(57)【要約】【課題】小型化設計が可能で、耐久性に優れた揺動許容の連結機構を提供すること。【解決手段】第１の部材（１２）と第２の部材（２２）とを所定の偏心量（Ｅ）による相対的な偏心揺動を許容してトルク伝達関係で連結する連結機構（４０）であって、前記第１の部材（１２）と前記第２の部材（２２）とに、これら部材の中心軸線に平行な個別の軸線を中心とした円弧凹面（４２、４４）が互いに対向して形成され、前記第１の部材（１２）の前記円弧凹面（４２）と前記第２の部材（２２）の前記円弧凹面（４４）とに挟まれたピン（４６）を有し、前記ピン（４６）は、前記円弧凹面（４２、４４）の内径より小さい外径を有し、前記第１の部材（１２）の前記円弧凹面（４２）および前記第２の部材（２２）の前記円弧凹面（４４）に転動可能に係合して前記第１の部材（１２）と前記第２の部材（２２）とを連結する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と第２の部材とを所定の偏心量による相対的な偏心揺動を許容してトルク伝達関係で連結する連結機構であって、
前記第１の部材と前記第２の部材とに、これら部材の中心軸線に平行な軸線を中心とした円弧凹面が互いに対向して形成され、
前記第１の部材の前記円弧凹面と前記第２の部材の前記円弧凹面とに挟まれたピンを有し、前記ピンは、前記円弧凹面の内径より小さい外径を有し、前記第１の部材の前記円弧凹面および前記第２の部材の前記円弧凹面に転動可能に係合して前記第１の部材と前記第２の部材とを連結している連結機構。
【請求項２】
前記第１の部材の前記円弧凹面および前記第２の部材の前記円弧凹面が同一内径であり、前記ピンの外径が前記内径より前記偏心量だけ小さい請求項１に記載の連結機構。
【請求項３】
前記第１の部材の前記円弧凹面および前記第２の部材の前記円弧凹面は、円周面の一部をなして同一の軸線方向位置において互いに対向している部分と、互いに異なる軸線方向の位置に形成された円孔の円周面による部分とを含んでいる請求項１または２に記載の連結機構。
【請求項４】
内周部に内歯を有する内歯歯車と、
外周部に前記内歯より少ない歯数の外歯を有して前記内歯歯車に噛合する外歯歯車と、
前記第１の部材をステータ部材に固定され、前記第２の部材を前記内歯歯車あるいは前記外歯歯車に連結された請求項１から３の何れか一項に記載の連結機構とを有する内接式遊星歯車装置。
【請求項５】
内周部に内歯を有する固定配置の内歯歯車と、
外周部に前記内歯より少ない歯数の外歯を有して前記内歯歯車に噛合する外歯歯車と、
前記外歯歯車と同心の回転軸と、
前記第１の部材を前記回転軸に連結され、前記第２の部材を前記外歯歯車に連結された請求項１から３の何れか一項に記載の連結機構とを有する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、揺動許容の連結機構及び内接式遊星歯車装置に関し、更に詳細には、二つの部材を所定の偏心量による相対的な偏心揺動を許容してトルク伝達関係で連結する連結機構及びその連結機構を備えた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として、内周部に内歯を有する固定配置の内歯歯車（太陽歯車）と、外周部に前記内歯より少ない歯数の外歯を有して前記内歯歯車に噛合する外歯歯車（遊星歯車）と、前記内歯歯車と同一の中心軸線周りに回転し、前記外歯歯車を前記内歯歯車に対して噛合状態で転動（偏心揺動）させるように前記外歯歯車を回転自在に支持した偏心駆動部材と、前記外歯歯車に形成された軸線方向の丸孔に遊嵌合する円形横断面形状の揺動許容ピンとを有し、前記揺動許容ピンを出力部材とする内ピン取り出し方式のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
内接式遊星歯車装置として、内周部に内歯を有する内歯歯車（太陽歯車）と、外周部に前記内歯より少ない歯数の外歯を有して前記内歯歯車に噛合する外歯歯車（遊星歯車）と、前記外歯歯車の軸心に連結されて前記外歯歯車をアウタハウジングに対して回転可能に支持する出力軸と、前記内歯歯車の側面より軸線方向に突出して前記アウタハウジングに形成されている変位規制孔に弾性部材を介して遊嵌合する揺動許容突子と、前記アウタハウジングに固定子されたステータ巻線部（界磁固定子）を含んで前記内歯歯車を前記外歯歯車との噛合状態で偏心揺動させる可変ギャップ式モータとを有するダイレクト駆動方式のものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４０７２号公報
【特許文献２】特開平４−３１７５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内ピン取り出し方式の内接式遊星歯車装置では、外歯歯車の偏心揺動運動に対して揺動許容ピンの外周面が丸孔の内周面に対して摺動しつつ回転力を外歯歯車より揺動許容ピンに伝達するので、摩擦損失が大きいと共に揺動許容ピンに大きい剪断応力が作用する。このため、揺動許容ピンにローラベアリングを取り付けたり、揺動許容ピンの外径を大きくしたりする必要が生じる。また、内ピン取り出し方式の内接式遊星歯車装置では、揺動許容ピンの外径に対して丸孔の内径を外歯歯車の偏心揺動の偏心量の２倍の大きさにしなくてはならない。これらのことにより、装置を小型化することが難しい。
【０００６】
ダイレクト駆動方式の内接遊星歯車装置でも、弾性部材を介してであるが外歯歯車の偏心揺動運動によって揺動許容突子に剪断応力が作用することを避けることができない。また、ダイレクト駆動方式の内接式遊星歯車装置では、弾性部材が外歯歯車の偏心揺動運動のもとに弾性変形とその解除を繰り返し、揺動成分の許容（除去）が弾性部材の繰り返しの弾性変形によって行われるので、弾性部材が早期に劣化し、耐久性に欠ける。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、小型化設計が可能で、耐久性に優れた揺動許容の連結機構を提供し、併せてこの連結機構の使用のもとに、内接式遊星歯車装置の小型化設計を可能にすると共に優れた耐久性を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による揺動許容の連結機構は、第１の部材（１２）と第２の部材（２２）とを所定の偏心量（Ｅ）による相対的な偏心揺動を許容してトルク伝達関係で連結する連結機構（４０）であって、前記第１の部材（１２）と前記第２の部材（２２）とに、これら部材の中心軸線に平行な個別の軸線を中心とした円弧凹面（４２、４４）が互いに対向して形成され、前記第１の部材（１２）の前記円弧凹面（４２）と前記第２の部材（２２）の前記円弧凹面（４４）とに挟まれたピン（４６）を有し、前記ピン（４６）は、前記円弧凹面（４２、４４）の内径より小さい外径を有し、前記第１の部材（１２）の前記円弧凹面（４２）および前記第２の部材（２２）の前記円弧凹面（４４）に転動可能に係合して前記第１の部材（１２）と前記第２の部材（２２）とを連結している。
【０００９】
この構成によれば、ピン（４６）は第１の部材（１２）の円弧凹面（４２）と第１の部材（１２）の円弧凹面（４４）とに径方向の両側から挟まれるだけであるので、ピン（４６）には圧縮力が作用するだけで、剪断力が作用することはない。
【００１０】
本発明による揺動許容の連結機構は、好ましくは、前記第１の部材（１２）の前記円弧凹面（４２）および前記第２の部材（２２）の前記円弧凹面（４４）が同一内径であり、前記ピン（４６）の外径が前記内径より前記偏心量だけ小さい。
【００１１】
この構成によれば、ピン（４６）は円弧凹面（４２、４４）に対して摺動することなく完全な転がり運動をする。これにより、ピン（４６）および円弧凹面（４２、４４）の耐摩耗性が向上すると共に摩擦損失が低減する。
【００１２】
本発明による揺動許容の連結機構は、好ましくは、前記第１の部材（１２）の前記円弧凹面および前記第２の部材（２２）の前記円弧凹面は、円周面の一部をなして同一の軸線方向位置において互いに対向している部分（４２、４４）と、互いに異なる軸線方向の位置に形成された円孔の円周面による部分（４８、５０）とを含んでいる。
【００１３】
この構成によれば、円孔の円周面による部分（４８、５０）によってピン（４６）が支持されることにより、ピン（４６）が軸線に対して傾くような不安定な保持状態になることがない。
【００１４】
本発明による内接式遊星歯車装置は、内周部に内歯（２８）を有する内歯歯車（２２）と、外周部に、前記内歯より少ない歯数の外歯（３４）を有して前記内歯歯車（２２）に噛合する外歯歯車（３０）と、前記第１の部材をステータ部材（１２）に固定され、前記第２の部材を前記内歯歯車（２２）あるいは前記外歯歯車（３０）に連結された上述の発明による連結機構（４０）とを有する。
【００１５】
この構成によれば、連結機構（４０）によって、内歯歯車（２２）あるいは外歯歯車（３０）の偏心揺動を許容して良好に反力の受け持ちが行われる。
【００１６】
本発明による内接式遊星歯車装置は、内周部に内歯（２８）を有する固定配置の内歯歯車と、外周部に、前記内歯（２８）より少ない歯数の外歯（３４）を有して前記内歯歯車に噛合する外歯歯車（３０）と、前記外歯歯車（３０）と同心の回転軸（５２）と、前記第１の部材を前記回転軸（５２）に連結され、前記第２の部材を前記外歯歯車（３０）に連結された上述の発明による連結機構（４０）とを有する。
【００１７】
この構成によれば、連結機構（４０）によって、外歯歯車（３０）の偏心揺動を許容して外歯歯車（３０）から回転軸（５２）へ良好にトルク伝達が行われる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による揺動許容の連結機構によれば、ピンには圧縮力が作用するだけで、剪断力が作用することがないから、小型化設計が可能で、優れた耐久性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による揺動許容の連結機構を含む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半断面斜視図
【図３】本実施形態による内接式遊星歯車装置のアウタケースの一部を取り外して示す半断面斜視図
【図４】本実施形態による内接式遊星歯車装置の要部の断面斜視図
【図５】本実施形態による内接式遊星歯車装置の要部の断面斜視図
【図６】本実施形態による連結機構の動きを示す説明図
【図７】本発明による揺動許容の連結機構を含む内接式遊星歯車装置の他の実施形態を示す正面図
【図８】上述した実施形態による内接式遊星歯車装置のスケルトン図
【図９】本発明による揺動許容の連結機構を含む内接式遊星歯車装置の一つの実施形態を示すスケルトン図
【図１０】本発明による揺動許容の連結機構を含む内接式遊星歯車装置の一つの実施形態を示すスケルトン図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明による揺動許容の連結機構および内接式遊星歯車装置（ハイポサイクロイド型減速機）の一つの実施形態を、図１〜図６を参照して説明する。
【００２１】
本実施形態の内接式遊星歯車装置は、ダイレクト駆動方式のものであり、アウタケース（固定部材）１０を有する。アウタケース１０内には円環状のステータ部材（第１の部材）１２が固定されている。
【００２２】
ステータ部材１２には内周より径方向内方に突出した６個の固定側突極（ティース）１４が周方向に所定の間隔をおいて形成されている。各固定側突極１４の根元部の外周にはステータコイル１６が巻装されている。各固定側突極１４の先端部にはステータ部材１２の中心軸線と平行な軸線を中心とした略半円形の凹部１８が形成されている。ステータ部材１２には周方向に隣り合う固定側突極１４間に配置されてこれらに固定された固定ブロック２０が取り付けられている。
【００２３】
ステータ部材１２の内側には円環状の揺動部材２２が偏心揺動可能に配置されている。揺動部材２２は鋼板の積層体によって構成されている。揺動部材２２には外周より径方向外方に突出した６個の揺動側突極（ティース）２４が形成されている。揺動側突極２４は、揺動部材２２の中心軸線と平行な軸線を中心とした略半円形に形成され、凹部１８に入り込む凸部をなしている。
【００２４】
揺動側突極２４の外径は凹部１８の内径より後述する偏心量Ｅに等しい寸法だけ小さく、各揺動側突極２４は対応する各固定側突極１４の凹部１８に遊嵌合、つまり間隙をおいて入り込んでいる。この間隙は、固定側突極１４と揺動側突極２４との間に磁束が通過する磁気ギャップ（エアギャップ）であり、ステータ部材１２に対する揺動部材２２の偏心揺動によって変化する可変ギャップをなす。
【００２５】
各揺動側突極２４の根元部の外周には揺動側コイル２６が巻装されている。各揺動側コイル２６にはアウタケース１０側から揺動部材２２の偏心揺動を許容する可撓性を有するリード線（不図示）によって給電が行われる。
【００２６】
ステータ部材１２と揺動部材２２とは、後述する連結機構４０によって偏心量Ｅによる相対的な偏心揺動を許容してトルク伝達関係で連結されている。
【００２７】
揺動部材２２の内周面には内歯２８が形成されている。これにより、揺動部材２２は内接式遊星歯車装置の内歯部材を兼ねており、内接式遊星歯車装置の入力部材をなす。
【００２８】
揺動部材２２の内側には外歯歯車３０が配置されている。外歯歯車３０は、鋼板の積層体によって構成されており、ボールベアリング３２によってアウタケース１０に、ステータ部材１２と同心で、揺動部材２２に対して偏心量Ｅだけ偏心した自身の中心軸線周りに回転可能に支持され、出力部材をなす。なお、図１の符号Ａはステータ部材１２および外歯歯車３０の中心を、符号Ｂは揺動部材２２の中心を各々示している。
【００２９】
外歯歯車３０の外周には複数の外歯３４が形成されている。外歯３４は、内歯２８と同一ピッチで、内歯２８の歯数より少なくとも１つ以上少ない歯数設けられており、揺動部材２２に対する外歯歯車３０の偏心側において内歯２８と噛合している。揺動部材２２に対する外歯歯車３０の偏心量は、偏心量Ｅに等しく、内歯２８および外歯３４の歯丈より大きい。
【００３０】
連結機構４０は、固定ブロック２０の内周に形成された固定側円弧凹面４２と、揺動部材２２の外周に形成された揺動側円弧凹面４４と、固定側円弧凹面４２と揺動側円弧凹面４４とに挟まれたピン４６とを含む。なお、固定側円弧凹面４２を含む固定ブロック２０と固定側突極１４とは必ずしも別体とする必要はなく、例えば、ステータ部材１２の一部に固定側円弧凹面４２が直接に形成されていてもよい。
【００３１】
固定側円弧凹面４２は、ステータ部材１２の周方向に離れた６箇所に所定の間隔をおいて形成されており、各々、ステータ部材１２の中心軸線に平行な個別の軸線を中心とした略半円筒状（略１２０〜１６０度円弧）の円弧面である。揺動側円弧凹面４４は揺動部材２２の周方向に離れた６箇所に等間隔に形成されており、各々、揺動部材２２の中心軸線に平行な個別の軸線を中心とした略半円筒状（略１２０〜１６０度円弧）の円弧面である。固定側円弧凹面４２と揺動側円弧凹面４４とは同一内径の円弧面であり、同一の軸線方向位置においてステータ部材１２および揺動部材２２の径方向に互いに対向している。
【００３２】
アウタケース１０には、図２〜図５に示されているように、固定側円弧凹面４２と同心且つ同一半径の円筒状（３６０度円周）の円孔４８が形成されている。揺動部材２２の軸線方向の両端部には、図２〜図５に示されているように、揺動側円弧凹面４４と同心且つ同一の半径Ｒの円筒状（３６０度円周）の円孔５０が形成されている。円孔４８と５０とは互いに異なる軸線方向の位置にある。
【００３３】
ピン４６は、外径が固定側円弧凹面４２および揺動側円弧凹面４４の内径より偏心量Ｅだけ小さい外径の円形横断面形状のものであり、固定側円弧凹面４２および揺動側円弧凹面４４に自身の中心軸線方向周りに転動可能に係合している。ピン４６は、両端において円孔４８に自身の中心軸線方向周りに転動可能に遊嵌合していると共に、揺動側円弧凹面４４の軸線方向の外側に位置する部分において円孔５０に自身の中心軸線方向周りに転動可能に遊嵌合している。
【００３４】
この構造により、連結機構４０は、揺動部材２２をステータ部材１２に対する回転位相を変化することなくステータ部材１２に対して偏心量Ｅによる偏心揺動を許容して、揺動部材２２とステータ部材１２とをトルク伝達関係、この場合、反力受け止め関係で連結する。
【００３５】
上述の構成により、ステータ部材１２と揺動部材２２とが可変ギャップ方式の電動モータをなし、各々６個のステータコイル１６と揺動側コイル２６とに、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の正弦波電流が所定のタイミングをもって供給されることにより、ステータ部材１２の中心周りの回転磁界が発生し、外歯３４が内歯２８に噛み合った状態で、連結機構４０の連結作用のもとに揺動部材２２がステータ部材１２に対して回転位相を変化することなく偏心量Ｅによる偏心揺動をする。
【００３６】
この揺動部材２２の偏心揺動において、ステータ部材１２は、連結機構４０によって揺動部材２２の偏心揺動を許容して揺動部材２２の偏心揺動を阻害することなく、揺動部材２２から反力を受け止める反力部材をなす。これにより、外歯３４の歯数をＺａ、内歯２による部分（４８、５０）８の歯数をＺｂとした場合、減速比Ｇ＝Ｚａ／（Ｚａ−Ｚｂ）をもって外歯歯車３０が減速回転する。
【００３７】
固定側円弧凹面４２の内径と揺動側円弧凹面４４の内径とが同一であることにより、偏心揺動における固定側円弧凹面４２および揺動側円弧凹面４４に対するピン４６の周速度は同一になるので、ピン４６が固定側円弧凹面４２および揺動側円弧凹面４４に対して摺動することなく完全な転がり運動（転動）をする。これにより、ピン４６と固定側円弧凹面４２および揺動側円弧凹面４４の耐摩耗性が向上すると共に大きい摩擦損失が生じることがない。
【００３８】
固定側円弧凹面４２および揺動側円弧凹面４４の内径とピン４６の外径との差が偏心量Ｅになるので、ピン４６の外径が決まれば、偏心量Ｅに対して揺動側円弧凹面４４および固定側円弧凹面４２を小さい内径（円弧径）で構成でき、装置の小型化を図ることができる。
【００３９】
図６（Ｉ）〜（Ｖ）は、揺動部材２２の一回の偏心揺動における連結機構４０の動きを示している。図６（Ｉ）〜（Ｖ）において、符号Ｃは揺動側円弧凹面４４および円孔５０の中心を示している。
【００４０】
図６の（Ｉ）および（Ｖ）は、図５と同じ状態であり、揺動部材２２の偏心揺動においてステータ部材１２と揺動部材２２とが最も径方向に離れた位置にある状態を示している。この状態の時には、固定側円弧凹面４２および揺動側円弧凹面４４の双方がピン４６の外周面より離間しており、ピン４６は円孔４８と５０とによって互いに反対側から挟まれるようにして支持されている。これによりピン４６が軸線に対して傾くような不安定な保持状態になることない。
【００４１】
図６の（ＩＩＩ）は、図４と同じ状態であり、揺動部材２２の偏心揺動においてステータ部材１２と揺動部材２２とが最も径方向に近付いた位置にある状態を示している。この状態の時には、ピン４６は正対した固定側円弧凹面４２と揺動側円弧凹面４４とによって径方向の両側から挟まれている。
【００４２】
図６の（ＩＩ）および（ＩＶ）は、上述した二つの状態の中間的な状態を示している。中間的な状態でも、ピン４６は、正対ではないものも、固定側円弧凹面４２と揺動側円弧凹面４４とによって径方向の両側から挟まれている。
【００４３】
これにより、（ＩＩ）〜（ＩＶ）の区間では、ピン４６は転動しながら固定側円弧凹面４２と揺動側円弧凹面４４とに径方向の両側から挟まれるだけであるので、ピン４６には圧縮力が作用するだけで、剪断力が作用することはない。
【００４４】
これにより、ピン４６を小径化ができ、装置の小型化および軽量化を図ることができる。このようにして、小型化設計が可能で、耐久性に優れた揺動許容の連結機構および内接式遊星歯車装置を提供することができる。
【００４５】
つぎに、本発明による揺動許容の連結機構および内接式遊星歯車装置（ハイポサイクロイド型減速機）の他の実施形態を、図７を参照して説明する。なお、図７において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００４６】
この実施形態では、連結機構４０については、固定側円弧凹面４２と揺動側円弧凹面４４とがステータ部材１２および揺動部材２２の周方向に互いに対向していること以外は上述の実施形態と同一であり、この実施形態でも上述の実施形態と同等の作用、効果が得られる。なお、この実施形態では、可変ギャップ方式の電動モータが揺動側突極２４に巻線がないリラクタンス型モータとして構成されている。
【００４７】
図８は、上述した実施形態の内接式遊星歯車の構成図であり、揺動部材２２を連結された揺動部材２２が入力部材をなし、外歯歯車３０に出力軸５２が連結されている場合には、揺動部材２２とステータ部材１２との間に連結機構４０が設けられていることを示している。
【００４８】
他の実施形態として、図９に示されているように、外歯歯車３０がステータ部材１２に対して偏心揺動する入力部材をなし、内歯２８を有する内歯歯車５４に出力軸５２が連結されている場合には、外歯歯車３０に揺動部材２２が連結され、連結機構４０は揺動部材２２とステータ部材１２との間に設けられればよい。
【００４９】
また、他の実施形態として、図１０に示されているように、内歯２８を有する内歯歯車５４が固定で、外歯歯車３０が内歯歯車５４に対して偏心揺動し、外歯歯車３０が出力部材である場合には、外歯歯車３０と出力軸５２との間に連結機構４０が設けられればよい。連結機構４０は、出力軸５２に対する外歯歯車３０の偏心揺動を許容して、外歯歯車３０から出力軸５２へトルク伝達を良好に行う。
【００５０】
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。
【００５１】
例えば、固定側突極１４および揺動側突極２４の極数は６極に限られることなく、８極や１２極等であってもよい。また連結機構４０の個数も、６個や１２個に限られることはない。ステータ部材１２および揺動部材２２が積層鋼板による場合には、固定側円弧凹面４２および揺動側円弧凹面４４をなくし、円孔４８を有する鋼板と円孔５０を有する鋼板とが櫛歯状に１枚ずつ交互に積層されてもよい。本発明による連結機構４０が適用される内接式遊星歯車は、ダイレクト駆動方式のもの限られることはなく、本発明による連結機構４０はクランク機構等によって外部より入力側の部材を偏心揺動させるものにも適用することができる。内歯２８は揺動部材２２とは別体の円環状の内歯歯車によって構成されていてもよい。凹部１８および揺動側突極２４の形状は、略半円形に限られることなく、半楕円形等であってもよい。
【００５２】
また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    アウタケース
１２    ステータ部材
１４    固定側突極
１６    ステータコイル
１８    凹部
２０    固定ブロック
２２    揺動部材
２４    揺動側突極
２６    揺動側コイル
２８    内歯
３０    外歯歯車
３２    ボールベアリング
３４    外歯
４０    連結機構
４２    固定側円弧凹面
４４    揺動側円弧凹面
４６    ピン
４８    円孔
５０    円孔
５２    出力軸
５４    内歯歯車
【図１】
2017025979.tif 000003
【図２】
2017025979.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017025979.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017025979.tif 000009
【図８】
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【図９】
2017025979.tif 000011
【図１０】
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