WO2013179353A1

WO2013179353A1 - 波動歯車装置および可撓性外歯歯車

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Publication number: WO2013179353A1
Application number: PCT/JP2012/003614
Authority: WO
Inventors: 覚金井
Original assignee: 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-12-05
Also published as: JP5442162B1; JPWO2013179353A1; US9163710B2; DE112012000058B4; KR101458016B1; CN103562593A; US20130319174A1; DE112012000058T5; CN103562593B

Abstract

　中空波動歯車装置（１）では、可撓性外歯歯車（３）の円筒状胴部（１１）を外側から取り囲む状態に、剛性内歯歯車（２）と波動発生器（４）が、中心軸線（１ａ）の方向に隣接配置されている。円筒状胴部（１１）の外歯形成円筒部分（１６）に隣接する被押圧円筒部分（１７）は、その外側に配置した波動発生器（４）によって外側から押圧されて楕円状に撓められ、これにより、外歯（５）が剛性内歯歯車（２）の内歯（６）に部分的に噛み合った状態になる。中空部（３０）の内径寸法を、可撓性外歯歯車（３）の円筒状胴部（１１）の内径とすることができ、大きな内径の中空部（３０）を備えた中空波動歯車装置（１）を実現できる。

Description

波動歯車装置および可撓性外歯歯車

　本発明は、可撓性外歯歯車の内部空間を有効利用可能な波動歯車装置に関する。

　波動歯車装置としては、特許文献１に記載されているようなシルクハット型と呼ばれるものが知られている。この形式の波動歯車装置は、その装置中心部に装置中心軸線の方向に貫通する内径の大きな中空部を形成しやすく、中空部は配線用スペース等として利用できる。

　シルクハット型の波動歯車装置では、剛性内歯歯車の内側に配置された可撓性外歯歯車がシルクハット形状をしている。可撓性外歯歯車は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、この一方の端から半径方向の外方に広がっているダイヤフラムと、ダイヤフラムの外周縁に連続して形成されている厚肉の円環状ボスとを備えている。円筒状胴部におけるダイヤフラムとは反対側の開口縁の側の部位が外歯形成部分であり、その外周面に外歯が形成されている。

　可撓性外歯歯車は、その外歯形成部分の内側に装着されている楕円状輪郭の波動発生器によって楕円状に撓められて、剛性内歯歯車に対して部分的に噛み合っている。波動発生器を回転すると、両歯車の噛み合い位置が周方向に移動し、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。一方の歯車を回転しないように固定しておくことで、他方の歯車から減速回転が出力される。波動発生器は、円環状の剛性のカム板と、このカム板の楕円状輪郭の外周面に装着されたウエーブベアリングから構成されている。シルクハット型の波動歯車装置では、波動発生器の中空穴、すなわち、そのカム板に形成した中空穴の内径によって、波動歯車装置の中空部の内径が規定される。

　また、波動歯車装置としては、特許文献２に記載されているようなカップ型と呼ばれるものが知られている。この形式の波動歯車装置では、剛性内歯歯車の内側に配置された可撓性外歯歯車がカップ形状をしている。可撓性外歯歯車は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、この一方の端から半径方向の内方に延びているダイヤフラムと、ダイヤフラムの内周縁に連続して形成されている厚肉の円環状あるいは円盤状のボスとを備えている。円筒状胴部におけるダイヤフラムとは反対側の開口縁の側の部位が外歯形成部分であり、その外周面に外歯が形成されている。

　可撓性外歯歯車は、その外歯形成部分の内側に装着されている楕円状輪郭の波動発生器によって楕円状に撓められて、剛性内歯歯車に対して部分的に噛み合っている。波動発生器を回転すると、両歯車の噛み合い位置が周方向に移動し、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。一方の歯車を回転しないように固定しておくことで、他方の歯車から減速回転が出力される。波動発生器は、円環状の剛性のカム板と、このカム板の楕円状輪郭の外周面に装着されたウエーブベアリングから構成されている。

　さらに、波動歯車装置としては、特許文献３に記載されているようなフラット型と呼ばれるものが知られている。この形式の波動歯車装置では、剛性内歯歯車の内側に配置された可撓性外歯歯車が、半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、この円筒状胴部の円形外周面に形成された外歯とを備えたシンプルな形状をしている。

　可撓性外歯歯車の外側には２つの剛性内歯歯車が並列配置されている。可撓性外歯歯車の内側に装着されている楕円状輪郭の波動発生器によって当該可撓性外歯歯車は楕円状に撓められて、剛性内歯歯車のそれぞれに対して部分的に噛み合っている。波動発生器を回転すると、可撓性外歯歯車と２つの剛性内歯歯車との間の噛み合い位置がそれぞれ周方向に移動する。一方の剛性内歯歯車の歯数は可撓性外歯歯車と同一であり、他方の剛性内歯歯車の歯数は可撓性外歯歯車よりも多い。したがって、可撓性外歯歯車は歯数が同一の剛性内歯歯車と一体となって回転し、歯数の異なる剛性内歯歯車との間には、両歯車の歯数差に応じた相対回転が発生する。一方の剛性内歯歯車を回転しないように固定しておくことで、他方の剛性内歯歯車から減速回転が出力される。波動発生器は、円環状の剛性のカム板と、このカム板の楕円状輪郭の外周面に装着されたウエーブベアリングから構成されている。

特開２００９－２５７５１０号公報特開２０１２－０７２９１２号公報特開２００９－１５６４６２号公報

　ここで、従来におけるシルクハット型の波動歯車装置では、シルクハット形状の可撓性外歯歯車の内部に装着された波動発生器に形成した中空穴によって、波動歯車装置の中空部の内径が規定される。換言すると、波動発生器の中空穴の径が制約となって、波動歯車装置の中空部の内径を大きくすることができない。

　また、従来におけるカップ型の波動歯車装置では、カップ形状の可撓性外歯歯車の開口縁の側に波動発生器が配置されている。このため、カップ形状の可撓性外歯歯車の内側には、波動発生器によって封鎖された大きなデッドスペースが発生しやすい。

　さらに、従来におけるフラット型の波動歯車装置では、円筒状の可撓性外歯歯車の内側に装着された波動発生器に形成した中空穴によって、波動歯車装置の中空部の内径が規定される。換言すると、波動発生器の中空穴の径が制約となって、波動歯車装置の中空部の内径を大きくすることができない。

　本発明の課題は、内径の大きな中空部を備えたシルクハット型の波動歯車装置、および、そのために用いるシルクハット形状の可撓性外歯歯車を提案することにある。

　また、本発明の課題は、カップ形状の可撓性外歯歯車の内側を、部品、配線等の設置スペースとして有効利用することのできるカップ型の波動歯車装置、および、そのために用いるカップ形状の可撓性外歯歯車を提案することにある。

　さらに、本発明の課題は、内径の大きな中空部を備えたフラット型の波動歯車装置、および、そのために用いる可撓性外歯歯車を提案することにある。

　本発明の波動歯車装置では、可撓性外歯歯車における外歯形成部分と、可撓性外歯歯車における波動発生器によって押圧されて楕円状に撓められる被押圧部分とを、当該可撓性外歯歯車の中心軸線の方向にずらした位置に形成してある。また、波動発生器を可撓性外歯歯車の円筒状胴部の外側に配置し、その被押圧部分を半径方向の外側から内側に押圧して、当該被押圧部分を楕円状に撓めている。

　すなわち、従来においては、可撓性外歯歯車の円筒状胴部における外歯形成部分を波動発生器によって楕円状に撓めており、外歯形成部分と波動発生器によって押圧される被押圧部分とが同一の部位であった。また、このために、波動発生器は可撓性外歯歯車の外歯形成部分の内側に配置され、内側から外歯形成部分の内周面を外方に押圧して当該外歯形成部分を楕円状に撓めていた。

　これに対して、本発明では、可撓性外歯歯車の円筒状胴部において、外歯形成部分と被押圧部分とを、中心軸線の方向における異なる位置、典型的には相互に隣接した位置に形成してある。また、外歯形成部分と被押圧部分とを中心軸線の方向にずらしてあるので、波動発生器を可撓性外歯歯車の円筒状胴部の外側に配置し、外側から被押圧部分を内方に押圧して当該被押圧部分を楕円状に撓めることが可能である。被押圧部分を楕円状に撓めると円筒状胴部が全体として楕円状に撓み、外歯形成部分も楕円状に撓むので、当該外歯形成部分に形成されている外歯が剛性内歯歯車の内歯に対して部分的に噛み合った状態を形成できる。

　本発明の波動歯車装置では、その可撓性外歯歯車の円筒状胴部の外側に波動発生器が配置されているので、可撓性外歯歯車の円筒状胴部の内側空間を有効活用できる。

　シルクハット型の波動歯車装置の場合には、シルクハット形状の可撓性外歯歯車の円筒状胴部の内周面によって装置中心部を中心軸線の方向に貫通して延びる中空部が形成される。従来のように可撓性外歯歯車の内側の波動発生器に形成した中空穴よって中空部の内径が制限される場合とは異なり、内径の大きな中空部を備えた中空波動歯車装置を実現できる。

　カップ型の波動歯車装置の場合には、カップ形状の可撓性外歯歯車の外側に波動発生器が配置されているので、可撓性外歯歯車の開口部が波動発生器によって封鎖されることが無い。よって、カップ形状の可撓性外歯歯車の内側がデッドスペースとなってしまうことがなく、内側のスペースを部品配置用スペース、配線用スペース等として有効活用することができる。

　フラット型の波動歯車装置の場合には、円筒形状の可撓性外歯歯車の内周面によって装置中心部を中心軸線の方向に貫通する中空部が形成される。従来のように可撓性外歯歯車の内側の波動発生器に形成した中空穴によって中空部の内径が制限される場合とは異なり、内径の大きな中空部を備えた中空波動歯車装置を実現できる。

　また、本発明では、可撓性外歯歯車の外側に、潤滑剤の供給対象あるいはグリース塗布対象の剛性内歯歯車および波動発生器が配列されている。したがって、従来のように、可撓性外歯歯車の外側に剛性内歯歯車が配置され、その内側に波動発生器が配置されていた場合に比べて、潤滑剤の供給範囲あるいはグリース塗布範囲を少なくすることができ、これらの部位の潤滑も容易に行うことができるという利点もある。

（ａ）は本発明を適用したシルクハット型の波動歯車装置の実施の形態を示す概略縦断面図であり、（ｂ）はその概略端面図である。（ａ）は図１のシルクハット型の可撓性外歯歯車の撓み状態を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）はその横断面図である。（ａ）は本発明を適用したカップ型の波動歯車装置の実施の形態を示す概略断面図であり、（ｂ）はその概略端面図である。（ａ）は図３のカップ形状の可撓性外歯歯車の撓み状態を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）はその横断面図である。（ａ）は本発明を適用したフラット型の波動歯車装置の実施の形態を示す概略縦断面図であり、（ｂ）はその概略端面図である。図５のフラット型の可撓性外歯歯車の撓み状態を模式的に示す横断面図である。

　以下に図面を参照して本発明を適用した波動歯車装置の実施の形態を説明する。

（実施の形態１：シルクハット型の中空波動歯車装置）
　図１（ａ）、（ｂ）を参照して説明すると、シルクハット型の中空波動歯車装置１は、円環状の剛性内歯歯車２と、この剛性内歯歯車２の内側に同軸状態に配置されているシルクハット形状の可撓性外歯歯車３と、この可撓性外歯歯車３の外側における剛性内歯歯車２の隣接位置に配置されている波動発生器４を備えている。波動発生器４は、可撓性外歯歯車３を楕円状に撓めて、当該可撓性外歯歯車３の外歯５が、剛性内歯歯車２の内歯６に対して、円周方向に１８０度離れた２箇所（長軸上に位置する部分）で噛み合った状態を形成する。

　波動発生器４を、中空波動歯車装置１の中心軸線１ａを中心としてモータなどの高速回転駆動源によって回転させると、内歯６に対する外歯５の噛み合い位置が円周方向に移動する。外歯５の歯数は内歯６の歯数に対して２ｎ枚（ｎ：正の整数）だけ少ない。一般的には２枚少ない。両歯車２、３の噛み合い位置が円周方向に移動すると、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。一方の歯車は回転しないように固定され、他方の歯車から出力回転が取り出される。

　可撓性外歯歯車３は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部１１と、この円筒状胴部１１における一方の端１１ａから半径方向の外方に延びているダイヤフラム１２と、このダイヤフラム１２の外周縁に連続して形成されている厚肉の円環状のボス１３とを備えている。ボス１３には円周方向に沿って所定の間隔で複数のボルト穴１４が形成されており、固定側部材あるいは負荷側部材（図示せず）に連結固定可能となっている。

　円筒状胴部１１は、ダイヤフラム１２の側から中心軸線１ａの方向に沿って、一定長さの円筒部分１５、これに連続している外歯５が形成されている外歯形成円筒部分１６、および、これに連続している被押圧円筒部分１７を備えている。被押圧円筒部分１７の先端縁が可撓性外歯歯車３の円筒状胴部１１の他方の端であり、この端は開口縁１１ｂとなっている。被押圧円筒部分１７は後述のように波動発生器４によって外側から内側に押圧されて楕円状に撓められる部分である。

　剛性内歯歯車２は、外歯形成円筒部分１６を同心状に取り囲む状態に配置されている。剛性内歯歯車２には円周方向に沿って所定の角度間隔でボルト穴１８、１９が形成されており、固定側部材あるいは負荷側部材（図示せず）に連結固定可能となっている。

　波動発生器４は、剛性内歯歯車２に対して中心軸線１ａの方向における開口縁１１ｂの側に隣接した位置において、円筒状胴部１１の被押圧円筒部分１７を同心状に取り囲む状態に配置されている。波動発生器４は、剛性の円環状部材２１と、この内側に装着されているウエーブベアリング２２を備えている。円環状部材２１の内周面２３は楕円状輪郭をした一定幅の面である。ウエーブベアリング２２は半径方向に撓み可能な外輪２４、内輪２５を備えており、これらは、楕円状輪郭の内周面２３に装着されて楕円形状に撓められており、これらの間に形成されている楕円状の軌道内にボール２６が転動可能な状態で挿入されている。楕円状に撓められている内輪２５の内側には、可撓性外歯歯車３の円筒状胴部１１の被押圧円筒部分１７が嵌め込まれて楕円状に撓められている。

　図２（ａ）は可撓性外歯歯車３の撓み状態を模式的に示す縦断面図であり、図２（ｂ）は可撓性外歯歯車３の撓み状態および剛性内歯歯車２との噛み合い状態を模式的に示す横断面図である。波動発生器４によって円筒状胴部１１の被押圧円筒部分１７が半径方向の外側から内側に押圧されて楕円状に撓められる。これにより、円筒状胴部１１は全体として楕円状に撓む。また、撓み量はダイヤフラム１２の側の端１１ａから反対側の開口縁１１ｂに向けて、ダイヤフラム１２からの距離に応じて増加する。

　図２（ａ）の下半部分に示すように、楕円の長軸２７上の位置ではダイヤフラム１２からの距離に応じて撓み量が正方向に漸増し、同図の上半部分に示すように、楕円の短軸２８上の位置では撓み量が負方向に漸増する。この結果、波動発生器４によって楕円状に撓められた被押圧円筒部分１７に隣接した外歯形成円筒部分１６も楕円状に撓められる。よって、外歯形成円筒部分１６の外歯５も楕円状に撓められて、その長軸２７上の位置にある外歯部分５ａ、５ｂが剛性内歯歯車２における内歯部分６ａ、６ｂに噛み合った状態が形成される。

　したがって、可撓性外歯歯車３の外側に配置されている波動発生器４は、従来のように可撓性外歯歯車３の内側において剛性内歯歯車２に対峙する位置に配置されている波動発生器と同様に機能する。

　再び、図１を参照して説明すると、このように構成されたシルクハット型の中空波動歯車装置１では、その装置中心部を中心軸線１ａの方向に貫通して延びている中空部３０が形成されている。この中空部３０は、可撓性外歯歯車３の円筒状胴部１１の内周面１１ｃによって規定されている。

　したがって、中空波動歯車装置１によれば、可撓性外歯歯車３の円筒状胴部１１の内側に波動発生器が配置されている場合とは異なり、当該波動発生器に形成した貫通穴の内径寸法によって中空部３０の内径寸法が制限されることがなく、中空部３０の内径寸法を従来に比べて大幅に大きくすることができる。

　また、剛性内歯歯車２と波動発生器４が、可撓性外歯歯車３の外側において隣接した位置に配置されている。したがって、これらの部位が可撓性外歯歯車３の外側および内側に配置されている場合に比べて、グリース塗布範囲が少なくて済む。よって、これらの部位の潤滑を効率良く行うことができる。

　なお、上記の例では、波動発生器４を、剛性内歯歯車２に対して、可撓性外歯歯車３の開口縁１１ｂの側に配置してある。波動発生器４を剛性内歯歯車２に対して、可撓性外歯歯車３のダイヤフラム１２の側に配置することも可能である。すなわち、被押圧円筒部分１７を外歯形成円筒部分１６に対してダイヤフラム１２の側に隣接配置することも可能である。また、外歯形成円筒部分１６に対して中心軸線１ａの方向に所定距離だけ離して被押圧円筒部分１７を形成することも可能である。

（実施の形態２：カップ形状の波動歯車装置）
　図３（ａ）は本発明を適用したカップ型の波動歯車装置の実施の形態を示す概略断面図であり、（ｂ）はその概略端面図である。これらの図を参照して説明すると、カップ型の波動歯車装置４１は、円環状の剛性内歯歯車４２と、この剛性内歯歯車４２の内側に同軸状態に配置されているカップ形状の可撓性外歯歯車４３と、この可撓性外歯歯車４３の外側における剛性内歯歯車４２の隣接位置に配置されている波動発生器４４を備えている。波動発生器４４は、可撓性外歯歯車４３を楕円状に撓めて、当該可撓性外歯歯車４３の外歯４５が、剛性内歯歯車４２の内歯４６に対して、円周方向に１８０度離れた２箇所（長軸上に位置する部分）で噛み合った状態を形成する。

　波動発生器４４を、波動歯車装置４１の中心軸線４１ａを中心としてモータなどの高速回転駆動源によって回転させると、内歯４６に対する外歯４５の噛み合い位置が円周方向に移動する。外歯４５の歯数は内歯４６の歯数に対して２ｎ枚（ｎ：正の整数）だけ少ない。一般的には２枚少ない。両歯車４２、４３の噛み合い位置が円周方向に移動すると、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。一方の歯車は回転しないように固定され、他方の歯車から出力回転が取り出される。

　可撓性外歯歯車４３は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部５１と、この円筒状胴部５１における一方の端５１ａから半径方向の内方に延びているダイヤフラム５２と、このダイヤフラム５２の内周縁に連続して形成されている厚肉の円環状のボス５３とを備えている。ボス５３には円周方向に沿って所定の間隔で複数のボルト穴５４が形成されており、固定側部材あるいは負荷側部材（図示せず）に連結固定可能となっている。

　円筒状胴部５１は、ダイヤフラム５２の側から中心軸線４１ａの方向に沿って、一定長さの円筒部分５５、これに連続している外歯４５が形成されている外歯形成円筒部分５６、および、これに連続している被押圧円筒部分５７を備えている。被押圧円筒部分５７の先端縁が可撓性外歯歯車４３の円筒状胴部５１の他方の端であり、この端は開口縁５１ｂとなっている。被押圧円筒部分５７は後述のように波動発生器４４によって外側から内側に押圧されて楕円状に撓められる部分である。

　剛性内歯歯車４２は、外歯形成円筒部分５６を同心状に取り囲む状態に配置されている。剛性内歯歯車４２には円周方向に沿って所定の角度間隔でボルト穴５８が形成されており、固定側部材あるいは負荷側部材（図示せず）に連結固定可能となっている。

　波動発生器４４は、剛性内歯歯車４２に対して中心軸線４１ａの方向における開口縁５１ｂの側に隣接した位置において、円筒状胴部５１の被押圧円筒部分５７を同心状に取り囲む状態に配置されている。波動発生器４４は、剛性の円環状部材６１と、この内側に装着されているウエーブベアリング６２を備えている。円環状部材６１の内周面６３は楕円状輪郭をした一定幅の面である。ウエーブベアリング６２は半径方向に撓み可能な外輪６４、内輪６５を備えており、これらは、楕円状輪郭の内周面６３に装着されて楕円形状に撓められており、これらの間に形成されている楕円状の軌道内にボール６６が転動可能な状態で挿入されている。楕円状に撓められている内輪６５の内側には、可撓性外歯歯車４３の円筒状胴部５１の被押圧円筒部分５７が嵌め込まれて楕円状に撓められている。

　図４（ａ）は可撓性外歯歯車４３の撓み状態を模式的に示す縦断面図であり、図４（ｂ）は可撓性外歯歯車４３の撓み状態および剛性内歯歯車４２との噛み合い状態を模式的に示す横断面図である。波動発生器４４によって円筒状胴部５１の被押圧円筒部分５７が半径方向の外側から内側に押圧されて楕円状に撓められ、これにより、円筒状胴部５１は全体として楕円状に撓む。また、撓み量はダイヤフラム５２の側の端５１ａから反対側の開口縁５１ｂに向けて、ダイヤフラム５２からの距離に応じて増加する。

　図４（ａ）の下半部分に示すように、楕円の長軸６７上の位置ではダイヤフラム５２からの距離に応じて撓み量が正方向に漸増し、同図の上半部分に示すように、楕円の短軸６８上の位置では撓み量が負方向に漸増する。この結果、波動発生器４４によって楕円状に撓められた被押圧円筒部分５７に隣接した外歯形成円筒部分５６も楕円状に撓められる。よって、外歯形成円筒部分５６の外歯４５も楕円状に撓められて、その長軸６７上の位置にある外歯部分４５ａ、４５ｂが剛性内歯歯車４２における内歯部分４６ａ、４６ｂに噛み合った状態が形成される。

　したがって、可撓性外歯歯車４３の外側に配置されている波動発生器４４は、従来のように可撓性外歯歯車４３の内側において剛性内歯歯車４２に対峙する位置に配置されている波動発生器と同様に機能する。

　再び、図３を参照して説明すると、このように構成されたカップ型の波動歯車装置４１では、カップ形状の可撓性外歯歯車４３の内側は、円筒状胴部５１、ダイヤフラム５２およびボス５３の内周面によって規定される大きな内部空間６９が形成されており、この内部空間６９は可撓性外歯歯車４３の開口縁５１ｂから開口している。したがって、従来のように、可撓性外歯歯車４３の円筒状胴部５１の内側に波動発生器が配置され、可撓性外歯歯車４３の内部空間が当該波動発生器によって封鎖され、大きなデッドスペースが出来てしまうことが無い。この内部空間６９を部品装着用あるいは配線用のスペースとして有効利用することができる。

　また、剛性内歯歯車４２と波動発生器４４が、可撓性外歯歯車４３の外側において隣接した位置に配置されている。したがって、これらの部位が可撓性外歯歯車４３の外側および内側に分かれて配置されている場合に比べて、グリース塗布範囲が少なくて済む。よって、これらの部位の潤滑を効率良く行うことができる。

　なお、上記の例では、外歯形成円筒部分５６に対して開口縁５１ｂの側に被押圧円筒部分５７を形成してある。被押圧円筒部分５７を外歯形成円筒部分５６に対してダイヤフラム５２の側に隣接配置することも可能である。また、外歯形成円筒部分５６に対して中心軸線４１ａの方向に所定距離だけ離して被押圧円筒部分５７を形成することも可能である。

（実施の形態３：フラット型の中空波動歯車装置）
　図５（ａ）は本発明を適用したフラット型の波動歯車装置の実施の形態を示す概略縦断面図であり、（ｂ）はその概略端面図である。これらの図を参照して説明すると、フラット型の中空波動歯車装置７１は、円環状の第１、第２剛性内歯歯車７２Ｓ、７２Ｄと、これら第１、第２剛性内歯歯車７２Ｓ、７２Ｄの内側に同軸状態に配置されている円筒形状の可撓性外歯歯車７３と、この可撓性外歯歯車７３の外側に同軸状態に配置されている第１、第２波動発生器７４（１）、７４（２）を備えている。

　第１、第２波動発生器７４（１）、７４（２）は、第１、第２剛性内歯歯車７２Ｓ、７２Ｄを挟み、それらの両側に隣接配置されている。第１波動発生器７４（１）は第１剛性内歯歯車７２Ｓに対して中心軸線７１ａの方向における一方の側に隣接配置されており、第２波動発生器７４（２）は第２剛性内歯歯車７２Ｄに対して中心軸線７１ａの方向における他方の側に隣接配置されている。第１、第２波動発生器７４（１）、７４（２）は、可撓性外歯歯車７３を楕円状に撓めて、当該可撓性外歯歯車７３の外歯７５が、第１、第２剛性内歯歯車７２Ｓ、７２Ｄの内歯７６Ｓ、７６Ｄに対して、円周方向に１８０度離れた２箇所（長軸上に位置する部分）で噛み合った状態を形成する。

　波動発生器７４を、中空波動歯車装置７１の中心軸線７１ａを中心としてモータなどの高速回転駆動源によって回転させると、内歯７６Ｓ、７６Ｄに対する外歯７５の噛み合い位置が円周方向に移動する。外歯７５の歯数は、内歯７６Ｄと同一であるが、内歯７６Ｓに対しては２ｎ枚（ｎ：正の整数）だけ少なく、一般的には２枚少ない。したがって、第２剛性内歯歯車７２Ｄは可撓性外歯歯車７３と一体となって回転する。これに対して、第１剛性内歯歯車７２Ｓと可撓性外歯歯車７３の間の噛み合い位置が円周方向に移動すると、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。例えば、第１剛性内歯歯車７２Ｓを回転しないように固定すると、他方の第２剛性内歯歯車７２Ｄは可撓性外歯歯車７３と一体となって回転して、ここから出力回転を取り出すことができる。

　可撓性外歯歯車７３は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部８１を備えており、この円筒状胴部８１の両側は第１、第２開口縁８１ａ、８１ｂとなっている。円筒状胴部８１は、中心軸線７１ａの方向に沿って、第１開口縁８１ａの側から、一定長さの第１被押圧円筒部分８７（１）、外歯７５が形成されている外歯形成円筒部分８６、および、第２被押圧円筒部分８７（２）を備えており、第２被押圧円筒部分８７（２）の先端縁が他方の開口縁８１ｂとなっている。第１被押圧円筒部分８７（１）は後述のように第１波動発生器７４（１）によって外側から内側に押圧されて楕円状に撓められる部分であり、第２被押圧円筒部分８７（２）は第２波動発生器７４（２）によって外側から内側に押圧されて楕円状に撓められる部分である。

　第１、第２剛性内歯歯車７２Ｓ、７２Ｄは、外歯形成円筒部分８６を同心状に取り囲む状態で隣接配置されている。第１、第２剛性内歯歯車７２Ｓ、７２Ｄのそれぞれは、固定側部材あるいは負荷側部材（図示せず）に連結固定可能となっている。

　第１、第２波動発生器７４（１）、７４（２）は同一構成のものであり、第１、第２剛性内歯歯車７２Ｓ、７２Ｄに対して、それぞれ開口縁８１ａ、８１ｂの側に隣接した位置において、円筒状胴部８１の第１、第２被押圧円筒部分８７（１）、８７（２）をそれぞれ同心状に取り囲む状態に配置されている。第１、第２波動発生器７４（１）、７４（２）は一体となって同一速度で同一方向に回転する。

　各波動発生器７４（１）、７４（２）は、剛性の円環状部材９１と、この内側に装着されているウエーブベアリング９２を備えている。円環状部材９１の内周面９３は楕円状輪郭をした一定幅の面である。ウエーブベアリング９２は半径方向に撓み可能な外輪９４、内輪９５を備えており、これらは、楕円状輪郭の内周面９３に装着されて楕円形状に撓められており、これらの間に形成されている楕円状の軌道内にボール９６が転動可能な状態で挿入されている。楕円状に撓められている内輪９５の内側には、可撓性外歯歯車７３の円筒状胴部８１の第１、第２被押圧円筒部分８７（１）、８７（２）のそれぞれが嵌め込まれて楕円状に撓められている。

　図６は可撓性外歯歯車７３の撓み状態および第２剛性内歯歯車７２Ｄとの噛み合い状態を模式的に示す横断面図である。図５（ｂ）、図６から分るように、第１、第２波動発生器７４（１）、７４（２）によって、円筒状胴部８１の第１、第２被押圧円筒部分８７（１）、８７（２）のそれぞれが、半径方向の外側から内側に押圧されて楕円状に撓められ、これにより、円筒状胴部８１は中心軸線７１ａの方向における各位置において同一の楕円状の形状に撓む。よって、外歯形成円筒部分８６の外歯７５も楕円状に撓められて、その長軸９７上の位置にある外歯が第１、第２剛性内歯歯車７２Ｓ、７２Ｄにおける内歯に噛み合った状態が形成される。

　したがって、可撓性外歯歯車７３の外側に配置されている波動発生器７４は、従来のように可撓性外歯歯車７３の内側において第１、第２剛性内歯歯車７２Ｓ、７２Ｄに対峙する位置に配置されている波動発生器と同様に機能する。

　再び、図５を参照して説明すると、このように構成されたフラット型の中空波動歯車装置７１では、その装置中心部を中心軸線７１ａの方向に貫通して延びている中空部９９が形成されている。この中空部９９は、可撓性外歯歯車７３の円筒状胴部８１の内周面８１ｃによって規定されている。

　したがって、中空波動歯車装置７１によれば、可撓性外歯歯車７３の円筒状胴部８１の内側に波動発生器が配置されている場合とは異なり、当該波動発生器に形成した貫通穴の内径寸法によって中空部９９の内径寸法が制限されることがなく、中空部９９の内径寸法を従来に比べて大幅に大きくすることができる。

　また、第１、第２剛性内歯歯車７２Ｓ、７２Ｄと、第１、第２波動発生器７４（１）、７４（２）が、可撓性外歯歯車７３の外側において並列配置されている。したがって、これらの部位が可撓性外歯歯車７３の外側および内側に配置されている場合に比べて、グリース塗布範囲が少なくて済む。よって、これらの部位の潤滑を効率良く行うことができる。

　なお、上記の例では、被押圧円筒部分８７（１）、８７（２）を外歯形成円筒部分８６の両側に隣接配置してある。これらの間を離して、これらの部分を配置することも可能である。また、一方の被押圧円筒部分および、これに対応する一方の波動発生器を省略して、単一の被押圧円筒部分および単一の波動発生器を備えた構成を採用することも可能である。

Claims

　剛性内歯歯車と、当該剛性内歯歯車の内側に配置した可撓性外歯歯車と、当該可撓性外歯歯車を楕円状に撓めて前記剛性内歯歯車に部分的に噛み合わせると共に両歯車の噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器とを有し、
　前記可撓性外歯歯車は、少なくとも一方の端が開口縁となっている半径方向に撓み可能な円筒状胴部を備えており、
　前記円筒状胴部は、外歯が形成されている外歯形成部分と、当該外歯形成部分を楕円状に撓めるために前記波動発生器によって半径方向に押圧される被押圧部分とを備えており、
　前記外歯形成部分および前記被押圧部分は、前記可撓性外歯歯車の中心軸線の方向において、前記円筒状胴部における異なる部位に形成されており、
　前記波動発生器は、前記円筒状胴部の外側に配置され、前記被押圧部分を外側から半径方向の内側に押圧して当該被押圧部分を楕円状に撓めていることを特徴とする波動歯車装置。
　請求項１において、
　前記外歯形成部分および前記被押圧部分は前記中心軸線の方向に隣接した位置に形成されていることを特徴とする波動歯車装置。
　請求項２において、
　前記被押圧部分は、前記円筒状胴部における前記開口縁から前記中心軸線の方向に所定長さの部分であることを特徴とする波動歯車装置。
　請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
　前記波動発生器は、楕円状輪郭の内周面を備えた剛性部材と、楕円状に撓められた状態で前記内周面に装着されているウエーブベアリングとを備えており、
　前記ウエーブベアリングの内輪の内周面によって、前記円筒状胴部の前記被押圧部分が楕円状に撓められていることを特徴とする波動歯車装置。
　請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
　前記可撓性外歯歯車は、前記円筒状胴部の他方の端から半径方向の外方にダイヤフラムが広がっているシルクハット形状の可撓性外歯歯車であり、
　前記円筒状胴部の内周面は、装置中心部を前記中心軸線の方向に貫通して延びる装置中空部を規定していることを特徴とする波動歯車装置。
　請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
　前記可撓性外歯歯車は、前記円筒状胴部の他方の端から半径方向の内方にダイヤフラムが広がっているカップ形状の可撓性外歯歯車であることを特徴とする波動歯車装置。
　請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
　前記剛性内歯歯車は、前記可撓性外歯歯車と同一歯数の第１剛性内歯歯車と、前記可撓性外歯歯車より歯数の多い第２剛性内歯歯車とを備え、前記第１、第２剛性内歯歯車は同軸状態で前記中心軸線の方向に隣接配置されており、
　前記円筒状胴部の前記開口縁は、前記円筒状胴部の両側の第１開口縁および第２開口縁であり、
　前記円筒状胴部の前記被押圧部分は、前記外歯形成部分を挟み、前記中心軸線の方向の両側に形成した第１被押圧部分および第２被押圧部分であり、
　前記波動発生器は、前記第１被押圧部分を外側から半径方向の内側に押圧して当該第１被押圧部分を楕円状に撓めている第１波動発生器、および、前記第２被押圧部分を外側から半径方向の内側に押圧して当該第２被押圧部分を楕円状に撓めている第２波動発生器であることを特徴とする波動歯車装置。
　請求項１に記載の波動歯車装置の可撓性外歯歯車であって、
　一方の端が開口縁となっている半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、この円筒状胴部の他方の端から、半径方向の外方あるいは内方に向けて広がっているダイヤフラムとを備えており、
　前記円筒状胴部は、外歯が形成されている外歯形成部分と、当該円筒状胴部を楕円状に撓めるために前記波動歯車装置の波動発生器によって半径方向に押圧される被押圧部分とを備えており、
　前記外歯形成部分および前記被押圧部分は、前記可撓性外歯歯車の中心軸線の方向において、前記円筒状胴部における異なる部位に形成されていることを特徴とする波動歯車装置の可撓性外歯歯車。
　請求項８において、
　前記外歯形成部分および前記被押圧部分は前記中心軸線の方向に隣接した位置に形成されていることを特徴とする波動歯車装置の可撓性外歯歯車。
　請求項９において、
　前記被押圧部分は、前記円筒状胴部における前記開口縁から前記中心軸線の方向に所定幅の部分であることを特徴とする波動歯車装置の可撓性外歯歯車。
　請求項８ないし１０のうちのいずれかの項において、
　前記ダイヤフラムは前記円筒状胴部の前記他方の端から半径方向の外方に広がったシルクハット形状をしていることを特徴とする波動歯車装置の可撓性外歯歯車。
　請求項８ないし１０のうちのいずれかの項において、
　前記ダイヤフラムが前記円筒状胴部の前記他方の端から半径方向の内方に延びているカップ形状をしていることを特徴とする波動歯車装置の可撓性外歯歯車。
　請求項１に記載の波動歯車装置の可撓性外歯歯車であって、
　半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、前記円筒状胴部の一方の端に形成した第１開口縁と、前記円筒状胴部の他方の端に形成した第２開口縁とを備え、
　前記円筒状胴部は、外歯が形成されている外歯形成部分と、当該外歯形成部分を楕円状に撓めるために前記波動歯車装置によって半径方向に押圧される被押圧部分とを備えており、
　前記被押圧部分は、前記外歯形成部分を挟み、前記中心軸線の方向の両側に形成した第１被押圧部分および第２被押圧部分であることを特徴とする波動歯車装置の可撓性外歯歯車。
　請求項１３において、
　前記第１被押圧部分および前記第２被押圧部分は、それぞれ、前記外歯形成部分に対して、前記中心軸線の方向に隣接した位置に形成されていることを特徴とする波動歯車装置の可撓性外歯歯車。
　請求項１４において、
　前記第１被押圧部分は、前記円筒状胴部における前記第１開口縁から前記中心軸線の方向に所定幅の部分であり、
　前記第２被押圧部分は、前記円筒状胴部における前記第２開口縁から前記中心軸線の方向に所定幅の部分であることを特徴とする波動歯車装置の可撓性外歯歯車。