JP2014062588A - 変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内歯の一部と外歯の一部が噛み合っており、内歯と外歯の間に歯数差が設けられており、内歯に対して外歯が公転する機構によると、外歯の公転数と外歯の自転数の間に変速比が得られるが、遊星運動する外歯歯車の自転を出力軸に伝達する部材を必要とし、小型化の障害となっている。
【解決手段】第１歯車と第２歯車と第３歯車を利用する。第１歯車はケースに固定されており、内歯を備えている。第３歯車は出力軸に固定されており、ケースに対して自転可能である。第３歯車が外歯の場合は第２歯車に内歯を形成し、第３歯車が内歯の場合は第２歯車に外歯を形成する。第２歯車は第１歯車と第３歯車の双方に噛み合っている。「第１歯車と第２歯車の間」と「第２歯車と第３歯車の間」の一方または双方に歯数差を設けておく。第２歯車が公転すると第３歯車が自転し、出力軸が回転する。遊星運動する第２歯車から出力軸にトルクを伝達する部材が要らない。
【選択図】図５

Description

本明細書では、内歯の一部と外歯の一部が噛み合っており、内歯と外歯の間に歯数差が設けられており、歯車の公転運動が歯車の自転運動を引き起こす現象を利用して変速する装置を開示する。

図１に示す変速装置が知られている。図１において、参照番号１０７はケースを示し、１０５は内歯を示している。内歯１０５はケース１０７に固定されており、ケース１０７は内歯歯車でもある。参照番号１０３は外歯歯車を示している。外歯歯車１０３の外周に外歯１０３ｆが形成されている。外歯１０３ｆの一部と内歯１０５の一部が噛み合っている。外歯１０３ｆの歯数と内歯１０５の歯数は相違している。外歯歯車１０３の中心１０３ｅをクランク軸１０１ａが貫通しており、クランク軸１０１ａは入力軸１０１に接続されている。クランク軸１０１ａは、入力軸１０１から距離Ｄだけオフセットされている。内歯１０５は、入力軸１０１を中心とする円周上に形成されており、外歯１０３ｆは、１０３ｅを中心とする円周上に形成されている。本明細書では、内歯または外歯が沿っている円周の中心を、幾何的中心という。
外歯歯車１０３には貫通孔１０３ｃ，１０３ｄが形成されている。参照番号１０９は出力軸であり、先端が分岐している。分岐した先端１０９ｃは貫通孔１０３ｃに挿入されており、分岐した先端１０９ｄは貫通孔１０３ｄに挿入されている。
入力軸１０１が軸Ａの周りに回転すると、外歯歯車１０３の幾何的中心１０３ｅは軸Ａの周りを公転する。内歯１０５に対して外歯歯車１０３が公転すると、外歯歯車１０３は自転する。外歯歯車１０３は、公転しながら自転する。公転しながら自転する運動を、本明細書では遊星運動という。外歯歯車１０３が遊星運動すると、分岐した先端１０９ｃ，１０９ｄが外歯歯車１０３を貫通しているために、出力軸１０９が自転する。分岐した先端１０９ｃ，１０９ｄと、貫通孔１０３ｃ，１０３ｄは、遊星運動する外歯歯車１０３の自転を出力軸１０９に伝達するトルク伝達部材である。外歯１０３ｆの歯数と内歯１０５の歯数差を調整することで変速比を調整することができる。

図２は、２枚の外歯歯車１０３，１０４を利用する変速装置を例示している。外歯歯車１０３を貫通するクランク軸１０１ａと、外歯歯車１０４を貫通するクランク軸１０１ｂは、入力軸１０１を中心に反対方向にオフセットされている。出力軸１０９の分岐した先端１０９ｃは外歯歯車１０３の貫通孔１０３ｃと外歯歯車１０４の貫通孔１０４ｃに挿入されており、分岐した先端１０９ｄは外歯歯車１０３の貫通孔１０３ｄと外歯歯車１０４の貫通孔１０４ｄに挿入されている。参照番号１０６は、ケース１０７に固定されている内歯である。図１と同一の参照番号は、図１と同等の部材であることを示している。

図１、図２に例示する変速装置は、大きな変速比を得るのに適しているが、それでも限界がある。
特許文献１は、より大きな変速比を実現する変速装置を提案している。特許文献１の装置では、図３に例示するように、２枚の外歯歯車１０３，１０４を利用し、図２と同様に公転させる。ケース１０７からピン１０７ｃ，１０７ｄが延びている。ピン１０７ｃは、外歯歯車１０３の貫通孔１０３ｃに挿入されている。ピン１０７ｄは、外歯歯車１０３の貫通孔１０３ｄに挿入されている。外歯歯車１０３は自転できない。外歯歯車１０３が自転せずに公転すると、内歯１０５が自転する。内歯１０５は、内ケース１１６によってケース１０７に対して自転可能に支持されている。内歯１０５が自転すると、内歯１０６も自転する。
外歯１０４ｆの一部と内歯１０６の一部が噛み合っている状態で外歯歯車１０４が公転すると、外歯歯車１０４は自転する。すなわち、外歯歯車１０４は遊星運動する。外歯歯車１０４と出力軸１０９の自転数には、外歯歯車１０４の公転数と内歯１０６の自転数が関与する。

図１から図３のいずれの構造でも、公転しながら自転する（すなわち遊星運動する）外歯歯車１０３，１０４の自転を、出力軸１０９に伝達する部材（図１から図３に例示する場合には、外歯歯車１０３，１０４を貫通する分岐した先端１０９ｃ，１０９ｄ）を必要とする。
図１から図３では、遊星運動する歯車の自転を出力軸に伝達する部材を必要とする。変速装置を小型化するためには、遊星運動する歯車の自転を出力軸に伝達する部材も小型化する必要があり、必要な強度を確保できない場合が生じている。トルク伝達部材の存在自体も、変速装置の小型化の障害となる。図１から図３に例示した構造は、小型化に適していない。

特許文献２は、図４の変速装置を開示している。ここでも、２枚の外歯歯車１０３，１０４を利用し、図２、図３と同様に公転させる。外歯１０３ｆの一部は内歯１０５の一部に噛み合っており、外歯歯車１０３が公転すると外歯歯車１０３は自転する。外歯歯車１０３と外歯歯車１０４の間には、クランクピン１１４が挿入されており、外歯歯車１０３が自転すると外歯歯車１０４が自転する。外歯歯車１０４は、公転しながら自転する。クランクピン１１４は、外歯歯車１０３と外歯歯車１０４の相対的変位を許容しながら、外歯歯車１０３の自転を外歯歯車１０４に伝達するトルク伝達部材である。外歯１０４ｆの一部は内歯１０６の一部に噛み合っており、内歯１０６は内ケース１１０を介して出力軸１０９に固定されている。外歯歯車１０４が遊星運動すると、内歯１０６が自転し、出力軸１０９が自転する。

図４の変速装置は、遊星運動する外歯歯車１０４で内歯１０６を自転させて出力軸１０９を回転させる。遊星運動する外歯歯車１０４と出力軸１０９の間に、トルク伝達部材を必要としない。しかしながら、外歯歯車１０３と外歯歯車１０４の間にクランクピン（トルク伝達部材）１１４を必要とする。図４の構造を小型化すると、クランクピン１１４も小径化し、必要な強度を確保できない場合が生じている。クランクピン１１４の存在自体も、変速装置の小型化の障害となる。図４に示す構造も、小型化に適していない。

特開平７−６３２４３号公報 実開平４−１１１９４７号公報

図１〜図４のいずれも構造でも、遊星運動する歯車に貫通孔を設け、その貫通孔にトルク伝達部材を挿入する。歯車に貫通孔を設けてその貫通孔にトルク伝達部材を挿入する構造を小型化すると、トルク伝達部材が小径化して必要な強度を確保できない場合が生じる。それを避けるためにトルク伝達部材を大径化すると、貫通孔が大径化して歯車に必要な強度が確保できない場合が生じる。
従来の構造では、歯車に貫通孔を設ける必要があり、その貫通孔にトルク伝達部材を挿入する必要があり、それらが小型化の障害となっている。歯車に挿入するトルク伝達部材を必要としない構造が必要とされている。

本明細書で開示する変速装置は、少なくとも第１〜第３歯車を備えている。
例えば、図５に例示するように、第１歯車（ケースを兼用していてもよい）１０７には内歯１０５が形成されている。第２歯車１０３には少なくとも外歯１０３ｆが形成されている。第１歯車１０７の内歯１０５の一部と第２歯車１０３の外歯１０３ｆの一部が噛み合っている。
図５に例示する場合、第２歯車１０３に内歯１０３ｇが形成されており、第３歯車１１８に外歯１１８ｆが形成されている。第２歯車１０３の内歯１０３ｇの一部と、第３歯車１１８の外歯１１８ｆの一部が噛み合っている。
第１歯車１０７の内歯１０５とそれに噛み合っている第２歯車１０３の外歯１０３ｆの間、あるいは、第２歯車１０３の内歯１０３ｇとそれに噛み合っている第３歯車１１８の外歯１１８ｆの間、の少なくとも一方には歯数差が設定されている。
内歯１０５と外歯１０３ｆの間に歯数差が設定されている場合、第２歯車１０３が公転すると第２歯車１０３は自転する。すなわち、第２歯車１０３は遊星運動する。第２歯車１０３の公転数と自転数の間に変速現象が得られる。
内歯１０３ｇと外歯１１８ｆの間に歯数差が設定されている場合、第２歯車１０３が公転すると第３歯車１１８は自転する。第２歯車１０３の公転数と第３歯車１１８の自転数の間に変速現象が得られる。
内歯１０５と外歯１０３ｆの間、あるいは、内歯１０３ｇと外歯１１８ｆの間に歯数差が設定されていると、第２歯車１０３が公転すると第３歯車１１８が自転する現象が得られる。歯数差の調整によって、第２歯車１０３の公転数と第３歯車１１８の自転数の関係（変速比）を調整することができる。内歯１０５と外歯１０３ｆの間と、内歯１０３ｇと外歯１１８ｆの間の双方に歯数差を設けておいてもよい。

図６に例示するように、第２歯車１０３に外歯１０３ｈが形成されており、第３歯車１２０に内歯１２０ｈが形成されており、外歯１０３ｈの一部と内歯１２０ｈの一部が噛み合っている関係でもよい。この場合も、内歯１０５と外歯１０３ｆの間、あるいは、外歯１０３ｈと内歯１２０ｈの間、の少なくとも一方に歯数差を設定しておくと、第２歯車１０３が公転すると、第３歯車１２０が自転する現象が得られる。歯数差の調整によって、第２歯車１０３の公転数と第３歯車１２０の自転数の関係（変速比）を調整することができる。内歯１０５と外歯１０３ｆの間と、外歯１０３ｈと内歯１２０ｈの間の双方に歯数差を設けておいてもよい。

上記したように、本明細書で開示する変速装置では、第２歯車１０３に内歯１０３ｇが形成されて第３歯車１１８に外歯１１８ｆが形成されていてもよいし、第２歯車１０３に外歯１０３ｈが形成されて第３歯車１２０に内歯１２０ｈが形成されていてもよい。請求項に記載されている、第２歯車と第３歯車の一方には外歯が形成されており、第２歯車と第３歯車の他方には内歯が形成されている旨の記載は両者を包含する記載である。

本明細書で開示する変速装置では、公転運動する第２歯車が第３歯車を自転させる。第３歯車は公転しない。そのために、第３歯車に出力軸に固定しておくことができる。遊星運動する第２歯車の自転で直接的に出力軸を自転させる構造ではないことから、第２歯車を貫通するトルク伝達部材を設ける必要がない。また、図４の構造では必要とされたクランクピン（トルク伝達部材）１１４も要らない。第３歯車が出力軸を自転させる部材となる。

第３歯車は、遊星運動する第２歯車で出力軸を自転させる部材であれば足りることから、第３歯車の歯数とそれに噛み合う第２歯車の歯数の関係は特に制約されない。両者が一致していても、遊星運動する第２歯車で第３歯車と出力軸を自転させることができる。第２歯車と第３歯車の歯数が一致していても、第１歯車と第２歯車の間に歯数差が設定されていれば変速現象を得ることができる。
第３歯車の歯数とそれに噛み合う第２歯車の歯数の間に歯数差を設けると、遊星運動する第２歯車で第３歯車を自転させる過程でも変速現象を得ることができる。第２歯車を貫通するトルク伝達部材を不要とするだけでなく、第３歯車によって変速比を調整することもできる。第２歯車と第３歯車の間に歯数差がある場合には、第１歯車と第２歯車の歯数が一致していてもよい。第１歯車と第２歯車の間、あるいは第２歯車と第３歯車の間の少なくとも一方に歯数差があれば、変速現象を得ることができ、第３歯車と出力軸を自転させることができる。

本明細書で開示する変速装置は、ケース１０７に固定されている第１歯車１０５と、ケース１０７に対して自転可能に支持されている第３歯車１１８，１２０と、第３歯車に固定されている出力軸１０９と、ケースに対して自転可能に支持されている入力軸１０１と、入力軸に固定されているとともに入力軸が自転すると公転する偏心揺動体（クランク軸１０１ａは、入力軸１０１の周りに公転する偏心揺動体の一種である）と、第１歯車１０７の一部と第３歯車１１８，１２０の一部に噛み合っている第２歯車１０３を備えている。
第２歯車１０３は偏心揺動体１０１ａによって位置決めされており、偏心揺動体が入力軸の周りに公転すると第２歯車も入力軸の周りに公転する。第１歯車１０７とそれに噛み合っている第２歯車１０３の間と、第２歯車１０３とそれに噛み合っている第３歯車１１８，１２０の間の少なくとも一方には、歯数差が設けられている。
第１歯車１０７とそれに噛み合っている第２歯車１０３の間に歯数差が設けられていれば、第２歯車１０３の公転数と第２歯車１０３の自転数の間に変速比を実現することができ、遊星運動する第２歯車で第３歯車を自転させることができる。第２歯車１０３とそれに噛み合っている第３歯車１１８，１２０の間に歯数差が設けられていれば、第２歯車１０３の公転数と第３歯車１１８，１２０の自転数の間に変速比を実現することができ、少なくとも公転する（自転するとは限られない）第２歯車で第３歯車を自転させることができる。第３歯車は公転しないことから、第３歯車に出力軸を固定しておくことができる。第２歯車を貫通するトルク伝達部材が不要となる。

従来の変速装置の第１例を例示する。 従来の変速装置の第２例を例示する。 従来の変速装置の第３例を例示する。 従来の変速装置の第４例を例示する。 本明細書で記載する変速装置の一例を例示する。 本明細書で記載する変速装置の他の例を例示する。 第１実施例の変速装置の平面図を示す。 第１実施例の変速装置の断面図を示す。 第２実施例の変速装置の平面図を示す。 第２実施例の変速装置の断面図を示す。

以下、本明細書で開示する実施例の技術的特徴の幾つかを記す。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。
（特徴１）
第１歯車の内歯の幾何的中心と、第３歯車の内歯または外歯の幾何的中心と、出力軸の軸心と、第２歯車の公転中心が、同軸上にある。
（特徴２）
図５と図６に例示されているように、入力軸１０１と、第１歯車１０７の対称軸（幾何的中心を通る軸）と、第３歯車１１８，１２０の自転軸と、出力軸１０９が、Ａに示す第１軸上に配置されている。第２歯車１０３の自転軸が、第１軸から距離Ｄを隔てた位置を第１軸と平行に延びる第２軸（Ｂとして示されている）上に配置されている。
（特徴３）
出力軸１０９と同軸上を延びている入力軸１０１と、入力軸１０１の軸心の周りを公転する偏心揺動体１０１ａが付加されており、偏心揺動体１０１ａが入力軸１０１の軸心周りに公転すると、第２歯車１０３が公転する（第２歯車の自転軸Ｂが、入力軸の軸心Ａの周りを回転する）。
偏心揺動体は、入力軸からオフセットされた位置を入力軸と平行に延びるクランク軸でもよいし、入力軸からオフセットされた位置に中心を持つ円周を備えている偏心カムでもよい。入力軸の軸心からオフセットされた位置に中心を持つ円周面を備えており、その中心が公転するものであればよい。
（特徴４）
偏心揺動体は、入力軸の軸心からオフセットされた位置に中心を持つ外周を持っており、偏心揺動体の外周と第２歯車の内周の間に軸受が介在している。その軸受によって、第２歯車は自転することができる。第２歯車１０３は、ケース１０７に対して自由に自転できる。すなわち、第２歯車１０３とケース１０７の間には第２歯車１０３の自転を拘束するなんらの関係もない。また、第２歯車１０３と入力軸１０１の間にも第２歯車１０３の自転を拘束するなんらの関係もない。さらに、第２歯車１０３と出力軸１０９の間にも第２歯車１０３の自転を拘束するなんらの関係もない。
（特徴５）
図５に示すように、第２歯車１０３には、外歯１０３ｆと内歯１０３ｇが形成されている。第３歯車１１８に外歯が形成されており、第２歯車１０３の内歯１０３ｇの一部と第３歯車１１８の外歯１１８ｆの一部が噛み合っている。
（特徴６）
図６に示すように、第３歯車１２０に内歯１２０ｈが形成されており、第２歯車１０３の外歯１０３ｈの一部と第３歯車１２０の内歯１２０ｈの一部が噛み合っている。
（特徴７）
図６に示すように、第１歯車１０７の内歯１０５と第３歯車１２０の内歯１２０ｈが、第３歯車１２０の自転軸に沿う方向において異なる位置に配置されている。
（特徴８）
第１歯車１０７の内歯１０５と噛み合う第２歯車１０３の外歯１０３ｆの歯数と、第３歯車１２０の内歯１２０ｈと噛み合う第２歯車１０３の外歯１０３ｈの歯数が異なっている実施例もあれば、一致している実施例もある。
（特徴９）
第２歯車は、一個の部材で構成されていてもよいし、複数個の部材を固定して構成してもよい。
（特徴１０）
第１歯車はケースに固定されており、第３歯車は出力軸に固定されている。第２歯車には、第１歯車と噛み合う外歯と、第３歯車と噛み合う外歯または内歯と、偏心揺動体（公転体)を受け入れる開口が形成されており、それらが同軸上に配置されている。第２歯車は偏心揺動体（公転体）に対して自転自在である。

（第１実施例）
図７と図８は、図５に対応する実施例を示している。参照番号２はモータであり、変速装置３０のケース２０に固定されている。参照番号６は、モータ回転軸であり、第１軸Ａの周りを自転する。参照番号８は、入力軸と偏心揺動体（公転体）を兼用している部材であり、第１軸Ａと同軸の円筒部８ａと、偏心カム８ｂと、第１軸Ａと同軸の円筒部８ｃを備えている。円筒部８ａは軸受１２によって後述する出力軸（自転体）２４に自転可能に支持されており、円筒部８ｃは軸受４によってケース２０に自転可能に支持されている。モータ回転軸６にはキー溝６ａが形成されており、入力軸８にはキー溝６ａに差し込まれる凸条８ｄが形成されており、モータ回転軸６が軸Ａの周りに自転すると入力軸８が第１軸Ａの周りに自転する。

偏心カム８ｂは、円形の外周面を備えているが、その中心は第２軸Ｂ上にある。第２軸Ｂは、第１軸Ａから距離Ｄだけオフセットされている。すなわち、Ｂ軸から偏心カム８ｂの外周面までの距離ｃは方位に依らないで一定であるのに対し、Ａ軸から偏心カム８ｂの外周面までの距離は方位に依って、ａあるいはｂに示すように変化する。

偏心カム８ｂの周囲に第２歯車１６の円板部１６ｃが位置している。円板部１６ｃの中心には開口１６ｆが形成されており、中心開口１６ｆと偏心カム８ｂの間に軸受１０が介在している。入力軸８が軸Ａの周りに自転すると、偏心カム８ｂの中心軸Ｂは軸Ａの周りを公転し、第２歯車１６の幾何的中心軸（自転軸）Ｂも軸Ａの周りを公転する。
第２歯車１６は、幾何的中心軸Ｂの周りに回転対称であり、外歯と内歯を持っているリング状歯車１６ｂが、ボルト１６ｄによって円板部１６ｃに固定されている。図７に示されているように、リング状歯車１６ｂの外周面１６ａにはペリサイクロイドの歯形が形成されており、リング状歯車１６ｂの内周面１６ｅにもペリサイクロイドの歯形が形成されている。リング状歯車１６ｂの外周面に形成されている歯形を外歯１６ａといい、内周面に形成されている歯形を内歯１６ｅということがある。リング状歯車１６ｂは、第２歯車本体ということができる。第２歯車１６は、ケース２０内に収容されている。

ケース２０は、底板２０ｆと、第１歯車本体２０ｄと、上板２０ａを、ボルト２０ｅ，２０ｂ等で一体化することで形成されている。参照番号２７は、Ｏリングであり、ケース内を大気から密閉している。孔２０ｇは、変速装置３０をロボット等に固定するための取り付け孔である。
第１歯車本体２０ｄの内周面２０ｃは、軸Ａを中心とする円周面であり、図７に示すように、所定間隔で断面が半円状の溝２０ｈが形成されている。各々の溝２０ｈには、ピン１８が挿入されている。ピン１８は半円溝２０ｈ内で自転可能である。図７に示すように、リング状歯車１６ｂの外周面１６ａは、第１歯車本体２０ｄの内周面２０ｃに接近しており、ピン１８が溝２０ｈから飛び出ることはない。ピン１８と第１歯車本体２０ｄの内周面２０ｃによって内歯１９が形成されている。ケース２０は、内周面に内歯１９が形成されている第１歯車ということができる。ケース２０は、第１歯車でもあり、内歯歯車でもある。実体が一緒なので、ケース、第１歯車、内歯歯車に対して共通の参照番号２０を用いる。他の部材においても、実体が同じ部材に対して、機能から見て異なる名称を使う場合には、共通の参照番号を用いる。
図７に示すように、第１歯車２０に形成されている内歯１９の一部と、リング状歯車１６ｂの外周面に形成されている外歯１６ａの一部は噛み合っている。図７の場合、内歯１９の中心軸Ａに対して、リング状歯車１６ｂの外歯１６ａの中心軸Ｂが右側に偏心している。そのために、図の右側では内歯１９と外歯１６ａが深く噛み合っている。図の左側では、内歯１９と外歯１６が接しているものの、噛み合ってはいない。内歯１９の一部と外歯１６ａの一部は噛み合っており、内歯１９の一部と外歯１６ａの一部は噛み合っていないということができる。なお本明細書でいう「噛み合う」の用語は、外見上噛み合っていることを意味する。内歯と外歯の間でトルクが伝達される領域とは異なっている。
図７に示すように、第１歯車２０に形成されている内歯１９の歯数と、第２歯車１６に形成されている外歯１６ａの歯数は一致していない。本実施例では前者が３０であり、後者が２９である。

リング状歯車１６ｂの内側に、第３歯車と出力軸を兼用する自転体２４が収容されている。自転体２４は、第３歯車本体２４ｂと出力軸部２４ｃがボルト２４ａで一体化されたものである。自転体２４は、軸受２６,２８によって、ケース２０に自転可能に支持されている。自転体（第３歯車と出力軸を兼用している）２４の自転軸は、Ａ軸に等しい。
孔２４ｄは、出力軸を兼用する自転体２４に図示しない物体を固定するための取り付け孔である。例えばケース２０の取り付け孔２０ｇにロボットのアームの基部側を固定し、自転体２４の取り付け孔２４ｄにロボットのアームの先端側を固定しておいてモータ２によって入力軸８を回転させると、アームの基部側に対してアームの先端側が回転する。変速装置３０は、モータ２の回転速度を減速してアームの先端側を回転させる。
参照番号２５は、オイルシールであり、ケース内に閉じ込められている潤滑油がケース外に漏れ出るのを止めている。

自転体（第３歯車と出力軸を兼用している）２４の自転軸は第１軸Ａに等しい。そのＡ軸を中心とする外周面２４ｅには、図７に示すように、所定間隔で断面半円状の溝２４ｆが形成されている。各々の溝２４ｆには、ピン２２が挿入されている。ピン２２は溝２４ｆ内で自転可能である。図７に示すように、リング状歯車１６ｂの内周面１６ｅは、第３歯車本体２４ｂの外周面２４ｅに接近しており、ピン２２が溝２４ｆから飛び出ることはない。ピン２２と第３歯車本体２４ｂの外周面２４ｅの全体によって外歯２３が形成されている。

リング状歯車１６ｂの内周面１６ｅには、ペリサイクロイドの歯形が形成されている。
図７に示すように、第３歯車本体２４ｂの外歯２３の一部と、リング状歯車１６ｂの内周面に形成されている内歯１６ｅの一部は噛み合っている。図７の場合、外歯２３の中心軸Ａに対して、リング状歯車１６ｂの内歯１６ｅの中心軸Ｂが右側に公転している。そのために、図の左側では内歯１６ｅと外歯２２が深く噛み合っている。図の右側では、内歯１６ｅと外歯２３が接しているものの、噛み合ってはいない。
図７に示すように、第３歯車本体２４ｂの外歯２３の歯数と、リング状歯車１６ｂの内歯１６ｅの歯数は一致していない。本実施例では前者が２０であり、後者が１９である。

上記の変速装置３０の動作を説明する。モータ２が駆動してモータ回転軸６が軸Ａの周りに自転すると、偏心カム８ｂの中心軸Ｂが軸Ａの周りを公転し、それに追従して第２歯車１６が公転する。第２歯車１６が第１歯車２０に対して公転すると、内歯１９と外歯１６ａの間に歯数差が設けられているために、第２歯車１６が自転する。第２歯車１６と偏心カム８ｂの間には軸受１０が挿入されており、第２歯車１６は自転できる。

第２歯車１６が公転すると、内歯１６ｅと外歯２３の間に歯数が設けられているために、第３歯車２４は自転する。第２歯車１６が自転すると、第２歯車１６の自転数が第３歯車２４の自転数に影響する。本実施例では、第２歯車１６の公転によって生じる第３歯車２４の自転方向と、第２歯車１６の自転方向が逆向きとなっている。すなわち、第３歯車２４の自転速度＝第２歯車１６の公転によって生じる第３歯車２４の自転速度―第２歯車１６の自転速度となっており、第３歯車２４の自転速度は極めて遅い。大きな変速比が得られる。
上記の実施例では、第３歯車２４の外歯２３の歯数と、第２歯車１６の内歯１６ｅの歯数が相違している。しかしながら、歯数差を設けることは不可欠でなく、両者を一致させてもよい。両者が一致していても、遊星運動する第２歯車１６で第３歯車２４を自転させることができる。この場合、第２歯車１６の公転によって生じる第３歯車２４の自転速度はゼロとなり、第３歯車２４の自転速度の絶対値＝第２歯車１６の自転速度の絶対値の関係となる。
また、歯数を選択することで、第３歯車２４の自転速度＝第２歯車１６の公転による自転速度＋第２歯車１６の自転による自転速度の関係を得ることができる。
本実施例では、第３歯車２４の自転速度の符号と入力軸８の自転速度の符号が一致する歯数が選択されている。歯数を選択することで、第３歯車２４の自転速度の符号と入力軸８の自転速度の符号を異ならせることができる。すなわち、モータ２の回転方向と出力軸部２４ｃの回転方向を揃えることもできれば、反対向きにすることもできる。

上記の変速装置３０によると、出力軸部２４ｃに一体化されている第３歯車本体２４ｂに回転力が伝達される。回転力を出力軸に伝えるのに、図１、図２、図３に示した分岐先端１０９ｃ，１０９ｄを必要としない。分岐先端１０９ｃ，１０９ｄを利用してトルクを伝達する方式によると、分岐先端１０９ｃ，１０９ｄの強度が不足するという問題に対処しなければならず、変速装置の小型化が妨げられる。分岐先端１０９ｃ，１０９ｄが必要とされること自体も、小型化を妨げる。さらに、分岐先端１０９ｃ，１０９ｄの存在が製造コストを押し上げる。本実施例では、出力軸部２４ｃの自転軸（Ａ軸）の周りに自転する第３歯車本体２４ｂに回転力が伝達されるので、分岐先端１０９ｃ，１０９ｄが必要とされず、変速装置を小型化するのに適している。
また本実施例によると、第１歯車２０の内歯１９とそれに噛み合う第２歯車１６の外歯１６ａと、第３歯車２４の外歯２３とそれに噛み合う第２歯車１６の内歯１６ｅを同一平面内に置くことができる。変速装置３０の回転軸Ａに沿った方向の厚みを薄くすることができる。
本実施例では、第２歯車１６を複数個の部材で構成している。第２歯車自体は一体として運動すればよいことから、１個の部材で構成してもよい。

上記の実施例では、第３歯車本体２４ｂの外歯２３の歯数と、第２歯車１６の内歯１６ｅの歯数が相違している。しかしながら、歯数差を設けることは不可欠でなく、両者を一致させてもよい。両者が一致していても、遊星運動する第２歯車１６で第３歯車２４を自転させることができる。第１歯車と第２歯車の間に歯数差があれば、第２歯車と第３歯車の間に歯数差がなくても変速現象を得ることができる。第１歯車と第２歯車の間、あるいは第２歯車と第３歯車の間の少なくとも一方に歯数差があれば、変速現象を得ることができ、第３歯車と出力軸を自転させることができる。

（第２実施例）
図９と図１０は、図６に対応する実施例を示している。図７と図８に示した部材と同等な部材には、４０を加えた参照番号を用いる。
参照番号４２はモータであり、変速装置７０のケース６０に固定されている。参照番号４６は、モータ回転軸であり、軸Ａの周りを自転する。モータ回転軸４６には、外歯４６ａが形成されている。
参照番号４４は、平歯車であり、ボルト４７ａで固定されている自転軸４７ｂの周りを自転する。
参照番号４８は、偏心揺動体であり、偏心揺動体本体４８ｂと上板４８ｃがボルト４８ｄで一体化されている。上板４８ｃの内周面４８ｅには内歯が形成されており、平歯車４４の外歯と噛み合っている。モータ回転軸４６が軸Ａの周りに自転すると、偏心揺動体４８も軸Ａの周りに自転する。偏心揺動体本体４８ｂの内周は、軸Ａを中心とする円であり、軸受け４９ａ，４９ｂで支持されている。軸受け４９ａ、４９ｂは、軸Ａを中心とする位置に配置されている。

偏心揺動体本体４８ｂの外周面４８ａは円形であるが、その中心はＢ軸上にある。Ｂ軸は、Ａ軸から距離Ｄだけオフセットされている。すなわち、Ｂ軸から外周面４８ａまでの距離ｃは方位に依らないで一定であるのに対し、Ａ軸から外周面４８ａまでの距離は方位に依って、ａあるいはｂに示すように変化する。

偏心揺動体本体４８ｂの周囲に第２歯車５６が位置している。第２歯車５６は、上部５６ｄと下部５６ｆをボルト５６ｅで固定して構成されている。第２歯車５６の内周面５６ｃは円形であり、軸受５０ａ，５０ｂによって、偏心揺動体本体４８ｂの外周面４８ａの周りに自転可能に支持されている。第２歯車５６は、軸Ｂの周りに自転する。第２歯車５６の上外周面５６ａと下外周面５６ｂも、軸Ｂを中心としている。

モータ回転軸４６が軸Ａの周りに自転すると、偏心揺動体４８も軸Ａの周りに自転し、偏心揺動体本体４８ｂの外周面４８ａの中心軸Ｂは軸Ａの周りを公転する。その結果、第２歯車５６の幾何的中心軸（自転軸）Ｂも軸Ａの周りを公転する。

第２歯車５６の上外周面５６ａにはペリサイクロイドの歯形が形成されており、第２歯車５６の下外周面５６ｂにもペリサイクロイドの歯形が形成されている。上外周面に形成されている歯形を外歯５６ａということがあり、下外周面に形成されている歯形を外歯５６ｂということがある。

ケース６０は、底板６０ｆと、筒部６０ｃと、上板６０ａを、ボルト６０ｅ，６０ｂ等で一体化することで形成されている。孔６０ｇは、変速装置７０をロボット等に固定するための取り付け孔である。筒部６０ｃの内周面６０ｄは、軸Ａを中心する円周面であり、図９に示すように、所定間隔で断面が半円状の溝６０ｈが形成されている。各々の溝６０ｈには、ピン５８が挿入されている。ピン５８は半円溝６０ｈ内で自転可能である。図１０に示すように、第２歯車５６の下外周面５６ｂは、筒部６０ｃの内周面６０ｄに接近しており、ピン５８が溝６０ｈから飛び出ることはない。ピン５８と筒部６０ｃの内周面６０ｄによって内歯５９が形成されている。ケース６０は、内周面に内歯５９が形成されている第１歯車ということができる。図１０に示すように、第１歯車６０に形成されている内歯５９の一部と、第２歯車５６の外周面に形成されている外歯５６ｂの一部は噛み合っている。図１０の場合、内歯５９の中心軸Ａに対して、第２歯車５６の外歯５６ｂの中心軸Ｂが左方に偏心している。そのために、図の左側では内歯５９と外歯５６ｂが深く噛み合っている。図の右側では、内歯５９と外歯５６ｂが接しているものの、噛み合ってはいない。
図９に示すように、第１歯車６０に形成されている内歯５９の歯数と、第２歯車５６に形成されている外歯５６ｂの歯数は一致していない。本実施例では、前者が７１であり、後者が７０である。

第２歯車５６の上外周面５６ａの外側に、第３歯車と出力軸を兼用する自転体６４が収容されている。自転体６４は、第３歯車本体６４ｂと上板６４ｄをボルト６４ｃで一体化したものである。自転体６４は、軸受６６,６８によって、ケース６０に自転可能に支持されている。自転体（第３歯車と出力軸を兼用している）６４の自転軸は、Ａ軸に等しい。
孔６４ｅは、出力軸を兼用している自転体６４に図示しない物体を固定するための取り付け孔である。例えばケース６０の取り付け孔６０ｇにロボットのアームの基部側を固定し、自転体６４の取り付け孔６４ｅにロボットのアームの先端側を固定しておいてモータ４２を駆動させると、アームの基部側に対してアームの先端側が回転する。変速装置７０は、モータ４２の回転速度を減速してアームの先端側を回転させる。

自転体（第３歯車と出力軸を兼用している）６４の自転軸はＡ軸に等しい。そのＡ軸を中心とする内周面６４ａには、図９に示すように、所定間隔で半円状の溝６４ｆが形成されている。各々の溝６４ｆには、ピン６２が挿入されている。ピン６２は溝６４ｆ内で自転可能である。図９に示すように、第２歯車５６の上外周面５６ａは、第３歯車を兼用している自転体６４の内周面６４ａに接近しており、ピン６２が溝６４ｆから飛び出ることはない。ピン６２と自転体６４の内周面６４ａの全体によって内歯６３が形成されている。

第２歯車５６の外周面５６ａには、ペリサイクロイドの歯形が形成されている。図９に示すように、第３歯車を兼用している自転体６４の内歯６３の一部と、第２歯車５６の外周面に形成されている外歯５６ａの一部は噛み合っている。図９の場合、内歯６３の中心軸Ａに対して第２歯車５６の外歯５６ａの中心軸Ｂが左方に偏心している。そのために、図９の左側では内歯６３と外歯５６ａが深く噛み合っている。図の右側では、内歯６３と外歯５６ａが接しているものの、噛み合ってはいない。
図９に示すように、第２歯車５６の外歯５６ａの歯数と、第３歯車でもある自転体６４の内歯６３の歯数は一致していない。本実施例では、前者は７０であり、後者は６９である。

上記の変速装置７０の動作を説明する。モータ４２が駆動してモータ回転軸４６が軸Ａの周りに自転すると、平歯車４４を介して偏心揺動体４８が軸Ａの周りを自転し、偏心揺動体本体４８ｂの外周面４８ａの中心軸Ｂは軸Ａの周りを公転する。その結果、第２歯車５６の幾何的中心軸（自転軸）Ｂも軸Ａの周りを公転する。第２歯車５６が第１歯車６０に対して公転すると、歯数が相違していることから、第２歯車５６が自転する。第２歯車５６と偏心揺動体本体４８ｂの間には軸受５０ａ，５０ｂが挿入されており、第２歯車５６は自転できる。

第３歯車６４と第２歯車５６の間に歯数差があることから、第２歯車５６が公転すると第３歯車６４が自転する。第２歯車１６が自転すると、第２歯車１６の自転が第３歯車６４の自転数に影響する。本実施例では、第３歯車６４の自転速度＝第２歯車５６の公転によって生じる第３歯車６４の自転速度―第２歯車５６の自転速度となっており、第３歯車６４の自転速度は極めて遅い。大きな変速比が得られる。

上記の実施例では、第３歯車６４の内歯６３の歯数と、第２歯車５６の外歯５６ａの歯数が相違している。しかしながら、歯数差を設けることは不可欠でなく、両者を一致させてもよい。両者が一致していても、遊星運動する第２歯車５６で第３歯車６４を自転させることができる。この場合、第２歯車５６の公転によって生じる第３歯車６４の自転速度はゼロとなり、第３歯車６４の自転速度の絶対値＝第２歯車５６の自転速度の絶対値の関係となる。

上記の変速装置７０によると、出力軸と第３歯車を兼用している自転体６４に回転力が伝達される。回転力を出力軸に伝えるのに、図１、図２、図３に示した分岐先端１０９ｃ，１０９ｄを必要としない。分岐先端１０９ｃ，１０９ｄを利用してトルクを伝達する方式によると、変速装置の小型化が妨げられる。本実施例では、出力軸と第３歯車を兼用している自転体６４に回転力が伝達されるので、分岐先端１０９ｃ，１０９ｄが必要とされず、変速装置を小型化するのに適している。

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。
また、本発明の実施例では、ケース（第１歯車）が固定（不動）されていて、出力軸（第３歯車）から出力（回転）を取り出していたが、出力軸（第３歯車）が固定され、ケース（第１歯車）から出力（回転）を取り出してもよい。
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。

２：モータ
４：軸受
６：モータ回転軸
６ａ：キー溝
８：入力軸、偏心揺動体
８ａ：円筒部
８ｂ：偏心カム（偏心揺動体、公転体）
８ｃ：円筒部
８ｄ：突条
１０：軸受
１２：軸受
１６：第２歯車、外歯内歯リング歯車
１６ａ：外周面、ペリサイクロイド面、外歯
１６ｂ：外歯と内歯を備えているリング状歯車、第２歯車本体
１６ｃ：円板部
１６ｄ：ボルト
１６ｅ：内周面、ペリサイクロイド面、内歯
１６ｆ：中心開口
１８：ピン
１９：内歯
２０：第１歯車、内歯歯車、ケース
２０ａ：上板
２０ｂ：ボルト
２０ｃ：内周面
２０ｄ：第１歯車本体
２０ｅ：ボルト
２０ｆ：底板
２０ｇ：取り付け孔
２０ｈ：ピン受け入れ凹所、半円溝
２２：ピン
２３：外歯
２４：自転体、第３歯車、外歯歯車、出力軸
２４ａ：ボルト
２４ｂ：第３歯車本体
２４ｃ：出力軸部
２４ｄ：取り付け孔
２４ｅ：外周面：外歯
２４ｆ：ピン受け入れ凹所、半円溝
２５：オイルシール
２６：軸受
２７：Ｏリング
２８：軸受
３０：変速装置
Ａ：第１歯車２０と第３歯車２４の幾何的中心、モータ回転軸６の自転中心、偏心カム８ｂの公転中心、第２歯車１６の公転中心、第３歯車２４の自転中心
ａ，ｂ：軸Ａから偏心カム８ｂの外周までの距離
Ｂ：偏心カム８ｂの幾何的中心、第２歯車１６の自転中心
ｃ：偏心カム８ｂの幾何的中心Ｂからの半径
４２：モータ
４４：平歯車
４５：軸受
４６：モータ回転軸
４６ａ：歯車
４７ａ：ボルト
４７ｂ：自転軸
４８：偏心揺動体
４８ａ：外周面
４８ｂ：偏心揺動体（偏心カム、公転体）
４８ｃ：上板
４８ｄ：ボルト
４８ｅ：内周面、内歯
４９ａ：軸受
４９ｂ：軸受
５０ａ：軸受
５０ｂ：軸受
５６：第２歯車、外歯歯車
５６ａ：上部外周面、ペリサイクロイド面、外歯
５６ｂ：上部外周面、ペリサイクロイド面、外歯
５６ｃ：内周面
５６ｄ：上部
５６ｅ：ボルト
５６ｆ：下部
５８：下部ピン
５９：内歯
６０：第１歯車、内歯歯車、ケース
６０ａ：上板
６０ｂ：ボルト
６０ｃ：第１歯車本体
６０ｄ：内周面
６０ｅ：ボルト
６０ｆ：底板
６０ｇ：取り付け孔
６２：上部ピン
６３：内歯
６４：自転体、第３歯車、内歯歯車、出力軸
６４ａ：内周面
６４ｂ：第３歯車本体、出力軸本体
６４ｃ：ボルト
６４ｄ：上板
６６：軸受
６８：軸受
７０：変速装置

Claims (9)

1. 少なくとも第１〜第３歯車を備えており、
   第１歯車には内歯が形成されており、
   第２歯車には少なくとも外歯が形成されており、第１歯車の一部と第２歯車の一部が噛み合っており、
   第２歯車と第３歯車の一方には外歯が形成されており、第２歯車と第３歯車の他方には内歯が形成されており、第２歯車の一部と第３歯車の一部が噛み合っており、
   「第１歯車と第２歯車の間」と「第２歯車と第３歯車の間」の少なくとも一方に歯数差が設けられており、
   第２歯車が公転すると第３歯車が自転することを特徴とする変速装置。
2. 第１歯車の幾何的中心と第３歯車の幾何的中心と出力軸の軸心が同軸上に配置されており、
   第２歯車の幾何的中心が前記軸からオフセットされていることを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
3. 第１歯車がケースを兼用しており、
   第３歯車と出力軸が固定されており、
   第３歯車と出力軸がケースに対して自転可能に支持されていることを特徴とする請求項２に記載の変速装置。
4. 出力軸と同軸上を延びている入力軸と、
   入力軸の軸心の周りを公転する偏心揺動体が付加されており、
   偏心揺動体が入力軸の軸心の周りに公転すると第２歯車が公転することを特徴とする請求項３に記載の変速装置。
5. 偏心揺動体は、入力軸の軸心からオフセットされた位置に中心を持つ外周を持ち、
   偏心揺動体の外周と第２歯車の内周の間に軸受が介在していることを特徴とする請求項４に記載の変速装置。
6. 第２歯車に、第１歯車と噛み合う外歯と、第３歯車と噛み合う内歯が形成されており、
   第３歯車に外歯が形成されており、
   第２歯車の内歯の一部と第３歯車の外歯の一部が噛み合っていることを特徴とする請求項１から５のいずれかの１項に記載の変速装置。
7. 第２歯車に、第１歯車と噛み合う外歯と、第３歯車と噛み合う外歯が形成されており、
   第３歯車に内歯が形成されており、
   第２歯車の外歯の一部と第３歯車の内歯の一部が噛み合っていることを特徴とする請求項１から５のいずれかの１項に記載の変速装置。
8. ケースに固定されている第１歯車と、
   ケースに対して自転可能に支持されている第３歯車と、
   第３歯車に固定されている出力軸と、
   ケースに対して自転可能に支持されている入力軸と、
   入力軸に固定されており、入力軸が自転すると公転する偏心揺動体と、
   偏心揺動体によって位置決めされているとともに、第１歯車の一部と第３歯車の一部に噛み合っている第２歯車を備えており、
   「第１歯車と第２歯車の間」と「第２歯車と第３歯車の間」の少なくとも一方に歯数差が設けられていることを特徴とする変速装置。
9. 第２歯車が偏心揺動体に対して自転自在に支持されていることを特徴とする請求項８に記載の変速装置。

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