特許 7210123 扁平波動歯車装置

(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】

(24)【登録日】2023-01-13

(45)【発行日】2023-01-23

(54)【発明の名称】扁平波動歯車装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20230116BHJP

【ＦＩ】

F16H1/32 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021548127

(86)(22)【出願日】2019-09-27

(86)【国際出願番号】 JP2019038184

(87)【国際公開番号】W WO2021059494

(87)【国際公開日】2021-04-01

【審査請求日】2021-11-24

(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】小林 優

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－３７０４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９４６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－１０９２４５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に直交する端面において円周方向に一定のピッチで第１の歯が形成されている剛性歯車と、
前記剛性歯車に対して前記軸方向から対峙し、前記第１の歯に対して前記軸方向からかみ合い可能な第２の歯が前記円周方向に一定のピッチで形成されている可撓性歯車と、
前記可撓性歯車における前記第２の歯が形成されている歯形成部分を前記軸方向に撓めて、前記第２の歯を前記円周方向に離れた複数の位置において前記第１の歯にかみ合わせ、両歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させる波動発生器と、
を有しており、
前記可撓性歯車は、
頂角が１６５°以上１８０°未満の扁平な円錐台形状に沿った形状をしており、
剛性ボス、前記剛性ボスの外周縁から、外方および前記剛性歯車から離れる方向に向けて広がっているベローズ状断面のダイヤフラム、および、前記ダイヤフラムの外周縁に連続して外方および前記剛性歯車から離れる方向に向けて広がっている円錐状胴部を備えており、
前記円錐状胴部に前記歯形成部分が形成されており、
前記波動発生器は、
前記円錐状胴部の前記歯形成部分の内周面に対して、前記軸方向から対峙しているコロ軌道面として機能するカム面が形成されている剛性カム板と、
前記剛性カム板の前記カム面と前記可撓性歯車の前記内周面との間に装着された複数個の円筒コロと、
前記円筒コロを円周方向に一定の間隔で保持した円環形状の保持器と、
を備えており、
前記カム面に沿って円周方向に転動する前記円筒コロの前記軸方向の位置が、前記円筒コロが前記カム面に沿って１周する間に、前記軸方向に一定の振幅で複数回往復するように、前記カム面の前記円周方向の曲面形状が規定されており、
前記保持器は、前記軸方向に撓み可能な可撓性を備えている扁平波動歯車装置。

【請求項2】

前記カム面は、円周方向の各位置において前記軸方向に直角な曲面である請求項１に記載の扁平波動歯車装置。

【請求項3】

前記カム面は、前記可撓性歯車の前記歯形成部分が前記軸方向に撓められた撓み状態において得られる当該歯形成部分の前記内周面の曲面形状に倣った曲面となるように規定されており、
前記可撓性歯車の前記第２の歯を前記剛性歯車の前記第１の歯にかみ合わせるために必要な前記軸方向への変位量を最大変位量とすると、前記歯形成部分の前記撓み状態は、当該歯形成部分を、前記円周方向における複数の位置で、前記軸方向に前記最大変位量だけ撓めた状態である請求項１に記載の扁平波動歯車装置。

【請求項4】

軸方向に直交する端面において円周方向に一定のピッチで第１の歯が形成されている剛性歯車と、
前記剛性歯車に対して前記軸方向から対峙し、前記第１の歯に対して前記軸方向からかみ合い可能な第２の歯が前記円周方向に一定のピッチで形成されている可撓性歯車と、
前記可撓性歯車における前記第２の歯が形成されている歯形成部分を前記軸方向に撓めて、前記第２の歯を前記円周方向に離れた複数の位置において前記第１の歯にかみ合わせ、両歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させる波動発生器と、
を有しており、
前記可撓性歯車は、
頂角が１６５°以上１８０°未満の扁平な円錐台形状に沿った形状をしており、
剛性ボス、前記剛性ボスの外周縁から、外方および前記剛性歯車から離れる方向に向けて広がっているベローズ状断面のダイヤフラム、および、前記ダイヤフラムの外周縁に連続して外方および前記剛性歯車から離れる方向に向けて広がっている円錐状胴部を備えており、
前記円錐状胴部に前記歯形成部分が形成されており、
前記波動発生器は、
前記円錐状胴部の前記歯形成部分の内周面に対して、前記軸方向から対峙しているコロ軌道面として機能するカム面が形成されている剛性カム板と、
前記剛性カム板の前記カム面と前記可撓性歯車の前記内周面との間に装着された複数個の円筒コロと、
前記円筒コロを円周方向に一定の間隔で保持した円環形状の保持器と、
を備えており、
前記カム面に沿って円周方向に転動する前記円筒コロの前記軸方向の位置が、前記円筒コロが前記カム面に沿って１周する間に、前記軸方向に一定の振幅で２往復するように、前記カム面の前記円周方向の曲面形状が規定されており、
前記保持器は、前記軸方向に撓み可能な可撓性を備えており、
前記保持器は、円周方向に連結された複数個のモジュールから構成されており、
前記モジュールのそれぞれは、前記保持器の中心を通る半径線を中心として、隣接する前記モジュールに対して、前記軸方向に回動可能な状態で連結されている扁平波動歯車装置。

【請求項5】

前記カム面は、円周方向の各位置において前記軸方向に直角な曲面である請求項４に記載の扁平波動歯車装置。

【請求項6】

前記カム面は、前記可撓性歯車の前記歯形成部分が前記軸方向に撓められた撓み状態において得られる当該歯形成部分の前記内周面の曲面形状に倣った曲面となるように規定されており、
前記可撓性歯車の前記第２の歯を前記剛性歯車の前記第１の歯にかみ合わせるために必要な前記軸方向への変位量を最大変位量とすると、前記歯形成部分の前記撓み状態は、当該歯形成部分を、前記円周方向における複数の位置で、前記軸方向に前記最大変位量だけ撓めた状態である請求項４に記載の扁平波動歯車装置。

【請求項7】

前記剛性歯車、前記可撓性歯車および前記波動発生器が組み込まれている筒状のハウジングと、
前記可撓性歯車の前記剛性ボスに同軸に固定した出力軸と、
前記ハウジングと前記出力軸との間に配置され、前記出力軸を前記ハウジングに対して回転自在の状態で支持している第１軸受と、
前記ハウジングと前記波動発生器の前記剛性カム板との間に配置され、前記剛性カム板を前記ハウジングに対して、前記軸方向から、回転自在の状態で支持している第２軸受と、
を有している請求項１または４に記載の扁平波動歯車装置。

【請求項8】

前記第１軸受は、
前記ハウジングに同軸に固定した前記剛性歯車の円形内周面に形成した外輪軌道面と、
前記出力軸の円形外周面に形成した内輪軌道面と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動可能な状態で装着されている転動体と、
を備えている請求項７に記載の扁平波動歯車装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は波動歯車装置に関し、特に、剛性歯車に対して軸方向から対峙している可撓性歯車を、軸方向に撓めて部分的に剛性歯車にかみ合わせるように構成された軸長の短い扁平波動歯車装置に関する。

【背景技術】

【0002】

波動歯車装置の主流であるカップ型波動歯車装置は、軸方向に平行な外歯を有する可撓性歯車が、波動発生器により楕円形状に撓められる。楕円形状に撓められた可撓性歯車は、その半径方向の外側に配置されている剛性歯車の内歯に対して、楕円形状の長軸付近において、軸方向にほぼ平行なかみ合い状態でかみ合う。カップ型波動歯車装置は、軸方向の長さが短いパンケーキ型波動歯車装置（フラット型波動歯車装置）、軸長を短くした短胴型の波動歯車装置と比較すると、トルク容量、伝達特性に優れている。

【0003】

しかし、カップ型波動歯車装置の軸長は、その特性を活かすために、或る長さ以上が必要となる。具体的には、軸長は、可撓性歯車の歯幅と、可撓性歯車の胴部およびダイヤフラム部の長さとによって決まっており、扁平化が困難である。波動歯車装置の扁平化を図るために、可撓性歯車と剛性歯車とを軸方向から対峙させ、軸方向から双方の歯車をかみ合わせる構成を採用することが考えられる。

【0004】

従来において、可撓性歯車と剛性歯車とを軸方向からかみ合わせる構成の波動歯車装置は、特許文献１～４に提案されている。例えば、特許文献１、２に開示の波動歯車機構においては、剛性歯車および可撓性歯車を軸方向から対峙させ、可撓性歯車を軸方向に撓めて剛性歯車に対して部分的にかみ合せるようにしている。可撓性歯車を軸方向に撓めるための波動発生器は、可撓性歯車の背面を、ボールを介して、軸方向から剛性カム板によって支持する構成を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開昭４８－６９９４７号公報

【文献】特開昭６０－４０８４５号公報

【文献】特開昭６０－１２９４５５号公報

【文献】特開平４－３７０４４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

剛性歯車と可撓性歯車を軸方向から対峙させ、可撓性歯車を軸方向に撓めて剛性歯車にかみ合わせる構成の波動歯車装置は、軸長を短くするのに有利である。しかしながら、カップ型波動歯車装置の場合と同様なトルク容量および伝達特性を確保するためには、可撓性歯車の歯幅、ダイヤフラムの長さを所定長さ以上にして、所定の撓み易さを確保して、歯筋方向の各位置において両歯車の間に適切なかみ合い状態を形成する必要がある。また、軸方向からの波動発生器による可撓性歯車の支持剛性を高める必要がある。

【0007】

本発明の目的は、このような点に鑑みて、剛性歯車に対して軸方向から適切な状態でかみ合わせることができる可撓性歯車、および、支持剛性の高い波動発生器を備えた扁平波動歯車装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明の扁平波動歯車装置は、軸方向に直交する端面において第１の歯が円周方向に一定のピッチで形成されている剛性歯車と、剛性歯車に対して軸方向から対峙し、第１の歯に対して軸方向からかみ合い可能な第２の歯が円周方向に一定のピッチで形成されている可撓性歯車と、可撓性歯車における第２の歯が形成されている歯形成部分を軸方向に撓めて、第２の歯を円周方向に離れた複数の位置において第１の歯にかみ合わせ、両歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させる波動発生器とを有している。また、可撓性歯車は、頂角が１６５°以上１８０°未満の扁平な円錐台形状に沿った形状をしており、剛性ボス、剛性ボスの外周縁から、外方および剛性歯車から離れる方向に向けて広がっているベローズ状断面のダイヤフラム、および、ダイヤフラムの外周縁に連続して外方および剛性歯車から離れる方向に向けて広がり、歯形成部分が形成されている円錐状胴部を備えている。

【0009】

本発明の扁平波動歯車装置は、頂角が１６５°以上１８０°未満と扁平な円錐台形状をしている。また、その円錐面の外周縁側の外周面部分は第２の歯が形成された歯形成部分となっている。歯形成部分は、ベローズ状断面のダイヤフラムを介して、出力軸締結部である剛性ボスに繋がっている。歯形成部分の軸方向の撓み易さを確保して、第２の歯を第１の歯に対して歯筋方向の各位置において良好にかみ合わせることができる。また、歯形成部分における歯かみ合い部の負荷トルクの局部的な偏りを抑制できる。

【0010】

また、本発明において、波動発生器は、円錐状胴部の歯形成部分の内周面に対して、軸方向から対峙しているコロ軌道面として機能するカム面が形成されている剛性カム板、剛性カム板のカム面と可撓性歯車の内周面との間に装着された複数個の円筒コロ、および、円筒コロを円周方向に一定の間隔で保持している円環形状の保持器を備えている。カム面に沿って円周方向に転動する円筒コロの軸方向の位置が、円筒コロがカム面に沿って１周する間に、軸方向に一定の振幅で複数回往復するように、カム面の円周方向の曲面形状が規定されている。

【0011】

コロ軌道面は、軸方向に直角な曲面、または、可撓性歯車の歯形成部分が軸方向に撓められた撓み状態において得られる曲面形状に倣った曲面である。また、波動発生器の保持器は、軸方向に撓み可能な保持器である。保持器は、波動発生器の回転に伴って生じるコロ軌道面の軸方向の変位、コロ軌道面に沿って転動する円筒コロの軸方向の変位、波動発生器によって撓められる可撓性歯車の歯形成部分の軸方向の変位に追従可能な可撓性が備わっている。

【0012】

これにより、第２の歯は、歯筋方向の各位置において、軸方向に沿った方向から支持される。よって、波動発生器による可撓性歯車の支持剛性が高い。また、可撓性歯車の第２の歯が、歯筋方向の各位置において、軸方向から剛性歯車の第１の歯にかみ合う状態を形成でき、トルク伝達特性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】（ａ）は本発明の実施の形態に係る扁平波動歯車装置の概略端面図であり、（ｂ）および（ｃ）はその概略縦断面図である。

【図2】（ａ）は可撓性歯車を示す平面図であり、（ｂ）は撓められる前の可撓性歯車を示す断面図であり、（ｃ）および（ｄ）は撓められた状態の可撓性歯車の断面図である。

【図3】（ａ）は剛性カム板を示す説明図であり、（ｂ１）、（ｂ２）、（ｃ１）および（ｃ２）はカム面形状の例を示す断面図である。

【図4】（ａ）は保持器を示す平面図であり、（ｂ）はそのモジュールを示す斜視図である。

【図5】（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態に係るユニット型の扁平波動歯車装置を示す概略縦断面図である。

【図6】（ａ１）～（ａ３）は異なるダイヤフラム形状の可撓性歯車を示す説明図であり、（ｂ）は比較実験の結果を示す一覧表である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、図面を参照して、本発明を適用した扁平波動歯車装置の実施の形態を説明する。

【0015】

（扁平波動歯車装置）
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る扁平波動歯車装置の概略端面図であり、（ｂ）はその１ｂ－１ｂ´線で切断した部分を示す概略縦断面図であり、（ｃ）はその１ｃ－１ｃ´線で切断した部分を示す概略縦断面図である。扁平波動歯車装置１は、剛性歯車２と、扁平な円錐台形状をした可撓性歯車３と、波動発生器４とを備えている。波動発生器４は、可撓性歯車３を中心軸線１ａの方向（軸方向）に撓めて、円周方向に離れた複数の位置において剛性歯車２にかみ合わせている。

【0016】

剛性歯車２は一定厚さの円環状部材２１と、この円環状部材２１の一方の円環状端面２２に形成した第１の歯２３とを備えている。円環状部材２１は、中心軸線１ａを中心とし、この中心軸線１ａに直角に配置されている。第１の歯２３は、円環状端面２２において、中心軸線１ａを中心とする円周方向に一定のピッチで形成されており、その歯筋方向は半径方向となっている。

【0017】

可撓性歯車３は、剛性ボス３１と、ベローズ状断面のダイヤフラム３２と、円錐状胴部３３と、円錐状胴部３３の外周縁側の歯形成部分３４に形成した第２の歯３５とを備えている。第２の歯３５は、円錐状の歯形成部分３４において、中心軸線１ａを中心として円周方向に一定のピッチで形成されている。第２の歯３５の歯筋方向は、円錐状外周面の母線方向となっている。

【0018】

波動発生器４は、円盤形状の剛性カム板４１と、複数個の円筒コロ４２と、円筒コロ４２を円周方向に一定の間隔で転動自在の状態に保持している円環状の保持器４３とを備えている。波動発生器４は、可撓性歯車３における歯形成部分３４を軸方向に撓めて、第２の歯３５を円周方向に離れた複数の位置において第１の歯２３にかみ合わせている。剛性カム板４１は中心軸線１ａを中心とし、中心軸線１ａに直角に配置されている。剛性カム板４１は、軸方向において、可撓性歯車３に対して、剛性歯車２とは反対側に配置されている。剛性カム板４１における可撓性歯車３の側の端面４４の外周縁側の部分は円周方向に延びる一定幅のカム面４５となっている。このカム面４５は、円筒コロ４２のコロ軌道面として機能し、可撓性歯車３の歯形成部分３４の背面である円錐状の内周面部分３６に対峙している。

【0019】

扁平波動歯車装置１は、図１（ｂ）、（ｃ）に想像線で示すように、組付け対象の機構に組付けられる。波動発生器４の剛性カム板４１には、同軸に、回転入力軸５が連結される。回転入力軸５は、例えば、モータ回転軸である。また、剛性カム板４１は、組付け対象の機構における固定側部材である円筒状のハウジング６によって、回転自在の状態で支持される。例えば、剛性カム板４１の背面と、これに対峙するハウジング６の端面６ａとの間に、スラストコロ軸受７が装着され、剛性カム板４１が回転自在状態で軸方向からハウジング６によって支持される。さらに、ハウジング６に対して同軸に剛性歯車２が固定される。これに対して、可撓性歯車３の剛性ボス３１には、同軸に、回転出力軸８等の負荷側部材が連結される。

【0020】

剛性カム板４１は、回転入力軸５の側から可撓性歯車３に向かう方向に所定の予圧が掛けられた状態となるように、組付けられる。回転入力軸５によって剛性カム板４１が高速回転すると、カム面４５によって、歯形成部分３４は軸方向に繰り返し変位する。歯形成部分３４が軸方向に最大変位量で変位した位置では、歯形成部分３４の第２の歯３５が剛性歯車２の第１の歯２３に対して、軸方向からかみ合う。

【0021】

本例では、図１（ｂ）に示すように、円周方向に１８０°離れた２か所の位置で、歯形成部分３４が軸方向に最大変位量で変位し、第２の歯３５が剛性歯車２の第１の歯２３にかみ合う。この位置から９０°回転した位置では、図１（ｃ）に示すように、第２の歯３５は第１の歯２３から軸方向に離れる。この場合、第１、第２の歯２３、３５の歯数差は２ｎ枚とされる。例えば、第２の歯３５の歯数は、第１の歯２３の歯数に対して、２枚少ない。波動発生器４が１回転すると、剛性歯車２と可撓性歯車３の間には、歯数差に対応する角度分の相対回転が生じる。波動発生器４の回転に伴って、剛性歯車２と可撓性歯車３の歯数差に応じて大幅に減速された回転数で可撓性歯車３が回転する。この減速回転は、可撓性歯車３の剛性ボス３１から回転出力軸８に取り出される。

【0022】

図２（ａ）は可撓性歯車を示す平面図であり、図２（ｂ）は撓められる前の状態の可撓性歯車を示す断面図であり、図２（ｃ）は撓められた状態の可撓性歯車の２ｃ－２ｃ´線で切断した部分の断面図であり、図２（ｄ）は撓められた状態の可撓性歯車の２ｄ－２ｄ´線で切断した部分の断面図である。

【0023】

可撓性歯車３は、撓められる前の初期形状は、図２（ｂ）に示すように、全体として、中心軸線１ａを中心線とする扁平な円錐台形状をしている。例えば、頂角が１６５°以上１８０°未満の扁平な円錐台形状をしている。可撓性歯車３の剛性ボス３１は、一定厚さの円盤形状をしている。ベローズ状断面のダイヤフラム３２は、剛性ボス３１の円形外周縁から、半径方向の外方に向けて円錐状に広がっている。円錐状胴部３３は、ダイヤフラム３２の円形外周縁から半径方向の外方に向けて円錐状に広がっている。円錐状胴部３３の歯形成部分３４の外周面には、円周方向に向けて一定のピッチで第２の歯３５が形成されている。可撓性歯車３の第２の歯３５は、剛性歯車２の第１の歯２３にかみ合い可能であり、第１の歯２３に対して、軸方向（中心軸線１ａの方向）から対峙している。

【0024】

ダイヤフラム３２は、剛性ボス３１の外周縁端から軸方向の一方の側に半円形状に突出している第１湾曲部分３２ａと、この第１湾曲部分３２ａに連続して軸方向の他方の側に半円形状に突出している第２湾曲部分３２ｂとを備えている。第２湾曲部分３２ｂの端は半径方向の外方に湾曲して、円錐状胴部３３に繋がっている。剛性ボス３１における第１湾曲部分３２ａとの接続部分３１ａは、断面が半円形に切除されて、接続部分の板厚がダイヤフラム３２の側から剛性ボス３１の側に向けて徐々に増加している。

【0025】

可撓性歯車３の歯形成部分３４は、波動発生器４によって撓められる前の状態では、図２（ｂ）に示すように、軸方向の位置ｐ０に位置している。歯形成部分３４が波動発生器４によって撓められた状態においては、歯形成部分３４は図２（ｃ）、（ｄ）に示すように軸方向に撓められる。すなわち、歯形成部分３４が軸方向に最大変位量で撓められる角度位置は、図２（ｃ）に示すように、円周方向に１８０°離れた角度位置である。これらの角度位置では、可撓性歯車３の歯形成部分３４が、初期位置ｐ０から、剛性歯車２の側に最大変位量Δｍａｘで撓められた位置ｐ１に変位する。これにより、第２の歯３５が剛性歯車２の第１の歯２３にかみ合う。これに対して、最大変位量Δｍａｘの角度位置から９０°回転した角度位置では、歯形成部分３４は図２（ｄ）に示すように、軸方向における逆方向に僅かな変位量で変位した位置ｐ２にある。これらの位置においては、波動発生器４による軸方向への変位量は実質的に零であり、第２の歯３５は第１の歯２３から離れている。

【0026】

本発明者は、可撓性歯車３について、そのダイヤフラム３２の断面形状を変えた場合の撓み易さ等について実験を行った。図６を参照して実験結果の一例を説明する。図６（ａ１）に示すように、小さな曲率で剛性ボスの外周縁から半径方向の外方に湾曲させた断面形状のダイヤフラム（ＦＳ１形状）を備えている場合、図６（ａ２）に示すように、これよりも大きな曲率で湾曲させた断面形状のダイヤフラム（ＦＳ２形状）を備えている場合と、図６（ａ３）に示す本例のベローズ状の断面形状のダイヤフラム（ＦＳ３形状）を備えている場合について、１８０°離れた位置において最大変位量（変位量１）だけ歯形成部分を軸方向に撓めた。この場合の変形反力、ダイヤフラムに生じる最大応力、最大変位量の位置から９０°回転した位置における軸方向の逆方向への反り量（変位量２）を測定した。

【0027】

図６（ｂ）の表に測定結果を示す。この表においては、ＦＳ１形状における変形反力、最大応力、変位量１、変位量２、変位量１と２の合計を、それぞれ、比較のための基準単位量「１」として表示してある。この表から、本例のベローズ状断面のダイヤフラムを備えた可撓性歯車３（ＦＳ３形状）は、他の形状のダイヤフラムを備えている場合に比べて、撓み易さを維持しつつ、歯かみ合い部のトルクの局部的な偏りを抑制できることが分かる。

【0028】

次に、図３（ａ）は波動発生器４の剛性カム板４１を示す説明図であり、図３（ｂ１）および図３（ｂ２）は３ｂ１－３ｂ１´線で切断した部分のカム面形状の例を示す断面図であり、図３（ｃ１）および図３（ｃ２）は３ｃ１－３ｃ１´線で切断した部分のカム面形状の例を示す断面図である。

【0029】

波動発生器４の剛性カム板４１に形成されているカム面４５は、中心軸線１ａに直角な曲面である。また、カム面４５は、図３（ａ）に示すように、円周方向に向けて、例えば正弦波状に軸方向の位置が変位する曲面形状をしている。換言すると、剛性カム板４１のカム面４５の円周方向の曲面形状は、当該カム面４５に沿って転動する円筒コロ４２の軸方向の位置が、当該カム面４５に沿って１周する間に、軸方向に一定の振幅（最大変位量）で複数回往復するように、規定されている。本例では、カム面４５に沿って円筒コロ４２が１周する間に、円筒コロ４２が軸方向に２往復するように、カム面４５の円周方向の曲面形状が設定されている。カム面４５において、可撓性歯車３の歯形成部分３４が軸方向に最大変位量で撓められる角度位置は、図３（ａ）に示す０°、１８０°の位置である。これらの位置から９０°離れた９０°および２７０°の角度位置では、歯形成部分３４に対して、軸方向への変位が与えられない。

【0030】

ここで、カム面４５は、図３（ｂ１）、（ｃ１）に示すように、円周方向の各位置において、中心軸線１ａに直角な曲面である。この代わりに、カム面４５として、その円周方向の各位置において、軸方向に撓められた撓み状態の可撓性歯車３における歯形成部分３４の背面である内周面部分３６の形状に倣った曲面を備えたカム面を用いることもできる。歯形成部分３４の撓み状態は、可撓性歯車３の剛性ボス３１を軸方向に移動しないように拘束した状態において、歯形成部分３４を、円周方向における１８０°離れた位置において、軸方向に最大変位量だけ撓めた状態である。例えば、図３（ｂ２）に示すように、０°、１８０°の角度位置（最大変位量の位置）においては、カム面４５を中心軸線１ａに直交する直交面とし、図３（ｃ２）に示すように、９０°、２７０°の角度位置（最小変位量の位置）においては、カム面４５を中心軸線１ａに直角な方向に対して傾斜している傾斜面とする。図３（ｂ２）に示す直交面から図３（ｃ２）に示す傾斜面の間においては、カム面は、直交面から傾斜面に向けて、傾斜角度が徐々に増加するように設定される。

【0031】

次に、図４を参照して、波動発生器４の保持器４３について説明する。図４（ａ）は保持器４３を示す平面図であり、図４（ｂ）はそのモジュールを示す斜視図である。保持器４３は、剛性カム板４１のカム面４５と、可撓性歯車３の内周面部分３６との間に配置される。各円筒コロ４２は、保持器４３に形成されている各ポケット４３ａに、コロ中心線が半径方向を向く姿勢で保持されている。円筒コロ４２は１７個以上配置することが望ましい。保持器４３に転動自在の状態で保持されている円筒コロ４２は、カム面４５と内周面部分３６との間に、軸線方向から所定の予圧が加えられた状態で保持される。本例の保持器４３は、円弧形状のモジュール４６を円周方向に連結することによって構成されている。

【0032】

図４（ｂ）に示すように、１個のモジュール４６は、一定の角度を張る扇形状の本体板４６１と、本体板４６１の一方の端面の外周縁および内周縁から円周方向に突出している連結用円弧板４６２、４６３と、他方の端面の外周縁および内周縁から円周方向に突出している連結用円弧板４６４、４６５とを備えている。外周側の一方の連結用円弧板４６４の外周面形状は、他方の外周側の連結用円弧板４６２の内周面形状と相補的な形状をしている。同様に、内周側の一方の連結用円弧板４６５の内周面形状は他方の内周側の連結用円弧板４６３の外周面形状と相補的な形状をしている。また、連結用円弧板４６４、４６５には、半径方向に貫通する状態に、連結ピン４６６、４６７が一体形成されている。これらの連結ピン４６６、４６７を嵌め込み可能なピン穴４６８、４６９が、他方の連結用円弧板４６２、４６３に形成されている。

【0033】

モジュール４６を円周方向に連結することで、隣接するモジュール４６の端面４６ａ、４６ｂの間に矩形のポケット４３ａが形成される。ポケット４３ａに保持される円筒コロ４２は、連結ピン４６６の内側の端と連結ピン４６７の外側の端との間に挟持される。また、モジュール４６は、連結ピン４６６、４６７の中心を通る半径線を中心として、隣接するモジュール４６に対して回動可能である。したがって、モジュール４６を連結して構成された保持器４３は、円周方向に沿って正弦波状に湾曲しているカム面４５に沿った形状に撓み可能であり、カム面４５に沿って転動する円筒コロ４２の軸方向への変位に追従して撓み可能であり、カム面４５に沿った形状に撓められた可撓性歯車３の歯形成部分の変位に追従して撓み可能である。なお、保持器４３として、繊維強化ゴム等の弾性素材を用いた円環状の成形品を用いることもできる。

【0034】

（ユニット型の扁平波動歯車装置の例）
図５（ａ）本発明の実施の形態に係るユニット型の扁平波動歯車装置を示す概略縦断面図であり、図５（ｂ）は５ｂ－５ｂ´線で切断した部分を示す概略縦断面図である。ユニット型の扁平波動歯車装置１００は、剛性歯車２Ａと、可撓性歯車３Ａと、波動発生器４Ａを備えた波動歯車機構１０を有している。また、扁平波動歯車装置１００は、波動歯車機構１０が組み込まれている円筒状のハウジング１１０と、可撓性歯車３Ａに同軸に固定した回転出力軸１２０と、クロスローラベアリング１３０と、スラストコロ軸受１４０とを有している。

【0035】

波動歯車機構１０の各構成要素は図１～図３に示す扁平波動歯車装置１と同様な構成である。よって、図５において、各構成要素（２Ａ、３Ａ、４Ａ）における対応する部位については同一の符号を付し、それらの説明は省略する。

【0036】

ユニット型の扁平波動歯車装置１００のクロスローラベアリング１３０は、ハウジング１１０の一方の端に同軸に締結した外輪１３１と、この外輪１３１の内周面に形成した外輪軌道面１３２と、回転出力軸１２０の円形外周面に形成した内輪軌道面１３３と、外輪軌道面１３２および内輪軌道面１３３の間に装着された複数個の円筒コロ１３４とを備えている。クロスローラベアリング１３０の内輪は回転出力軸１２０に一体化されている。

【0037】

外輪１３１は、例えば、分割型の外輪であり、軸方向から同軸に締結した一対の外輪分割片１３５、１３６を備えている。また、本例では、ハウジング１１０の端面に当接している外輪分割片１３５の端面に、剛性歯車２Ａの第１の歯２３が形成されている。すなわち、剛性歯車２Ａは外輪分割片１３５に一体化されて、単一部品として製作されている。なお、分割型の外輪１３１を用いる代わりに、外輪あるいは内輪に円筒コロの挿入穴（挿入溝）を備えた構成のクロスローラベアリングを用いることもできる。クロスローラベアリング１３０によって、固定側部材であるハウジング１１０に固定した剛性歯車２Ａと、回転出力軸１２０に固定した可撓性歯車３Ａとが、相対回転自在の状態に保持されている。

【0038】

また、ハウジング１１０における他方の端には半径方向の内方に延びる円環状の端板部分１１１が形成されている。端板部分１１１は、波動発生器４Ａの剛性カム板４１に対して軸方向から対峙している。端板部分１１１と剛性カム板４１との間にスラストコロ軸受１４０が装着されている。

【0039】

この構成のユニット型の扁平波動歯車装置１００には、その波動発生器４Ａの剛性カム板４１に、例えば、モータ出力軸（図示せず）が同軸に連結される。連結される駆動モータとしては、波動発生器４Ａに対して軸方向に予圧を与えるために、超音波モータが適している場合がある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】