特許 5826275 波動歯車装置の可撓性外歯歯車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5826275

(24)【登録日】2015年10月23日

(45)【発行日】2015年12月2日

(54)【発明の名称】波動歯車装置の可撓性外歯歯車

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20151112BHJP

【ＦＩ】

   F16H1/32 B

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-528847(P2013-528847)

(86)(22)【出願日】2011年8月17日

(86)【国際出願番号】JP2011004609

(87)【国際公開番号】WO2013024511

(87)【国際公開日】20130221

【審査請求日】2014年4月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】390040051

【氏名又は名称】株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ

(74)【代理人】

【識別番号】100090170

【弁理士】

【氏名又は名称】横沢 志郎

(72)【発明者】

【氏名】ムーン ステファニー

(72)【発明者】

【氏名】滝沢 登

【審査官】 北中 忠

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−９７８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−７５１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１４６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−７５１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１００９３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ １／２８−１／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

波動歯車装置の可撓性外歯歯車であって、
円盤状あるいは円環状の剛体であるボスと、
前記ボスの外周部分に連続して当該ボスの半径方向の外方に広がっているダイヤフラム板と、
前記ダイヤフラム板のダイヤフラム外周縁部分に連続して前記ボスの中心軸線の方向に延びている半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、
前記円筒状胴部の開口端の側の外周面部分に形成した外歯と
を備えており、
前記ダイヤフラム板は、前記ボスの前記外周部分に連続しているダイヤフラム内周縁部分から前記ダイヤフラム外周縁部分に向けて、前記中心軸線に直交する直交平面に対して、前記ダイヤフラム外周縁部分が前記円筒状胴部の前記開口端から遠ざかる方向に傾斜し、前記ダイヤフラム外周縁部分が前記開口端から最も離れた位置にあり、
前記ダイヤフラム板の長さは、前記中心軸線に直交する方向に延びて前記円筒状胴部に繋がっている場合に比べて長く、
前記円筒状胴部の前記中心軸線の方向の長さは、前記ダイヤフラム板が前記中心軸線に直交する方向に延びて当該円筒状胴部に繋がっている場合に比べて長い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2】

請求項１において、
前記ダイヤフラム板は、前記ボスの前記中心軸線の方向の厚さ寸法内に収まる範囲内で傾斜配置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3】

請求項１において、
前記ダイヤフラム板は、前記ダイヤフラム内周縁部分から前記ダイヤフラム外周縁部分に向けて肉厚が漸減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4】

請求項１において、
前記ダイヤフラム板における前記開口端の側のダイヤフラム内側端面は、前記ボスにおける前記開口端の側のボス内側端面に滑らかに連続しており、
前記ダイヤフラム板における前記開口端とは反対側のダイヤフラム外側端面は、前記ボスの円形外周面に滑らかに連続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5】

請求項４において、
前記中心軸線を含む平面で切断した場合に、
前記ボス内側端面は前記中心軸線に直交する内側直線によって規定されており、
前記ダイヤフラム内側端面は、前記内側直線の端点に滑らかに連続している内側に凸の内側凸曲線と、この内側凸曲線の端点に滑らかに連続している内側傾斜直線とによって規定されており、
前記内側傾斜直線は、その円筒状胴部側の端点がそのボス側の端点に対して前記ボス内側端面から離れる方向に、前記ボス内側端面を規定している前記内側直線に対して第１の傾斜角度で傾斜しており、
前記ボスにおける前記ボス内側端面とは反対側のボス外側端面は、前記中心軸線に直交する外側直線によって規定されており、
前記ボス外側端面の外周縁に連続しているボス円形外周面は、前記外側直線の端点から前記ボス内側端面の側に向けて折れ曲がって延びている外周側直線によって規定されており、
前記ダイヤフラム外側端面は、前記外周側直線の端点に滑らかに連続している内側に凹の第１凹曲線と、この第１凹曲線の端点に滑らかに連続している内側に凹の第２凹曲線と、この第２凹曲線の端点に滑らかに連続している第３凹曲線と、この第３凹曲線の端点に滑らかに連続している外側傾斜直線とによって規定されており、
前記第１凹曲線、前記第２凹曲線および前記第３凹曲線の曲率半径は、この順序に大きくなるように設定されており、
前記外側傾斜直線は、前記内側傾斜直線と同一方向に、前記第１の傾斜角度よりも小さな第２の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の可撓性外歯歯車。

【請求項6】

波動歯車装置の可撓性外歯歯車であって、
円盤状あるいは円環状の剛体であるボスと、
前記ボスの外周部分に連続して当該ボスの半径方向の外方に広がっているダイヤフラム板と、
前記ダイヤフラム板のダイヤフラム外周縁部分に連続して前記ボスの中心軸線の方向に延びている半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、
前記円筒状胴部の開口端の側の外周面部分に形成した外歯とを備えており、
前記ダイヤフラム板は、前記ボスの前記外周部分に連続しているダイヤフラム内周縁部分から前記ダイヤフラム外周縁部分に向けて、前記中心軸線に直交する直交平面に対して、前記ダイヤフラム外周縁部分が前記円筒状胴部の前記開口端から遠ざかる方向に傾斜しており、
前記ダイヤフラム板における前記開口端の側のダイヤフラム内側端面は、前記ボスにおける前記開口端の側のボス内側端面に滑らかに連続しており、
前記ダイヤフラム板における前記開口端とは反対側のダイヤフラム外側端面は、前記ボスの円形外周面に滑らかに連続しており、
前記中心軸線を含む平面で切断した場合に、
前記ボス内側端面は前記中心軸線に直交する内側直線によって規定されており、
前記ダイヤフラム内側端面は、前記内側直線の端点に滑らかに連続している内側に凸の内側凸曲線と、この内側凸曲線の端点に滑らかに連続している内側傾斜直線とによって規定されており、
前記内側傾斜直線は、その円筒状胴部側の端点がそのボス側の端点に対して前記ボス内側端面から離れる方向に、前記ボス内側端面を規定している前記内側直線に対して第１の傾斜角度で傾斜しており、
前記ボスにおける前記ボス内側端面とは反対側のボス外側端面は、前記中心軸線に直交する外側直線によって規定されており、
前記ボス外側端面の外周縁に連続しているボス円形外周面は、前記外側直線の端点から前記ボス内側端面の側に向けて折れ曲がって延びている外周側直線によって規定されており、
前記ダイヤフラム外側端面は、前記外周側直線の端点に滑らかに連続している内側に凹の第１凹曲線と、この第１凹曲線の端点に滑らかに連続している内側に凹の第２凹曲線と、この第２凹曲線の端点に滑らかに連続している第３凹曲線と、この第３凹曲線の端点に滑らかに連続している外側傾斜直線とによって規定されており、
前記第１凹曲線、前記第２凹曲線および前記第３凹曲線の曲率半径は、この順序に大きくなるように設定されており、
前記外側傾斜直線は、前記内側傾斜直線と同一方向に、前記第１の傾斜角度よりも小さな第２の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の可撓性外歯歯車。

【請求項7】

剛性内歯歯車と、
前記剛性内歯歯車の内側に同軸状態に配置されている可撓性外歯歯車と、
前記可撓性外歯歯車の内側に嵌め込まれ、当該可撓性外歯歯車を非円形に撓めて、前記剛性内歯歯車に対して部分的に噛み合わせている波動発生器とを有し、
前記波動発生器の回転に伴って、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車の噛み合い位置が周方向に移動して、これら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波動歯車装置において、
前記可撓性外歯歯車は請求項１ないし６のうちのいずれかの項に記載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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、波動歯車装置の負荷容量を高めることのできる新たな形状の可撓性外歯歯車に関する。

【背景技術】

【0002】

波動歯車装置としては、その可撓性外歯歯車がカップ形状をしているカップ型の波動歯車装置が知られており、図４にはカップ型の波動歯車装置の縦断面を示してある。この図に示すように、波動歯車装置１Ａは、円環状の剛性内歯歯車２Ａと、剛性内歯歯車２Ａ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３Ａと、可撓性外歯歯車３Ａの内側に嵌め込まれ、当該可撓性外歯歯車３Ａを楕円状に撓めて剛性内歯歯車２Ａに対して部分的に噛み合わせている楕円状輪郭の波動発生器４Ａとを有している。

【0003】

カップ形状の可撓性外歯歯車３Ａは、円盤状の剛体である一定厚さのボス５Ａと、ボス５Ａの円形外周面から半径方向の外方に延びている面外方向に撓み可能なダイヤフラム板６Ａと、ダイヤフラム板６Ａの円形外周縁に連続して装置中心軸線の方向に延びている半径方向に撓み可能な円筒状胴部７Ａと、円筒状胴部７Ａにおける開口端の側の外周面部分に形成した外歯８Ａとを備えている。

【0004】

可撓性外歯歯車３Ａにおける外歯８Ａが形成されている円筒状胴部７Ａの部分は、波動発生器４Ａによって楕円状に撓められ、その楕円状曲線の長軸方向の両端に位置する外歯８Ａが剛性内歯歯車２Ａの内歯９Ａに噛み合っている。両歯車２Ａ、３Ａには２ｎ（ｎは正の整数、一般的にはｎ＝１）の歯数差があるので、波動発生器４Ａが回転すると、両歯車の噛み合い位置が周方向に移動して、両歯車２Ａ、３Ａの間には歯数差に応じた相対回転が発生する。一方の歯車を回転しないように固定し、他方の歯車を回転自在の状態に支持しておくことにより、回転自在に支持されている歯車が波動発生器４Ａの回転速度に比べて大幅に減速された回転速度で回転する。

【0005】

ここで、波動発生器４Ａによって楕円状に撓められるカップ形状の可撓性外歯歯車３Ａの円筒状胴部７Ａは、図５（ａ）に示すように変形前の状態の断面は真円である。波動発生器４Ａによって楕円状に撓められた後においては、その楕円状曲線の長軸を含む断面上では、図５（ｂ）に示すように、円筒状胴部７Ａはダイヤフラム板６Ａの側から開口端７ａの側に向けて外側に徐々に広がった状態になる。逆に楕円状曲線の短軸を含む断面上では、図５（ｃ）に示すように、円筒状胴部７Ａはダイヤフラム板６Ａの側から開口端の側に向けて内側に窄まった状態になる。

【0006】

円筒状胴部７Ａの開口端７ａの側の部分を楕円状に撓めるために、円筒状胴部７Ａと剛性のボス５Ａの間がダイヤフラム板６Ａを介して繋がっている。図５（ｂ）に示すように、楕円状曲線の長軸を含む断面上では、ダイヤフラム板６Ａがボス５Ａへの付け根部分を中心として矢印で示すように反り返る。これに対して、短軸を含む断面上では、図５（ｃ）に示すように、ダイヤフラム板６Ａが開口端７ａの側に僅かに倒れる。ダイヤフラム板６Ａには、円筒状胴部７Ａの開口端７ａの側の各部分が半径方向に繰り返し撓められる際に装置中心軸線１ａに沿った前後方向に繰り返し曲げ変形が生ずる。よって、ダイヤフラム板６Ａには、トルク伝達によるせん断応力と共に曲げ変形に伴う曲げ応力が作用する。

【0007】

このため、ダイヤフラム板６Ａに生ずる上記の応力の組み合わせ応力を小さくでき、大きなトルク伝達を行うことができるように、ダイヤフラム板６Ａの断面形状には工夫が施されている。特許文献１（実開昭６１−１７３８５１号公報）にはダイヤフラム板におけるボスとのつなぎ目部分における応力集中を緩和させるための断面形状が提案されている。特許文献２（特開平６−１７８８８号公報）には、ダイヤフラム板におけるボスとの付け根部分の厚さをダイヤフラム板の最小肉厚の３倍以上とすると共に、ボスとの付け根部分から半径方向の外周縁に向けて肉厚が漸減するようにして、軸長の短いカップ形状の可撓性外歯歯車に過剰な応力集中が発生しないようにしている。特許文献３（特開２００６−５７６８４号公報）においては、高減速比のカップ型の波動歯車装置において、負荷容量を高めるためのダイヤフラム板の各部分の板厚を規定する方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】実開昭６１−１７３８５１号公報

【特許文献2】特開平６−１７８８８号公報

【特許文献3】特開２００６−５７６８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ここで、従来におけるカップ形状の可撓性外歯歯車においては、そのダイヤフラム板の板厚、特にボスに取り付けられている部分の板厚変化については考慮されているが、ダイヤフラム板のそれ以外の形状については考慮されていない。すなわち、上記の特許文献１〜３に示されているように、典型的なダイヤフラム板の断面形状は、ボスにおける内側端面に連続して装置中心軸線に直交する半径方向の外方に延びる平坦な内側端面と、ボスにおける円形外周面に連続して半径方向の外方に延びる外側端面とによって規定されており、全体として、装置中心軸線に直交する方向（半径方向）に延びている。

【0010】

本発明の課題は、波動歯車装置の負荷容量を高めるために、従来において考慮されていなかったダイヤフラム板の形状に改良を加えたカップ形状の可撓性外歯歯車を提案することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の課題を解決するために、本発明による波動歯車装置の可撓性外歯歯車は、
波動歯車装置の可撓性外歯歯車であって、
円盤状あるいは円環状の剛体であるボスと、
前記ボスの外周部分に連続して当該ボスの半径方向の外方に広がっているダイヤフラム板と、
前記ダイヤフラム板のダイヤフラム外周縁部分に連続して前記ボスの中心軸線の方向に延びている半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、
前記円筒状胴部の開口端の側の外周面部分に形成した外歯と
を備えており、
前記ダイヤフラム板は、前記ボスの前記外周部分に連続しているダイヤフラム内周縁部分から前記ダイヤフラム外周縁部分に向けて、前記中心軸線に直交する直交平面に対して、前記ダイヤフラム外周縁部分が前記円筒状胴部の前記開口端から遠ざかる方向に傾斜し、前記ダイヤフラム外周縁部分が前記開口端から最も離れた位置にあり、
前記ダイヤフラム板の長さは、前記中心軸線に直交する方向に延びて前記円筒状胴部に繋がっている場合に比べて長く、
前記円筒状胴部の前記中心軸線の方向の長さは、前記ダイヤフラム板が前記中心軸線に直交する方向に延びて当該円筒状胴部に繋がっている場合に比べて長いことを特徴としている。

【0012】

本発明の可撓性外歯歯車では、そのダイヤフラム板が中心軸線に直交する直交平面に対して、ボス側の内周縁部分から円筒状胴部側の外周縁部分に向けて、外周縁部分が円筒状胴部の開口端から遠ざかる方向に傾斜している。ダイヤフラム板が中心軸線に直交する方向に延びている場合に比べて、ダイヤフラム板におけるボスから円筒状胴部までの長さを長くとることができ、かつ、円筒状胴部の軸長も長くとることができる。また、ダイヤフラム板が中心軸線に直交する直交平面に対して本発明の場合とは逆方向に傾斜している場合に比べて、円筒状胴部の軸長を大幅に長くとることができる。

【0013】

すなわち、本発明の可撓性外歯歯車では、従来と同一径の可撓性外歯歯車と比較すると、ダイヤフラム板の長さ寸法を大きくすることができるので、当該ダイヤフラム板の応力集中を緩和できる。また、従来の同一径および同一軸長の可撓性外歯歯車と比較すると、ダイヤフラム板の長さ寸法と円筒状胴部の軸線方向の長さ寸法の双方を共に大きくすることができるので、波動歯車装置の性能に大きく影響する波動発生器によるベアリング反力を大幅に小さくすることができる。この結果、ダイヤフラム板の疲労強度を高めることができると共に、当該可撓性外歯歯車が組み込まれている波動歯車装置の負荷容量を高めることができる。

【0014】

ここで、前記ダイヤフラム板は、前記ボスの前記中心軸線方向の厚さ寸法内に収まる範囲内で傾斜配置されていることが望ましい。このようにすれば、装置寸法を増加させることなく、波動歯車装置の負荷容量を高めることができる。

【0015】

本発明のダイヤフラム板において、ボス側に連続している部分に最も大きな応力が発生するので、応力集中を緩和するためには、前記ダイヤフラム板の板厚を、前記内周縁部分から前記外周縁部分に向けて漸減するように設定することが望ましい。

【0016】

ここで、前記ボスの前記円形外周面における前記開口端の側に片寄った部位から前記ダイヤフラム板を半径方向の外方に延ばすことができる。一般的には、前記ダイヤフラム板における前記円筒状胴部の開口端の側のダイヤフラム内側端面の内周縁部分が、前記ボスにおける前記円筒状胴部の開口端の側の内側端面に滑らかに連続し、前記ダイヤフラム板における前記円筒状胴部の開口端とは反対側のダイヤフラム外側端面の内周縁部分が、前記ボスの前記円形外周面に滑らかに連続するように、ダイヤフラム板が形成される。

【0017】

この場合、中心軸線を含む平面で切断した場合におけるボスおよびダイヤフラム板の断面形状を次のように規定すれば、これらの部分における応力集中を緩和できるので望ましい。すなわち、ボスおよびダイヤフラム板の内側端面の形状を次のように規定する。
（ａ１）前記ボス内側端面を前記中心軸線に直交する内側直線によって規定する。
（ａ２）前記ダイヤフラム内側端面を、前記内側直線の端点に滑らかに連続している内側に凸の内側凸曲線と、この内側凸曲線の端点に滑らかに連続している内側傾斜直線とによって規定する。
（ａ３）前記内側傾斜直線を、その円筒状胴部側の端点がそのボス側の端点に対して前記ボス内側端面から離れる方向に、前記ボス内側端面を規定している前記内側直線に対して第１の傾斜角度で傾斜させる。

【0018】

また、ボスおよびダイヤフラム板の外側端面の形状を次のように規定する。
（ｂ１）前記ボスにおける前記ボス内側端面とは反対側のボス外側端面を前記中心軸線に直交する外側直線によって規定する。
（ｂ２）前記ボス外側端面の外周縁に連続しているボス円形外周面を、前記外側直線の端点から前記ボス内側端面の側に向けて折れ曲がって延びている外周側直線によって規定する。
（ｂ３）前記ダイヤフラム外側端面を、前記外周側直線の端点に滑らかに連続している内側に凹の第１凹曲線と、この第１凹曲線の端点に滑らかに連続している内側に凹の第２凹曲線と、この第２凹曲線の端点に滑らかに連続している第３凹曲線と、この第３凹曲線の端点に滑らかに連続している外側傾斜直線とによって規定する。
（ｂ４）前記第１凹曲線、前記第２凹曲線および前記第３凹曲線の曲率半径を、この順序に大きくなるように設定する。
（ｂ５）前記外側傾斜直線を、前記内側傾斜直線と同一方向に、前記第１の傾斜角度よりも小さな第２の傾斜角度で傾斜させる。

【発明の効果】

【0019】

本発明の可撓性外歯歯車では、そのダイヤフラム板が中心軸線に直交する半径方向に対して、ボス側の内周縁部分から円筒状胴部側の外周縁部分に向けて、外周縁部分が円筒状胴部の開口端から遠ざかる方向に傾斜している。したがって、従来と同一径の可撓性外歯歯車と比較すると、ダイヤフラム板の長さを長くとることができるので、当該ダイヤフラム板の応力集中を緩和できる。また、従来の同一径および同一軸長の可撓性外歯歯車と比較すると、ダイヤフラム板の長さ、および円筒状胴部の長さを長くすることができるので、波動歯車装置の性能に大きく影響する波動発生器によるベアリング反力を大幅に小さくすることができる。よって、本発明によれば、ダイヤフラム板の疲労強度を高めることができると共に、当該可撓性外歯歯車が組み込まれている波動歯車装置の負荷容量を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明を適用したカップ型の波動歯車装置を示す概略縦断面図および概略構成図である。

【図2】（ａ）は図１のカップ型の波動歯車装置の可撓性外歯歯車を示す半断面図であり、（ｂ）は従来の可撓性外歯歯車を示す半断面図である。

【図3】図２（ａ）に示す可撓性外歯歯車を示す拡大部分断面図である。

【図4】従来における典型的なカップ型の波動歯車装置を示す概略縦断面図である。

【図5】カップ形状の可撓性外歯歯車の撓み状態を示す説明図であり、（ａ）は変形前の状態を示す縦断面図であり、（ｂ）は楕円状に変形した後における長軸を含む断面上の変形状態を示す説明図であり、（ｃ）は楕円状に変形した後における短軸を含む断面上の変形状態を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、図面を参照して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説明する。

【0022】

図１（ａ）は本実施の形態に係るカップ型の波動歯車装置を示す概略縦断面図であり、図１（ｂ）は装置中心軸線に直交する面で切断した場合の概略構成図である。

【0023】

カップ型の波動歯車装置１（以下、単に「波動歯車装置１」と呼ぶ。）の基本構成は図４、図５に示す従来における波動歯車装置１Ａと同様であり、波動歯車装置１は、円環状の剛性内歯歯車２と、剛性内歯歯車２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３と、可撓性外歯歯車３の内側に嵌め込まれている波動発生器４を有している。波動発生器４は楕円状輪郭をしており、可撓性外歯歯車３を楕円状に撓めて剛性内歯歯車２に対して部分的に噛み合わせている。

【0024】

カップ形状の可撓性外歯歯車３は、円環状の剛体である一定厚さのボス５と、ボス５の円形外周面５ａから半径方向の外方に延びている面外方向に撓み可能なダイヤフラム板６と、ダイヤフラム板６の円形外周縁に連続して装置中心軸線１ａの方向に延びている半径方向に撓み可能な円筒状胴部７と、円筒状胴部７における開口端７ａの側の外周面部分に形成した外歯８とを備えている。外歯８は剛性内歯歯車２の内歯９に対して楕円状曲線の長軸Ｌ_ｍの両端側の部位で噛み合っている。

【0025】

図２はカップ形状の可撓性外歯歯車３を従来の可撓性外歯歯車３Ａと比較して示す半断面図であり、図３は可撓性外歯歯車３の部分拡大断面図である。これらの図に示すように、可撓性外歯歯車３のダイヤフラム板６は、ボス５の円形外周面５ａに連続しているダイヤフラム内周縁部分６ａから円筒状胴部７に連続しているダイヤフラム外周縁部分６ｂに向けて、装置中心軸線１ａに直交する直交平面Ｖに対して、ダイヤフラム外周縁部分６ｂが円筒状胴部７の開口端７ａから遠ざかる方向に傾斜している。また、ダイヤフラム板６は、ダイヤフラム内周縁部分６ａからダイヤフラム外周縁部分６ｂに向けて肉厚が漸減している。

【0026】

ダイヤフラム板６は、ボス５の円形外周面５ａにおける開口端７ａの側に片寄った部位から外方に延びている。すなわち、ダイヤフラム板６における開口端７ａの側のダイヤフラム内側端面１２の内周縁部分が、ボス５における開口端７ａの側のボス内側端面１１に滑らかに連続し、ダイヤフラム板６における開口端７ａとは反対側のダイヤフラム外側端面２２の内周縁部分が、ボス５の円形外周面５ａに滑らかに連続するように、ダイヤフラム板６が形成されている。

【0027】

さらに詳しく説明すると、可撓性外歯歯車３の装置中心軸線１ａを含む平面で切断した場合における可撓性外歯歯車３の各部の断面形状は次のように規定されている。

【0028】

まず、ボス５におけるボス内側端面１１は装置中心軸線１ａに直交する内側直線１４によって規定されている。ダイヤフラム内側端面１２は、内側直線１４の端点１４ａに滑らかに連続している内側凸曲線１５と、この内側凸曲線１５の端点１５ａに滑らかに連続している内側傾斜直線１６によって規定されている。内側凸曲線１５は、外側に中心Ｏ_１５が位置する曲率半径Ｒ_１５の曲線である。円筒状胴部７の内周面１３は、内側傾斜直線１６の端点１６ａに滑らかに連続している内側凹曲線１７と、この内側凹曲線１７の端点１７ａに滑らかに連続している内周側直線１８によって規定されている。内側凹曲線１７は、内側に中心Ｏ_１７が位置する曲率半径Ｒ_１７の曲線である。内周側直線１８は装置中心軸線１ａに平行な直線である。

【0029】

これに対して、ボス外側端面２１は装置中心軸線１ａに直交する外側直線２４によって規定されている。ボス外側端面２１の外周縁に連続しているボス５の円形外周面５ａは、外側直線２４の端点２４ａからボス内側端面１１の側に向けてほぼ直角に折れ曲がって延びている外周側直線２５によって規定されている。

【0030】

ダイヤフラム外側端面２２は、外周側直線２５の端点２５ａに滑らかに連続している内側に凹の第１凹曲線２６と、この第１凹曲線２６の端点２６ａに滑らかに連続している内側に凹の第２凹曲線２７と、この第２凹曲線２７の端点２７ａに滑らかに連続している第３凹曲線２８と、この第３凹曲線２８の端点２８ａに滑らかに連続している外側傾斜直線２９によって規定されている。第１凹曲線２６は外側に中心Ｏ_２６が位置する曲率半径Ｒ_２６の曲線であり、第２凹曲線２７は外側に中心Ｏ_２７が位置する曲率半径Ｒ_２７の曲線であり、第３凹曲線２８は外側に中心Ｏ_２８が位置する曲率半径Ｒ_２８の曲線である。これらの曲線の曲率半径は次の関係となっている。また、内側凸曲線１５の曲率半径Ｒ_１５は曲率半径Ｒ_２８よりも大きい。
Ｒ_２６＜Ｒ_２７＜Ｒ_２８

【0031】

円筒状胴部７の外周面２３は、外側傾斜直線２９の端点２９ａに滑らかに連続している凸曲線３０と、この凸曲線３０の端点３０ａに滑らかに連続している凹曲線３１と、この凹曲線３１の端点３１ａに滑らかに連続している凸曲線３２と、この凸曲線３２の端点３２ａに滑らかに連続している直線３３と、この直線３３の端点３３ａに滑らかに連続している凹曲線３４と、この凹曲線３４の端点３４ａから延びている外歯８の歯先側の輪郭線３５によって規定されている。凸曲線３０は内側に中心Ｏ_１７が位置する曲率半径Ｒ_３０の曲線であり、凹曲線３１は外側に中心Ｏ_３１が位置する曲率半径Ｒ_３１の曲線であり、凸曲線３２は内側の中心Ｏ_３２が位置する曲率半径Ｒ_３２の曲線であり、凹曲線３４は外側に中心Ｏ_３４が位置する曲率半径Ｒ_３４の曲線である。また、直線３３は装置中心軸線１ａに平行な直線である。

【0032】

ここで、ダイヤフラム板６における内側傾斜直線１６は、その円筒状胴部側の端点１６ａがそのボス側の端点１５ａに対してボス外側端面２１の側に位置する方向に、ボス内側端面１１を規定している内側直線１４に対して第１の傾斜角度θ_１で傾斜している。これに対して、外側傾斜直線２９は、内側傾斜直線１６と同一方向に、第１の傾斜角度θ_１よりも小さな第２の傾斜角度θ_２で傾斜している。なお、ダイヤフラム板６は、ボス５の厚さＴ_５の範囲内に収まるように傾斜させることが望ましい。

【0033】

このようにボス５、ダイヤフラム板６および円筒状胴部７の断面形状が規定されている。したがって、ボス５の板厚Ｔ_５が最も厚く、これに連続しているダイヤフラム板６の内周縁部分６ａにおいては、内側凸曲線１５と、外側の第１〜第３凹曲線２６〜２８とによって、ボス側から板厚が漸減している。また、内周縁部分６ａから外周縁部分６ｂに向けて、傾斜角度の異なる内側傾斜直線１６と外側傾斜直線２９によって、板厚が漸減している。

【0034】

円筒状胴部７におけるダイヤフラム板６の側に接続している部分は、同一中心Ｏ_１７、同一曲率の曲線１７、３０によって規定されているので、同一の板厚となっている。これに繋がっている円筒状胴部７の部分は内側が内周側直線１８によって規定され、外側が凹曲線３１によって規定されているので、途中位置に円筒状胴部７における最小板厚部分７ｂが形成されている。

【0035】

以上説明したように、波動歯車装置１のカップ形状の可撓性外歯歯車３では、そのダイヤフラム板６が装置中心軸線１ａに直交する直交平面Ｖに対して、全体として、ボス５の側の内周縁部分６ａから円筒状胴部７の側の外周縁部分６ｂに向けて、外周縁部分６ｂが内周縁部分６ａに対して外側に位置するように傾斜している。

【0036】

したがって、ダイヤフラム板６が装置中心軸線１ａに直交する方向に延びている場合に比べて、ダイヤフラム板６におけるボス５から円筒状胴部７までの長さ寸法を大きくとることができ、かつ、円筒状胴部７の軸長も大きくとることができる。また、ダイヤフラム板６が装置中心軸線１ａに直交する直交平面Ｖに対して本発明の場合とは逆方向に傾斜している場合に比べて、円筒状胴部７の軸長を大幅に大きくとることができる。

【0037】

すなわち、図２（ａ）に示す本例の可撓性外歯歯車３を、図２（ｂ）に示す従来の同一径Ｄ、同一軸長Ｌの可撓性外歯歯車３Ａと比較すると、ダイヤフラム板６の長さ寸法Ｌ_６を従来の長さ寸法Ｌ_６Ａに比べて大きくできると共に、円筒状胴部７の軸線方向の長さ寸法Ｌ_７を従来の長さ寸法Ｌ_７Ａに比べて大きくすることができる。この結果、ダイヤフラム板６に発生する応力集中を緩和して発生応力を低減できると共に、波動歯車装置１の性能に大きく影響する波動発生器４によるベアリング反力Ｆ（図５（ｂ）参照）を小さくすることができる。したがって、ダイヤフラム板６の疲労強度を高めることができると共に、当該可撓性外歯歯車３が組み込まれている波動歯車装置１の負荷容量を従来に比べて高めることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】