(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力回転数の回転運動を前記入力回転数よりも低い中間回転数の回転運動に変換する第１減速機構と、
前記中間回転数の回転運動を前記中間回転数よりも低い出力回転数の回転運動に変換する第２減速機構と、
を備え、
前記第１減速機構は、
中心軸を中心として前記入力回転数で回転する太陽ローラと、
前記太陽ローラよりも径方向外側に配置された円環状の支持部と、
前記太陽ローラの外周面と前記支持部の内周面とに接触し、前記太陽ローラの回転に伴い自転しながら前記中心軸の周りを前記中間回転数で公転する遊星転動体と、
を有し、
前記第２減速機構は、
前記中心軸を中心として円環状に配列された複数の歯をもつ固定歯車と、
前記固定歯車の歯に対向する複数の歯をもつ回転歯車と、
を有し、
前記固定歯車の歯数と前記回転歯車の歯数とが相違し、
前記遊星転動体から受ける押圧によって、前記固定歯車と前記回転歯車とが部分的に噛み合い、
前記遊星転動体の前記公転に伴い、前記固定歯車と前記回転歯車との噛み合う位置が、前記中心軸を中心として、前記中間回転数で周方向に変化し、
前記固定歯車と前記回転歯車との歯数の差によって、前記固定歯車に対して前記回転歯車が、前記出力回転数で回転する減速機。
【請求項２】
請求項１に記載の減速機であって、
前記支持部の内周面は、前記遊星転動体に対して前記押圧の方向に接触する接触面を有する減速機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の減速機であって、
前記中心軸を中心として前記回転歯車とともに回転する出力軸
をさらに備え、
前記回転歯車と前記出力軸とが、可撓性の腕部を介して繋がる減速機。
【請求項４】
請求項３に記載の減速機であって、
前記回転歯車、前記腕部、および前記出力軸が、単一の部材である減速機。
【請求項５】
請求項４に記載の減速機であって、
前記単一の部材は、樹脂製である減速機。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の減速機であって、
前記遊星転動体は、前記太陽ローラの外周面に接触する接触部および前記支持部の内周面に接触する接触部とは異なる部分で、前記回転歯車に接触する減速機。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の減速機であって、
前記遊星転動体は、球体である減速機。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の減速機であって、
前記太陽ローラおよび前記支持部の少なくとも一方に、前記遊星転動体へ向かう法線力を発生させる弾性部材
をさらに有する減速機。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の減速機であって、
前記第１減速機構は、複数の前記遊星転動体を有し、
前記回転歯車は、複数の前記遊星転動体に接触する内周面を有するとともに、外周面に複数の外歯を有する環状の可撓外歯歯車であり、
前記固定歯車は、前記複数の外歯と部分的に噛み合う複数の内歯を有する固定内歯歯車である減速機。
【請求項１０】
請求項９に記載の減速機であって、
前記複数の遊星転動体は、周方向に等間隔に配列されている減速機。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の減速機であって、
前記第１減速機構は、
複数の前記遊星転動体を、相互に周方向に離れた状態に維持しつつ、前記中心軸の周囲において公転可能かつ自転可能に支持するキャリア
をさらに有する減速機。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載の減速機であって、
前記遊星転動体は、前記中心軸と平行な軸を中心として自転するローラである減速機。
【請求項１３】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の減速機であって、
前記回転歯車は、前記中心軸に対して垂直に配置され、軸方向の一方側である出力側へ向けて突出する複数の歯を有するクラウン歯車であり、
前記固定歯車は、軸方向の他方側である入力側へ向けて突出する複数の歯を有し、
前記遊星転動体は、前記クラウン歯車の前記入力側の面の周方向の一部に接触する減速機。
【請求項１４】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の減速機であって、
前記回転歯車は、前記遊星転動体に接触する内周面を有するとともに、外周面に複数の外歯を有し、前記中心軸に対して偏心した円環状の揺動外歯歯車であり、
前記固定歯車は、前記複数の外歯と部分的に噛み合う複数の内歯を有する固定内歯歯車である減速機。
【請求項１５】
請求項１３から請求項１４までのいずれか１項に記載の減速機であって、
前記第１減速機構は、前記遊星転動体を含む複数の遊星転動体を有し、
前記複数の遊星転動体は、周方向に等間隔に配列されている減速機。
【請求項１６】
請求項１５に記載の減速機であって、
前記複数の遊星転動体は、
第１遊星転動体と、
前記第１遊星転動体よりも前記出力側に位置する第２遊星転動体と、
を含み、
前記第２遊星転動体が、前記回転歯車に接触する減速機。
【請求項１７】
請求項１６に記載の減速機であって、
前記支持部の内周面は、
円環状の第１溝と、
前記第１溝よりも前記出力側に位置する円環状の第２溝と、
を有し、
前記第１遊星転動体は、前記第１溝に沿って公転し、
前記第２遊星転動体は、前記第２溝に沿って公転する減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
人との協調ロボットや小型作業ロボットにおいては、アームの先端部分で細かい作業を行うため、小型の減速機が求められている。従来の減速機については、例えば、特開昭６０−９８２４７号公報に記載されている。【０００３】
特開昭６０−９８２４７号公報の遊星ローラ減速装置は、太陽ローラと、複数個の遊星ローラと、可撓スプラインと、円形スプラインとを有する（当該公報の特許請求の範囲参照）。太陽ローラは、駆動軸に連結される。複数個の遊星ローラは、太陽ローラの周囲に配置される。可撓スプラインは、遊星ローラの外周に張架され、外周部に多数の噛合歯を有する。円形スプラインは、可撓スプラインの噛合歯と噛合可能な複数の噛合歯を有する。
【特許文献１】特開昭６０−９８２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開昭６０−９８２４７号公報の構造では、遊星ローラが可撓スプラインを圧迫する位置で、可撓スプラインの外径側の噛合歯と、円形スプラインの内径側の噛合歯とが、噛合する（当該公報の第２頁右上欄第１４〜１７行参照）。しかしながら、歯車部材である可撓スプラインの噛合歯と、歯車部材である円形スプラインの噛合歯とが強く当たり過ぎると、これらのスプラインを滑らかに動かすことが困難となる。また、噛合歯同士の接触によって、噛合歯に摩耗が生じる場合もある。【０００５】
歯車部材である可撓スプラインと、歯車部材である円形スプラインとが強く当たり過ぎることを防止するためには、例えば、遊星ローラと可撓スプラインとの間に、衝撃を防止しながら動力を伝達する機構を追加することが考えられる。しかしながら、遊星ローラと可撓スプラインとの間に複雑な機構を追加すると、減速機の小型化が困難となる。【０００６】
本発明の目的は、２段階の減速を行うことができ、小型化が容易であり、かつ、歯車部材同士が強く当たり過ぎることが生じにくい減速機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の例示的な第１発明は、減速機であって、入力回転数の回転運動を前記入力回転数よりも低い中間回転数の回転運動に変換する第１減速機構と、前記中間回転数の回転運動を前記中間回転数よりも低い出力回転数の回転運動に変換する第２減速機構と、を備え、前記第１減速機構は、中心軸を中心として前記入力回転数で回転する太陽ローラと、前記太陽ローラよりも径方向外側に配置された円環状の支持部と、前記太陽ローラの外周面と前記支持部の内周面とに接触し、前記太陽ローラの回転に伴い自転しながら前記中心軸の周りを前記中間回転数で公転する遊星転動体と、を有し、前記第２減速機構は、前記中心軸を中心として円環状に配列された複数の歯をもつ固定歯車と、前記固定歯車の歯に対向する複数の歯をもつ回転歯車と、を有し、前記固定歯車の歯数と前記回転歯車の歯数とが相違し、前記遊星転動体から受ける押圧によって、前記固定歯車と前記回転歯車とが部分的に噛み合い、前記遊星転動体の前記公転に伴い、前記固定歯車と前記回転歯車との噛み合う位置が、前記中心軸を中心として、前記中間回転数で周方向に変化し、前記固定歯車と前記回転歯車との歯数の差によって、前記固定歯車に対して前記回転歯車が、前記出力回転数で回転する。
【発明の効果】
【０００８】
本願の例示的な第１発明によれば、第１減速機構の遊星転動体を利用して、第２減速機構の固定歯車と回転歯車とを部分的に噛み合わせる。これにより、第１減速機構と第２減速機構との間の動力伝達部の部材数を低減できる。したがって、２段階の減速を行い、かつ小型の減速機を実現できる。また、太陽ローラと支持部とに遊星転動体が接触することで、遊星転動体の位置が安定する。したがって、歯車部材同士が強く当たり過ぎることが生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態に係る減速機の縦断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る減速機の横断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る減速機の部分縦断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る外歯および内歯の横断面図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る減速機の縦断面図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係る減速機の横断面図である。
【図７】図７は、変形例に係る減速機の縦断面図である。
【図８】図８は、変形例に係る減速機の縦断面図である。
【図９】図９は、変形例に係る減速機の縦断面図である。
【図１０】図１０は、変形例に係る減速機の横断面図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る減速機の縦断面図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態に係る減速機の横断面図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態に係るクラウン歯の平面図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態に係る固定歯車の平面図である。
【図１５】図１５は、第４実施形態に係る減速機の縦断面図である。
【図１６】図１６は、第４実施形態に係る減速機の横断面図である。
【図１７】図１７は、変形例に係る電動機付き減速機の縦断面図である。
【図１８】図１８は、変形例に係る揺動外歯歯車および出力軸を含む部材の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、太陽ローラの中心軸と平行な方向を「軸方向」、中心軸に直交する方向を「径方向」、中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。ただし、上記の「平行な方向」は、略平行な方向も含む。また、上記の「直交する方向」は、略直交する方向も含む。また、以下では、軸方向の一方側である出力軸側を「出力側」、軸方向の他方側である入力軸側を「入力側」、とそれぞれ称する。
【００１１】
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る減速機１Ａの縦断面図である。図２は、図１中のＸ−Ｘ位置における減速機１Ａの横断面図である。図１は、図２中のＶ−Ｖ位置における縦断面を示している。この減速機１Ａは、外部のモータから得られる回転運動を、入力回転数よりも低い出力回転数の回転運動に変換する機構である。減速機１Ａは、例えば、人との協調ロボットや小型作業ロボットにおけるアームの関節部分に組み込まれる。ただし、本発明の減速機は、アシストスーツ、車椅子、無人搬送車などの他の機器に使用されてもよい。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の減速機１Ａは、入力軸１０Ａ、遊星機構２０Ａ、波動歯車機構３０Ａ、ケーシング４０Ａ、出力軸５０Ａ、蓋部６０Ａ、および弾性部材７０Ａを有する。
【００１３】
入力軸１０Ａは、中心軸９Ａに沿って延びる円柱状の部材である。入力軸１０Ａは、蓋部６０Ａに対して回転可能に支持される。入力軸１０Ａの入力側の端部は、直接または他の動力伝達機構を介して、外部のモータに接続される。モータを駆動させると、入力軸１０Ａは、中心軸９Ａを中心として、入力回転数で回転する。入力軸１０Ａの出力側の端部は、ケーシング４０Ａの内部に位置する。なお、入力軸１０Ａの出力側の端部は、出力軸５０Ａと、ベアリングを介して接続されていてもよい。
【００１４】
遊星機構２０Ａは、入力回転数の回転運動を、入力回転数よりも低い中間回転数の回転運動に変換する機構（第１減速機構）である。本実施形態の遊星機構２０Ａは、固定太陽ローラ２１Ａ、可動太陽ローラ２２Ａ、複数の遊星転動体２３Ａ、およびキャリア２４Ａを有する。
【００１５】
固定太陽ローラ２１Ａは、中心軸９Ａと同軸に配置された円環状の部材である。固定太陽ローラ２１Ａは、ケーシング４０Ａの内部において入力軸１０Ａに固定される。本実施形態では、遊星転動体２３Ａの中心よりも出力側に、固定太陽ローラ２１Ａが配置される。また、固定太陽ローラ２１Ａは、複数の遊星転動体２３Ａに接触する第１接触面２１１Ａを有する。第１接触面２１１Ａは、固定太陽ローラ２１Ａの外周面の一部である。また、第１接触面２１１Ａは、中心軸９Ａに対して傾斜した傾斜面である。入力軸１０Ａが回転すると、入力軸１０Ａとともに、固定太陽ローラ２１Ａも、中心軸９Ａを中心として、入力回転数で回転する。なお、入力軸１０Ａに対する固定太陽ローラ２１Ａの軸方向の位置は、変化しない。
【００１６】
可動太陽ローラ２２Ａは、中心軸９Ａと同軸に配置された円環状の部材である。可動太陽ローラ２２Ａは、ケーシング４０Ａの内部かつ固定太陽ローラ２１Ａよりも入力側の位置において、入力軸１０Ａに支持される。本実施形態では、遊星転動体２３Ａの中心よりも入力側に、可動太陽ローラ２２Ａが配置される。また、可動太陽ローラ２２Ａは、複数の遊星転動体２３Ａに接触する第３接触面２２１Ａを有する。第３接触面２２１Ａは、可動太陽ローラ２２Ａの外周面の一部である。また、第３接触面２２１Ａは、中心軸９Ａに対して傾斜した傾斜面である。図１に示すように、入力軸１０Ａは、キー溝１２Ａと、キー溝１２Ａに嵌まるキー１３Ａとを有する。可動太陽ローラ２２Ａは、内周部に、軸方向に延び、キー１３Ａが嵌まるキー溝２２２Ａを有する。入力軸１０Ａが回転すると、入力軸１０Ａとともに、キー１３Ａおよび可動太陽ローラ２２Ａも、中心軸９Ａを中心として、入力回転数で回転する。また、可動太陽ローラ２２Ａのキー溝２２２Ａは、キー１３Ａに沿って、軸方向にスライド移動可能である。したがって、可動太陽ローラ２２Ａは、入力軸１０Ａに対して、軸方向にスライド移動可能である。入力軸１０Ａと可動太陽ローラ２２Ａとの係合には、キーの代わりにスプラインまたはセレーションを使用してもよい。
【００１７】
複数の遊星転動体２３Ａは、入力軸１０Ａの周囲に配置され、固定太陽ローラ２１Ａおよび可動太陽ローラ２２Ａの回転に応じて転動する部材である。本実施形態の遊星転動体２３Ａは、球体である。また、遊星転動体２３Ａの中心は、軸方向において、固定太陽ローラ２１Ａと可動太陽ローラ２２Ａとの間に位置する。図２に示すように、本実施形態では、入力軸１０Ａの周囲に、２つの遊星転動体２３Ａが等間隔で配置されている。各遊星転動体２３Ａは、固定太陽ローラ２１Ａの上述した第１接触面２１１Ａに接触する一方側接触面を有する。一方側接触面は、径方向内側かつ出力側に面する。また、各遊星転動体２３Ａは、後述するインタナルリング６２Ａの第２接触面６２１Ａに接触する他方側接触面を有する。他方側接触面は、径方向外側かつ入力側に面する。
【００１８】
キャリア２４Ａは、複数の遊星転動体２３Ａを保持する部材である。キャリア２４Ａは、中心軸９Ａの周囲において、軸方向に円筒状に延びる。キャリア２４Ａは、中心軸９Ａを中心として、入力軸１０Ａとは異なる回転数で、回転可能である。また、キャリア２４Ａは、径方向に貫通する複数の円孔２４１Ａを有する。複数の遊星転動体２３Ａは、それぞれ、キャリア２４Ａの円孔２４１Ａに収容される。これにより、複数の遊星転動体２３Ａが、相互に周方向に離れた状態に維持されながら、中心軸９Ａの周囲において、公転可能かつ自転可能に支持される。
【００１９】
波動歯車機構３０Ａは、中間回転数の回転運動を前記中間回転数よりも低い出力回転数の回転運動に変換する機構（第２減速機構）である。本実施形態の波動歯車機構３０Ａは、可撓外歯歯車３１Ａ（回転歯車）と、固定内歯歯車３２Ａ（固定歯車）とを有する。
【００２０】
可撓外歯歯車３１Ａは、円板部３１１Ａと筒状部３１２Ａとを有する、環状の部位である。円板部３１１Ａは、複数の遊星転動体２３Ａよりも出力側において、中心軸９Ａに対して略垂直に拡がる。筒状部３１２Ａは、円板部３１１Ａの外周部から入力側へ向けて、筒状に延びる。円板部３１１Ａおよび筒状部３１２Ａのうち、少なくとも筒状部３１２Ａは、可撓性を有する。筒状部３１２Ａは、キャリア２４Ａおよび複数の遊星転動体２３Ａの径方向外側に位置する。筒状部３１２Ａの外周面には、複数の外歯３１３Ａが、一定のピッチで設けられている。複数の外歯３１３Ａは、後述する複数の内歯３２１Ａと対向する。筒状部３１２Ａの内周面の一部分は、複数の遊星転動体２３Ａに接触する。これにより、図２のように、筒状部３１２Ａの形状は、軸方向に見て非真円となる。本実施形態では、遊星転動体２３Ａの数が２つであるため、筒状部３１２Ａの形状は、軸方向に見て略楕円形となる。
【００２１】
なお、本実施形態では、筒状部３１２Ａが、複数の外歯３１３Ａと出力軸５０Ａとを繋ぐ可撓性の腕部となる。
【００２２】
固定内歯歯車３２Ａは、可撓外歯歯車３１Ａの筒状部３１２Ａの周囲を取り囲む円環状の部位である。固定内歯歯車３２Ａは、中心軸９Ａと同軸に配置される。固定内歯歯車３２Ａの内周面には、複数の内歯３２１Ａが、一定のピッチで設けられている。可撓外歯歯車３１Ａの筒状部３１２Ａは、遊星転動体２３Ａの径方向外側において、最も径が大きくなる。したがって、遊星転動体２３Ａの径方向外側において、可撓外歯歯車３１Ａの外歯３１３Ａと、固定内歯歯車３２Ａの内歯３２１Ａとが、互いに噛み合う。周方向の他の位置では、可撓外歯歯車３１Ａの外歯３１３Ａと、固定内歯歯車３２Ａの内歯３２１Ａとは、互いに噛み合わない。例えば、中心軸９Ａに対して、遊星転動体２３Ａから９０°離れた位置では、可撓外歯歯車３１Ａの外歯３１３Ａと、固定内歯歯車３２Ａの内歯３２１Ａとは、互いに噛み合わない。このように、複数の外歯３１３Ａと、複数の内歯３２１Ａとは、部分的に噛み合う。
【００２３】
ケーシング４０Ａは、端壁部４１Ａと周壁部４２Ａとを有する。端壁部４１Ａは、可撓外歯歯車３１Ａよりも出力側において、中心軸９Ａに対して略垂直に拡がる。周壁部４２Ａは、端壁部４１Ａの外周部から入力側へ向けて、円筒状に延びる。周壁部４２Ａは、可撓外歯歯車３１Ａの筒状部３１２Ａの径方向外側に位置する。本実施形態では、周壁部４２Ａの内周部に、固定内歯歯車３２Ａが設けられている。ただし、周壁部４２Ａと固定内歯歯車３２Ａとは、互いに別部材でもよい。
【００２４】
出力軸５０Ａは、中心軸９Ａと同軸に配置された円柱状の部材である。出力軸５０Ａは、端壁部４１Ａの中央に設けられた円孔に挿入される。これにより、ケーシング４０Ａに対して出力軸５０Ａが、回転可能に支持される。出力軸５０Ａは、可撓外歯歯車３１Ａと繋がる。したがって、可撓外歯歯車３１Ａが回転すると、可撓外歯歯車３１Ａとともに出力軸５０Ａも、中心軸９Ａを中心として回転する。本実施形態では、可撓外歯歯車３１Ａと出力軸５０Ａとが、単一の部材となっている。ただし、可撓外歯歯車３１Ａと出力軸５０Ａとは、互いに別部材でもよい。
【００２５】
蓋部６０Ａは、ケーシング４０Ａの入力側の端部の開口を閉鎖する部材である。蓋部６０Ａは、板状部６１Ａとインタナルリング６２Ａとを有する。板状部６１Ａは、複数の遊星転動体２３Ａよりも入力側において、中心軸９Ａに対して垂直に拡がる。入力軸１０Ａは、板状部６１Ａの中央に設けられた円孔に挿入される。これにより、蓋部６０Ａに対して入力軸１０Ａが、回転可能に支持される。
【００２６】
インタナルリング６２Ａは、板状部６１Ａから出力側へ向けて延びる、円環状の部位である。インタナルリング６２Ａは、周壁部４２Ａよりも径方向内側、かつ、固定太陽ローラ２１Ａおよび可動太陽ローラ２２Ａよりも径方向外側に位置する。また、インタナルリング６２Ａは、遊星転動体２３Ａの中心よりも径方向外側に位置する。また、インタナルリング６２Ａは、複数の遊星転動体２３Ａに接触する第２接触面６２１Ａを有する。第２接触面６２１Ａは、インタナルリング６２Ａの内周面の一部である。本実施形態では、インタナルリング６２Ａが、遊星転動体２３Ａに接触する内周面をもつ支持部となる。また、第２接触面６２１Ａは、中心軸９Ａに対して傾斜した傾斜面である。第２接触面６２１Ａは、複数の遊星転動体２３Ａの径方向外側かつ入力側を向く面に接触する。本実施形態では、蓋部６０Ａの一部分として、インタナルリング６２Ａが設けられている。ただし、インタナルリング６２Ａと蓋部６０Ａとは、互いに別部材でもよい。
【００２７】
弾性部材７０Ａは、軸方向に伸縮可能な部材である。弾性部材７０Ａには、例えば、皿ばねまたはコイルばねが用いられる。弾性部材７０Ａは、可動太陽ローラ２２Ａと板状部６１Ａとの間に、自然長よりも圧縮された状態で配置される。このため、弾性部材７０Ａは、可動太陽ローラ２２Ａを、出力側へ向けて加圧する。そうすると、可動太陽ローラ２２Ａの第３接触面２２１Ａに、遊星転動体２３Ａへ向かう法線力が発生する。その結果、遊星転動体２３Ａは、固定太陽ローラ２１Ａの第１接触面２１１Ａ、インタナルリング６２Ａの第２接触面６２１Ａ、および可動太陽ローラ２２Ａの第３接触面２２１Ａに、接触する。これにより、遊星転動体２３Ａの位置が安定する。また、遊星転動体２３Ａの滑りを抑制し、遊星転動体２３Ａを介した動力伝達を、より確実に行うことができる。
【００２８】
減速機１Ａの使用時には、入力軸１０Ａとともに固定太陽ローラ２１Ａおよび可動太陽ローラ２２Ａが、中心軸９Ａを中心として回転する。そうすると、遊星転動体２３Ａと、固定太陽ローラ２１Ａ、可動太陽ローラ２２Ａ、およびインタナルリング６２Ａとの間の摩擦力によって、遊星転動体２３Ａは、自転しながら入力軸１０Ａの周りを公転する。このときの遊星転動体２３Ａの公転の回転数は、入力回転数よりも低い中間回転数となる。
【００２９】
遊星転動体２３Ａが公転すると、それに応じて、可撓外歯歯車３１Ａの筒状部３１２Ａの形状が変化する。すなわち、軸方向に見たときに、筒状部３１２Ａは略楕円形状となるが、その楕円の長軸が、遊星転動体２３Ａの公転に追従して回転する。筒状部３１２Ａは、外周面に設けられた複数の外歯３１３Ａのうち、長軸の両端に位置する外歯３１３Ａのみが、固定内歯歯車３２Ａの内歯３２１Ａと噛み合う。すなわち、遊星転動体２３Ａから受ける押圧によって、可撓外歯歯車３１Ａと固定内歯歯車３２Ａとが、部分的に噛み合う。
【００３０】
遊星転動体２３Ａの公転に伴い、可撓外歯歯車３１Ａと固定内歯歯車３２Ａとの噛み合う位置は、中心軸９Ａを中心として、中間回転数で周方向に変化する。また、可撓外歯歯車３１Ａの外歯３１３Ａの数と、固定内歯歯車３２Ａの内歯３２１Ａの数とは、互いに異なる。この歯数の差によって、遊星転動体２３Ａが１回公転するごとに、固定内歯歯車３２Ａの同じ位置の内歯３２１Ａと、当該内歯３２１Ａと噛み合う可撓外歯歯車３１Ａの外歯３１３Ａの位置がずれる。これにより、可撓外歯歯車３１Ａが、中心軸９Ａを中心として、ゆっくりと回転する。その結果、可撓外歯歯車３１Ａとともに出力軸５０Ａが、ゆっくりと回転する。このときの出力軸５０Ａの回転数は、中間回転数よりもさらに低い出力回転数となる。
【００３１】
このように、この減速機１Ａでは、遊星機構２０Ａの遊星転動体２３Ａを利用して、複数の外歯３１３Ａを変位させることで、可撓外歯歯車３１Ａと固定内歯歯車３２Ａとを、部分的に噛み合わせる。このようにすれば、遊星機構２０Ａと波動歯車機構３０Ａとの間の動力伝達部の部材数を低減できる。したがって、遊星機構２０Ａと波動歯車機構３０Ａとで２段階の減速を行い、かつ、小型の減速機１Ａを実現できる。
【００３２】
図３は、可撓外歯歯車３１Ａの外歯３１３Ａと固定内歯歯車３２Ａの内歯３２１Ａとが噛み合う位置（以下「噛合位置」と称する）における減速機１Ａの部分縦断面図である。図４は、噛合位置における外歯３１３Ａおよび内歯３２１Ａの横断面図である。図３に示すように、この減速機１Ａでは、インタナルリング６２Ａの第２接触面６２１Ａに、遊星転動体２３Ａが接触する。これにより、遊星転動体２３Ａの径方向外側への移動が制限される。すなわち、第２接触面６２１Ａによって、遊星転動体２３Ａの筒状部３１２Ａへの押圧による変位が制限される。このため、図４のように、外歯３１３Ａと内歯３２１Ａとの間には、周方向の隙間９０Ａ（バックラッシュ）が確保される。すなわち、外歯３１３Ａの周方向の一方の面は、内歯３２１Ａと非接触となる。したがって、外歯３１３Ａと内歯３２１Ａとの間に過大な力が発生することなく、固定内歯歯車３２Ａに対して可撓外歯歯車３１Ａが滑らかに動作する。また、可撓外歯歯車３１Ａおよび固定内歯歯車３２Ａの摩耗が抑制される。
【００３３】
特に、本実施形態では、第１接触面２１１Ａ、第２接触面６２１Ａ、および第３接触面２２１Ａは、いずれも、遊星転動体２３Ａの中心を向く傾斜面となっている。遊星転動体２３Ａは、このような第１接触面２１１Ａ、第２接触面６２１Ａ、および第３接触面２２１Ａに保持されることよって、軸方向および径方向の位置が安定する。
【００３４】
また、本実施形態では、中心軸９Ａと遊星転動体２３Ａの中心とを含む断面において、第１接触面２１１Ａと、第２接触面６２１Ａと、第３接触面２２１Ａとが、遊星転動体２３Ａの中心に対して、互いに１８０°未満の角度間隔で配置されている。このため、第１接触面２１１Ａ、第２接触面６２１Ａ、および第３接触面２２１Ａによって、遊星転動体２３Ａがより安定した位置に保持される。
【００３５】
また、図１に示すように、本実施形態では、遊星転動体２３Ａは、固定太陽ローラ２１Ａに接触する接触部、可動太陽ローラ２２Ａに接触する接触部、およびインタナルリング６２Ａに接触する接触部とは異なる部分で、可撓外歯歯車３１Ａの筒状部３１２Ａに接触する。また、可撓外歯歯車３１Ａの筒状部３１２Ａに対する遊星転動体２３Ａとの接触部と、インタナルリング６２Ａの第２接触面６２１Ａとが、同一の径方向位置に配置されている。このようにすれば、可撓外歯歯車３１Ａと遊星転動体２３Ａとの間、および、インタナルリング６２Ａと遊星転動体２３Ａとの間に、滑りが生じにくくなる。このため、滑りによるエネルギーのロスを抑制できる。
【００３６】
また、本実施形態では、遊星転動体２３Ａが球体である。このため、遊星転動体２３Ａを回転可能に支持するための軸受を設ける必要がない。したがって、減速機１Ａをより小型化できる。
【００３７】
また、本実施形態では、可撓外歯歯車３１Ａの複数の外歯３１３Ａと、出力軸５０Ａとが、可撓性を有する筒状部３１２Ａ（腕部）によって繋がれている。そして、この筒状部３１２Ａが撓むことによって、複数の外歯３１３Ａの複数の内歯３２１Ａに対する変位が許容されて円板部３１１Ａに回転を伝える。このようにすれば、複数の外歯３１３Ａの変位を許容するために、複雑な機構を設ける必要がない。したがって、波動歯車機構３０Ａの部材数を低減できる。その結果、減速機１Ａをより小型化できる。
【００３８】
特に、本実施形態では、可撓外歯歯車３１Ａと出力軸５０Ａとが、単一の部材で構成されている。このようにすれば、減速機１Ａの部材数を、より低減できる。したがって、減速機１Ａをより小型化できる。
【００３９】
＜２．第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係る減速機１Ｂの縦断面図である。図６は、図５中のＹ−Ｙ位置における減速機１Ｂの横断面図である。図５は、図６中のＷ−Ｗ位置における縦断面を示している。なお、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同等の部分については、重複説明を省略する。
【００４０】
本実施形態の遊星機構２０Ｂ（第１減速機構）は、可動太陽ローラ２２Ｂ、複数の遊星転動体２３Ｂ、およびキャリア２４Ｂを有する。
【００４１】
可動太陽ローラ２２Ｂは、中心軸９Ｂと同軸に配置された円環状の部材である。可動太陽ローラ２２Ｂは、ケーシング４０Ｂの内部において、入力軸１０Ｂに支持される。本実施形態では、遊星転動体２３Ｂの軸方向中央部よりも出力側に、可動太陽ローラ２２Ｂが配置される。また、可動太陽ローラ２２Ｂは、複数の遊星転動体２３Ｂに接触する第１接触面２２１Ｂを有する。第１接触面２２１Ｂは、可動太陽ローラ２２Ｂの外周面の一部である。また、第１接触面２２１Ｂは、中心軸９Ｂに対して傾斜した傾斜面である。図５に示すように、入力軸１０Ｂは、キー溝１２Ｂと、キー溝１２Ｂに嵌まるキー１３Ｂとを有する。可動太陽ローラ２２Ｂは、内周部に、軸方向に延び、キー１３Ｂが嵌まるキー溝２２２Ｂを有する。入力軸１０Ｂが回転すると、入力軸１０Ｂとともに、キー１３Ｂおよび可動太陽ローラ２２Ｂも、中心軸９Ｂを中心として、入力回転数で回転する。また、可動太陽ローラ２２Ｂのキー溝２２２Ｂは、キー１３Ｂに沿って、軸方向にスライド移動可能である。したがって、可動太陽ローラ２２Ｂは、入力軸１０Ｂに対して、軸方向にスライド移動可能である。入力軸１０Ｂと可動太陽ローラ２２Ｂとの係合には、キーの代わりにスプラインまたはセレーションを使用してもよい。
【００４２】
複数の遊星転動体２３Ｂは、入力軸１０Ｂの周囲に配置され、可動太陽ローラ２２Ｂの回転に応じて転動する部材である。本実施形態の遊星転動体２３Ｂは、ローラである。各遊星転動体２３Ｂは、中心軸９Ｂと平行な軸を中心として回転可能に支持される。また、遊星転動体２３Ｂの軸方向中央部は、軸方向において、可動太陽ローラ２２Ｂとインタナルリング６２Ｂ（支持部）との間に位置する。図６に示すように、本実施形態では、入力軸１０Ｂの周囲に、２つの遊星転動体２３Ｂが等間隔で配置されている。各遊星転動体２３Ｂは、可動太陽ローラ２２Ｂの上述した第１接触面２２１Ｂに接触する一方側接触面８１Ｂを有する。一方側接触面８１Ｂは、遊星転動体２３Ｂの出力側に面する。また、各遊星転動体２３Ｂは、インタナルリング６２Ｂの第２接触面６２１Ｂに接触する他方側接触面８２Ｂを有する。他方側接触面８２Ｂは、遊星転動体２３Ｂの入力側に面する。
【００４３】
キャリア２４Ｂは、複数の遊星転動体２３Ｂを保持する部材である。キャリア２４Ｂは、中心軸９Ｂを中心として、入力軸１０Ｂとは異なる回転数で、回転可能である。本実施形態のキャリア２４Ｂは、複数のキャリアピン２４１Ｂと、一対のリング部２４２Ｂとを有する。キャリアピン２４１Ｂは、遊星転動体２３Ｂの中央に設けられた円孔に、軸方向に挿入される。各キャリアピン２４１Ｂは、遊星転動体２３Ｂを、滑り軸受２３１Ｂを介して回転可能に支持する。なお、滑り軸受に代えて、転がり軸受などの他方式の軸受が用いられてもよい。リング部２４２Ｂは、中心軸９Ｂに対して垂直に配置された円形の板状部材である。キャリアピン２４１Ｂの入力側および出力側の端部は、それぞれリング部２４２Ｂに固定される。これにより、複数の遊星転動体２３Ｂが、相互に周方向に離れた状態に維持されながら、中心軸９Ｂの周囲において、公転可能かつ自転可能に支持される。
【００４４】
弾性部材７０Ｂは、軸方向に伸縮可能な部材である。弾性部材７０Ｂには、例えば、皿ばねまたはコイルばねが用いられる。弾性部材７０Ｂは、入力軸１０Ｂに固定されたストッパ部材１１Ｂと、可動太陽ローラ２２Ｂとの間に、自然長よりも圧縮された状態で配置される。したがって、弾性部材７０Ｂは、可動太陽ローラ２２Ｂを、入力側へ向けて加圧する。そうすると、可動太陽ローラ２２Ｂの第１接触面２２１Ｂに、遊星転動体２３Ｂへ向かう法線力が発生する。その結果、遊星転動体２３Ｂは、可動太陽ローラ２２Ｂの第１接触面２２１Ｂおよびインタナルリング６２Ｂの第２接触面６２１Ｂに、接触する。これにより、遊星転動体２３Ｂの位置が安定する。また、遊星転動体２３Ｂの滑りを抑制し、遊星転動体２３Ｂを介した動力伝達を、より確実に行うことができる。
【００４５】
減速機１Ｂの使用時には、入力軸１０Ｂとともに可動太陽ローラ２２Ｂが、中心軸９Ｂを中心として回転する。そうすると、遊星転動体２３Ｂと、可動太陽ローラ２２Ｂおよびインタナルリング６２Ｂとの間の摩擦力によって、遊星転動体２３Ｂは、自転しながら入力軸１０Ｂの周りを公転する。このときの遊星転動体２３Ｂの公転の回転数は、入力回転数よりも低い中間回転数となる。
【００４６】
遊星転動体２３Ｂが公転すると、それに応じて、可撓外歯歯車３１Ｂの筒状部３１２Ｂの形状が変化する。そして、遊星転動体２３Ｂの公転に伴い、可撓外歯歯車３１Ｂと固定内歯歯車３２Ｂとの噛み合う位置は、中心軸９Ｂを中心として、中間回転数で周方向に変化する。また、第１実施形態と同様に、遊星転動体２３Ｂの１公転ごとに、固定内歯歯車３２Ｂの同じ位置の内歯３２１Ｂと噛み合う可撓外歯歯車３１Ｂの外歯３１３Ｂの位置がずれる。これにより、可撓外歯歯車３１Ｂおよび出力軸５０Ｂが、中心軸９Ｂを中心として、ゆっくりと回転する。このときの出力軸５０Ｂの回転数は、中間回転数よりもさらに低い出力回転数となる。
【００４７】
このように、本実施形態の減速機１Ｂも、遊星機構２０Ｂの遊星転動体２３Ｂを利用して、複数の外歯３１３Ｂを変位させることで、可撓外歯歯車３１Ｂと固定内歯歯車３２Ｂとを、部分的に噛み合わせる。このようにすれば、遊星機構２０Ｂと波動歯車機構３０Ｂとの間の動力伝達部の部材数を低減できる。したがって、遊星機構２０Ｂと波動歯車機構３０Ｂとで２段階の減速を行い、かつ、小型の減速機１Ｂを実現できる。
【００４８】
また、本実施形態の構造でも、遊星転動体２３Ｂは、インタナルリング６２Ｂの第２接触面６２１Ｂに接触する。これにより、遊星転動体２３Ｂの径方向外側への移動が制限される。すなわち、第２接触面６２１Ｂによって、遊星転動体２３Ｂの筒状部３１２Ｂへの押圧による変位が制限される。このため、外歯３１３Ｂと内歯３２１Ｂとの間には、周方向の隙間（バックラッシュ）が確保される。すなわち、外歯３１３Ｂの周方向の一方の面は、内歯３２１Ｂと非接触となる。したがって、外歯３１３Ｂと内歯３２１Ｂとの間に過大な力が発生することなく、固定内歯歯車３２Ｂに対して可撓外歯歯車３１Ｂが滑らかに動作する。また、可撓外歯歯車３１Ｂおよび固定内歯歯車３２Ｂの摩耗が抑制される。
【００４９】
特に、本実施形態では、第１接触面２２１Ｂおよび第２接触面６２１Ｂは、いずれも、遊星転動体２３Ｂの中心を向く傾斜面となっている。遊星転動体２３Ｂは、このような第１接触面２２１Ｂおよび第２接触面６２１Ｂに保持されることよって、軸方向および径方向の位置が安定する。また、遊星転動体２３Ｂの一方側接触面８１Ｂと他方側接触面８２Ｂを平行にすることで、互いの法線力は相殺される。
【００５０】
また、図５に示すように、本実施形態では、遊星転動体２３Ｂは、可動太陽ローラ２２Ｂに接触する一方側接触面８１Ｂおよびインタナルリング６２Ｂに接触する他方側接触面８２Ｂとは異なる部分で、可撓外歯歯車３１Ｂの筒状部３１２Ｂに接触する。また、可撓外歯歯車３１Ｂの筒状部３１２Ｂと遊星転動体２３Ｂとの接触部と、インタナルリング６２Ｂの第２接触面６２１Ｂとが、同一の径方向位置に配置されている。このようにすれば、可撓外歯歯車３１Ｂと遊星転動体２３Ｂとの間、および、インタナルリング６２Ｂと遊星転動体２３Ｂとの間に、滑りが生じにくくなる。このため、滑りによるエネルギーのロスを抑制できる。
【００５１】
＜３．第１実施形態および第２実施形態に関する変形例＞
以上、本発明の第１実施形態および第２実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態には限定されない。
【００５２】
図７は、一変形例に係る減速機１Ｃの縦断面図である。図７の例では、遊星機構２０Ｃが、第１固定太陽ローラ２１Ｃ、第２固定太陽ローラ２２Ｃ、複数の遊星転動体２３Ｃ、およびキャリア２４Ｃを有する。本実施形態の遊星転動体２３Ｃは、球体である。第１固定太陽ローラ２１Ｃは、遊星転動体２３Ｃの中心よりも出力側において、入力軸１０Ｃに固定される。第２固定太陽ローラ２２Ｃは、遊星転動体２３Ｃの中心よりも入力側において、入力軸１０Ｃに固定される。すなわち、図７の例では、２つの太陽ローラ２１Ｃ，２２Ｃが、いずれも、入力軸１０Ｃに対して、軸方向に移動不能に固定される。
【００５３】
また、図７の例では、蓋部６０Ｃの板状部６１Ｃと、インタナルリング６２Ｃ（支持部材）とが、別部材となっている。中心軸９Ｃを中心とする板状部６１Ｃとインタナルリング６２Ｃの相対回転は、固定ピン６３Ｃによって防止されている。また、板状部６１Ｃとインタナルリング６２Ｃとの間に、弾性部材７０Ｃが、自然長よりも圧縮された状態で配置される。このため、弾性部材７０Ｃは、インタナルリング６２Ｃを出力側へ向けて加圧する。したがって、インタナルリング６２Ｃの第２接触面６２１Ｃに、遊星転動体２３Ｃへ向かう法線力が発生する。その結果、遊星転動体２３Ｃは、第１固定太陽ローラ２１Ｃの第１接触面２１１Ｃ、インタナルリング６２Ｃの第２接触面６２１Ｃ、および第２固定太陽ローラ２２Ｃの第３接触面２２１Ｃに、接触する。これにより、遊星転動体２３Ｃの位置が安定する。また、遊星転動体２３Ｃの滑りを抑制し、遊星転動体２３Ｃを介した動力伝達を、より確実に行うことができる。
【００５４】
図７の例においても、インタナルリング６２Ｃの第２接触面６２１Ｃによって、遊星転動体２３Ｃの径方向外側への移動が制限される。すなわち、第２接触面６２１Ｃによって、遊星転動体２３Ｃの筒状部３１２Ｃへの押圧による変位が制限される。これにより、可撓外歯歯車３１Ｃと固定内歯歯車３２Ｃとの間のバックラッシュを確保できる。したがって、固定内歯歯車３２Ｃに対して可撓外歯歯車３１Ｃを滑らかに動かすことができる。また、可撓外歯歯車３１Ｃおよび固定内歯歯車３２Ｃの摩耗を抑制できる。
【００５５】
図８は、他の変形例に係る減速機１Ｄの縦断面図である。図８の例では、遊星機構２０Ｄが、固定太陽ローラ２１Ｄ、複数の遊星転動体２３Ｄ、およびキャリア２４Ｄを有する。本実施形態の遊星転動体２３Ｄは、ローラである。固定太陽ローラ２１Ｄは、遊星転動体２３Ｄの軸方向中央部よりも出力側において、入力軸１０Ｄに固定される。すなわち、固定太陽ローラ２１Ｄは、入力軸１０Ｄに対して、軸方向に移動不能に固定される。
【００５６】
また、図８の例では、蓋部６０Ｄの板状部６１Ｄと、インタナルリング６２Ｄ（支持部材）とが、別部材となっている。中心軸９Ｄを中心とする板状部６１Ｄとインタナルリング６２Ｄとの相対回転は、固定ピン６３Ｄによって防止されている。また、板状部６１Ｄとインタナルリング６２Ｄとの間に、弾性部材７０Ｄが、自然長よりも圧縮された状態で配置される。このため、弾性部材７０Ｄは、インタナルリング６２Ｄを出力側へ向けて加圧する。したがって、インタナルリング６２Ｄの第２接触面６２１Ｄに、遊星転動体２３Ｄへ向かう法線力が発生する。その結果、遊星転動体２３Ｄは、固定太陽ローラ２１Ｄの第１接触面２１１Ｄおよびインタナルリング６２Ｄの第２接触面６２１Ｄに、接触する。これにより、遊星転動体２３Ｄの位置が安定する。また、遊星転動体２３Ｄの滑りを抑制し、遊星転動体２３Ｄを介した動力伝達を、より確実に行うことができる。
【００５７】
図８の例においても、インタナルリング６２Ｄの第２接触面６２１Ｄによって、遊星転動体２３Ｄの径方向外側への移動が制限される。すなわち、第２接触面６２１Ｄによって、遊星転動体２３Ｄの筒状部３１２Ｄへの押圧による変位が制限される。これにより、可撓外歯歯車３１Ｄと固定内歯歯車３２Ｄとの間のバックラッシュを確保できる。したがって、固定内歯歯車３２Ｄに対して可撓外歯歯車３１Ｄを滑らかに動かすことができる。また、可撓外歯歯車３１Ｄおよび固定内歯歯車３２Ｄの摩耗を抑制できる。
【００５８】
図９は、他の変形例に係る減速機１Ｅの縦断面図である。図９の例では、インタナルリング６２Ｅに、弾性を有する材料を用いる。そして、インタナルリング６２Ｅを、予め弾性変形させた状態で、遊星転動体２３Ｅに接触させる。このようにすれば、インタナルリング６２Ｅ自体の弾性を利用して、第２接触面６２１Ｅに、遊星転動体２３Ｅへ向かう法線力を発生させることができる。したがって、インタナルリング６２Ｅとは別に、ばね等の弾性部材を用いることなく、遊星転動体２３Ｄの位置を安定させることができる。その結果、減速機１Ｅの部品点数を低減できる。
【００５９】
図１０は、他の変形例に係る減速機１Ｆの横断面図である。図１０の例では、可撓外歯歯車３１Ｆの筒状部３１２Ｆの内周面と、遊星転動体２３Ｆとの間に、可撓リング２５Ｆが介在する。可撓リング２５Ｆは、可撓性を有する環状の部材である。可撓リング２５Ｆの外周面は、筒状部３１２Ｆの内周面に接触する。可撓リング２５Ｆの内周面は、部分的に、遊星転動体２３Ｆに接触する。図１０の構造では、可撓リング２５Ｆが無い場合よりも、可撓外歯歯車３１Ｆの変形が小さくなる。したがって、可撓外歯歯車３１Ｆに作用する曲げ応力の集中を抑制できる。その結果、可撓外歯歯車３１Ｆの疲労寿命が向上する。このように、筒状部３１２Ｆの内周面と、遊星転動体２３Ｆとは、可撓リング２５Ｆを介して間接的に接触してもよい。
【００６０】
また、上記の実施形態では、減速機の遊星機構が２つの遊星転動体を有していた。このため、可撓外歯歯車は、軸方向に見て略楕円状に変形した。このようにすれば、外歯および内歯を浅くすることなく、可撓外歯歯車と固定内歯歯車との間で、噛み合う部分と噛み合わない部分とを、設けることができる。しかしながら、遊星機構が有する遊星転動体の数は、３つなどの他の数であってもよい。
【００６１】
ただし、複数の遊星転動体は、周方向に等間隔に配列されていることが好ましい。複数の遊星転動体が、周方向に等間隔に配列されていれば、遊星転動体の荷重が周方向に偏ることを抑制できる。そして、太陽ローラの外周面に作用する法線力が相殺される。したがって、減速機の駆動時の振動が抑制される。
【００６２】
減速機を構成する各部材の材料には、例えば、樹脂または金属が用いられる。樹脂を用いた場合には、減速機を軽量化できる。特に、可撓外歯歯車を含む部材を樹脂製にすれば、筒状部の可撓性を得やすい。ただし、樹脂は金属よりも強度を得にくい。しかしながら、上記の実施形態または変形例の構造を採れば、可撓外歯歯車と固定内歯歯車との間のバックラッシュを確保できる。したがって、可撓外歯歯車および前記固定内歯歯車を樹脂製にして減速機を軽量化し、かつ、可撓外歯歯車および固定内歯歯車の摩耗を抑制できる。これにより、減速機の軽量化と長寿命化を両立できる。
【００６３】
また、減速機の細部の形状については、本願の各図に示された形状と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
【００６４】
＜４．第３実施形態＞
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。図１１は、第３実施形態に係る減速機１Ｇの縦断面図である。図１２は、図１１中のＺ−Ｚ位置における減速機１Ｇの横断面図である。この減速機１Ｇは、外部のモータから得られる回転運動を、入力回転数よりも低い出力回転数の回転運動に変換する機構である。減速機１Ｇは、例えば、人との協調ロボットや小型作業ロボットにおけるアームの関節部分に組み込まれる。ただし、本発明の減速機は、アシストスーツ、車椅子、無人搬送車などの他の機器に使用されてもよい。
【００６５】
図１１に示すように、本実施形態の減速機１Ｇは、入力軸１０Ｇ、遊星機構２０Ｇ、クラウン歯車機構３０Ｇ、ケーシング４０Ｇ、出力軸５０Ｇ、蓋部６０Ｇ、および弾性部材７０Ｇを有する。
【００６６】
入力軸１０Ｇは、中心軸９Ｇに沿って延びる円柱状の部位である。入力軸１０Ｇは、蓋部６０Ｇに対して回転可能に支持される。入力軸１０Ｇの入力側の端部は、直接または他の動力伝達機構を介して、外部のモータに接続される。モータを駆動させると、入力軸１０Ｇは、中心軸９Ｇを中心として、入力回転数で回転する。入力軸１０Ｇの出力側の端部は、ケーシング４０Ｇの内部に位置する。なお、入力軸１０Ｇの出力側の端部は、出力軸５０Ｇと、ベアリングを介して接続されていてもよい。
【００６７】
遊星機構２０Ｇは、入力回転数の回転運動を、入力回転数よりも低い中間回転数の回転運動に変換する機構（第１減速機構）である。本実施形態の遊星機構２０Ｇは、固定太陽ローラ２１Ｇ、複数の遊星転動体２３Ｇ、およびキャリア２４Ｇを有する。
【００６８】
固定太陽ローラ２１Ｇは、中心軸９Ｇと同軸に配置された円環状の部位である。入力軸１０Ｇと固定太陽ローラ２１Ｇとは、単一の部材で構成されている。ただし、入力軸１０Ｇと固定太陽ローラ２１Ｇとを別部材として、互いに固定してもよい。固定太陽ローラ２１Ｇは、複数の遊星転動体２３Ｇに接触する接触面２１１Ｇを有する。接触面２１１Ｇは、固定太陽ローラ２１Ｇの外周面の一部である。また、接触面２１１Ｇは、中心軸９Ｇに対して傾斜した傾斜面である。入力軸１０Ｇが回転すると、入力軸１０Ｇとともに、固定太陽ローラ２１Ｇも、中心軸９Ｇを中心として、入力回転数で回転する。なお、入力軸１０Ｇに対する固定太陽ローラ２１Ｇの軸方向の位置は、変化しない。
【００６９】
複数の遊星転動体２３Ｇは、入力軸１０Ｇの周囲に配置され、固定太陽ローラ２１Ｇの回転に応じて転動する部材である。本実施形態の遊星転動体２３Ｇは、球体である。図１１および図１２に示すように、本実施形態では、入力軸１０Ｇの周囲に、２つの遊星転動体２３Ｇが、周方向に等間隔で配置されている。各遊星転動体２３Ｇは、ケーシング４０Ｇに接触する一方側接触面を有する。一方側接触面は、径方向外側かつ出力側に面する。また、各遊星転動体２３Ｇは、固定太陽ローラ２１Ｇの上述した接触面２１１Ｇに接触する他方側接触面を有する。他方側接触面は、径方向内側かつ入力側に面する。
【００７０】
本実施形態では、２つの遊星転動体２３Ｇの軸方向の位置が相違する。以下では、２つの遊星転動体２３Ｇのうち、入力側に位置する遊星転動体２３Ｇを、第１遊星転動体２３２Ｇと称する。また、２つの遊星転動体２３Ｇのうち、出力側に位置する遊星転動体２３Ｇを、第２遊星転動体２３３Ｇと称する。すなわち、第２遊星転動体２３３Ｇは、第１遊星転動体２３２Ｇよりも出力側に位置する。
【００７１】
キャリア２４Ｇは、複数の遊星転動体２３Ｇを保持する部材である。キャリア２４Ｇは、中心軸９Ｇの周囲において、軸方向に円筒状に延びる。キャリア２４Ｇは、中心軸９Ｇを中心として、入力軸１０Ｇとは異なる回転数で、回転可能である。また、キャリア２４Ｇは、径方向に貫通する複数の凹部２４１Ｇを有する。複数の遊星転動体２３Ｇは、それぞれ、キャリア２４Ｇの凹部２４１Ｇに収容される。これにより、複数の遊星転動体２３Ｇが、相互に周方向に離れた状態に維持されながら、中心軸９Ｇの周囲において、公転可能かつ自転可能に支持される。
【００７２】
クラウン歯車機構３０Ｇは、中間回転数の回転運動を前記中間回転数よりも低い出力回転数の回転運動に変換する機構（第２減速機構）である。本実施形態のクラウン歯車機構３０Ｇは、クラウン歯車３１Ｇと、固定歯車３２Ｇとを有する。
【００７３】
クラウン歯車３１Ｇは、中心軸９Ｇを中心として回転可能な回転歯車である。図１３は、クラウン歯車３１Ｇの出力側から視た平面図である。図１１および図１３に示すように、クラウン歯車３１Ｇは、円板部３１２Ｇと、複数の回転歯３１３Ｇとを有する。円板部３１２Ｇは、複数の遊星転動体２３Ｇよりも出力側において、中心軸９Ｇに対して略垂直に配置される。複数の回転歯３１３Ｇは、円板部３１２Ｇの出力側の面の周縁部に沿って、周方向に一定のピッチで設けられている。各回転歯３１３Ｇは、クラウン歯車３１Ｇの出力側の面から、出力側へ向けて突出する。また、複数の回転歯３１３Ｇは、後述する複数の固定歯３２１Ｇと、軸方向に対向する。
【００７４】
円板部３１２Ｇおよび複数の回転歯３１３Ｇと、後述する出力軸５０Ｇとは、複数の腕部３１４Ｇを介して繋がっている。図１３に示すように、複数の腕部３１４Ｇは、中心軸９Ｇに対して放射状に延びる。すなわち、各腕部３１４Ｇは、径方向に延びる。各腕部３１４Ｇの径方向外側の端部は、円板部３１２Ｇに接続される。各腕部３１４Ｇの径方向内側の端部は、出力軸５０Ｇに接続される。各腕部３１４Ｇは可撓性を有する。したがって、各腕部３１４Ｇの径方向外側の端部は、径方向内側の端部に対して、軸方向に変位可能である。このため、腕部３１４Ｇの撓みによって、複数の回転歯３１３Ｇのうちの一部の回転歯３１３Ｇの軸方向の位置を、変化させることができる。
【００７５】
固定歯車３２Ｇは、クラウン歯車３１Ｇの出力側に位置する平板状の歯車である。図１４は、固定歯車３２Ｇの入力側から視た平面図である。図１１および図１４に示すように、固定歯車３２Ｇは、複数の固定歯３２１Ｇを有する。複数の固定歯３２１Ｇは、中心軸９Ｇを中心として円環状に、かつ、周方向に一定のピッチで配列される。各固定歯３２１Ｇは、後述するケーシング４０Ｇの端壁部４１Ｇの入力側の面から、入力側へ向けて突出する。
【００７６】
上述した第２遊星転動体２３３Ｇは、円板部３１２Ｇの入力側の面の周方向の一部分に接触する。これにより、複数の回転歯３１３Ｇのうちの一部の回転歯３１３Ｇが、第２遊星転動体２３３Ｇから受ける押圧によって、出力側に変位する。その結果、第２遊星転動体２３３Ｇの出力側の位置において、回転歯３１３Ｇと固定歯３２１Ｇとが、互いに噛み合う。周方向の他の位置では、回転歯３１３Ｇと固定歯３２１Ｇとは、互いに噛み合わない。例えば、第１遊星転動体２３２Ｇの出力側の位置では、回転歯３１３Ｇと固定歯３２１Ｇとは、互いに噛み合わない。このように、複数の回転歯３１３Ｇと、複数の固定歯３２１Ｇとは、周方向の一部分のみにおいて、互いに噛み合う。
【００７７】
ケーシング４０Ｇは、端壁部４１Ｇと周壁部４２Ｇとを有する。端壁部４１Ｇは、クラウン歯車３１Ｇよりも出力側において、中心軸９Ｇに対して略垂直に拡がる。周壁部４２Ｇは、端壁部４１Ｇの外周部から入力側へ向けて、円筒状に延びる。周壁部４２Ｇは、クラウン歯車３１Ｇ、固定太陽ローラ２１Ｇ、複数の遊星転動体２３Ｇ、およびキャリア２４Ｇの径方向外側に位置する。本実施形態では、端壁部４１Ｇの入力側の面に、固定歯車３２Ｇが設けられている。ただし、端壁部４１Ｇと固定歯車３２Ｇとは、互いに別部材でもよい。
【００７８】
周壁部４２Ｇの内周面には、円環状の第１溝４２２Ｇと、円環状の第２溝４２３Ｇとが設けられている。第２溝４２３Ｇは、第１溝４２２Ｇよりも出力側に位置する。第１遊星転動体２３２Ｇは、第１溝４２２Ｇの凹面に接触する。そして、第１遊星転動体２３２Ｇは、第１溝４２２Ｇに沿って公転する。第２遊星転動体２３３Ｇは、第２溝４２３Ｇの凹面に接触する。そして、第２遊星転動体２３３Ｇは、第２溝４２３Ｇに沿って公転する。すなわち、本実施形態では、ケーシング４０Ｇの周壁部４２Ｇが、遊星転動体２３Ｇに接触する円環状の支持部となる。
【００７９】
このように、本実施形態のケーシング４０Ｇは、第１遊星転動体２３２Ｇが嵌まる第１溝４２２Ｇと、第２遊星転動体２３３Ｇが嵌まる第２溝４２３Ｇとを有する。これにより、第１遊星転動体２３２Ｇおよび第２遊星転動体２３３Ｇの軸方向の位置ずれが抑制される。その結果、回転歯３１３Ｇと固定歯３２１Ｇとの噛み合う位置が、高精度に維持される。
【００８０】
出力軸５０Ｇは、中心軸９Ｇと同軸に配置された円柱状の部材である。出力軸５０Ｇは、端壁部４１Ｇの中央に設けられた円孔に挿入される。これにより、ケーシング４０Ｇに対して出力軸５０Ｇが、回転可能に支持される。出力軸５０Ｇは、クラウン歯車３１Ｇと繋がる。したがって、クラウン歯車３１Ｇが回転すると、クラウン歯車３１Ｇとともに出力軸５０Ｇも、中心軸９Ｇを中心として回転する。本実施形態では、クラウン歯車３１Ｇと出力軸５０Ｇとが、単一の部材となっている。ただし、クラウン歯車３１Ｇと出力軸５０Ｇとは、互いに別部材でもよい。
【００８１】
蓋部６０Ｇは、ケーシング４０Ｇの入力側の端部の開口を閉鎖する部材である。蓋部６０Ｇは、複数の遊星転動体２３Ｇよりも入力側において、中心軸９Ｇに対して垂直に拡がる。入力軸１０Ｇは、蓋部６０Ｇの中央に設けられた円孔に挿入される。これにより、蓋部６０Ｇに対して入力軸１０Ｇが、回転可能に支持される。
【００８２】
弾性部材７０Ｇは、軸方向に伸縮可能な部材である。弾性部材７０Ｇには、例えば、皿ばねまたはコイルばねが用いられる。弾性部材７０Ｇは、固定太陽ローラ２１Ｇと蓋部６０Ｇとの間に、自然長よりも圧縮された状態で配置される。このため、弾性部材７０Ｇは、固定太陽ローラ２１Ｇを、出力側へ向けて加圧する。そうすると、固定太陽ローラ２１Ｇの接触面２１１Ｇに、遊星転動体２３Ｇへ向かう法線力が発生する。その結果、第１遊星転動体２３２Ｇは、固定太陽ローラ２１Ｇの接触面２１１Ｇおよび周壁部４２Ｇの第１溝４２２Ｇに接触する。また、第２遊星転動体２３３Ｇは、固定太陽ローラ２１Ｇの接触面２１１Ｇおよび周壁部４２Ｇの第２溝４２３Ｇに接触する。これにより、各遊星転動体２３Ｇの位置が安定する。また、各遊星転動体２３Ｇの滑りが抑制される。したがって、第２遊星転動体２３３Ｇを介した動力伝達を、より確実に行うことができる。
【００８３】
減速機１Ｇの使用時には、入力軸１０Ｇとともに固定太陽ローラ２１Ｇが、中心軸９Ｇを中心として回転する。そうすると、遊星転動体２３Ｇと固定太陽ローラ２１Ｇとの間の摩擦力、および、遊星転動体２３Ｇとケーシング４０Ｇとの間の摩擦力によって、遊星転動体２３Ｇは、自転しながら中心軸９Ｇの周りを公転する。このときの遊星転動体２３Ｇの公転の回転数は、入力回転数よりも低い中間回転数となる。
【００８４】
第２遊星転動体２３３Ｇが公転すると、それに応じて、クラウン歯車３１Ｇの形状が変化する。すなわち、複数の回転歯３１３Ｇのうち、出力側へ変位する部分が、第２遊星転動体２３３Ｇの公転に追従して回転する。したがって、複数の回転歯３１３Ｇのうち、固定歯車３２Ｇの固定歯３２１Ｇと噛み合う部分が、中心軸９Ｇを中心として、中間回転数で周方向に変化する。
【００８５】
また、クラウン歯車３１Ｇの回転歯３１３Ｇの数と、固定歯車３２Ｇの固定歯３２１Ｇの数とは、互いに異なる。この歯数の差によって、遊星転動体２３Ｇが１回公転するごとに、固定歯車３２Ｇの同じ位置の固定歯３２１Ｇと噛み合うクラウン歯車３１Ｇの回転歯３１３Ｇの位置がずれる。これにより、クラウン歯車３１Ｇが、中心軸９Ｇを中心として、ゆっくりと回転する。その結果、クラウン歯車３１Ｇとともに出力軸５０Ｇが、ゆっくりと回転する。このときの出力軸５０Ｇの回転数は、中間回転数よりもさらに低い出力回転数となる。
【００８６】
このように、この減速機１Ｇでは、遊星機構２０Ｇの第２遊星転動体２３３Ｇを利用して、クラウン歯車３１Ｇの回転歯３１３Ｇを変位させることで、クラウン歯車３１Ｇと固定歯車３２Ｇとを、部分的に噛み合わせる。このようにすれば、遊星機構２０Ｇとクラウン歯車機構３０Ｇとの間の動力伝達部の部材数を低減できる。したがって、遊星機構２０Ｇとクラウン歯車機構３０Ｇとで２段階の減速を行い、かつ、小型の減速機１Ｇを実現できる。
【００８７】
また、この減速機１Ｇでは、ケーシング４０Ｇの第２溝４２３Ｇに、第２遊星転動体２３３Ｇが接触する。したがって、第２溝４２３Ｇの凹面（接触面）によって、遊星転動体２３Ｇの出力側への移動が制限される。すなわち、第２溝４２３Ｇによって、遊星転動体２３Ｇのクラウン歯車３１Ｇへの押圧による変位が制限される。このため、回転歯３１３Ｇと固定歯３２１Ｇとの間には、周方向の隙間（バックラッシュ）が確保される。すなわち、回転歯３１３Ｇの周方向の一方の面は、固定歯３２１Ｇと非接触となる。したがって、回転歯３１３Ｇと固定歯３２１Ｇとの間に過大な力が発生することなく、固定歯車３２Ｇに対してクラウン歯車３１Ｇが滑らかに動作する。また、クラウン歯車３１Ｇおよび固定歯車３２Ｇの摩耗が抑制される。
【００８８】
また、本実施形態では、遊星転動体２３Ｇが球体である。このため、遊星転動体２３Ｇを回転可能に支持するための軸受を設ける必要がない。したがって、減速機１Ｇをより小型化できる。また、図１１に示すように、本実施形態では、遊星転動体２３Ｇは、固定太陽ローラ２１Ｇの外周面に接触する接触部およびケーシング４０Ｇの内周面に接触する接触部とは異なる部分で、クラウン歯車３１Ｇに接触する。
【００８９】
また、本実施形態では、クラウン歯車３１Ｇの複数の回転歯３１３Ｇと、出力軸５０Ｇとが、可撓性を有する腕部３１４Ｇによって繋がれている。そして、この腕部３１４Ｇが撓むことによって、複数の回転歯３１３Ｇの複数の固定歯３２１Ｇに対する変位が許容されて出力軸５０Ｇに回転を伝える。このようにすれば、複数の回転歯３１３Ｇの変位を許容するために、複雑な機構を設ける必要がない。したがって、クラウン歯車機構３０Ｇの部材数を低減できる。その結果、減速機１Ｇをより小型化できる。
【００９０】
特に、本実施形態では、クラウン歯車３１Ｇ、腕部３１４Ｇ、および出力軸５０Ｇが、単一の部材で構成されている。このようにすれば、減速機１Ｇの部材数を、より低減できる。したがって、減速機１Ｇをより小型化できる。
【００９１】
＜５．第４実施形態＞
続いて、本発明の第４実施形態について説明する。図１５は、第４実施形態に係る減速機１Ｈの縦断面図である。図１６は、図１５中のＵ−Ｕ位置における減速機１Ｈの横断面図である。この減速機１Ｈは、外部のモータから得られる回転運動を、入力回転数よりも低い出力回転数の回転運動に変換する機構である。減速機１Ｈは、例えば、人との協調ロボットや小型作業ロボットにおけるアームの関節部分に組み込まれる。ただし、本発明の減速機は、アシストスーツ、車椅子、無人搬送車などの他の機器に使用されてもよい。
【００９２】
図１５に示すように、本実施形態の減速機１Ｈは、入力軸１０Ｈ、遊星機構２０Ｈ、揺動歯車機構３０Ｈ、ケーシング４０Ｈ、出力軸５０Ｈ、蓋部６０Ｈ、および弾性部材７０Ｈを有する。
【００９３】
入力軸１０Ｈは、中心軸９Ｈに沿って延びる円柱状の部位である。入力軸１０Ｈは、ケーシング４０Ｈに対して回転可能に支持される。入力軸１０Ｈの入力側の端部は、直接または他の動力伝達機構を介して、外部のモータに接続される。モータを駆動させると、入力軸１０Ｈは、中心軸９Ｈを中心として、入力回転数で回転する。入力軸１０Ｈの出力側の端部は、ケーシング４０Ｈの内部に位置する。なお、入力軸１０Ｈの出力側の端部は、出力軸５０Ｈと、ベアリングを介して接続されていてもよい。
【００９４】
遊星機構２０Ｈは、入力回転数の回転運動を、入力回転数よりも低い中間回転数の回転運動に変換する機構（第１減速機構）である。本実施形態の遊星機構２０Ｈは、可動太陽ローラ２２Ｈ、複数の遊星転動体２３Ｈ、およびキャリア２４Ｈを有する。
【００９５】
可動太陽ローラ２２Ｈは、中心軸９Ｈと同軸に配置された円環状の部材である。可動太陽ローラ２２Ｈは、ケーシング４０Ｈの内部において、入力軸１０Ｈに支持される。入力軸１０Ｈが回転すると、入力軸１０Ｈとともに可動太陽ローラ２２Ｈも、中心軸９Ｈを中心として、入力回転数で回転する。ただし、可動太陽ローラ２２Ｈは、入力軸１０Ｈに対して、軸方向にスライド移動可能となっている。また、可動太陽ローラ２２Ｈは、複数の遊星転動体２３Ｈに接触する接触面２２１Ｈを有する。接触面２２１Ｈは、可動太陽ローラ２２Ｈの外周面の一部である。また、接触面２２１Ｈは、中心軸９Ｈに対して傾斜した傾斜面である。
【００９６】
図１５に示すように、入力軸１０Ｈは、キー溝１２Ｈと、キー溝１２Ｈに嵌まるキー１３Ｈとを有する。可動太陽ローラ２２Ｈは、内周部に、軸方向に延び、キー１３Ｈが嵌まるキー溝２２２Ｈを有する。入力軸１０Ｈが回転すると、入力軸１０Ｈとともに、キー１３Ｈおよび可動太陽ローラ２２Ｈも、中心軸９Ｈを中心として、入力回転数で回転する。また、可動太陽ローラ２２Ｈのキー溝２２２Ｈは、キー１３Ｈに沿って、軸方向にスライド移動可能である。したがって、可動太陽ローラ２２Ｈは、入力軸１０Ｈに対して、軸方向にスライド移動可能である。入力軸１０Ｈと可動太陽ローラ２２Ａの係合には、キーの代わりにスプラインやセレーションを使用してもよい。
【００９７】
複数の遊星転動体２３Ｈは、入力軸１０Ｈの周囲に配置され、可動太陽ローラ２２Ｈの回転に応じて転動する部材である。本実施形態の遊星転動体２３Ｈは、球体である。図１５および図１６に示すように、本実施形態では、入力軸１０Ｈの周囲に、２つの遊星転動体２３Ｈが、周方向に等間隔で配置されている。各遊星転動体２３Ｈは、可動太陽ローラ２２Ｈの上述した接触面２２１Ｈに接触する一方側接触面を有する。一方側接触面は、径方向内側かつ出力側に面する。また、各遊星転動体２３Ｈは、ケーシング４０Ｈに接触する他方側接触面を有する。他方側接触面は、径方向外側かつ入力側に面する。
【００９８】
本実施形態では、２つの遊星転動体２３Ｈの軸方向の位置が相違する。以下では、２つの遊星転動体２３Ｈのうち、入力側に位置する遊星転動体２３Ｈを、第１遊星転動体２３２Ｈと称する。また、２つの遊星転動体２３Ｈのうち、出力側に位置する遊星転動体２３Ｈを、第２遊星転動体２３３Ｈと称する。すなわち、第２遊星転動体２３３Ｈは、第１遊星転動体２３２Ｈよりも出力側に位置する。
【００９９】
キャリア２４Ｈは、複数の遊星転動体２３Ｈを保持する部材である。キャリア２４Ｈは、中心軸９Ｈの周囲において、軸方向に円筒状に延びる。キャリア２４Ｈは、中心軸９Ｈを中心として、入力軸１０Ｈとは異なる回転数で、回転可能である。また、キャリア２４Ｈは、径方向に貫通する複数の凹部２４１Ｈを有する。複数の遊星転動体２３Ｈは、それぞれ、キャリア２４Ｈの凹部２４１Ｈに収容される。これにより、複数の遊星転動体２３Ｈが、相互に周方向に離れた状態に維持されながら、中心軸９Ｈの周囲において、公転可能かつ自転可能に支持される。
【０１００】
揺動歯車機構３０Ｈは、中間回転数の回転運動を前記中間回転数よりも低い出力回転数の回転運動に変換する機構（第２減速機構）である。本実施形態の揺動歯車機構３０Ｈは、揺動外歯歯車３１Ｈと、固定内歯歯車３２Ｈとを有する。
【０１０１】
揺動外歯歯車３１Ｈは、中心軸９Ｈに対して偏心可能な円環状の歯車（回転歯車）である。図１５および図１６に示すように、揺動外歯歯車３１Ｈは、円板部３１１Ｈと、筒状部３１２Ｈとを有する。円板部３１１Ｈは、複数の遊星転動体２３Ｈよりも出力側において、中心軸９Ｈに対して略垂直に拡がる。筒状部３１２Ｈは、円板部３１１Ｈの外周部から入力側へ向けて、円筒状に延びる。筒状部３１２Ｈは、遊星転動体２３Ｈの中心よりも、径方向外側に位置する。筒状部３１２Ｈの外周面には、複数の外歯３１３Ｈが、一定のピッチで設けられている。複数の外歯３１３Ｈは、後述する複数の内歯３２１Ｈと対向する。
【０１０２】
円板部３１１Ｈ、筒状部３１２Ｈ、および複数の外歯３１３Ｈと、後述する出力軸５０Ｈとは、複数の腕部３１４Ｈを介して繋がっている。複数の腕部３１４Ｈは、中心軸９Ｈに対して放射状に延びる。すなわち、各腕部３１４Ｈは、径方向に延びる。各腕部３１４Ｈの径方向外側の端部は、円板部３１１Ｈに接続される。各腕部３１４Ｈの径方向内側の端部は、出力軸５０Ｈに接続される。各腕部３１４Ｈは可撓性を有する。したがって、個々の腕部３１４Ｈは、径方向に伸縮可能である。このため、腕部３１４Ｈの伸縮によって、筒状部３１２Ｈを、中心軸９Ｈに対して偏心させることが可能となる。
【０１０３】
固定内歯歯車３２Ｈは、揺動外歯歯車３１Ｈの筒状部３１２Ｈの周囲を取り囲む円環状の歯車（固定歯車）である。固定内歯歯車３２Ｈは、中心軸９Ｈと同軸に配置される。固定内歯歯車３２Ｈの内周面には、複数の内歯３２１Ｈが、周方向に一定のピッチで設けられている。複数の内歯３２１Ｈは、中心軸９Ｈを中心として円環状に配列される。各内歯３２１Ｈは、後述するケーシング４０Ｈの周壁部４２Ｈの内周面から、径方向内側へ向けて突出する。
【０１０４】
上述した第２遊星転動体２３３Ｈは、筒状部３１２Ｈの内周面の周方向の一部分に接触する。これにより、筒状部３１２Ｈが、第２遊星転動体２３３Ｈから受ける押圧によって、その押圧方向に変位する。その結果、第２遊星転動体２３３Ｈの径方向外側の位置において、揺動外歯歯車３１Ｈの外歯３１３Ｈと、固定内歯歯車３２Ｈの内歯３２１Ｈとが、互いに噛み合う。周方向の他の位置では、外歯３１３Ｈと内歯３２１Ｈとは、互いに噛み合わない。例えば、第１遊星転動体２３２Ｈと同一の周方向位置では、外歯３１３Ｈと内歯３２１Ｈとは、互いに噛み合わない。このように、揺動外歯歯車３１Ｈの複数の外歯３１３Ｈと、固定内歯歯車３２Ｈの複数の内歯３２１Ｈとは、周方向の一部分のみにおいて、互いに噛み合う。
【０１０５】
ケーシング４０Ｈは、端壁部４１Ｈと周壁部４２Ｈとを有する。端壁部４１Ｈは、可動太陽ローラ２２Ｈおよび複数の遊星転動体２３Ｈよりも入力側において、中心軸９Ｈに対して略垂直に拡がる。入力軸１０Ｈは、端壁部４１Ｈの中央に設けられた円孔に挿入される。これにより、ケーシング４０Ｈに対して入力軸１０Ｈが、回転可能に支持される。周壁部４２Ｈは、端壁部４１Ｈの外周部から出力側へ向けて、円筒状に延びる。周壁部４２Ｈは、可動太陽ローラ２２Ｈ、複数の遊星転動体２３Ｈ、揺動外歯歯車３１Ｈ、およびキャリア２４Ｈの径方向外側に位置する。本実施形態では、周壁部４２Ｈの出力側の内周面に、固定内歯歯車３２Ｈが設けられている。ただし、周壁部４２Ｈと固定内歯歯車３２Ｈとは、互いに別部材でもよい。
【０１０６】
また、周壁部４２Ｈの内周面には、円環状の第１溝４２２Ｈと、円環状の第２溝４２３Ｈとが設けられている。第２溝４２３Ｈは、第１溝４２２Ｈよりも出力側に位置する。第１遊星転動体２３２Ｈは、第１溝４２２Ｈの凹面に接触する。そして、第１遊星転動体２３２Ｈは、第１溝４２２Ｈに沿って公転する。第２遊星転動体２３３Ｈは、第２溝４２３Ｈの凹面に接触する。そして、第２遊星転動体２３３Ｈは、第２溝４２３Ｈに沿って公転する。すなわち、本実施形態では、ケーシング４０Ｈの周壁部４２Ｈが、遊星転動体２３Ｈに接触する円環状の支持部となる。
【０１０７】
このように、本実施形態のケーシング４０Ｈは、第１遊星転動体２３２Ｈが嵌まる第１溝４２２Ｈと、第２遊星転動体２３３Ｈが嵌まる第２溝４２３Ｈとを有する。これにより、第１遊星転動体２３２Ｈおよび第２遊星転動体２３３Ｈの軸方向の位置ずれが抑制される。その結果、外歯３１３Ｈと内歯３２１Ｈとの噛み合う位置が、高精度に維持される。
【０１０８】
出力軸５０Ｈは、中心軸９Ｈと同軸に配置された円柱状の部材である。出力軸５０Ｈは、揺動外歯歯車３１Ｈと繋がる。したがって、揺動外歯歯車３１Ｈが回転すると、揺動外歯歯車３１Ｈとともに出力軸５０Ｈも、中心軸９Ｈを中心として回転する。本実施形態では、揺動外歯歯車３１Ｈと出力軸５０Ｈとが、単一の部材となっている。ただし、揺動外歯歯車３１Ｈと出力軸５０Ｈとは、互いに別部材でもよい。
【０１０９】
蓋部６０Ｈは、ケーシング４０Ｈの出力側の端部の開口を閉鎖する部材である。蓋部６０Ｈは、複数の揺動外歯歯車３１Ｈよりも出力側において、中心軸９Ｈに対して垂直に拡がる。出力軸５０Ｈは、蓋部６０Ｈの中央に設けられた円孔に挿入される。これにより、蓋部６０Ｈに対して出力軸５０Ｈが、回転可能に支持される。
【０１１０】
弾性部材７０Ｈは、軸方向に伸縮可能な部材である。弾性部材７０Ｈには、例えば、皿ばねまたはコイルばねが用いられる。弾性部材７０Ｈは、入力軸１０Ｈの出力側の端部と、可動太陽ローラ２２Ｈとの間に、自然長よりも圧縮された状態で配置される。このため、弾性部材７０Ｈは、可動太陽ローラ２２Ｈを、入力側へ向けて加圧する。そうすると、可動太陽ローラ２２Ｈの接触面２２１Ｈに、遊星転動体２３Ｈへ向かう法線力が発生する。その結果、第１遊星転動体２３２Ｈは、可動太陽ローラ２２Ｈの接触面２２１Ｈおよび周壁部４２Ｈの第１溝４２２Ｈに接触する。また、第２遊星転動体２３３Ｈは、可動太陽ローラ２２Ｈの接触面２１１Ｈおよび周壁部４２Ｈの第２溝４２３Ｈに接触する。これにより、各遊星転動体２３Ｈの位置が安定する。また、各遊星転動体２３Ｈの滑りが抑制される。したがって、第２遊星転動体２３３Ｈを介した動力伝達を、より確実に行うことができる。
【０１１１】
減速機１Ｈの使用時には、入力軸１０Ｈとともに可動太陽ローラ２２Ｈが、中心軸９Ｈを中心として回転する。そうすると、遊星転動体２３Ｈと可動太陽ローラ２２Ｈとの間の摩擦力、および、遊星転動体２３Ｈとケーシング４０Ｈとの間の摩擦力によって、遊星転動体２３Ｈは、自転しながら中心軸９Ｈの周りを公転する。このときの遊星転動体２３Ｈの公転の回転数は、入力回転数よりも低い中間回転数となる。
【０１１２】
第２遊星転動体２３３Ｈが公転すると、それに応じて、揺動外歯歯車３１Ｈの中心位置が、周方向に移動する。すなわち、複数の外歯３１３Ｈのうち、固定内歯歯車３２Ｈの内歯３２１Ｈと噛み合う部分が、中心軸９Ｈを中心として、中間回転数で周方向に変化する。
【０１１３】
また、揺動外歯歯車３１Ｈの外歯３１３Ｈの数と、固定内歯歯車３２Ｈの内歯３２１Ｈの数とは、互いに異なる。この歯数の差によって、遊星転動体２３Ｈが１回公転するごとに、固定内歯歯車３２Ｈの同じ位置の内歯３２１Ｈと噛み合う揺動外歯歯車３１Ｈの外歯３１３Ｈの位置がずれる。これにより、揺動外歯歯車３１Ｈが、中心軸９Ｈを中心として、ゆっくりと回転する。その結果、揺動外歯歯車３１Ｈとともに出力軸５０Ｈが、ゆっくりと回転する。このときの出力軸５０Ｈの回転数は、中間回転数よりもさらに低い出力回転数となる。
【０１１４】
このように、この減速機１Ｈでは、遊星機構２０Ｈの第２遊星転動体２３３Ｈを利用して、揺動外歯歯車３１Ｈを変位させることで、揺動外歯歯車３１Ｈと固定内歯歯車３２Ｈとを、部分的に噛み合わせる。このようにすれば、遊星機構２０Ｈと揺動歯車機構３０Ｈとの間の動力伝達部の部材数を低減できる。したがって、遊星機構２０Ｈと揺動歯車機構３０Ｈとで２段階の減速を行い、かつ、小型の減速機１Ｈを実現できる。
【０１１５】
また、この減速機１Ｈでは、ケーシング４０Ｈの第２溝４２３Ｈに、第２遊星転動体２３３Ｈが接触する。したがって、第２溝４２３Ｈの凹面（接触面）によって、遊星転動体２３Ｈの径方向外側への移動が制限される。すなわち、第２溝４２３Ｈによって、遊星転動体２３Ｈの揺動外歯歯車３１Ｈへの押圧が制限される。このため、外歯３１３Ｈと内歯３２１Ｈとの間には、周方向の隙間（バックラッシュ）が確保される。すなわち、外歯３１３Ｈの周方向の一方の面は、内歯３２１Ｈと非接触となる。したがって、外歯３１３Ｈと内歯３２１Ｈとの間に過大な力が発生することなく、固定内歯歯車３２Ｈに対して揺動外歯歯車３１Ｈが滑らかに動作する。また、揺動外歯歯車３１Ｈおよび固定内歯歯車３２Ｈの摩耗が抑制される。
【０１１６】
また、本実施形態では、遊星転動体２３Ｈが球体である。このため、遊星転動体２３Ｈを回転可能に支持するための軸受を設ける必要がない。したがって、減速機１Ｈをより小型化できる。また、図１５に示すように、本実施形態では、遊星転動体２３Ｈは、可動太陽ローラ２２Ｈの外周面に接触する接触部およびケーシング４０Ｈの内周面に接触する接触部とは異なる部分で、揺動外歯歯車３１Ｈに接触する。
【０１１７】
また、本実施形態では、揺動外歯歯車３１Ｈの複数の外歯３１３Ｈと、出力軸５０Ｈとが、可撓性を有する腕部３１４Ｈによって繋がれている。そして、この腕部３１４Ｈが撓むことによって、複数の外歯３１３Ｈの複数の内歯３２１Ｈに対する変位が許容されて出力軸５０Ｈに回転を伝える。このようにすれば、複数の外歯３１３Ｈの変位を許容するために、複雑な機構を設ける必要がない。したがって、揺動歯車機構３０Ｈの部材数を低減できる。その結果、減速機１Ｈをより小型化できる。
【０１１８】
特に、本実施形態では、揺動外歯歯車３１Ｈ、腕部３１４Ｈ、および出力軸５０Ｈが、単一の部材で構成されている。このようにすれば、減速機１Ｈの部材数を、より低減できる。したがって、減速機１Ｈをより小型化できる。
【０１１９】
＜６．第３実施形態および第４実施形態に関する変形例＞
以上、本発明の第３実施形態および第４実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態には限定されない。
【０１２０】
図１７は、一変形例に係る電動機付き減速機１００Ｉの縦断面図である。図１７の電動機付き減速機１００Ｉは、第３実施形態と同等の減速機１Ｉに、動力源である電動機２Ｉを、付加したものである。入力軸１０Ｉおよび太陽ローラ２１Ｉは、電動機２Ｉから出力される駆動力により、中心軸９Ｉを中心として、入力回転数で回転する。言い換えれば、入力軸１０Ｉおよび太陽ローラ２１Ｉは、電動機２Ｉのロータ２０１Ｉと同じ回転数で回転する。
【０１２１】
また、図１７の電動機付き減速機１００Ｉは、円筒状の中空シャフト１０１Ｉを有する。中空シャフト１０１Ｉは、中心軸９Ｉと同軸に配置される。また、中空シャフト１０１Ｉは、減速機１Ｉと電動機２Ｉとの双方に亘って、軸方向に延びる。中空シャフト１０１Ｉは、ケーシング４０Ｉおよび蓋部６０Ｉに対して、直接または間接的に固定される。入力軸１０Ｉおよび太陽ローラ２１Ｉは、中空シャフト１０１Ｉの外周面に、回転可能に支持される。また、出力軸５０Ｉも、中空シャフト１０１Ｉの外周面に、回転可能に支持される。
【０１２２】
このようにすれば、中空シャフト１０１Ｉの内部に、回転する部分から隔離された空間が確保される。したがって、中空シャフト１０１Ｉの内部の空間を、部品等の配置スペースとして利用することができる。例えば、中空シャフト１０１Ｉの内部の空間に、電気配線を通すことができる。
【０１２３】
図１８は、他の変形例に係る揺動外歯歯車３１Ｊおよび出力軸５０Ｊを含む部材の縦断面図である。図１８の例では、円板部３１１Ｊ、筒状部３１２Ｊ、および複数の外歯３１３Ｊと、出力軸５０Ｊとが、蛇腹状の腕部３１４Ｊを介して繋がっている。このように、腕部３１４Ｊを蛇腹状にすれば、腕部３１４Ｊをより径方向に伸縮させやすくなる。したがって、揺動外歯歯車３１Ｊの筒状部３１２Ｊを、中心軸９Ｊに対してより偏心させやすくなる。
【０１２４】
なお、図１１に示した第３実施形態のクラウン歯車機構３０Ｇの腕部３１４Ｇを、図１８の腕部３１４Ｊと同じように、蛇腹状にしてもよい。また、図１７の構造において、クラウン歯車機構の腕部を、同様に蛇腹状にしてもよい。
【０１２５】
また、上記の実施形態では、減速機の遊星機構が２つの遊星転動体を有していた。しかしながら、遊星機構が有する遊星転動体の数は、３つなどの他の数であってもよい。ただし、複数の遊星転動体は、周方向に等間隔に配列されていることが好ましい。複数の遊星転動体が、周方向に等間隔に配列されていれば、遊星転動体の荷重が周方向に偏ることを抑制できる。そして、太陽ローラの外周面に作用する法線力が相殺される。したがって、減速機の駆動時の振動が抑制される。
【０１２６】
減速機を構成する各部材の材料には、例えば、樹脂または金属が用いられる。樹脂を用いた場合には、減速機を軽量化できる。特に、腕部を含む部材を樹脂製にすれば、腕部の可撓性を得やすい。ただし、樹脂は金属よりも強度を得にくい。しかしながら、上記の実施形態または変形例の構造を採れば、固定歯車の歯と回転歯車の歯との間のバックラッシュを確保できる。したがって、固定歯車および回転歯車を樹脂製にして減速機を軽量化し、かつ、固定歯車および回転歯車の摩耗を抑制できる。これにより、減速機の軽量化と長寿命化を両立できる。
【０１２７】
また、減速機の細部の形状については、本願の各図に示された形状と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明は、減速機に利用できる。
【符号の説明】
【０１２９】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ  減速機
２Ｉ  電動機
９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｇ，９Ｈ，９Ｉ，９Ｊ  中心軸
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ  入力軸
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｇ，２０Ｈ  遊星機構
２１Ａ，２１Ｄ，２１Ｇ，２１Ｈ  固定太陽ローラ
２１Ｃ  第１固定太陽ローラ
２１Ｉ  太陽ローラ
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｈ  可動太陽ローラ
２２Ｃ  第２固定太陽ローラ
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈ  遊星転動体
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ，２４Ｇ，２４Ｈ  キャリア
３０Ａ，３０Ｂ  波動歯車機構
３０Ｇ  クラウン歯車機構
３０Ｈ  揺動歯車機構
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｆ  可撓外歯歯車
３１Ｇ  クラウン歯車
３１Ｈ  揺動外歯歯車
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ  固定内歯歯車
３２Ｇ  固定歯車
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｇ，４０Ｈ，４０Ｉ  ケーシング
４１Ａ，４１Ｇ，４１Ｈ  端壁部
４２Ａ，４２Ｇ，４２Ｈ  周壁部
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｈ，５０Ｉ，５０Ｊ  出力軸
６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｇ，６０Ｈ，６０Ｉ  蓋部
６１Ａ，６１Ｃ，６１Ｄ  板状部
６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ，６２Ｅ  インタナルリング
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７０Ｇ，７０Ｈ  弾性部材
９０Ａ  隙間
１００Ｉ  電動機付き減速機
２１１Ａ，２２１Ｂ，２１１Ｃ，２１１Ｄ  第１接触面
２１１Ｇ，２２１Ｈ  接触面
２２１Ａ，２２１Ｃ  第３接触面
２３２Ｇ，２３２Ｈ  第１遊星転動体
２３３Ｇ，２３３Ｈ  第２遊星転動体
２４１Ｂ  キャリアピン
２４２Ｂ  リング部
３１１Ａ，３１１Ｈ，３１２Ｇ，３１１Ｊ  円板部
３１２Ａ，３１２Ｂ，３１２Ｃ，３１２Ｄ，３１２Ｆ，３１２Ｈ，３１２Ｊ  筒状部
３１３Ａ，３１３Ｂ，３１３Ｈ，３１３Ｊ  外歯
３１３Ｇ  回転歯
３１４Ｇ，３１４Ｈ，３１４Ｊ  腕部
３２１Ａ，３２１Ｂ，３２１Ｈ  内歯
３２１Ｇ  固定歯
４２２Ｇ，４２２Ｈ  第１溝
４２３Ｇ，４２３Ｈ  第２溝
６２１Ａ，６２１Ｂ，６２１Ｃ，６２１Ｄ，６２１Ｅ  第２接触面
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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