(57)【要約】【課題】低減速比から超高減速比まで減速比を多様に設定でき、伝達効率も高くすることができる歯車機構を提供する。【解決手段】本発明の歯車機構は、第一の内歯車１を有する本体部４と、本体部４に対して相対的に回転可能であり、第二の内歯車２を有する相対回転部７と、第一の内歯車１に噛み合いながら第一の内歯車１の内側を自公転する第一の外歯車１１、及び第二の内歯車２に噛み合いながら第二の内歯車２の内側を自公転する第二の外歯車１２が軸方向に連結される複数の外歯車８と、本体部４に対して相対的に回転可能であると共に、複数の外歯車８を自公転可能に支持するキャリア９と、を備える。第一の外歯車１１と第二の外歯車１２とで、歯数及びモジュールの少なくとも一方を異ならせる。本体部４、キャリア９、及び相対回転部７の一つを固定し、一つを入力軸とし、一つを出力軸とする。【選択図】図２
2015075139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の内歯車を有する本体部と、
前記本体部に対して相対的に回転可能であり、第二の内歯車を有する相対回転部と、
前記第一の内歯車に噛み合いながら前記第一の内歯車の内側を自公転する第一の外歯車、及び前記第二の内歯車に噛み合いながら前記第二の内歯車の内側を自公転する第二の外歯車が軸方向に連結される複数の外歯車と、
前記本体部に対して相対的に回転可能であると共に、前記複数の外歯車を自公転可能に支持するキャリアと、を備え、
前記外歯車の前記第一の外歯車と前記第二の外歯車とで、歯数及びモジュールの少なくとも一方を異ならせ、
前記本体部、前記キャリア、及び前記相対回転部の一つを固定し、一つを入力軸とし、一つを出力軸とする歯車機構。
【請求項２】
前記外歯車の前記第一の外歯車及び前記第二の外歯車は、前記外歯車の側方からみて、ねじれ方向が同じ向きのはすば歯車であることを特徴とする請求項１に記載の歯車機構。
【請求項３】
前記複数の第一の外歯車は、前記第一の内歯車の円周方向に沿って等配され、
前記複数の第二の外歯車は、前記第二の内歯車の円周方向に沿って等配されることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車機構。
【請求項４】
前記キャリアは、前記複数の外歯車が収容される複数の収容凹部を有し、
前記外歯車を回転可能に支持する外歯車軸は、前記収容凹部に収容された前記外歯車及び前記キャリアを貫通し、両端部が前記キャリアに支持されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の歯車機構。
【請求項５】
前記複数の外歯車の個数が２、３、５又は７の約数を持つ場合、２等配、３等配、５等配又は７等配される前記第一の外歯車が同位相で前記第一の内歯車に噛み合い、かつ２等配、３等配、５等配又は７等配される前記第二の外歯車が同位相で前記第二の内歯車に噛み合い、
前記複数の外歯車の個数が２、３、５又は７の約数を持たない場合、全ての前記第一の外歯車が同位相で前記第一の内歯車に噛み合い、かつ全ての前記第二の外歯車が同位相で前記第二の内歯車に噛み合うことを特徴とする請求項３に記載の歯車機構。
【請求項６】
前記キャリアには、前記複数の外歯車を前記第一の内歯車及び前記第二の内歯車に前記第一の内歯車及び前記第二の内歯車の径方向の外側に付勢する付勢手段が設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の歯車機構。
【請求項７】
前記付勢手段は、
前記複数の外歯車の軸方向の両端部に配置される一対のテーパ部と、
前記複数の外歯車が前記第一の内歯車及び前記第二の内歯車の径方向の外側に移動するように、前記一対のテーパ部を前記複数の外歯車軸の軸方向に押す弾性部材と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の歯車機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速機又は増速機に用いられる歯車機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
減速機に用いられる歯車機構の一種として、図１２に示すような不思議遊星歯車機構が知られている（特許文献１参照）。この不思議遊星歯車機構は、入力軸１０１を回転させて太陽歯車１０２を回転させ、太陽歯車１０２の回転を太陽歯車１０２及び固定内歯車１０３の双方に噛み合う複数の遊星歯車１０４に伝達し、複数の遊星歯車１０４を太陽歯車１０２の回りを自公転させる。そして、複数の遊星歯車１０４を固定内歯車１０３の他に、固定内歯車１０３の歯数に対して歯数差を有する回転内歯車１０５に噛み合わせ、回転内歯車１０５によって出力軸１０７を回転させるようにしている。複数の遊星歯車１０４がキャリア１０６に支持された状態で太陽歯車１０２の回りを自公転すると、回転内歯車１０５が固定内歯車１０３との歯数差に応じて回転し、出力軸１０７が入力軸１０１の回転数に対して減速された回転数で回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の不思議遊星歯車機構にあっては、太陽歯車、遊星歯車、及び固定内歯車の三種類の歯車が同時に噛み合わなければ成立しないので、遊星歯車の配置数、三種類の歯車の歯数に制限があり、低減速比から超高減速比まで減速比を多様に設定できないという課題がある。また、三種類の歯車を同時に噛み合わせるためには、三種類の歯車の少なくとも一つに転位を取る必要がある。さらに、歯数差のある固定内歯車及び回転内歯車を共通の遊星歯車に噛み合わせているので、固定内歯車又は回転内歯車に大きく転位を取る必要がある。このため、伝達効率が低くなるという課題がある。伝達効率が低いと、不思議遊星歯車機構を駆動するモータの容量を大きくしなければならなくなる。
【０００５】
そこで本発明は、低減速比から超高減速比まで減速比を多様に設定でき、伝達効率も高くすることができる歯車機構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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、第一の内歯車を有する本体部と、前記本体部に対して相対的に回転可能であり、第二の内歯車を有する相対回転部と、前記第一の内歯車に噛み合いながら前記第一の内歯車の内側を自公転する第一の外歯車、及び前記第二の内歯車に噛み合いながら前記第二の内歯車の内側を自公転する第二の外歯車が軸方向に連結される複数の外歯車と、前記本体部に対して相対的に回転可能であると共に、前記複数の外歯車を自公転可能に支持するキャリアと、を備え、前記外歯車の前記第一の外歯車と前記第二の外歯車とで、歯数及びモジュールの少なくとも一方を異ならせ、前記本体部、前記キャリア、及び前記相対回転部の一つを固定し、一つを入力軸とし、一つを出力軸とする歯車機構である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の外歯車の内側に太陽歯車を設けなくて済むので、第一の外歯車の配置数、第一の外歯車及び第一の内歯車の歯数の自由度が高くなる。また、複数の外歯車の内側に太陽歯車を設けることなく、第一の外歯車及び第二の外歯車の歯数及びモジュールの少なくとも一方を異ならせているので、第二の外歯車及び第二の内歯車の歯数の自由度も高くなる。このため、第一の内歯車及び第二の内歯車に転位を取ることなく、若しくは転位を小さくして第一の外歯車及び第二の外歯車を第一及び第二の内歯車に噛み合わせることができる。歯車の歯数の自由度が高くなることと、転位を少なく若しくは無くして歯車を噛み合わせることができる結果、低減速比から超高減速比まで減速比を多様に設定でき、伝達効率も高くすることができる歯車機構が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一の実施形態の歯車機構の斜視図（一部断面図を含む）である。
【図２】本実施形態の歯車機構の中心線に沿った断面図である。
【図３】本実施形態の歯車機構の分解斜視図である。
【図４】キャリアの分解斜視図である。
【図５】外歯車の分解斜視図である。
【図６】キャリアを示す図である（図６（ａ）はキャリアの斜視図を示し、図６（ｂ）は中心線方向から見たキャリアの詳細図を示す）。
【図７】本実施形態の歯車機構の中心線に沿った断面模式図である（図７（ａ）は外歯車を側方から見た状態を示し、図７（ｂ）は歯車の噛み合い状態を示す）。
【図８】噛み合い位相を示す図である（図８（ａ）は図２のａ−ａ線断面図を示し、図８（ｂ）は図２のｂ−ｂ線断面図を示す）。
【図９】噛み合い位相を示す図である（図９（ａ）は図２のａ−ａ線断面図を示し、図９（ｂ）は図２のｂ−ｂ線断面図を示す）。
【図１０】噛み合い位相を示す図である（図１０（ａ）は図２のａ−ａ線断面図を示し、図１０（ｂ）は図２のｂ−ｂ線断面図を示す）。
【図１１】本発明の第二の実施形態の歯車機構の中心線に沿った断面図である。
【図１２】従来の不思議遊星歯車を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下添付図面に基づいて、本発明の歯車機構の実施形態を詳細に説明する。図１は減速機として使用される本発明の第一の実施形態の歯車機構を示す。同図において、第一の内歯車１及び第二の内歯車２の一部を切断して、歯車機構の内部構造を示す。図２は歯車機構の中心線Ｃに沿った断面図を示し、図３は歯車機構の分解斜視図を示す。
【００１０】
本実施形態の歯車機構は、第一の内歯車１を有する本体部４と、第二の内歯車２を有する相対回転部７と、複数の外歯車８と、複数の外歯車８を自公転可能に支持するキャリア９と、を備える。複数の外歯車８の内側には太陽歯車が設けられていない。複数の外歯車８は中心線Ｃの回りを自公転する。外歯車８の第一の外歯車１１は第一の内歯車１のみに噛み合い、第二の外歯車１２は第二の内歯車２のみに噛み合う。
【００１１】
この歯車機構では、本体部４を固定し、キャリア９を入力軸とし、相対回転部７を出力軸とする。入力軸としてのキャリア９を回転させると、出力軸としての相対回転部７がキャリア９の回転数に対して減速された回転数で回転する。
【００１２】
本体部４には、第一の内歯車１が一体に形成される。相対回転部７には、第二の内歯車２が一体に結合される。第一の内歯車１の中心線Ｃと第二の内歯車の中心線Ｃとは一致する。相対回転部７は本体部４に対して中心線Ｃの回りを回転する。キャリア９は本体部４に対して中心線Ｃの回りを回転する。キャリア９には複数の外歯車８が自公転可能に支持される。外歯車８の第一の外歯車１１は第一の内歯車１に噛み合い、外歯車８の第二の外歯車１２は第二の内歯車２に噛み合う。外歯車８の第一の外歯車１１と第二の外歯車１２は歯数及びモジュールの少なくとも一方が異なっている。
【００１３】
キャリア９を回転させると、相対回転部７が減速する原理は以下のとおりである。キャリア９を回転させると、キャリア９に支持される外歯車８の第一の外歯車１１が第一の内歯車１に噛み合いながら第一の内歯車１の内側を自公転する。第一の外歯車１１には第二の外歯車１２が軸方向に連結されるので、第一の外歯車１１の自公転と一緒に第二の外歯車１２が第二の内歯車２に噛み合いながら第二の内歯車２の内側を自公転する。第二の内歯車２は第一の内歯車１に対して歯数差があり、及び／又は第二の外歯車１２は第一の外歯車１１に対して歯数差がある。このため、第一の内歯車１と第二の内歯車２との歯数差、及び／又は第一の外歯車１１と第二の外歯車１２との歯数差に応じて、第二の内歯車２が回転し、相対回転部７がキャリア９の回転数に対して減速された回転数で回転する。
【００１４】
本実施形態の第一及び第二の内歯車１，２、第一及び第二の外歯車１１，１２には、標準歯車が用いられる。これらの歯車１，２，１１，１２には転位が取られておらず、互いの基準円直径が接する状態で噛み合う。
【００１５】
本実施形態によれば、複数の外歯車８の内側に太陽歯車を設けないので、第一の外歯車１１の配置、第一の外歯車１１及び第一の内歯車１の歯数の自由度が高くなる。また、複数の外歯車８の内側に太陽歯車を設けることなく、第一の外歯車１１及び第二の外歯車１２の歯数及びモジュールの少なくとも一方を異ならせているので、第二の外歯車１２及び第二の内歯車２の歯数の自由度も高くなる。このため、第一の内歯車１及び第二の内歯車２に転位を取ることなく、第一の外歯車１１及び第二の外歯車１２を第一及び第二の内歯車１，２に噛み合わせることができる。歯車の歯数の自由度が高くなることと、転位を無くして歯車を噛み合わせる結果、減速比を多様に例えば１：５の低減速比から１：３０００以上の高減速比まで設定でき、伝達効率も高くすることができる。
【００１６】
歯車機構の各部の詳細な構造は以下のとおりである。図１に示すように、本体部４は、第一の内歯車１が一体に形成される歯車部５と、相対回転部７を回転可能に支持するリング状の軸受外輪部６と、を結合してなる。歯車部５は略円筒形状をなし、歯車部５の内周面に第一の内歯車１が形成される。歯車部５にはフランジ５ａが設けられる。歯車部５のフランジ５ａには軸受外輪部６がボルト等の締結部材１３によって結合される。軸受外輪部６は、クロスローラ軸受の外輪を構成する。クロスローラ軸受は、円筒形のころ１４を隣接するころ１４の軸線が直交するように交互に並べたものである。クロスローラ軸受を使用することで、本体部４に対して相対回転部７を高い剛性で保持することができる。軸受外輪部６の内周面には、断面Ｖ字形状のころ転走面６ａが形成される。軸受外輪部６は図示するように二分割されてもよいし、一体でもよい。軸受外輪部６のころ転走面６ａと第一の内歯車１とでは焼入れの仕方が異なる。歯車部５と軸受外輪部６とを別体にし、別々に焼き入れした後、これらを締結部材１３で一体に結合する。本体部４には、本体部４を相手部品に結合するための取付け穴４ａが加工される。
【００１７】
図２の断面図に示すように、相対回転部７は、第二の内歯車２が一体に形成される略円筒状の歯車部１５と、クロスローラ軸受の内輪を構成する軸受内輪部１６と、を結合してなる。歯車部１５は略円筒形状をなし、歯車部１５の内周面に第二の内歯車２が形成される。歯車部１５にはフランジ１５ａが設けられる。歯車部１５のフランジ１５ａにはボルト等の締結部材１７によって軸受内輪部１６が結合される。軸受内輪部１６の内周面には、断面Ｖ字形状のころ転走面１６ａが形成される。軸受内輪部１６のころ転走面１６ａと第二の内歯車２とでは焼入れの仕方が異なる。歯車部１５と軸受内輪部１６とを別体にし、別々に焼き入れした後、これらを締結部材１７で一体に結合する。相対回転部７には、出力軸を結合するためのタップ穴７ａ（図１参照）が加工される。
【００１８】
図３の分解斜視図に示すように、キャリア９は円筒形をなす。キャリア９の中心線方向の両端部には、本体部４に対してキャリア９を回転可能に支持する一対の軸受１８が設けられる。キャリア９には円周方向に均等間隔を空けて複数の収容凹部２１が形成される。複数の収容凹部２１には、複数の外歯車８が収容される。
【００１９】
図４のキャリア９の分解斜視図に示すように、円筒状のキャリア９は、外歯車８の外歯車軸２２の両端部を支持する一対の円盤状の軸支持部９ａと、軸支持部９ａ，９ａを連結するキャリア本体９ｂと、を備える。キャリア９の剛性を上げるために、軸支持部９ａ，９ａとキャリア本体９ｂとは一体に形成される。軸支持部９ａ，９ａとキャリア本体９ｂとはボルト等の締結部材によって結合されるのではなく、単一の部品からなる。キャリア９の収容凹部２１には、キャリア９を中心線方向に貫通する貫通孔２４が形成される。外歯車８の外歯車軸２２は、収容凹部２１に収容された外歯車８及びキャリア９を貫通し、両端部がキャリア９の軸支持部９ａに支持される。キャリア９の端面９ａ１には入力軸を結合するためのタップ穴（図示せず）が加工される。
【００２０】
収容凹部２１は、外歯車８の第一の外歯車１１及び第二の外歯車１２が形成される外歯車本体２６（図５参照）を収容できる大きさを持つ。収容凹部２１の平面形状は、矩形に形成される。収容凹部２１には、底２１ａ（図２参照）が設けられる。収容凹部２１に収容された外歯車本体２６の第一の外歯車１１及び第二の外歯車１２は、筒状のキャリア９の外周面から突出し、第一の内歯車１及び第二の内歯車２に噛み合う。収容凹部２１に底２１ａを設けることで、キャリア９の剛性が向上する。
【００２１】
図５は、外歯車８の分解斜視図を示す。外歯車８は、第一の外歯車１１及び第二の外歯車１２が形成される外歯車本体２６と、外歯車本体２６を回転可能に支持する外歯車軸２２と、を備える。第一の外歯車１１と第二の外歯車１２とは、互いの軸線が一致するように軸方向に一体に結合される。外歯車本体２６は中空に形成され、外歯車本体２６と外歯車軸２２との間には、ニードルベアリング等の軸受２７が介在する。軸受２７を保持するために外歯車本体２６にはワッシャ２８が組み込まれる。外歯車軸２２の軸方向の両端部には、端に向かって徐々に径が小さくなるようなテーパ２２ａが形成される。
【００２２】
以下に本実施形態の歯車機構のバックラッシ低減方法、はすば歯車化、歯車の噛み合い位相について順番に説明する。
【００２３】
まずバックラッシ低減方法について説明する。図６（ｂ）は中心線の方向から見たキャリア９の軸支持部９ａの詳細図を示す。キャリア９の軸支持部９ａの貫通孔２４には、外歯車８の外歯車軸２２が挿入される。貫通孔２４は径方向（図中Ｙ方向）に細長い長孔に形成される。外歯車軸２２の側面はトルク伝達のためにキャリア９に接する一方、外歯車軸２２の上下面とキャリア９との間には隙間δが存在する。外歯車軸２２は、キャリア９に径方向（図中Ｙ方向）に移動可能にかつ円周方向（図中Ｘ方向）に移動不可能に支持される。
【００２４】
図６（ａ）に示すように、外力が作用するとき、第一の外歯車１１には矢印Ａ１で示す接線力が働き、第二の外歯車１２には矢印Ａ２で示す接線力が働く。図１に示す相対回転部７に負荷をかけ、キャリア９を回転させると、このような外力が働く。接線力Ａ１，Ａ２によって外歯車８にはヨー軸周りにモーメントＭが発生する。外歯車軸２２の円周方向（図中Ｘ方向の）の端部が一体型高剛性のキャリア９に接するので、モーメントＭによる外歯車８の位置ずれを防止することができる。
【００２５】
図４に示すように、キャリア９には、外歯車８を第一及び第二の内歯車１，２に第一及び第二の内歯車１，２の径方向の外側に付勢する付勢手段が組み込まれる。付勢手段は、複数の外歯車軸２２の軸方向の両端部の内側に配置される一対のテーパ部３１，３２と、テーパ部３１，３２に弾性力を付与するテンションロッド３３と、を備える。テーパ部３１，３２の外周面は外歯車軸２２の両端部のテーパ２２ａに接する（図２参照）。テンションロッド３３は一対のテーパ部３１，３２を貫通し、テンションロッド３３の先端部にはナット３４が螺合する。ナット３４を締めると、一対のテーパ部３１，３２が図２の矢印Ａ３の方向に互いに近づくように移動し、外歯車軸２２が第一及び第二の内歯車１，２の径方向（図２の矢印Ａ４の方向）の外側に移動し、外歯車８の第一及び第二の外歯車１１，１２に予圧がかかる。一対のテーパ部３１，３２は複数の外歯車８の外歯車軸２２の両端部を支えているので、複数の外歯車８の第一及び第二の外歯車１１，１２にかかる予圧は均等になる。大きな外力が作用したとき、又は歯車のピッチ誤差がある場合には、テンションロッド３３が伸びて、外歯車８を第一及び第二の内歯車１，２の径方向の内側に退避させる。
【００２６】
本実施形態によれば、テンションロッド３３が外歯車８を第一及び第二の内歯車１，２に第一及び第二の内歯車１，２の径方向の外側に付勢するので、外歯車８に予圧がかかり、バックラッシが低減する。また、テーパ部３１，３２を利用して外歯車８を第一及び第二の内歯車１，２の径方向の外側に移動させるので、楔の効果により大きい予圧力を得ることができる。さらに、テンションロッド３３は変位に対して荷重が直ぐに立ち上がるという特性を持つので、歯車機構の回転剛性（出力軸としての相対回転部７を固定して入力軸としてのキャリア９を回転するときの剛性）を向上させることができる。
【００２７】
次に、はすば歯車化を説明する。図７（ａ）に示すように、第一及び第二の内歯車１，２の歯数、第一及び第二の外歯車１１，１２には、歯すじを軸方向に対して斜めにしたはずば歯車が用いられる。第一の外歯車１１及び第二の外歯車１２は、外歯車８の側方（図７（ａ）の紙面の直交方向）からみてねじれ方向が同じ向きである。すなわち、図７（ａ）に示すように、第一の外歯車１１及び第二の外歯車１２は、歯すじが右下がりになっている右ねじれのはすば歯車である。第一の内歯車１は第一の外歯車１１と同一のねじれ角を持つはすば歯車であり、第二の内歯車２は第二の外歯車１２と同一のねじれ角を持つはすば歯車である。
【００２８】
図７（ｂ）は第一及び第二の外歯車１１，１２と第一及び第二の内歯車１，２との噛み合い部分を模式的に示した図である。第一及び第二の外歯車１１，１２のねじれ方向を同じ向きにすることで、外力が作用したときの軸方向の分力（図７（ｂ）の矢印Ａ５，Ａ６で示す）を相殺することができる。外力が作用するとき、第一の外歯車１１と第一の内歯車１との噛み合い部分には、図７（ｂ）の矢印Ａ１で示す接線力が作用し、第二の外歯車１２と第二の内歯車２との噛み合い部分には、図７（ｂ）の矢印Ａ２で示す接線力が作用する。この接線力Ａ１、Ａ２は図６で示す接線力Ａ１，Ａ２と同一である。接線力Ａ１，Ａ２は互いに反対方向を向く。接線力Ａ１によって第一の外歯車１１には矢印Ａ５で示す分力が発生し、接線力Ａ２によって第二の外歯車１２には矢印Ａ６で示す分力が働く。分力Ａ５と分力Ａ６は互いに反対方向を向くので、接線力Ａ１，Ａ２に起因する分力Ａ５，Ａ６が相殺される。
【００２９】
この実施形態では、第一の内歯車１と第二の内歯車２とで歯数が異なっており、第一の内歯車１の基準円直径ｄ１と第二の内歯車２の基準円直径ｄ２も異なっている。基準円直径ｄ１とｄ２とが異なると、分力Ａ５，Ａ６の大きさが異なってくる。分力Ａ５の大きさと分力Ａ６の大きさを釣り合わせるために、ねじれ角θ１とねじれ角θ２とを異ならせる。
【００３０】
本実施形態によれば、第一及び第二の外歯車１１，１２にはすば歯車を使用するので、低騒音化を図ることができると共に、噛み合い率を向上させることができる。また、第一の外歯車１１及び第二の外歯車１２のはすば歯車は、ねじれ方向が同じ向きであるので、軸方向の分力Ａ５，Ａ６が相殺され、外歯車８がキャリア９を軸方向に押すスラスト力が低減される。したがって、効率損失を低減することができる。
【００３１】
次に、歯車の噛み合い位相を説明する。この例では、第一及び第二の内歯車１，２、第一及び第二の外歯車１１，１２の歯数、外歯車８の個数は以下のとおりである。
【表１】
2015075139.tif 000003
【００３２】
図８（ａ）は第一の内歯車１における歯車機構の断面図（図２の（ａ）−（ａ）線断面図）を示し、図８（ｂ）は第二の内歯車２における歯車機構の断面図（図２の（ｂ）−（ｂ）線断面図）を示す。外歯車８の個数は４であるから、２の約数を持つ。２等配される第一の外歯車１１−１，１１−３は同位相で第一の内歯車１に噛み合い、２等配される第一の外歯車１１−２，１１−４は同位相で第一の内歯車１に噛み合う。また、２等配される第二の外歯車１２−１，１２−３は同位相で第二の内歯車２に噛み合い、２等配される第二の外歯車１２−２，１２−４は同位相で第二の内歯車２に噛み合う。図８（ａ）に示すように、第一の外歯車１１の凸部１１ａの中心Ｃ１から隣の凸部１１ａの中心Ｃ２までの角度θを一周期としたとき、噛み合い位相はこの一周期の範囲内で変化する。噛み合い位相が同一とは、図８（ａ）に示すように、第一の外歯車１１−１が凸部１１ａの中心Ｃ１で第二の内歯車２に噛み合う場合、第一の外歯車１１−３も凸部１１ａの中心Ｃ１で第二の内歯車２に噛み合うことをいう。
【００３３】
外力が作用するとき、第一の内歯車１には図８（ａ）の矢印Ａ７で示すトルクが作用する。第一の外歯車１１−１の圧力角によって第一の外歯車１１−１には図８（ａ）の矢印Ａ８で示す分力が発生し、第一の外歯車１１−３には図８（ａ）の矢印Ａ９で示す分力が発生する。２等配される第一の外歯車１１−１，１１−３の噛み合い位相を同位相にすることで分力Ａ８，Ａ９を相殺することができる。同様に、外力が作用するとき、第二の内歯車２には図８（ｂ）の矢印Ａ７で示す反対方向のトルクが作用する。第二の外歯車１２−１の圧力角によって第二の外歯車１２−１には図８（ｂ）の矢印Ａ８で示す分力が発生し、第二の外歯車１２−３には図８（ｂ）の矢印Ａ９で示す分力が発生する。２等配される第二の外歯車１２−１，１２−３の噛み合い位相を同位相にすることで分力Ａ８，Ａ９を相殺することができる。
【００３４】
なお、この例では、第一の内歯車１の歯数が８４であり、４で割り切れる。第二の内歯車２の歯数も８０であり、４で割り切れる。このため、４等配される第一の外歯車１１−１〜１１−４が同位相で第一の内歯車１に噛み合い、４等配される第二の外歯車１２−１〜１２−４が同位相で第二の内歯車２に噛み合う。
【００３５】
本実施形態によれば、第一及び第二の外歯車１１，１２を第一及び第二の内歯車１，２の円周方向に沿って等配するので、第一及び第二の外歯車１１，１２の圧力角に起因した分力Ａ８，Ａ９を相殺することができる。特に２等配された第一の外歯車１１の噛み合い位相を同位相にし、２等配された第二の外歯車１２の噛み合い位相を同位相にするので、分力Ａ８，Ａ９を効果的に相殺することができる。この結果、キャリア９に分力Ａ８，Ａ９に起因したモーメントが発生するのを防止でき、トルクリップルを小さくでき、効率損失を少なくすることができる。
【００３６】
第一及び第二の内歯車１，２の内側に複数の外歯車８を配置することで、第一及び第二の外歯車１１，１２の同時に噛み合っている歯の歯数も多くすることでき、第一及び第二の外歯車１１，１２のモジュールを小さくすることができる。モジュールが小さくなれば、歯車機構の小型化を図れ、ひいては減速機の小型化を図れる。
【００３７】
図９は、第一及び第二の内歯車１，２、第一及び第二の外歯車１１，１２の歯数、外歯車８の個数を以下の表２のように設定した例を示す。図９（ａ）は第一の内歯車１における歯車機構の断面図を示し、図９（ｂ）は第二の内歯車２における歯車機構の断面図を示す。
【表２】
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【００３８】
この例では、外歯車８の個数は４であるから、２の約数を持つ。２等配される第一の外歯車１１−１，１１−３は同位相で第一の内歯車１に噛み合い、２等配される第一の外歯車１１−２，１１−４は同位相で第一の内歯車１に噛み合う。また、２等配される第二の外歯車１２−１，１２−３は同位相で第二の内歯車２に噛み合い、２等配される第二の外歯車１２−２，１２−４は同位相で第二の内歯車２に噛み合う。ただし、第一の内歯車１の歯数は８２であり、４で割り切れない。このため、第一の外歯車１１−２，１１−４は第一の外歯車１１−１，１１−３に対して１／２だけ位相がすれている。第二の内歯車２の歯数は８０であり、４で割り切れるから、４等配される第二の外歯車１２−１〜１２−４は全て同位相で第二の内歯車２に噛み合う。
【００３９】
図１０は、第一及び第二の内歯車１，２、第一及び第二の外歯車１１，１２の歯数、外歯車８の個数を以下の表３のように設定した例を示す。図１０（ａ）は第一の内歯車１における歯車機構の断面図を示し、図１０（ｂ）は第二の内歯車２における歯車機構の断面図を示す。
【表３】
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【００４０】
この例では、外歯車８の個数は３であるから、３の約数を持つ。３等配される第一の外歯車１１−１〜１１−３は同位相で第一の内歯車１に噛み合い、３等配される第二の外歯車１２−１〜１２−３は同位相で第二の内歯車２に噛み合う。
【００４１】
図１１は、本発明の第二の実施形態の歯車機構の中心線に沿った断面図を示す。第二の実施形態の歯車機構では、バックラッシ低減方法が第一の実施形態と異なる。その他の構造は第一の実施形態の歯車機構と同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。
【００４２】
上記実施形態では、図２に示すようにテンションロッド３３の弾性力によって第一及び第二の外歯車１１，１２の予圧力を調整しているが、この実施形態では、皿ばね４１の弾性力によって第一及び第二の外歯車１１，１２の予圧力を調整している。テンショナー４２に螺合するナット４３を調整することで、皿ばね４１の弾性力を調整することができる。皿ばね４１の反力により一対のテーパ部としてのテンショナー４２及びテーパスリーブ４４が矢印方向Ａ３に移動させ、外歯車８を第一及び第二の内歯車１，２の径方向の外側に移動させる。これにより、第一及び第二の外歯車１１，１２に予圧がかかる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に具現化できる。
【００４４】
例えば、上記実施形態では、歯車機構を減速機として使用する例を説明したが、増速機として使用することもできる。増速機として使用する場合、相対回転部が入力軸になり、キャリアが出力軸になる。
【００４５】
上記実施形態では、本体部を固定し、キャリアを入力軸にし、相対回転部を出力軸にしているが、本体部、キャリア、相対回転部は一つを固定し、一つを入力軸とし、一つを出力軸にすればよい。例えば、相対回転部を固定し、キャリアを入力軸にし、本体部を出力軸にすることもできるし、相対回転部を固定し、本体部を入力軸にし、キャリアを出力軸にすることもできる。
【００４６】
上記実施形態の第一及び第二の内歯車の歯数、外歯車の個数、第一及び第二の外歯車の歯数は一例であり、必要とされる減速比又は増速比に応じて様々に設定することができる。
【００４７】
上記実施形態の歯車機構の構造、形状は一例であり、本発明の要旨を変更しない範囲で他の構造、形状を採用し得る。
【符号の説明】
【００４８】
１…第一の内歯車，２…第二の内歯車，４…本体部，７…相対回転部，８…外歯車，９…キャリア，１１…第一の外歯車，１２…第二の外歯車，２１…収容凹部，２２…外歯車軸，２４…貫通孔，３１，３２…テーパ部，３３…テンションロッド（弾性部材），４１…皿ばね（弾性部材），４２…テンショナー（テーパ部），４４…テーパスリーブ（テーパ部）
【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８】
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【図１２】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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