(57)【要約】【課題】凹溝や転動体が長寿命化されるとともに、係る部位に置ける騒音の発生が抑制された揺動型歯車装置を供給する。【解決手段】回転軸６の軸方向端部に設けられる軸歯車ｇ１と、回転軸６の軸心に対して偏芯して回転するとともに、回転中心軸が揺動する回転部材と、回転部材の軸方向の端部に設けられるとともに、軸歯車ｇ１と噛合する回転部材歯車とを備え、軸歯車ｇ１が、歯車の回転方向において等間隔に形成された凹溝ｇ１１と、凹溝ｇ１１に転動可能に支承された転動体ｇ１２を備えるとともに、転動体ｇ１２を凸歯として用い、回転部材歯車が前記転動体と噛合する凹溝を備えるとともに、凹溝を凹歯として用いる揺動型歯車装置において、転動体ｇ１２と凹歯として用いる凹溝とが噛合する際に転動体ｇ１２および凹溝が受ける力を緩和する構造を、転動体ｇ１２が有する。【選択図】図３
2010096219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の軸方向端部に設けられる軸歯車と、
前記回転軸の軸心に対して偏芯して回転するとともに、回転中心軸が揺動する回転部材と、
前記回転部材の軸方向の端部に設けられるとともに、前記軸歯車と噛合する回転部材歯車とを備え、
前記軸歯車または前記回転部材歯車のいずれか一方が、該歯車の回転方向において等間隔に形成された凹溝と、該凹溝に転動可能に支承された転動体を備えるとともに、該転動体を凸歯として用い、
前記軸歯車または前記回転部材歯車の他の一方が前記転動体と噛合する凹溝を備えるとともに、該凹溝を凹歯として用いる揺動型歯車装置において、
凸歯として用いる前記転動体と凹歯として用いる前記凹溝とが噛合する際に該転動体および該凹溝が受ける力を緩和する構造を、前記転動体および前記凹歯として用いる前記凹溝の少なくともいずれか一方が有することを特徴とする揺動型歯車装置。
【請求項２】
前記転動体および前記凹歯として用いる前記凹溝の少なくともいずれか一方が、樹脂を主成分とするとともに弾性を有する材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の揺動型歯車装置。
【請求項３】
前記樹脂を主成分とする前記材料に、該樹脂を強化するための強化材を含むことを特徴とする請求項２に記載の揺動型歯車装置。
【請求項４】
前記強化材は、アラミド繊維であることを特徴とする請求項３に記載の揺動型歯車装置。
【請求項５】
前記転動体が、金属材料により形成された転動体本体に、樹脂を主成分とするとともに弾性を有する材料をコーティングした部材により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の揺動型歯車装置。
【請求項６】
前記転動体および前記凹歯として用いる前記凹溝の少なくともいずれか一方が、内部に空隙を有する金属材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の揺動型歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺動型歯車装置に関し、特に、長寿命化・低騒音化を図った揺動型歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型で高い減速比が得られ、かつ伝導効率が高い変速機として揺動型歯車装置を用いた減速器が用いられている。図４〜図５を用いて１例を説明する。
図４に示すように、略円柱形の第１の入力軸１０１は軸受１１１および軸受１２１を介して略円筒形のハウジング１０４に回転可能に支承されている。また、第１の入力軸１０１には傘歯車である第１歯車ｇ１０１（軸歯車）が歯面を軸方向において出力側（以下、単に、「出力側」という。）に向けて固定されている。また、第１歯車ｇ１０１の出力側には回転部材であるベアリングギア１０５が配設されているとともに、ベアリングギア１０５の内輪１５１の軸方向において入力側（以下、単に、「入力側」という。）にはフェースギアである第２歯車ｇ１０２（回転部材歯車）が形成されている。この第２歯車ｇ１０２が第１歯車ｇ１０１と噛合しているため、第１の入力軸１０１の回転状態においては、第１の入力軸１０１の回転力はベアリングギア１０５に伝達される。なお、内輪１５１の円周部分を、径方向において外方（以下、単に、「外方」という。）から取り囲むように、外輪１５２が設けられ、かつ、この内輪１５１と外輪１５２との間に転動体１５３が介接されることにより、ベアリング一体型の歯車であるベアリングギア１０５が形成されている。
【０００３】
また、ベアリングギア１０５の内輪１５１の出力側にはフェースギアである第３歯車ｇ１０３（回転部材歯車）が形成されている。この第３歯車ｇ１０３の、更に出力側には、出力軸１０３が、軸受１２２および軸受１２３を介してハウジング４に回転可能に、支承されている。また、出力軸１０３には傘歯車である第４歯車ｇ１０４が歯面を入力側に向けて固定されている。この第４歯車ｇ１０４には上述の第３歯車ｇ１０３が噛合しているため、ベアリングギア１０５に伝達された回転力は、出力軸１０３に伝達される。なお、上記第１の入力軸１０１および出力軸１０３は同一の回転軸１０６を有している。
【０００４】
第１歯車ｇ１０１の構造をより具体的に説明する。第１歯車ｇ１０１の第２歯車ｇ１０２と噛合する部分を拡大し、模式図として表示した図５に示すように、第１歯車ｇ１０１には半円柱状の凹溝ｇ１１１が形成されているとともに、この凹溝には円柱状の転動体ｇ１１２が転動可能に支持されている。なお、半円柱状の凹溝に円柱状の転動体ｇ１１２が支持されているため、転動体ｇ１１２の外周面の略半分が第２歯車ｇ１０２側（出力側）に突出しており、この突出部分が第１歯車ｇ１０１の凸歯として機能する。一方、第１歯車ｇ１０１に形成された凹溝ｇ１１１と同様の凹溝が、第２歯車ｇ１０２に形成されており、この凹溝が第２歯車ｇ１０２の凹歯として機能する。
【０００５】
ここで、傘歯車である第１歯車ｇ１０１にフラットなフェースギアである第２歯車ｇ１０２を噛み合わせているため、ギアの噛み合い始めと噛み合い終わりにおいて噛合部の一部に局所的に力が掛かる。また、揺動型歯車装置は通常予圧が掛けられた状態、つまり負隙間の状態で管理されるため、局所的に掛かる力は、一層大きくなる。従って、転動体ｇ１１２、第１歯車ｇ１０１の凹溝、第２歯車ｇ１０２の凹溝全体に均一に力が掛かる場合よりも磨耗等が生じやすいとともに、騒音が発生しやすい状態となる。特に、アライメント調整（軸調整）が不十分な場合においては磨耗や騒音が一層発生しやすくなり問題である。
【０００６】
この局所的に掛かる力は、図５に示すように、ｇ１１２がａ１方向に転動すること、およびａ２方向に移動することにより緩和している。例えば、特許文献１には、ａ２方向（歯筋方向）において外側および内側から転動体（コロ）を支持するリテーナを、弾性有する部材とすることにより、噛み合い時に転動体がａ２方向（歯筋方向）に移動することを許す構造とすることが提示されている。係る構成により、「弾性に抗して歯筋方向に変位が可能となり、コロの端面とリテーナの外周面との間の摩擦力が大幅に低減される（〔０００８〕）。」と記載されている。
【特許文献１】特開２００７−２４７７４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に係る技術により、「コロの端面とリテーナの外周面との間の摩擦力が大幅に低減される」としても、上述したように、局所的に掛かる力をすべてａ２方向に逃がすことはできず、磨耗や騒音が発生しやすい問題は解消しない。
【０００８】
本発明はかかる実情を鑑みてなされたもので、噛合開始時および噛合終了時において、転動体や凹溝に掛かる力を緩和することにより、凹溝や転動体の長寿命化すること、および係る部位に置ける騒音の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる揺動型歯車装置は、回転軸の軸方向端部に設けられる軸歯車と、前記回転軸の軸心に対して偏芯して回転するとともに、回転中心軸が揺動する回転部材と、前記回転部材の軸方向の端部に設けられるとともに、前記軸歯車と噛合する回転部材歯車とを備える。また、前記軸歯車または前記回転部材歯車のいずれか一方が、該歯車の回転方向において等間隔に形成された凹溝と、該凹溝に転動可能に支承された転動体を備えるとともに、該転動体を凸歯として用い、前記軸歯車または前記回転部材歯車の他の一方が前記転動体と噛合する凹溝を備えるとともに、該凹溝を凹歯として用いる揺動型歯車装置である。更に、凸歯として用いる前記転動体と凹歯として用いる前記凹溝とが噛合する際に該転動体および該凹溝が受ける力を緩和する構造を、前記転動体および前記凹歯として用いる前記凹溝の少なくともいずれか一方が有する。
【００１０】
上記構成によると、凸歯として用いる転動体と凹歯として用いる凹溝とが噛合する際に該転動体および凹溝が受ける力を緩和する構造を、転動体および凹歯として用いる凹溝の少なくともいずれか一方が有するため、転動体および凹溝が力を受けることによる磨耗や騒音の発生を抑制することが可能となる。
【００１１】
本発明にかかる揺動型歯車装置は、前記転動体および前記凹歯として用いる前記凹溝の少なくともいずれか一方が、樹脂を主成分とするとともに弾性を有する材料により形成されていることが好ましい。
【００１２】
上記構成によると、転動体および凹歯として用いる凹溝の少なくともいずれか一方が樹脂を主成分とするとともに弾性を有する材料により形成されているため、弾性により転動体および凹溝が受ける力を緩和することができる。従って、転動体および凹溝が力を受けることによる磨耗や騒音の発生を抑制することが可能となる。また、樹脂は汎用かつ安価な材料であるため、容易に上記構成とすることが可能である。
【００１３】
本発明にかかる揺動型歯車装置は、前記樹脂を主成分とする前記材料に、該樹脂を強化するための強化材を含むことが好ましい。
上記構成によると、樹脂を主成分とする材料に、樹脂を強化するための強化材を含むため、例えば金属により転動体および凹溝が形成されていた場合に比して、強度の低下を抑制しつつ、転動体および凹溝が力を受けることによる磨耗や騒音の発生を抑制することが可能となる。
【００１４】
本発明にかかる揺動型歯車装置は、前記強化材は、アラミド繊維であることを特徴とすることが好ましい。
上記構成によると、強化材がアラミド繊維であるため、例えば樹脂の強化材として一般的に用いられる強化材であるグラスファイバーを強化材として用いた場合に比べて、強化材が凹溝または転動体を傷つける可能性を抑制しつつ、転動体および凹溝が力を受けることによる磨耗や騒音を抑制することが可能となる。
【００１５】
本発明にかかる揺動型歯車装置は、前記転動体が、金属材料により形成された転動体本体に、樹脂を主成分とするとともに弾性を有する材料をコーティングした部材により形成されていることも好ましい。
【００１６】
上記構成によると、転動体が金属材料により形成された転動体本体に樹脂を主成分とするとともに弾性を有する材料をコーティングした部材により形成されているため、例えば金属により転動体が形成されていた場合に比して、転動体の強度の低下を抑制しつつ、転動体および凹溝が力を受けることによる磨耗や騒音の発生を抑制することが可能となる。
【００１７】
本発明にかかる揺動型歯車装置は、前記転動体および前記凹歯として用いる前記凹溝の少なくともいずれか一方が、内部に空隙を有する金属材料により形成されていることも好ましい。
【００１８】
上記構成によると、転動体および凹歯として用いる凹溝の少なくともいずれか一方が内部に空隙を有する金属材料により形成されているため、例えば金属により転動体および凹溝が形成されていた場合に比して、転動体の強度の低下を抑制しつつ、転動体および凹溝が力を受けることによる磨耗や騒音の発生を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、噛合開始時および噛合終了時において、転動体や凹溝に掛かる力を緩和することにより、凹溝や転動体の長寿命化すること、および係る部位に置ける騒音の発生を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した揺動型歯車装置の一実施形態を、図１〜図３を用いて説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態にかかる揺動型歯車装置は、略円筒形状ハウジング４と、ハウジングに挿入された略円柱状の第１の入力軸１、略円筒状の第２の入力軸２、略円柱状の出力軸３、および第１から第４の歯車を含み、それぞれ軸受を介して支承されている。すなわち、２つの入力軸と、１つの出力軸を有する揺動型歯車装置である。
【００２２】
略円柱形の第１の入力軸１は軸受１１および軸受１２を介して略円筒形のハウジング４に回転可能に支承されている。また、第１の入力軸１には、傘歯車である第１歯車ｇ１（軸歯車）が歯面を軸方向において出力側（以下、単に、「出力側」という。）に向けて固定されている。また、第１歯車ｇ１の出力側には回転部材であるベアリングギア５が配設されているとともに、ベアリングギア５の内輪５１の軸方向において入力側（以下、単に、「入力側」という。）にはフェースギアである第２歯車ｇ２（回転部材歯車）が形成されている。この第２歯車ｇ２が第１歯車ｇ１と噛合しているため、第１の入力軸１の回転状態においては、第１の入力軸１の回転力はベアリングギア５に伝達される。なお、内輪５１の円周部分を、径方向において外方（以下、単に、「外方」という。）から取り囲むように、外輪５２が設けられ、かつ、この内輪５１と外輪５２との間に転動体５３が介接されることにより、ベアリング一体型の歯車であるベアリングギア５が形成されている。
【００２３】
また、ベアリングギア５の内輪５１の出力側にはフェースギアである第３歯車ｇ３（回転部材歯車）が形成されている。この第３歯車ｇ３の更に出力側には、軸受２２および軸受２３を介して、出力軸３がハウジング４に回転可能に支承されている。また、出力軸３には傘歯車である第４歯車ｇ４（軸歯車）が歯面を入力側に向けて固定されている。この第４歯車ｇ４には上述の第３歯車ｇ３が噛合しているため、ベアリングギア５に伝達された回転力は、出力軸３に伝達される。なお、上記第１の入力軸１および出力軸３は同一の回転軸６を有している。
【００２４】
上記第１歯車ｇ１〜第４歯車ｇ４を外方から取り囲むように、略円筒形の第２の入力軸２が、軸受２２および軸受２３を介して、ハウジング４に支承されている。この第２の入力軸２の内周面２１は、回転軸６に対して偏芯した円筒形をなしている。更に、この内周面２１に上述のベアリングギア５の外輪５２が内嵌されている。その結果、外輪５２ひいてはベアリングギア５は回転軸６に対して偏芯した状態で備えられている。
【００２５】
以下、第１の入力軸１および第２の入力軸２からの入力と出力軸３との関係について説明する。
最初に、図１の状態において、第２の入力軸２を固定し、第１の入力軸１が回転状態にある場合について説明する。第２の入力軸２が固定されているため、内嵌されたベアリングギア５の外輪５２も固定されている。従って、ベアリングギア５はその回転軸が固定された状態に保たれる。この状態において第１の入力軸１の回転力は、第１歯車ｇ１および第２歯車ｇ２を介して、ベアリングギア５に伝達されるとともに、ベアリングギア５に伝達された回転力は、第３歯車ｇ３および第４歯車ｇ４を介して、出力軸３に伝達されるため、第１の入力軸１の回転力は、第１歯車ｇ１〜第４歯車ｇ４のギア比に応じて減速され出力軸３に伝達される。
【００２６】
次に、図１の状態において第１の入力軸１を固定し、第２の入力軸２が回転状態にある場合について説明する。第２の入力軸２が回転しているため、内嵌されたベアリングギア５の外輪５２も回転する。ここで、第２の入力軸２の内周面２１は、回転軸６に対して偏芯した円筒形をなしているため、外輪５２を介してベアリングギア５全体が偏芯軸を変化させながら回転する揺動運動を行うことになる。ここで第１の入力軸１は固定されているため、第２の入力軸２の回転力は外輪５２を介して、ベアリングギア５に伝達されるとともに、ベアリングギア５に伝達された回転力は、第３歯車ｇ３および第４歯車ｇ４を介して、出力軸３に伝達される。従って、第２の入力軸２の回転力は、第１歯車ｇ１〜第４歯車ｇ４のギア比に応じて減速され出力軸３に伝達される。このように第１の入力軸１または第２の入力軸２のいずれかが固定されている場合においては、固定されていない入力軸からの回転力が第１歯車ｇ１〜第４歯車ｇ４のギア比に応じて減速され出力軸３に伝達される。
【００２７】
更に、図１の状態において第１の入力軸１および第２の入力軸２が回転状態にある場合について説明する。この場合にはベアリングギア５全体が揺動運動することによって第２の入力軸２の回転力が出力軸３に伝達されるとともに、第１の入力軸１の回転力も出力軸３に伝達される。従って、第１の入力軸１の回転力と第２の入力軸２の回転力との合力を出力軸３に伝達することができる。このように第１の入力軸１または第２の入力軸２のいずれもが固定されていない場合においては第１の入力軸１および第２の入力軸２からの回転力が、第１歯車ｇ１〜第４歯車ｇ４のギア比に応じて減速され出力軸３に伝達される。即ち、第１の入力軸１の回転力および第２の入力軸２の回転力をそれぞれ制御することにより、出力軸３の回転力を自在に変化させることが可能である。
【００２８】
次に減速比について、場合を分けて説明する。まず、第２の入力軸２を固定し、第１の入力軸１が回転状態にある場合について説明する。第１歯車ｇ１の歯数ｎ１と第２歯車ｇ２の歯数ｎ２の比、つまりｎ１／ｎ２に対応して、第１の入力軸１の回転がベアリングギア５に伝達される。例えば、第１歯車ｇ１の歯数ｎ１が１００であり、第２歯車ｇ２の歯数ｎ２が１０２であれば、第１の入力軸１が１回転することにより第１歯車ｇ１が１回転すると第２歯車ｇ２が１００／１０２回転し、第１の入力軸１の回転がベアリングギア５に伝達される。即ち、この場合１００／１０２の第１段の減速が行われることとなる。
【００２９】
同様に、第３歯車ｇ３の歯数ｎ３と第４歯車ｇ４の歯数ｎ４の比、つまりｎ３／ｎ４に対応して、第２の入力軸２の回転がベアリングギア５に伝達される。例えば、第３歯車ｇ３の歯数ｎ３が１１０であり、第４歯車ｇ４の歯数ｎ４が１１２であれば、ベアリングギア５の内輪５１が１回転することにより第３歯車ｇ３が１回転すると第４歯車ｇ４が１１０／１１２回転し、第１の入力軸１の回転がベアリングギア５に伝達される。即ち、この場合１１０／１１２の第２段の減速が行われることとなる。従って、第１段および第２段の減速により、第１の入力軸１の回転は、ｎ３／ｎ４×ｎ１／ｎ２＝（ｎ１・ｎ３）／（ｎ２・ｎ４）の減速比で減速されることとなる。上記例であれば１１０／１１２×１００／１０２＝（１００・１１０）／（１０２・１１２）≒０．９６３、即ち約９６．３％の減速比が得られる。
【００３０】
次に、第１の入力軸１を固定し、第２の入力軸２が回転状態にある場合について説明する。第１歯車ｇ１の歯数ｎ１と第２歯車ｇ２の歯数ｎ２の差、つまりｎ２−ｎ１に対応して、第２の入力軸２の回転がベアリングギア５に伝達される。例えば、第１歯車ｇ１の歯数ｎ１が１００であり、第２歯車ｇ２の歯数ｎ２が１０２であれば、第２の入力軸２が１回転することによりベアリングギア５が１回転すると第２歯車ｇ２が１０２−１００即ち２歯分の回転として、第２の入力軸２の回転がベアリングギア５に伝達される。従って減速比は（ｎ２−ｎ１）／ｎ２となる。即ち、この場合（１０２−１００）／１０２の第１段の減速が行われることとなる。
【００３１】
第２の入力軸２が回転状態にある場合、一方において、第４歯車ｇ４の歯数ｎ４と第３歯車ｇ３の歯数ｎ３の差、つまりｎ４−ｎ３に対応して、第２の入力軸２の回転がベアリングギア５を介して出力軸３に伝達される。例えば、第３歯車ｇ３の歯数ｎ３が１１０であり、第４歯車ｇ４の歯数ｎ４が１１２であれば、ベアリングギア５の内輪５１が１回転することにより第３歯車ｇ３が１回転すると第４歯車ｇ４が、１１２−１１０即ち２歯分の回転として、第２の入力軸２の回転が出力軸３に伝達される。従って減速比は（ｎ４−ｎ３）／ｎ４となる。ここで、第１段の減速によって第１歯車ｇ１の歯数ｎ１と第２歯車ｇ２との比だけ第３歯車ｇ３の回転数が減ぜられるため、（ｎ４−ｎ３）／ｎ４×ｎ１／ｎ２、即ち、この場合（１１２−１１０）／１１２×１００／１０２の第２段の減速が行われることとなる。従って、第１段の減速と第２段の減速をあわせて、
（ｎ２−ｎ１）／ｎ２＋（ｎ４−ｎ３）／ｎ４×ｎ１／ｎ２
即ち、（１０２−１００）／１０２＋（１１２−１１０）／１１２×１００／１０２
≒０．０１９６＋０．０１７５
＝０．０３７１
即ち約３．７１％の減速比が得られる。
【００３２】
このように第１歯車ｇ１〜第４歯車ｇ４の歯数ｎ１〜４ｎを変えることにより減速比を自在に変えることが可能であり、特に第２の入力軸２からの入力に対しては、大きな減速比を容易に得ることが可能である。
【００３３】
ここで、本実施形態における揺動型歯車装置においては、軸歯車に用いられている転動体が樹脂を主成分とするとともに弾性を有する材料により形成されている点に特徴がある。樹脂については特に限定されないが、凸歯としての強度を有すること、および凹歯との噛合時に局所的に発生する力を分散させるための弾性を有することが要件となる。係る観点より、ポリアミド、ポリアセタール、あるいはその他のエンジニアリングプラスチックスなどが好ましい。
【００３４】
より具体的には、第１歯車ｇ１と第２歯車ｇ２との噛合部分を模式図的に表現した図２（ａ）および、第１歯車ｇ１と第２歯車ｇ２の噛合部分を拡大表示した図２（ｂ）に示すように、第１歯車ｇ１には半円柱状の凹溝ｇ１１が形成されているとともに、この凹溝ｇ１１には樹脂製の転動体ｇ１２が転動可能に支持されている。なお、半円柱状の凹溝ｇ１１に円柱形の転動体ｇ１２が支持されているため、転動体ｇ１２の外周面の略半分が第２歯車ｇ２側に突出しており、この突出部分が第１歯車ｇ１の凸歯として機能する。一方、第１歯車ｇ１に形成された凹溝ｇ１１と同様の凹溝ｇ２１が、第２歯車ｇ２に形成されている。この凹溝ｇ２１が第２歯車ｇ２の凹歯として機能する。即ち、転動体ｇ１２の第２歯車ｇ２側に突出した部分が第２歯車ｇ２の凹溝ｇ２１と噛合する。従って、転動体ｇ１２と凹溝ｇ２１の噛合時に生ずる摺動は、図２（ｂ）に矢印ａ１で示した、転動体ｇ１２の転動によって吸収される。よって、バックラッシュを設ける必要がないため、かみ合わせ調整を精密に行うことが可能となり、振動や騒音を低減することができる。また、各歯車間に予圧を与えることができるため、かみ合わせ調整を一層精密に行うことが可能となり、振動や騒音を低減することができる。
【００３５】
第１歯車ｇ１の構造をより具体的に説明する。第１歯車ｇ１の第２歯車ｇ２と噛合する部分をＡ―Ａ方向からの一部拡大図として表示した図３（ａ）に示すように、第１歯車ｇ１には半円柱状の凹溝ｇ１１が形成されているとともに、この凹溝には円柱形であるとともに樹脂製の転動体ｇ１２が転動可能に支持されている。なお、半円柱状の凹溝に円柱形の転動体ｇ１２が支持されているため、転動体ｇ１２の外周面の略半分が第２歯車ｇ２側（出力側）に突出しており、この突出部分が第１歯車ｇ１の凸歯として機能する。一方、第１歯車ｇ１に形成された凹溝ｇ１１と同様の凹溝ｇ２１が、第２歯車ｇ２に形成されており、この凹溝ｇ２１が第２歯車ｇ２の凹歯として機能する。
【００３６】
ここで、傘歯車である第１歯車ｇ１にフラットなフェースギアである第２歯車ｇ２を噛み合わせているため、ギアの噛み合い始めと噛み合い終わりにおいて噛合部の一部に局所的に力が掛かる。この局所的に掛かる力を転動体ｇ１２がａ１方向に転動すること、ａ２方向に移動すること、および転動体ｇ１２が有する弾性により、緩和している。
【００３７】
より具体的には、ギアの噛み合い始めと噛み合い終わりにおいて転動体ｇ１２に掛かる力のうち、転動体ｇ１２の外周面の接線方向に掛かる成分については、転動体ｇ１２がａ１方向に転動することによって緩和することができる。また、径方向に掛かる成分については、転動体ｇ１２がａ２方向に移動することにより緩和することができる。更に軸方向に掛かる成分については、転動体ｇ１２がａ３方向に弾性変形することにより緩和することができる。このように転動体ｇ１２に掛かる力を３方向に分散させてそれぞれ緩和することができるため、２方向にしか分散・緩和できなかった上記従来に比べ一層転動体ｇ１２および凹溝ｇ１１に局所的な強い負荷が掛かることを抑制し、同部分の磨耗や、同部分における騒音発生を抑制することができる。
【００３８】
なお、第４歯車ｇ４と第３歯車ｇ３との噛合については上述の第１歯車ｇ１と第２歯車ｇ２との噛合についての説明と同様であるため詳細な説明を省略するが、第４歯車ｇ４には半円柱状の凹溝ｇ４１が形成されているとともに、この凹溝ｇ４１には樹脂製の転動体ｇ４２が転動可能に支持されている。一方、第４歯車ｇ４に形成された凹溝ｇ４１と同様の凹溝ｇ３１が、第３歯車ｇ３に形成されている。この凹溝ｇ３１が第３歯車ｇ３の凹歯として機能する。また、転動体ｇ４２は転動体ｇ１２と同様に樹脂製であるため、フェースギアである歯車第３歯車ｇ３が、傘歯車である第４歯車ｇ４に噛合する際に生じる軸方向の力のうち軸方向に掛かる成分については、転動体ｇ４２が軸方向に弾性変形することにより緩和することができる。そのため２方向にしか分散・緩和できなかった上記従来に比べ一層転動体ｇ４２および凹溝ｇ３１に局所的な強い負荷が掛かることを抑制し、同部分の磨耗や、同部分における騒音発生を抑制することができる。
【００３９】
上記実施形態の揺動型歯車装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態の揺動型歯車装置によると、凸歯として用いる転動体ｇ１２と凹歯として用いる凹溝ｇ１１とが噛合する際に転動体ｇ１２および凹溝ｇ１１が受ける力を緩和する構造を、転動体ｇ１２が有するため、転動体ｇ１２および凹溝ｇ１１が力を受けることによる磨耗や騒音の発生を抑制することが可能となる。また、凸歯として用いる転動体ｇ４２と凹歯として用いる凹溝ｇ３１についても同様である。
【００４０】
（２）上記実施形態の揺動型歯車装置によると、転動体ｇ１２が弾性を有する樹脂に材料により形成されているめ、弾性により転動体ｇ１２および凹溝ｇ１１が受ける力を緩和することができる。従って、転動体および凹溝が力を受けることによる磨耗や騒音の発生を抑制することが可能となる。また、樹脂として汎用かつ安価なものを用いれば、一層容易に係る効果を上げることができる。更に係る効果は、凸歯として用いる転動体ｇ４２と凹歯として用いる凹溝ｇ３１についても同様である。
【００４１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、転動体ｇ１２および転動体ｇ４２は第１歯車ｇ１および第４歯車ｇ４に備えられているが、他の構成であっても良い。 例えば、第２歯車ｇ２および第３歯車ｇ３に備えられていても良い。即ち、転動体と凹溝とを噛合させることにより、噛合時の摺動を吸収できる構造であればよい。
【００４２】
・上記実施形態においては、２つの入力軸と、１つの出力軸を有する揺動型歯車装置に本発明を適用したが、１つの入力軸と、１つの出力軸を有する揺動型歯車装置に本発明を適用しても良い。例えば第１歯車ｇ１がハウジングに固定されており、第２の入力軸のみから入力される構成であっても良い。
【００４３】
・上記実施形態においては、転動体ｇ１２および転動体ｇ４２は樹脂のみによって形成されているが、他の構成であっても良い。例えば、樹脂を主成分とし、樹脂を強化するための強化材を含む材料、ＦＲＰ等によって形成しても良い。強化材によって強化されるため、金属により転動体ｇ１２および転動体ｇ４２が形成されていた場合に比して、強度の低下を抑制しつつ、転動体ｇ１２および転動体ｇ４２、凹溝ｇ１１および凹溝ｇ４１が力を受けることによる磨耗や騒音の発生を抑制することが可能となる。
【００４４】
・上記変形例において、樹脂を強化するための強化材がアラミド繊維であることが好ましい。アラミド繊維は金属より硬度が低いため、例えば樹脂の強化材として一般的に用いられる強化材であるグラスファイバーを強化材として用いた場合に比べて、強化材であるアラミド繊維が凹溝ｇ１１または凹溝ｇ４１を傷つける可能性が低い。従って、凹溝ｇ１１または凹溝ｇ４１を傷つけることを抑制しつつ、転動体および凹溝が力を受けることによる磨耗や騒音を抑制することが可能となる。
【００４５】
・上記実施形態においては、２つの入力軸と、１つの出力軸を有する揺動型歯車装置に本発明を適用したが、１つの入力軸と、１つの出力軸を有する揺動型歯車装置に本発明を適用しても良い。例えば第１歯車ｇ１がハウジングに固定されており、第２の入力軸のみから入力される構成であっても良い。
【００４６】
・上記実施形態においては、転動体ｇ１２および転動体ｇ４２の少なくともいずれか一方を樹脂等で形成したが、第１歯車ｇ１および第４歯車ｇ４の少なくともいずれか一方を樹脂等で形成しても良い。また、転動体と歯車との両者を樹脂等で形成しても良い。要は、凸歯と凹歯が噛合する際に生じる局所的な力のうち軸方向に掛かる成分について、転動体または歯車が弾性変形することにより緩和することができればよいのである。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した揺動型歯車装置の第２の実施形態を説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態の転動体ｇ１２および転動体ｇ４２の構造を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００４８】
第２の実施形態における揺動型歯車装置においては、軸歯車に用いられている転動体が金属材料により形成された転動体本体に樹脂を主成分とするとともに弾性を有する材料をコーティングした部材により形成されている点に特徴がある。
【００４９】
より具体的には、図３（ｂ）に示すように、転動体ｇ１２は転動体本体Ｉおよび、転動体本体Ｉの外周面をコーティングするコーティング部材である樹脂部材Ｓとから形成されている。樹脂については特に限定されないが、凸歯としての強度を有すること、および凹歯との噛合時に局所的に発生する力を分散させるための弾性を有することが要件となる。係る観点より、ポリアミド、ポリアセタール、あるいはその他のエンジニアリングプラスチックスなどが好ましい。
【００５０】
ここで、前出の図３（ａ）に示すように、第１歯車ｇ１には半円柱状の凹溝ｇ１１が形成されているとともに、この凹溝には円柱形であるとともに樹脂製の転動体ｇ１２が転動可能に支持されている。なお、半円柱状の凹溝に円柱形の転動体ｇ１２が支持されているため、転動体ｇ１２の外周面の略半分が第２歯車ｇ２側（出力側）に突出しており、この突出部分が第１歯車ｇ１の凸歯として機能する。一方、第１歯車ｇ１に形成された凹溝ｇ１１と同様の凹溝ｇ２１が、第２歯車ｇ２に形成されており、この凹溝ｇ２１が第２歯車ｇ２の凹歯として機能する。
【００５１】
ここで、傘歯車である第１歯車ｇ１にフラットなフェースギアである第２歯車ｇ２を噛み合わせているため、ギアの噛み合い始めと噛み合い終わりにおいて噛合部の一部に局所的に力が掛かる。この局所的に掛かる力を転動体ｇ１２がａ１方向に転動すること、ａ２方向に移動すること、および転動体ｇ１２が有する弾性により、緩和している。
【００５２】
より具体的には、ギアの噛み合い始めと噛み合い終わりにおいて転動体ｇ１２に掛かる力のうち、転動体ｇ１２の外周面の接線方向に掛かる成分については、転動体ｇ１２がａ１方向に転動することによって緩和することができる。また、径方向に掛かる成分については、転動体ｇ１２がａ２方向に移動することにより緩和することができる。更に軸方向に掛かる成分については、転動体ｇ１２がａ３方向に弾性変形することにより緩和することができる。このように転動体ｇ１２に掛かる力を３方向に分散させてそれぞれ緩和することができるため、２方向にしか分散・緩和できなかった上記従来に比べ一層転動体ｇ１２および凹溝ｇ１１に局所的な強い負荷が掛かることを抑制し、同部分の磨耗や、同部分における騒音発生を抑制することができる。
【００５３】
なお、第４歯車ｇ４と第３歯車ｇ３との噛合については上述の第１歯車ｇ１と第２歯車ｇ２との噛合についての説明と同様であるため、詳細な説明を省略するが、第４歯車ｇ４には半円柱状の凹溝ｇ４１が形成されているとともに、この凹溝ｇ４１には樹脂製の転動体ｇ４２が転動可能に支持されている。一方、第４歯車ｇ４に形成された凹溝ｇ４１と同様の凹溝ｇ３１が、第３歯車ｇ３に形成されている。この凹溝ｇ３１が第３歯車ｇ３の凹歯として機能する。また、転動体ｇ４２は転動体ｇ１２と同様に樹脂製であるため、フェースギアである歯車第３歯車ｇ３が、傘歯車である第４歯車ｇ４に噛合する際に生じる軸方向の力のうち軸方向に掛かる成分については、転動体ｇ４２が軸方向に弾性変形することにより緩和することができる。そのため２方向にしか分散・緩和できなかった上記従来に比べ一層転動体ｇ４２および凹溝ｇ３１に局所的な強い負荷が掛かることを抑制し、同部分の磨耗や、同部分における騒音発生を抑制することができる。
【００５４】
従って、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の（２）の効果に変え、以下の効果を得ることができる。
（２）第２の実施形態では、転動体ｇ１２および転動体ｇ４２が、金属材料により形成された転動体本体Ｉに弾性を有する樹脂部材Ｓをコーティングした部材により形成されている。従って、例えば金属により転動体ｇ１２および転動体ｇ４２が形成されていた場合に比して、転動体の強度の低下を抑制しつつ、転動体および凹溝が力を受けることによる磨耗や騒音の発生の発生を抑制することが可能となる。
【００５５】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、樹脂部材Ｓは樹脂のみによって形成されているが、他の構成であっても良い。例えば、樹脂を主成分とし、樹脂を強化するための強化材を含む材料、ＦＲＰ等によって形成しても良い。強化材によって強化されるため、金属により転動体ｇ１２および転動体ｇ４２が形成されていた場合に比して、強度の低下を抑制しつつ、転動体ｇ１２および転動体ｇ４２、凹溝ｇ１１および凹溝ｇ４１が力を受けることによる磨耗や騒音の発生を抑制することが可能となる。
【００５６】
・上記変形例において、樹脂を強化するための強化材がアラミド繊維であることが好ましい。アラミド繊維は金属より硬度が低いため、例えば樹脂の強化材として一般的に用いられる強化材であるグラスファイバーを強化材として用いた場合に比べて、強化材であるアラミド繊維が凹溝ｇ１１または凹溝ｇ４１を傷つける可能性が低い。従って、凹溝ｇ１１または凹溝ｇ４１を傷つけることを抑制しつつ、転動体および凹溝が力を受けることによる磨耗や騒音を抑制することが可能となる。
【００５７】
（第３の実施形態）
次に、本発明を具体化した揺動型歯車装置の第３の実施形態を説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態および第２の実施形態の転動体ｇ１２および転動体ｇ４２の構造を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００５８】
第３の実施形態における揺動型歯車装置においては、軸歯車に用いられている転動体ｇ１２および転動体ｇ４２が内部に空隙を有する金属材料により形成されている点に特徴がある。内部に空隙を有する金属材料は内部摩擦が大きいため、転動体ｇ１２および転動体ｇ４２に掛かる力を熱として消費することができる。
【００５９】
より具体的には、転動体ｇ１２は焼結金属や発泡金属などの内部に空隙を有する金属材料により形成されている。金属原料については特に限定されないが、凸歯としての強度を有すること、および凹歯との噛合時に局所的に発生する力を内部摩擦により消費させることが要件となる。
【００６０】
ここで、前出の図３（ａ）に示すように、第１歯車ｇ１には半円柱状の凹溝ｇ１１が形成されているとともに、この凹溝には円柱形であるとともに樹脂製の転動体ｇ１２が転動可能に支持されている。なお、半円柱状の凹溝に円柱形の転動体ｇ１２が支持されているため、転動体ｇ１２の外周面の略半分が第２歯車ｇ２側（出力側）に突出しており、この突出部分が第１歯車ｇ１の凸歯として機能する。一方、第１歯車ｇ１に形成された凹溝ｇ１１と同様の凹溝ｇ２１が、第２歯車ｇ２に形成されており、この凹溝ｇ２１が第２歯車ｇ２の凹歯として機能する。
【００６１】
ここで、傘歯車である第１歯車ｇ１にフラットなフェースギアである第２歯車ｇ２を噛み合わせているため、ギアの噛み合い始めと噛み合い終わりにおいて噛合部の一部に局所的に力が掛かる。この局所的に掛かる力を転動体ｇ１２がａ１方向に転動すること、ａ２方向に移動すること、および転動体ｇ１２が内部摩擦により消費させることにより、緩和している。
【００６２】
より具体的には、ギアの噛み合い始めと噛み合い終わりにおいて転動体ｇ１２に掛かる力のうち、転動体ｇ１２の外周面の接線方向に掛かる成分については、転動体ｇ１２がａ１方向に転動することによって緩和することができる。また、径方向に掛かる成分については、転動体ｇ１２がａ２方向に移動することにより緩和することができる。更に軸方向に掛かる成分については、転動体ｇ１２の有する内部摩擦によって熱に変換されることにより緩和することができる。このように転動体ｇ１２に掛かる力を３方向に分散させてそれぞれ緩和することができるため、２方向にしか分散・緩和できなかった上記従来に比べ一層転動体ｇ１２および凹溝ｇ１１に局所的な強い負荷が掛かることを抑制し、同部分の磨耗や、同部分における騒音発生を抑制することができる。
【００６３】
なお、第４歯車ｇ４と第３歯車ｇ３との噛合については上述の第１歯車ｇ１と第２歯車ｇ２との噛合についての説明と同様であるため、詳細な説明を省略するが、第４歯車ｇ４には半円柱状の凹溝ｇ４１が形成されているとともに、この凹溝ｇ４１には樹脂製の転動体ｇ４２が転動可能に支持されている。一方、第４歯車ｇ４に形成された凹溝ｇ４１と同様の凹溝ｇ３１が、第３歯車ｇ３に形成されている。この凹溝ｇ３１が第３歯車ｇ３の凹歯として機能する。また、転動体ｇ４２は転動体ｇ１２と同様に樹脂製であるため、フェースギアである歯車第３歯車ｇ３が、傘歯車である第４歯車ｇ４に噛合する際に生じる軸方向の力のうち軸方向に掛かる成分については、転動体ｇ４２の有する内部摩擦によって熱に変換されることにより緩和することができる。そのため２方向にしか分散・緩和できなかった上記従来に比べ転動体ｇ４２および凹溝ｇ３１に局所的な強い負荷が掛かることを一層抑制し、同部分の磨耗や、同部分における騒音発生を抑制することができる。
【００６４】
上記実施形態の揺動型歯車装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
従って、第３の実施形態によれば、第１の実施形態および第２の実施形態に記載の（２）の効果に変えて以下の効果を得ることができる。
【００６５】
（２）第２の実施形態では、転動体ｇ１２および転動体ｇ４２が内部に空隙を有する金属材料により形成されている。その結果、例えば金属により転動体ｇ１２および転動体ｇ４２が形成されていた場合に比して、転動体の強度の低下を抑制しつつ、転動体ｇ１２、転動体ｇ４２、凹溝ｇ２１、凹溝ｇ３１が力を受けることによる磨耗や騒音の発生を抑制することが可能となる。
【００６６】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、転動体ｇ１２および転動体ｇ４２が内部に空隙を有する金属材料により形成されているが、第１歯車ｇ１および第４歯車ｇ４を内部に空隙を有する金属材料で形成しても良い。また、転動体と歯車との両者を内部に空隙を有する金属材料で形成しても良い。要は、凸歯と凹歯が噛合する際に生じる局所的な力のうち軸方向に掛かる分力について、転動体または歯車が有する内部摩擦により消費することにより緩和することができればよいのである。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、製造容易な揺動型歯車装置に関するものであるため、小型で高減速比を要する機器に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明にかかる揺動型歯車装置の一実施形態について説明する図面であって、軸方向断面図である。
【図２】本発明にかかる揺動型歯車装置の一実施形態について説明する図面であって、（ａ）は第１歯車〜第４歯車の噛合部分についての部分拡大模式図であり、（ｂ）は第１歯車と第２歯車の噛合部分についての拡大図である。
【図３】本発明にかかる揺動型歯車装置の一実施形態について説明する図面であって、（ａ）は図２のＡ―Ａ方向からの一部拡大図であり、（ｂ）は転動体の構造を示す斜視図である。
【図４】従来の揺動型歯車装置について説明する図面であって、軸方向断面図である。
【図５】従来の揺動型歯車装置について説明する図面であって、第１歯車の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…第１の入力軸、２…第２の入力軸、３…出力軸、４…ハウジング、５…ベアリングギア（回転部材）、６…回転軸、１１…軸受、１２…軸受、２１…内周面、２２…軸受、２３…軸受、５１…内輪、５２…外輪、５３…転動体、ｇ１…第１歯車（軸歯車）、ｇ２…第２歯車（回転部材歯車）、ｇ３…第３歯車（回転部材歯車）、ｇ４…第４歯車（軸歯車）、ｇ１１…凹溝、ｇ１２…転動体、ｇ２１…凹溝、ｇ３１…凹溝、ｇ４１…凹溝、ｇ４２…転動体、１０１…入力軸、出力軸…１０３、１０５…ベアリングギア、１０６…回転軸、１１１…軸受、１２１…軸受、１５１…内輪、１５２…外輪、１５３…転動体、ｇ１０１…第１歯車、ｇ１０２…第２歯車、ｇ１０３…第３歯車、ｇ１０４…第４歯車、ｇ１１１…凹溝、ｇ１１２…転動体、Ｉ…転動体本体、Ｓ…樹脂部材。
【図１】
2010096219.tif 000003
【図２】
2010096219.tif 000004
【図３】
2010096219.tif 000005
【図４】
2010096219.tif 000006
【図５】
2010096219.tif 000007