(57)【要約】【課題】揺動歯車の加工を簡易化することが可能な揺動型歯車装置を提供することを目的とする。【解決手段】噛合する面歯車３１，４１，６１，７１のうち少なくとも一組において、一方の面歯車３１，４１は当該面歯車３１，４１の径方向に延びる凸状歯３１ｂ，４１ｂを有し、他方の面歯車６１，７１は凸状歯３１ｂ，４１ｂに噛合し当該面歯車６１，７１の径方向に延びる凹状歯６２，７２および隣り合う凹状歯６２，７２により形成され当該面歯車６１，７１の径方向に延びる雄部６３，７３を有し、雄部６３は、凹状歯６２の歯溝方向外方の周面および歯溝方向内方の周面のうち少なくとも一方と雄部６３の歯先面との角部を面取りした傾斜面６４を有する揺動型歯車装置１。【選択図】図４
2011163503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面に第一面歯車が形成された基準軸部材と、
前記基準軸部材の中心軸線と軸心が一致するように配置され、前記基準軸部材に対して相対回転する入力軸部材と、
一方側端面に前記第一面歯車と噛合する第二面歯車が形成され、他方側端面に第三面歯車が形成され、前記中心軸線に対して傾斜する傾斜軸回りに回転するとともに、前記入力軸部材の回転に伴い前記第一面歯車に対して揺動する揺動歯車と、
前記中心軸線と軸心が一致するように配置され、端面に前記第三面歯車と噛合する第四面歯車が形成され、前記揺動歯車の揺動に伴い前記入力軸部材に対して差動回転する出力軸部材と、
を備える揺動型歯車装置であって、
噛合する前記面歯車のうち少なくとも一組において、一方の前記面歯車は当該面歯車の径方向に延びる凸状歯を有し、他方の前記面歯車は前記凸状歯に噛合し当該面歯車の径方向に延びる凹状歯および隣り合う前記凹状歯により形成され当該面歯車の径方向に延びる雄部を有し、
前記雄部は、前記凹状歯の歯溝方向外方の周面および歯溝方向内方の周面のうち少なくとも一方と前記雄部の歯先面との角部を面取りした傾斜面を有することを特徴とする揺動型歯車装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記面歯車の前記雄部に形成された前記傾斜面は、前記揺動歯車が前記第一面歯車に対して揺動する際に、前記傾斜面と、前記歯先面を前記雄部の延伸方向に延長した面と、前記周面を当該面歯車の軸方向に延長した面と、により囲まれる空間を前記凸状歯が通過するように形成されていることを特徴とする揺動型歯車装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記傾斜面は、前記凹状歯の歯溝方向外方の周面と前記雄部の歯先面との角部を面取りした外方傾斜面と、前記凹状歯の歯溝方向内方の周面と前記雄部の歯先面との角部を面取りした内方傾斜面と、を有することを特徴とする揺動型歯車装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記傾斜面は、単一平面により形成されることを特徴とする揺動型歯車装置。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記傾斜面は、円筒外周面の一部分を構成する曲面に形成されることを特徴とする揺動型歯車装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項において、
前記面歯車の前記雄部における当該面歯車の周方向に位置する側面は、一以上の平面および円筒外周面の一部分を構成する曲面の少なくとも何れかにより形成されることを特徴とする揺動型歯車装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項において、
前記揺動歯車が前記第一面歯車に対して揺動する際に、前記雄部に対する前記凸状歯の相対動作軌跡により得られる前記凸状歯の立体形状において、当該立体形状を形成する面のうち前記雄部に近接する面を凸状歯軌跡面と定義し、
前記雄部は、前記凸状歯軌跡面と前記雄部における当該面歯車の周方向に位置する側面との離間距離が予め設定された許容誤差よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする揺動型歯車装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項において、
噛合する前記面歯車のうち少なくとも前記一組において、一方の前記面歯車の前記凸状歯の歯数と、他方の前記面歯車の前記凹状歯の歯数が異なることを特徴とする揺動型歯車装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項において、
前記凸状歯を有する前記面歯車は、前記凸状歯を支持する面歯車本体を有し、
前記凸状歯は、円柱状または円筒状に形成され、複数の前記凸状歯が放射状に配置されるようにその両端を前記面歯車本体に支持されていることを特徴とする揺動型歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速機である揺動型歯車装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
揺動型歯車装置は、揺動歯車の揺動運動により大きな減速比を得られる減速機である。この揺動型歯車装置は、例えば、特許文献１などに記載されている。揺動型歯車装置は、同一の中心軸線を有する基準軸部材、入力軸部材および出力軸部材と、基準軸部材と出力軸部材の各端面の間にて揺動しながら差動回転する揺動歯車とから構成される。基準軸部材の端面および出力軸部材の端面には、第一面歯車および第四面歯車がそれぞれ形成されている。
【０００３】
揺動歯車は、入力軸部材によって傾斜した傾斜軸回りに回転可能に支持されている。さらに、揺動歯車は、入力軸部材の回転に伴って傾斜軸が中心軸線の回りに相対回転することで、第一面歯車および第四面歯車に対して揺動する。そして、揺動歯車のうち第一面歯車側の端面には、第一面歯車と噛合する第二面歯車が形成され、揺動歯車のうち第四面歯車側の端面には、第四面歯車と噛合する第三面歯車が形成されている。そして、揺動歯車の揺動に伴い、第一面歯車と揺動歯車との間、もしくは、第四面歯車と揺動歯車との間で、差動回転が行われる。従って、入力軸部材に対して出力軸部材が差動回転することになる。これにより、揺動型歯車装置は、大きな減速比により回転駆動力を伝達することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３３８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような揺動型歯車装置において、基準軸部材と出力軸部材に形成された各面歯車とそれぞれ噛合する揺動歯車に形成された各面歯車との噛み合い面は非常に複雑な形状となる。そのため、例えば、揺動歯車に形成された各面歯車の剛性を向上させるように歯形を変更する場合に、加工における要求精度が高くなり、生産コストが増大するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、各軸部材または揺動歯車に形成される面歯車の加工を簡易化することが可能な揺動型歯車装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、
端面に第一面歯車が形成された基準軸部材と、
前記基準軸部材の中心軸線と軸心が一致するように配置され、前記基準軸部材に対して相対回転する入力軸部材と、
一方側端面に前記第一面歯車と噛合する第二面歯車が形成され、他方側端面に第三面歯車が形成され、前記中心軸線に対して傾斜する傾斜軸回りに回転するとともに、前記入力軸部材の回転に伴い前記第一面歯車に対して揺動する揺動歯車と、
前記中心軸線と軸心が一致するように配置され、端面に前記第三面歯車と噛合する第四面歯車が形成され、前記揺動歯車の揺動に伴い前記入力軸部材に対して差動回転する出力軸部材と、
を備える揺動型歯車装置であって、
噛合する前記面歯車のうち少なくとも一組において、一方の前記面歯車は当該面歯車の径方向に延びる凸状歯を有し、他方の前記面歯車は前記凸状歯に噛合し当該面歯車の径方向に延びる凹状歯および隣り合う前記凹状歯により形成され当該面歯車の径方向に延びる雄部を有し、
前記雄部は、前記凹状歯の歯溝方向外方の周面および歯溝方向内方の周面のうち少なくとも一方と前記雄部の歯先面との角部を面取りした傾斜面を有することである。
【０００８】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、
前記面歯車の前記雄部に形成された前記傾斜面は、前記揺動歯車が前記第一面歯車に対して揺動する際に、前記傾斜面と、前記歯先面を前記雄部の延伸方向に延長した面と、前記周面を当該面歯車の軸方向に延長した面と、により囲まれる空間を前記凸状歯が通過するように形成されていることである。
【０００９】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または２において、
前記傾斜面は、前記凹状歯の歯溝方向外方の周面と前記雄部の歯先面との角部を面取りした外方傾斜面と、前記凹状歯の歯溝方向内方の周面と前記雄部の歯先面との角部を面取りした内方傾斜面と、を有することである。
【００１０】
請求項４に係る発明の特徴は、請求項１〜３の何れか一項において、
前記傾斜面は、単一平面により形成されるからなることである。
請求項５に係る発明の特徴は、請求項１〜３の何れか一項において、
前記傾斜面は、円筒外周面の一部分を構成する曲面に形成されることである。
【００１１】
請求項６に係る発明の特徴は、請求項１〜５の何れか一項において、
前記面歯車の前記雄部における当該面歯車の周方向に位置する側面は、一以上の平面および円筒外周面の一部分を構成する曲面の少なくとも何れかにより形成されることである。
【００１２】
請求項７に係る発明の特徴は、請求項１〜６の何れか一項において、
前記揺動歯車が前記第一面歯車に対して揺動する際に、前記雄部に対する前記凸状歯の相対動作軌跡により得られる前記凸状歯の立体形状において、当該立体形状を形成する面のうち前記雄部に近接する面を凸状歯軌跡面と定義し、
前記雄部は、前記凸状歯軌跡面と前記雄部における当該面歯車の周方向に位置する側面との離間距離が予め設定された許容誤差よりも小さくなるように形成されていることである。
【００１３】
請求項８に係る発明の特徴は、請求項１〜７の何れか一項において、
噛合する前記面歯車のうち少なくとも前記一組において、一方の前記面歯車の前記凸状歯の歯数と、他方の前記面歯車の前記凹状歯の歯数が異なることである。
【００１４】
請求項９に係る発明の特徴は、請求項１〜８の何れか一項において、
前記凸状歯を有する前記面歯車は、前記凸状歯を支持する面歯車本体を有し、
前記凸状歯は、円柱状または円筒状に形成され、複数の前記凸状歯が放射状に配置されるようにその両端を前記面歯車本体に支持されていることである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、面歯車に形成される雄部は、凹状歯の歯溝方向外方の周面または歯溝方向内方の周面のうち少なくとも一方と雄部の歯先面との角部を面取りした傾斜面が形成される。第一面歯車と第二面歯車との噛み合い面、および、第三面歯車と第四面歯車との噛み合い面は、歯溝方向外方または内方の端部側であるほど噛み合い時の干渉量が大きくなる。そのため、雄部は、凹状歯における歯溝方向の中央部より端部側であるほど干渉部を除去し、複雑な形状に形成する必要がある。そこで、噛合する面歯車のうち少なくとも一組において、雄部に傾斜面を形成することにより、干渉部を除去し噛み合い時の干渉量を大幅に低減することができる。この傾斜面は、第一面歯車と第二面歯車の組、および、第三面歯車と第四面歯車の組の二組のうち何れか一組または両組において、凹状歯が形成された面歯車の雄部に形成するものとしてもよい。
【００１６】
また、例えば、第二面歯車および第三面歯車が凹状歯を有する面歯車とした場合に、各面歯車の剛性を向上させるために凹状歯を第二、第三面歯車の径方向に延長し、その歯幅を大きく設定することがある。この時、雄部の歯溝方向の端部では干渉量がさらに増大するとともに、干渉部を除去した場合の歯形がより複雑となる。そこで、上述したような構成とすることで、必要な歯元の剛性を確保しつつ干渉部を除去することができる。また、除去面が単純な面形状となるため、干渉部の除去加工が容易となり生産コストを低減することができる。また、雄部に対して、さらに従来のように干渉部を除去する場合において、傾斜面により概ね干渉部が除去されているので、新たな除去加工を少なくすることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、傾斜面は、干渉部をより確実に除去するように形成される構成となっている。ここで、面歯車の雄部に形成された傾斜面と、歯先面を雄部の延伸方向に延長した面と、周面を当該面歯車の軸方向に延長した面と、により囲まれる空間とは、例えば、面取りされる前の雄部から傾斜面により除去された部位に相当する空間である。そして、傾斜面は、揺動歯車が第一面歯車に対して揺動する際に、凸状歯がこの空間を通過するように形成されている。つまり、干渉部を含むように雄部は面取りされることになり、凸状歯がこの空間を通過することで、凸状歯と凹状歯の干渉を防止することができる。
【００１８】
ここで、面歯車に形成される雄部は、全体として主に平面状またはテーパー状に形成される。つまり、雄部の歯先面は、概ね平面から構成され、雄部の延伸方向に延長することができる。また、面歯車は全体形状として主に円筒状からなり、面歯車の周面は円筒状またはテーパー状に形成される。つまり、雄部の周面は、概ね曲面から構成され、周面を面歯車の軸方向に延長することができる。これにより、傾斜面、延長された歯先面、および、延長された周面は、それぞれ交差することになる。そして、交差した各面により囲まれた空間が本発明の空間に相当する。また、この空間における、面歯車の周方向側面については、雄部の側面を歯先方向に延長した面、または、歯先面と直交し歯先面の両端で対向する面としてもよい。
【００１９】
請求項３に係る発明によれば、第一面歯車と第二面歯車との噛み合い面、および、第三面歯車と第四面歯車との噛み合い面において、雄部の歯筋方向の両端部の干渉部を除去することができる。また、例えば、凸状歯と凹状歯のピッチ円直径を噛み合い面における歯溝方向の中央付近にそれぞれ設定した場合に、噛み合い時の干渉量は小さくなるが、歯溝方向両端の干渉部を除去する必要がある。このような場合では、歯溝方向両端に傾斜面を形成することにより、確実に干渉量を低減することができる。
【００２０】
請求項４に係る発明によれば、傾斜面は単一平面に形成されることにより、単純な形状で、より効率的に干渉部を除去することができる。従って、要求精度を満足する凹状歯を有する面歯車の生産コストを低減することができる。
【００２１】
請求項５に係る発明によれば、傾斜面は円筒外周面の一部分を構成する曲面に形成される。円筒外周面の一部分は、所定の直径からなる円筒体の外周面に相当し、複数の直径を有する曲面体よりも形成しやすい。このように、傾斜面を円筒外周面の一部分を構成する曲面に形成することにより、歯元の剛性を確保しつつ確実に干渉部を除去することができる。また、要求精度を満足する凹状歯を有する面歯車の生産コストを低減することができる。
【００２２】
請求項６に係る発明によれば、雄部の側面は、一以上の平面および円筒外周面の一部を構成する曲面の少なくとも何れかにより形成される。ここで、第一面歯車と第二面歯車との噛み合い面、および、第三面歯車と第四面歯車との噛み合い面は、凹状歯の歯底から歯先に向かって噛み合い時の干渉量が大きくなる。そのため、雄部は、凹状歯の歯底部より歯先側であるほど干渉部を除去し、複雑な形状に形成する必要がある。よって、雄部は、凹状歯の歯先側で且つ、歯溝方向の端部側であるほど複雑な形状に形成する必要がある。
【００２３】
これに対して、雄部に傾斜面を形成することにより、干渉部が概ね除去されたとする。そして、雄部の側面において、傾斜面により除去されずに残った干渉部は、除去された干渉部よりも比較的簡素な形状となる。そこで、雄部の側面において、除去されずに残った干渉部を一以上の平面および円筒外周面の一部を構成する曲面の少なくとも何れかにより除去する。例えば、複数の平面と円筒外周面の一部を構成する曲面の組み合わせにより雄部の側面を形成し、干渉部を除去するものとしてもよい。これにより、単純な面形状の組み合わせによって、確実に干渉部を除去しつつ生産コストを低減することができる。
【００２４】
請求項７に係る発明によれば、雄部の側面は、凸状歯軌跡面との離間距離が許容誤差より小さくなるように形成される。この凸状歯軌跡面は、揺動歯車が第一面歯車に対して揺動する際に、雄部に対する凸状歯の相対動作軌跡から得られる凸状歯の立体形状において、当該立体形状を形成する面のうち雄部に近接する面として定義される。揺動歯車が揺動している際に、雄部から凹状歯に噛み合う凸状歯の相対動作軌跡を見ると、凸状歯がその自転軸を徐々に凹状歯の歯溝方向と平行になるように、凹状歯の歯底に近接する。さらに、凸状歯は、凹状歯と噛合した後、自転軸を徐々に凹状歯の歯溝方向から傾けるように離脱する。例えば、この凸状歯を円柱状部材からなる場合に、上記凸状歯の動作軌跡により円柱状部材の直径に相当する厚さを有する立体形状が形成される。そして、この立体形状の面のうち雄部に近接している面を凸状歯軌跡面としている。
【００２５】
雄部がこの凸状歯軌跡面を雄部に転写するように形成された場合、揺動歯車が揺動した際に凸状歯は、凹状歯と干渉することなく噛合し、且つ、凸状歯の離脱位置まで凹状歯と隙間なく移動する。しかし、凸状歯軌跡面を雄部に転写するように雄部を形成した曲面は、非常に複雑な形状であるため加工が困難である。そこで、加工における要求精度を満足するように許容誤差を予め設定する。そして、例えば、雄部の側面を単純な面形状で近似することにより、生産コストを低減しつつ干渉部を除去することができる。
【００２６】
請求項８に係る発明によれば、第一面歯車の歯数と第二面歯車の歯数が異なるため、第一面歯車に対して第二面歯車が差動回転する構成となる。または、第三面歯車の歯数と第四面歯車の歯数が異なるため、第三面歯車に対して第四面歯車が差動回転する構成となる。このように、噛み合い面歯車の歯数が異なると、凹状歯に対する凸状歯の干渉量が増大するため、干渉部を除去した凹状歯の形状が非常に複雑な形状となる。このような場合であっても、本発明を適用することで、噛み合い時の干渉量を低減することができる。
【００２７】
請求項９に係る発明によれば、凸状歯をいわゆるピン形状にしている。このようにすることで、第一面歯車と第二面歯車、または、第三面歯車と第四面歯車とは非常に滑らかに差動回転することが可能となる。その一方で、干渉部を除去した凹状歯の形状が複雑となる。凸状歯が円柱状または円筒状であるため、凹状歯は、全体的には円弧凹状に近似した断面形状からなり、詳細には円弧凹状の開口縁部分が垂れた断面形状を有する。このように、凹状歯が複雑な形状であっても、本発明を適用することで、噛み合い時の干渉量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】揺動型歯車装置１の軸方向断面図である。
【図２】揺動歯車５０の全体図である。（ａ）は、揺動歯車５０の斜視図である。（ｂ）は、揺動歯車５０の正面図である。
【図３】凸歯ピン３１ｂ（凸状歯）と揺動歯車の噛み合い部の拡大図であって、凸歯ピン３１ｂの軸方向から見た図である。
【図４】凹状歯６２の斜視図である。
【図５】（ａ）は、凹状歯６２を揺動歯車５０の径方向外方から見た図である。（ｂ）は、凹状歯６２を揺動歯車５０の傾斜軸Ｂ方向から見た図である。（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の揺動型歯車装置１の揺動歯車を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
＜揺動型歯車装置の構成＞
本発明の揺動型歯車装置１の構成について、図１〜図２を参照して説明する。揺動型歯車装置１は、減速機として用いられ、非常に大きな減速比を得ることができる減速機として注目されている。この揺動型歯車装置１は、主として、ハウジング１０と、入力軸部材２０と、固定軸部材３０と、出力軸部材４０と、揺動歯車５０と、軸受け８１〜８４とを備えている。ハウジング１０は、図１に示すように、内部に揺動歯車５０などを収容するケースである。ハウジング１０は、軸受け８１を介して、入力軸部材２０を回転可能に支承している。また、ハウジング１０は、軸受け８２を介して、出力軸部材４０を回転可能に支承している。
【００３１】
入力軸部材２０は、モータ（図示せず）のロータに連結され、モータが駆動することで回転する軸部材である。この入力軸部材２０は、図１に示すように、入力軸部材本体２１と、斜軸部２２と、先端部２３とから構成される。入力軸部材本体２１は、円柱状をなしており、ハウジング１０に軸受け８１により支承されている。これにより、入力軸部材本体２１は、中心軸線Ａ（図１に示す）の回りに回転可能となっている。
【００３２】
斜軸部２２は、中心軸線Ａに対して僅かな角度だけ傾斜した傾斜軸Ｂを中心軸とする円柱状をなしており、入力軸部材本体２１に一体的に形成されている。これにより、斜軸部２２は、入力軸部材本体２１の回転に伴い、中心軸線Ａに対する傾斜軸Ｂの傾斜角度を保持しつつ中心軸線Ａの回りに回転する。つまり、入力軸部材２０の斜軸部２２は、中心軸線Ａに対して傾斜軸Ｂが歳差運動するように回転する。先端部２３は、円柱状をなしており、斜軸部２２に一体的に形成されている。また、先端部２３は、後述する出力軸部材４０に軸受け８２により支承され、中心軸線Ａの回りに回転可能となっている。
【００３３】
固定軸部材３０（本発明の「基準軸部材」に相当する）は、軸方向の一端に形成された第一面歯車３１を有している。固定軸部材３０は、中心軸線Ａを中心軸とする円筒状の部材であり、ハウジング１０に固定されている。つまり、上述した入力軸部材２０は、中心軸線Ａの回りに回転するので、ハウジング１０に回転不能に固定されたこの固定軸部材３０に対して相対回転することになる。
【００３４】
第一面歯車３１は、第一面歯車本体３１ａ（本発明の「面歯車本体」に相当する）と、複数の凸歯ピン３１ｂ（本発明の「凸状歯」に相当する）とから構成されている。凸歯ピン３１ｂは、第一面歯車本体３１ａの軸方向端面に、中心軸線Ａの周方向に等間隔に複数（Ｚ１）個支持されている。そして、それぞれの凸歯ピン３１ｂは、円柱状または円筒状に形成されており、当該凸歯ピン３１ｂが放射状に配置されるようにその両端を第一面歯車本体３１ａに支持されている。さらに、それぞれの凸歯ピン３１ｂは、凸歯ピン３１ｂの軸方向で、かつ、第一面歯車本体３１ａの径方向に回転可能となるように、第一面歯車本体３１ａに支持されている。また、凸歯ピン３１ｂの一部は、第一面歯車本体３１ａの軸方向端面から突出している。つまり、固定軸部材３０は、歯数Ｚ１の凸歯を有する歯車として機能する。
【００３５】
出力軸部材４０は、軸方向の一端に形成された第四面歯車４１を有している。出力軸部材４０は、中心軸線Ａを中心軸とする円筒状の部材であり、中心軸線Ａ回りに回転可能となるようにハウジング１０に軸受け８２を介して回転可能に支承されている。さらに、軸受け８３により、入力軸部材２０の先端部２３を回転可能に支承している。これにより、入力軸部材２０は、出力軸部材４０を介してハウジング１０に回転可能に支承される。また、この出力軸部材４０は、入力軸部材２０および固定軸部材３０と同軸に設けられている。つまり、中心軸線Ａの回りに回転する出力軸部材４０は、入力軸部材２０に対して差動回転することになる。
【００３６】
第四面歯車４１は、第四面歯車本体４１ａ（本発明の「面歯車本体」に相当する）と、複数の凸歯ピン４１ｂ（本発明の「凸状歯」に相当する）とから構成されている。凸歯ピン４１ｂは、第四面歯車本体４１ａの軸方向端面に、中心軸線Ａの周方向に等間隔に複数（Ｚ４）個支持されている。そして、それぞれの凸歯ピン４１ｂは、円柱状または円筒状に形成されており、当該凸歯ピン４１ｂが放射状に配置されるようにその両端を第四面歯車本体４１ａに支持されている。さらに、それぞれの凸歯ピン４１ｂは、凸歯ピン４１ｂの軸方向で、かつ、第四面歯車本体４１ａの径方向に回転可能となるように、第四面歯車本体４１ａに支持されている。また、凸歯ピン４１ｂの一部は、第四面歯車本体４１ａの軸方向端面から突出している。つまり、出力軸部材４０は、歯数Ｚ４の凸歯を有する歯車として機能する。
【００３７】
また、固定軸部材３０および出力軸部材４０は、上述したように、入力軸部材２０の中心軸線Ａと軸心がそれぞれ一致するように配置されている。さらに、固定軸部材３０の第一面歯車３１は、出力軸部材４０の第四面歯車４１に対して、軸方向所定距離だけ離隔して対向するように設けられている。
【００３８】
揺動歯車５０は、図２（ａ）に示すように、全体形状としてほぼ円筒状に形成されている。この揺動歯車５０は、揺動歯車本体５１と、第二面歯車６１と、第三面歯車７１とから構成される。揺動歯車本体５１の内周面には、環状の凸条部５１ａの軸方向両側に一対の嵌合面５１ｂが形成されている。この嵌合面５１ｂは、凸条部５１ａを挟むように一対の軸受け８４がそれぞれ嵌合して固定される。さらに、揺動歯車５０の軸方向一方（図１の左側）の端面には、第二面歯車６１が一体的に形成されている。また、揺動歯車５０の軸方向他方（図１の右側）の端面には、第三面歯車７１が一体的に形成されている。一方側の第二面歯車６１は、周方向に等間隔に複数（Ｚ２）個の凹状歯６２が形成されている。また、他方側の第三面歯車７１は、周方向に等間隔に複数（Ｚ３）個の凹状歯７２が形成されている。
【００３９】
第二面歯車６１の雄部６３は、図２（ｂ）に示すように、第二面歯車６１の隣り合う凹状歯６２により形成されている。この雄部６３は、凹状歯６２の歯溝方向外方の周面と雄部６３の歯先面との角部を面取りした外方傾斜面６４ａが形成されている。また、雄部６３は、歯溝方向内方の周面と雄部６３の歯先面との角部を面取りした内方傾斜面６４ｂが形成されている。外方傾斜面６４ａおよび内方傾斜面６４ｂは、それぞれ単一平面に形成されている。この外方傾斜面６４ａおよび内方傾斜面６４ｂは、本発明の「傾斜面」に相当する。また、第三面歯車７１の雄部７３は、第三面歯車７１の隣り合う凹状歯７２により形成されている。この雄部７３は、凹状歯７２の歯溝方向外方および歯溝方向内方の両側の周面と、雄部７３の歯先面との角部は、それぞれ面取りされない構成としている。
【００４０】
この揺動歯車５０は、図１に示すように、入力軸部材２０の斜軸部２２の径方向外方に離隔して配置されている。そして、揺動歯車５０は、斜軸部２２に一対の軸受け８４を介して回転可能に支承される。これにより、揺動歯車５０は、中心軸線Ａに対して軸心が傾斜軸Ｂの傾斜角度だけ傾斜して配置されることになる。従って、揺動歯車５０は、入力軸部材２０の回転の有無に関わらず入力軸部材２０に対して、傾斜軸Ｂの回りに回転可能となる。さらに、揺動歯車５０は、モータ駆動により入力軸部材２０が中心軸線Ａの回りに回転することに伴って、中心軸線Ａの回りに回転可能となる。つまり、揺動歯車５０は、入力軸部材２０の回転に伴い第一面歯車３１、第四面歯車４１に対して揺動することになる。
【００４１】
さらに、揺動歯車５０は、固定軸部材３０と出力軸部材４０との軸方向の間に配置されている。具体的には、揺動歯車５０は、固定軸部材３０の第一面歯車３１と、これに対向する出力軸部材４０の第四面歯車４１との間に配置されている。そして、揺動歯車５０の一方側端面に形成された第二面歯車６１の凹状歯６２は、固定軸部材３０の第一面歯車３１の凸歯ピン３１ｂに噛合する。また、揺動歯車５０の他方側端面に形成された第三面歯車７１の凹状歯７２は、出力軸部材４０の第四面歯車４１の凸歯ピン４１ｂに噛合する。
【００４２】
そして、揺動歯車５０は、固定軸部材３０に対して中心軸線Ａの回りに揺動するため、揺動歯車５０の第二面歯車６１の一部（図１の上側の部分）は、固定軸部材３０の第一面歯車３１に噛合しているが、第二面歯車６１の他の一部（図１の下側の部分）は、固定軸部材３０の第一面歯車３１から離間している。また、揺動歯車５０は、出力軸部材４０に対して中心軸線Ａの回りに揺動するため、揺動歯車５０の第三面歯車７１の一部（図１の下側の部分）は、出力軸部材４０の第四面歯車４１に噛合しているが、第三面歯車７１の他の一部（図１の上側の部分）は、出力軸部材４０の第四面歯車４１から離間している。
【００４３】
そして、固定軸部材３０の第一面歯車３１の歯数Ｚ１が、揺動歯車５０の第二面歯車６１の歯数Ｚ２より少なく設定されている。これに対して、出力軸部材４０の第四面歯車４１の歯数Ｚ４は、揺動歯車５０の他方の第三面歯車７１の歯数Ｚ３と等しく設定されている。これにより、入力軸部材２０の回転に対して、出力軸部材４０は減速（差動回転）することになる。つまり、この例では、揺動歯車５０と固定軸部材３０との間で差動回転される。一方で、揺動歯車５０と出力軸部材４０との間では差動回転しない。このように、第一面歯車３１と第二面歯車６１、および、第三面歯車７１と第四面歯車４１が噛合することにより、揺動型歯車装置１は、式（１）に従って算出される減速比Ｒにより回転駆動力を伝達することができる。
【００４４】
［数１］
Ｒ ＝ １−（Ｚ２／Ｚ１）                    ・・・  （１）
Ｒ ＝ １−（Ｚ４×Ｚ２）／（Ｚ３×Ｚ１）    ・・・  （２）
【００４５】
また、本実施形態では、上述したような歯数の関係としたが、歯数Ｚ１と歯数Ｚ２を等しく設定し、これらの第一、第二面歯車３１，６１間で差動回転が生じないようにするとともに、歯数Ｚ３と歯数Ｚ４を異なるように設定し、これらの第三、第四面歯車７１，４１間で差動回転させることもできる。また、両噛み合い面において差動回転が生じるように歯数Ｚ１〜Ｚ４が設定し、式（２）に従って算出される減速比Ｒにより回転駆動力を伝達する構成としてもよい。このように、歯数Ｚ１〜Ｚ４は、減速比などに応じて適宜設定することができる。
【００４６】
このような揺動型歯車装置１における回転駆動力の伝達について説明する。まず、モータが駆動することにより入力軸部材本体２１に回転駆動力が入力され、入力軸部材２０が中心軸線Ａの回りに回転する。そうすると、揺動歯車５０は、入力軸部材２０の斜軸部２２から軸受け８４を介して力を伝達される。この時、中心軸線Ａに対して傾斜して配置されている揺動歯車５０は、その傾斜角度を保持しつつ中心軸線Ａの回りに回転する。つまり、揺動歯車５０は、中心軸線Ａに対して傾斜軸Ｂが歳差運動するように回転する。そして、第一面歯車３１と第二面歯車６１が差動回転することにより、入力軸部材２０に入力された回転駆動力は所定の減速比で減速する。さらに、減速された回転駆動力は、第三面歯車７１から第四面歯車４１に伝達され、出力軸部材４０から出力される。
【００４７】
＜揺動歯車５０の構成＞
次に、揺動歯車５０における第二面歯車６１の凹状歯６２について、図３〜図５を参照して説明する。上述した揺動型歯車装置１による回転駆動力の伝達において、差動回転を生じる固定軸部材３０の第一面歯車３１と揺動歯車５０の第二面歯車６１との噛合部分は、図３に示すようになる。ここで、第二面歯車６１の凹状歯６２は、図４および図５に示すような形状となる。つまり、凹状歯６２の歯溝方向に直交する方向の断面形状は、全体的には、図３および図５（ａ）に示すように、ほぼ半円弧凹状をなしている。詳細には、当該断面形状は、円弧凹状の開口縁部分が垂れた形状をなしている。さらに、凹状歯６２は、図４および図５（ｂ）に示すように、歯溝方向の両端側に向かって溝幅が広がるような形状をなしている。これは、凸歯ピン３１ｂの歯数Ｚ１と凹状歯６２の歯数Ｚ２とが相違するために生じた干渉部を除去したことによるものである。また、揺動歯車５０と出力軸部材４０の間では差動回転しないため、第三面歯車７１の凹状歯７２の開口部は、歯溝方向の両端側に向かって溝幅がほぼ一定の形状をなしている。
【００４８】
上述したように、第二面歯車６１の凹状歯６２により形成される雄部６３は、凹状歯６２の歯溝方向外方の端部に単一平面からなる外方傾斜面６４ａが、歯溝方向内方の端部に単一平面からなる内方傾斜面６４ｂが形成されている。本実施形態において、第一面歯車３１のピッチ円直径と、第二面歯車６１のピッチ円直径は、噛み合い面における歯溝方向の中央付近にそれぞれ設定されている。そのため、雄部の６３の両端部に同程度の干渉部が生じることになるので、外方傾斜面６４ａ、および、内方傾斜面６４ｂを各端部に形成する構成としている。以下、「外方傾斜面６４ａ、および、内方傾斜面６４ｂ」を単に「傾斜面６４」とも称する。
【００４９】
また、この傾斜面６４により雄部６３から除去される部位は、除去部Ｒとして図４に破線で示されている。この除去部Ｒは、雄部６３において、傾斜面６４と、歯先面を雄部６３の延伸方向に延長した面と、周面を第二面歯車６１の軸方向に延長した面と、により囲まれる空間に相当するものである。そして、揺動歯車５０が第一面歯車３１に対して揺動する際に、凸歯ピン３１ｂがこの空間（除去部Ｒ）を通過する。つまり、このように干渉部を傾斜面６４により除去することで、凸歯ピン３１ｂと凹状歯６２の干渉を防止している。
【００５０】
また、雄部６３の側面６３ａは、部分平面Ｐ１〜Ｐ５、および、円筒外周面の一部を構成する曲面からなる円筒面Ｃの組み合わせにより構成される。部分平面Ｐ１〜Ｐ５および円筒面Ｃは、雄部６３において曲面からなる理想形状面を近似した平面である。この理想形状面は、凹状歯６２に対する凸歯ピン３１ｂの相対動作軌跡に基づいて定義される凸状歯軌跡面を雄部６３に転写するように形成された面である。この凸状歯軌跡面は、揺動歯車５０が第一面歯車３１に対して揺動する際に、雄部６３に対する凸歯ピン３１ｂの相対動作軌跡から得られる凸歯ピン３１ｂの立体形状において、当該立体形状を形成する面のうち雄部６３に近接する面として定義される。
【００５１】
例えば、雄部６３の側面６３ａがこの理想形状面となるように形成された場合に、揺動歯車５０が揺動した際に凸歯ピン３１ｂは、凹状歯６２と干渉することなく噛合し、且つ、凸歯ピン３１ｂが凹状歯６２から離脱する位置まで凹状歯６２と隙間なく移動することになる。以下、各面歯車の雄部における理想的な曲面を理想形状面と称して説明する。
【００５２】
ここで、上述した揺動歯車５０は、各面歯車の歯面において凸歯ピン３１ｂまたは凸歯ピン４１ｂを介在させて、固定軸部材３０または出力軸部材４０と噛合している。これにより、歯面における摩擦抵抗を低減し、第一面歯車３１と第二面歯車６１においては滑らかな差動回転を図ることができる。しかし、揺動歯車５０が第一面歯車３１に対して揺動しながら差動回転することにより、両面歯車の歯面において干渉部が生じる。これは、凸歯ピン３１ｂと凹状歯６２の噛合前の状態から噛合後の状態にかけて、中心軸線Ａ方向から見て歯溝方向に凸歯ピン３１ｂの自転軸の傾斜角度が変化していることに起因している。
【００５３】
そして、第一面歯車本体３１ａにより凸歯ピン３１ｂを支持し、これに凹状歯６２が適切に噛合するように上記干渉部を除去すると、理想形状面は、曲率が徐変するように複雑な曲面形状となる。さらに、この理想形状面は、各歯車の歯形やピッチ円直径などによって最適な形状が異なる。また、理想形状面は、雄部６３の歯溝方向中央部から歯溝方向内方の両端部に向かうに従ってその形状がより複雑となる傾向にある。さらに、雄部６３は、凹状歯６２の歯底部から歯先側に向かうに従ってその形状がより複雑となる傾向にある。つまり、雄部６３は、凹状歯６２の歯先側で且つ、歯溝方向の端部側であるほど複雑な形状に形成する必要がある。
【００５４】
そこで、雄部６３は、干渉部を概ね除去するように外方傾斜面６４ａ、および、内方傾斜面６４ｂを形成する。そして、雄部６３の側面６３ａにおいて、傾斜面６４により除去されずに残った干渉部の一部は、干渉部のうち除去された部位よりも比較的簡素な形状となる。そこで、雄部６３の側面６３ａにより、除去されずに残った干渉部の一部を複数の平面Ｐ１〜Ｐ５および円筒面Ｃの組み合わせにより近似して除去している。
【００５５】
また、雄部６３の側面６３ａを構成する部分平面Ｐ１〜Ｐ５および円筒面Ｃは、理想形状面と部分平面Ｐ１〜Ｐ５および円筒面Ｃのそれぞれ距離が予め設定された許容誤差よりも小さくなるように適宜形成されている。許容誤差は、上述した除去部Ｒに対して除去加工を行う場合に、理想形状面として要求される精度を満足するように設定されている。これにより、雄部６３の側面６３ａにおいて、理想形状面を複数の平面および円筒外周面の一部を構成する曲面で断片化し、それらの集合により理想形状面の近似面として雄部６３を構成するものである。
【００５６】
＜実施形態の効果＞
以上説明した揺動型歯車装置１によれば、隣り合う凹状歯６２により形成される雄部６３は、凹状歯６２の歯溝方向の両端部に傾斜面６４が形成される構成となっている。これにより、単純な面形状で理想形状面に近似し、噛み合い時の干渉量を大幅に低減することができる。また、例えば、第二面歯車６１の剛性を向上させるために凹状歯６２の歯幅を大きく設定した場合に、端部では干渉量がさらに増大し、理想形状面の形状も複雑となる。そこで、このような構成とすることで、必要な歯元の剛性を確保しつつ干渉部を除去することができる。また、雄部６３の両端部を単純な面形状の傾斜面６４により面取りするため、干渉部の除去加工が容易となり生産コストを低減することができる。
【００５７】
そして、この傾斜面６４は、揺動歯車５０が第一面歯車３１に対して揺動する際に、傾斜面６４により除去された部位に相当する空間を凸歯ピン３１ｂが通過するように形成されている。つまり、干渉部を含むように雄部６３は面取りされることになり、凸歯ピン３１ｂがこの空間を通過することで、凸歯ピン３１ｂと凹状歯６２の干渉を確実に防止することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、雄部６３の歯溝方向内方の各端部に外方傾斜面６４ａ、および、内方傾斜面６４ｂを形成するものとした。これにより、第一面歯車３１と第二面歯車６１との噛み合い面において、凹状歯６２の歯溝方向の両端部の干渉部を除去することができる。また、凸歯ピン３１ｂと凹状歯６２のピッチ円直径を噛み合い面における歯溝方向の中央付近に設定している。これにより、噛み合い時の干渉量は、両面歯車のピッチ円直径がずれている場合と比較して小さくなるが、歯溝方向両端の干渉部を除去する必要がある。そこで、歯溝方向両端に外方傾斜面６４ａ、および、内方傾斜面６４ｂを形成することにより、確実に干渉量を低減することができる。
【００５９】
また、例えば、雄部６３に対して、さらに従来のように干渉部を除去するものとしてもよい。この場合、傾斜面６４により概ね干渉部が除去されているので、新たな除去加工を少なくすることができる。本実施形態では、残された干渉部の一部を理想形状面に近似した部分平面Ｐ１〜Ｐ５および円筒面Ｃの組み合わせにより除去している。これにより、単純な面形状の組み合わせによって、確実に干渉部を除去しつつ生産コストを低減することができる。
【００６０】
その他、第一面歯車３１の歯数Ｚ１と一方の第二面歯車６１歯数Ｚ２が異なるため、第一面歯車３１に対して第二面歯車６１が差動回転する構成となっている。さらに、凸歯ピン３１ｂは、ピン形状からなる凸状歯としている。これにより、隣り合う凹状歯６２により形成される雄部６３の理想形状面は、非常に複雑な形状となる。これに対して、雄部６３に傾斜面６４により干渉部を概ね除去するとともに、部分平面Ｐ１〜Ｐ５および円筒面Ｃの組み合わせからなる雄部６３の側面６３ａにより理想形状面に近似することで、確実に噛み合い時の干渉量を低減することができる。
【００６１】
＜実施形態の変形態様＞
本実施形態において、傾斜面６４は、単一平面からなる構成とした。これに対して、傾斜面６３は、円筒外周面の一部を構成する曲面からなる構成としてもよい。円筒外周面の一部を構成する曲面は、所定の直径からなる円筒体の外周面に相当するものである。この円筒外周面は、複数の直径を有する曲面体よりも形成しやすい。そのため、傾斜面６４を円筒外周面の一部を構成する曲面からなるように形成することにより、歯元の剛性を確保しつつ確実に干渉部を除去することができる。また、要求精度を満足する凹状歯６２を有する第二面歯車６１の生産コストを低減することができる。
【００６２】
また、雄部６３の側面６３ａは、部分平面Ｐ１〜Ｐ５および円筒面Ｃの組み合わせから構成されるものとした。これに対して、傾斜面６４は、単一平面、円筒外周面の一部を構成する曲面のみからなる構成としてもよい。例えば、側面６３ａは、理想形状面から許容誤差よりも離間しない円筒外周面の一部を構成する曲面により近似して形成する。このような場合でも同様の効果を奏する。また、このような構成は理想形状面の形状にもよるものであり、組み合わせる部分平面の数や円筒外周面の外径などを適宜設定される。
【００６３】
また、外方傾斜面６４ａ、および、内方傾斜面６４ｂは、雄部６３の歯筋方向外方および歯筋方向内方の各端部にそれぞれ形成するものとした。これに対して、何れか一方の端部のみに形成するものとしてもよい。例えば、凸状歯である凸歯ピン３１ｂのピッチ円直径に対して、凹状歯６２のピッチ円直径を所定量だけ小さく設定することがある。このような構成にすると、雄部６３の歯溝方向外方の干渉部は、歯溝方向内方の干渉部よりも大きくなることがある。そして、歯溝方向内方の干渉部による除去量が十分に小さく、雄部６３の端部における表面と理想形状面の離間距離が許容誤差よりも小さければ干渉部の除去加工が不要となる。つまり、歯幅や歯厚、ピッチ円直径などを含む凸歯ピン３１ｂおよび凹状歯６２の歯形を適宜設定することにより、傾斜面６４を雄部６３の歯溝方向外方または内方の何れか一方に形成するものとしてもよい。このような構成においても同様の効果を奏する。
【００６４】
本実施形態において、第一面歯車３１の歯数Ｚ１が、第二面歯車６１の歯数Ｚ２より少なく設定され、第三面歯車７１の歯数Ｚ３と第四面歯車４１の歯数Ｚ４を等しく設定するものとした。これにより、第一面歯車３１と第二面歯車６１の間でのみ差動回転が生じる構成となっている。これに対して、第三面歯車７１の歯数Ｚ３と第四面歯車４１の歯数Ｚ４を異なる歯数に設定し、第三面歯車７１と第四面歯車４１の間で差動回転が生じる構成としてもよい。これにより、揺動歯車５０は、固定軸部材３０および出力軸部材４０に対して差動回転することになる。さらに、第四面歯車４１は、凸状歯として凸歯ピン４１ｂにより第三面歯車７１の凹状歯７２と噛合する構成となっている。つまり、第三面歯車７１において、隣り合う凹状歯７２により形成される雄部７３の理想形状面は、非常に複雑な形状となる。よって、このような第三面歯車７１に対して、第二面歯車６１と同様に、傾斜面を形成するなどの構成を適用することにより、噛み合い時の干渉量を低減することができる。
【００６５】
また、第一面歯車３１および第四面歯車４１において、それぞれ凸歯ピン３１ｂ，４１ｂにより凸状歯を構成するものとした。この他、凸状歯として、第一面歯車本体３１ａおよび第四面歯車本体４１ａに凸状歯を形成した傘歯車としてもよい。また、第一面歯車３１および第四面歯車４１が凸状歯を有し、第二面歯車６１および第三面歯車７１が凹状歯を有する構成とした。これに対して、一方の面歯車が凸状歯を有し、他方の面歯車がこの凸状歯に噛合する凹状歯を有するものであればよい。つまり、例えば、第一面歯車３１が凹状歯を有し、第二面歯車６１が第一面歯車３１の凹状歯に噛合する凸状歯を有するものとしてもよい。このような構成においても、本発明を適用することにより、同様の効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００６６】
１：揺動型歯車装置
１０：ハウジング
２０：入力軸部材、  ２１：入力軸部材本体、  ２２：斜軸部、  ２３：先端部
３０：固定軸部材（基準軸部材）、  ３１：第一面歯車
３１ａ：第一面歯車本体、  ３１ｂ：凸歯ピン（凸状歯）
４０：出力軸部材、  ４１：第四面歯車
４１ａ：第四面歯車本体、  ４１ｂ：凸歯ピン（凸状歯）
５０：揺動歯車、  ５１：揺動歯車本体、  ５１ａ：凸条部、  ５１ｂ：嵌合面
６１：第二面歯車、  ６２：凹状歯、  ６３：雄部、  ６３ａ：側面
６４：傾斜面、  ６４ａ：外方傾斜面、  ６４ｂ：内方傾斜面
７１：第三面歯車、  ７２：凹状歯、  ７３：雄部
８１〜８４：軸受け
Ａ：中心軸線、Ｂ：傾斜軸、  Ｃ：円筒面、  Ｐ１〜Ｐ５：部分平面、  Ｒ：除去部
【図１】
2011163503.tif 000003
【図２】
2011163503.tif 000004
【図３】
2011163503.tif 000005
【図４】
2011163503.tif 000006
【図５】
2011163503.tif 000007