JPH0448346Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、撓み噛み合い式歯車装置に係り、特
に、撓み噛み合い式歯車装置に用いられるウエー
ブ・ジエネレータの改良に係る。

従来の技術 代表的な撓み噛み合い式歯車装置は、剛性円形
内歯歯車と、この内歯歯車の内側に設けられ該歯
車に２個所で噛み合うよう楕円形に変形され、内
歯歯車の歯数より2n枚（ｎは正の整数である）
少ない歯数にされた可撓性外歯歯車と、該外歯歯
車の内側に嵌合して該外歯歯車を楕円形に撓ませ
るウエーブ・ジエネレータとから成り、このウエ
ーブ・ジエネレータは、内側の楕円形のカム板
と、該カム板の外周に嵌合して楕円形に変形して
撓められたボールベアリングとから成り、ウエー
ブ・ジエネレータのベアリングの外輪が外歯歯車
に嵌合している。

このような構成で成る撓み噛み合い式歯車装置
は、ウエーブ・ジエネレータのカム板に設けられ
た入力軸を回転させると、外歯歯車の楕円形が回
転させられ、この楕円形の回転により両歯車がそ
の歯数差に対応して相対回転し、内歯歯車または
外歯歯車に出力軸を設けると該出力軸は入力軸に
対して大きい減速比で回転する。従つて、この撓
み噛み合い式歯車装置は、少ない要素で大きな減
速比を得ることができるので精密機械等に多用さ
れている。

なお、この撓み噛み合い式歯車装置としては、
可撓性の外歯歯車をカツプ形状に形成して全体と
してカツプ型に形成してその安価で耐久性を向上
させたカツプ型撓み噛み合い式歯車装置と、環状
の外歯歯車の外側に偏平な内歯歯車を２つ並べて
配置し、一方の内歯歯車を前記のように外歯歯車
の歯数より2n枚多くして他方の内歯歯車を外歯
歯車の歯数と同じにした、全体として偏平な、占
有スペースを小さくしたフラツト型の撓み噛み合
い式歯車装置とがよく知られており、どちらも大
きな減速比を得ることができるので、上記の精密
機械等の分野で多用されている。

考案が解決しようとする問題点 しかし、この撓み噛み合い式歯車装置の場合、
カツプ型のものであつても、フラツト型のもので
あつても、一般のウエーブ・ジエネレータは楕円
形のカム板と、その外周のボールベアリングとで
成り、これによつて、可撓性の外歯歯車を楕円形
に撓ませ、外歯歯車を直接回転させることなく、
楕円形形状を回転させて内歯歯車と外歯歯車とを
相対回転させるように構成されている。このよう
に、ウエーブ・ジエネレータは、楕円形のカム板
の外周に、可撓性のある特殊なボールベアリング
を必要としており、このために、装置全体の価格
を高価なものにしていた。しかし、ウエーブ・ジ
エネレータを安価に製造することによつて、装置
全体の価格を安くすることができるのであれば、
安価で且つ確実に動作する撓み噛み合い式歯車装
置が提供されることになる。

従つて、本考案の目的は、安価でしかも確実に
長く適正な動作を行う撓み噛み合い式歯車装置を
提供するにある。

問題点を解決するための手段 かかる目的を達成するため、本考案は、円形の
内歯歯車と、内側の可撓性外歯歯車と、該外歯歯
車を楕円形に撓ませて変形させ、その形状を回転
させるウエーブ・ジエネレータとを備え、ウエー
ブ・ジエネレータの回転により両歯車に相対回転
を生じさせるようになつた撓み噛み合い式歯車装
置のウエーブ・ジエネレータを改良する。すなわ
ち、本考案による撓み噛み合い式歯車装置のウエ
ーブ・ジエネレータは、前記外歯歯車の内側で回
転することのできる大きさの回転板と、該回転板
に自転可能に、且つ前記楕円形の長軸上またはそ
の付近で直径方向に対向する位置に取付けられた
一対の第１ローラと、各第１ローラの両側に近接
し且つ直径方向に対向する位置に自転可能に取付
けられた２対の第２ローラとを備えて成り、負荷
がかけられた状態であつても、上記３対のローラ
によつて外歯歯車の長軸及びその付近の形状を、
前記楕円形の輪郭に維持することを特徴としてい
る。

実施例 以下、本考案の実施例について、図面を参照し
ながら説明するが、本考案の特徴について説明す
る前に、撓み噛み合い式歯車装置の構造及び動作
の原理について、第１図及び第２図(a)〜(d)を参照
しながら説明する。

第１図は、撓み噛み合い式歯車装置１の構成の
概略を示している。この撓み噛み合い式歯車装置
１は、剛性円形内歯歯車２と、この内歯歯車の内
側に設けられた可撓性のリング形状の外歯歯車３
と、この外歯歯車の内側に嵌合して該外歯歯車を
楕円形に撓ませるウエーブ・ジエネレータ４とか
ら成る。ウエーブ・ジエネレータ４は、内側の楕
円形のカム板５と、このカム板５の外周に嵌合し
て楕円形に撓められたボールベアリング６とから
成り、ウエーブ・ジエネレータのベアリングの外
輪７が外歯歯車に嵌合している。

外歯歯車３は、ウエーブ・ジエネレータ４によ
つて楕円形に撓められているので、円形の剛性内
歯歯車２に対して、直径方向に対向する２点を中
心としてその両側の一部でしか噛み合わない。第
１図では矢印Ａ及びＢの方向の２点が噛み合い点
となる。また、ウエーブ・ジエネレータ４はボー
ルベアリング６を有するので、ウエーブ・ジエネ
レータ４のカム板５が回転すると、外歯歯車３は
その楕円形状が回転させられるだけで、カム板に
よつて直接回転させられることはない。本例にお
いては、外歯歯車２は内歯歯車の歯数より2n（ｎ
は正の整数）枚少ない歯数（第１図では内歯歯車
より４枚少ない）にされている。

この撓み噛み合い式歯車装置１の動作について
第２図(a)〜(d)を用いて説明する。ウエーブ・ジエ
ネレータ４のカム板５が第２図(a)の位置にあると
き、外歯歯車３の楕円形の長軸において、内歯歯
車２の１つの歯溝８が外歯歯車３の１つの歯９に
噛み合つている（歯溝８及び歯９を中心としてそ
の両側でもいくつかの歯が噛み合つている）。カ
ム板５を第２図(b)に示すように90度回転させる
と、外歯歯車３はその楕円形が回転し、外歯歯車
３の噛み合い点が楕円の長軸の移動に従つて移動
して歯溝８と歯９とは離れる。第２図(c)に示すよ
うにカム板６が180度回転すると歯溝８と歯９と
が再び噛み合うが、その位置は歯数差（図示の例
では４枚すなわちｎ＝２）の半分だけすなわちｎ
枚分（図示の例では２枚分）だけずれる。そして
第２図(d)に示すように、カム板５が360度回転す
ると、歯溝８と歯９とは歯数差（４枚）だけずれ
る。このように噛み合い位置が順次ずれる動きを
出力として取り出せば大きな減速比を得ることが
できる。

既述のように、この撓み噛み合い式歯車装置に
は、可撓性の外歯歯車をカツプ形状に形成して全
体としてカツプ型に形成したものと、環状の外歯
歯車の外側に偏平な内歯歯車を２つ並置し、一方
の内歯歯車を外歯歯車の歯数より2n枚多くし、
他方の内歯歯車を外歯歯車の歯数と同じにし、全
体として偏平なフラツト型に形成したものがあ
り、どちらも大きな減速比を得ることができるの
で、適宜、その使用目的に応じて使用されてい
る。従つて、本考案の実施例においては、便宜
上、フラツト型の撓み噛み合い式歯車装置に本考
案の特徴となるウエーブ・ジエネレータを適用し
た場合を示すが、カツプ型の撓み噛み合い式歯車
装置であつても同様に適用することができる。

以下、本考案による、撓み噛み合い式歯車装置
１０の構成の詳細について、第３図及び第４図を
参照しながら説明する。本考案の実施例では、上
記したように、フラツト型の撓み噛み合い式歯車
装置が採用されており、このフラツト型の撓み噛
み合い式歯車装置１０では、２つの円形内歯歯車
１１及び１２が並置され、その内側には、両内歯
歯車に係合する幅で成る可撓性の外歯歯車１３が
１つ設けられている。なお、内歯歯車１１，１２
及び外歯歯車１３については、従来のように、金
属製であつてもよいが、例えば、プラスチツク製
であつてもよく、これにより、製造コストを下げ
ることもできる。この場合、ウエーブ・ジエネレ
ータを構成する部分もプラスチツク製にすること
ができるが、ウエーブ・ジエネレータは外歯歯車
の楕円形を正確な形状のままで高速に回転させる
ため、耐久性のある金属製が好ましい。

本実施例のフラツト型の撓み噛み合い式歯車装
置の場合、例えば、一方の内歯歯車１１は外歯歯
車１３より２枚多い歯数で成り、他方の内歯歯車
１２は外歯歯車１３と同じ歯数に形成されるもの
とする。従つて、外歯歯車１３の楕円形を回転さ
せると、第２の内歯歯車１２は外歯歯車１３に対
して回転しないが、第１の内歯歯車１１は外歯歯
車１３（ひいては第２内歯歯車１２）に対して相
対的に大きな減速比で回転する。例えば、第１の
内歯歯車１１を固定して外歯歯車１３の楕円形を
回転させると、固定されていない第２の内歯歯車
１２が外歯歯車１３の楕円形の回転すなわちウエ
ーブ・ジエネレータの回転に対して相対的に大き
な減速比で回転することになる。

外歯歯車１３の楕円形を回転させるのは、本考
案においては、前記のようにウエーブ・ジエネレ
ータ１５である。従来のウエーブ・ジエネレータ
は、第１図及び第２図(a)〜(d)に示すような、カム
板５と、その外周のボールベアリング６とから構
成されるのであるが、本考案のウエーブ・ジエネ
レータ１５は、従来のウエーブ・ジエネレータと
は異なり、第３図及び第４図に明らかなように、
ウエーブ・ジエネレータ１５が、カム板や外周の
ボールベアリングの必要なく、外歯歯車１３を所
定の楕円形に変形させ、しかもその楕円形を回転
させる。

第３図及び第４図において、本考案によるウエ
ーブ・ジエネレータ１５は、外歯歯車１３を楕円
形に変形させるため、楕円形の長軸ｌまたはその
付近で、直径方向に対向して配置された一対の第
１ローラ１６，１６と、各第１ローラ１６の両側
に、近接し且つ直径方向に対向して配置された２
対の第２ローラ１７，１７並びに１８，１８とを
備えている。これら３対の各ローラ１６，１７，
１８は、外歯歯車１３を楕円形に変形させるよう
その長軸方向に延び出させて内歯歯車１１と１２
の歯に噛み合わせる機能を有し、また各ローラ対
は、例えば、出力歯車となる内歯歯車１３に大き
い負荷が加わつても、可撓性の外歯歯車１３の楕
円形を無負状態と同じ形状に保つように機能す
る。

外歯歯車１３はその楕円形がウエーブ・ジエネ
レータによつて回転させられるのであつて、外歯
歯車１３がウエーブ・ジエネレータによつて直接
回転させられるのではないため、ウエーブ・ジエ
ネレータを構成する各ローラは、それぞれ上記し
た位置で自転可能（すなわちそれぞれ独立に回転
できるように）な状態で、外歯歯車１３の内側に
回転可能に配置された回転板１９に取付けられて
いる。

本考案においては、カム板もその外周のボール
ベアリングも不要になり、単に少なくとも３対の
ローラが外歯歯車１３を楕円形に変形させるので
ある。そして、各ローラは、それぞれ、市販され
ている普通の円形のボールベアリングを用いるこ
とができ、特殊なベアリングを必要としない。ま
た、ベアリングが楕円形の長軸の付近に少なくと
も３対ずつ設けられだけでよく、外歯歯車１３を
内歯歯車に対して適正に噛み合わせることができ
る限り、各ベアリングの外径を小さくすることが
できる。更に、各ローラの大きさすなわち外径は
全て同じであつてもよく、ローラ１６を他のロー
ラよりやや大きくしてもよい。

更に、回転板１９は、前記のように、各ローラ
対を所定の位置に自転可能に固定し、また回転板
自体も回転できるように形成されている限り、任
意の形状でよい。従つて、その形状は、図示のよ
うに分銅型に形成してもよいが、例えば、単純な
円形板等であつてもよい。

回転板１９には、その中心に該回転板を回転さ
せるための軸２０が設けられている。この軸２０
は、例えばモータ（図示せず）等によつて回転板
１９を回転させるため、単純なむくの棒状体であ
つてもよいが、図示のように、中空の円筒体に形
成すると、その中空部分にケーブルや電線等を通
すことができる。例えば、撓み噛み合い式歯車装
置を船舶用レーダの回転走査のための減速機とし
て利用する場合、図示のように、軸２０の内側に
ボールベアリング２２を配設すれば回転板１９が
回転しても、軸２０の中に配置されたケーブルや
電線がねじれる惧れがなくなるので好ましい。ま
た、このように中空に形成した場合には、回転板
１９の回転駆動のため、軸２０の外側に駆動用の
モータユニツトを直接設けるのが好ましい。

回転板１９に回転可能に取付けられた各ローラ
１６，１７，１８の位置は、前述のように、３つ
のローラ対は、第１図に示すカム板５とその外周
のボールベアリング６との役割を果たすものであ
る。すなわち、長軸方向に可撓性外歯歯車１３を
変形させて楕円形に形成するだけでなく、変形し
た外歯歯車１３の楕円形を、回転板１９の軸２０
の回転駆動によつて回転させる役割も果たし、更
に、外歯歯車１３の楕円形を、負荷運転時であつ
ても無負荷運転時と同様の適正な楕円形に維持す
るものである。従つて、ウエーブ・ジエネレータ
１５として動作するこれらのローラ１６，１７及
び１８は、可撓性外歯歯車１３を、負荷運転時で
あつても無負荷運転時と同様の適正な楕円形に維
持して第１図の矢印Ａ及びＢで示す２点で２つの
内歯歯車１１及び１２に噛み合わせることが必須
の条件となる。このため、第５図の半円部分に示
すように、自由な状態にある外歯歯車１３の半円
の形状（想像線すなわち一点鎖線２３で示す）を
実線２４のほぼ楕円形形状に変形させる。この楕
円形への変形のため、３つのローラは、次の式に
従つて定められるのが好ましい。

今、可撓性外歯歯車の変形前の内径をr₀、 外歯歯車の変形後の内径の変位量をω₀、 各ローラの半径を同じとしてR₀、 各ローラに外接する円２５の半径をＲ とすると、 r₀−6ω₀≦Ｒ≦r₀ であるのが好ましい。

考案の効果 本考案によれば、撓み噛み合い式歯車装置のウ
エーブ・ジエネレータが、外歯歯車の内側で回転
することのできる大きさの回転板と、該回転板に
自転可能に、且つ楕円形の長軸上またはその付近
で直径方向に対向する位置に取付けられた一対の
第１ローラと、各第１ローラの両側に近接し且つ
直径方向に対向する位置に自転可能に取付けられ
た２対の第２ローラとを備え、この３対のローラ
によつて外歯歯車の長軸及びその付近の形状を楕
円形に形成するように構成されているので、ウエ
ーブ・ジエネレータが、極めて簡単にしかも確実
な動作を維持しつつ廉価にでき、撓み噛み合い式
歯車装置の全体のコストを低く抑えることができ
る。特に、ウエーブ・ジエネレータに用いられる
各ローラは、一般のボールベアリングで構成でき
るので、従来のウエーブ・ジエネレータより相当
に簡単に製造することができ、また撓み噛み合い
式歯車装置の組み付けも簡単になる。

更に、本考案の撓み噛み合い式歯車装置に用い
られるウエーブ・ジエネレータは楕円形の長軸付
近に少なくとも３対設けられているので、装置に
大きい負荷がかかつても、外歯歯車の楕円形は無
負荷状態と同じ形状に確実に維持され、これによ
り、カム板とボールベアリングとから成る高価な
従来のウエーブ・ジエネレータと同様の、高い機
能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、撓み噛み合い式歯車装置の概略正面
図である。第２図ａ〜ｄは撓み噛み合い式歯車装
置の動作説明図である。第３図は、本考案による
撓み噛み合い式歯車装置の正面図である。第４図
は、第３図の撓み噛み合い式歯車装置の縦断面図
である。第５図は、本考案の撓み噛み合い式歯車
装置に用いられるウエーブ・ジエネレータのと外
歯歯車との関係を示す説明図である。 符号の説明、１……撓み噛み合い式歯車装置、
２……剛性の内歯歯車、３……可撓性の外歯歯
車、４……ウエーブ・ジエネレータ、５……ウエ
ーブ・ジエネレータのカム板、６……ボールベア
リング、１０……本考案による撓み噛み合い式歯
車装置、１１……第１内歯歯車、１２……第２内
歯歯車、１３……外歯歯車、１５……ウエーブ・
ジエネレータ、１６，１７，１８……ローラ、１
９……回転板、２０……入力軸、２２……ボール
ベアリング、２３……自由な状態の外歯歯車の輪
郭、２４……変形させた状態の外歯歯車の輪郭。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円形の内歯歯車と、その内側の可撓性外歯歯車
   と、該外歯歯車を楕円形に撓ませて変形させ、そ
   の形状を回転させるウエーブ・ジエネレータとか
   ら成り、ウエーブ・ジエネレータの回転により両
   歯車に相対回転を生じさせるようになつた撓み噛
   み合い式歯車装置において、前記ウエーブ・ジエ
   ネレータは、前記外歯歯車の内側で回転すること
   のできる大きさの回転板と、該回転板に自転可能
   に、且つ前記楕円形の長軸上またはその付近で直
   径方向に対向する位置に取付けられた一対の第１
   ローラと、各第１ローラの両側に近接し且つ直径
   方向に対向する位置に自転可能に取付けられた２
   対の第２ローラとを備えて成り、この３対のロー
   ラによつて外歯歯車の長軸及びその付近の形状を
   楕円形に形成することを特徴とする撓み噛み合い
   式歯車装置。