(57)【要約】【課題】クランクシャフトの回転バランスが安定している歯車装置を実現する。【解決手段】歯車装置４００は、内歯部材４０６と、キャリア４０２（支持部材４０２Ｘと支持部材４０２Ｙ）と、クランクシャフト４５０と、外歯歯車４１６を備えている。内歯部材４０６の内周に、内歯歯車が形成されている。キャリア４０２は、内歯歯車の軸線ＣＬ１と同軸に配置されており、内歯部材４０６に回転可能に支持されている。クランクシャフト４５０は、内歯歯車の軸線ＣＬ１と同軸に配置されており、一対の軸受４２８によってキャリア４０２に回転可能に支持されている。偏心体４２０と第１歯車４３２が、一対の軸受４２８の間でクランクシャフト４５０に固定されている。外歯歯車４１６は、内歯歯車に噛み合っており、偏心体４２０体に係合している。外歯歯車４１６は、クランクシャフト４５０の回転に伴って内歯歯車の軸線ＣＬ１の周りを偏心回転する。【選択図】  図１
2009210031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に内歯歯車が形成されている内歯部材と、
内歯歯車の軸線と同軸に配置されているとともに内歯部材に回転可能に支持されているキャリアと、
内歯歯車の軸線と同軸に配置されているとともに一対の軸受によってキャリアに回転可能に支持されており、偏心体と第１歯車が前記一対の軸受の間で固定されているクランクシャフトと、
内歯歯車に噛み合っているとともに前記偏心体に係合しており、クランクシャフトの回転に伴って内歯歯車の軸線の周りを偏心回転する外歯歯車と、
内歯部材の軸線に沿って配置されているとともにキャリアに回転可能に支持されており、第１歯車に係合する第２歯車が固定されており、モータの出力軸の軸線とオフセットして配置されている入力シャフトと、
を備えていることを特徴とする歯車装置。
【請求項２】
前記入力シャフトに、モータによって駆動される第３歯車が固定されていることを特徴とする請求項１の歯車装置。
【請求項３】
クランクシャフトに、自身の軸線に沿って貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１又は２の歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯車装置に関する。特に、内歯歯車と、その内歯歯車と噛み合いながら内歯歯車の軸線の周りを偏心回転する外歯歯車を備えており、その外歯歯車を偏心回転させるクランクシャフトが、内歯歯車の軸線と同軸に配置されている歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、内歯歯車と、その内歯歯車と噛み合いながら偏心回転する外歯歯車を備えている歯車装置が開示されている。外歯歯車は、内歯歯車の軸線の周りを偏心回転する。その歯車装置では、外歯歯車を偏心回転させるクランクシャフトが、内歯歯車の軸線と同軸に配置されている。このような歯車装置は、センタークランク型歯車装置と呼ばれる。
特許文献１の歯車装置は、内歯部材とキャリアとクランクシャフトと外歯歯車を備えている。内歯部材の内周に、内歯歯車が形成されている。キャリアは、内歯歯車の軸線と同軸に配置されており、内歯部材に回転可能に支持されている。キャリアは、内歯部材に対して相対的に回転することができる。クランクシャフトは、一対の軸受によって、キャリアに回転可能に支持されている。また、クランクシャフトは、内歯歯車の軸線と同軸に配置されている。クランクシャフトには、偏心体が固定されており、その偏心体に外歯歯車が係合している。外歯歯車は、キャリアに対して相対的には回転しない。外歯歯車は、内歯歯車に係合している。
クランクシャフトを回転させると、外歯歯車が、内歯歯車の軸線周りを偏心回転する。外歯歯車は内歯歯車と異なる歯数を有しており、外歯歯車が内歯歯車の軸線周りを偏心回転すると、外歯歯車（およびキャリア）は、内歯歯車に対して相対的に回転する。すなわち、クランクシャフトを回転させると、キャリアが、内歯歯車に対して相対的に回転する。
特許文献１の歯車装置では、キャリアの軸線に沿ってクランクシャフトがキャリアから延びている。キャリアから延びているクランクシャフトの端部に第１歯車が固定されている。第１歯車は、軸線方向に沿ってキャリアの外側に配置されている。モータの出力軸に固定されているモータ歯車が、第１歯車に噛み合う。すなわち、モータ歯車と第１歯車を介して、モータのトルクがクランクシャフトに伝達される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８７９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の歯車装置では、クランクシャフトの一端を、キャリアの端面から突出させている。突出させた部分に、モータ歯車に係合する第１歯車が固定されている。
特許文献１の歯車装置は、モータのトルクをクランクシャフトの端部で伝達しているので、クランクシャフトの回転バランスが悪くなる虞がある。特に、クランクシャフトに大きなトルクが伝達される場合、その問題は顕著になる。クランクシャフトの回転バランスが悪いと、歯車装置の寿命が短くなるなどの不具合が生じる。
本発明は上記の問題に対策するものであり、クランクシャフトの回転バランスを良好に保つことができる歯車装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の歯車装置は、第１歯車が、クランクシャフトの中間部に固定されていることを特徴とする。より正確にいうと、クランクシャフトは、一対の軸受によってキャリアに支持されており、第１歯車が、一対の軸受の間でクランクシャフトに固定されている。そのような構造によって、モータのトルクが、両側が軸受で支持されている位置で、クランクシャフトに伝達される。そのため、本発明の歯車装置は、クランクシャフトの回転バランスを良好に保つことができる。
なお、本明細書では、「歯車がシャフトに固定されている」という場合、シャフトに対して、シャフトとは別体の歯車が固定されている形態のことだけを意味するものではない。シャフトの周方向に歯車が一体に形成されている形態も含む。
【０００６】
本発明の歯車装置は、内周に内歯歯車が形成されている内歯部材と、内歯歯車の軸線と同軸に配置されているキャリアを備えている。キャリアは、内歯部材に回転可能に支持されている。そのため、キャリアは、内歯歯車に対して相対的に回転することができる。キャリアはさらに、クランクシャフトと外歯歯車を備えている。
クランクシャフトは、内歯歯車の軸線と同軸に配置されている。すなわち、クランクシャフトとキャリアは、同軸に配置されている。上記したように、クランクシャフトは、一対の軸受によってキャリアに回転可能に支持されている。クランクシャフトには、偏心体と第１歯車が固定されている。偏心体と第１歯車は、一対の軸受の間でクランクシャフトに固定されている。
外歯歯車には、係合孔が形成されており、その係合孔に偏心体が係合している。また外歯歯車は、内歯歯車に噛み合っている。外歯歯車は、キャリアに対して偏心回転するが相対的に同軸回転しない。そのため、外歯歯車とキャリアは一体となって内歯部材に対して回転する。外歯歯車は内歯歯車と異なる歯数を有しており、外歯歯車が内歯歯車の軸線周りを偏心回転すると、外歯歯車と内歯歯車の歯数差に応じて、外歯歯車（及びキャリア）が内歯歯車に対して相対的に回転する。
【０００７】
本発明の歯車装置はさらに、入力シャフトを備えている。入力シャフトには、第１歯車に係合する第２歯車が固定されている。入力シャフトは、内歯歯車の軸線に沿って配置されており、キャリアに回転可能に支持されている。また、入力シャフトは、モータの出力軸とオフセットした位置でモータの出力軸に係合する。
入力シャフトを備えることによって、第１歯車と第２歯車の間、入力シャフトとモータの出力軸の間で変速比を調整することができる。すなわち、モータの出力軸の回転数を、様々に変化させた後にクランクシャフトに伝達することができる。歯車装置の主要部品（内歯部材、キャリア及び外歯歯車）の形状を変更することなく、様々な変速比の歯車装置を製造することができる。なお、モータの出力軸と入力シャフトの間のトルクの伝達手段は、様々な手段を採用することができる。例えば、モータの出力軸にモータ歯車を固定し、入力シャフトに第３歯車を固定し、モータ歯車と第３歯車を係合させてもよい。あるいは、プーリ・ベルトを利用して、モータの出力軸のトルクを入力シャフトに伝達してもよい。
【０００８】
本発明の歯車装置では、クランクシャフトに、自身の軸線に沿って貫通孔が形成されていることが好ましい。貫通孔内に、配線や配管等を通過させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、クランクシャフトの回転バランスを良好に保つことができる歯車装置を提供することができる。また、歯車装置の主要部品の形状を変更することなく、様々な変速比の歯車装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に説明する実施例の特徴を列挙する。
（第１特徴）入力軸に固定されている第３歯車が、モータの出力軸に連結されているモータ歯車と噛み合っている。
（第２特徴）クランクシャフトに複数の偏心体が固定されており、第１歯車が、複数の偏心体の間でクランクシャフトに固定されている。
【実施例】
【００１１】
（第１実施例）
図１は、本実施例の歯車装置４００の断面図を示す。図２は、図１のII−II線に沿った断面図を示す。なお、図面の明瞭化のため、一部の部品のハッチングを省略している。
図１に示すように、歯車装置４００は、内歯部材４０６、後述するキャリア、クランクシャフト４５０、及び外歯歯車４１６を備えている。内歯部材４０６の内周に、内歯ピン４１２が配置されている（図２を参照）。複数の内歯ピン４１２が内歯部材４０６の内周に配置されており、内歯歯車を形成している。以下では、内歯ピン４１２を内歯歯車４１２と称する場合がある。なお、内歯部材４０６と内歯ピン４１２を併せて、内歯歯車４１２と称することもできる。キャリアは、支持部材４０２Ｘ、４０２Ｙと柱状部４０８で構成されている。支持部材４０２Ｘと支持部材４０２Ｙは、柱状部４０８によって連結されている。柱状部４０８は支持部材４０２Ｘと一体に形成されており、内歯歯車４１２の軸線ＣＬ１に沿って延びている。支持部材４０２Ｙと柱状部４０８は、ボルトで固定されている。以下の説明では、支持部材４０２Ｘ、４０２Ｙと柱状部４０８を併せて、キャリア４０２と称する。
キャリア４０２は、一対の軸受４０４によって、内歯部材４０６に回転可能に支持されている。キャリア４０２は、内歯歯車の軸線ＣＬ１と同軸に配置されている。すなわち、軸線ＣＬ１は、キャリア４０２の軸線も表している。なお、一対の軸受４０４は、アンギュラ玉軸受であり、支持部材４０２Ｘ、４０２Ｙに形成された溝と転動体と外輪によって構成されている。支持部材４０２Ｘ、４０２Ｙに形成された溝が、軸受４０４の内輪として利用されている。
【００１２】
キャリア４０２は、クランクシャフト４５０と外歯歯車４１６を備えている。クランクシャフト４５０は、内歯歯車４１２の軸線ＣＬ１と同軸に延びている。クランクシャフト４５０は、一対の深溝玉軸受４２８によって、キャリア４０２に回転可能に支持されている。クランクシャフト４５０には、自身の軸心に沿って貫通孔４２６が形成されている。クランクシャフト４５０には、偏心体４２０と第１歯車４３２が固定されている。偏心体４２０と第１歯車４３２は、一対の深溝玉軸受４２８の間でクランクシャフト４５０に固定されている。モータ４４６の出力軸４４５のトルクが第１歯車４３２に伝達され、クランクシャフト４５０が回転する。クランクシャフト４５０が回転すると、偏心体４２０が軸線ＣＬ１周りを偏心回転する。なお、歯車装置４００では、２つの偏心体４２０がクランクシャフト４５０に固定されている。
【００１３】
図２に示すように、外歯歯車４１６は、内歯部材４０６に囲まれており、内歯歯車４１２（内歯ピン４１２）と噛み合っている。外歯歯車４１６はトロコイド系歯形を有している。外歯歯車４１６の中心には貫通孔（係合孔）４５６が形成されている。貫通孔４５６に、クランクシャフト４５０の偏心体４２０が、円筒ころ軸受４１８を介して嵌合している。上記したように、クランクシャフト４５０が回転すると、偏心体４２０は軸線ＣＬ１周りを偏心回転する。そのため、外歯歯車４１６は、クランクシャフト４５０の回転に伴って、内歯歯車４１２と噛み合いながら軸線ＣＬ１周りを偏心回転する。なお、外歯歯車４１６は、キャリア４０２に対して相対的に同軸回転しない。
外歯歯車４１６の周方向に沿って、複数の貫通孔４５８が形成されている。キャリア４０２の柱状部４０８が、貫通孔４５８に遊嵌している。なお、本明細書でいう「遊嵌」とは、２つの部材（例えば、外歯歯車４１６と柱状部４０８）が、隙間を有して嵌まっていることを意味する。その隙間が、外歯歯車４１６が偏心回転することを許容する。なお、夫々の柱状部４０８の外周の一部が、内ローラ４１０を介して、外歯歯車４１６に接している。そのため、キャリア４０２と外歯歯車４１６の相対角度が変化しない。すなわち、外歯歯車４１６は、キャリア４０２に対して相対的に同軸回転しない。外歯歯車４１６には貫通孔４５４も形成されている。貫通孔４５４については後述する。
【００１４】
外歯歯車４１６の歯数と内歯歯車の歯数（内歯ピン４１２の数）は異なる。外歯歯車４１６が軸線ＣＬ１周りを偏心回転すると、外歯歯車４１６と内歯歯車の歯数差に応じて、外歯歯車４１６が内歯部材４０６に対して回転する。具体的にいうと、外歯歯車４１６が軸線ＣＬ１周りを１回偏心回転すると、外歯歯車４１６は、内歯部材４０６に対して「（外歯歯車と内歯歯車の歯数差）／（内歯歯車の歯数）」に相当する角度だけ回転する。すなわち、外歯歯車４１６の偏心回転の回数速度（クランクシャフト４５０の回転速度）が、大きく減速される。なお、外歯歯車４１６の回転に伴って、キャリア４０２も内歯部材４０６に対して回転する。キャリア４０２と内歯部材４０６の相対的な回転速度は、キャリア４０２とクランクシャフト４５０の相対的な回転速度に比べて非常に遅い。
図１に示すように、キャリア４０２とモータ４４６が、基部４５２に固定されている。他方、内歯部材４０６が被回転部材（歯車装置４００によって回転させられる部材）４１４に固定されている。そのため、キャリア４０２が内歯部材４０６に対して回転すると、被回転部材４１４が基部４５２に対して回転する。
なお、基部と被回転部材は、使用形態によって逆になる場合もある。すなわち、内歯歯車４０６に固定される部材を基部とすれば、被回転部材に固定されるキャリア４０２とモータ４４６が基部に対して回転する。
【００１５】
歯車装置４００は、軸線ＣＬ１に沿って配置されている入力シャフト４３３を備えている。すなわち、入力シャフト４３３の軸線ＣＬ２は、軸線ＣＬ１と平行である。入力シャフト４３３は、支持部材４０２Ｘと貫通して挿入され、深溝玉軸受４３６、４４０によって、キャリア４０２（支持部材４０２Ｘ、支持部材４０２Ｙ）に回転可能に支持されている。入力シャフト４３３には、第２歯車４３８が固定されている。第２歯車４３８は、第１歯車４３２と噛み合っている。入力シャフト４３３の軸線ＣＬ２は、モータ４４６の出力軸４４５の軸線ＣＬ３とオフセットしている。そのため、モータ４４６のトルクは、モータ歯車４４７と第３歯車４４８を介して、入力シャフト４３３に伝達される。第３歯車４４８が、モータ４４６によって駆動されるともいえる。なお、第３歯車４４８は、支持部材４０２Ｘの端面よりも外側で、入力シャフト４３３の端部に固定されている。
【００１６】
モータ４４６のトルクは、モータ歯車４４７、第３歯車４４８、第２歯車４３８及び第１歯車４３２を介してクランクシャフト４５０に伝達される。第１歯車４３２は、一対の深溝玉軸受４２８の間でクランクシャフト４５０に固定されている。モータ４４６のトルクが、両側が深溝玉軸受４２８で支持されている位置で、クランクシャフト４５０に伝達される。そのため、クランクシャフト４５０の回転バランスを良好に保つことができる。クランクシャフト４５０の回転バランスを良好に保つことができると、外歯歯車４１６の回転バランスも良好となる。その結果、歯車装置４００が安定して駆動する。より具体的にいうと、そのような構成は、歯車装置４００に局所的な力が作用したり、歯車装置に振動が発生することを防止することができる。歯車装置４００の寿命が長くなる。換言すると、歯車装置４００の耐久性を高くすることができる。
【００１７】
歯車装置４００では、２つの偏心体４２０がクランクシャフト４５０に固定されている。第１歯車４３２は、２つの偏心体４２０の間でクランクシャフト４５０に固定されている。第１歯車４３２が、クランクシャフト４５０の中間部に固定されているともいえる。そのため、クランクシャフト４５０の回転バランスを、より良好に保つことができる。なお、２つの偏心体４２０が第１歯車４３２の両側でクランクシャフト４５０に固定されているので、２枚の外歯歯車４１６同士の間に隙間が形成されている。外歯歯車４１６の間の隙間に、スペーサ４３９が配置されている。スペーサ４３９が、２つの外歯歯車４１６の間の隙間を維持する。
【００１８】
歯車装置４００の他の特徴について説明する。
入力シャフト４３３を備えることによって、第１歯車４３２と第２歯車４３８の間、入力シャフト４３３とモータ４４６の出力軸４４５の間で変速比を調整することができる。すなわち、モータ４４６の出力軸４４５の回転数を、様々に変速してクランクシャフト４５０に伝達することができる。歯車装置４００の主要部品（内歯部材４０６、キャリア４０２及び外歯歯車４１６）の形状を変更することなく、様々な変速比の歯車装置を実現することができる。なお、モータ４４６の出力軸４４５と入力シャフト４３３の間のトルクの伝達手段は、様々な手段を採用することができる。歯車装置４００では、モータ４４６の出力軸４４５にモータ歯車４４７を固定し、入力シャフト４３３に第３歯車４４８を固定し、モータ歯車４４７と第３歯車４４８を係合させているが、プーリとベルトを利用して、モータ４４６の出力軸４４５のトルクを入力シャフト４３３に伝達してもよい。
【００１９】
第２歯車４３８が入力シャフト４３３に固定されており、入力シャフト４３３が、深溝玉軸受４３６、４４０によって、キャリア４０２に支持されている。そのため、第１歯車４３２と第２歯車４３８の噛み合い状態を、モータ４４６の取り付け前に予め調整することができる。入力シャフト４３３とモータ４４６を係合させるときに、第１歯車４３２と第２歯車４３８の噛み合い状態が変化することを防止することができる。
図２に示すように、外歯歯車４１６に貫通孔４５４が形成されており、その貫通孔４５４を、入力シャフト４３３が通過している。
【００２０】
クランクシャフト４５０には、軸線ＣＬ１に沿って貫通孔４２６が形成されている。クランクシャフト４５０は、支持部材４０２Ｘと支持部材４０２Ｙ（すなわち、キャリア４０２）に形成されている貫通孔内に配置されている。換言すると、歯車装置４００に、軸線ＣＬ１に沿って貫通孔４２６が形成されており、その貫通孔４２６を、配線４４９が通過している。クランクシャフト４５０と支持部材４０２Ｙの間にオイルシール４１９が配置されており、クランクシャフト４５０と支持部材４０２Ｘの間にオイルシール４５１が配置されている。それらのオイルシール４１９、４５１は、クランクシャフト４５０とキャリア４０２の間からのオイル漏れを防止する。
【００２１】
なお、クランクシャフト４５０の貫通孔４２６に筒状部材を通過させ、その筒状部材をキャリア４０２に固定してもよい。配線４４９は、筒状部材の内側を通過することが出来る。配線４４９がクランクシャフト４５０に接触しないので、高速回転するクランクシャフト４５０が配線４４９を損傷することを防止する。また、クランクシャフト４５０を、支持部材４０２Ｘと支持部材４０２Ｙの間に配置してもよい。高速で回転するクランクシャフト４５０が、キャリア４０２の軸線ＣＬ１方向の端面から突出しない。
【００２２】
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。
【００２３】
上記実施例では、全ての柱状部の外周の一部が、内ローラを介して外歯歯車に接している。しかしながら、一部の柱状部の外周の一部が内ローラを介して外歯歯車に接し、他の柱状部は外歯歯車に接していなくてもよい。内ローラの数を少なくすることができる。
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施例の歯車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。
【符号の説明】
【００２６】
４０２：キャリア（支持部材４０２Ｘと支持部材４０２Ｙ）
４０６：内歯部材
４１６：外歯歯車
４２０：偏心体
４２６：クランクシャフトに形成されている貫通孔
４２８：一対の軸受（深溝玉軸受）
４３２：第１歯車
４３３：入力シャフト
４３８：第２歯車
４４８：第３歯車
４５０：クランクシャフト
【図１】
2009210031.tif 000003
【図２】
2009210031.tif 000004