(57)【要約】【課題】歯当たりを改善することができる波動歯車伝達装置を提供する。【解決手段】波動歯車伝達装置が、内歯を有する剛性内歯車と、外歯３３を有する可撓性外歯車３と、波動発生器とを備える。波動発生器は、可撓性外歯車３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、噛合位置を周方向に移動させる。可撓性外歯車３は、胴部３１と、負荷部材に連結される連結壁３２とを含む。胴部３１は、軸方向Ｘの第１端部３１１及び第２端部３１２を有し、外周３１ａに外歯３３を有する。外歯３３の一対の歯面３３ａ，３３ｂが、歯すじ方向Ｙに関して第１歯すじ方向端部３３１から中央部ＹＣを経て第２歯すじ方向端部３３２へ向かうに従って歯厚Ｔを漸増させるように拡がる傾斜状の領域Ａを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の内歯を有する剛性内歯車と、
軸方向の第１端部および第２端部を有し外周に複数の外歯を有する胴部と、前記胴部の前記第１端部から径方向に延びて負荷部材に連結される連結壁とを含む可撓性外歯車と、  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、
各前記外歯は、歯すじ方向に関して、前記第１端部側の第１歯すじ方向端部と、前記第２端部側の第２歯すじ方向端部と、を含み、
各前記外歯の一対の歯面が、前記歯すじ方向に関して前記第１歯すじ方向端部から中央部を経て前記第２歯すじ方向端部へ向かうに従って歯厚を漸増させるように拡がる傾斜状の領域を含む波動歯車伝達装置。
【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】
カップ形状のフレックススプラインを有する撓み噛み合い式歯車装置において、前記フレックススプラインの各歯の歯形として、歯面の歯すじ方向の一対の端部にエンドリリーフ加工が施された歯形が提案されている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１において、歯面の歯すじ方向の中央部は、歯すじ方向に平行な平坦面とされている。
また、減速機の固定内歯車の内歯と噛み合う外歯を形成したカップ状の撓み歯車（フレックススプライン）において、外歯の歯面の全体に、歯すじ方向の各端部に向かうにしたがって歯厚が減少するようにクラウニングを施した歯車が提案されている（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０２−０６２４６１号公報
【特許文献２】実開昭６２−９６１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カップ形状のフレックススプライン（可撓性外歯車）は、胴部と、前記胴部の一端に連結された底部とを含む。前記底部には、例えば減速機の出力軸等の負荷部材が連結される。前記胴部の他端は開口端を形成している。
可撓性外歯車の内側へ波動発生器を組み込むと、内歯に対する外歯の位置関係が軸方向位置に応じて変化し、外歯と内歯の噛み合い時において、前記一端（底部側端）に近いほど、外歯の歯先と内歯の歯先とが接近する傾向にある。
【０００５】
さらに、駆動時に、可撓性外歯車が負荷部材側（前記一端側）からのトルク負荷を受けると、前記胴部は、その軸方向位置に応じて回転方向のねじれ量が異なるように弾性変形する。具体的には、可撓性外歯車の外歯において、前記一端（底部側端）に近い部分の変形量が、前記胴部の前記他端（開口端）に近い部分の変形量よりも大きい。
このため、前記外歯において前記一端に近い部分の歯先と剛性内歯車の対応する内歯の歯先とが干渉したり、歯面間に片当たりが発生したりする等、歯当たりに問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、歯当たりを改善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】
【０００７】
請求項１の発明は、複数の内歯（２１）を有する剛性内歯車（２）と、軸方向（Ｘ）の第１端部（３１１）および第２端部（３１２）を有し外周（３１ａ）に複数の外歯（３３）を有する胴部（３１）と、前記胴部の前記第１端部から径方向に延びて負荷部材に連結される連結壁（３２）とを含む可撓性外歯車（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、各前記外歯は、歯すじ方向（Ｙ）に関して、前記第１端部側の第１歯すじ方向端部（３３１）と、前記第２端部側の第２歯すじ方向端部（３３２）と、を含み、各前記外歯の一対の歯面（３３ａ，３３ｂ）が、前記歯すじ方向に関して前記第１歯すじ方向端部から中央部（ＹＣ）を経て前記第２歯すじ方向端部へ向かうに従って歯厚（Ｔ）を漸増させるように拡がる傾斜状の領域（Ａ）を含む波動歯車伝達装置（１）を提供する。
【０００８】
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。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明では、高トルク伝達時に、外歯および内歯の歯先同士の干渉を抑制しつつ、内歯に対して、外歯の歯面が、歯すじ方向に関して前記連結壁側の第１歯すじ方向端部（特に歯先）で片当たりすることを抑制することができる。すなわち、外歯が歯すじ方向の中央部を含むより広い領域で内歯と歯当たりするように、歯当たりを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】（ａ）は可撓性外歯車の要部の概略平面図であり、（ｂ）は可撓性外歯車の要部の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、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。
【００１２】
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、円筒状をなし、装置軸線１ａの方向（軸方向Ｘ）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】
図２（ａ）および（ｂ）は、可撓性外歯車３の要部の平面図および斜視図である。図２（ａ）および（ｂ）に示すように、外歯３３は、胴部３１の第２端部３１２から、装置軸線１ａの方向（軸方向Ｘ）に関して、所定長の範囲で形成されている。
外歯３３は、歯すじ方向Ｙ（軸方向Ｘに相当）に関して、胴部３１の第１端部３１１側（連結壁３２側）の第１歯すじ方向端部３３１と、胴部３１の第２端部３１２側の第２歯すじ方向端部３３２とを有している。
【００１７】
外歯３３の一対の歯面３３ａ，３３ｂが、歯すじ方向Ｙに関して第１歯すじ方向端部３３１から中央部ＹＣを経て第２歯すじ方向端部３３２へ向かうに従って歯厚Ｔを漸増させるように拡がる傾斜状の領域Ａを含む。図２（ｂ）では、傾斜状の領域Ａは、各歯面３３ａの全領域に相当する。
歯厚Ｔは、歯先部（歯たけが最大となる位置）での歯厚として示してある。ただし、どの歯たけ位置における歯厚も、歯すじ方向Ｙに関して第１歯すじ方向端部３３１から中央部ＹＣを経て第２歯すじ方向端部３３２へ向かうに従って漸増している。
【００１８】
傾斜状の領域Ａは、歯すじ方向Ｙに対して傾斜する直線状の傾斜面により形成されていてもよいし、円弧状の傾斜面（図示せず）により形成されていてもよい。
連結壁３２は、胴部３１の第１端部３１１から径方向外方に延びる環状板からなる。連結壁３２は、その外周縁に、環状のボス部３４を形成している。すなわち、可撓性外歯車３は、シルクハット状をなしている。
【００１９】
連結壁３２のボス部３４は、装置軸線１ａの方向に関して、クロスローラベアリング１０の外輪１１と第１端部材６との間に挟まれている。第１端部材６と可撓性外歯車３と外輪１１とが、固定ねじ１５によって一体回転可能に連結されている。固定ねじ１５は、第１端部材６の円周方向に一定の間隔で複数本設けられる。
入力軸５の外周面５ａおよび第１端部材６の内周面６ａの間は、入力軸５と第１端部材６の相対回転を許容するオイルシール１６によって封止されている。入力軸５の外周面５ａと第２端部材７の内周面７ａとの間は、入力軸５と第２端部材７の相対回転を許容するオイルシール１７によって封止されている。クロスローラベアリング１０の外輪１１と内輪１２との間は、外輪１１と内輪１２との相対回転を許容するオイルシール１８によって封止されている。
【００２０】
波動発生器４は、ベアリング４１と、楕円カム４２とを含む。ベアリング４１は、可撓性を有している。楕円カム４２は、ベアリング４１の内周側に配置されている。楕円カム４２は、ベアリング４１を外周側に弾性変形させる。
ベアリング４１は、内輪４３と、外輪４４と、ボール４５と、リテーナ（図示せず）とを含む。内輪４３および外輪４４は、可撓性を有している。ボール４５は、内輪４３と外輪４４の間に、自転及び公転可能に挟持されている。
【００２１】
前記リテーナは、ボール４５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４１は、楕円カム４２が設けられていない状態では真円形状になっている。
楕円カム４２は、入力軸５の外周面５ａに一体に形成されている。楕円カム４２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４２の長径は、ベアリング４１の内輪４３の内径より大きく設定され、楕円カム４２の短径は、内輪４３の内径より小さく設定されている。このため、楕円カム４２が内輪４３の内周側に配置されることにより、長径部の２箇所で内輪４３を外周側に押圧して内輪４３を楕円形に弾性変形させる。楕円カム４２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４３は、楕円カム４２と一体回転する。
【００２２】
外輪４４は、可撓性外歯車３の内周側に固定されており、可撓性外歯車３と一体回転する。内輪４３と外輪４４とは独立して回転可能であるので、内輪４３は楕円カム４２の回転と一体回転し、外輪４４は内輪４３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】
本実施形態によれば、可撓性外歯車３の外歯３３の一対の歯面３３ａ，３３ｂにおいて、歯すじ方向Ｙに関して連結壁３２側の第１歯すじ方向端部３３１から中央部ＹＣを経て第２歯すじ方向端部３３２へ向かうに従って歯厚Ｔを漸増させるように拡がる傾斜状の領域Ａが設けられる。
このため、可撓性外歯車３の楕円変形に伴う外歯３３の第１歯すじ方向端部３３１側の部分の移動軌跡において、外歯３３と内歯２１との歯先同士の間に、所定の隙間が確保される。
【００２５】
したがって、高トルク伝達時に、剛性内歯車２の内歯２１および可撓性外歯車３の外歯３３の歯先同士の干渉を抑制しつつ、剛性内歯車２の内歯２１に対して、可撓性外歯車３の外歯３３の歯面３３ａ，３３ｂが、歯すじ方向Ｙに関して連結壁３２側の第１歯すじ方向端部３３１（特に歯先）で片当たりすることを抑制することができる。すなわち、外歯３３が、歯すじ方向Ｙの中央部ＹＣを含む、より広い歯当たり領域Ｂで、内歯２１に対して歯当たりするように歯当たりを改善することができる。
【００２６】
また、片当たりの改善により、外歯３３の歯元の疲労強度が向上する。
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、第１端部材６が固定負荷を提供する第１負荷部材に接続固定され、第２端部材７が回転負荷を提供する第２負荷部材に接続固定されて出力部材を構成してもよい。
また、可撓性外歯車３は、連結壁３２が胴部３１の第１端部３１１から径方向内方へ延びるようにカップ状に形成されていてもよい。
【００２７】
一対の歯面３３ａ，３３ｂの傾斜状の領域Ａは、第２歯すじ方向端部３３２まで達していなくてもよい。例えば、一対の歯面３３ａ，３３ｂが、第２歯すじ方向端部３３２において、例えば面取りによって、傾斜状の領域Ａとは反対向きに傾斜する領域に形成されていてもよい。
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】
【００２８】
１…波動歯車伝達装置、１ａ…装置軸線、２…剛性内歯車、２ａ…内周面、３…可撓性外歯車、４…波動発生器、５…入力軸、５ａ…外周面、６…第１端部材、６ａ…内周面、７…第２端部材、７ａ…内周面、８…第１軸受、９…第２軸受、１０…クロスローラベアリング、１１…外輪、１２…内輪、１３…ローラ、２１…内歯、３１…胴部、３１ａ…外周、３２…連結壁、３３…外歯、３４…ボス部、４１…ベアリング、４２…楕円カム、４３…内輪、４４…外輪、４５…ボール、３１１…（胴部の）第１端部、３１２…（胴部の）第２端部、３３１…（外歯の）第１歯すじ方向端部、３３２…（外歯の）第２歯すじ方向端部、Ａ…傾斜状の領域、Ｂ…歯当たり領域、Ｔ…歯厚、Ｘ…軸方向、Ｙ…歯すじ方向、ＹＣ…（歯すじ方向の）中央部
【図１】
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【図２】
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