JP2023015746A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】規制部材の高硬度化を図りつつ、熱歪みの発生箇所を削減できる技術を提供する。【解決手段】本開示の動力伝達装置は、回転軸５０の回転によって運動する運動部材５２Ａ、５２Ｂと、運動部材５２Ａ、５２Ｂの軸方向Ｘの移動を規制する規制部材５６と、を備え、規制部材５６は、運動部材５２Ａ、５２Ｂが摺動する高硬度領域６０Ａ、６０Ｂと、高硬度領域６０Ａ、６０Ｂよりも表面硬度の低い低硬度領域６２と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、動力伝達装置に関する。

特許文献１は、入力軸の回転によって回転する外歯歯車と、外歯歯車を貫通するピンと、ピンの外周側に配置されるローラと、外歯歯車に対して軸方向側方に配置されるカバーとを備える動力伝達装置を開示する。特許文献１の動力伝達装置において、外歯歯車及びローラは、回転軸の回転によって運動する運動部材として機能し、カバーは、運動部材の軸方向の移動を規制する規制部材として機能している。

特開２００６－１８３８４８号公報

特許文献１の動力伝達装置では、規制部材における運動部材の摺動箇所での摩耗が問題となる。この摩耗対策として、表面処理による高硬度化が有効となる。これを実現するうえで、規制部材の素材となるワークを全体焼入れしてしまうと、ワーク全体に熱歪みが生じてしまう。熱歪みは、表面処理後の追加工の原因となり得るため、その発生箇所はできるだけ削減することが望まれる。このような観点から工夫を講じた技術は未だ提案されていない。

本開示は、規制部材の高硬度化を図りつつ、熱歪みの発生箇所を削減できる技術を提供することにある。

本開示の動力伝達装置は、回転軸の回転によって運動する運動部材と、前記運動部材の軸方向の移動を規制する規制部材と、を備え、前記規制部材は、前記運動部材が摺動する高硬度領域と、前記高硬度領域よりも表面硬度の低い低硬度領域と、を備える動力伝達装置。

本開示によれば、規制部材の高硬度化を図りつつ、熱歪みの発生箇所を削減することができる。

第１実施形態の動力伝達装置の側面断面図である。 図１の一部の拡大図である。 第１実施形態の規制部材を軸方向から見た図である。 第１実施形態の運動部材と規制部材の高硬度領域との位置関係を示す図である。 第１実施形態の高硬度領域の表面からの深さとビッカース硬度との関係を示すグラフである。 第２実施形態の動力伝達装置の一部を示す側面断面図である。 第２実施形態の規制部材を軸方向から見た図である。 第２実施形態の運動部材と規制部材の高硬度領域との位置関係を示す図である。 第３実施形態の動力伝達装置の一部を示す側面断面図である。 第４実施形態の動力伝達装置を示す側面断面図である。 図１０の一部の拡大図である。 図１１の範囲Ｓｃを軸方向から見た図である。

以下、実施形態を説明する。同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面では、説明の便宜のため、適宜、構成要素を省略、拡大、縮小する。図面は符号の向きに合わせて見るものとする。本明細書では、共通する複数の構成要素（例えば、運動部材、高硬度領域等）を区別するときは、符号の末尾に「Ａ、Ｂ、Ｃ」を付し、区別せずに総称するときはこれを省略する。

（第１の実施の形態）図１を参照する。動力伝達装置１０は、入力軸１２と、入力軸１２の回転を伝達する歯車機構１４と、歯車機構１４から取り出した出力回転を被動機械に出力する出力部材１６と、歯車機構１４を収容するケーシング１８と、を備える。

本実施形態の歯車機構１４は、偏心揺動型減速機構である。この歯車機構１４は、互いに噛み合うとともに一方が揺動歯車２０となる外歯歯車２２Ａ、２２Ｂ及び内歯歯車２４Ａを備える。この歯車機構１４は、揺動歯車２０を揺動させることで外歯歯車２２Ａ、２２Ｂ及び内歯歯車２４Ａの何れか一方を自転させ、その自転成分を出力回転として出力部材１６から取り出し可能である。

本実施形態の動力伝達装置１０は、この他に、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂに対して軸方向一方側（図中右側。以下、入力側という）に配置されるカバー２６と、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂに対して軸方向他方側（図中左側。以下、反入力側という）に配置されるキャリヤ２８と、キャリヤ２８と一体化される複数のピン３０と、複数のピン３０それぞれの外周側に配置される複数のローラ３２と、を備える。本実施形態では外歯歯車２２Ａ、２２Ｂが揺動歯車２０となり、揺動歯車２０の揺動により外歯歯車２２Ａ、２２Ｂが自転し、キャリヤ２８が出力部材１６となる。

入力軸１２は、駆動源（不図示）から伝達される回転動力によって回転可能である。駆動源は、例えば、モータ、ギヤモータ、エンジン等である。

入力軸１２は、複数の偏心体３４を有するクランク軸である。偏心体３４は、入力軸１２の回転中心線ＣＬ１に対して偏心する軸心ＣＬ２を持ち、その回転中心線ＣＬ１周りに回転することで揺動歯車２０（外歯歯車２２Ａ、２２Ｂ）を揺動させることができる。複数の偏心体３４は互いに異なる偏心位相を持つ。複数の偏心体３４の偏心位相は、偏心体３４の個数をＭ個（本実施形態では２個）とするとき、（３６０°／Ｍ）の分だけずれている。なお、偏心体３４の個数は特に限定されず、単数及び三つ以上の何れでもよい。

揺動歯車２０は、複数の偏心体３４のそれそれに対応して個別に設けられ、偏心体軸受３６を介して対応する偏心体３４に回転自在に支持される。揺動歯車２０となる外歯歯車２２Ａ、２２Ｂは、入力側に設けられる第１外歯歯車２２Ａと、反入力側に設けられる第２外歯歯車２２Ｂとを含む。

本実施形態の内歯歯車２４Ａは、ケーシング１８と一体化されている。ケーシング１８とキャリヤ２８との間には主軸受３８が配置される

カバー２６は、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂを軸方向Ｘの側方から覆っている。カバー２６は、ねじ部材を用いてケーシング１８と連結されており、ケーシング１８と一体化されている。カバー２６とキャリヤ２８は、ピン３０を介して連結されておらず、互いに相対回転可能である。

複数のピン３０は、キャリヤ２８から軸方向Ｘに突き出ており、キャリヤ２８と一体化される。本実施形態のピン３０は、キャリヤ２８と同じ部材の一部として構成されるが、キャリヤ２８とは別体に構成されてもよい。複数のピン３０は、キャリヤ２８によって片持ち支持されている。複数のピン３０は、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの軸心ＣＬ３から径方向にオフセットした位置において、その軸心ＣＬ３周りに間隔を空けて設けられる。複数のピン３０は、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂに形成される挿通孔４０を軸方向Ｘに貫通している。

複数のピン３０は、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂが揺動するとき、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの自転成分と同期可能である。ここでの「自転成分と同期」とは、ゼロを含めた範囲内で、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの自転成分と、ピン３０の公転成分とを同じ大きさに維持することをいう。本実施形態のようにキャリヤ２８が出力部材１６となる場合、複数のピン３０は、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの自転成分（正値）と同じ大きさの公転成分を持って公転することで、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの自転成分と同期する。これに対して、ケーシング１８が出力部材１６となる場合、複数のピン３０は、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの自転成分（ゼロ値）と同じく、自身の公転成分をゼロの状態に維持することで、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの自転成分と同期する。

複数のローラ３２は、ピン３０に回転自在に支持される筒状部材である。ローラ３２は、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの挿通孔４０とピン３０の双方に転がり接触可能することで、これらの間での摩擦抵抗を軽減する役割を持つ。複数のローラ３２は、ピン３０と同様、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの挿通孔４０を貫通している。複数のローラ３２は、本実施形態では、ピン３０と同様、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの自転成分と同期可能である。

以上の動力伝達装置１０の動作を説明する。駆動源によって入力軸１２が回転すると歯車機構１４が作動する。歯車機構１４が作動すると、入力軸１２の回転に対して変速（ここでは減速）された出力回転が、歯車機構１４から出力部材１６を通して取り出され、被動機械に出力される。

本実施形態では、入力軸１２を構成するクランク軸の偏心体３４によって揺動歯車２０が揺動する。揺動歯車２０が揺動すると、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂと内歯歯車２４Ａの噛合位置が周方向に変化する。この結果、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂと内歯歯車２４Ａの何れか一方が自転し、その自転成分が出力回転として出力部材１６から取り出される。

図２を参照する。ここで、本実施形態の動力伝達装置１０は、動力伝達装置１０の作動時に回転する回転軸５０と、回転軸５０の回転によって運動する運動部材５２Ａ、５２Ｂと、運動部材５２Ａ、５２Ｂに対して軸方向Ｘの側方に配置される側方部材５４と、運動部材５２Ａ、５２Ｂの軸方向Ｘの移動を規制する規制部材５６と、を備える。

回転軸５０は、入力軸１２から出力部材１６に至る動力伝達経路上に設けられる。本実施形態の回転軸５０は入力軸１２である。回転軸５０は、この他にも、動力伝達経路において入力軸１２よりも出力側に設けられる中間軸でもよい。本明細書では、回転軸５０の回転中心線に沿った方向を軸方向Ｘという。

本実施形態の運動部材５２Ａ、５２Ｂは、ローラ３２である複数の第１運動部材５２Ａと、第１外歯歯車２２Ａである第２運動部材５２Ｂとを含む。第１運動部材５２Ａ（ローラ）は、回転軸５０の回転によって、自身の軸心ＣＬ４とは別の箇所にある回転中心線（本実施形態では回転軸５０の回転中心線ＣＬ１）周りを公転する。第２運動部材５２Ｂ（第１外歯歯車２２Ａ）は、回転軸５０の回転によって、自身の軸心ＣＬ３周りを自転する。このように、本実施形態の運動部材５２Ａ、５２Ｂは、回転軸５０の回転によって、自転又は公転することで運動する。

本実施形態の側方部材５４は、前述のカバー２６である。側方部材５４と回転軸５０との間には側方部材５４によって支持される軸受５８が配置される。軸受５８は、玉軸受等の転がり軸受であり、回転軸５０を回転可能に支持している。

規制部材５６は、クロムモリブデン鋼鋼材（ＪＩＳでいうＳＣＭ材）等の鋼材、つまり、金属を素材とする。規制部材５６は、運動部材５２Ａ、５２Ｂに対して軸方向Ｘの側方に配置される。規制部材５６は、運動部材５２Ａ、５２Ｂと軸方向Ｘに対向する側部５６ａに設けられる平坦面５６ｂを備える。平坦面５６ｂは、回転軸５０の軸方向Ｘに直交する面と平行である。規制部材５６は、運動部材５２Ａ、５２Ｂが当接することで、規制部材５６側への運動部材５２Ａ、５２Ｂの軸方向Ｘの移動を規制する。このとき、運動部材５２Ａ、５２Ｂは、規制部材５６の側部５６ａの平坦面５６ｂに当接する。

本実施形態の規制部材５６は、側方部材５４とは別体に設けられ、リング状をなす。この規制部材５６は、その外周側に配置される筒状部材としてのケーシング１８の内周部に嵌め込まれる。この規制部材５６は、側方部材５４と運動部材５２Ａ、５２Ｂとに挟まれることによって軸方向Ｘでの移動が規制される。この規制部材５６は、側方部材５４及び運動部材５２Ａ、５２Ｂに対して周方向に相対回転可能に設けられる。つまり、本実施形態の規制部材５６は、側方部材５４とは一体ではない。

図２、図３を参照する。動力伝達装置１０の作動時、運動部材５２Ａ、５２Ｂ及び規制部材５６が相対運動することで、規制部材５６の側部５６ａに対して運動部材５２Ａ、５２Ｂが摺動する。ここでは、規制部材５６に対して複数の第１運動部材５２Ａ（ローラ３２）が摺動する第１摺動範囲Ｒａと、規制部材５６に対して第２運動部材５２Ｂ（第１外歯歯車２２Ａ）が摺動する第２摺動範囲Ｒｂとを示す。

第１運動部材５２Ａ（ローラ３２）は、その軸方向Ｘの側面が当接することによって、第１摺動範囲Ｒａを摺動する。第２運動部材５２Ｂ（第１外歯歯車２２Ａ）は、その軸方向Ｘの側面が当接することによって、第２摺動範囲Ｒｂを摺動する。本実施形態において、第１摺動範囲Ｒａと第２摺動範囲Ｒｂとは部分的に重なっている。また、本実施形態において、第１摺動範囲Ｒａは、規制部材５６の平坦面５６ｂの一部となり、第２摺動範囲Ｒｂは、その平坦面５６ｂの全域となる。第１摺動範囲Ｒａ及び第２摺動範囲Ｒｂのそれぞれは環状に連続する。複数の第１運動部材５２Ａは間隔を空けて配置されるものの、複数の第１運動部材５２Ａが回転（公転）することで第１運動部材５２Ａ及び規制部材５６が相対回転するため、第１摺動範囲Ｒａは環状に連続する。

図２～図４を参照する。図４は、第１運動部材５２Ａ（ローラ３２）及び第２運動部材５２Ｂ（第１外歯歯車２２Ａ）の軸方向Ｘの側面と、規制部材５６の高硬度領域６０Ａ、６０Ｂとを、軸方向Ｘに投影した図である。規制部材５６は、高硬度領域６０Ａ、６０Ｂと、高硬度領域６０Ａ、６０Ｂよりも表面硬度の低い低硬度領域６２とを備える。図２、図３では、高硬度領域６０Ａ、６０Ｂにダブルハッチングを付す。図２では、低硬度領域６２にシングルハッチングを付し、図３では、低硬度領域６２にハッチングを付さない。

高硬度領域６０Ａ、６０Ｂ及び低硬度領域６２のそれぞれは規制部材５６の外面部に設けられる。ここでの表面硬度とは、ＪＩＳ Ｚ２２４４に準拠した方法により測定されるビッカース硬度のことをいう。この表面硬度は、言及している箇所の外面から深さ方向（法線方向）に所定の範囲（例えば、１．０ｍｍ）に関して、所定の単位深さ（例えば、０．１ｍｍ）毎に測定される全硬度の平均値をいう。高硬度領域６０Ａ、６０Ｂと低硬度領域６２の硬度差は、例えば、ビッカース硬度で５０［ＨＶ］以上となる。なお、運動部材５２Ａ、５２Ｂの表面硬度は、強度を確保するため、規制部材５６の低硬度領域６２よりも高くなっている。

高硬度領域６０Ａ、６０Ｂは、運動部材５２Ａ、５２Ｂの軸方向Ｘの移動を規制するために運動部材５２Ａ、５２Ｂの当接する箇所に設けられる。高硬度領域６０Ａ、６０Ｂは、動力伝達装置１０の作動時に運動部材５２Ａ、５２Ｂ及び規制部材５６が相対運動したとき、運動部材５２Ａ、５２Ｂが摺動する箇所に設けられる。高硬度領域６０Ａ、６０Ｂは、運動部材５２Ａ、５２Ｂの摺動に対する耐摩耗性の確保のために設けられる。

高硬度領域６０Ａ、６０Ｂは、第１運動部材５２Ａが摺動する第１高硬度領域６０Ａと、第２運動部材５２Ｂが摺動する第２高硬度領域６０Ｂとを含む。本実施形態では第１高硬度領域６０Ａが第２高硬度領域６０Ｂを兼ねており、これらが一体となって規制部材５６の平坦面５６ｂに設けられている。各高硬度領域６０Ａ、６０Ｂは、環状に連続している。これにより、複数の第１運動部材５２Ａ（ローラ３２）及び規制部材５６が相対回転したとき、規制部材５６の高硬度領域６０Ａ、６０Ｂに対して第１運動部材５２Ａを常に摺動させることができる。第２運動部材５２Ｂ（第１外歯歯車２２Ａ）及び規制部材５６が相対回転したときも同様である。

低硬度領域６２は、規制部材５６の高硬度領域６０Ａ、６０Ｂ以外の箇所に部分的に設けられる。本実施形態では、規制部材５６の側部５６ａにおける高硬度領域６０Ａ、６０Ｂ以外の箇所と、規制部材５６における側部５６ａ以外の箇所の全体に低硬度領域６２が設けられる。規制部材５６の側部５６ａに設けられる低硬度領域６２は、高硬度領域６０Ａ、６０Ｂと同様に環状に連続している。

本実施形態の高硬度領域６０Ａ、６０Ｂ及び低硬度領域６２は、規制部材５６の側部５６ａにおいて共通の平坦面５６ｂに設けられる。これらは、規制部材５６の平坦面５６ｂにおいて段差なく連続する平滑な箇所に設けられることになる。

第１高硬度領域６０Ａは、第１運動部材５２Ａ（ローラ）の摺動する第１摺動範囲Ｒａの一部に設けられる。第１運動部材５２Ａは、規制部材５６の側部５６ａにおいて、第１高硬度領域６０Ａ及び低硬度領域６２の両方に摺動することになる。環状に連続する第１高硬度領域６０Ａの径方向寸法は、環状に連続する第１摺動範囲Ｒａの径方向寸法よりも小さくなる。ここでの径方向寸法とは、規制部材５６の軸心ＣＬ５を円中心とする円の半径方向での寸法をいう。

第２高硬度領域６０Ｂは、第２運動部材５２Ｂ（第１外歯歯車２２Ａ）の摺動する第２摺動範囲Ｒｂの一部に設けられる。第２運動部材５２Ｂは、規制部材５６の側部５６ａにおいて、第２高硬度領域６０Ｂ及び低硬度領域６２の両方に摺動することになる。環状に連続する第２高硬度領域６０Ｂの径方向寸法は、環状に連続する第２摺動範囲Ｒｂの径方向寸法よりも小さくなる。

以上の高硬度領域６０Ａ、６０Ｂ及び低硬度領域６２を備える規制部材５６は、規制部材５６の素材となるワークを表面処理することによって得ることができる。このワークは、切削加工、鋳造加工等によって規制部材５６の製品形状に加工された加工品が用いられる。

高硬度領域６０Ａ、６０Ｂは、規制部材５６のワークを部分焼入れすることによって設けられる表面処理領域によって構成される。ここでは、部分焼入れとしてレーザー焼入れが用いられる。本実施形態の高硬度領域６０Ａ、６０Ｂは、部分焼入れ後に無加工のままの状態で用いられる。また、低硬度領域６２は、ワークの母材そのものの硬度を持つ母材領域によって構成される。このように設けられる高硬度領域６０Ａ、６０Ｂのミクロ組織は、例えば、αマルテンサイト等の焼入れ組織を主相とする。また、低硬度領域６２のミクロ組織は、例えば、フェライトとパーライトの二相組織等の標準組織を主相とする。

図５を参照する。図５では、高硬度領域６０Ａ、６０Ｂの表面から深さ方向に向かった複数箇所で測定したビッカース硬度をプロットしている。ここでの深さ方向とは、高硬度領域６０Ａ、６０Ｂの表面に垂直な方向をいう。グラフ中の測定点に添えた数字は、表面側に隣り合う測定点からのビッカース硬度の変化量（以下、硬度変化量という）を示す。この硬度変化量は、深さ方向Ｐａに対する０．１ｍｍ当たりのビッカース硬度の変化量を示す。

レーザー焼入れにより設けられる高硬度領域６０Ａ、６０Ｂは、表層領域７０と硬度遷移領域７２とによって構成される。表層領域７０は、高硬度領域６０Ａ、６０Ｂの表面から連続しており、ビッカース硬度が急激に減少せず、かつ、ビッカース硬度に大きな増減がない領域である。この関係から、表層領域７０は、硬度変化量が０以上になる箇所を含み、かつ、少なくとも－６０超になることを条件とする。また、表層領域７０は、例えば、ビッカース硬度の最大値と最小値の差分値が１００以下となり、硬度変化量が－６０超＋６０以下の範囲となる。

硬度遷移領域７２は、表層領域７０から母材領域７４まで連続しており、深さ方向に向かって硬度が急激に減少する領域である。この関係から、硬度遷移領域７２は、深さ方向に向かって硬度変化量が０以上の値から負の値に切り替わる箇所から始まり、硬度変化量が少なくとも－６０以下になる箇所を含んでいる。硬度遷移領域７２の深さ方向での長さは、たとえば、０．３ｍｍ～０．８ｍｍとなる。

母材領域７４は、硬度遷移領域７２から深さ方向に向かって硬度変化量が負の値から０以上の値に切り替わる箇所から始まり、深さ方向に向かって硬度が大きく増減しない領域である。この関係から、母材領域７４は、例えば、ビッカース硬度の最大値と最小値の差分値が５０以下となり、硬度変化量が－５０以上＋５０以下となる。

以上の規制部材５６を得るための製造プロセスを説明する。まず、規制部材５６の製品形状を持つワークを形成する粗加工を行う。粗加工の後には、高い形状精度を要求される所定の箇所を対象として、規制部材５６のワークの外面部を研削する仕上げ加工を行う。ここでの所定の箇所とは、本実施形態では、規制部材５６の外周部となる箇所となる。ここは、ケーシング１８の内周部に嵌め込むために高い形状精度が必要となるためである。この仕上げ加工は、所定の箇所における表面粗さが目標とする表面粗さ以下となるように行う。この後、規制部材５６の高硬度領域６０Ａ、６０Ｂとなる箇所を対象として、規制部材５６のワークを部分焼入れする熱処理を行う。

以上の動力伝達装置１０の効果を説明する。

（Ａ）規制部材５６は、運動部材５２Ａ、５２Ｂが摺動する高硬度領域６０Ａ、６０Ｂの他に、低硬度領域６２を備える。このような規制部材５６は、規制部材５６のワークを部分焼入れすることで得ることができる。よって、規制部材５６のワークを全体焼入れする場合と比べて、低硬度領域６２では熱歪みを生じさせずに済む。ひいては、規制部材５６を高硬度化するうえで、熱歪みの発生箇所を削減できる。

仮に、ワークに全体焼入れをした場合、本来的に高硬度を要求されないものの、高い形状精度を要求される箇所（本実施形態では規制部材５６の外周部）では、熱歪みの程度によっては、熱歪みの除去のための追加工を要してしまう。このような高い形状精度を要求される箇所を低硬度領域６２とすることで、そのような高硬度化した箇所を対象とする追加工を不要にできる。なお、熱歪みの発生箇所を削減するという目的を果たすうえで、高い形状精度を要求される箇所は、規制部材５６に存在していなくともよい。

（Ｂ）規制部材５６の高硬度領域６０Ａ、６０Ｂ及び低硬度領域６２は規制部材５６の側部５６ａに設けられる。よって、規制部材５６のワークを部分焼入れするうえで、その側部５６ａにおける低硬度領域６２では熱歪みを生じさせずに済む。ひいては、規制部材５６のワークの側部５６ａとなる箇所全体を焼入れする場合と比べ、側部５６ａにおける熱歪みの発生箇所を削減できる。

（Ｃ）他の実施形態として、運動部材５２Ａ、５２Ｂ側に突き出る凸部を規制部材５６の側部５６ａに設け、その凸部によって運動部材５２Ａ、５２Ｂの軸方向Ｘの移動を規制する構造が想定される。この構造の場合、規制部材５６の側部５６ａに凸部を設けるため、その構造が複雑化する。この点、本実施形態によれば、規制部材５６の高硬度領域６０Ａ、６０Ｂ及び低硬度領域６２は、その側部５６ａにおいて共通の平坦面５６ｂに設けられる。よって、前述の凸部を設けた構造と比べて単純な構造によって、運動部材５２Ａ、５２Ｂの軸方向Ｘの移動を規制できる。ひいては、規制部材５６に要する部品コストの低減を図ることができる。

（Ｄ）第１運動部材５２Ａは、第１高硬度領域６０Ａ及び低硬度領域６２の両方に摺動する。よって、規制部材５６において第１運動部材５２Ａの摺動する第１摺動範囲Ｒａの全域に第１高硬度領域６０Ａを設ける場合と比べて、規制部材５６の第１摺動範囲Ｒａにおける第１高硬度領域６０Ａの範囲を狭くすることができる。ひいては、規制部材５６のワークに対して第１摺動範囲Ｒａとなる箇所の全域を焼入れする場合と比べ、第１摺動範囲Ｒａにおける熱歪みの発生箇所を削減できる。

また、同様の効果は、第２運動部材５２Ｂが、第２高硬度領域６０Ｂ及び低硬度領域６２の両方に摺動する構造によっても得られる。この場合、規制部材５６において第２運動部材５２Ｂの摺動する第２摺動範囲Ｒｂの全域に第２高硬度領域６０Ｂを設ける場合と比べ、第２摺動範囲Ｒｂにおける熱歪みの発生箇所を削減できる。

なお、運動部材５２Ａ、５２Ｂが規制部材５６を摺動するとき、規制部材５６には繰り返し荷重が作用する。この繰り返し荷重は、主に高硬度領域６０Ａ、６０Ｂに作用し、低硬度領域６２には強く作用しない。この結果、規制部材５６の低硬度領域６２を運動部材５２Ａ、５２Ｂが摺動したとしても、その低硬度領域６２での摩耗は大きな問題とならない。また、規制部材５６の高硬度領域６０Ａ、６０Ｂそのものは、低硬度領域６２と比べて表面硬度が高いため、そのような繰り返し荷重が作用したとしても、摩耗を低減することができる。これらが相まって、運動部材５２Ａ、５２Ｂの摺動範囲Ｒａ、Ｒｂの一部のみに高硬度領域６０Ａ、６０Ｂを設けるだけでも、その摺動範囲Ｒａ、Ｒｂ全体での摩耗を低減することができる。

（Ｅ）高硬度領域６０Ａ、６０Ｂは、第１運動部材５２Ａが摺動する第１高硬度領域６０Ａと、第２運動部材５２Ｂが摺動する第２高硬度領域６０Ｂとを含む。よって、規制部材５６に対して第１運動部材５２Ａ及び第２運動部材５２Ｂのそれぞれが摺動する場合でも、前述のように、熱歪みの発生箇所を削減できる。

（Ｆ）高硬度領域６０Ａ、６０Ｂは、高周波焼入れ等と比べて熱歪みの小さいレーザー焼入れによって設けられる。よって、運動部材５２Ａ、５２Ｂの移動を規制部材５６の高硬度領域６０Ａ、６０Ｂによって規制するにあたって、レーザー焼入れ後に無加工のままでも、高硬度領域６０Ａ、６０Ｂの形状精度を容易に確保できる。ひいては、運動部材５２Ａ、５２Ｂの移動を規制する箇所に関して形状精度を確保するにあたって、部分焼入れ後の後加工を不要にできる。

（第２実施形態）図６、図７、図８を参照する。本実施形態では、第１実施形態と比べて、規制部材５６に対する各運動部材５２Ａ、５２Ｂの摺動範囲Ｒａ、Ｒｂにおいて相違する。詳しくは、第１実施形態では、規制部材５６に対する第１運動部材５２Ａ（ローラ３２）の第１摺動範囲Ｒａと、第２運動部材５２Ｂ（第１外歯歯車２２Ａ）の第２摺動範囲Ｒｂとが重なっている例を説明した。これに対して、本実施形態では、第１運動部材５２Ａの第１摺動範囲Ｒａと第２運動部材５２Ｂの第２摺動範囲Ｒｂとは間隔を空けて設けられる。詳しくは、第１摺動範囲Ｒａは、規制部材５６の側部５６ａの平坦面５６ｂにおいて内周側に設けられる。また、第２摺動範囲Ｒｂは、第１摺動範囲Ｒａから間隔を空けて、平坦面５６ｂにおいて、第１摺動範囲Ｒａよりも外周側に設けられる。

これを実現するうえで、規制部材５６に対する第２運動部材５２Ｂの摺動箇所は、規制部材５６に対する第１運動部材５２Ａの摺動箇所と径方向にずれた位置に設けられる。詳しくは、第２運動部材５２Ｂ（第１外歯歯車２２Ａ）は、軸方向寸法の大きい厚肉部８０と、厚肉部８０よりも軸方向寸法を小さくする薄肉部８２とを備える。厚肉部８０は、第１運動部材５２Ａ（ローラ３２）に対して径方向外周側にずれた箇所に設けられる。厚肉部８０には、外歯歯車２２Ａの外歯が設けられる。厚肉部８０の軸方向Ｘの側面は、規制部材５６に対して摺動する。薄肉部８２は、厚肉部８０よりも内周側に設けられ、その軸方向Ｘの側面は規制部材５６に摺動しない。これにより、規制部材５６に対する第２運動部材５２Ｂの摺動箇所（厚肉部８０）と、第１運動部材５２Ａの摺動箇所とを径方向にずらすことができる。

第１実施形態では、第１運動部材５２Ａの摺動する第１高硬度領域６０Ａが、第２運動部材５２Ｂの摺動する第２高硬度領域６０Ｂを兼ねる例を説明した。本実施形態の第１高硬度領域６０Ａは、第２高硬度領域６０Ｂとは別に設けられる。詳しくは、第１高硬度領域６０Ａは、第１摺動範囲Ｒａの一部に設けられ、第２高硬度領域６０Ｂは、第１摺動範囲Ｒａとは別の第２摺動範囲Ｒｂの一部に設けられる。各摺動範囲Ｒａ、Ｒｂと同様、第１高硬度領域６０Ａは、側部５６ａの平坦面５６ｂにおいて内周側に設けられ、第２高硬度領域６０Ｂは、平坦面５６ｂにおいて外周側に設けられることになる。

また、規制部材５６の側部５６ａには、第１高硬度領域６０Ａと第２高硬度領域６０Ｂとの間に低硬度領域６２が設けられる。これにより、第１高硬度領域６０Ａと第２高硬度領域６０Ｂとの間の低硬度領域６２を高硬度領域６０Ａ、６０Ｂにする場合と比べ、熱歪みの発生箇所を削減できる。また、低硬度領域６２は、規制部材５６の側部５６ａの平坦面５６ｂにおいて、第１高硬度領域６０Ａよりも内周側に設けられる。

この他に、本実施形態の動力伝達装置１０も、前述の（Ａ）～（Ｆ）で説明した構成要素（図示せず）を備え、それらの説明に対応する効果を得られる。

（第３実施形態）図９を参照する。本実施形態では、第１実施形態と比べて、規制部材５６において相違する。詳しくは、第１実施形態において、規制部材５６は、側方部材５４とは別体であり、かつ、側方部材５４とは一体ではない例を説明した。本実施形態の規制部材５６は側方部材５４（カバー２６）そのものである。規制部材５６となる側方部材５４は、第１実施形態と同様、運動部材５２Ａ、５２Ｂと軸方向Ｘに対向する側部５６ａに設けられる平坦面５６ｂを備える。この側方部材５４は、第１実施形態と同様、各運動部材５２Ａ、５２Ｂが摺動する第１高硬度領域６０Ａ及び第２高硬度領域６０Ｂと、低硬度領域６２とを備える。各高硬度領域６０Ａ、６０Ｂは、第１実施形態と同様、規制部材５６の平坦面５６ｂに設けられ、低硬度領域６２は、側方部材５４の高硬度領域６０Ａ、６０Ｂ以外の箇所に部分的に設けられる。

（Ｇ）これにより、運動部材５２Ａ、５２Ｂの軸方向Ｘの移動を規制するうえで、軸受５８を支持する側方部材５４とは一体ではない専用の規制部材が不要となる。ひいては、部品点数の削減によって部品コストの低減を図ることができる。

なお、同様の効果を得るうえで、規制部材５６は、側方部材５４と一体であってもよい。ここでの一体とは、側方部材５４と規制部材５６が軸方向Ｘ及び周方向の両方に移動不能に固定されていることを意味する。また、同様の効果を得るうえで、後述の第４実施形態で説明するように、側方部材５４は、軸受５８の替わりにオイルシール１１０を支持していてもよい。

（第４実施形態）図１０を参照する。動力伝達装置１０は、第１実施形態と同様、入力軸１２、歯車機構１４、出力部材１６、ケーシング１８を備える。本実施形態の歯車機構１４は、第１実施形態と比べて、撓み噛み合い型減速機構である点において相違する。この歯車機構１４は、互いに噛み合うともに一方が撓み歯車９０となる外歯歯車２２Ｃ及び内歯歯車２４Ｂ、２４Ｃを備える。この歯車機構１４は、撓み歯車９０を撓み変形させることで外歯歯車２２Ｃ及び内歯歯車２４Ｂ、２４Ｃの一方を自転させ、その自転成分を出力回転として出力部材１６から取り出し可能である。本実施形態の歯車機構１４は、第１内歯歯車２４Ｂと第２内歯歯車２４Ｃを用いた、筒型の撓み噛み合い型減速機構である。

本実施形態の動力伝達装置１０は、この他に、撓み歯車９０に対して軸方向の入力側に配置される入力側カバー９２と、撓み歯車９０に対して軸方向の反入力側に配置される反入力側カバー９４と、反入力側カバー９４と撓み歯車９０との間に配置される押さえ部材９５とを備える。本実施形態では、外歯歯車２２Ｃが撓み歯車９０となり、出力部材１６は反入力側カバー９４となる。

本実施形態の入力軸１２は、起振体軸である。起振体軸である入力軸１２は、撓み歯車９０を撓み変形させる起振体９６と、起振体９６に対して軸方向両側に設けられる軸部９８とを備える。起振体９６の外周形状は、起振体軸の軸方向に直交する断面において楕円状をなす。本明細書での「楕円」とは、幾何学的に厳密な楕円に限定されず、略楕円も含まれる。

撓み歯車９０は、起振体軸受１００を介して、起振体９６に回転自在に支持される。撓み歯車９０を構成する外歯歯車２２Ｃは、可撓性を持つ筒状部材である。起振体軸受１００は、複数の内歯歯車２４Ｂ、２４Ｃのそれぞれに対応しており、その対応する内歯歯車２４Ｂ、２４Ｃの内側に個別に配置される。

第１内歯歯車２４Ｂは、外歯歯車２２Ｃの外歯数（例えば、１００）とは異なる内歯数（例えば、１０２）を持ち、第２内歯歯車２４Ｃは、外歯歯車２２Ｃの外歯数と同数の内歯数を持つ。第１内歯歯車２４Ｂは、ケーシング１８及び入力側カバー９２と一体化される。第２内歯歯車２４Ｃは、反入力側カバー９４と連結されることで、これと一体化される。

ケーシング１８は、第１内歯歯車２４Ｂを兼ねる第１ケーシング部材１０２と、第２内歯歯車２４Ｃの外周側に配置される第２ケーシング部材１０４とを含む。第１ケーシング部材１０２と第２ケーシング部材１０４は互いに連結されることで一体化される。第２ケーシング部材１０４と第２内歯歯車２４Ｃとの間には主軸受３８が配置される。

入力側カバー９２は、外歯歯車２２Ｃを軸方向入力側から覆っている。反入力側カバー９４は、外歯歯車２２Ｃを軸方向反入力側から覆っている。

押さえ部材９５は、反入力側カバー９４とは別体に設けられ、リング状をなす。押さえ部材９５は、撓み歯車９０に当接することによって、その軸方向Ｘの移動を規制する。

以上の動力伝達装置１０では、起振体軸（入力軸１２）の起振体９６が回転すると、起振体９６の形状に合わせた楕円状をなすように撓み歯車９０が撓み変形させられる。このように撓み歯車９０が撓み変形すると、外歯歯車２２Ｃと内歯歯車２４Ｂ、２４Ｃの噛合位置が起振体９６の回転方向に変化する。このとき、異なる歯数を持つ外歯歯車２２Ｃと第１内歯歯車２４Ｂの噛合位置が一周する毎に、これらの噛み合う歯が周方向にずれていく。この結果、これらのうちの一方（本実施形態では外歯歯車２２Ｃ）が自転する。本実施形態において、外歯歯車２２Ｃと第２内歯歯車２４Ｃは、互いに同じ歯数を持つため、それらの噛合位置が一周しても、相対回転せずに同期する。このため、外歯歯車２２Ｃの自転成分は、外歯歯車２２Ｃと同期する第２内歯歯車２４Ｃを通して、出力部材１６としての反入力側カバー９４から取り出される。

図１１を参照する。ここで、本実施形態の動力伝達装置１０は、第１実施形態と同様、回転軸５０と、運動部材５２Ｃと、側方部材５４と、規制部材５６とを備える。

本実施形態の回転軸５０は入力軸１２（起振体軸）である。本実施形態の運動部材５２Ｃは撓み歯車９０である。運動部材５２Ｃは、回転軸５０の回転によって、外歯歯車２２Ｃと内歯歯車２４Ｂ、２２Ｃの噛合位置を回転方向に変化させるように撓み変形する。

本実施形態の側方部材５４は、入力側カバー９２である。第１実施形態とは異なり、側方部材５４と回転軸５０との間には側方部材５４によって支持されるオイルシール１１０が配置される。オイルシール１１０は歯車機構１４が配置される封止空間１１２を封止する。封止空間１１２には、歯車機構１４の潤滑に用いられる潤滑剤が封入される。

図１１、図１２を参照する。規制部材５６は、第３実施形態と同様、側方部材５４によって構成される。この規制部材５６は、第１、第３実施形態と同様、運動部材５２Ｃと軸方向Ｘに対向する側部５６ａに設けられる平坦面５６ｂを備える。運動部材５２Ｃ（撓み歯車９０）は、その軸方向Ｘの側面が当接することによって、摺動範囲Ｒｃを摺動する。摺動範囲Ｒｃは環状に連続する。

この規制部材５６は、前述の実施形態と同様、運動部材５２Ｃが摺動する高硬度領域６０Ｃ及び低硬度領域６２を備える。高硬度領域６０Ｃは、規制部材５６の平坦面５６ｂに設けられ、低硬度領域６２は、側方部材５４の高硬度領域６０Ｃ以外の箇所に設けられる。高硬度領域６０Ｃ及び低硬度領域６２は、規制部材５６の側部５６ａにおいて共通の平坦面５６ｂに設けられる。

本実施形態の動力伝達装置１０も、前述の（Ａ）～（Ｄ）、（Ｆ）、（Ｇ）で説明した構成要素（図示せず）を備え、それらの説明に対応する効果を得られる。

各構成要素の他の変形形態を説明する。以下、符号の末尾に「Ａ、Ｂ、Ｃ」を付した構成要素（運動部材等）を総称するときは、これを省略する。

歯車機構１４の具体例は特に限定されない。歯車機構１４は、例えば、遊星歯車機構、直交軸歯車機構、平行軸歯車機構等の何れかでもよい。

偏心揺動型の歯車機構１４の具体的な種類として、内歯歯車２４の軸心上にクランク軸（入力軸１２）が配置されるセンタークランクタイプを説明した。この種類は特に限定されず、例えば、内歯歯車２４の軸心から径方向にオフセットした位置に複数のクランク軸が配置される振り分けタイプでもよい。また、偏心揺動型の歯車機構１４において外歯歯車２２を揺動歯車２０とする場合、ケーシング１８を出力部材１６としてもよい。また、外歯歯車２２に替えて内歯歯車２４を揺動歯車２０としてもよい。

撓み噛み合い型の歯車機構１４の具体的な種類として筒型を説明した。この種類は特に限定されず、例えば、カップ型、シルクハット型でもよい。また、撓み噛み合い型の歯車機構１４において外歯歯車２２Ｃを撓み歯車９０とする場合、ケーシング１８を出力部材１６としてもよい。また、外歯歯車２２に替えて内歯歯車２４を撓み歯車９０としてもよい。

運動部材５２は、回転軸５０の回転によって運動するものであればよく、その具体例は特に限定されない。運動部材５２は、例えば、歯車機構１４の種類によらない平歯車、傘歯車等の歯車であってもよい。この他にも、運動部材５２は、偏心体軸受３６、起振体軸受１００等の軸受の転動体又はリテーナであってもよい。

運動部材５２と規制部材５６の組み合わせは、回転軸５０の回転によって運動部材５２が運動したときに互いに摺動するものであればよい。この条件を満たすうえで、運動部材５２の運動態様は特に限定されない。例えば、運動部材５２が揺動歯車２０である場合、運動部材５２の運動態様は、自転を伴わない揺動でもよい。この場合、例えば、図２の例において、回転軸５０の回転によって、運動部材５２となる揺動歯車２０が自転を伴わずに揺動したとき、規制部材５６及び揺動歯車２０は相対回転を伴うことなく互いに摺動する。このように自転を伴わずに揺動することで運動する揺動歯車２０を運動部材５２としてもよい。運動部材５２（揺動歯車２０）が運動することで、運動部材５２及び規制部材５６が互いに摺動するうえで、それらの相対回転は必須ではないともいえる。

なお、揺動歯車２０は、自転の有無を問わず、揺動歯車２０の軸心を公転させることで揺動していると捉えることができる。揺動歯車２０を運動部材５２と捉えたとき、運動部材５２は、自転または公転するものということができる。

この他にも、運動部材５２が撓み歯車９０である場合、運動部材５２の運動態様は、自転を伴わない撓み変形でもよい。この場合、例えば、図１０の例において、回転軸５０の回転によって、運動部材５２となる撓み歯車９０が自転を伴わずに撓み変形したとき、押さえ部材９５及び撓み歯車９０は相対回転を伴うことなく互いに摺動する。このように自転を伴わずに撓み変形することで運動する撓み歯車９０を運動部材５２とし、その撓み歯車９０の運動により摺動する押さえ部材９５を規制部材５６としてもよい。運動部材５２（撓み歯車９０）が運動することで、運動部材５２及び規制部材５６が互いに摺動するうえで、それらの相対回転は必須ではないともいえる。

なお、図１０の例において、撓み歯車９０の自転を伴わずに撓み変形したとき、入力側カバー９２及び撓み歯車９０は相対回転を伴い互いに摺動し、押さえ部材９５及び撓み歯車９０は相対回転を伴うことなく互いに摺動する。この撓み歯車９０を運動部材５２とし、その撓み歯車９０の運動により摺動する入力側カバー９２及び押さえ部材９５のそれぞれを個別の規制部材５６としてもよい。

規制部材５６は、運動部材５２の軸方向Ｘの移動を規制できるものであればよく、その具体例は特に限定されない。規制部材５６は、例えば、カバー２６の他にも、キャリヤ２８、ケーシング１８、主軸受３８等でもよい。

側方部材５４は、運動部材５２の軸方向Ｘの側方に配置され、軸受５８又はオイルシール１１０を支持するものであればよく、その具体例は特に限定されない。側方部材５４は、カバー２６の他にも、例えば、キャリヤ２８、ケーシング１８等でもよい。

規制部材５６の側部５６ａには少なくとも高硬度領域６０が設けられていればよく、低硬度領域６２を設けることは必須とはならない。例えば、規制部材５６の側部５６ａの全域に高硬度領域６０を設け、規制部材５６の側部５６ａ以外の箇所で規制部材５６の外面部に低硬度領域６２を設けてもよい。また、規制部材５６の側部５６ａにおける運動部材５２の摺動範囲の全域に高硬度領域６０を設け、その側部５６ａにおける摺動範囲以外の箇所に低硬度領域６２を設けてもよい。

高硬度領域６０及び低硬度領域６２は、規制部材５６の共通の平坦面５６ｂに設けられていなくともよい。これは、例えば、規制部材５６の側部５６ａに運動部材５２側に突き出る凸部を設け、その凸部に高硬度領域を設け、他の箇所に低硬度領域を設ける場合を想定している。

規制部材５６は、複数の運動部材５２のそれぞれが摺動する複数の高硬度領域６０を備える例を説明した。この高硬度領域６０の個数は特に限定されない。例えば、三つ以上の運動部材５２がある場合、運動部材５２の個数に対応する三つ以上の高硬度領域６０があってもよい。また、規制部材５６の高硬度領域６０の個数は一つでもよい。これは、規制部材５６に摺動する運動部材５２の個数が一つの場合を想定している。

規制部材５６に高硬度領域６０を設けるにあたって用いられる部分焼入れは、レーザー焼入れの他に、高周波焼入れ等の炉外で行う焼入れによって実現してもよい。この他にも、この部分焼入れは、熱処理箇所以外を防炭処理等でマスキングした状態で加熱炉内で行う焼入れによって実現してもよい。高硬度領域６０を設ける場合、部分焼入れ後において、高硬度領域６０を対象として、熱歪みの除去のための追加工をしてもよい。

以上の実施形態及び変形形態は例示である。これらを抽象化した技術的思想は、実施形態及び変形形態の内容に限定的に解釈されるべきではない。実施形態及び変形形態の内容は、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態」との表記を付して強調している。しかしながら、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。また、実施形態及び変形形態において言及している構造には、製造誤差を考慮すると同一とみなすことができるものも当然に含まれる。

以上の構成要素の任意の組み合わせも有効である。例えば、実施形態に対して他の実施形態の任意の説明事項を組み合わせてもよいし、変形形態に対して実施形態及び他の変形形態の任意の説明事項を組み合わせてもよい。

１０…動力伝達装置、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ…外歯歯車、３２…ローラ、５０…回転軸、５２Ａ…第１運動部材、５２Ｂ…第２運動部材、５２Ｃ…運動部材、５４…側方部材、５６…規制部材、５６ａ…側部、５６ｂ…平坦面、５８…軸受、６０Ａ…第１高硬度領域、６０Ｂ…第２高硬度領域、６０Ｃ…高硬度領域、６２…低硬度領域、１１０…オイルシール。

Claims (9)

1. 動力伝達装置において、
   回転軸の回転によって運動する運動部材と、
   前記運動部材の軸方向の移動を規制する規制部材と、を備え、
   前記規制部材は、前記運動部材が摺動する高硬度領域と、前記高硬度領域よりも表面硬度の低い低硬度領域と、を備える動力伝達装置。
2. 前記規制部材は、前記運動部材と前記軸方向に対向する側部を備え、
   前記高硬度領域及び前記低硬度領域は、前記側部に設けられる請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記側部は平坦面を備え、
   前記高硬度領域及び前記低硬度領域は、共通の前記平坦面に設けられる請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 前記運動部材は、前記高硬度領域及び前記低硬度領域の両方に摺動する請求項３に記載の動力伝達装置。
5. 前記運動部材は、第１運動部材と第２運動部材とを含み、
   前記高硬度領域は、前記第１運動部材が摺動する第１高硬度領域と、前記第２運動部材が摺動する第２高硬度領域とを含む請求項１から４のいずれかに記載の動力伝達装置。
6. 前記第１高硬度領域と前記第２高硬度領域との間には前記低硬度領域が設けられる請求項５に記載の動力伝達装置。
7. 前記第１運動部材は、外歯歯車を貫通するローラであり、
   前記第２運動部材は、前記外歯歯車である請求項６に記載の動力伝達装置。
8. 前記運動部材に対して前記軸方向の側方に配置され、軸受又はオイルシールの何れかを支持する側方部材を備え、
   前記規制部材は、前記側方部材そのもの、又は、前記側方部材と一体である請求項１から７のいずれかに記載の動力伝達装置。
9. 前記高硬度領域は、レーザー焼入れによって設けられる請求項１から８のいずれか１項に記載の動力伝達装置。

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