JP2013199948A - 波動歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用のベアリングが使用でき、許容負荷トルクが増大し、高負荷作用時でも安定したトルク伝達が可能になる波動歯車装置を提供する。
【解決手段】波動歯車装置１０は、剛性内歯歯車２０と、可撓性外歯歯車３０と、波動発生器４０とを備えている。波動発生器４０は、偏心カム４３，４４を有する入力軸取付部材４１と、各偏心カムの外側に取付けられたベアリング４５，４６と、各ベアリングの外周面に嵌められたハウジング４７，４８とを有している。各偏心カム４３，４４は、その中心軸が入力回転軸Ｘ−Ｘに対して傾斜角度θで傾斜した傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａに平行になるように、かつその中心軸が傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａから互いに逆方向に偏心量ε偏心し、傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａの方向に並んで配置されている。各ハウジング４７，４８は、各ハウジング４７，４８の外周面４７ｂ，４８ｂが可撓性外歯歯車３０の内周面３０ａと面接触するようテーパ形状に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、剛性内歯歯車、可撓性外歯歯車及び波動発生器を備えた波動歯車装置に関する。

一般に、軽量かつコンパクトであり、一段の減速で高い減速比が得られる減速機として、波動歯車装置が知られている。一般的な波動歯車装置は、円環状の剛性内歯歯車と、その内側に配置された可撓性外歯歯車と、可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて剛性内歯歯車に対して２箇所で部分的に噛み合わせると共に、噛み合わせ位置を周方向に移動させる波動発生器とで構成されている。

従来の代表的な波動発生器は、楕円形状のカムと、カムの外周面に嵌め込まれ、内輪と外輪が薄肉で弾性変形できる特殊なベアリングで構成されている。そのため、特殊なベアリングを用いない波動発生器が切望されていた。これに対して、汎用のベアリングを使用した波動発生器が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２２２１６８号公報

しかしながら、上記特許文献１の波動発生器では、２個の偏心ローラを入力回転軸方向に重ねて配置しているため、剛性内歯歯車と可撓性外歯歯車との２箇所の噛み合い位置が、入力回転軸方向と直交する方向から見て、入力回転軸方向に相対的にずれている。このため、出力軸に負荷トルクが作用するとき、２箇所の噛み合い位置には均等な負荷トルクがかからず、許容負荷トルクを大きくすることができなかった。

また、出力軸に負荷トルクが作用すると、２箇所の噛み合い位置において、噛み合い歯の圧力角に起因して発生する力が、波動発生器にラジアル方向内側への力として作用する。前述したように、２箇所の噛み合い位置は回転軸方向にずれているので、それぞれの噛み合い位置で発生したラジアル方向内側への力のベクトルは対向せず、波動発生器の重心まわりに回転モーメントが発生する。従って、出力軸の負荷トルクが増大すると、波動発生器の重心まわりに作用する回転モーメントも増大するため、波動歯車装置の寿命が短くなるという問題があった。

そこで、本発明は、高負荷作用時においても安定したトルク伝達が可能であり、波動発生器の重心まわりに作用する回転モーメントを減少させることで、長寿命化を達成することを目的とする。

本発明は、環状の剛性内歯歯車と、前記剛性内歯歯車の内側に配置された環状の可撓性外歯歯車と、前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯歯車を撓ませて前記剛性内歯歯車に対して２箇所で部分的に噛み合わせると共に、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、を備えた波動歯車装置において、前記波動発生器は、中心軸が互いに反対方向に偏心し、付与された回転力により入力回転軸まわりに一体に回転する外形が円形の第１偏心カム及び第２偏心カムと、前記第１偏心カムの外周面を囲むように配置され、外周面の一部分が前記可撓性外歯歯車の内周面に第１接触領域で接触する円環状の第１ハウジングと、前記第２偏心カムの外周面を囲むように配置され、外周面の一部分が前記可撓性外歯歯車の内周面に第２接触領域で接触する円環状の第２ハウジングと、前記第１偏心カムの外周面と前記第１ハウジングの内周面との間に介在させた第１ベアリングと、前記第２偏心カムの外周面と前記第２ハウジングの内周面との間に介在させた第２ベアリングと、を有し、前記第１偏心カム及び前記第２偏心カムの中心軸が、前記入力回転軸に対して、前記第１接触領域と前記第２接触領域とが前記入力回転軸の方向と直交する方向から見て前記入力回転軸の方向に少なくとも一部が重なり合う傾斜角度で傾斜していることを特徴とする。

本発明によれば、第１接触領域と第２接触領域とが、入力回転軸の方向に対して直交する方向から見て、少なくとも一部分で重なり合うので、剛性内歯歯車と可撓性外歯歯車との２箇所の噛み合いの位置に作用する負荷トルクを従来よりも均等にすることができる。従って、許容負荷トルクを大きくすることが可能であり、安定したトルク伝達が可能になる。さらに、波動発生器の重心まわりに作用する回転モーメントが減少するので波動歯車装置の長寿命化が可能となる。

本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置の概略構成を示す説明図であり、（ａ）は波動歯車装置の正面図、（ｂ）は波動歯車装置の側面図である。 図１（ａ）の切断面Ａ−Ａに沿って切断した波動歯車装置の断面図である。 図１（ａ）の切断面Ａ−Ａに沿って切断した波動発生器の断面を模式的に表した断面模式図である。 本発明の第２実施形態に係る波動歯車装置の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置の概略構成を示す説明図であり、図１（ａ）は波動歯車装置の正面図、図１（ｂ）は波動歯車装置の側面図である。図２は、図１（ａ）の切断面Ａ−Ａに沿って切断した波動歯車装置の断面図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、波動歯車装置１０は、入力回転軸Ｘ−Ｘに同軸に配置された、剛性内歯歯車２０、可撓性外歯歯車３０及び波動発生器４０を備えた波動歯車減速機である。

剛性内歯歯車２０は円環状の剛性部材で形成されている。図２に示すように、剛性内歯歯車２０の内周面２０ａには、内歯２１が形成されている。剛性内歯歯車２０には、剛性内歯歯車２０を不図示の固定部材に取付けるための固定用ボルト孔２２が形成されている。

可撓性外歯歯車３０は、円盤状の底面部３２と、底面部３２に立設された円環形状部３１とを有し、底面部３２に対して反対側が開口するカップ形状に形成されている。可撓性外歯歯車３０は剛性内歯歯車２０よりも薄肉に形成されている。換言すると、剛性内歯歯車２０は、可撓性外歯歯車３０よりも厚肉に形成されている。

可撓性外歯歯車３０は、カップの開口側の外周面３０ｂに剛性内歯歯車２０より歯数が少ない外歯３３が形成されている。例えば、可撓性外歯歯車３０の外歯３３の歯数は、剛性内歯歯車２０の内歯２１の歯数よりも２枚少なく設定されている。可撓性外歯歯車３０は、外歯３３が内歯２１に対向するように、剛性内歯歯車２０の内側に配置されている。また、可撓性外歯歯車３０は、底面部３２に、不図示の出力軸部材を取り付けるための出力軸取付部３４と出力軸取付用ボルト孔３５とが形成されている。

波動発生器４０は、可撓性外歯歯車３０の内側に嵌め込まれ、可撓性外歯歯車３０の内周面３０ａに接触して、可撓性外歯歯車３０を半径方向に撓めて楕円形状に弾性変形させる。可撓性外歯歯車３０が楕円形状に弾性変形することで、剛性内歯歯車２０と可撓性外歯歯車３０とは楕円形状の長軸上の２箇所Ｐ，Ｑ（図１（ａ））でそれぞれ複数歯による部分的な噛み合いを生じている。そして、波動発生器４０が入力回転軸Ｘ−Ｘまわりに回転することで、剛性内歯歯車２０と可撓性外歯歯車３０との噛み合い位置Ｐ，Ｑが周方向に移動する。そして、可撓性外歯歯車３０は、剛性内歯歯車２０と可撓性外歯歯車３０との歯数差に基づく減速比で、波動発生器４０の回転速度に対して減速した回転速度で回転する。

波動発生器４０は、図２に示すように、入力回転部材としての入力軸取付部材４１と、２個のベアリング４５，４６（第１ベアリング４５及び第２ベアリング４６）と、２個のハウジング４７，４８（第１ハウジング４７及び第２ハウジング４８）と、を有している。

波動発生器４０の構成について、図２及び図３を参照しながら詳細に説明する。なお、図３は、図１（ａ）の切断面Ａ−Ａに沿って切断した波動発生器４０の断面を模式的に表した断面模式図である。なお、切断面Ａ−Ａは入力回転軸Ｘ−Ｘと弾性変形した可撓性外歯歯車３０の楕円形状における長軸を含む平面である。

また、傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａは、切断面Ａ−Ａ上で入力回転軸Ｘ−Ｘに対して傾斜角度θで傾斜させた直線であり、入力回転軸Ｘ−Ｘと傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａとの交点を点Ｏとする。また、直線Ｙ−Ｙは切断面Ａ−Ａ上の直線で、点Ｏを通る入力回転軸Ｘ−Ｘに垂直な直線である。さらに、可撓性外歯歯車３０の内周面３０ａと２個の各ハウジング４７，４８の外周面４７ｂ，４８ｂとの接触領域５１，５２の入力回転軸Ｘ−Ｘの方向の中心点をそれぞれ点Ｍ_１と点Ｍ_２とする。

入力軸取付部材４１は、不図示のモータの入力軸部材が挿通される筒状の本体４２と、本体４２に固定され、中心軸Ｘ_１，Ｘ_２が互いに反対方向に所定の偏心量ε偏心した、外形が円形（好ましくは真円形）の第１偏心カム４３及び第２偏心カム４４とを有している。本実施形態では、本体４２、第１偏心カム４３及び第２偏心カム４４は、同一部材で一体に形成されている。第１偏心カム４３の中心軸Ｘ_１は、第１偏心カム４３の中心を通り、外周面４３ａの法線方向に直交する方向に延びる軸である。第２偏心カム４４の中心軸Ｘ_２は、第２偏心カム４４の中心を通り、外周面４４ａの法線方向に直交する方向に延びる軸である。なお、本体４２は、入力軸部材が挿通される構成としたが、本体４２自体が軸部材であってもよい。

中心軸Ｘ_１は、第１ベアリング４５（インナーレース４５ａ）の回転軸及び第１ハウジング４７の中心軸と同軸である。また、中心軸Ｘ_２は、第２ベアリング４６（インナーレース４６ａ）の回転軸及び第２ハウジング４８の中心軸と同軸である。入力軸取付部材４１の偏心カム４３，４４は、本体４２に一体に形成されているので、本体４２に付与された回転力により入力回転軸Ｘ−Ｘまわりに一体に回転する。第１ハウジング４７及び第２ハウジング４８は、円環状に形成された剛体である。第１ハウジング４７は、第１偏心カム４３の外周面４３ａを囲むように第１偏心カム４３と間隔をあけて配置されており、第２ハウジング４８は、第２偏心カム４４の外周面４４ａを囲むように第２偏心カム４４と間隔をあけて配置されている。

第１ベアリング４５及び第２ベアリング４６は、円環状に形成されたラジアルベアリングである。第１ベアリング４５は、インナーレース４５ａ、アウターレース４５ｂ及び転動体（例えば球やコロ）４５ｃで構成されている。第２ベアリング４６は、インナーレース４６ａ、アウターレース４６ｂ及び転動体（例えば球やコロ）４６ｃで構成されている。これらベアリング４５，４６としては、汎用のものが使用される。

第１ベアリング４５は、第１偏心カム４３の外周面４３ａと第１ハウジング４７の内周面４７ａとの間に介在され、インナーレース４５ａが第１偏心カム４３の外周面４３ａに固定され、アウターレース４５ｂが第１ハウジング４７の内周面４７ａに固定されている。第２ベアリング４６は、第２偏心カム４４の外周面４４ａと第２ハウジング４８の内周面４８ａとの間に介在され、インナーレース４６ａが第２偏心カム４４の外周面４４ａに固定され、アウターレース４６ｂが第２ハウジング４８の内周面４８ａに固定されている。

第１偏心カム４３及び第２偏心カム４４は、中心軸Ｘ_１，Ｘ_２が互いに反対方向に偏心している。従って、第１ハウジング４７の外周面４７ｂの周方向の一部分が可撓性外歯歯車３０の内周面３０ａに面接触し、可撓性外歯歯車３０を入力回転軸Ｘ−Ｘの方向に対して直交する第１方向ｙ_１に撓ませる。第１ハウジング４７の外周面４７ｂと可撓性外歯歯車３０の内周面３０ａとの接触領域を第１接触領域５１とする。また、第２ハウジング４８の外周面４８ｂの周方向の一部分が可撓性外歯歯車３０の内周面３０ａに面接触し、可撓性外歯歯車３０を第１方向ｙ_１とは反対の第２方向ｙ_２に撓ませる。この第２ハウジング４８の外周面４８ｂと可撓性外歯歯車３０の内周面３０ａとの接触領域を第２接触領域５２とする。

第１偏心カム４３及び第２偏心カム４４の中心軸Ｘ_１，Ｘ_２は、入力回転軸Ｘ−Ｘに対して、第１接触領域５１と第２接触領域５２とが入力回転軸Ｘ−Ｘの方向と直交する方向から見て入力回転軸Ｘ−Ｘの方向に少なくとも一部が重なり合う傾斜角度で傾斜している。入力回転軸Ｘ−Ｘの方向と直交する方向は、例えば上述した第１方向ｙ_１又は第２方向ｙ_２である。

特に、図３に示すように、偏心カム４３，４４の中心軸Ｘ_１，Ｘ_２が、入力回転軸Ｘ−Ｘに対して、中心点Ｍ_１と中心点Ｍ_２とが第１方向ｙ_１（又は第２方向ｙ_２）から見て入力回転軸Ｘ−Ｘの方向に一致する傾斜角度θで傾斜しているのが好ましい。つまり、入力回転軸Ｘ−Ｘの方向を法線方向とする平面上に、両方の接触領域５１，５２の中心点Ｍ_１，Ｍ_２が含まれるように、各偏心カム４３，４４の中心軸Ｘ_１，Ｘ_２が傾斜しているのが好ましい。

なお、偏心カム４３，４４の中心軸Ｘ_１，Ｘ_２が入力回転軸Ｘ−Ｘに対して傾斜角度θで傾斜しているので、これらの外側にあるベアリング４５，４６（インナーレース４５ａ，４６ａ）の回転軸及びハウジング４７，４８の中心軸も、傾斜角度θで傾斜している。

入力回転軸Ｘ−Ｘに対して所定の傾斜角度θで傾斜した軸が傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａである。偏心カム４３，４４の中心軸Ｘ_１，Ｘ_２は、この傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａに対して平行であり、互いに逆方向に所定の偏心量ε偏心している。従って、偏心カム４３，４４の外側にあるベアリング４５，４６（インナーレース４５ａ，４６ａ）の回転軸及びハウジング４７，４８の中心軸も、傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａに対して互いに逆方向に所定の偏心量ε偏心している。

第１偏心カム４３及び第２偏心カム４４は、傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａの方向に並んで配置されており、同様に、第１ベアリング４５及び第２ベアリング４６も、傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａの方向に並んで配置されている。また、同様に、第１ハウジング４７及び第２ハウジング４８も、傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａの方向に並んで配置されている。

第１ハウジング４７及び第２ハウジング４８の外周面４７ｂ，４８ｂは、可撓性外歯歯車３０の内周面３０ａと面接触するように、テーパ形状に形成されている。具体的には、各ハウジング４７，４８の外周面４７ｂ，４８ｂは、切断面Ａ−Ａ上で入力回転軸Ｘ−Ｘに平行であり、可撓性外歯歯車３０の内周面３０ａと面接触するように、テーパ角度α＝２θのテーパ形状に形成されている。

ここで、弾性変形後の可撓性外歯歯車３０のカップ内周面３０ａの楕円形状の長径（点Ｍ_１から点Ｍ_２までの直線距離）をＬとする。また、傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａの方向の２個のベアリング４５，４６の離れ量（点Ｍ_１を通り傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａに垂直な直線と、点Ｍ_２を通り傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａに垂直な直線との距離）をｄとする。また、点Ｍ_１（または点Ｍ_２）におけるハウジング４７，４８の外周面４７ｂ，４８ｂの曲率半径をｒとする。傾斜角度θと偏心量εとは以下の関係式（１）、（２）を満たすように設定される。
θ＝ｓｉｎ^−１（ｄ／Ｌ） （１）
ε＝（Ｌ×ｃｏｓθ／２）−ｒ （２）

以上の構成によると、ハウジング４７，４８の外周面４７ｂ，４８ｂと可撓性外歯歯車３０の内周面３０ａとの２箇所の接触領域５１，５２における中心点Ｍ_１と中心点Ｍ_２とが入力回転軸Ｘ−Ｘを挟んで対称に位置する。これにより、中心点Ｍ_１と中心点Ｍ_２との入力回転軸Ｘ−Ｘの方向の位置ずれが生じないので、２箇所の噛み合い位置Ｐと噛み合い位置Ｑとの噛み合いの状態も入力回転軸Ｘ−Ｘを挟んで対称に保つことができる。

ここで、入力軸取付部材４１に取り付けた不図示の入力回転軸部材が不図示のモータ等によって回転駆動すると、波動発生器４０が回転し、２個のハウジング４７，４８は可撓性外歯歯車３０のカップの内周面３０ａを押圧しながら転がる。従って、波動発生器４０の回転に伴って２箇所の噛み合い位置Ｐ，Ｑは、入力回転軸Ｘ−Ｘを挟んで対称な位置関係を保ったまま周方向に回転していく。

可撓性外歯歯車３０は剛性内歯歯車２０よりも歯数が２枚少なく設定されている。従って、波動発生器４０が３６０ｄｅｇ回転したとき、可撓性外歯歯車３０は剛性内歯歯車２０に対して相対的に、波動発生器４０の回転方向と逆向きに歯数差２枚分の位置ずれを生じる。剛性内歯歯車２０は不図示の固定部材に取付けられているため、可撓性外歯歯車３０から大幅に減速された出力を得ることができる。

さて、各ベアリング４５，４６は、入力回転軸Ｘ−Ｘに対して傾斜角度θ傾斜して偏心カム４３，４４とハウジング４７，４８との間にそれぞれ設けられている。不図示の出力軸に負荷トルクが作用すると、噛み合い歯の圧力角に起因して力が発生して、各ベアリング４５，４６にはラジアル方向とアキシアル方向の力が作用する。傾斜角度θを大きくすると、ベアリング４５，４６に作用するアキシアル荷重も大きくなり、ベアリング４５，４６の寿命は短くなる。ゆえに、傾斜角度θは可能な限り小さいことが望まれ、関係式（１）より、２個のベアリング４５，４６の離れ量ｄを小さくすれば、傾斜角度θを小さくできることがわかる。

ここで、ベアリング４５，４６を傾斜させる傾斜角度θの最小値を考えるとき、ベアリング４５，４６の傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａに平行な方向の幅をＢと規定する。２個のベアリング４５，４６が傾斜軸Ｘ_ａ−Ｘ_ａの方向にぴったり接触して重なるときにｄ＝Ｂとなるため、２個のベアリング４５，４６同士が接触しないようにするには、傾斜角度θの範囲はθ＞ｓｉｎ^−１（Ｂ／Ｌ）とする必要がある。従って、この範囲で、組立性やスムーズなベアリング４５，４６の回転運動を低下させない程度で傾斜角度θをできるだけ小さく設定することが望ましい。

しかし、ベアリング４５，４６の寿命を検討するうえで、ベアリング４５，４６に許容されるアキシアル荷重を超えない範囲内で、傾斜角度θを大きくすることも可能である。例えば、噛み合い位置Ｐにおいて、波動発生器４０が受ける力の合力Ｆが点Ｍ_１から点Ｏの向きに作用し、ベアリング４５，４６は回転速度ｎの連続運転で使用される場合に、基本定格寿命Ｌｈは以下の式（３）〜（６）を使って求めることができる。
Ｆｒ＝Ｆ×ｃｏｓθ （３）
Ｆａ＝Ｆ×ｓｉｎθ （４）
Ｐ＝Ｘ×Ｆｒ＋Ｙ×Ｆａ （５）
Ｌｈ＝１０６×（Ｃｒ／Ｐ）^３／（６０×ｎ） （６）
ただし、
Ｆｒ：ベアリングに作用するラジアル荷重、
Ｆａ：ベアリングに作用するアキシアル荷重
Ｐ：動等価荷重
Ｘ：ラジアル荷重係数、ＪＩＳ Ｂ １５１８参照
Ｙ：アキシアル荷重係数、ＪＩＳ Ｂ １５１８参照
Ｃｒ：基本動定格荷重

例として、Ｆ＝１２００Ｎ、ｎ＝１０００ｒｐｍとして基本定格寿命Ｌｈ≧１００００時間を満たす波動歯車装置を考える。ここで、呼び番号６９０７の単列深溝玉ベアリング（基本動定格荷重Ｃｒ＝１０６００［Ｎ］）を選定した場合には、傾斜角度θ＝１８ｄｅｇで基本定格寿命Ｌｈ≒１００４０時間≧１００００時間となる。従って、傾斜角度θ＝１８ｄｅｇが許容できるおおよその最大角度であることが判る。

つまり、傾斜角度θは、ｓｉｎ^−１（Ｂ／Ｌ）≦θ≦（ベアリング４５，４６に許容できるアキシアル荷重で決定する角度）の範囲となるように設定すればよい。

ただし、本第１実施形態では、一般的な構成のベアリング４５，４６を傾斜させることで波動発生器４０を実現することが可能となったが、傾斜角度θはベアリング４５，４６の寿命を延ばすためにもできるだけ小さい角度に設定することが望ましい。

以上、本第１実施形態では、汎用のベアリング４５，４６を使用して波動発生器４０が構成されている。このような構成の波動発生器４０でありながら、第１接触領域５１と第２接触領域５２とが第１方向ｙ_１から見て、少なくとも一部分で重なり合うので、２箇所の噛み合いの位置Ｐ，Ｑに作用する負荷トルクを従来よりも均等にすることができる。従って、許容負荷トルクを大きくすることが可能であり、安定したトルク伝達が可能になる。さらに、波動発生器４０の重心まわりに作用する回転モーメントが減少するので波動歯車装置１０の長寿命化が可能となる。

特に、本第１実施形態では、第１接触領域５１の中心点Ｍ_１と第２接触領域５２の中心点Ｍ_２とが第１方向ｙ_１から見て一致する。これにより、入力回転軸Ｘ−Ｘの方向の２箇所の噛み合い位置Ｐ，Ｑは入力回転軸Ｘ−Ｘを挟んで対称に保たれ、より均等に負荷トルクを作用させることができる。従って、許容負荷トルクをより大きくすることが可能であり、より安定したトルク伝達が可能になる。更に、波動発生器４０の重心まわりに作用する回転モーメントが更に減少するので波動歯車装置１０の更なる長寿命化が可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る波動歯車装置について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る波動歯車装置の断面図である。なお、図４において、上記第１実施形態の波動歯車装置と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

本第２実施形態の波動歯車装置１１０は、入力回転軸Ｘ−Ｘに同軸に配置された、円環状の剛性内歯歯車１２０と、円環状の可撓性外歯歯車１３０と、上記第１実施形態と同様の構成の波動発生器４０とを備えたフラット型の波動歯車減速機である。つまり、フラット型の波動歯車装置においても、上記第１実施形態で説明した波動発生器４０を適用することが可能である。

剛性内歯歯車１２０は、入力回転軸Ｘ−Ｘに同軸に並置された、第１剛性内歯歯車１２０Ａと、第２剛性内歯歯車１２０Ｂとを有して構成される。可撓性外歯歯車１３０は剛性内歯歯車１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ）よりも薄肉に形成されている。換言すると、剛性内歯歯車１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ）は、可撓性外歯歯車１３０よりも厚肉に形成されている。第２剛性内歯歯車１２０Ｂは、第１剛性内歯歯車１２０Ａよりも歯数が少なく（例えば歯数が２枚少なく）設定されている。可撓性外歯歯車１３０には、外周面に第２剛性内歯歯車１２０Ｂと同数の外歯が形成されている。

波動発生器４０は、可撓性外歯歯車１３０の内側に嵌め込まれ、可撓性外歯歯車１３０の内周面と接触して、可撓性外歯歯車１３０を半径方向に撓めて楕円形状に弾性変形させる。可撓性外歯歯車１３０が楕円形状に弾性変形することで、剛性内歯歯車１２０と可撓性外歯歯車１３０とは楕円形状の長軸上の２箇所でそれぞれ複数歯による部分的な噛み合いを生じている。そして、波動発生器４０が入力回転軸Ｘ−Ｘまわりに回転することで、剛性内歯歯車１２０と可撓性外歯歯車１３０との噛み合い位置が周方向に移動する。第１剛性内歯歯車１２０Ａに対して第２剛性内歯歯車１２０Ｂは、第１剛性内歯歯車１２０Ａと可撓性外歯歯車１３０との歯数差に基づく減速比で波動発生器４０（つまり偏心カム）の回転速度に対して減速した回転速度で、相対的に回転する。従って、第１剛性内歯歯車１２０Ａ及び第２剛性内歯歯車１２０Ｂのうち、いずれか一方を不図示の固定部材に固定すれば、他方は一方に対して、上述した歯数差に基づく減速比で波動発生器４０よりも減速した回転速度で回転することとなる。

詳述すると、波動発生器４０が回転すると、第１剛性内歯歯車１２０Ａと可撓性外歯歯車１３０との噛み合い位置、及び第２剛性内歯歯車１２０Ｂと可撓性外歯歯車１３０との噛み合い位置は周方向に移動していく。可撓性外歯歯車１３０は第１剛性内歯歯車１２０Ａよりも歯数が２枚少ない。従って、波動発生器４０が３６０ｄｅｇ回転したとき、可撓性外歯歯車１３０は第１剛性内歯歯車１２０Ａに対して相対的に、波動発生器４０の回転方向と逆向きに歯数差２枚分の位置ずれを生じる。可撓性外歯歯車１３０と第２剛性内歯歯車１２０Ｂとは歯数が同一なので、第２剛性内歯歯車１２０Ｂは回転方向の位置ずれは生じない。従って、第１剛性内歯歯車１２０Ａと第２剛性内歯歯車１２０Ｂのどちらか一方を不図示の固定部材に固定すれば、他方から大幅に減速された出力を得られる。

以上、本第２実施形態では、汎用のベアリングを使用して波動発生器４０が構成されている。このような構成の波動発生器４０でありながら、第１接触領域と第２接触領域とが、入力回転軸方向と直交する方向から見て、少なくとも一部分で重なり合うので、２箇所の噛み合いの位置に作用する負荷トルクを従来よりも均等にすることができる。従って、許容負荷トルクを大きくすることが可能であり、安定したトルク伝達が可能になる。さらに、波動発生器４０の重心まわりに作用する回転モーメントが減少するので波動歯車装置１１０の長寿命化が可能となる。

特に、本第２実施形態では、第１接触領域の中心点と第２接触領域の中心点とが、入力回転軸方向と直交する方向から見て一致するので、入力回転軸方向の２箇所の噛み合い位置は入力回転軸を挟んで対称に保たれ、より均等に負荷トルクを作用させることができる。従って、許容負荷トルクをより大きくすることが可能であり、より安定したトルク伝達が可能になる。更に、波動発生器４０の重心まわりに作用する回転モーメントが更に減少するので波動歯車装置１１０の更なる長寿命化が可能となる。

また、第２実施形態の波動歯車装置１１０は、フラット型の波動歯車装置であるので、第１実施形態で示した波動歯車装置１０よりもコンパクトであり、占有空間が小さくすることができる。

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

図２の破線で示した可撓性外歯歯車３０Ｂのように、出力軸取付部３４が円環形状部３１から半径方向外側に突出するフランジ部に形成された、いわゆる、シルクハット型の波動歯車装置にも同様に適用可能である。

また、上記実施形態では、波動発生器が２つの偏心カム、２つのベアリング及び２つのハウジングを有して構成される場合について説明したが、２つに限定するものではない。波動発生器が複数の偏心カム、並びにこれら偏心カムに対応する数の複数のベアリング及び複数のハウジングを有する場合であって、複数の偏心カムのうち、隣接する２つの偏心カムが第１偏心カム及び第２偏心カムを構成するようにしてもよい。この場合、第１偏心カムに対応して設けられたベアリング及びハウジングが、第１ベアリング及び第１ハウジングであり、第２偏心カムに対応して設けられたベアリング及びハウジングが第２ベアリング及び第２ハウジングである。

また、上記実施形態では、第１偏心カムと第２偏心カムとが本体に一体に形成されていたが、これに限定するものではなく、第１偏心カムと第２偏心カムとが一体に回転するのであれば、別体に形成されていてもよい。その際、第１偏心カムと第２偏心カムとが同一の材料で形成されていてもよいし、別材料で形成されていてもよい。

１０…波動歯車装置、２０…剛性内歯歯車、２０ａ…内周面、２１…内歯、３０…可撓性外歯歯車、３０ａ…内周面、３０ｂ…外周面、３３…外歯、４０…波動発生器、４３…第１偏心カム、４３ａ…外周面、４４…第２偏心カム、４４ａ…外周面、４５…第１ベアリング、４６…第２ベアリング、４７…第１ハウジング、４７ａ…内周面、４７ｂ…外周面、４８…第２ハウジング、４８ａ…内周面、４８ｂ…外周面、５１…第１接触領域、５２…第２接触領域、１１０…波動歯車装置、１２０Ａ…第１剛性内歯歯車、１２０Ｂ…第２剛性内歯歯車、１３０…可撓性外歯歯車

Claims (3)

1. 環状の剛性内歯歯車と、前記剛性内歯歯車の内側に配置された環状の可撓性外歯歯車と、前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯歯車を撓ませて前記剛性内歯歯車に対して２箇所で部分的に噛み合わせると共に、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、を備えた波動歯車装置において、
   前記波動発生器は、
   中心軸が互いに反対方向に偏心し、付与された回転力により入力回転軸まわりに一体に回転する外形が円形の第１偏心カム及び第２偏心カムと、
   前記第１偏心カムの外周面を囲むように配置され、外周面の一部分が前記可撓性外歯歯車の内周面に第１接触領域で接触する円環状の第１ハウジングと、
   前記第２偏心カムの外周面を囲むように配置され、外周面の一部分が前記可撓性外歯歯車の内周面に第２接触領域で接触する円環状の第２ハウジングと、
   前記第１偏心カムの外周面と前記第１ハウジングの内周面との間に介在させた第１ベアリングと、
   前記第２偏心カムの外周面と前記第２ハウジングの内周面との間に介在させた第２ベアリングと、を有し、
   前記第１偏心カム及び前記第２偏心カムの中心軸が、前記入力回転軸に対して、前記第１接触領域と前記第２接触領域とが前記入力回転軸の方向と直交する方向から見て前記入力回転軸の方向に少なくとも一部が重なり合う傾斜角度で傾斜していることを特徴とする波動歯車装置。
2. 前記第１偏心カム及び前記第２偏心カムの中心軸が、前記入力回転軸に対して、前記第１接触領域の前記入力回転軸の方向の中心と前記第２接触領域の前記入力回転軸の方向の中心とが前記入力回転軸の方向と直交する方向から見て前記入力回転軸の方向に一致する傾斜角度で傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の波動歯車装置。
3. 前記剛性内歯歯車は、第１剛性内歯歯車と、前記第１剛性内歯歯車よりも歯数が少ない第２剛性内歯歯車とを有し、
   前記可撓性外歯歯車は、前記第２剛性内歯歯車と同じ歯数に設定されており、
   前記第１剛性内歯歯車に対して前記第２剛性内歯歯車は、前記第１剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車との歯数差に基づく減速比で前記波動発生器の回転速度に対して減速した回転速度で、相対的に回転することを特徴とする請求項１又は２に記載の波動歯車装置。

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