(57)【要約】【課題】内歯の一部と外歯の一部が噛み合っており、内歯と外歯の間に歯数差が設けられており、内歯に対して外歯が公転する機構によると、外歯の公転数と外歯の自転数の間に変速比が得られる。実現可能な変速比の選択幅を増大させる。【解決手段】第１歯車と第２歯車と第３歯車を利用する。第１歯車は内歯を備え、第２歯車は外歯を備えている。第１歯車と第２歯車の間に歯数差を設けておく。第２歯車の一部が第１歯車の一部と噛み合った状態で公転すると第２歯車は自転する。第３歯車が外歯の場合は第２歯車に内歯を形成し、第３歯車が内歯の場合は第２歯車に外歯を形成する。第３歯車と第２歯車の間に歯数差を設けておく。第２歯車が公転しながら自転すると、第３歯車が自転する。第２歯車の公転による第３歯車の自転と、第２歯車の自転が複合することから、第３歯車の自転数を多様に調整できる。【選択図】図５
2014062589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１〜第３歯車を備えており、
第１歯車には内歯が形成されており、
第２歯車には少なくとも外歯が形成されており、第１歯車の一部と第２歯車の一部が噛み合っており、第１歯車とそれに噛み合っている第２歯車の歯数の間に歯数差が設けられており、第２歯車が公転すると第２歯車が自転し、
第２歯車と第３歯車の一方には外歯が形成されており、第２歯車と第３歯車の他方には内歯が形成されており、第２歯車の一部と第３歯車の一部が噛み合っており、第３歯車とそれに噛み合っている第２歯車の歯数の間に歯数差が設けられており、第２歯車が公転しながら自転すると第３歯車が自転することを特徴とする変速装置。
【請求項２】
第１歯車の対称軸と第３歯車の自転軸が第１軸上に配置されており、
第２歯車の自転軸が、第１軸から距離を隔てた位置を第１軸と平行に延びる第２軸上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
【請求項３】
第３歯車の自転軸に沿って延びている入力軸と、
入力軸の周りを公転する偏心揺動体が付加されており、
偏心揺動体が入力軸の周りに公転すると第２歯車が公転することを特徴とする請求項１または２に記載の変速装置。
【請求項４】
第３歯車に内歯が形成されており、第２歯車の外歯の一部と第３歯車の内歯の一部が噛み合っていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの１項に記載の変速装置。
【請求項５】
第１歯車と第３歯車が、第３歯車の自転軸に沿う方向において異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項４の変速装置。
【請求項６】
第１歯車と噛み合う第２歯車の歯数と、第３歯車と噛み合う第２歯車の歯数が異なっていることを特徴とする請求項４または５の変速装置。
【請求項７】
第２歯車に外歯と内歯が形成されており、
第３歯車に外歯が形成されており、
第２歯車の内歯の一部と第３歯車の外歯の一部が噛み合っていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの１項に記載の変速装置。
【請求項８】
ケースに固定されている第１歯車と、
ケースに対して自転可能に支持されている第３歯車と、
ケースに対して公転し、第１歯車の一部と第３歯車の一部に噛み合っている第２歯車を備えており、
第１歯車とそれに噛み合っている第２歯車の歯数の間に歯数差が設けられており、
第３歯車とそれに噛み合っている第２歯車の歯数の間に歯数差が設けられていることを特徴とする変速装置。
【請求項９】
第２歯車が自由に自転することを特徴とする請求項８に記載の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、内歯の一部と外歯の一部が噛み合っており、内歯と外歯の間に歯数差が設けられており、歯車の公転運動が歯車の自転運動を引き起こす現象を利用して変速する装置を開示する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示す変速装置が知られている。図１において、参照番号１０７はケースを示し、１０５は内歯を示している。内歯１０５はケース１０７に固定されており、ケース１０７は内歯歯車でもある。参照番号１０３は外歯歯車を示している。外歯歯車１０３の外周に形成されている外歯の一部と内歯１０５の一部が噛み合っている。外歯歯車１０３の歯数と内歯１０５の歯数は相違している。外歯歯車１０３の中心１０３ｅをクランク軸１０１ａが貫通しており、クランク軸１０１ａは入力軸１０１に接続されている。クランク軸１０１ａは、入力軸１０１から距離Ｄだけ離れている。内歯１０５は、入力軸１０１を中心とする円周上に形成されており、外歯歯車１０３の外歯は、１０３ｅを中心とする円周上に形成されている。本明細書では、内歯または外歯が沿っている円周の中心を幾何的中心という。
外歯歯車１０３には貫通孔１０３ｃ，１０３ｄが形成されている。参照番号１０９は出力軸であり、先端が分岐している。分岐した先端１０９ｃは外歯歯車１０３の貫通孔１０３ｃに挿入されており、分岐した先端１０９ｄは外歯歯車１０３の貫通孔１０３ｄに挿入されている。
入力軸１０１が軸Ａの周りに回転すると、外歯歯車１０３の幾何的中心１０３ｅは軸Ａの周りを公転する。内歯１０５に対して外歯歯車１０３が公転すると、外歯歯車１０３は自転する。外歯歯車１０３は、公転しながら自転する。公転しながら自転する運動を、本明細書では遊星運動という。外歯歯車１０３が遊星運動すると、出力軸１０９が自転する。分岐した先端１０９ｃ，１０９ｄと、貫通孔１０３ｃ，１０３ｄは、遊星運動する外歯歯車１０３の自転を出力軸１０９に伝達するトルク伝達部材である。外歯歯車１０３の歯数と内歯１０５の歯数差を調整することで変速比を調整することができる。
【０００３】
図２は、２枚の外歯歯車１０３，１０４を利用する変速装置を例示している。外歯歯車１０３を貫通するクランク軸１０１ａと、外歯歯車１０４を貫通するクランク軸１０１ｂは、入力軸１０１を中心に反対方向にオフセットされている。出力軸１０９の分岐した先端１０９ｃは外歯歯車１０３の貫通孔１０３ｃと外歯歯車１０４の貫通孔１０４ｃに挿入されており、分岐した先端１０９ｄは外歯歯車１０３の貫通孔１０３ｄと外歯歯車１０４の貫通孔１０４ｄに挿入されている。参照番号１０６は、ケース１０７に固定されている内歯である。図１と同一の参照番号は、図１と同等の部材であることを示している。
【０００４】
図１、図２に例示する変速装置は、大きな変速比を得るのに適しているが、それでも限界がある。
特許文献１は、より大きな変速比を実現する変速装置を提案している。特許文献１の装置では、図３に例示するように、２枚の外歯歯車１０３，１０４を利用し、図２と同様に公転させる。外歯歯車１０３の一部は内歯１０５の一部に噛み合っており、外歯歯車１０３が公転すると外歯歯車１０３は自転する。外歯歯車１０３と外歯歯車１０４の間には、クランクピン１１４が挿入されており、外歯歯車１０３が自転すると外歯歯車１０４が自転する。外歯歯車１０４は、公転しながら自転する。クランクピン１１４は、外歯歯車１０３と外歯歯車１０４の相対的変位を許容しながら、外歯歯車１０３の自転を外歯歯車１０４に伝達するトルク伝達部材である。外歯歯車１０４の一部は内歯１０６の一部に噛み合っており、内歯１０６は内ケース１１０を介して出力軸１０９に固定されている。外歯歯車１０４が遊星運動すると、内歯１０６が自転し、出力軸１０９が自転する。
【０００５】
特許文献２は、図４の変速装置を開示している。ここでも、２枚の外歯歯車１０３，１０４を利用し、図２、図３と同様に公転させる。ケース１０７からピン１０７ｃ，１０７ｄが延びている。ピン１０７ｃは、外歯歯車１０３の貫通孔１０３ｃに挿入されている。ピン１０７ｄは、外歯歯車１０３の貫通孔１０３ｄに挿入されている。外歯歯車１０３は自転できない。外歯歯車１０３が自転せずに公転すると、内歯１０５が自転する。内歯１０５は、内ケース１１６によってケース１０７に対して自転可能に支持されている。内歯１０５が自転すると、内歯１０６も自転する。外歯歯車１０４の一部と内歯１０６の一部が噛み合っている状態で外歯歯車１０４が公転すると、外歯歯車１０４は自転する。すなわち、外歯歯車１０４は遊星運動する。外歯歯車１０４と出力軸１０９の自転数には、外歯歯車１０４の公転数と内歯１０６の自転数が関与する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平４−１１１９４７号公報
【特許文献２】特開平７−６３２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１と２に記載の変速装置は、外歯歯車１０３と内歯１０５の組と、外歯歯車１０４と内歯１０６の組を利用し、２組の変速要素を組み合わせて用いることで、大きな減速比を実現する。
しかしながら、下記の重要な問題を残している。すなわち、図３の構造でも図４の構造でも、外歯歯車１０３と外歯歯車１０４が独立に運動できることを必要とし、外歯歯車１０３と外歯歯車１０４を固定することができない。すなわち、外歯歯車１０３と外歯歯車１０４を一体化することができない。変速装置のケース内に、外歯歯車１０３と外歯歯車１０４の両者が独立して公転できるように収容すると、構造が複雑となってしまう。より単純ですっきりした構造が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で開示する変速装置は、少なくとも第１〜第３歯車を備えている。
例えば、図５に例示するように、第１歯車（ケースを兼用していてもよい）１０７には内歯１０５が形成されている。第２歯車１０３には少なくとも外歯１０３ｆが形成されている。第１歯車１０７の内歯１０５の一部と第２歯車１０３の外歯１０３ｆの一部が噛み合っている。第１歯車１０７の歯数とそれに噛み合っている第２歯車１０３の歯数の間に歯数差が設けられている。そのために第２歯車１０３が公転すると第２歯車１０３は自転する。図５では、クランク軸１０１ａを利用して第２歯車１０３を公転させる構造を例示している。しかしながら、第２歯車１０３を公転させる機構は、クランク機構に限定されない。任意の公転機構を利用することができる。
図５に例示する場合、第２歯車１０３に内歯１０３ｇが形成されており、第３歯車１１８に外歯が形成されている。第２歯車１０３の内歯１０３ｇの一部と、第３歯車１１８の外歯の一部が噛み合っている。第３歯車１１８の歯数とそれに噛み合っている第２歯車の歯数の間に歯数差が設けられている。第２歯車１０３が遊星運動すると、第３歯車１１８が自転し、第３歯車１１８に固定されている出力軸１０９が自転する。
【０００９】
図６に例示するように、第２歯車１０３に外歯１０３ｈが形成されており、第３歯車１２０に内歯１２０ｈが形成されており、第２歯車１０３の外歯１０３ｈの一部と第３歯車１２０の内歯１２０ｈの一部が噛み合っている関係でもよい。第３歯車１２０の歯数とそれに噛み合っている第２歯車１０３の歯数の間に歯数差が設けられている。第２歯車１０３が遊星運動すると、第３歯車１２０が自転し、第３歯車１２０に固定されている出力軸１０９が自転する。
【００１０】
上記したように、本明細書で開示する変速装置では、第２歯車１０３に内歯１０３ｇが形成されて第３歯車１１８に外歯が形成されていてもよいし、第２歯車１０３に外歯１０３ｈが形成されて第３歯車１２０に内歯１２０ｈが形成されていてもよい。請求項に記載されている、第２歯車と第３歯車の一方には外歯が形成されており、第２歯車と第３歯車の他方には内歯が形成されている旨の記載は両者を包含する記載である。
【００１１】
本明細書で記載する変速装置では、第２歯車１０３に、外歯１０３ｆと内歯１０３ｇが形成されている（図５の場合）か、あるいは外歯１０３ｆと外歯１０３ｈが形成されている（図６の場合）。第２歯車１０３は、全体が一体として運動できれば足り、外歯１０３ｆと内歯１０３ｇが独立に運動する必要もなければ、外歯１０３ｆと外歯１０３ｈが独立に運動する必要もない。図５〜６と、図３〜４を比較すると明らかに、本明細書で開示する変速装置では構造が単純化されている。また、図３では必要とされるクランクピン１１４や、図４では必要とされるピン１０７ｃ，１０７ｄ等は不必要である。
【００１２】
本明細書で開示する変速装置は、ケース１０７に固定されている第１歯車１０５と、ケース１０７に対して自転可能に支持されている第３歯車１１８，１２０と、ケース１０７に対して公転するとともに第１歯車１０５の一部と第３歯車１１８，１２０の一部に噛み合っている第２歯車１０３を備えた変速装置ということもできる。
第１歯車１０５とそれに噛み合っている第２歯車１０３の歯数の間に歯数差が設けられており、第３歯車１１８，１２０とそれに噛み合っている第２歯車１０３の歯数の間に歯数差が設けられていることから、第２歯車１０３の公転数と第３歯車１１８，１２０の自転数の間に大きな変速比を付与することができる。歯数差を選択することによって、第３歯車１１８，１２０の自転数をゼロにすることもできる。「減速比＝入力軸の回転速度／出力軸の回転速度」と定義した場合、分母をゼロにすることもできる。すなわち、理論上は無限大の減速比を得ることができ、実現可能な減速比の上限をなくすることができる。逆に、歯数差を選択することによって小さな減速比に調整することもできる。上記の変速装置によると、実現可能な減速比の範囲を広く確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の変速装置の第１例を例示する。
【図２】従来の変速装置の第２例を例示する。
【図３】従来の変速装置の第３例を例示する。
【図４】従来の変速装置の第４例を例示する。
【図５】本明細書で記載する変速装置の一例を例示する。
【図６】本明細書で記載する変速装置の他の例を例示する。
【図７】第１実施例の変速装置の平面図を示す。
【図８】第１実施例の変速装置の断面図を示す。
【図９】第２実施例の変速装置の平面図を示す。
【図１０】第２実施例の変速装置の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本明細書で開示する実施例の技術的特徴の幾つかを記す。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。
【００１５】
（特徴１）第１歯車の内歯の幾何的中心と、第３歯車の内歯または外歯の幾何的中心と、出力軸の軸心と、第２歯車の公転中心が同軸上にある。
【００１６】
（特徴２）図５と図６に例示されているように、第１歯車の対称軸（幾何的中心を通る）と第３歯車の自転軸が第１軸Ａ上に配置されている。第２歯車の自転軸が、第１軸Ａから距離Ｄを隔てた位置を第１軸Ａと平行に延びる第２軸Ｂ上に配置されている。
【００１７】
（特徴３）
第３歯車の自転軸１０９に沿って延びている入力軸１０１と、入力軸１０１の周りを公転する偏心揺動体１０１ａが付加されており、偏心揺動体１０１ａが入力軸１０１の周りに公転すると、第２歯車１０３が公転する（第２歯車の自転軸Ｂが、入力軸Ａの周りを回転する）。
偏心揺動体は、入力軸からオフセットされた位置を入力軸と平行に延びるクランク軸でもよいし、入力軸からオフセットされた位置に中心を持つ円周を備えている偏心カムでもよい。入力軸の軸心からオフセットされた位置に中心を持つ円周面を備えており、その中心が公転するものであればよい。
【００１８】
（特徴４）
図６に示すように、第３歯車１２０に内歯１２０ｈが形成されており、第２歯車１０３の外歯１０３ｈの一部と第３歯車１２０の内歯１２０ｈの一部が噛み合っている。
【００１９】
（特徴５）
図６に示すように、第１歯車１０５と第３歯車１２０の内歯１２０ｈが、第３歯車１２０の自転軸に沿う方向において異なる位置に配置されている。
【００２０】
（特徴６）
第１歯車と噛み合う第２歯車１０３の外歯１０３ｆの歯数と、第３歯車１２０の内歯１２０ｈと噛み合う第２歯車１０３の外歯１０３ｈの歯数が異なっている実施例もあれば、一致している実施例もある。
【００２１】
（特徴７）
図５に示すように、第２歯車１０３は、外歯１０３ｆと内歯１０３ｇが形成されているリング状である。第３歯車１１８に外歯が形成されており、第２歯車１０３の内歯１０３ｇの一部と第３歯車１１８の外歯の一部が噛み合っている。
（特徴８）
図５，６に示すように、第２歯車１０３は、ケース１０７に対して自由に自転できる。すなわち、第２歯車１０３とケース１０７の間には第２歯車１０３の自転を拘束するなんらの関係もない。また、第２歯車１０３と入力軸１０１の間にも第２歯車１０３の自転を拘束するなんらの関係もない。さらに、第２歯車１０３と出力軸１０９の間にも第２歯車１０３の自転を拘束するなんらの関係もない。必要部品数が少なく、簡単な構造である。
（特徴９）
第２歯車は、一個の部材で構成されていてもよいし、複数個の部材を固定して構成してもよい。
（特徴１０）
第１歯車はケースに固定されており、第３歯車は出力軸に固定されている。第２歯車には、第１歯車と噛み合う外歯と、第３歯車と噛み合う外歯または内歯と、偏心揺動体（公転体)を受け入れる開口が形成されており、それらが同軸上に配置されている。第２歯車は偏心揺動体（公転体）に対して自転自由である。第２歯車の自転は、ケースによっても拘束されないし、入力軸によっても拘束されないし、出力軸によっても拘束されない。
（特徴１１）
第１歯車の歯数＝Ａ、第１歯車に噛み合う第２歯車の歯数＝Ｂ、第３歯車の歯数＝Ｄ、第３歯車に噛み合う第２歯車の歯数＝Ｃ、減速比＝入力軸の回転速度／出力軸の回転速度としたとき、減速比＝ＢＤ／｛Ａ（Ｄ−Ｃ）−Ｄ（Ａ−Ｂ）｝＝ＢＤ／（ＢＤ−ＡＣ）である。
（特徴１２）
Ａ−ＢとＤ−Ｃが同符号に設定されており、大きな減速比を実現する。すなわち、Ａ＞ＢでありＤ＞Ｃであるか、または、Ａ＜ＢでありＤ＜Ｃである。
（特徴１３）
Ａ−ＢとＤ−Ｃが異符号に設定されており、小さな減速比を実現する。すなわち、Ａ＞ＢでありＤ＜Ｃであるか、または、Ａ＜ＢでありＤ＞Ｃである。
（特徴１４）
特徴１１に示した減速比を示す式の分母が正であり、入力軸の回転方向＝出力軸の回転方向である。前記分母が負であり、入力軸の回転方向と出力軸の回転方向が逆である。歯数の調整によって、出力軸の回転方向を選択できる。
【実施例】
【００２２】
（第１実施例）
図７と図８は、図５に対応する実施例を示している。参照番号２はモータであり、変速装置３０のケース２０に固定されている。参照番号６は、モータ回転軸であり、第１軸Ａの周りを自転する。参照番号８は、入力軸と偏心揺動体（公転体）を兼用している部材であり、第１軸Ａと同軸の円筒部８ａと、偏心カム８ｂと、第１軸Ａと同軸の円筒部８ｃを備えている。円筒部８ａは軸受１２によって後述する出力軸（自転体）２４に自転可能に支持されており、円筒部８ｃは軸受４によってケース２０に自転可能に支持されている。モータ回転軸６にはキー溝６ａが形成されており、入力軸８にはキー溝６ａに差し込まれる凸条８ｄが形成されており、モータ回転軸６が軸Ａの周りに自転すると入力軸８が第１軸Ａの周りに自転する。
【００２３】
偏心カム８ｂは、円形の外周面を備えているが、その中心は第２軸Ｂ上にある。第２軸Ｂは、第１軸Ａから距離Ｄだけオフセットされている。すなわち、Ｂ軸から偏心カム８ｂの外周面までの距離ｃは方位に依らないで一定であるのに対し、Ａ軸から偏心カム８ｂの外周面までの距離は方位に依って、ａあるいはｂに示すように変化する。
【００２４】
偏心カム８ｂの周囲に第２歯車１６の円板部１６ｃが位置している。円板部１６ｃの中心には開口１６ｆが形成されており、中心開口１６ｆと偏心カム８ｂの間に軸受１０が介在している。入力軸８が軸Ａの周りに自転すると、偏心カム８ｂの中心軸Ｂは軸Ａの周りを公転し、第２歯車１６の幾何的中心軸（自転軸）Ｂも軸Ａの周りを公転する。
第２歯車１６は、幾何的中心軸Ｂの周りに回転対称であり、外歯と内歯を持っているリング状歯車１６ｂが、ボルト１６ｄによって円板部１６ｃに固定されている。図７に示されているように、リング状歯車１６ｂの外周面１６ａにはペリサイクロイドの歯形が形成されており、リング状歯車１６ｂの内周面１６ｅにもペリサイクロイドの歯形が形成されている。リング状歯車１６ｂの外周面に形成されている歯形を外歯１６ａといい、内周面に形成されている歯形を内歯１６ｅということがある。リング状歯車１６ｂは、第２歯車本体ということができる。第２歯車１６は、ケース２０内に収容されている。
【００２５】
ケース２０は、底板２０ｆと、第１歯車本体２０ｄと、上板２０ａを、ボルト２０ｅ，２０ｂ等で一体化することで形成されている。参照番号２７は、Ｏリングであり、ケース内を大気から密閉している。孔２０ｇは、変速装置３０をロボット等に固定するための取り付け孔である。
第１歯車本体２０ｄの内周面２０ｃは、軸Ａを中心とする円周面であり、図７に示すように、所定間隔で断面が半円状の溝２０ｈが形成されている。各々の溝２０ｈには、ピン１８が挿入されている。ピン１８は半円溝２０ｈ内で自転可能である。図７に示すように、リング状歯車１６ｂの外周面１６ａは、第１歯車本体２０ｄの内周面２０ｃに接近しており、ピン１８が溝２０ｈから飛び出ることはない。ピン１８と第１歯車本体２０ｄの内周面２０ｃによって内歯１９が形成されている。ケース２０は、内周面に内歯１９が形成されている第１歯車ということができる。ケース２０は、第１歯車でもあり、内歯歯車でもある。実体が一緒なので、ケース、第１歯車、内歯歯車に対して共通の参照番号２０を用いる。他の部材においても、実体が同じ部材に対して、機能から見て異なる名称を使う場合には、共通の参照番号を用いる。
図７に示すように、第１歯車２０に形成されている内歯１９の一部と、リング状歯車１６ｂの外周面に形成されている外歯１６ａの一部は噛み合っている。図７の場合、内歯１９の中心軸Ａに対して、リング状歯車本体１６ｂの外歯１６ａの中心軸Ｂが右側に偏心している。そのために、図の右側では内歯１９と外歯１６ａが深く噛み合っている。図の左側では、内歯１９と外歯１６が接しているものの、噛み合ってはいない。内歯１９の一部と外歯１６ａの一部は噛み合っており、内歯１９の一部と外歯１６ａの一部は噛み合っていないということができる。なお本明細書でいう「噛み合う」の用語は、外見上噛み合っていることを意味する。内歯と外歯の間でトルクが伝達される領域とは異なっている。
図７に示すように、第１歯車２０に形成されている内歯１９の歯数と、第２歯車１６に形成されている外歯１６ａの歯数は一致していない。本実施例では、前者が３０であり、後者が２９である。
【００２６】
リング状歯車１６ｂの内側に、第３歯車と出力軸を兼用する自転体２４が収容されている。自転体２４は、第３歯車本体２４ｂと出力軸部２４ｃがボルト２４ａで一体化されたものである。自転体２４は、軸受２６,２８によって、ケース２０に自転可能に支持されている。自転体（第３歯車と出力軸を兼用している）２４の自転軸は、Ａ軸に等しい。
孔２４ｄは、出力軸を兼用する自転体２４に図示しない物体を固定するための取り付け孔である。例えばケース２０の取り付け孔２０ｇにロボットのアームの基部側を固定し、自転体２４の取り付け孔２４ｄにロボットのアームの先端側を固定しておいてモータ２によって入力軸８を回転させると、アームの基部側に対してアームの先端側が回転する。変速装置３０は、モータ２の回転速度を減速してアームの先端側を回転させる。
参照番号２５は、オイルシールであり、ケース内に閉じ込められている潤滑油がケース外に漏れ出るのを止めている。
【００２７】
自転体（第３歯車と出力軸を兼用している）２４の自転軸は第１軸Ａに等しい。そのＡ軸を中心とする外周面２４ｅには、図７に示すように、所定間隔で断面半円状の溝２４ｆが形成されている。各々の溝２４ｆには、ピン２２が挿入されている。ピン２２は溝２４ｆ内で自転可能である。図７に示すように、リング状歯車１６ｂの内周面１６ｅは、第３歯車本体２４ｂの外周面２４ｅに接近しており、ピン２２が溝２４ｆから飛び出ることはない。ピン２２と第３歯車本体２４ｂの外周面２４ｅの全体によって外歯２３が形成されている。
【００２８】
リング状歯車１６ｂの内周面１６ｅには、ペリサイクロイドの歯形が形成されている。
図７に示すように、第３歯車本体２４ｂの外歯２３の一部と、リング状歯車１６ｂの内周面に形成されている内歯１６ｅの一部は噛み合っている。図７の場合、外歯２３の中心軸Ａに対して、リング状歯車１６ｂの内歯１６ｅの中心軸Ｂが右側に公転している。そのために、図の左側では内歯１６ｅと外歯２２が深く噛み合っている。図の右側では、内歯１６ｅと外歯２３が接しているものの、噛み合ってはいない。
図７に示すように、第３歯車本体２４ｂの外歯２３の歯数と、リング状歯車１６ｂの内歯１６ｅの歯数は一致していない。本実施例では前者が２０であり、後者が１９である。
【００２９】
上記の変速装置３０の動作を説明する。モータ２が駆動してモータ回転軸６が軸Ａの周りに自転すると、偏心カム８ｂの中心軸Ｂが軸Ａの周りを公転し、それに追従して第２歯車１６が公転する。第２歯車１６が第１歯車２０に対して公転すると、内歯１９と外歯１６ａの間に歯数差が設けられているために、第２歯車１６が自転する。第２歯車１６と偏心カム８ｂの間には軸受１０が挿入されており、第２歯車１６は自転できる。
【００３０】
第２歯車１６が公転すると、内歯１６ｅと外歯２３の間に歯数が設けられているために、第３歯車２４は自転する。第２歯車１６が自転すると、第２歯車１６の自転数が第３歯車２４の自転数に影響する。本実施例では、第２歯車１６の公転によって生じる第３歯車２４の自転方向と、第２歯車１６の自転方向が逆向きとなっている。すなわち、第３歯車２４の自転速度＝第２歯車１６の公転によって生じる第３歯車２４の自転速度―第２歯車１６の自転速度となっており、第３歯車２４の自転速度は極めて遅い。大きな変速比が得られる。
歯数を選択することで、第２歯車１６の公転によって生じる第３歯車２４の自転方向と第２歯車１６の自転方向を一致させることができる。その場合は、第３歯車２４の自転速度＝第２歯車１６の公転による自転速度＋第２歯車１６の自転速度の関係を得ることができる。
本実施例では、第３歯車２４の自転速度の符号と入力軸８の自転速度の符号が一致する歯数が選択されている。歯数を選択することで、第３歯車２４の自転速度の符号と入力軸８の自転速度の符号を異ならせることができる。すなわち、モータ２の回転方向と出力軸部２４ｃの回転方向を揃えることもできれば、反対向きにすることもできる。
【００３１】
上記の変速装置３０によると、出力軸部２４ｃに一体化されている第３歯車本体２４ｂに回転力が伝達される。回転力を出力軸に伝えるのに、図１、図２、図４に示した分岐先端１０９ｃ，１０９ｄを必要としない。分岐先端１０９ｃ，１０９ｄを利用してトルクを伝達する方式によると、分岐先端１０９ｃ，１０９ｄの強度が不足するという問題に対処しなければならず、変速装置の小型化が妨げられる。分岐先端１０９ｃ，１０９ｄが必要とされること自体も、小型化を妨げる。さらに、分岐先端１０９ｃ，１０９ｄの存在が製造コストを押し上げる。本実施例では、出力軸部２４ｃの自転軸（Ａ軸）の周りに自転する第３歯車本体２４ｂに回転力が伝達されるので、分岐先端１０９ｃ，１０９ｄが必要とされず、変速装置を小型化するのに適している。
また本実施例によると、第１歯車２０の内歯１９とそれに噛み合う第２歯車１６の外歯１６ａと、第３歯車２４の外歯２３とそれに噛み合う第２歯車１６の内歯１６ｅを同一平面内に置くことができる。変速装置３０の回転軸Ａに沿った方向の厚みを薄くすることができる。
本実施例では、第２歯車１６を複数個の部材で構成している。第２歯車自体は一体として運動すればよいことから、１個の部材で構成してもよい。
【００３２】
（第２実施例）
図９と図１０は、図６に対応する実施例を示している。図７と図８に示した部材と同等な部材には、４０を加えた参照番号を用いる。
参照番号４２はモータであり、変速装置７０のケース６０に固定されている。参照番号４６は、モータ回転軸であり、軸Ａの周りを自転する。モータ回転軸４６には、外歯４６ａが形成されている。
参照番号４４は、平歯車であり、ボルト４７ａで固定されている自転軸４７ｂの周りを自転する。
参照番号４８は、偏心揺動体であり、偏心揺動体本体４８ｂと上板４８ｃがボルト４８ｄで一体化されている。上板４８ｃの内周面４８ｅには内歯が形成されており、平歯車４４の外歯と噛み合っている。モータ回転軸４６が軸Ａの周りに自転すると、偏心揺動体４８も軸Ａの周りに自転する。偏心揺動体本体４８ｂの内周は、軸Ａを中心とする円であり、軸受け４９ａ，４９ｂで支持されている。軸受け４９ａ、４９ｂは、軸Ａを中心とする位置に配置されている。
【００３３】
偏心揺動体本体４８ｂの外周面４８ａは円形であるが、その中心はＢ軸上にある。Ｂ軸は、Ａ軸から距離Ｄだけオフセットされている。すなわち、Ｂ軸から外周面４８ａまでの距離ｃは方位に依らないで一定であるのに対し、Ａ軸から外周面４８ａまでの距離は方位に依って、ａあるいはｂに示すように変化する。
【００３４】
偏心揺動体本体４８ｂの周囲に第２歯車５６が位置している。第２歯車５６は、上部５６ｄと下部５６ｆをボルト５６ｅで固定して構成されている。第２歯車５６の内周面５６ｃは円形であり、軸受５０ａ，５０ｂによって、偏心揺動体本体４８ｂの外周面４８ａの周りに自転可能に支持されている。第２歯車５６は、軸Ｂの周りに自転する。第２歯車５６の上外周面５６ａと下外周面５６ｂも、軸Ｂを中心としている。
【００３５】
モータ回転軸４６が軸Ａの周りに自転すると、偏心揺動体４８も軸Ａの周りに自転し、偏心揺動体本体４８ｂの外周面４８ａの中心軸Ｂは軸Ａの周りを公転する。その結果、第２歯車５６の幾何的中心軸（自転軸）Ｂも軸Ａの周りを公転する。
【００３６】
第２歯車５６の上外周面５６ａにはペリサイクロイドの歯形が形成されており、第２歯車５６の下外周面５６ｂにもペリサイクロイドの歯形が形成されている。上外周面に形成されている歯形を外歯５６ａということがあり、下外周面に形成されている歯形を外歯５６ｂということがある。
【００３７】
ケース６０は、底板６０ｆと、筒部６０ｃと、上板６０ａを、ボルト６０ｅ，６０ｂ等で一体化することで形成されている。孔６０ｇは、変速装置７０をロボット等に固定するための取り付け孔である。筒部６０ｃの内周面６０ｄは、軸Ａを中心する円周面であり、図９に示すように、所定間隔で断面が半円状の溝６０ｈが形成されている。各々の溝６０ｈには、ピン５８が挿入されている。ピン５８は半円溝６０ｈ内で自転可能である。図１０に示すように、第２歯車１６の下外周面５６ｂは、筒部６０ｃの内周面６０ｄに接近しており、ピン５８が溝６０ｈから飛び出ることはない。ピン５８と筒部６０ｃの内周面６０ｄによって内歯５９が形成されている。ケース６０は、内周面に内歯５９が形成されている第１歯車ということができる。図１０に示すように、第１歯車６０に形成されている内歯５９の一部と、第２歯車５６の外周面に形成されている外歯５６ｂの一部は噛み合っている。図１０の場合、内歯５９の中心軸Ａに対して、第２歯車５６の外歯５６ｂの中心軸Ｂが左方に偏心している。そのために、図の左側では内歯５９と外歯５６ｂが深く噛み合っている。図の右側では、内歯５９と外歯５６ｂが接しているものの、噛み合ってはいない。
図９に示すように、第１歯車６０に形成されている内歯５９の歯数と、第２歯車５６に形成されている外歯５６ｂの歯数は一致していない。本実施例では、前者が７１であり、後者が７０である。
【００３８】
第２歯車５６の上外周面５６ａの外側に、第３歯車と出力軸を兼用する自転体６４が収容されている。自転体６４は、第３歯車本体６４ｂと上板６４ｄをボルト６４ｃで一体化したものである。自転体６４は、軸受６６,６８によって、ケース６０に自転可能に支持されている。自転体（第３歯車と出力軸を兼用している）６４の自転軸は、Ａ軸に等しい。
孔６４ｅは、出力軸を兼用している自転体６４に図示しない物体を固定するための取り付け孔である。例えばケース６０の取り付け孔６０ｇにロボットのアームの基部側を固定し、自転体６４の取り付け孔６４ｅにロボットのアームの先端側を固定しておいてモータ４２を駆動させると、アームの基部側に対してアームの先端側が回転する。変速装置７０は、モータ４２の回転速度を減速してアームの先端側を回転させる。
【００３９】
自転体（第３歯車と出力軸を兼用している）６４の自転軸はＡ軸に等しい。そのＡ軸を中心とする内周面６４ａには、図９に示すように、所定間隔で半円状の溝６４ｆが形成されている。各々の溝６４ｆには、ピン６２が挿入されている。ピン６２は溝６４ｆ内で自転可能である。図９に示すように、第２歯車５６の上外周面５６ａは、第３歯車を兼用している自転体６４の内周面６４ａに接近しており、ピン６２が溝６４ｆから飛び出ることはない。ピン６２と自転体６４の内周面６４ａの全体によって内歯６３が形成されている。
【００４０】
第２歯車５６の外周面５６ａには、ペリサイクロイドの歯形が形成されている。図９、図１０に示すように、第３歯車を兼用している自転体６４の内歯６３の一部と、第２歯車５６の外周面に形成されている外歯５６ａの一部は噛み合っている。図１０の場合、内歯６３の中心軸Ａに対して第２歯車５６の外歯５６ａの中心軸Ｂが左方に偏心している。そのために、図１０の左側では内歯６３と外歯５６ａが深く噛み合っている。図の右側では内歯６３と外歯５６ａが接しているものの、噛み合ってはいない。
図９に示すように、第２歯車５６の外歯５６ａの歯数と、第３歯車でもある自転体６４の内歯６３の歯数は一致していない。本実施例では、前者は７０であり、後者は６９である。
【００４１】
上記の変速装置７０の動作を説明する。モータ４２が駆動してモータ回転軸４６が軸Ａの周りに自転すると、平歯車４４を介して偏心揺動体４８が軸Ａの周りを自転し、偏心揺動体本体４８ｂの外周面４８ａの中心軸Ｂは軸Ａの周りを公転する。その結果、第２歯車５６の幾何的中心軸（自転軸）Ｂも軸Ａの周りを公転する。第２歯車５６が第１歯車６０に対して公転すると、歯数が相違していることから第２歯車５６が自転する。第２歯車５６と偏心揺動体本体４８ｂの間には軸受５０ａ，５０ｂが挿入されており、第２歯車５６は自転できる。
【００４２】
第３歯車６４と第２歯車５６の間に歯数差があることから、第２歯車５６が公転すると第３歯車６４が自転する。第２歯車１６が自転すると、第２歯車１６の自転が第３歯車６４の自転数に影響する。本実施例では、第３歯車６４の自転速度＝第２歯車５６の公転によって生じる第３歯車６４の自転速度―第２歯車５６の自転速度となっており、第３歯車６４の自転速度は極めて遅い。大きな変速比が得られる。
【００４３】
上記の変速装置７０によると、出力軸と第３歯車を兼用している自転体６４に回転力が伝達される。回転力を出力軸に伝えるのに、図１、図２、図４に示した分岐先端１０９ｃ，１０９ｄを必要としない。分岐先端１０９ｃ，１０９ｄを利用してトルクを伝達する方式によると、変速装置の小型化が妨げられる。本実施例では、出力軸と第３歯車を兼用している自転体６４に回転力が伝達されるので、分岐先端１０９ｃ，１０９ｄが必要とされず、変速装置を小型化するのに適している。
【００４４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本発明の実施例では、ケース（第１歯車）が固定（不動）されていて、出力軸（第３歯車）から出力（回転）を取り出していたが、出力軸（第３歯車）が固定され、ケース（第１歯車）から出力（回転）を取り出してもよい。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４５】
２：モータ
４：軸受
６：モータ回転軸
６ａ：キー溝
８：入力軸、偏心揺動体
８ａ：円筒部
８ｂ：偏心カム（偏心揺動体、公転体）
８ｃ：円筒部
８ｄ：突条
１０：軸受
１２：軸受
１６：第２歯車、外歯内歯リング歯車
１６ａ：外周面、ペリサイクロイド面、外歯
１６ｂ：外歯と内歯を備えているリング状歯車、第２歯車本体
１６ｃ：円板部
１６ｄ：ボルト
１６ｅ：内周面、ペリサイクロイド面、内歯
１６ｆ：中心開口
１８：ピン
１９：内歯
２０：第１歯車、内歯歯車、ケース
２０ａ：上板
２０ｂ：ボルト
２０ｃ：内周面
２０ｄ：第１歯車本体
２０ｅ：ボルト
２０ｆ：底板
２０ｇ：取り付け孔
２０ｈ：ピン受け入れ凹所、半円溝
２２：ピン
２３：外歯
２４：自転体、第３歯車、外歯歯車、出力軸
２４ａ：ボルト
２４ｂ：第３歯車本体
２４ｃ：出力軸部
２４ｄ：取り付け孔
２４ｅ：外周面：外歯
２４ｆ：ピン受け入れ凹所、半円溝
２５：オイルシール
２６：軸受
２７：Ｏリング
２８：軸受
３０：変速装置
Ａ：第１歯車２０と第３歯車２４の幾何的中心、モータ回転軸６の自転中心、偏心カム８ｂの公転中心、第２歯車１６の公転中心、第３歯車２４の自転中心
ａ，ｂ：軸Ａから偏心カム８ｂの外周までの距離
Ｂ：偏心カム８ｂの幾何的中心、第２歯車１６の自転中心
ｃ：偏心カム８ｂの幾何的中心Ｂからの半径
４２：モータ
４４：平歯車
４５：軸受
４６：モータ回転軸
４６ａ：歯車
４７ａ：ボルト
４７ｂ：自転軸
４８：偏心揺動体
４８ａ：外周面
４８ｂ：偏心揺動体（偏心カム、公転体）
４８ｃ：上板
４８ｄ：ボルト
４８ｅ：内周面、内歯
４９ａ：軸受
４９ｂ：軸受
５０ａ：軸受
５０ｂ：軸受
５６：第２歯車、外歯歯車
５６ａ：上部外周面、ペリサイクロイド面、外歯
５６ｂ：上部外周面、ペリサイクロイド面、外歯
５６ｃ：内周面
５６ｄ：上部
５６ｅ：ボルト
５６ｆ：下部
５８：下部ピン
５９：内歯
６０：第１歯車、内歯歯車、ケース
６０ａ：上板
６０ｂ：ボルト
６０ｃ：第１歯車本体
６０ｄ：内周面
６０ｅ：ボルト
６０ｆ：底板
６０ｇ：取り付け孔
６２：上部ピン
６３：内歯
６４：自転体、第３歯車、内歯歯車、出力軸
６４ａ：内周面
６４ｂ：第３歯車本体、出力軸本体
６４ｃ：ボルト
６４ｄ：上板
６６：軸受
６８：軸受
７０：変速装置
【図１】
2014062589.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014062589.tif 000009
【図８】
2014062589.tif 000010
【図９】
2014062589.tif 000011
【図１０】
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