(57)【要約】【課題】トルクの伝達効率が優れた歯車伝動装置を実現する。【解決手段】歯車伝動装置１００は、内歯歯車１０と、外歯歯車２８を備えている。外歯歯車２８は、内歯歯車１０に対して相対的に偏心回転する。内歯歯車１０は、内歯部材６と、円柱状部材８を備えている。円柱状部材８は、内歯部材６の内周面に設けられている溝９に挿入されている。外歯歯車２８は、円柱状部材８に接することにより内歯歯車１０と噛み合っている。歯車伝動装置１００では、円柱状部材８と外歯歯車２８の間の摩擦係数が、円柱状部材８と溝９の間の摩擦係数より大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内歯歯車と、内歯歯車に対して相対的に偏心回転する外歯歯車と、を備えている歯車伝動装置であり、
内歯歯車は、内歯部材と、内歯部材の内周面に設けられている溝に挿入されている円柱状部材とを備えており、
外歯歯車は、円柱状部材に接することにより内歯歯車と噛み合っており、
円柱状部材と外歯歯車の間の摩擦係数が、円柱状部材と溝の間の摩擦係数より大きい歯車伝動装置。
【請求項２】
前記溝の表面の表面粗さが、外歯歯車の歯面の表面粗さより小さい請求項１に記載の歯車伝動装置。
【請求項３】
外歯歯車の歯面の表面粗さが０．２μｍ以上０．５μｍ以下であり、
前記溝の表面の表面粗さが０．３μｍ未満である請求項２に記載の歯車伝動装置。
【請求項４】
円柱状部材の周面の筋目の方向が、外歯歯車の歯面の筋目の方向と同一であるとともに、前記溝の表面の筋目の方向と異なる請求項１から３のいずれか一項に記載の歯車伝動装置。
【請求項５】
前記溝の表面に被覆部が設けられており、
被覆部と円柱状部材の間の摩擦係数が、前記溝の表面と円柱状部材の間の摩擦係数より小さい請求項１から４のいずれか一項に記載の歯車伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、歯車伝動装置に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
内歯歯車と、内歯歯車と噛み合いながら内歯歯車に対して相対的に偏心回転する外歯歯車を備える歯車伝動装置が知られている。このような歯車伝動装置では、内歯歯車が、内歯部材の内周面に設けられている溝に円柱状部材を挿入することにより形成されることがある。特許文献１には、円柱状部材（外ピン）の周面における軸方向の表面粗さを周方向の表面粗さより小さくし、円柱状部材と溝（外ピン溝）の間の摩擦を小さくする歯車伝動装置が開示されている。また、特許文献１には、溝の表面における軸方向の表面粗さを周方向の表面粗さより小さくし、円柱状部材と溝の間の摩擦を小さくすることができる旨の記載もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１８５６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の歯車伝動装置では、内歯歯車を構成している円柱状部材と溝の間の摩擦を小さくし、摩擦による損失を低減している。しかしながら、円柱状部材と溝の間の摩擦を小さくすると、円柱状部材（内歯歯車の歯）と外歯歯車の間の摩擦が小さくなることがある。その結果、内歯歯車と外歯歯車の間で滑りが生じることがある。内歯歯車と外歯歯車の間で滑りが生じると、トルクの伝達効率が低下する。本明細書は、上記課題を解決するものであり、トルクの伝達効率が優れた歯車伝動装置を実現する技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する技術は、内歯歯車と、内歯歯車に対して相対的に偏心回転する外歯歯車を備えている歯車伝動装置に関する。その歯車伝動装置では、内歯歯車は、内歯部材と、内歯部材の内周面に設けられている溝に挿入されている円柱状部材を備えている。また、外歯歯車は、円柱状部材に接することにより内歯歯車と噛み合っている。本明細書で開示する歯車伝動装置では、円柱状部材と外歯歯車の間の摩擦係数が、円柱状部材と溝の間の摩擦係数より大きい。
【０００６】
上記の歯車伝動装置では、円柱状部材（内歯歯車の歯）は、溝内で回転することができる。具体的には、外歯歯車が内歯歯車と噛み合いながら内歯歯車に対して相対的に偏心回転するときに、円柱状部材は、溝に対して回転する。円柱状部材と外歯歯車の間の摩擦係数は、円柱状部材と溝の間の摩擦係数より大きい。そのため、円柱状部材は、溝内で回転することにより、外歯歯車に対して転がることができる。すなわち、円柱状部材は、外歯歯車に対して転がり軸受として機能する。円柱状部材と外歯歯車の間の滑りを抑制することができるので、歯車伝動装置のトルク伝達損失を低減することができる。なお、円柱状部材は、上記溝に対して滑り軸受として機能する。
【０００７】
上記「内歯歯車に対して相対的に偏心回転する外歯歯車」とは、外歯歯車が歯車伝動装置の軸線に対して偏心回転する形態だけではなく、内歯歯車が歯車伝動装置の軸線に対して偏心回転する形態も含む。すなわち、「内歯歯車に対して相対的に偏心回転する外歯歯車」とは、内歯歯車と外歯歯車の一方が歯車伝動装置の軸線に対して偏心回転し、内歯歯車と外歯歯車が相対的に偏心回転することを意味する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施例の歯車伝動装置の断面図を示す。
【図２】図１のII-II線に沿った断面図を示す。
【図３】図２の破線IIIで囲った部分の拡大図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本明細書で開示する歯車伝動装置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。
【００１０】
歯車伝動装置は、内歯歯車と外歯歯車を備えていてよい。内歯歯車と外歯歯車は、互いに噛み合いながら、相対的に偏心回転してもよい。すなわち、外歯歯車が、内歯歯車と噛み合いながら偏心回転してもよい。あるいは、内歯歯車が、外歯歯車と噛み合いながら偏心回転してもよい。内歯歯車は、内歯部材と、内歯部材の内周面に設けられている溝に挿入されている円柱状部材を備えていてよい。換言すると、内歯歯車は、内歯部材の内周面に形成されている溝と、その溝に挿入される円筒状部材によって形成されていてよい。以下、本明細書では、内歯部材の内周面に形成されている溝を、挿入溝と称することがある。
【００１１】
外歯歯車が偏心回転するタイプである場合、歯車伝動装置のケースが、内歯部材を兼ねていてよい。すなわち、内歯歯車が、ケースの内周に形成されていてよい。この場合、ケースの内側に、キャリア，クランクシャフト及び外歯歯車が配置されていてもよい。クランクシャフトは、キャリアに回転可能に支持されていてよい。クランクシャフトは、偏心体を備えていてよい。外歯歯車は、クランクシャフトの偏心体と係合し、クランクシャフトの回転に伴って偏心回転してよい。内歯歯車は、外歯歯車の歯数と異なる歯数を有していてよい。
【００１２】
挿入溝に挿入された円筒状部材が、内歯歯車の歯として機能してもよい。この場合、内歯部材の内周面のうち、隣り合う挿入溝の間が、内歯歯車の歯溝として機能してもよい。歯車伝動装置の軸線に直交する断面において、各々の挿入溝の形状が円弧状であってよい。各々の挿入溝は、歯車伝動装置の軸線に沿って延びていてよい。この場合、各々の挿入溝は、内歯部材の周方向に等間隔に設けられていてよい。
【００１３】
挿入溝が円弧状の場合、挿入溝の表面を含む仮想円の中心が円柱状部材の回転軸上に位置しており、仮想円の径と円柱状部材の径がほぼ等しくてよい。円柱状部材は、外歯歯車と接触しながら、挿入溝内で回転してもよい。すなわち、外歯歯車が内歯歯車と噛み合いながら相対的に偏心回転するときに、円柱状部材は、挿入溝内で回転してもよい。
【００１４】
歯車伝動装置が駆動しているときに、円柱状部材と外歯歯車の間の摩擦係数は、円柱状部材と挿入溝の間の摩擦係数より大きくてよい。より具体的には、円柱状部材が外歯歯車の歯面に対して滑り始めるときの摩擦係数（ころがり摩擦係数）は、円柱状部材が挿入溝に対して滑り始めるときの摩擦係数（ころがり摩擦係数）より大きくてよい。また、挿入溝の表面の表面粗さが、外歯歯車の歯面の表面粗さより小さくてよい。この場合、異なる工具で加工することにより、異なる値の表面粗さを達成してもよい。あるいは、挿入溝及び外歯歯車を加工した後に、挿入溝の表面の筋目を除去する加工を行ってもよい。
【００１５】
外歯歯車の歯面の表面粗さは、Ｒａ０．２μｍ以上Ｒａ０．５μｍ以下であってよい。表面粗さがＲａ０．２μｍ未満の場合、円柱状部材と外歯歯車の歯面との間に十分な摩擦を得ることができず、円柱状部材が外歯歯車の歯面に対して滑ることが起こり得る。また、表面粗さがＲａ０．５μｍを超えると、駆動しているときに発熱等が生じ易くなり、外歯歯車の耐久性（寿命）が低下することが起こり得る。なお、外歯歯車の歯面の表面粗さがＲａ０．２μｍ以上Ｒａ０．５μｍ以下の場合、挿入溝の表面粗さは、Ｒａ０．２μｍ未満であってよい。
【００１６】
挿入溝の表面粗さは、Ｒａ０．３μｍ未満であってよい。なお、挿入溝の表面粗さは、好ましくはＲａ０．２μｍ以下であり、特に好ましくはＲａ０．１μｍ以下であってよい。また、挿入溝の加工工程が複雑になったり加工時間が増大することを避けるために、挿入溝の表面粗さは、０．０１μｍ以上であってよい。なお、挿入溝の表面粗さがＲａ０．３μｍ未満の場合、外歯歯車の歯面の表面粗さは、Ｒａ０．３μｍ以上Ｒａ０．５μｍ以下であってよい。
【００１７】
円柱状部材の周面の筋目の方向が、外歯歯車の歯面の筋目の方向と同一であってよい。筋目の方向を同一にすることにより、円柱状部材と外歯歯車の間の摩擦係数が大きくなり、円柱状部材が外歯歯車の歯面に対して滑ることを抑制することができる。また、円柱状部材の周面の筋目の方向が、挿入溝の表面の筋目の方向と異なっていてもよい。筋目の方向が異なると、円柱状部材と挿入溝の間の摩擦係数が小さくなり、円柱状部材が挿入溝に対して滑り易くなる。円柱状部材を挿入溝に対して滑り易くすることにより、相対的に円柱状部材と外歯歯車の間の摩擦係数を大きくすることができる。円柱状部材の周面の筋目の方向は、挿入溝の表面の筋目の方向に直交していてもよい。なお、筋目とは、部品を加工する際に部品の表面に生じる加工痕のことである。
【００１８】
挿入溝の表面に、被覆部が設けられていてもよい。この場合、被覆部と円柱状部材の間の摩擦係数が、挿入溝の表面と円柱状部材の間の摩擦係数より小さくてよい。すなわち、
被覆部を設けることにより、被覆部を設けなかったときに比べ、円柱状部材が挿入溝に対して滑り易くなっていてよい。被覆部は、挿入溝の表面に形成されたカーボン、フッ素樹脂、モリブデンの皮膜であってよい。挿入溝の表面に被覆部を設けることにより、挿入溝の表面の表面粗さを低下させてもよい。
【実施例】
【００１９】
（第１実施例）
図１及び図２を参照し、歯車伝動装置１００の基本的な構造について説明する。図１は、歯車伝動装置１００の縦断面図（歯車伝動装置１００の軸線１２に沿った断面図）を示している。図２は、歯車伝動装置１００の横断面図（歯車伝動装置１００の軸線１２に直交する線に沿った断面図）を示している。歯車伝動装置１００は、内歯歯車１０とキャリア４とクランクシャフト１４と外歯歯車２８を備えている。
【００２０】
内歯歯車１０は、ケース６と内歯ピン８を備えている。ケース６の内周に複数の内歯ピン８を配置することにより、内歯歯車１０が形成されている。内歯ピン８は、円柱状であり、ケース６の内周面７に形成されている挿入溝９に挿入されている。挿入溝９は、ケース６の内周の周方向に等間隔に設けられている。また、挿入溝９は、歯車伝動装置１００の軸線１２に平行に延びている。すなわち、内歯ピン８は、ケース６の内周の周方向に等間隔に設けられているとともに、軸線１２に平行に延びている。ケース６は内歯部材の一例であり、内歯ピン８は円柱状部材の一例である。
【００２１】
キャリア４は、一対の軸受２２（以下、主軸受２２と称することがある）によって、ケース６に回転可能に支持されている。主軸受２２は、キャリア４がケース６に対してアキシャル方向及びラジアル方向に移動することを規制している。歯車伝動装置１００では、主軸受２２としてアンギュラ玉軸受を用いている。キャリア４は、第１プレート４ａと第２プレート４ｃを備えている。第１プレート４ａは、柱状部４ｂを備えている。柱状部４ｂは、第１プレート４ａから第２プレート４ｃに向けて延びており、ボルト３４によって第２プレート４ｃに固定されている。ボルト３４は、第２プレート４ｃを通過して、柱状部４ｂに設けられたボルト溝３４ａに締結されている。
【００２２】
なお、柱状部４ｂと第２プレート４ｃには、周方向の位置決めをするための位置決めピン（図示省略）が挿入されている。図２には、柱状部４ｂに設けられているピン孔３６が示されている。第２プレート４ｃにもピン孔（図示省略）が設けられている。位置決めピンは、第２プレート４ｃのピン孔を通過して、ピン孔３６に挿入されている。また、オイルシール１８が、ケース６と第１プレート４ａの間に配置されている。
【００２３】
クランクシャフト１４は、一対の軸受２０によって、キャリア４に回転可能に支持されている。一対の軸受２０は、クランクシャフト１４がキャリア４に対してアキシャル方向及びラジアル方向に移動することを規制している。歯車伝動装置１００では、一対の軸受２０として円錐ころ軸受を用いている。クランクシャフト１４は、入力歯車３２と２個の偏心体３０を備えている。偏心体３０は、一対の軸受２２の間に配置されている。偏心体３０は、円筒ころ軸受２６を介して、外歯歯車２８に係合している。外歯歯車２８は、クランクシャフト１４を介してキャリア４に支持されている。なお、入力歯車３２は、一対の軸受２０の外側に配置されている。
【００２４】
歯車伝動装置１００では、モータ（図示省略）のトルクは、入力歯車３２に伝達される。モータのトルクが入力歯車３２に伝達されると、クランクシャフト１４の回転に伴って、偏心体３０が偏心回転する。偏心体３０の偏心回転に伴って、外歯歯車２８が、内歯歯車１０と噛み合いながら偏心回転する。外歯歯車２８は、軸線１２の周りを偏心回転する。２個の偏心体３０は、互いに対称に偏心している。そのため、２個の外歯歯車２８は、軸線１２に対して互いに反対方向に偏心しながら、軸線１２の周りを偏心回転する。外歯歯車２８の歯数と内歯歯車１０の歯数（内歯ピン８の数）は異なる（図２を参照）。そのため、外歯歯車２８が偏心回転すると、外歯歯車２８と内歯歯車１０の歯数差に応じて、外歯歯車２８を支持しているキャリア４が、ケース６に対して回転する。軸線１２は、キャリア４の回転軸ということもできる。
【００２５】
図３を参照し、歯車伝動装置１００の特徴について説明する。上記したように、外歯歯車２８は、内歯歯車１０と噛み合いながら偏心回転する。より具体的には、外歯歯車２８は、歯面が内歯ピン８の周面に接触しながら、軸線１２の周りを偏心回転する。外歯歯車２８が矢印Ｒ１方向に回転すると、内歯ピン８は、挿入溝９内で矢印Ｒ２方向に回転する。内歯ピン８は、挿入溝９に対して滑りながら、挿入溝９内で回転する。
【００２６】
歯車伝動装置１００では、外歯歯車２８の歯面と内歯ピン８の周面との間の摩擦係数が、挿入溝９の表面と内歯ピン８の周面との間の摩擦係数より大きい。そのため、外歯歯車２８と内歯ピン８は、挿入溝９と内歯ピン８よりも滑りにくい。内歯ピン８は、外歯歯車２８の歯面を滑り始めるときの力よりも弱い力で、挿入溝９に対して滑る。そのため、外歯歯車２８が矢印Ｒ１方位に回転すると、内歯ピン８は、外歯歯車２８の歯面を転がりながら矢印Ｒ２方向に回転する。内歯ピン８は、外歯歯車２８に対しては転がり軸受として機能し、挿入溝９に対しては滑り軸受として機能する。なお、歯車伝動装置１００では、外歯歯車２８，内歯ピン８及び挿入溝９に対して、以下の処理（１）〜（３）の少なくとも一つが行われている。
【００２７】
処理（１）：挿入溝９の表面の表面粗さＲａを、外歯歯車２８の歯面の表面粗さＲａより小さくする。
処理（２）：外歯歯車２８の歯面の筋目の方向を内歯ピン８の周面の筋目の方向と同一に調整し、さらに、挿入溝９の表面の筋目の方向を内歯ピン８の周面の筋目の方向と異なるように調整する。
処理（３）：挿入溝９の表面を被覆し、被覆した後の挿入溝９と内歯ピン８の間の摩擦係数を、被覆前の挿入溝９と内歯ピン８の間の摩擦係数より低くする。
【００２８】
処理（１）を行うことにより、内歯ピン８に対して特別な処理を行うことなく、外歯歯車２８と内歯ピン８の間の摩擦係数を、挿入溝９と内歯ピン８の間の摩擦係数より大きくすることができる。外歯歯車２８は、内歯ピン８を介して挿入溝９（ケース６）に接している。すなわち、外歯歯車２８と挿入溝９の間に、内歯ピン８が配置されている。上記（１）の処理を行うことにより、外歯歯車２８は、挿入溝９と比較して、内歯ピン８に対して滑りにくくなる。より具体的には、外歯歯車２８が内歯ピン８に対して滑り始めるよりも前に、内歯ピン８が挿入溝９に対して滑りながら回転する。
【００２９】
なお、外歯歯車２８の歯面の表面粗さは、Ｒａ０．２μｍ以上０．５μｍ以下に調整する。表面粗さをＲａ０．２μｍ以上に調整することにより、外歯歯車２８が内歯ピン８に対して滑ることをより確実に抑制することができる。また、表面粗さをＲａ０．５μｍ以下に調整することにより、外歯歯車２８の歯面の摩耗を抑制することができる。外歯歯車２８の歯面の表面粗さをＲａ０．２μｍ以上０．５μｍ以下に調整することにより、外歯歯車２８の劣化を抑制しながら、内歯ピン８が外歯歯車２８に対して滑ることを抑制することができる。また、挿入溝９の表面の表面粗さＲａを０．０１μｍ以上０．１μｍ以下に調整することにより、挿入溝９の加工が煩雑になることを避けながら、内歯ピン８を挿入溝９に対して滑り易くすることができる。
【００３０】
処理（２）を行うことにより、外歯歯車２８と挿入溝９の表面粗さＲａを調整することなく、外歯歯車２８と内歯ピン８の間の摩擦係数を、挿入溝９と内歯ピン８の間の摩擦係数より大きくすることができる。例えば、円柱状の部品（円柱状部材）の表面に形成された筋目の方向が平板の表面に形成された筋目の方向と異なる場合、円柱状部材が平板の表面を転がるときに、円柱状部材と平板の接触面積が低減し、両者の間に滑りが生じ易くなる。それに対して、円柱状部材の表面に形成された筋目の方向が平板の表面に形成された筋目の方向と同じ場合、筋目同士が引っかかり、両者の間に滑りが生じにくくなる。処理（２）においては、挿入溝９の表面の筋目の方向を、内歯ピン８の周面の筋目の方向と直交させることにより、より確実に内歯ピン８を挿入溝９に対して滑り易くすることができる。
【００３１】
外歯歯車２８，内歯ピン８及び挿入溝９の筋目の方向について具体的に説明する。上記したように、外歯歯車２８は、軸線１２の周りを偏心回転する。外歯歯車２８の加工の際、典型的に、外歯歯車２８は、歯面の筋目が軸線１２に平行になるように加工されるか、歯面の筋目が軸線１２に対して直交するように加工される。同様に、内歯ピン８の周面及び挿入溝９を加工する際も、典型的に、筋目が軸線１２に対して平行になるように加工されるか、筋目が軸線１２に対して直交するように加工される。
【００３２】
そのため、外歯歯車２８を筋目が軸線１２に平行に形成されるように加工する場合、内歯ピン８を筋目が軸線１２に平行に形成されるように加工し、挿入溝９を筋目が軸線１２に直交する方向の形成されるように加工する。外歯歯車２８を筋目が軸線１２に対して直交する方向に形成されるように加工する場合、内歯ピン８を筋目が軸線１２に対して平行に形成されるように加工し、挿入溝９を筋目が軸線１２に平行に形成されるように加工する。なお、筋目の方向は、加工する工具を動かす方向を変更することにより調整することができる。
【００３３】
処理（３）を行うことにより、内歯ピン８及び外歯歯車２８に対して特別な処理を行うことなく、外歯歯車２８と内歯ピン８の間の摩擦係数を、挿入溝９と内歯ピン８の間の摩擦係数より大きくすることができる。具体的には、処理（３）では、内歯ピン８と挿入溝９の間の摩擦係数を低減することにより、相対的に、外歯歯車２８と内歯ピン８の間の摩擦係数を大きくする。すなわち、外歯歯車２８と内歯ピン８の間の摩擦係数は変えることなく、内歯ピン８と挿入溝９の間の摩擦係数を低くすることにより、結果として、外歯歯車２８と内歯ピン８の間の摩擦係数を、挿入溝９と内歯ピン８の間の摩擦係数より大きくする。なお、カーボン、フッ素樹脂、モリブデン等を挿入溝９の表面にコーティングし、これらの材料の皮膜を形成することにより、挿入溝９の表面を被覆することができる。皮膜（被覆部）は、皮膜を形成した後の挿入溝９と内歯ピン８の間の摩擦係数が０．０１μｍ以上０．１μｍ以下になるように形成される。
【００３４】
歯車伝動装置１００の利点を説明する。上記したように、外歯歯車２８の歯面と内歯ピン８の周面との間の摩擦係数が、挿入溝９の表面と内歯ピン８の周面との間の摩擦係数より大きい。そのため、歯車伝動装置１００を駆動したときに、外歯歯車２８内歯ピン８の間で滑りが生じにくく、内歯ピン８は、外歯歯車２８に対して転がり軸受として機能する。外歯歯車２８と内歯歯車１０の間でトルクの伝達損失を抑制することができる。
【００３５】
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。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】
【００３６】
６：内歯部材
８：円柱状部材
９：溝
１０：内歯歯車
２８：外歯歯車
１００：歯車伝動装置
【図１】
2015209956.tif 000003
【図２】
2015209956.tif 000004
【図３】
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