(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内歯を備えた内歯歯車と、
外歯を備えた外歯歯車と、
前記内歯歯車の中心軸線周りに回転自在で、前記内歯と前記外歯とが噛み合った状態で前記外歯歯車を前記内歯歯車の中心軸線に対して偏心した軸線周りに回転自在に支持する偏心部材とを有する内接式遊星歯車装置であって、
前記内歯および前記外歯は、少なくとも一部において噛み合い圧力角が負になる歯形である内接式遊星歯車装置。
【請求項２】
噛み合い圧力角が負になる部分の歯形は、歯元側から歯先側に向かうに従って歯厚が徐々に増大する歯形である請求項１に記載の内接式遊星歯車装置。
【請求項３】
前記内歯および前記外歯は、噛み合い初期から中期にかけて噛み合い圧力角が負になり、噛み合い末期に噛み合い圧力角が正になる歯形である請求項１または２に記載の内接式遊星歯車装置。
【請求項４】
噛み合い圧力角が正になる部分の歯形は、歯元側から歯先側に向かうに従って歯厚が徐々に減少する歯形である請求項３に記載の内接式遊星歯車装置。
【請求項５】
噛み合い圧力角が負になる部分と噛み合い圧力角が正になる部分とが円弧によって接続されている歯形である請求項３または４に記載の内接式遊星歯車装置。
【請求項６】
前記内歯歯車の歯溝の形状は、前記外歯と干渉しないように前記外歯の噛み合い軌跡によって画成される輪郭形状と同じ形状である請求項１から５の何れか一項に記載の内接式遊星歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内接式遊星歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内接式遊星歯車装置は、内歯を備えた内歯歯車と、外歯を備えた外歯歯車と、前記内歯歯車の中心軸線周りに回転自在で、前記内歯と前記外歯とが噛み合った状態で前記外歯歯車を前記内歯歯車の中心軸線に対して偏心した軸線周りに回転自在に支持する偏心部材とを有している。内接式遊星歯車装置は、内歯歯車の歯数が外歯歯車の歯数より少なくとも一つ少なく、偏心部材を入力部材とし、内歯歯車と外歯歯車との何れか一方を固定部材、他方を出力部材とすることにより、減速機（ハイポサイクロイド型減速機）として用いられる。
【０００３】
従来の内接式遊星歯車装置では、内歯および外歯は、インボリュート曲線あるいはトロコイド曲線による歯形によるものである（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４２４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インボリュート曲線あるいはトロコイド曲線による歯形は、歯元側から歯先側に向かうに従って歯厚を徐々に減少する歯形で、噛み合い圧力角が正になる歯形によるものであるから、内歯と外歯との噛み合いにより生じる径方向分力は、歯同士が互い離れる方向、つまり噛み合いが離れる方向に作用する。
【０００６】
このため、このような歯形によるものにおいて、トルク伝達効率を高めるためには、また、歯飛び現象（ラチェット現象）を避けるためには、内歯と外歯との径方向への偏心押付力を上げる等によって噛み合い力を大きくする必要がある。しかし、噛み合い圧が高いと、歯面の摩耗が激しくなり、歯車の耐久性に問題が生じる。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、内接式遊星歯車装置において、噛み合い圧を高めることなく、高いトルク伝達効率が得られ、歯飛び現象も生じないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による内接式遊星歯車装置は、内歯（１２）を備えた内歯歯車（１０）と、外歯（２２）を備えた外歯歯車（２０）と、前記内歯歯車（１０）の中心軸線周りに回転自在で、前記内歯（１２）と前記外歯（２２）とが噛み合った状態で前記外歯歯車（２０）を前記内歯歯車（１０）の中心軸線に対して偏心した軸線周りに回転自在に支持する偏心部材（３０）とを有する内接式遊星歯車装置であって、前記内歯（１２）および前記外歯（２２）は、少なくとも一部において噛み合い圧力角が負になる歯形である。噛み合い圧力角が負になる部分（１２Ａ、２２Ａ）の歯形は、歯元側から歯先側に向かうに従って歯厚が徐々に増大する歯形である。
【０００９】
噛み合い圧力角が負による噛み合いでは、内歯（１２）と外歯（２２）との噛み合い圧による反力（Ｆａ）の径方向の分力（Ｆｂ）は、歯同士が径方向に互い近付く方向（噛み合いが深くなる方向）に作用する。これにより、偏心押付力を大きくすることなく、確実な噛み合い状態が確保され、高いトルク伝達効率が得られると共に、歯飛び現象が生じることがない。
【００１０】
本発明による内接式遊星歯車装置は、好ましくは、前記内歯（１２）および前記外歯（２２）は、噛み合い初期から中期にかけて噛み合い圧力角が負になり、噛み合い末期に噛み合い圧力角が正になる歯形である。噛み合い圧力角が正になる部分（１２Ｅ、２２Ｅ）の歯形は、歯元側から歯先側に向かうに従って歯厚が徐々に減少する歯形である。
【００１１】
この構成によれば、噛み合い末期に噛み合い圧力角が正による噛み合いがあるので、その分、トルク伝達効率が向上する。
【００１２】
本発明による内接式遊星歯車装置は、好ましくは、噛み合い圧力角が負になる部分（２２Ａ）と噛み合い圧力角が正になる部分（２２Ｅ）とが円弧（２２Ｆ）によって接続されている歯形である。
【００１３】
この構成によれば、噛み合い圧力角が負になる部分（２２Ａ）と噛み合い圧力角が正になる部分（２２Ｅ）との接続部が尖った形状である場合に比して内歯（１２）および外歯（２２）の摩耗が減少し、歯車の耐久性が向上する。
【００１４】
本発明による内接式遊星歯車装置は、好ましくは、前記内歯歯車（１０）の歯溝（１４）の形状は、前記外歯（２２）と干渉しないように前記外歯（２２）の噛み合い軌跡によって画成される輪郭形状と同じ形状あるいは前記輪郭形状に近似した形状である。
【００１５】
この構成によれば、内歯歯車（１０）と外歯歯車（２０）とが互いに干渉することなく、内歯（１２）と外歯（２２）とが良好に噛み合う。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による内接式遊星歯車装置によれば、内歯と外歯との噛み合い圧による反力の径方向の分力が歯同士が径方向に互い近付く方向に作用するので、噛み合い圧を高めることなく、高いトルク伝達効率が得られ、歯飛び現象が生じることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による内接式遊星歯車装置の一つの実施形態を示す正面図。
【図２】本実施形態による内接式遊星歯車装置の内歯を拡大して示す正面図。
【図３】本実施形態による内接式遊星歯車装置の外歯を拡大して示す正面図。
【図４】本実施形態による内接式遊星歯車装置の内歯に対する外歯の運動軌跡を示す説明図。
【図５】本実施形態による内接式遊星歯車装置の噛み合い状態１を示す部分正面図。
【図６】本実施形態による内接式遊星歯車装置の噛み合い状態２を示す部分正面図。
【図７】本実施形態による内接式遊星歯車装置の噛み合い状態３を示す部分正面図。
【図８】本実施形態による内接式遊星歯車装置の噛み合い状態４を示す部分正面図。
【図９】本実施形態による内接式遊星歯車装置の噛み合い状態５を示す部分正面図。
【図１０】本実施形態による内接式遊星歯車装置の噛み合い状態６を示す部分正面図。
【図１１】本実施形態による内接式遊星歯車装置の噛み合い状態７を示す部分正面図。
【図１２】本実施形態による内接式遊星歯車装置の噛み合い時の反力を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明による内接式遊星歯車装置の実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。
【００１９】
内接式遊星歯車装置は、図１に示されているように、円環形状の内歯歯車１０を有する。内歯歯車１０の内周部には周方向に一連の内歯１２が形成されている。内歯歯車１０は、不図示の固定部材に固定され、反力要素をなす。内歯歯車１０の内側には円環形状の外歯歯車２０が配置されている。外歯歯車２０の外周部には周方向に一連の外歯２２が形成されている。外歯２２の歯数Ｚｂは内歯１２の歯数Ｚａより１つ少なく、外歯歯車２０のピッチ円半径は内歯歯車１０のピッチ円半径より小さい。
【００２０】
内歯歯車１０および外歯歯車２０は、プレス成形あるいはレーザ切断加工された複数枚の金属薄板の積層構造体によって構成されている。
【００２１】
外歯歯車２０の内側には偏心部材３０が配置されている。偏心部材３０は、内歯歯車１０と同心の中心軸部３２と、中心軸部３２に対して偏心した偏心軸部３４とを有する。偏心部材３０は、中心軸部３２を不図示の固定部材に当該中心軸部３２の中心軸線周りに回転自在に支持され、偏心軸部３４の外周部に軸受３６によって外歯歯車２０を、内歯１２と外歯２２とが噛み合った状態で、偏心軸部３４の中心軸線周りに回転自在に支持している。つまり、偏心部材３０は、中心軸部３２を固定部材（不図示）に固定自在に支持されていることにより、内歯歯車１０の中心軸線周りに回転自在であり、偏心軸部３４において、内歯１２と外歯２２とが噛み合った状態で外歯歯車２０を内歯歯車１０の中心軸線に対して偏心した軸線周りに回転自在に支持している。
【００２２】
この構成において、偏心部材３０が中心軸部３２の中心軸線周りに回転駆動される入力要素をなし、オルダム継手等によって外歯歯車２０の、中心軸部３２の中心軸線周りに回転成分のみが取り出されることにより、外歯歯車２０が出力要素をなす。
【００２３】
なお、図１において、符号Ａは内歯歯車１０および中心軸部３２の中心を、符号Ｂは外歯歯車２０および偏心軸部３４の中心を示している。
【００２４】
この内接式遊星歯車装置では、中心Ａを回転中心とした偏心部材３０の回転によって、外歯歯車２０が偏心軸部３４の中心軸線周りに、つまり中心Ｂを回転中心として回転（自転）しながら、内歯１２と外歯２２とが噛み合った状態で外歯歯車２０が内歯歯車１０の内周を転動する。外歯歯車２０が内歯歯車１０に対して内サイクロイド運動をする。
【００２５】
これにより、式による減速比のハイポサイクロイド型減速機が得られる。
減速比＝Ｚｂ／（Ｚａ−Ｚｂ）＝Ｚｂ／１＝Ｚｂ
【００２６】
上述の内接式遊星歯車装置において、偏心部材３０が図１で見て反時計廻り方向に回転している場合の、外歯２２の回転方向進み側の歯先近傍点Ｃ（外歯２２が最も周方向に突出した点、図３参照）の内歯１２に対する運動軌跡（噛み合い軌跡）は、図４に符号Ｄにより示されているようになる。
【００２７】
内歯１２および外歯２２の歯形は、図２、図３に示されているように、上述の噛み合いにおいて、噛み合い初期から中期にかけて噛み合い圧力角が負になり、噛み合い末期に噛み合い圧力角が正になる歯形である。
【００２８】
噛み合い圧力角が負である場合は、歯元側から歯先側に向かうに従って歯厚が徐々に増大する歯形で、内歯１２あるいは外歯２２を歯先側から歯底側を見て歯面がオーバハングした面をなすようになる。これに対し、噛み合い圧力角が正である場合には、歯元側から歯先側に向かうに従って歯厚が徐々に減少する歯形をなす。
【００２９】
内歯１２および外歯２２において、噛み合い圧力角が負となる部分は、歯末の負傾斜部分１２Ａ、２２Ａであり、負傾斜部分１２Ａ、２２Ａでは歯元側から歯先側に向かうに従って歯厚が徐々に増大している。負傾斜部分１２Ａ、２２Ａより歯元側は、すみ肉曲線部１２Ｂ、２２Ｂを経て歯底部１２Ｃ、２２Ｃに至る歯形になっている。
【００３０】
内歯１２および外歯２２において、噛み合い圧力角が正となる部分は、負傾斜部分１２Ａ、２２Ａより歯先側の正傾斜部分１２Ｅ、２２Ｅであり、正傾斜部分１２Ｅ、２２Ｅでは歯元側から歯先側に向かうに従って歯厚が徐々に減少している。外歯２２の正傾斜部分２２Ｅと負傾斜部分２２Ａとは円弧部２２Ｆによって滑らかに接続されている。円弧部２２Ｆは外歯２２が最も周方向に突出した部位（歯先近傍点Ｃ相当の部位）をなす。
【００３１】
隣接する内歯１２間に画定される歯溝１４は、外歯２２の歯先近傍点Ｃがハイポサイクロイド状の運動をするとして、外歯２２との干渉を避けるべく、外歯２２の外周軌跡によって画成される輪郭形状とほぼ同じ形状になっている。これにより、内歯歯車１０と外歯歯車２０とが互いに干渉することなく、内歯１２と外歯２２との良好な噛み合いが保証される。
【００３２】
なお、厳密には、トルク伝達に関与しない歯溝１４の底部（歯底部１２Ｃ）と外歯２２の歯先部２２Ｄとの摺接による摩擦損失が生じないように、この部分においては歯溝１４の底部（歯底部１２Ｃ）と外歯２２の歯先部２２Ｄとの間に隙間１６（図７参照）ができるように歯溝１４が形成されている。
【００３３】
オーバハング部を含む上述の歯形による内歯１２および外歯２２は、ホブカッタ等による切削加工によって創成することは困難であるが、内歯歯車１０および外歯歯車２０は、プレス成形あるいはレーザ切断加工された複数枚の金属薄板の積層構造体によって構成すれば、歯形設計の自由度が高く、オーバハング部を含む歯形でも容易に製作することができる。これにより、上述の歯形による内歯１２、外歯２２による内歯歯車１０、外歯歯車２０を容易に生産性よく実現することができる。
【００３４】
図５〜図１１は、内歯歯車１０の周方向の各位置における内歯１２と外歯２２との噛み合い状態を示している。この図示例の外歯歯車２０の回転方向は反時計廻り方向である。以下の説明では、外歯２２が内歯１２に最も深く噛み合う位置（最大偏心位置）を原点位置Ｘ（図１参照）とし、それより回転方向遅れ側の位置を前角度の位置、それより回転方向進み側の位置を後角度の位置と呼ぶ。
【００３５】
内歯１２と外歯２２とは、図５に示されているように、前９０度程度の位置で、負傾斜部分１２Ａ、２２Ａによって噛み合いが始まる。この負傾斜部分１２Ａ、２２Ａによる噛み合いは、図６に示されているように、原点位置付近の回転角位置まで続く。これにより、内歯１２と外歯２２とは、噛み合い初期から中期にかけて噛み合い圧力角が負になる。
【００３６】
原点位置Ｘでは、図７に示されているように、負傾斜部分１２Ａと２２Ａとが離間し、外歯２２の歯先部２２Ｄが歯溝１４の底部に最も近付く。
【００３７】
原点位置Ｘより後９０度程度の位置までの区間では、図８に示されているように、トルク伝達をしない側（回点方向遅れ側）の負傾斜部分１２Ａと２２Ａとが接触しつつ外歯２２が歯溝１４より抜け出す方向に移動する。後９０度程度の位置では、図９に示されているように、正傾斜部分１２Ｅと２２Ｅとの噛み合いが始まる。正傾斜部分１２Ｅと２２Ｅとによる噛み合いは、図１０に示されているように、後１３５度程度の位置まで続く。これより更に回転方向進み側の位置では、図１１に示されているように、正傾斜部分１２Ｅと２２Ｅとが離間し、内歯１２と外歯２２との噛み合いが終了する。これにより、内歯１２と外歯２２とは、噛み合い末期において噛み合い圧力角が正になる。
【００３８】
上述した噛み合い初期から中期にかけて生じる噛み合い圧力角が負による噛み合いでは、図１２に示されているように、内歯１２と外歯２２との噛み合い圧による反力Ｆａの径方向の分力Ｆｂは、その噛み合い圧力角からして歯同士が径方向に互い近付く方向、つまり、噛み合いが深くなる方向に作用する。これにより、歯飛び現象を生じ易い噛み合い初期から中期にかけて、噛み合いが離れる方向に変位することに対する抵抗力が増大する。このことにより、噛み合い圧を高めることなく、確実な噛み合い状態が確保され、高いトルク伝達効率が得られる。また、確実な噛み合い状態のもとに歯飛び現象が生じことがない。
【００３９】
噛み合い末期において、噛み合い圧力角が正による噛み合いが存在するので、その分、トルク伝達効率が向上する。この噛み合いは後９０度以降の回転角位置で生じるから、噛み合い圧による反力の径方向の分力が、噛み合い圧力角が負となる噛み合いの回転位置での内歯１２と外歯２２との噛み合いを離すように作用することがない。
【００４０】
上述の噛み合いにおいて、外歯２２の最も周方向に突出して内歯１２に接触する部位が円弧部２２Ｆであることにより、これが尖った形状である場合に比して内歯１２の摩耗が軽減される。これにより、内歯歯車１０の耐久性が向上する。
【００４１】
以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４２】
例えば、内歯１２、外歯２２の正傾斜部分１２Ｅ、２２Ｅは必須でなく、内歯１２および外歯２２は、少なくとも一部において噛み合い圧力角が負になる歯形であればよく、外歯２２の歯形は、基本的には、図３に仮想線Ｅによって示されているように、歯元側から歯先側に向かうに従って歯厚が徐々に増大する台形の歯形である。
【００４３】
また、内歯１２の外歯２２から見た相対運動の軌跡によって外歯２２の歯形を生成することもできる。これにより、内歯１２と外歯２２とが互い接触し合うことで噛み合い面積を大きくして応力を緩和することができる。
【００４４】
外歯２２の歯数Ｚｂが内歯１２の歯数Ｚａより１つ少ないことが、大きい減速比を得るうえで好ましいが、この歯数差は、２、３など、１以外であってもよい。内歯歯車１０を固定要素として外歯歯車２０を出力要素としたが、外歯歯車２０を固定要素として内歯歯車１０を出力要素とすることもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１０    内歯歯車
１２    内歯
１２Ａ  負傾斜部分
１２Ｂ  肉曲線部
１２Ｃ  歯底部
１２Ｅ  正傾斜部分
１４    歯溝
１６    隙間
２０    外歯歯車
２２    外歯
２２Ａ  負傾斜部分
２２Ｄ  歯先部
２２Ｅ  正傾斜部分
２２Ｆ  円弧部
３０    偏心部材
３２    中心軸部
３４    偏心軸部
３６    ボール軸受
【図１】
0006400491.tif 000002
【図２】
0006400491.tif 000003
【図３】
0006400491.tif 000004
【図４】
0006400491.tif 000005
【図５】
0006400491.tif 000006
【図６】
0006400491.tif 000007
【図７】
0006400491.tif 000008
【図８】
0006400491.tif 000009
【図９】
0006400491.tif 000010
【図１０】
0006400491.tif 000011
【図１１】
0006400491.tif 000012
【図１２】
0006400491.tif 000013