(57)【要約】【課題】外歯歯車もしくは内歯歯車の摩耗によるバックラッシの増加を抑制できる撓み噛合い式歯車装置を提供する【解決手段】撓み噛合い式歯車装置は、起振体と、起振体の回転により撓み変形される外歯歯車１３０と、外歯歯車１３０が内接噛合する第１、２内歯歯車と、を備える。外歯歯車１３０と第１内歯歯車の噛合い部および外歯歯車１３０と第２内歯歯車の噛合い部は、第１領域と第１領域よりも軸方向内側に位置する第２領域とを有し、第１領域に対応する外歯端部１３１ａ、１３１ｂの径方向内側に隙間が設けられ、外歯歯車１３０の歯厚は、同一の歯丈方向位置において、第１領域に対応する外歯端部１３１ａ、１３１ｂの方が第２領域に対応する外歯中央部１３２ａ、１３２ｂより大きく、外歯歯車１３０の歯丈は、第１領域に対応する外歯端部１３１ａ、１３１ｂの方が第２領域に対応する外歯中央部１３２ａ、１３２ｂより小さい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
起振体と、前記起振体の外周に配置され前記起振体の回転により撓み変形される可撓性を有する外歯歯車と、前記外歯歯車が内接噛合する第１内歯歯車と、前記第１内歯歯車に並設され前記外歯歯車と内接噛合する第２内歯歯車と、を備える撓み噛合い式歯車装置であって、
前記外歯歯車と前記第１内歯歯車の噛合い部および前記外歯歯車と前記第２内歯歯車の噛合い部の少なくとも一方は、第１領域と前記第１領域よりも軸方向内側に位置する第２領域とを有し、
前記第１領域に対応する前記外歯歯車の部分の径方向内側に隙間が設けられ、
前記外歯歯車の歯厚は、同一の歯丈方向位置において、前記第１領域に対応する部分の方が前記第２領域に対応する部分より大きく、
前記外歯歯車の歯丈は、前記第１領域に対応する部分の方が前記第２領域に対応する部分より小さいことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。
【請求項２】
起振体と、前記起振体の外周に配置され前記起振体の回転により撓み変形される可撓性を有する外歯歯車と、前記外歯歯車が内接噛合する第１内歯歯車と、前記第１内歯歯車に並設され前記外歯歯車と内接噛合する第２内歯歯車と、を備える撓み噛合い式歯車装置であって、
前記外歯歯車と前記第１内歯歯車の噛合い部および前記外歯歯車と前記第２内歯歯車の噛合い部の少なくとも一方は、第１領域と前記第１領域よりも軸方向内側に位置する第２領域とを有し、
前記第１領域に対応する前記外歯歯車の部分の径方向内側に隙間が設けられ、
前記第１、２内歯歯車の歯厚は、同一の歯丈方向位置において、前記第１領域に対応する部分の方が前記第２領域に対応する部分より大きく、
前記第１、２内歯歯車の歯丈は、前記第１領域に対応する部分の方が前記第２領域に対応する部分より小さいことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。
【請求項３】
前記外歯歯車または前記第１、２内歯歯車の前記第１領域に対応する部分の歯丈は一定であることを特徴とする請求項１または２に記載の撓み噛合い式歯車装置。
【請求項４】
前記外歯歯車または前記第１、２内歯歯車の前記第２領域に対応する部分の歯丈は、前記第１領域に隣接する部分がそれ以外の部分よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の撓み噛合い式歯車装置。
【請求項５】
前記外歯歯車または前記第１、２内歯歯車の前記第１領域に対応する部分の歯厚は、前記２領域側から軸方向外側に向かうにしたがって大きくなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の撓み噛合い式歯車装置。
【請求項６】
前記外歯歯車または前記第１、２内歯歯車の前記第２領域に対応する部分の歯厚は、同一の歯丈方向位置において軸方向に一定であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の撓み噛合い式歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撓み噛合い式歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型かつ軽量で高減速比が得られる歯車装置として、撓み噛合い式歯車装置が知られている。従来では、起振体と、起振体の外周に配置され起振体の回転により撓み変形される可撓性を有する筒形状の外歯歯車と、外歯歯車が内接噛合する剛性を有する第１内歯歯車と、第１内歯歯車に並設され外歯歯車と内接噛合する剛性を有する第２内歯歯車と、を備える撓み噛合い式歯車装置が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１９９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撓み噛合い式歯車装置では、撓み噛合い式歯車装置にかかる負荷によって外歯歯車および内歯歯車の摩耗が進行すると、バックラッシが増加し、撓み噛合い式歯車装置が組み込まれている装置の精度低下の要因となる。
【０００５】
特許文献１に記載される従来の撓み噛合い式歯車装置は、外歯歯車もしくは内歯歯車の摩耗によるバックラッシの増加を抑制できる。しかし、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、従来の撓み噛合い式歯車装置には、バックラッシの増加を抑制する上で改善の余地があることを認識するに至った。
【０００６】
本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、外歯歯車もしくは内歯歯車の摩耗によるバックラッシの増加を抑制できる撓み噛合い式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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の撓み噛合い式歯車装置は、起振体と、起振体の外周に配置され起振体の回転により撓み変形される可撓性を有する外歯歯車と、外歯歯車が内接噛合する第１内歯歯車と、第１内歯歯車に並設され外歯歯車と内接噛合する第２内歯歯車と、を備える撓み噛合い式歯車装置であって、外歯歯車と第１内歯歯車の噛合い部および外歯歯車と第２内歯歯車の噛合い部の少なくとも一方は、第１領域と第１領域よりも軸方向内側に位置する第２領域とを有する。第１領域に対応する外歯歯車の部分の径方向内側に隙間が設けられ、外歯歯車の歯厚は、同一の歯丈方向位置において、第１領域に対応する部分の方が第２領域に対応する部分より大きく、外歯歯車の歯丈は、第１領域に対応する部分の方が第２領域に対応する部分より小さい。
【０００８】
本発明の別の態様もまた、撓み噛合い式歯車装置である。この装置は、起振体と、起振体の外周に配置され起振体の回転により撓み変形される可撓性を有する外歯歯車と、外歯歯車が内接噛合する第１内歯歯車と、第１内歯歯車に並設され外歯歯車と内接噛合する第２内歯歯車と、を備える撓み噛合い式歯車装置であって、外歯歯車と第１内歯歯車の噛合い部および外歯歯車と第２内歯歯車の噛合い部の少なくとも一方は、第１領域と第１領域よりも軸方向内側に位置する第２領域とを有する。第１領域に対応する外歯歯車の部分の径方向内側に隙間が設けられ、第１、２内歯歯車の歯厚は、同一の歯丈方向位置において、第１領域に対応する部分の方が第２領域に対応する部分より大きく、第１、２内歯歯車の歯丈は、第１領域に対応する部分の方が第２領域に対応する部分より小さい。
【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、外歯歯車もしくは内歯歯車の摩耗によるバックラッシの増加を抑制できる撓み噛合い式歯車装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る撓み噛合い式歯車装置を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る撓み噛合い式歯車装置の外歯歯車を示す図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る撓み噛合い式歯車装置の外歯歯車と内歯歯車との噛合いの様子を示す模式図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、図１の外歯歯車を示す図である。
【図５】図１の外歯歯車を示す斜視図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、図１外歯歯車と内歯歯車との噛合いの様子を示す模式図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、変形例に係る外歯歯車を示す図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る外歯歯車を示す図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る撓み噛合い式歯車装置の内歯歯車を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る撓み噛合い式歯車装置の外歯歯車と内歯歯車との噛み合いの様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１３】
実施の形態に係る撓み噛合い式歯車装置は、モータの高速回転出力を低速回転出力として取り出す減速機構として好適に用いられる。例えばロボットの関節部分に用いられるアクチュエータの減速機として好適に用いられる。
【００１４】
図１は、実施の形態に係る撓み噛合い式歯車装置１００を示す断面図である。撓み噛合い式歯車装置１００は、入力された回転を減速して出力する。撓み噛合い式歯車装置１００は、起振体１１０と、軸受１２０と、外歯歯車１３０と、内歯歯車１４０と、を備える。
【００１５】
起振体１１０は、撓み噛合い式歯車装置１００（特に内歯歯車１４０）の回転軸Ｒに沿って延在する部材であり、回転軸Ｒに直交する断面は略楕円形状を有する。起振体１１０には、回転軸Ｒを中心とする入力軸孔１１１が形成されている。不図示の入力軸の一端が入力軸孔１１１に挿入され、例えば接着または圧入もしくはキー連結等により起振体１１０と回転方向に連結される。入力軸の他端は、例えばモータ等の回転駆動源に接続される。起振体１１０は、入力軸の回転に伴って回転する。
【００１６】
軸受１２０は、外歯歯車１３０を支持する軸受であり、第１軸受１２０ａと、第２軸受１２０ｂと、を含む。第１軸受１２０ａは、第２軸受１２０ｂよりも軸方向（すなわち回転軸Ｒと平行な方向）の一方側（図１では右側）に位置する。第１軸受１２０ａは、内輪部材１２１の第１部分１２１ａと、複数の第１転動体１２２ａと、第１保持器１２３ａと、第１外輪部材１２４ａと、を含む。第２軸受１２０ｂは、内輪部材１２１の第２部分１２１ｂと、複数の第２転動体１２２ｂと、第２保持器１２３ｂと、第２外輪部材１２４ｂと、を含む。
【００１７】
内輪部材１２１は、環状の部材であり、起振体１１０に外嵌する。内輪部材１２１は、可撓性を有し、起振体１１０が嵌ると楕円状に撓められる。内輪部材１２１は、接着または圧入により起振体１１０に固定され、起振体１１０と一体に回転する。内輪部材１２１は、第１軸受１２０ａおよび第２軸受１２０ｂの両方の内輪部材として一体的に形成されている。なお、内輪部材１２１は、起振体１１０と一体に形成されてもよい。
【００１８】
複数の第１転動体１２２ａはそれぞれ、略円柱形状を有し、中心軸が軸方向を向いた状態で、周方向（すなわち回転軸Ｒを中心とし回転軸Ｒに垂直な円の円周に沿った方向）に間隔を空けて設けられる。第１転動体１２２ａは、第１保持器１２３ａにより転動自在に保持され、内輪部材１２１の第１部分１２１ａの外周面を転走する。第２転動体１２２ｂは、第１転動体１２２ａと同様に構成される。複数の第２転動体１２２ｂは、第２保持器１２３ｂにより転動自在に保持され、内輪部材１２１の第２部分１２１ｂの外周面を転走する。以降では、第１転動体１２２ａと第２転動体１２２ｂとをまとめて「転動体１２２」とも呼ぶ。また、第１保持器１２３ａと第２保持器１２３ｂとをまとめて「保持器１２３」とも呼ぶ。
【００１９】
第１外輪部材１２４ａは、複数の第１転動体１２２ａを環囲する。第１外輪部材１２４ａは、可撓性を有し、起振体１１０が内輪部材１２１に嵌ると第１転動体１２２ａを介して楕円状に撓められる。第１外輪部材１２４ａは、起振体１１０が回転すると、起振体１１０の形状に合わせて連続的に撓み変形する。第２外輪部材１２４ｂは、複数の第２転動体１２２ｂを環囲する。第２外輪部材１２４ｂは、第１外輪部材１２４ａと同様に、可撓性を有し、起振体１１０が内輪部材１２１に嵌ると第２転動体１２２ｂを介して楕円状に撓められ、起振体１１０が回転すると起振体１１０の形状に合わせて連続的に撓み変形する。第１外輪部材１２４ａと第２外輪部材１２４ｂは、別体として形成される。なお、第１外輪部材１２４ａと第２外輪部材１２４ｂは、一体に形成されてもよい。以降では、第１外輪部材１２４ａと第２外輪部材１２４ｂとをまとめて「外輪部材１２４」とも呼ぶ。
【００２０】
外歯歯車１３０は、可撓性を有する環状の部材であり、その内側には起振体１１０および軸受１２０が嵌まる。外歯歯車１３０は、起振体１１０および軸受１２０が嵌まることによって楕円状に撓められる。外歯歯車１３０は、起振体１１０が回転すると、起振体１１０の形状に合わせて連続的に撓み変形する。詳しくは、外歯歯車１３０は、第１外歯１３０ａと、第２外歯１３０ｂと、基材１３０ｃと、を含む。第１外歯１３０ａの内周側には第１軸受１２０ａが嵌まり、第２外歯１３０ｂの内周側には第２軸受１２０ｂが嵌まる。第１外歯１３０ａと第２外歯１３０ｂとは単一の基材である基材１３０ｃに形成されており、同歯数である。
【００２１】
内歯歯車１４０は、第１内歯歯車１４０ａと、第１内歯歯車１４０ａに並設される第２内歯歯車１４０ｂと、を含む。第１内歯歯車１４０ａと第２内歯歯車１４０ｂは別体として形成される。第１内歯歯車１４０ａは、剛性を有する環状の部材であり、内周側に第１内歯１４１ａを有する。第１内歯１４１ａは、楕円状に撓められた第１外歯１３０ａを環囲し、起振体１１０の長軸方向の２領域で第１外歯１３０ａと噛み合う。第１内歯１４１ａは、第１外歯１３０ａよりも多くの歯を有する。例えば、第１内歯１４１ａの歯数は、第１外歯１３０ａよりも「２」だけ多い。第１内歯歯車１４０ａには、軸方向に貫通する複数のボルト挿通孔１４２ａが形成されており、このボルト挿通孔１４２ａを介して不図示の固定壁（例えばロボットの第１部材）が固定される。
【００２２】
第２内歯歯車１４０ｂは、剛性を有する環状の部材であり、内周側に第２内歯１４１ｂを有する。第２内歯１４１ｂは、楕円状に撓められた第２外歯１３０ｂを環囲し、起振体１１０の長軸方向の２領域で第２外歯１３０ｂと噛み合う。第２内歯１４１ｂは、第２外歯１３０ｂと同数の歯を有する。第２内歯歯車１４０ｂには、軸方向に貫通する複数のボルト挿通孔１４２ｂが形成されており、このボルト挿通孔１４２ｂを介して不図示の出力装置（例えばロボットの第２部材）が固定される。
【００２３】
以上のように構成された撓み噛合い式歯車装置１００の動作を説明する。ここでは、第１外歯１３０ａの歯数が１００、第２外歯１３０ｂの歯数が１００、第１内歯１４１ａの歯数が１０２、第２内歯１４１ｂの歯数が１００で、第１内歯歯車１４０ａが固定状態にある場合を例に説明する。
【００２４】
第１外歯１３０ａが楕円形状の長軸方向の２箇所で第１内歯１４１ａと噛み合っている状態で、入力軸の回転により起振体１１０が回転すると、これに伴って第１外歯１３０ａと第１内歯１４１ａとの噛み合い位置も周方向に移動する。第１外歯１３０ａと第１内歯１４１ａとは歯数が異なるため、この際、第１内歯１４１ａに対して第１外歯１３０ａが相対的に回転する。第１内歯歯車１４０ａが固定状態にあるため、第１外歯１３０ａは、歯数差に相当する分だけ自転することになる。つまり、起振体１１０の回転が大幅に減速されて第１外歯１３０ａに出力される。その減速比は以下のようになる。
減速比＝（第１外歯１３０ａの歯数−第１内歯１４１ａの歯数）／第１外歯１３０ａの歯数
＝（１００−１０２）／１００
＝−１／５０
【００２５】
第２外歯１３０ｂは、第１外歯１３０ａと一体的に形成されているため、第１外歯１３０ａと一体に回転する。第２外歯１３０ｂと第２内歯１４１ｂは歯数が同一であるため、相対回転は発生せず、第２外歯１３０ｂと第２内歯１４１ｂとは一体に回転する。このため、第１外歯１３０ａの自転と同一の回転が第２内歯１４１ｂすなわち第２内歯歯車１４０ｂに出力される。結果として、第２内歯歯車１４０ｂからは起振体１１０（入力軸）の回転を−１／５０に減速した出力を取り出すことができる。
【００２６】
続いて、外歯歯車１３０と内歯歯車１４０との噛み合いに関する構成についてより詳細に説明する。以下では、まず、実施の形態と比較すべき比較例に係る撓み噛合い式歯車装置の外歯歯車と内歯歯車との噛み合いに関する構成について説明し、その後、実施の形態に係る撓み噛合い式歯車装置１００の外歯歯車１３０と内歯歯車１４０との噛み合いに関する構成について説明する。
【００２７】
図２（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る撓み噛合い式歯車装置の外歯歯車２３０を示す図である。図２（ａ）は、外歯歯車２３０を周方向から見た図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線端面図である。比較例に係る撓み噛合い式歯車装置は、外歯歯車１３０の代わりに外歯歯車２３０を備える点を除いて、撓み噛合い式歯車装置１００と同様の構成を有する。
【００２８】
外歯歯車２３０は、第１外歯２３０ａと、第２外歯２３０ｂと、基材２３０ｃと、を含む。第１外歯２３０ａ、第２外歯２３０ｂ、基材２３０ｃはそれぞれ、第１外歯１３０ａ、第２外歯１３０ｂ、基材１３０ｃに対応する。
【００２９】
第１外歯２３０ａは、外歯端部２３１ａと、外歯中央部２３２ａと、を含む。外歯中央部２３２ａは、軸方向で第２外歯２３０ｂに隣接する。外歯端部２３１ａは、軸方向で外歯中央部２３２ａよりも第２外歯２３０ｂの遠くに位置する。外歯端部２３１ａおよび外歯中央部２３２ａは、同一の歯丈方向位置（すなわち同一の径方向位置）において、外歯端部２３１ａの歯厚Ｔｅ１が外歯中央部２３２ａの歯厚Ｔｅ２よりも大きくなるよう形成される。本比較例では、外歯中央部２３２ａは、同一の歯丈方向位置において、歯厚Ｔｅ２が軸方向で一定となるよう形成される。また、外歯端部２３１ａは、同一の歯丈方向位置において、歯厚Ｔｅ１が軸方向で変化するよう形成される。具体的には、外歯端部２３１ａは、同一の歯丈方向位置において、歯厚Ｔｅ１が外歯中央部２３２ａとの境界２３５ａで最小で、外歯中央部２３２ａから軸方向に離れるほど線形的に大きくなり、最端部２３６ａで最大となるよう形成される。
【００３０】
なお、外歯歯車２３０は歯切り加工で製作されるため、歯厚を厚くすると、それに伴って歯丈が高くなる。したがって、外歯端部１３１ａは、境界２３５ａから最端部２３６ａに向かうほど、歯丈が高くなっている。
【００３１】
第２外歯２３０ｂは、外歯端部２３１ｂと、外歯中央部２３２ｂと、を含む。外歯中央部２３２ｂは、軸方向で第１外歯２３０ａに隣接する。外歯端部２３１ｂは、軸方向で外歯中央部２３２ｂよりも第１外歯２３０ａの遠くに位置する。外歯中央部２３２ｂ、外歯端部２３１ｂはそれぞれ、第１外歯２３０ａの外歯中央部２３２ａ、外歯端部２３１ａと同様に形成される。具体的には、外歯端部２３１ｂは、同一の歯丈方向位置において、歯厚Ｔｅ１が外歯中央部２３２ｂとの境界２３５ｂで最小で、外歯中央部２３２ｂから軸方向に離れるほど線形的に大きくなり、最端部２３６ｂで最大となるよう形成される。
【００３２】
なお、図示は省略するが、第１内歯歯車１４０ａおよび第２内歯歯車１４０ｂはいずれも、歯厚が軸方向で一定となるよう形成される。
【００３３】
図３（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る撓み噛合い式歯車装置の外歯歯車２３０と内歯歯車１４０との噛み合いの様子を示す模式図である。図３（ａ）は噛み合い開始時の噛み合いの様子を示し、図３（ｂ）外歯歯車２３０に掛かる負荷が増大したときの噛み合いの様子を示す。第１外歯２３０ａと第１内歯歯車１４０ａとの噛合い部２５０ａは、第１領域２５１ａと、第１領域２５１ａよりも軸方向内側に位置する第２領域２５２ａとを含む。第１領域２５１ａは、第１外歯２３０ａの外歯端部２３１ａと第１内歯歯車１４０ａの第１内歯１４１ａとの接触部分であり、第２領域２５２ａは第１外歯２３０ａの外歯中央部２３２ａと第１内歯歯車１４０ａの第１内歯１４１ａとの接触部分である。
【００３４】
第２外歯２３０ｂと第２内歯歯車１４０ｂとの噛合い部２５０ｂも同様に、第１領域２５１ｂと、第１領域２５１ｂよりも軸方向内側に位置する第２領域２５２ｂとを含む。第１領域２５１ｂは第２外歯２３０ｂの外歯端部２３１ｂと第２内歯歯車１４０ｂの第２内歯１４１ｂとの接触部分であり、第２領域２５２ｂは第２外歯２３０ｂの外歯中央部２３２ｂと第２内歯歯車１４０ｂの第２内歯１４１ｂとの接触部分である。
【００３５】
以降では、外歯端部２３１ａと外歯端部２３１ｂとをまとめて「外歯端部２３１」とも呼び、外歯中央部２３２ａと外歯中央部２３２ｂとをまとめて「外歯中央部２３２」とも呼び、第１領域２５１ａと第１領域２５１ｂとをまとめて「第１領域２５１」とも呼び、第２領域２５２ａと第２領域２５２ｂとをまとめて「第２領域２５２」とも呼ぶ。
【００３６】
第１外歯２３０ａの外歯端部２３１ａと第１外輪部材１２４ａとの間には、隙間２６０ａが設けられている（図３（ａ）参照）。隙間２６０ａは、回転軸Ｒを環囲する環状の隙間であり、軸方向に外歯中央部２３２ａから離れるほど径方向における幅（厚み）が大きくなっている。ここでは、第１外輪部材１２４ａのうちの径方向で外歯端部２３１ａと対向する部分が、軸方向に第２外輪部材１２４ｂから離れるほど外径が小さく（すなわち厚みが薄く）なるよう形成されることにより、隙間２６０が設けられる。
【００３７】
第２外歯２３０ｂの外歯端部２３１ｂと第２外輪部材１２４ｂとの間にも同様に、隙間２６０ｂが設けられている（図３（ｂ）参照）。隙間２６０ｂは、隙間２６０ａと同様に構成される。
【００３８】
比較例に係る撓み噛合い式歯車装置では、上述したように、同一の歯丈方向位置において、第１領域２５１に対応する外歯端部２３１の歯厚は第２領域２５２に対応する外歯中央部２３２の歯厚よりも大きい。このため、第１領域２５１では、第２領域２５２に比べて噛み合い開始時の接触圧力を高くできる。すなわち、第１領域２５１では、第２領域２５２に比べてバックラッシを小さくできる。
【００３９】
また、外歯歯車２３０の外歯端部２３１と外輪部材１２４との間には、隙間が設けられている。このため、回転時に外歯端部２３１に掛かる負荷が増大したとき、図３（ｂ）に示すように外歯歯車２３０の外歯端部２３１が変形して径方向内側の隙間に逃げ、内歯歯車１４０と外歯端部２３１との噛み合いの深さが浅くなる。これにより、回転時に外歯端部２３１に掛かる負荷が増大したときの外歯端部２３１および内歯歯車１４０の摩耗が低減され、バックラッシの増大を抑制できる。
【００４０】
ここで、外歯歯車１３０の外歯と内歯歯車１４０の内歯とが噛み合う際は、より歯先側の噛合い部から噛み合い始める。つまり、比較例では、第１領域２５１の径方向外側の部分（図３（ａ）の点線で囲んだ部分）２５３から噛み合い始める。したがって、比較例に係る撓み噛合い式歯車装置では、噛み合い開始時から外歯歯車１３０が変形して図３（ｂ）の状態に変化するまでの間は、部分２５３に局所的に大きな負荷が掛かり、外歯歯車１３０または内歯歯車１４０が摩耗する虞がある。そこで、実施の形態では、外歯歯車１３０の構成を工夫することにより、外歯歯車１３０および内歯歯車１４０の摩耗をさらに低減する。
【００４１】
図４（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る撓み噛合い式歯車装置１００の外歯歯車１３０を示す図である。図４（ａ）は、外歯歯車１３０を周方向から見た図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線端面図である。図４（ａ）、（ｂ）は、図２（ａ）、（ｂ）に対応する。図５は、実施の形態に係る撓み噛合い式歯車装置１００の外歯歯車１３０を示す斜視図である。
【００４２】
第１外歯１３０ａは、外歯端部１３１ａと、外歯中央部１３２ａと、を含む。外歯中央部１３２ａは、軸方向で第２外歯１３０ｂに隣接する。外歯端部１３１ａは、軸方向で外歯中央部１３２ａよりも第２外歯１３０ｂの遠くに位置する。外歯端部１３１ａおよび外歯中央部１３２ａは、同一の歯丈方向位置において、外歯端部１３１ａの歯厚Ｔｅ１が外歯中央部１３２ａの歯厚Ｔｅ２よりも大きくなるよう形成される。本実施の形態では、外歯中央部１３２ａは、同一の歯丈方向位置において、歯厚Ｔｅ２が軸方向で一定となるよう形成される。また、外歯端部１３１ａは、同一の歯丈方向位置において、歯厚Ｔｅ１が軸方向で変化するよう形成される。具体的には、外歯端部１３１ａは、同一の歯丈方向位置において、歯厚Ｔｅ１が外歯中央部１３２ａとの境界１３５ａで最小で、外歯中央部１３２ａから軸方向に離れるほど線形的に大きくなり、最端部１３６ａで最大となるよう形成される。
【００４３】
また、第１外歯１３０ａは、比較例に係る撓み噛合い式歯車装置の第１外歯２３０ａとは異なり、外歯端部１３１ａの歯丈Ｈｅ１が外歯中央部１３２ａの歯丈Ｈｅ２よりも小さくなるよう形成される。本実施の形態では、外歯端部１３１ａの歯丈Ｈｅ１が外歯中央部１３２ａの歯丈Ｈｅ２よりも小さく、かつ、外歯端部１３１ａの歯丈Ｈｅ１が軸方向に一定となるよう形成される。
【００４４】
第２外歯１３０ｂは、外歯端部１３１ｂと、外歯中央部１３２ｂと、を含む。外歯中央部１３２ｂは、軸方向で第１外歯１３０ａに隣接する。外歯中央部１３２ｂは、軸方向で外歯中央部１３２ｂよりも第１外歯１３０ａの遠くに位置する。外歯端部１３１ｂ、外歯中央部１３２ｂはそれぞれ、第１外歯１３０ａの外歯端部１３１ａ、外歯中央部１３２ａと同様に形成される。具体的には、外歯端部１３１ｂは、同一の歯丈方向位置において、歯厚Ｔｅ１が外歯中央部１３２ｂとの境界１３５ｂで最小で、外歯中央部１３２ｂから軸方向に離れるほど線形的に大きくなり、最端部１３６ｂで最大となるよう形成される。また、外歯端部１３１ｂの歯丈が外歯中央部１３２ｂの歯丈よりも小さく、かつ、外歯端部１３１ｂの歯丈が軸方向に一定となるよう形成される。
【００４５】
つまり、外歯歯車１３０は、比較例に係る撓み噛合い式歯車装置の外歯歯車２３０の各外歯の外歯端部２３１を径方向内側に向けてカットして外歯端部の歯丈を小さくした形状を有する。
【００４６】
図６（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る撓み噛合い式歯車装置１００の外歯歯車１３０と内歯歯車１４０との噛み合いの様子を示す模式図である。図６（ａ）は噛み合い開始時の噛み合いの様子を示し、図６（ｂ）は外歯歯車１３０に掛かる負荷が増大したときの噛み合いの様子を示す。図６（ａ）、（ｂ）は、図３（ａ）、（ｂ）に対応する。
【００４７】
第１外歯１３０ａと第１内歯歯車１４０ａとの噛合い部１５０ａは、第１領域１５１ａと、第１領域１５１ａよりも軸方向内側に位置する第２領域１５２ａとを含む。第１領域１５１ａは、第１外歯１３０ａの外歯端部１３１ａと第１内歯歯車１４０ａの第１内歯１４１ａとの接触部分であり、第２領域１５２ａは第１外歯１３０ａの外歯中央部１３２ａと第１内歯歯車１４０ａの第１内歯１４１ａとの接触部分である。
【００４８】
第２外歯１３０ｂと第２内歯歯車１４０ｂとの噛合い部１５０ｂも同様に、第１領域１５１ｂと、第１領域１５１ｂよりも軸方向内側に位置する第２領域１５２ｂとを含む。第１領域１５１ｂは第２外歯１３０ｂの外歯端部１３１ｂと第２内歯歯車１４０ｂの第２内歯１４１ｂとの接触部分であり、第２領域１５２ｂは第２外歯１３０ｂの外歯中央部１３２ｂと第２内歯歯車１４０ｂの第２内歯１４１ｂとの接触部分である。
【００４９】
以降では、外歯端部１３１ａと外歯端部１３１ｂとをまとめて「外歯端部１３１」とも呼び、外歯中央部１３２ａと外歯中央部１３２ｂとをまとめて「外歯中央部１３２」とも呼び、第１領域１５１ａと第１領域１５１ｂとをまとめて「第１領域１５１」とも呼び、第２領域１５２ａと第２領域１５２ｂとをまとめて「第２領域１５２」とも呼ぶ。
【００５０】
第１外歯１３０ａの外歯端部１３１ａと第１外輪部材１２４ａとの間には隙間１６０ａが設けられており、第２外歯１３０ｂの外歯端部１３１ｂと第２外輪部材１２４ｂとの間には隙間１６０ｂが設けられている（図６（ａ）参照）。隙間１６０ａ、隙間１６０ｂはそれぞれ、比較例に係る撓み噛合い式歯車装置の隙間２６０ａ、隙間２６０ｂと同様に構成される。
【００５１】
実施の形態に係る撓み噛合い式歯車装置１００では、上述したように、同一の歯丈方向位置において、第１領域１５１に対応する外歯端部１３１の歯厚は第２領域１５２に対応する外歯中央部１３２の歯厚よりも大きい。このため、比較例と同様に、第１領域１５１では、第２領域１５２に比べて噛み合い開始時の接触圧力を高くできる。すなわち、第１領域１５１では、第２領域１５２に比べてバックラッシを小さくできる。
【００５２】
また、外歯歯車１３０の外歯端部１３１と外輪部材１２４との間には、隙間が設けられている。このため、回転時に外歯端部１３１に掛かる負荷が増大したとき、図６（ｂ）に示すように外歯歯車１３０の外歯端部１３１が変形して径方向内側の隙間に逃げ、内歯歯車１４０と外歯端部１３１との噛み合いの深さが浅くなる。これにより、回転時に外歯端部１３１に掛かる負荷が増大したときの外歯端部１３１および内歯歯車１４０の摩耗が低減され、バックラッシの増大を抑制できる。
【００５３】
さらに、実施の形態に係る撓み噛合い式歯車装置１００では、外歯歯車１３０の外歯端部１３１の歯丈が外歯中央部１３２の歯丈よりも小さくなるよう形成される。これにより、外歯端部１３１が内歯歯車１４０と噛み合い始めるタイミングを比較例に係る撓み噛合い式歯車装置と比べて遅らせることができる。例えば、外歯端部１３１が内歯歯車１４０と噛み合い始めるタイミングを、外歯中央部１３２が内歯歯車１４０と噛み合い始めるタイミングと実質的に同じにできる。その結果、比較例のような局所的に大きな負荷が噛合い部１５０の第１領域１５１に掛かるのを抑止でき、外歯歯車１３０および内歯歯車１４０が摩耗するのを抑止でき、バックラッシが増大するのが抑制できる。
【００５４】
以上、実施の形態に係る撓み噛合い式歯車装置の構成と動作ついて説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５５】
（変形例１）
実施の形態では、外歯歯車の各外歯の外歯端部は、歯厚Ｔｅ１が外歯中央部との境界で最小で、外歯中央部から軸方向に離れるほど線形的に大きくなり、最端部で最大となるよう形成される場合について説明した。しかしながら、外歯端部が外歯中央部よりも歯厚が厚ければよく、外歯の形状には様々な変形例が考えられる。
【００５６】
図７（ａ）〜（ｃ）は、変形例に係る外歯歯車１３０を示す図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、図２（ｂ）に対応する。
【００５７】
図７（ａ）では、外歯端部１３１は、歯厚が外歯中央部１３２との境界１３５で最小で、外歯中央部１３２から軸方向に離れるほど非線形的に大きくなり、最端部１３６で最大となるよう形成されている。
【００５８】
図７（ｂ）では、外歯端部１３１は、歯厚が軸方向で一定となる部分を有している。具体的には、外歯端部１３１は、歯厚が外歯中央部１３２との境界１３５で最小で、軸方向の途中までは外歯中央部１３２から軸方向に離れるほど線形的に大きくなり、そこから最端部１３６まで軸方向で一定となるよう形成されている。
【００５９】
図７（ｃ）では、外歯端部１３１は、外歯中央部１３２との境界１３５での歯厚と最端部１３６での歯厚とが同じになるよう、すなわち歯厚が軸方向で一定となるよう形成されている。
【００６０】
（変形例２）
図８（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る外歯歯車１３０を示す図である。図８（ａ）、（ｂ）は、図４（ａ）、（ｂ）に対応する。本変形例では、外歯中央部１３２は、外歯端部１３１に隣接する隣接部１３７の歯丈が、それ以外の部分１３８の歯丈よりも小さくなるよう形成される。これにより、上述の外歯歯車２３０の外歯端部２３１の歯先をカットして外歯歯車１３０を形成する場合に、加工誤差を吸収して、外歯端部１３１の全体の歯丈を確実に外歯中央部１３２（隣接部１３７を除く）の歯丈よりも小さくできる。
【００６１】
（変形例３）
実施の形態では、第１外歯１３０ａおよび第２外歯１３０ｂの両方が、外歯端部１３１と、外歯中央部１３２とを含む場合について説明したが、これに限られない。第１外歯１３０ａおよび第２外歯１３０ｂのいずれか一方は、外歯端部１３１、外歯中央部１３２の区別のない構成であってもよい。すなわち、第１外歯１３０ａおよび第２外歯１３０ｂのいずれか一方は、歯丈が軸方向に一定で、かつ、同一の歯丈方向位置において、歯厚が軸方向で一定であってもよい。この場合、外歯端部１３１、外歯中央部１３２の区別のない外歯の内側の隙間も不要となる。
【００６２】
（変形例４）
実施の形態および上述の変形例の技術思想を、外歯歯車１３０に代えてまたは外歯歯車１３０に加えて、内歯歯車１４０に適用してもよい。
【００６３】
図９（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る撓み噛合い式歯車装置の内歯歯車１４０を示す図である。図９（ａ）は、内歯歯車１４０を周方向から見た図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＣ−Ｃ線端面図である。図１０（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る撓み噛合い式歯車装置の外歯歯車１３０と内歯歯車１４０との噛み合いの様子を示す模式図である。図１０（ａ）、（ｂ）は図６（ａ）、（ｂ）に対応する。
【００６４】
第１内歯歯車１４０ａの第１内歯１４１ａは、内歯端部１４３ａと、内歯中央部１４４ａと、を含む。内歯中央部１４４ａは、軸方向で第２内歯１４１ｂに隣接する。内歯端部１４３ａは、軸方向で内歯中央部１４４ａよりも第２内歯１４１ｂの遠くに位置する。内歯端部１４３ａおよび内歯中央部１４４ａは、同一の歯丈方向位置において、内歯端部１４３ａの歯厚Ｔｉ１が内歯中央部１４４ａの歯厚Ｔｉ２よりも大きくなるよう形成される。内歯中央部１４４ａは、同一の歯丈方向位置において、歯厚Ｔｉ２が軸方向で一定となるよう形成される。内歯端部１４３ａは、同一の歯丈方向位置において、歯厚Ｔｉ１が軸方向で変化するよう形成される。具体的には、内歯端部１４３ａは、同一の歯丈方向位置において、内歯中央部１４４ａとの境界で最小で、内歯中央部１４４ａから軸方向に離れるほど線形的に大きくなり、最端部で最大となるよう形成される。
【００６５】
また、第１内歯１４１ａは、内歯端部１４３ａの歯丈Ｈｉ１が内歯中央部１４４ａ（面取り部を除く）の歯丈Ｈｉ２よりも小さくなるよう形成される。本実施の形態では、内歯端部１４３ａの歯丈Ｈｉ１が内歯中央部１４４ａの歯丈Ｈｉ２よりも小さく、かつ、内歯端部１４３ａの歯丈Ｈｉ１が軸方向に一定となるよう形成される。
【００６６】
第２内歯歯車１４０ｂは、内歯端部１４３ｂと、内歯中央部１４４ｂと、を含む。内歯中央部１４４ｂは、軸方向で第１内歯１４１ａに隣接する。内歯端部１４３ｂは、軸方向で内歯中央部１４４ｂよりも第１内歯１４１ａの遠くに位置する。内歯端部１４３ｂ、内歯中央部１４４ｂはそれぞれ、第１内歯１４１ａの内歯端部１４３ａ、内歯中央部１４４ａと同様に形成される。以降では、内歯端部１４３ａと内歯端部１４３ｂとをまとめて「内歯端部１４３」とも呼び、内歯中央部１４４ａと内歯中央部１４４ｂとをまとめて「内歯中央部１４４」とも呼ぶ。
【００６７】
なお、図示は省略するが、第１外歯１３０ａおよび第２外歯１３０ｂはいずれも、歯厚が軸方向で一定となるよう形成される。
【００６８】
本変形例に係る撓み噛合い式歯車装置では、同一の歯丈方向位置において、第１領域１５１に対応する内歯端部１４３の歯厚は第２領域１５２に対応する内歯中央部１４４の歯厚よりも大きい。このため、実施の形態に係る撓み噛合い式歯車装置１００と同様に、第１領域１５１では、第２領域１５２に比べて噛み合い開始時の接触圧力を高くできる。すなわち、第１領域１５１では、第２領域１５２に比べてバックラッシを小さくできる。
【００６９】
また、実施の形態と同様に、回転時に外歯端部１３１に掛かる負荷が増大したとき、図９（ｂ）に示すように外歯歯車１３０の外歯端部１３１が変形して径方向内側の隙間に逃げ、内歯歯車１４０と外歯端部１３１との噛み合いの深さが浅くなる。これにより、回転時に外歯端部１３１に掛かる負荷が増大したときの外歯端部１３１および内歯歯車１４０の摩耗が低減され、バックラッシの増大を抑制できる。
【００７０】
さらに、本変形例に係る撓み噛合い式歯車装置では、内歯歯車１４０の内歯端部１４３の歯丈が内歯中央部１４４の歯丈よりも小さくなるよう形成される。これにより、内歯端部１４３が外歯歯車１３０と噛み合い始めるタイミングを、例えば内歯中央部１４４が外歯歯車１３０と噛み合い始めるタイミングと実質的に同じにできる。その結果、上述した比較例のような局所的に大きな負荷が噛合い部１５０の第１領域１５１に掛かるのを抑止でき、外歯歯車１３０および内歯歯車１４０が摩耗するのを抑止でき、バックラッシが増大するのが抑制できる。
【００７１】
上述した実施の形態および変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【符号の説明】
【００７２】
１３０  外歯歯車、  １３０ａ  第１外歯、  １３０ｂ  第２外歯、  １３１ａ、１３１ｂ  外歯端部、  １３２ａ、１３２ｂ  外歯中央部、  １４０  内歯歯車、  １４０ａ  第１内歯歯車、  １４０ｂ  第２内歯歯車、  １４１ａ  第１内歯、  １４１ｂ  第２内歯、  １５０ａ、１５０ｂ  噛合い部、  １５１ａ、１５１ｂ  第１領域、  １５２ａ、１５２ｂ  第２領域、  １００  撓み噛合い式歯車装置。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
2018096456.tif 000011
【図１０】
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