より大きく設定され、楕円カム６０の短径は、真円時の内輪５１の内径より小さく設定されている。このため、図２に示すように、楕円カム６０が内輪５１の内周側に配置されることにより、長径部の２箇所（図２では上下２箇所）で内輪５１を外周側に押圧して内輪５１を楕円形に弾性変形させる。楕円カム６０が回転することに伴って長径部が回転し、弾性変形した内輪５１は、楕円カム６０と一体回転する。
【００１９】
図３（ａ）は、波動発生器４の周辺の構造の拡大概略断面図である。図３（ｂ）は、外輪５２の外周５２ａの拡大図である。
図３（ａ）に示すように、外輪５２の外周５２ａには、外輪５２の全周に延びる外周溝７０が形成されている。外周溝７０は、外輪５２の内周５２ｂの軌道溝８０の裏側に配置されている。
【００２０】
図３（ｂ）に示すように、外周溝７０は、底部７１と、一対の内壁面７２とを有している。一対の内壁面７２は、外輪５２の軸方向Ｘに対向している。各内壁面７２と外輪５２の外周５２ａとの間に形成されるコーナー部には、面取り９０が形成されている。面取り９０は、図示のようなＲ面取りであってもよいし、Ｃ面取りであってもよい。
図３（ａ）を参照して、外輪５２の軸方向Ｘに関する外周溝７０の溝幅ｗと、ボール５３の直径Ｄとは、下記の関係式（１）を満たしている。
【００２１】
ｗ≧Ｄ／１０                …（１）
軸方向Ｘに関する、外周溝７０の溝幅ｗの中心位置は、軸方向Ｘに関する、軌道溝８０の中心位置と一致している。
また、外周溝７０の溝深さｄと、軌道溝８０の底部における外輪５２の最小肉厚ｔとは、下記の関係式（２）を満たしていてもよい。
【００２２】
ｄ≦ｔ／２                …（２）
内輪５１と外輪５２とは独立して回転可能であるので、内輪５１は楕円カム６０と一体回転し、外輪５２は内輪５１により楕円形に撓められる。これにより、波動発生器４は、可撓性外歯車３を略楕円形に撓ませると共に、その長径部の２箇所で部分的に剛性内歯車２と可撓性外歯車３とを係合させる。
【００２３】
すなわち、波動発生器４は、可撓性外歯車３の径方向反対側の２箇所を外周側に向けて押圧し楕円形に弾性変形させることにより、長径部の外歯３３を内歯２１に噛合させる。そして、波動発生器４は、可撓性外歯車３と剛性内歯車２との噛み合わせ位置を周方向に移動することにより、可撓性外歯車３と剛性内歯車２とを差動させる。
モータの出力軸等の回転源（図示せず）に連結された入力軸５が高速回転すると、楕円形状の波動発生器４によって楕円形状に撓められて円周方向の２か所で内歯２１に噛み合っている外歯３３の噛合部分は円周方向に移動する。外歯３３と内歯２１の歯数は異なっているので、歯数差に応じた相対回転がこれらの外歯３３と内歯２１の間に発生する。この回転は、入力回転数に比べて大幅に減速されたものとなる。その減速回転が、前記負荷部部材に接続された第１端部材６（出力部材）から出力されて、負荷部材（図示せず）に伝達される。
【００２４】
本実施形態では、内歯２１と外歯３３の噛み合い領域で外歯３３の歯底部分は、ベアリング５０のボール５３によってベアリング５０の外輪５２を介して外周側へ押圧される［図３（ａ）の白抜き矢符を参照］。外輪５２に外周溝７０が設けてあるので、外輪５２から外歯３３の歯底部分に付与される押圧力が弱められる。このため、外輪５２の押圧による可撓性外歯車３の応力集中を抑制することができる。
【００２５】
また、可撓性外歯車３の内周と外輪５２の外周５２ａとの摺動部分の摩耗等の材料劣化を抑制することができる。
また、仮に溝幅ｗがボール５３の直径Ｄの１／１０未満である場合（ｗ＜Ｄ／１０）には、応力集中を抑制する効果として所要の効果が得られないおそれがある。これに対して、本実施形態では、軸方向Ｘに関する外周溝７０の溝幅ｗをボール５３の直径Ｄの１／１０以上とすることで（ｗ≧Ｄ／１０）、外歯３３の歯底部分の応力集中の抑制に所要の効果を発揮することができる。
【００２６】
可撓性外歯車３の応力集中を抑制する（すなわち可撓性外歯車３の最大応力を所要値以下とする）ためには、溝深さｄは、例えば１０μｍ以上とされることが好ましい。
また、仮に、外周溝７０の溝深さｄが、外輪５２の軌道溝８０の底部における最小肉厚ｔの１／２を超える場合（ｄ＞ｔ／２の場合）には、外輪５２の強度（引張強度）として所要の強度が得られないおそれがある。これに対して、本実施形態では、外周溝７０の溝深さｄを外輪５２の軌道溝８０の底部における最小肉厚ｔの１／２以下とすることで（ｄ≦ｔ／２）、外輪５２に所要の強度を確保することができる。この観点から、溝深さｄは、例えば１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下とされる。
【００２７】
また、外周溝７０の各内壁面７２と外輪５２の外周５２ａとの間のコーナー部に、面取り９０が形成されている。仮にコーナー部に面取りが形成されずエッジ状に形成されている場合には、エッジ状のコーナー部によって外歯３３の歯底部分を押圧する際の面圧が上昇するおそれがある。これに対して、本実施形態では、面取り９０の形成によって、コーナー部による面圧の上昇を抑制することができ、この点からも応力集中を抑制することができる。
【００２８】
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、外周溝７０にグリースを収容されていてもよい。その場合、また、可撓性外歯車３の内周と外輪５２の外周５２ａとの摺動部分の摩耗等の材料劣化を一層抑制することができる。
その他、本発明は、特許請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００２９】
１…波動歯車伝達装置、２…剛性内歯車、２ａ…外周、３…可撓性外歯車、４…波動発生器、２１…内歯、３１…胴部、３１ａ…外周、３３…外歯、５０…ベアリング、５１…内輪、５２…外輪、５２ａ…外周、５２ｂ…内周、５３…ボール、７０…外周溝、７１…底部、７２…内壁面、８０…軌道溝、９０…面取り、Ｄ…（ボールの）直径、ｄ…溝深さ、ｔ…最小肉厚、ｗ…溝幅
【図１】
2017110705.tif 000003
【図２】
2017110705.tif 000004
【図３】
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