JP2009299780A - 撓み噛合い式歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒形状の外歯歯車の変形を必須とする撓み噛合い式歯車装置において、長寿命化を可能とする。
【解決手段】起振体１０４の外周に配置される外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂと、該外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂが内接噛合する第１及び第２内歯歯車１３０Ａ、１３０Ｂと、前記起振体１０４と該外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂとの間に配置される起振体軸受（軸受）１１０Ａ、１１０Ｂと、を備えた撓み噛合い式歯車装置１００において、前記起振体軸受（軸受）１１０Ａ、１１０Ｂが円柱形状の転動体１１６Ａ、１１６Ｂを備えると共に、転動体１１６Ａ、１１６Ｂが、軸方向Ｏにおいて前記第１内歯歯車１３０Ａと噛合する前記外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａの部分に対応する第１転動体１１６Ａと前記第２内歯歯車１３０Ｂと噛合する前記外歯歯車１２０Ｂの外歯１２４Ｂの部分に対応する第２転動体１１６Ｂとに分割されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、撓み噛合い式歯車装置に関する。

撓み噛合い式歯車装置は、剛性を有した内歯歯車と、該内歯歯車に内接噛合可能な可撓性を有した外歯歯車と、該外歯歯車を撓み変形させることによって前記内歯歯車と外歯歯車との内接噛合を実現させる起振体と、を備えている。

この撓み噛合い式歯車装置に用いられる可撓性を有した外歯歯車には、軸方向に出力軸を有する、いわゆるカップ型形状を有するものがある（図９（Ａ）参照）。このような外歯歯車２０を内歯歯車に内接噛合させるために、軸受１０を介して外歯歯車を撓み変形させるための起振体４（図９（Ｂ）参照）が、外歯歯車２０の内部に挿入される。挿入されると、外歯歯車２０の開口端２０Ｂ付近は、軸受１０を介して起振体４に倣った形状に変形するが、その他の部分２０Ａは変形を生じない。即ち、図９（Ｃ）に示す如く、外歯歯車２０は、円錐状に撓み変形することとなる。このような、外歯歯車２０の軸方向に角度を伴う撓み変形に対応するために、起振体４の外周に配置された軸受１０では、外輪１８が傾斜可能であることが望ましい。この観点から、カップ型の外歯歯車２０を用いる撓み噛合い式歯車装置では、内輪１２と外輪１８の間に設けられる転動体１６が球である玉軸受が用いられている。このため、カップ型の外歯歯車２０を用いる撓み噛合い式歯車装置は、玉軸受を使うこととなるので、その耐荷重の制限により長寿命化が困難であった。

これに対して、外歯歯車が筒形状であり、その外歯歯車に２つの内歯歯車を内接噛合させて、一方の内歯歯車から出力を取り出す撓み噛合い式歯車装置も存在する。このような撓み噛合い式歯車装置では、外歯歯車が円錐状に変形することを回避できる。このため、例えば、特許文献１に示す筒形状の外歯歯車を備える撓み噛合い式歯車装置においては、上述した玉軸受以外に、転動体として、ころや、円筒を使用する軸受が示唆されている。

特開昭６２−２０００５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の撓み噛合い式歯車装置においては、１個の外歯歯車を１個の起振体で起振するものであったため、外歯歯車と起振体との間に配置される軸受も１個であり、転動体も１個しかなく、特に、使用条件が厳しいときなどでは、長寿命化が困難であるという問題があった。長寿命化を実現するための一般的手法は、軸受の大型化である。しかしながら、現実には、単純に軸受を大型化しても必ずしも期待した程には寿命が延びないことがあるという問題があった。

そこで、本発明は、前記の問題点を解決するべくなされたもので、筒形状の外歯歯車の変形を必須とする撓み噛合い式歯車装置において、長寿命化が可能な撓み噛合い式歯車装置を提供することを課題とする。

本発明は、起振体と、該起振体の外周に配置され、該起振体の回転により撓み変形される可撓性を有した筒形状の外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する剛性を有した第１内歯歯車と、該第１内歯歯車に並設され前記外歯歯車と内接噛合する剛性を有した第２内歯歯車と、前記起振体と該外歯歯車との間に配置される軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置において、前記軸受が円柱形状の転動体を備えると共に、該転動体が、軸方向において前記第１内歯歯車と噛合する前記外歯歯車の外歯の部分に対応する第１転動体と前記第２内歯歯車と噛合する前記外歯歯車の外歯の部分に対応する第２転動体とに分割されていることにより、前記課題を解決したものである。

本発明においては、単一の起振体の回転によって外歯歯車の軸方向全体に所定の同一の動きを起こさせるという作用を得るためであるにも拘らず、転動体は、軸方向において第１内歯歯車と噛合する外歯歯車の外歯の部分と第２内歯歯車と噛合する外歯歯車の外歯の部分に対応して敢えて分割されている。このため、第１内歯歯車と外歯歯車との噛合による荷重は、第１内歯歯車の側に配置された第１転動体によって受けることができ、第２内歯歯車と噛合する外歯歯車の外歯の部分に対応する第２転動体を備える軸受部（以下、第２起振体軸受と称する）に影響を与えないようにすることができる。同時に、第２内歯歯車と外歯歯車との噛合による荷重は、第２内歯歯車の側に配置された第２転動体によって受けることができ、第１内歯歯車と噛合する外歯歯車の外歯の部分に対応する第１転動体を備える軸受部（以下、第１起振体軸受と称する）に影響を与えないようにすることができる。

第１及び第２転動体は円柱形状であるので、第１及び第２転動体を備える軸受（以下、起振体軸受と総称する）により、筒形状の外歯歯車を軸方向と平行に撓み変形させることができる。即ち、外歯は、軸方向に対して傾かず、第１及び第２内歯歯車の内歯と軸方向で一様な力で噛合する。そして、第１内歯歯車及び第２内歯歯車と外歯歯車との本来噛合すべき内歯と外歯との噛合面積（例えば、外歯に傾きや曲がりや磨耗が生じていない場合に内歯と噛合する際の噛合面積）での噛合を実現することが可能となる。同時に、第１及び第２転動体は、外歯歯車からの力と起振体からの力とを、「点」から「線」に増大させて受けることが可能となる。

従って、上述した転動体が分割されていることによる効果と相まって、起振体軸受（軸受）の耐荷重を増大させることができ、起振体軸受（軸受）はより大きなトルクの伝達と長寿命化とを実現することが可能となる。

更に、軸方向において、転動体が少なくとも２つに分割されているので、分割された第１及び第２転動体は軸方向に短くなる。このため、第１及び第２転動体にスキュー（曲がりや歪みなど）の問題が生じることを低減することができる。又、長寿命化のために、第１及び第２転動体を必要以上に大きくする必要もないため、起振体軸受（軸受）の半径方向への拡大を防止することもできる。

本発明によれば、起振体軸受（軸受）の耐荷重が増大し、寿命を延ばすことができると共に、伝達トルクを大きくでき、その伝達トルクを長く維持できる撓み噛合い式歯車装置を実現することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係る撓み噛合い式歯車装置の一例の全体構成を示す断面図、図２は図１の側面図、図３は起振体を表す図、図４は起振体の形状を説明するための拡大図、図５は起振体と起振体軸受を組み合わせた概略図、図６は仮想外歯歯車と内歯歯車との噛合い概念図、図７は外歯歯車と内歯歯車との噛合い図、である。

最初に、本実施形態の全体構成について、主に図１と図２を用いて概略的に説明する。

撓み噛合い式歯車装置１００は、起振体１０４と、起振体１０４の外周に配置され、起振体１０４の回転により撓み変形される可撓性を有した筒形状の外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂと、外歯歯車１２０Ａが内接噛合する剛性を有した第１内歯歯車１３０Ａと、第１内歯歯車１３０Ａに並設され外歯歯車１２０Ｂと内接噛合する剛性を有した第２内歯歯車１３０Ｂと、起振体１０４と外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂとの間に配置される起振体軸受（軸受）１１０と、を備えている。

ここで、起振体軸受（軸受）１１０は、第１及び第２起振体１１０Ａ、１１０Ｂからなり、円柱形状の転動体１１６Ａ、１１６Ｂを備えている。転動体１１６Ａ、１１６Ｂは、軸方向Ｏにおいて第１内歯歯車１３０Ａと噛合する外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａの部分に対応する第１転動体１１６Ａと第２内歯歯車１３０Ｂと噛合する外歯歯車１２０Ｂの外歯１２４Ｂの部分に対応する第２転動体１１６Ｂとに分割されている。

以下、各構成要素について詳細に説明を行う。

起振体１０４は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示す如く、側面が軸方向Ｏと平行な柱形状であり、中央に図示しない入力軸が挿入される入力軸孔１０６が形成されている。入力軸が挿入され回転した際に、起振体１０４が入力軸と一体で回転するように、入力軸孔１０６にはキー溝１０８が設けられている。

ここで、図３（Ａ）に示す如く、起振体１０４をＸＹ座標の中心に位置させると、起振体１０４の外形は、Ｘ軸とＹ軸の両方において軸対称の形状となる。そのため、図４に示す、起振体１０４の第１象限の形状についてのみ以下に説明する。

起振体１０４は、２つの円弧を繋ぎ合わせた形状である。ここで、外歯歯車１２０Ａと第１内歯歯車１３０Ａとを噛合させるための起振体１０４の円弧の部分を第１円弧部ＦＡとして、その曲率半径をＲ１とする。そして、２つの第１円弧部ＦＡを繋ぐ円弧の部分を第２円弧部ＳＡとして、その曲率半径をＲ２とする。そして、第１円弧部ＦＡの長さを定める角度をθとする。

このとき、図４に示す如く、起振体１０４の長軸方向Ｘの半径をＲとするならば、偏心量をＬとして、第１円弧部ＦＡの曲率半径Ｒ１は式（１）で表わすことができる。

Ｒ１＝Ｒ−Ｌ …（１）

又、図４に示す如く、第１円弧部ＦＡと第２円弧部ＳＡとの繋ぎ部分Ａで接線Ｔが共通する。そして、上述の如く、起振体１０４の外形は軸対称の形状である。このため、起振体１０４の曲率半径Ｒ２は、角度θにおける第１円弧部ＦＡと第２円弧部ＳＡとの繋ぎ部分Ａから点Ｂを曲率半径Ｒ１と共通に有し、更に点Ｂから延長したＹ軸（起振体１０４の短軸方向）との交点Ｃまでの長さとなる。即ち、第２円弧部ＳＡの曲率半径Ｒ２は式（２）で表わせる。

Ｒ２＝Ｒ−Ｌ＋Ｌ／ｃｏｓθ …（２）

式（１）、式（２）から明らかなように、第１円弧部ＦＡの曲率半径Ｒ１は、第２円弧部ＳＡの曲率半径Ｒ２よりも小さい。ここで、曲率半径Ｒ１の円弧（第１円弧部ＦＡ）によって撓み変形された外歯歯車１２０Ａの曲率半径を、仮想外歯歯車１２０Ｃの曲率半径と等しく設定する。仮想外歯歯車１２０Ｃとは、外歯歯車１２０Ａと第１内歯歯車１３０Ａとが理想的に噛合するために、図６に示すように、基本形状が真円で且つ剛性を有する。

このように、仮想外歯歯車１２０Ｃを想定することで、角度θと偏心量Ｌとを定めれば、仮想外歯歯車１２０Ｃの曲率半径を求めることができる。そして、起振体１０４の外形を定義する曲率半径Ｒ１、曲率半径Ｒ２を、後述する第１起振体軸受１１０Ａの半径方向の厚さを考慮して一義的に求めることができる。

起振体軸受１１０のうち、第１起振体軸受１１０Ａは、図１に示す如く、内輪１１２と、保持器１１４Ａ、第１転動体１１６Ａと、外輪１１８Ａとから構成される。そして、第１起振体軸受１１０Ａは、図１、図５に示す如く、外歯歯車１２０Ａの内側で、且つ起振体１０４の外周に配置される。即ち、第１起振体軸受１１０Ａは、外歯歯車１２０Ａを撓み変形させる起振体１０４と外歯歯車１２０Ａとの間に配置される。このため、内輪１１２の内側で起振体１０４と接して、内輪１１２は起振体１０４と一体で回転する。

保持器１１４Ａは、図１に示す如く、第１転動体１１６Ａを、内輪１１２の外周に沿って回転可能に保持する。第１転動体１１６Ａは、円柱形状（ニードルピンやころを含む）である。このため、第１転動体１１６Ａが球である場合に比べて、第１転動体１１６Ａが内輪１１２及び外輪１１８Ａと接触する領域は増加する。つまり、外歯歯車１２０Ａからの力と起振体１０４からの力とを軸方向Ｏへの「線」の状態で受けることができるので、第１起振体軸受１１０Ａの耐荷重を増大させることができる。外輪１１８Ａは、第１転動体１１６Ａの外側に配置される。外輪１１８Ａは、その外側に配置される外歯歯車１２０Ａと共に起振体１０４の回転により撓み変形する。

なお、図１に示す如く、第２起振体軸受１１０Ｂは、第１起振体軸受１１０Ａと同様に、内輪１１２と、保持器１１４Ｂと、第２転動体１１６Ｂと、外輪１１８Ｂとから構成される。内輪１１２は、第１及び第２起振体軸受１１０Ａ、１１０Ｂに共通である。このため、第１及び第２起振体軸受１１０Ａ、１１０Ｂは、外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂを起振体１０４の回転に従い同位相で撓み変形させる。なお、第２転動体１１６Ｂは、第１転動体１１６Ａと同一の円柱形状で、同一の外径で形成されている。このため、２つの外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂは、完全な同位相で、且つ同じ偏心量Ｌで撓み変形する。つまり、外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂを介して、第１内歯歯車１３０Ａで減速された回転は、確実に第２内歯歯車１３０Ｂに伝達される。

外歯歯車１２０Ａは、図１に示す如く、第１内歯歯車１３０Ａと内接噛合する。そして、外歯歯車１２０Ａは、基部材１２２と、外歯１２４Ａとから構成される。基部材１２２は、第１起振体軸受１１０Ａの外側に配置されて、外歯１２４Ａを支持する可撓性を有した筒状部材である。外歯１２４Ａは、円筒形状のピンで構成されている。外歯１２４Ａは、回転した際に基部材１２２から脱落しないように、その外側に保持リング１２６Ａで回転可能に保持されている。保持リング１２６Ａは、円環状の弾性体のリングであり、本実施形態では、外歯１２４Ａをそれぞれ両端で保持するために、２本が使用されている。なお、内歯１２８Ａと噛合するときに外歯１２４Ａにかかる負荷は、基本的に基部材１２２で受ける構成（例えば、外歯１２４Ａの円筒形状を支えるための半円状の溝構造）を有している。

なお、外歯歯車１２０Ｂは、図１に示す如く、第２内歯歯車１３０Ｂと内接噛合する。そして、外歯歯車１２０Ｂは、外歯歯車１２０Ａと同様に、基部材１２２と、外歯１２４Ｂとから構成され、保持リング１２６Ｂによって外歯１２４Ｂが基部材１２２に保持されている。ここで、基部材１２２は、外歯１２４Ａと共に外歯１２４Ｂを共通に支持する。このため、起振体１０４の偏心量Ｌは、同位相で外歯１２４Ａと外歯１２４Ｂに伝えられる。なお、外歯１２４Ｂは、外歯１２４Ａと同数で、同一の円筒形状のピンで構成されている。

第１内歯歯車１３０Ａは、図１に示す如く、剛性を有した部材で形成されている。第１内歯歯車１３０Ａは、外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａの歯数よりもｉ（ｉは２以上）多い歯数を備える。第１内歯歯車１３０Ａには、図示しないケーシングがボルト孔１３２Ａを介して固定される。そして、第１内歯歯車１３０Ａは、外歯歯車１２０Ａと噛合することによって、起振体１０４の回転を減速する。

一方、第２内歯歯車１３０Ｂは、第１内歯歯車１３０Ａに並設され、第１内歯歯車１３０Ａと同様に、剛性を有した部材で形成されている。そして、第２内歯歯車１３０Ｂは、外歯歯車１２０Ｂの外歯１２４Ｂの歯数と同一の歯数を備える。外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａの歯数と、外歯歯車１２０Ｂの外歯１２４Ｂの歯数は同一であるから、結局、第１内歯歯車１３０Ａの内歯１２８Ａの歯数は、第２内歯歯車１３０Ｂの内歯１２８Ｂの歯数よりもｉだけ多い。なお、第２内歯歯車１３０Ｂには、図示しない出力軸がボルト孔１３２Ｂを介して取り付けられて、外歯歯車１２０Ｂの自転と同一の回転が外部に出力される。

ここで、図１に示す如く、保持器１１４Ａ、１１４Ｂと、第１及び第２転動体１１６Ａ、１１６Ｂと、外輪１１８Ａ、１１８Ｂとは、軸方向Ｏにおいて、第１内歯歯車１３０Ａと噛合する外歯１２４Ａに対応する部分と第２内歯歯車１３０Ｂと噛合する外歯１２４Ｂに対応する部分に分割されている。このため、第１起振体軸受１１０Ａは、外歯歯車１２０Ａと第１内歯歯車１３０Ａとの噛合いによる荷重の影響を、第２起振体軸受１１０Ｂに与えないようにすることができる。同時に、第２起振体軸受１１０Ｂは、外歯歯車１２０Ｂと第２内歯歯車１３０Ｂとの噛合いによる荷重の影響を、第１起振体軸受１１０Ａに与えないようにすることができる。又、第１転動体１１６Ａは円柱形状であるので、上述した分割の効果と相まって耐荷重が増大し、第１起振体軸受１１０Ａを長寿命化することができる。

同時に、円柱形状の第１転動体１１６Ａは、外歯歯車１２０Ａの筒状部材である基部材１２２を軸方向Ｏに平行に撓み変形させる。このため、撓み変形した外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａは、軸方向Ｏに対して傾かず、内歯１２８Ａと軸方向Ｏで一様な力で噛合する。即ち、第１転動体１１６Ａが球であった場合に生じうる状態（外歯１２４Ａが軸方向Ｏに対して傾いて本来噛合すべき内歯１２８Ａと外歯１２４Ａとの噛合面積の一部で噛合する「片当たり」状態）を防止できる。つまり、本来噛合すべき内歯１２８Ａと外歯１２４Ａとの噛合面積（例えば、外歯１２４Ａに傾きや曲がりや磨耗が生じていない場合に内歯１２８Ａと噛合する際の噛合面積）での噛合が実現されるので、外歯１２４Ａと内歯１２８Ａの寿命を延ばすと共に、伝達トルクを大きくでき、その伝達トルクを維持することができる。そして、第１転動体１１６Ａは、軸方向Ｏにおいて外歯１２４Ｂに跨らずに、外歯１２４Ａの部分に配置されているので、軸方向Ｏに短い。このため、スキューの問題が生じる可能性を低くすることができる。なお、第２転動体１１６Ｂは、第１転動体１１６Ａと同一形状であるので、前述の効果を外歯１２４Ｂと内歯１２８Ｂに対して同様に奏する。

また、第１内歯歯車１３０Ａと第２内歯歯車１３０Ｂにおいて、それぞれの歯数と歯形構成が異なり、負荷状態も異なることを考えると、第１内歯歯車１３０Ａ及び第２内歯歯車１３０Ｂから外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂに作用する力は、それぞれ大きさと方向が異なってくる。しかし、外歯１２４Ａ、１２４Ｂは、図１に示す如く、軸方向Ｏにおいて、第１内歯歯車１３０Ａの噛合する部分と第２内歯歯車１３０Ｂの噛合する部分に分割されている。このため、外歯１２４Ａと内歯１２８Ａとの噛合の影響を、軸方向Ｏで隣接する外歯１２４Ｂに与えることはない。即ち、外歯歯車１２０Ａと第１内歯歯車１３０Ａとが噛合する際に、外歯１２４Ｂに影響されることなく、軸方向Ｏにおいて外歯１２４Ａと内歯１２８Ａとが、本来噛合すべき内歯１２８Ａと外歯１２４Ａとの噛合面積で噛合する。同様に、外歯１２４Ｂと内歯１２８Ｂとの噛合の影響を、軸方向Ｏで隣接する外歯１２４Ａに与えることはない。即ち、外歯歯車１２０Ｂと第２内歯歯車１３０Ｂとが噛合する際に、外歯１２４Ａに影響されることなく、軸方向Ｏにおいて外歯１２４Ｂと内歯１２８Ｂとが、本来噛合すべき内歯１２８Ｂと外歯１２４Ｂとの噛合面積で噛合する。つまり、外歯１２４Ａ、１２４Ｂを分割しておくことで、回転精度を保つことができ、伝達トルクの低下を防ぐことができる。

ここで、噛合する歯形を決めるために、仮想外歯歯車１２０Ｃを定める。外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａの歯数（１００）に対して第１内歯歯車１３０Ａの内歯１２８Ａの歯数（１０２）は２歯多い。即ち歯数差ｉ＝２である。そこで、第１内歯歯車１３０Ａの歯数（１０２）よりも、例えば４歯少ない（ｊ＝４、ｊ＞ｉ）仮想外歯歯車１２０Ｃを想定する。

よって、第１内歯歯車１３０Ａの内歯１２８Ａの歯数（１０２）に対して４歯だけ少ない歯数（９８）を持つ仮想外歯歯車１２０Ｃを定めて、その歯形を基準とする。本実施形態では、外歯歯車１２０Ａは外歯１２４Ａとして円筒形状のピンを使用するので、その歯形は円弧歯形となる。即ち、仮想外歯歯車１２０Ｃの基準となる歯形は、外歯１２４Ａによる円弧歯形となる。ここで、内歯１２８Ａは、外歯１２４Ａと内歯１２８Ａとの完全な理論噛合を実現するために、トロコイド歯形とする。なお、仮想外歯歯車１２０Ｃを決定した段階で、起振体１０４の外形は決定される。このため、外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂは、この起振体１０４の外形に従って撓み変形することとなる。なお、外歯１２４Ｂと噛合する内歯１２８Ｂの歯形には他の歯形を適用してもよい。

次に、撓み噛合い式歯車装置１００の動作について、主に図１を用いて説明する。

図示しない入力軸の回転により、起振体１０４が回転すると、その回転による位置に応じて、第１起振体軸受１１０Ａを介して、外歯歯車１２０Ａが撓み変形する。なお、このとき、外歯歯車１２０Ｂも、第２起振体軸受１１０Ｂを介して、外歯歯車１２０Ａと同位相で撓み変形する。

ここで、外歯歯車１２０Ａの撓み変形は、起振体１０４の外形（曲率半径Ｒ１の第１円弧部ＦＡ、曲率半径Ｒ２の第２円弧部ＳＡ）に応じてなされる。

その際に、外歯歯車１２０Ａが起振体１０４の長軸方向Ｘ（図３）に撓み変形されることにより、外歯１２４Ａが第１内歯歯車１３０Ａの内歯１２８Ａに噛合する。同時に、外歯１２４Ｂが第２内歯歯車１３０Ｂの内歯１２８Ｂに噛合する。ここで、図７（Ａ）に第１内歯歯車１３０Ａと外歯歯車１２０Ａとが噛合する様子、図７（Ｂ）に第２内歯歯車１３０Ｂと外歯歯車１２０Ｂとが噛合する様子、をそれぞれ示す。噛合する際に、外歯１２４Ａ、１２４Ｂは回転可能なピンなので、噛合による伝達トルクのロスを低減している。又、内歯１２８Ａの歯形は、外歯１２４Ａと完全に理論噛合するように形成されているので、複数の歯で互いに噛合する。このため、歯面にかかる面圧を低減でき、大きなトルクを伝達することができる。なお、保持リング１２６Ａ、１２６Ｂによって外歯１２４Ａ、１２４Ｂが基部材１２２に保持されている。このため、外歯歯車１２０Ａと第１内歯歯車１３０Ａ、及び外歯歯車１２０Ｂと第２内歯歯車１３０Ｂとが噛合しない部分においても、外歯１２４Ａ、１２４Ｂが回転により脱落することはない。

又、噛合に際して、外歯１２４Ａには、外歯１２４Ｂと異なる力（方向と大きさ）が加わる。しかし、外歯１２４Ａ、１２４Ｂは軸方向Ｏで、第１内歯歯車１３０Ａと噛合する部分と第２内歯歯車１３０Ｂと噛合する部分に分離されている。このため、各外歯１２４Ａ、１２４Ｂにかかる力の影響を互いに排除している。更に、外歯１２４Ａ、１２４Ｂの内側に配置される第１及び第２転動体１１６Ａ、１１６Ｂ（第１及び第２起振体軸受１１０Ａ、１１０Ｂ）も、軸方向Ｏで、第１内歯歯車１３０Ａと噛合する外歯１２４Ａに対応する部分と第２内歯歯車１３０Ｂと噛合する外歯１２４Ｂに対応する部分に分割されている。このため、第１内歯歯車１３０Ａと第２内歯歯車１３０Ｂによる荷重は、それぞれ軸方向Ｏで位置が異なる第１及び第２起振体軸受１１０Ａ、１１０Ｂに影響を与えない。このとき、第１及び第２転動体１１６Ａ、１１６Ｂは円柱形状であるので、前述の分割に係る効果と相まって、耐荷重が増大し、大きなトルクを伝達できる。

外歯歯車１２０Ａと第１内歯歯車１３０Ａとの噛合位置は、起振体１０４の長軸方向Ｘの回転移動に伴い、回転移動する。ここで、起振体１０４が１回転すると、外歯歯車１２０Ａは第１内歯歯車１３０Ａとの歯数差だけ、回転位相が遅れる。つまり、第１内歯歯車１３０Ａによる減速比は（（外歯歯車１２０Ａの歯数―第１内歯歯車１３０Ａの歯数）／外歯歯車１２０Ａの歯数）で求めることができる。具体的な数値による減速比は（（１００−１０２）／１００＝−１／５０）となる。ここで、「−」は入出力が逆回転の関係となることを示している。

外歯歯車１２０Ｂと第２内歯歯車１３０Ｂとは共に歯数が同一であるので、外歯歯車１２０Ｂと第２内歯歯車１３０Ｂとは互いに噛合する部分が移動することなく、同一の歯同士で、噛合することとなる。このため、第２内歯歯車１３０Ｂから外歯歯車１２０Ｂの自転と同一の回転が出力される。結果として、第２内歯歯車１３０Ｂからは起振体１０４の回転を（−１／５０）に減速した出力を取り出すことができる。

このようにして、転動体１１６Ａ、１１６Ｂは、軸方向Ｏにおいて第１内歯歯車１３０Ａと噛合する外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａの部分と第２内歯歯車１３０Ｂと噛合する外歯１２４Ｂの部分に対応して分割されている。このため、第１内歯歯車１３０Ａと外歯歯車１２０Ａとの噛合による荷重は、第１内歯歯車１３０Ａの側に配置された第１転動体１１６Ａによって受けることができ、第２内歯歯車１３０Ｂと噛合する外歯歯車１２０Ｂの外歯１２４Ｂに対応する第２転動体１１６Ｂを備える第２起振体軸受１１０Ｂに影響を与えないようにすることができる。同時に、第２内歯歯車１３０Ｂと外歯歯車１２０Ｂとの噛合による荷重は、第２内歯歯車１３０Ｂの側に配置された第２転動体１１６Ｂによって受けることができ、第１内歯歯車１３０Ａと噛合する外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａに対応する第１転動体１１６Ａを備える第１起振体軸受１１０Ａに影響を与えないようにすることができる。

第１及び第２転動体１１６Ａ、１１６Ｂは円柱形状であるので、第１及び第２転動体１１６Ａ、１１６Ｂを備える起振体軸受１１０により、筒形状の外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂを軸方向Ｏと平行に撓み変形させることができる。すなわち、外歯１２４Ａ、１２４Ｂは、軸方向Ｏに対して傾かず、第１及び第２内歯歯車１３０Ａ、１３０Ｂの内歯１２８Ａ、１２８Ｂと軸方向Ｏで一様な力で噛合する。そして、第１内歯歯車１３０Ａ及び第２内歯歯車１３０Ｂと外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂとの本来噛合すべき内歯と外歯との噛合面積での噛合を実現することが可能となる。即ち、外歯１２４Ａ、１２４Ｂと内歯１２８Ａ、１２８Ｂの寿命を延ばすと共に、撓み噛合い式歯車装置１００における伝達トルクを大きくして、それを維持することができる。

同時に、第１及び第２転動体１１６Ａ、１１６Ｂは、玉軸受に使用される球に比べて、外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂからの力と起振体１０４からの力とを、「点」から「線」に増大させて受けることが可能となる。ここで、上述の如く、転動体１１６Ａ、１１６Ｂが分割されていることにより、起振体軸受１１０に備えられた第１及び第２転動体１１６Ａ、１１６Ｂにかかる力は互いに影響を与えない。よって、起振体軸受１１０の耐荷重を増大させることができる。例えば、同じ大きさの玉軸受と円柱形状の転動体を備える軸受とを比較すると、円柱形状の転動体を備える軸受の動定格荷重は約１．７倍大きく、軸受の寿命を約６倍とはるかに延ばすことができる。従って、起振体軸受１１０はより大きなトルクの伝達と長寿命化とを実現することが可能となる。

更に、軸方向Ｏにおいて、転動体が少なくとも２つ（第１及び第２転動体１１６Ａ、１１６Ｂ）に分割されているので、第１及び第２転動体１１６Ａ、１１６Ｂは軸方向Ｏに短くなる。このため、第１及び第２転動体１１６Ａ、１１６Ｂにスキューの問題が生じることを低減することができる。又、長寿命化のために、第１及び第２転動体１１６Ａ、１１６Ｂを必要以上に大きくする必要もないため、起振体軸受１１０の半径方向への拡大を防止することもできる。

即ち、本発明によれば、起振体軸受１１０の耐荷重が増大し、寿命を延ばすことができると共に、伝達トルクを大きくでき、その伝達トルクを長く維持できる撓み噛合い式歯車装置１００を実現することが可能となる。

本発明について本実施形態を挙げて説明したが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでも無い。

例えば、本実施形態においては、第１及び第２転動体１１６Ａ、１１６Ｂは第１内歯歯車１３０Ａと噛合する外歯１２４Ａに対応する部分と第２内歯歯車１３０Ｂと噛合する外歯１２４Ｂに対応する部分において、それぞれ１つであったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図８（Ａ）に示す第２実施形態においては、第１及び第２転動体１１７ＡＡ、１１７ＡＢ、１１７ＢＡ、１１７ＢＢが、第１内歯歯車１３０Ａと噛合する外歯１２４Ａに対応する部分と第２内歯歯車１３０Ｂと噛合する外歯１２４Ｂに対応する部分において、それぞれ、２つずつに分割されている。図８（Ｂ）に示す第３実施形態においては、第１及び第２転動体１１９ＡＡ、１１９ＡＢ、１１９ＡＣ、１１９ＢＡ、１１９ＢＢ、１１９ＢＣが、第１内歯歯車１３０Ａと噛合する外歯１２４Ａに対応する部分と第２内歯歯車１３０Ｂと噛合する外歯１２４Ｂに対応する部分において、それぞれ、３つずつに更に分割されている。このように、軸方向Ｏにおいて第１内歯歯車と噛合する外歯に対応する部分と第２内歯歯車と噛合する外歯に対応する部分の少なくとも一方で更に転動体を分割することで、更なるスキューの発生する可能性を低減すると共に、外部からの負荷変動に対して、転動体による「片当たり」を更に低減することができる。なお、低コストのために、例えば、第２内歯歯車に対しては、第２転動体を３つに分割して用い、第１内歯歯車に対しては、第１転動体を２つに分割するといった適用も可能である。

なお、転動体だけを分割するのではなく、軸方向Ｏにおいて第１内歯歯車と噛合する外歯に対応する部分と第２内歯歯車と噛合する外歯に対応する部分の少なくとも一方で更に保持器を分割（保持器を複数にすること）してもよい。保持器が複数にされた場合には、軸方向Ｏに転動体同士が隣接しないので、転動体同士の摩擦によるロスを低減することができる。又、起振体軸受自体の特性の変更や保全のための転動体の一部交換等を容易に行うことも可能となる。

又、上記実施形態においては、外歯１２４Ａ、１２４Ｂを円筒形状のピンで構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、基部材１２２上に直接外歯１２４Ａ、１２４Ｂを形成しても構わない。即ち、外歯は、円弧歯形である必要はなく、トロコイド歯形を用いてもよいし、その他の歯形を用いてもよい。内歯は、外歯に対応した歯形を用いることができる。

又、上記実施形態においては第１内歯歯車１３０Ａの内歯１２８Ａの歯数と外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａの歯数の差ｉを２に設定していたが、本発明ではこの歯数差ｉが２に限定されるものではない。例えば２以上の偶数２ｉであれば適宜の数で良い。又、仮想外歯歯車１２０Ｃの歯数も、外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａの実際の歯数よりも少なければ適宜の数で良いし、必ずしも仮想外歯歯車１２０Ｃを想定する必要はない。

本発明の第１実施形態に係る撓み噛合い式歯車装置の一例の全体構成を示す断面図 同じく図１の側面図 同じく起振体を表す図 同じく起振体の形状を説明するための拡大図 同じく起振体と起振体軸受を組み合わせた概略図 同じく仮想外歯歯車と内歯歯車との噛合い概念図 同じく外歯歯車と内歯歯車との噛合い図 本発明の第２、第３実施形態に係る起振体軸受の概略図 従来技術に係る撓み噛合い式歯車装置の起振体と外歯歯車の関係を示す摸式図

符号の説明

４、１０４…起振体
１０、１０９Ａ、１０９Ｂ、１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１１Ａ、１１１Ｂ…起振体軸受（軸受、第１起振体軸受、第２起振体軸受）
１２、１１２…内輪
１６、１１６Ａ、１１６Ｂ、１１７ＡＡ、１１７ＡＢ、１１７ＢＡ、１１７ＢＢ、１１９ＡＡ、１１９ＡＢ、１１９ＡＣ、１１９ＢＡ、１１９ＢＢ、１１９ＢＣ…転動体（第１転動体、第２転動体）
１８、１１８Ａ、１１８Ｂ…外輪
２０、１２０Ａ、１２０Ｂ…外歯歯車
１００…撓み噛合い式歯車装置
１１３Ａ、１１３Ｂ、１１４Ａ、１１４Ｂ、１１５Ａ、１１５Ｂ…保持器
１２０Ｃ…仮想外歯歯車
１２２…基部材
１２４Ａ、１２４Ｂ…外歯
１２６Ａ、１２６Ｂ…保持リング
１２８Ａ、１２８Ｂ…内歯
１３０Ａ…第１内歯歯車
１３０Ｂ…第２内歯歯車
１３２Ａ、１３２Ｂ…ボルト孔
Ｏ…回転軸
Ｘ…起振体の長軸方向
Ｙ…起振体の短軸方向
ＦＡ…第１円弧部
ＳＡ…第２円弧部
Ｒ…起振体の長軸半径
Ｒ１…起振体の第１円弧部の曲率半径
Ｒ２…起振体の第２円弧部の曲率半径

Claims (2)

1. 起振体と、該起振体の外周に配置され、該起振体の回転により撓み変形される可撓性を有した筒形状の外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する剛性を有した第１内歯歯車と、該第１内歯歯車に並設され前記外歯歯車と内接噛合する剛性を有した第２内歯歯車と、前記起振体と該外歯歯車との間に配置される軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置において、
   前記軸受が円柱形状の転動体を備えると共に、
   該転動体が、軸方向において前記第１内歯歯車と噛合する前記外歯歯車の外歯の部分に対応する第１転動体と前記第２内歯歯車と噛合する前記外歯歯車の外歯の部分に対応する第２転動体とに分割されている
   ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。
2. 請求項１において、
   前記第１及び第２転動体の少なくとも一方が、軸方向において更に複数に分割されている
   ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。

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