JP2023054008A - 撓み噛合い式歯車装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】内歯部材の硬度の適正化を図る。【解決手段】起振体１０Ａと、起振体により撓み変形する外歯歯車１２と、外歯歯車が噛合う内歯歯車２３ｇと、内歯歯車を支持する主軸受３３と、を備えた撓み噛合い式歯車装置１の製造方法であって、内周に内歯歯車の内歯が形成されるとともに、外周に主軸受の内輪転走面が一体的に設けられる内歯部材の形成材料に対して、内輪転走面を形成するための溝を外周に形成する溝形成工程と、形成材料に対して、第一の熱処理を行う第一の熱処理工程と、第一の熱処理工程後に、形成材料の内輪転走面を形成するための溝に対して、第二の熱処理を行う第二の熱処理工程と、第二の熱処理工程後に、内歯を形成する内歯形成工程と、を有している。【選択図】図４

Description

本発明は、撓み噛合い式歯車装置の製造方法に関する。
以前より、撓み変形する外歯歯車を備えた撓み噛合い式歯車装置がある（例えば特許文献１を参照）。この外歯歯車は、起振体軸受を介して起振体が内嵌され、起振体が内側で回転することで撓み変形する。さらに、外歯歯車は剛性を有する内歯歯車と噛合う。
そして、このような撓み噛合い式歯車装置には、減速回転の出力や入力を支持する軸受の内輪と内歯歯車とを一体化して部品点数の低減を行っているものがある。
特開２０１７－１０６６２６号公報
上述のように、内歯歯車と軸受の内輪が一体化された部材（以下、内歯部材とする）は、内歯歯車の歯面部と軸受の内輪とで要求される硬度が異なる場合があり、部材の場所ごとに硬度の適正化が望まれていた。
本発明は、内歯部材の硬度の適正化を図ることを目的とする。
本発明の撓み噛合い式歯車装置の製造方法は、
起振体と、前記起振体により撓み変形する外歯歯車と、前記外歯歯車が噛合う内歯歯車と、前記内歯歯車を支持する主軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置の製造方法である。
さらに、本発明の撓み噛合い式歯車装置の製造方法は、
内周に前記内歯歯車の内歯が形成されるとともに、外周に前記主軸受の内輪転走面が一体的に設けられる内歯部材の形成材料に対して、前記内輪転走面を形成するための溝を外周に形成する溝形成工程と、
前記形成材料に対して、第一の熱処理を行う第一の熱処理工程と、
前記第一の熱処理工程後に、前記形成材料の前記内輪転走面を形成するための溝に対して、第二の熱処理を行う第二の熱処理工程と、
前記第二の熱処理工程後に、前記内歯を形成する内歯形成工程と、を有するように構成されている。
本発明によれば、内歯部材の硬度の適正化を図ることができる。
本発明の実施形態に係る撓み噛合い式歯車装置を示す断面図である。 内歯部材の周辺部分を示す拡大断面図である。 内歯部材の径方向における硬度分布を示すグラフである。 図４（Ａ）～図４（Ｄ）は内歯部材の製造方法の各工程を順番に示した説明図である。 図５（Ａ）～図５（Ｃ）は図４に続く内歯部材の製造方法の各工程を順番に示した説明図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
［撓み噛合い式歯車装置］
図１は、本発明の実施形態に係る撓み噛合い式歯車装置１を示す断面図である。本明細書では、回転軸Ｏ１に沿った方向を軸方向、回転軸Ｏ１に直交する方向を径方向、回転軸Ｏ１を中心とする回転方向を周方向と定義する。
撓み噛合い式歯車装置１は、図１に示すように、起振体軸１０、起振体軸１０により撓み変形される外歯歯車１２、外歯歯車１２と噛合う２つの内歯歯車２２ｇ、２３ｇ及び起振体軸受１５を備える。さらに、撓み噛合い式歯車装置１は、第１ケーシング２２、内歯部材２３、第２ケーシング２４、第１カバー２６、第２カバー２７、軸受３１、３２及び主軸受３３、シール用のＯリング３４，３５，３８及びオイルシール４１，４２，４３を備える。
起振体軸１０は、中空軸状であり、回転軸Ｏ１に垂直な断面の外形が楕円状である起振体１０Ａと、起振体１０Ａの軸方向の両側に設けられ回転軸Ｏ１に垂直な断面の外形が円形である軸部１０Ｂ、１０Ｃとを有する。なお、楕円状とは、幾何学的に厳密な楕円に限定されるものではなく、略楕円を含む。起振体軸１０は、回転軸Ｏ１を中心に回転し、起振体１０Ａの回転軸Ｏ１に垂直な断面の外形形状の中心は回転軸Ｏ１と一致する。
外歯歯車１２は、可撓性を有する円筒状の金属であり、外周に歯が設けられている。
２つの内歯歯車（第１内歯歯車、第２内歯歯車）２２ｇ、２３ｇは、一方が、外歯歯車１２の軸方向の中央より片側の歯部に噛合し、他方が、外歯歯車１２の軸方向の中央よりもう一方の片側の歯部に噛合する。内歯歯車２２ｇは、第１ケーシング２２の内周部の該当箇所に内歯が設けられて構成される。内歯歯車２３ｇは、内歯部材２３の内周部の該当箇所に内歯が設けられて構成される。
起振体軸受１５は、起振体１０Ａと外歯歯車１２との間に配置される。起振体軸受１５は、複数の転動体（コロ）１５Ａと、外輪１５Ｂと、複数の転動体１５Ａを保持する保持器１５Ｃとを有する。複数の転動体１５Ａは、一方の内歯歯車２２ｇの径方向内方に配置され、周方向に並ぶ第１群の転動体１５Ａと、他方の内歯歯車２３ｇの径方向内方に配置され、周方向に並ぶ第２群の転動体１５Ａとを有する。複数の転動体１５Ａは、起振体１０Ａの外周面と外輪１５Ｂの内周面とを転走面として転動する。
外歯歯車１２、外輪１５Ｂ及び保持器１５Ｃの軸方向の両側には、これらに当接して、これらが軸方向に変位することを抑止するスペーサリング３６、３７が設けられている。
第１ケーシング２２及び第２ケーシング２４は互いに連結されて、内歯歯車２２ｇ、２３ｇ及び外歯歯車１２の径方向外方を覆う。
第１カバー２６は、第１ケーシング２２と連結されて、起振体軸１０の一端側における外周部を覆う。
第２カバー２７は、起振体軸１０の他端側における外周部を覆う。第２カバー２７及び内歯部材２３には、負荷側の端部に軸方向に一続きに延びるボルト連結用穴２７ｈ、２３ｈが設けられている。撓み噛合い式歯車装置１が相手装置と接続される際、第２カバー２７と内歯部材２３はボルト連結用穴２７ｈ、２３ｈを介して相手装置の被駆動部材に共締めにより連結される。ボルト連結用穴２７ｈ、２３ｈは、周方向の複数の箇所に設けられている。第２カバー２７及び内歯部材２３には、両者を仮止めするためのボルト穴２７ｊ、２３ｊが設けられている。
軸受３１は、例えば玉軸受であり、起振体軸１０の軸部１０Ｂと第１カバー２６との間に配置される。第１カバー２６は、軸受３１を介して起振体軸１０を回転自在に支持する。
起振体軸１０には、軸受３１の配置箇所に隣接して（軸方向の中央側に）外径が大きく変化する段差ｈ１が設けられている。第１カバー２６には、軸受３１の配置箇所に隣接して（軸方向の一端側に）内径が小さく変化する段差ｈ２が設けられている。軸方向において、軸受３１は、段差ｈ１、ｈ２の間に配置される。段差ｈ１、ｈ２は、軸受３１が軸方向に移動するのを係止するストッパーとして機能する。つまり、軸受３１は、第１カバー２６及び起振体軸１０のそれぞれに対してインロー嵌合構造によって取り付けられ、段差ｈ１、ｈ２が軸受３１の軸方向の位置決めを行う。
軸受３２は、例えば玉軸受であり、起振体軸１０の軸部１０Ｃと第２カバー２７との間に配置される。第２カバー２７は、軸受３２を介して起振体軸１０を回転自在に支持する。
起振体軸１０には、軸受３２の配置箇所に隣接して（軸方向の中央側に）外径が大きく変化する段差ｈ３が設けられている。第２カバー２７には、軸受３２の配置箇所に隣接して（軸方向の一端側に）内径が小さく変化する段差ｈ４が設けられている。軸方向において、軸受３２は、段差ｈ３、ｈ４の間に配置される。段差ｈ３、ｈ４は、軸受３２が軸方向に移動するのを係止するストッパーとして機能する。つまり、軸受３２は、第２カバー２７及び起振体軸１０のそれぞれに対してインロー嵌合構造によって取り付けられ、段差ｈ３、ｈ４が軸受３２の軸方向の位置決めを行う。
一方のオイルシール４１は、軸方向の一端部で、起振体軸１０の軸部１０Ｂと第１カバー２６との間に配置され、軸方向外側への潤滑剤の流出を抑制する。
もう一方のオイルシール４２は、軸方向の他端部で、起振体軸１０の軸部１０Ｃと第２カバー２７との間に配置され、軸方向外側への潤滑剤の流出を抑制する。
オイルシール４３は、第２ケーシング２４と内歯部材２３との間に配置され、この部分からの潤滑剤の流出を抑制する。
シール用のＯリング３４，３５，３８は、それぞれ、第１ケーシング２２と第１カバー２６との間、第１ケーシング２２と第２ケーシング２４との間、内歯部材２３と第２カバー２７との間を、シールし、潤滑剤の漏れを抑止するつまり、本実施形態の撓み噛合い式歯車装置１の内部空間（外歯歯車１２や主軸受３３の存在する空間）は、潤滑剤が封入される潤滑剤封入空間とされ、Ｏリング３４，３５，３８やオイルシール４１、４２、４３によって密封されている。
図２は内歯部材２３の拡大断面図である。主軸受３３は、例えば、クロスローラ軸受であり、内歯部材２３と第２ケーシング２４との間に配置される。第２ケーシング２４は、主軸受３３を介して内歯部材２３を回転自在に支持する。主軸受３３は、内歯部材２３と一体化された内輪３３１と、第２ケーシング２４と一体化された外輪３３２と、内輪３３１と外輪３３２との間に配置される複数の転動体３３３とを有する。
内輪３３１は、内歯部材２３の外周面上に形成された、溝底部の開き角度が90°となるＶ字溝（軸方向断面がＶ字型の溝）を有している。また、外輪３３２は、第２ケーシング２４の内周面上に形成された、溝底部の開き角度が90°となるＶ字溝を有している。
内輪３３１のＶ字溝と外輪３３２のＶ字溝（逆Ｖ字溝）は同一の開口幅であって、互いに対向している。そして、内輪３３１のＶ字溝の内側には、互いに逆方向に傾斜した一対の内輪転走面３３４，３３５（図２参照）が形成されており、外輪３３２のＶ字溝の内側には、互いに逆方向に傾斜した一対の外輪転走面が形成されている。
さらに、内輪３３１のＶ字溝と外輪３３２のＶ字溝の内側には、周方向に間隔を空けてクロスローラである複数の転動体３３３が配置されている。複数の転動体３３３は、転動軸が各Ｖ字溝の一方の転走面に垂直となるものと、他方の転走面に垂直となるものとが周方向に交互に配置されている。
上記内歯部材２３は、前述したように、内周に内歯歯車２３ｇの内歯が形成されている。そして、主軸受３３の内輪３３１の内輪転走面３３４及び３３５は、径方向から見て、内歯歯車２３ｇの内歯と重なる配置となっている。換言すると、内歯と内輪転走面３３４及び３３５は、軸方向について重なる配置となっている。
図２の例では、内歯歯車２３ｇの内歯の軸方向全体の範囲と内輪転走面３３４及び３３５の軸方向全体の範囲とが、径方向から見て略一致するように重なっているが、内歯の一部の範囲と内輪転走面３３４又は３３５のいずれか一方の一部の範囲とが重なる配置であっても良い。なお、この場合、少なくとも、内輪転走面３３４又は３３５のいずれか一方の軸方向における中間点と内歯とが径方向から見て重なることが好ましい。
また、内歯部材２３の内周には、内歯と軸方向に隣接して内歯よりも内径の大きい第１隣接内周面２３４および第２隣接内周面２３５が設けられている。第１隣接内周面２３４は、第１ケーシング２２から遠い側に設けられ、軸方向端部の面取り部を除いて内径が一定とされている。第２隣接内周面２３５は、第１ケーシング２２に近い側に設けられ、第１ケーシング２２に向かって内径が徐々に大きくなる傾斜面とされている。なお、第１隣接内周面２３４および第２隣接内周面２３５は、いずれか一方のみ設けられてもよい。
［撓み噛合い式歯車装置の動作］
上記撓み噛合い式歯車装置１では、図示略のモータ等から回転運動が入力され、起振体軸１０が回転すると、起振体１０Ａの運動が外歯歯車１２に伝わる。このとき、外歯歯車１２は、起振体１０Ａの外周面に沿った形状に規制され、軸方向から見て、長軸部分と短軸部分とを有する楕円形状に撓んでいる。さらに、外歯歯車１２は、固定された第１ケーシング２２の内歯歯車２２ｇと長軸部分で噛合っている。このため、外歯歯車１２は起振体１０Ａと同じ回転速度で回転することはなく、外歯歯車１２の内側で起振体１０Ａが相対的に回転する。そして、この相対的な回転に伴って、外歯歯車１２は長軸位置と短軸位置とが周方向に移動するように撓み変形する。この変形の周期は、起振体軸１０の回転周期に比例する。
外歯歯車１２が撓み変形する際、その長軸位置が移動することで、外歯歯車１２と内歯歯車２２ｇとの噛合う位置が回転方向に変化する。ここで、外歯歯車１２の歯数が１００で、内歯歯車２２ｇの歯数が１０２だとすると、噛合う位置が一周するごとに、外歯歯車１２と内歯歯車２２ｇとの噛合う歯がずれていき、これにより外歯歯車１２が回転（自転）する。上記の歯数であれば、起振体軸１０の回転運動は減速比１００：２で減速されて外歯歯車１２に伝達される。
一方、外歯歯車１２はもう一方の内歯歯車２３ｇとも噛合っているため、起振体軸１０の回転によって外歯歯車１２と内歯歯車２３ｇとの噛合う位置も回転方向に変化する。一方、内歯歯車２３ｇの歯数と外歯歯車１２の歯数とは一致しているため、外歯歯車１２と内歯歯車２３ｇとは相対的に回転せず、外歯歯車１２の回転運動が減速比１：１で内歯歯車２３ｇへ伝達される。これらによって、起振体軸１０の回転運動が減速比１００：２で減速されて、第２内歯部材２３ｇ及び第２カバー２７へ伝達される。そして、この減速された回転運動が相手部材に出力される。
［内歯部材の硬度分布］
図３は内歯部材２３の径方向における硬度分布を示すグラフである。この図３に基づいて、内歯部材２３の特徴的な硬度分布について説明する。
内歯部材２３は、金属材料、例えば、クロムモリブデン鋼鋼材（ＪＩＳでいうＳＣＭ材）やＳ５５Ｃ等の機械構造用合金鋼鋼材等を素材としている。
そして、内歯部材２３は、前述したように、その外周に主軸受３３の内輪３３１が一体的に設けられ、その内周に内歯歯車２３ｇが一体的に設けられている。このため、内歯歯車２３ｇの内歯と内輪３３１の内輪転走面３３４，３３５とで要求される硬度に差があることから、内歯部材２３は、その製造工程において、全体的に焼き入れ、焼き戻しからなる第一の熱処理が行われ、その後に、内輪３３１の内輪転走面３３４，３３５に対して第二の熱処理である高周波焼き入れが行われている。そして、これにより、内歯部材２３は、径方向における硬度分布に関して図３に示すような特徴を有している。
図３のグラフでは、内歯部材２３の内輪３３１の一方の内輪転走面３３４の表面からの深さとビッカース硬度との関係を示す。このグラフでは、製法が等しく、各部の寸法が異なる内歯部材２３の二つの実施例(1)（白色菱形のドット）と実施例(2)（黒丸のドット）の硬度分布を示している。これら実施例(1)、(2)に対して、内歯部材２３の内輪３３１の一方の内輪転走面３３４の軸方向の幅をｌとした場合に、片側の内輪転走面３３４の軸方向における中間点Ｐから内歯歯車２３ｇの内歯までの径方向の範囲Ｄにおける硬度を深さ０．２５ｍｍ間隔で測定した硬度分布を示している。ただし、図３においては、一部領域（深さ４～６ｍｍ、６．５～７ｍｍ）については、０．５ｍｍ間隔で測定している。
また、このグラフでは、横軸は内歯部材２３の内輪転走面３３４の表面から内歯歯車２３ｇの内歯に向かう径方向の深さを示す。横軸において、0[mm]は実施例(1)、(2)の内輪転走面３３４の表面、6.5[mm]は実施例(2)の内歯の表面、7.5[mm]は実施例(1)の内歯の表面の各位置を示している。
また、縦軸は、JIS Z2244に準拠したビッカース硬さ試験に準じた方法により測定された硬度を示しており、縦軸の一目盛りは200[HV0.3]である。
図３に示す実施例(1)の内歯部材２３は、内輪転走面３３４から内歯に向けて（径方向内側に向けて真っ直ぐ）、転走面硬度部Ｈ１１と、当該転走面硬度部Ｈ１１から硬度が急激に低下する硬度急低下部Ｈ１２と、硬度急低下部Ｈ１２よりも硬度変化の傾きの絶対値が小さくなるように硬度が上昇する硬度上昇部Ｈ１３と、をこの順に有する硬度分布となっている。
また、実施例(2)の内歯部材２３も実施例(1)と同様に、内輪転走面３３４から内歯に向けて、転走面硬度部Ｈ２１と、当該転走面硬度部Ｈ２１から硬度が急激に低下する硬度急低下部Ｈ２２と、硬度急低下部Ｈ２２よりも硬度変化の傾きの絶対値が小さくなるように硬度が上昇する硬度上昇部Ｈ２３と、をこの順に有する硬度分布となっている。なお、硬度上昇部Ｈ１３、Ｈ２３の終点が、内歯の表面硬度となる。
転走面硬度部Ｈ１１は、内輪転走面３３４の表面から硬度急低下部Ｈ１２まで連続し、転走面硬度部Ｈ２１は、内輪転走面３３４の表面から硬度急低下部Ｈ２２まで連続している。
硬度急低下部Ｈ１２は、転走面硬度部Ｈ１１から硬度上昇部Ｈ１３まで連続し、硬度急低下部Ｈ２２は、転走面硬度部Ｈ２１から硬度上昇部Ｈ２３まで連続している。
硬度上昇部Ｈ１３は、硬度急低下部Ｈ１２から内歯歯車２３ｇの内歯の表面まで連続し、硬度上昇部Ｈ２３は、硬度急低下部Ｈ２２から内歯歯車２３ｇの内歯の表面まで連続している。
転走面硬度部Ｈ１１、Ｈ２１は、硬度分布において、内輪転走面３３４の表面硬度を示す測定点を起点とし、当該起点以降の各測定点における硬度が転走面に要求される硬度（例えば、５００ＨＶ）以上の硬度であって、硬度の変動が小さく所定幅内に収まっている領域をいう。この所定幅は、硬度急低下部と識別できるように適宜設定すればよいが、本実施例においては、着目する測定点の硬度を一つ手前の（０．２５ｍｍ深さの浅い）測定点の硬度と比較したときの硬度の低下量が５０ＨＶ以下であれば、当該着目する測定点は転走面硬度部と判断し、硬度の低下量が５０ＨＶを超えていれば硬度急低下部と判断する。
図３では、転走面硬度部Ｈ１１が転走面３３４の表面からの深さがおよそ0～2.5[mm]までの範囲、転走面硬度部Ｈ２１が転走面３３４の表面からの深さがおよそ0～2.25[mm]までの範囲である場合を例示する。
転走面３３４は、前述したように、高周波焼き入れによる表面硬化処理が施されており、上記の深さ範囲まで、マルテンサイト等を主相とする焼入れ組織からなる硬化層が形成されている。このため、転走面硬度部Ｈ１１、Ｈ２１では、一定の高硬度が維持されている。この転走面硬度部Ｈ１１、Ｈ２１における硬度は、内輪３３１の転走面３３４、３３５に要求される硬度を満足する範囲である。
硬度急低下部Ｈ１２，Ｈ２２は、硬度分布において、硬度変化の傾きの絶対値が前述した規定の閾値を超える下降勾配に転じた測定点を起点とし、起点以降の規定の閾値を超えた下降勾配の傾きとなる他の測定点を全て含んだ範囲である。前述したように、本実施例においては、着目する測定点の硬度を一つ前の測定点の硬度と比較した硬度低下量が５０ＨＶを超えていれば、一つ前の測定点から当該着目する測定点の間は硬度急低下部であると判断する。ただし、この判断の基準となる硬度低下量は５０ＨＶに限定されるものではなく、測定点の間隔等により変化し、転走面硬度部や硬度上昇部と硬度急低下部を識別できる値に適宜設定すればよい。
図３では、硬度急低下部Ｈ１２が転走面３３４の表面からの深さがおよそ2.5～3[mm]までの範囲、硬度急低下部Ｈ２２が転走面３３４の表面からの深さがおよそ2.25～2.5[mm]までの範囲である場合を例示する。
硬度急低下部Ｈ１２，Ｈ２２は、高周波焼き入れによる組織変化が及ばなくなる深さ範囲であり、その硬度は急激に低下を生じる。硬度急低下部Ｈ１２，Ｈ２２は、内歯歯車２３ｇの内歯に要求される硬度又はそれよりも幾分低硬度まで低下を生じる。
このように、硬度急低下部Ｈ１２，Ｈ２２は、硬度変化の傾きの絶対値が規定の閾値を超える下降勾配の傾きとなる測定点からなる範囲なので、径方向について硬度変化を生じる範囲を縮小することができる。このため、転走面３３４、３３５に適した硬度となる転走面硬度部Ｈ１１と、内歯歯車２３ｇの内歯に適した硬度となる硬度上昇部Ｈ１３、Ｈ２３の径方向の幅を広く確保し易くなる。
硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３は、硬度分布において、硬度変化の傾きの絶対値が前述した規定の閾値以下の勾配に転じた測定点を起点とし、当該起点以降の各測定点における硬度変化の傾きの絶対値が前述した規定の閾値以下となる範囲である。本実施例においては、着目する測定点の硬度を一つ前の測定点の硬度と比較した硬度変化量がプラスである（硬度が上昇している）か、マイナスであっても絶対値で５０ＨＶ未満である場合には、一つ前の測定点から当該着目する測定点の間は硬度上昇部であると判断する。実際には、硬度急低下部以降で初めてこの条件を満たした測定点の一つ前の測定点を、硬度急低下部の終点かつ硬度上昇部の起点とし、以降の測定点は全て硬度上昇部としている。なお、硬度変化量がマイナスである場合の閾値である５０ＨＶについても５０ＨＶに限定されるものではなく、測定点の間隔等により変化し、硬度急低下部と識別できる値に適宜設定すればよい。例えば、本実施例においても測定間隔が０．５ｍｍとなっている測定点については１００ＨＶで判定してもよい。また、硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３に属する測定点における硬度は、内歯歯車２３ｇの内歯に要求される硬度以上の硬度であることが好ましい。さらに、硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３に属する測定点における硬度は、内輪３３１の転走面３３４、３３５に要求される硬度に満たない硬度であることが好ましい。内歯歯車２３ｇの内歯は、歯切り加工により形成されるため、硬度を必要以上に高くしないことで歯切り加工の加工性が向上する。
図３では、硬度上昇部Ｈ１３が転走面３３４の表面からの深さがおよそ3～7.5[mm]までの範囲、硬度上昇部Ｈ２３が転走面３３４の表面からの深さがおよそ2.5～6.5[mm]までの範囲である場合を例示する。
硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３では、一部で硬度変化が増加しない測定点が含まれるが、硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３の測定点の硬度変化の傾きの全体的な平均をとると、硬度は増加している。
この硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３における硬度変化の傾きの絶対値と硬度急低下部Ｈ１２，Ｈ２２における硬度変化の傾きの絶対値とを比較した場合、硬度急低下部Ｈ１２，Ｈ２２の硬度変化の傾きの絶対値は、硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３の硬度変化の傾きの絶対値の少なくとも5倍以上、好ましくは10倍以上、より好ましくは15倍以上となっている。ここで、硬度上昇部（における硬度変化）の傾きとは、硬度上昇部の起点から終点までの硬度上昇量を、起点から終点までの深さで割った値である。また、硬度急低下部（における硬度変化）の傾きとは、硬度急低下部の起点から終点までの硬度低下量を、起点から終点までの深さで割った値である。
また、この硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３の径方向における深さ範囲の幅は、前述した転走面硬度部Ｈ１１、Ｈ２１の径方向における深さ範囲の幅の1倍以上、3倍未満であることが好ましい。
硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３では、全体的に緩やかに硬度が増加しているので、例えば、前述した硬度急低下部Ｈ１２，Ｈ２２において、内歯歯車２３ｇの内歯に要求される硬度よりも低い値まで低下した場合であっても、内歯歯車２３ｇの内歯の表面に到るまでには硬度が増加して必要硬度の要求を満たすことができる。
また、この硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３では、全体で（起点から終点までで）少なくとも20[HV0.3]以上の硬度の増加が生じることが好ましい。
内歯部材２３は、全体的に焼き入れと焼き戻し（第一の熱処理）を行い、内歯歯車２３ｇの内歯に要求される硬度まで硬化させている。これに対して、主軸受３３の内輪３３１の転走面３３４，３３５には、より高い硬度が要求される。
このため、転走面３３４，３３５には、表面硬化処理として高周波焼き入れ（第二の熱処理）を行っている。これにより、転走面３３４，３３５の表面に近い範囲では、硬度が増加して転走面に要求される硬度を満足することができる。一方、転走面３３４，３３５の表面から離れた部分では、転走面３３４，３３５よりも低温で高周波焼き入れの熱が伝わって、硬度の低下が生じる。
本実施形態では、内歯部材２３を所定の製造方法で製造することにより、高周波焼き入れによる硬度低下の影響を抑制し、硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３における硬度増加を図っている。
［内歯部材の製造方法］
図４（Ａ）～図５（Ｃ）は内歯部材２３の製造方法の各工程を順番に示した説明図である。
内歯部材２３の製造に当たっては、まず、内歯部材２３の形成材料（母材）である円柱状の金属ブロック２３Ｍが素材から切り出される（図４（Ａ）：素材切断工程）。
次いで、金属ブロック２３Ｍの中心に各種加工の際の位置決め或いは取り付け用となる貫通孔２３１Ｍが形成され、さらに、軸方向両端部の面取り加工及び内輪３３１のＶ字溝２３２Ｍの旋削加工が行われる（一次旋削工程（貫通孔形成工程、溝形成工程））。
なお、貫通孔２３１Ｍは、内歯歯車２３ｇの内歯を形成する位置よりも内径が十分に小さい小孔であることが望ましく、例えば金属ブロック２３Ｍの外径の３分の１未満であることが望ましい。従って、この段階では、金属ブロック２３Ｍは、内歯を形成する位置よりも径方向内側に肉を残した状態となっている。この余分な肉は、後述する二次旋削工程において除去される。また、この貫通孔２３１Ｍは、軸方向に内径が一定とされる（ただし、貫通孔２３１Ｍの両端部に面取りを施した場合、当該面取り部は除く）。
そして、この一次旋削工程済みの金属ブロック２３Ｍに対して、焼き入れと焼き戻しとが実行される（第一の熱処理工程）。
このとき、第一の熱処理工程では、金属ブロック２３Ｍは、内歯を形成する位置よりも径方向内側の肉を残した状態で焼き入れと焼き戻しとが行われる。
さらに、第一の熱処理工程済みの金属ブロック２３ＭのＶ字溝２３２Ｍに対して、高周波焼き入れが実行される（図４（Ｂ）：第二の熱処理工程）。
次いで、第二の熱処理工程後の金属ブロック２３Ｍの中心を軸方向に広く開口させて内周面２３３Ｍを形成する旋削加工が行われる（図４（Ｃ）：二次旋削工程（内周面形成工程、隣接内周面形成工程））。
このとき、内周面２３３Ｍの軸方向における内歯歯車２３ｇの内歯の形成位置については、軸方向両側の隣接内周面２３４，２３５よりも内径が小径となるように旋削が行われる。
さらに、二次旋削工程後の金属ブロック２３Ｍの内周面２３３Ｍの軸方向一端部にテーパ（第２隣接内周面２３５）を形成し、軸方向の他端部及び内歯の形成位置等に面取りを形成する旋削加工が行われる（図４（Ｄ）：三次旋削工程）。
また、旋削後の内周面２３３Ｍの各部に研削が行われ、金属ブロック２３Ｍの軸方向他端部側の端面に穴あけ加工が行われ、タップを使用してボルト連結用穴２３ｈ及びボルト穴２３ｊが形成される。
次いで、三次旋削工程後の金属ブロック２３Ｍの内周面２３３Ｍの内側の内歯の形成位置に歯切りが行われ、内歯歯車２３ｇの内歯が形成される（図５（Ａ）：内歯形成工程）。
さらに、金属ブロック２３Ｍの外周面のＶ字溝２３２Ｍの内面の研削が行われ、目標とする表面粗さでＶ字溝２３２Ｍ内に内輪転走面３３４，３３５が形成される（図５（Ｂ）：転走面形成工程）。これにより、内歯部材２３が出来上がる。
なお、図４（Ａ）～（Ｄ）および図５（Ａ）、（Ｂ）に基づいて説明した上記各工程の順序は、上記説明した順序に限定されるものではなく、順序に意味のない工程については適宜順序を入れ替えてよい。例えば、内歯形成工程と転走面形成工程の順序は逆でもよい。
次いで、転走面形成工程後の内歯部材２３の内輪３３１と第２ケーシング２４の外輪３３２との間に転動体３３３を介挿させた状態で、第２ケーシング２４の内側に内歯部材２３を嵌め込むことで、クロスローラ軸受からなる主軸受３３が組み立てられる（図５（Ｃ）：軸受組立工程）。
［本発明の実施形態の技術的効果］
以上のように、撓み噛合い式歯車装置１は、内歯部材２３が、内輪３３１の内輪転走面３３４，３３５から内歯歯車２３ｇの内歯に向けて、転走面硬度部Ｈ１１，Ｈ２１と硬度急低下部Ｈ１２，Ｈ２２と硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３とをこの順に有している。
このため、内歯部材２３に、要求される硬度が異なる内輪３３１の内輪転走面３３４，３３５と内歯歯車２３ｇの内歯とが設けられる場合でも、個々の硬度の要求に適正に対応する内歯部材２３を提供することが可能となる。
また、内歯部材２３は、硬度が上昇する硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３を備えているので、硬度急低下部Ｈ１２，Ｈ２２において、硬度の低下幅が大きくなる場合でも、硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３で硬度が上昇するので、内歯の表面硬度は要求される硬度を確保することが容易となる。
また、内歯部材２３は、硬度急低下部Ｈ１２，Ｈ２２の傾きの絶対値が硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３の傾きの絶対値の5倍以上を有するので、内輪転走面３３４，３３５に適した硬度の範囲となる転走面硬度部Ｈ１１，Ｈ２１と内歯に適した硬度範囲となる硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３とを有する場合であっても、これらの間で硬度が遷移する硬度急低下部Ｈ１２，Ｈ２２の径方向の幅を十分に縮小化することができ、転走面硬度部Ｈ１１，Ｈ２１や硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３を広く確保することが可能となる。
また、内歯部材２３において、内輪転走面３３４，３３５と内歯歯車２３ｇの内歯が、径方向から見て重なる配置とした場合には、転走面硬度部Ｈ１１，Ｈ２１と硬度急低下部Ｈ１２，Ｈ２２と硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３の硬度分布によって、内輪転走面３３４，３３５と内歯歯車２３ｇの内歯とついて、それぞれ硬度の適正化を容易に実現することが可能となる。
また、内歯部材２３において、硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３の径方向の深さ範囲を、転走面硬度部Ｈ１１，Ｈ２１の深さ範囲の3倍未満とした場合には、内歯部材２３の外径の小型化を図ることが可能となる。
また、上記撓み噛合い式歯車装置１の内歯部材２３を製造する場合に、金属ブロック２３Ｍの内側に内歯を形成する位置よりも径方向内側に肉を残した状態で第一の熱処理と第二の熱処理とが行われる。
このため、金属ブロック２３Ｍの熱容量が高い状態で、内輪転走面を形成するための溝に対して第二の熱処理としての高周波焼き入れを行うことができる。従って、高い硬度が要求される内輪転走面を形成するための溝の表面付近よりも径方向内側部分への熱伝達量が低減することができる。これにより、第一の熱処理を行われた径方向内側部分に対して、高周波焼き入れの再加熱による硬度低下を抑制することができ、硬度上昇部Ｈ１３，Ｈ２３による必要硬度を容易に実現することが可能となる。
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られず、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、撓み噛合い式歯車装置として、所謂筒型の構成を示したが、これに限定されず、本発明に係る撓み噛合い式歯車装置は、例えば所謂カップ型又はシルクハット型の撓み噛合い式歯車装置であってもよい。
また、主軸受３３は、クロスローラ軸受を例示したが、これに限定されず、各種軸受を採用でき、例えば４点接触玉軸受、深溝玉軸受、ころ軸受なども採用できる。この場合、内歯部材２３には採用した軸受に対応した内輪転走面を有する溝が設けられる。
また、内歯部材２３に形成される内歯歯車２３ｇの内歯と内輪転走面３３４及び３３５は、径方向から見て重なる配置となる内歯部材２３を例示したが、これに限定されない。即ち、内歯部材２３において、内歯と内輪転走面３３４及び３３５とは、径方向から見て全く重ならない配置としても良い。その場合でも、内歯部材に対して、前述と同じ第一及び第二の熱処理工程を経ている限り、内輪転走面３３４又は３３５の軸方向における中間点から径方向内側に向かって到達した内周面上の到達点の硬度分布は、内歯歯車２３ｇの内歯と同じ硬度分布になると予測される。従って、内輪転走面３３４又は３３５の中間点から上記到達点までの範囲の硬度分布が、前述した転走面硬度部、硬度急低下部、硬度上昇部をこの順に有するように、内歯部材２３を構成することで、内歯歯車２３ｇの内歯に対しても、硬度の適正化を実現することができる。つまり、「内輪転走面から内歯に向けて」とは、内輪転走面から径方向内側に向かってまっすぐ硬度分布を測定した場合に、内周面での到達点が内歯でない場合も含む。この場合には、到達した内周面を内歯と擬制するということである。
また、内歯部材２３の製造方法において、第一及び第二の熱処理工程の前工程である一次旋削工程において、金属ブロック２３Ｍの中心に貫通孔２３１Ｍを設ける例を示したが、貫通孔２３１Ｍは必須ではなく、貫通孔２３１Ｍのない中実の金属ブロック２３Ｍに対して、第一の熱処理工程と第二の熱処理工程とを行っても良い。
内歯部材２３の製造方法における第一及び第二の熱処理工程の熱処理は、焼き入れと焼き戻し、高周波焼き入れに限らず、内輪転走面３３４及び３３５や内歯に要求される硬度を実現可能な他の熱処理を行っても良い。例えば、浸炭処理やレーザ焼入れ処理を採用してもよい。
また、これらの硬度分布を満たすための熱処理の具体的な諸条件は、実験や解析等によって定めてもよい。
１ 撓み噛合い式歯車装置
１０ 起振体軸
１０Ａ 起振体
１２ 外歯歯車
２２ｇ、２３ｇ 内歯歯車
２３ 内歯部材
２３Ｍ 金属ブロック（形成材料）
３３ 主軸受
２３１Ｍ 貫通孔
２３２Ｍ Ｖ字溝
２３３Ｍ 内周面
２３４，２３５ 隣接内周面
３３１ 内輪
３３２ 外輪
３３３ 転動体
３３４，３３５ 内輪転走面
Ｈ１１、Ｈ２１ 転走面硬度部
Ｈ１２，Ｈ２２ 硬度急低下部
Ｈ１３、Ｈ２３ 硬度上昇部
Ｏ１ 回転軸
Ｐ 中間点

Claims (5)

  1. 起振体と、前記起振体により撓み変形する外歯歯車と、前記外歯歯車が噛合う内歯歯車と、前記内歯歯車を支持する主軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置の製造方法であって、
    内周に前記内歯歯車の内歯が形成されるとともに、外周に前記主軸受の内輪転走面が一体的に設けられる内歯部材の形成材料に対して、前記内輪転走面を形成するための溝を外周に形成する溝形成工程と、
    前記形成材料に対して、第一の熱処理を行う第一の熱処理工程と、
    前記第一の熱処理工程後に、前記形成材料の前記内輪転走面を形成するための溝に対して、第二の熱処理を行う第二の熱処理工程と、
    前記第二の熱処理工程後に、前記内歯を形成する内歯形成工程と、を有する撓み噛合い式歯車装置の製造方法。
  2. 前記形成材料に対して、前記内歯を形成する位置よりも径方向内側に貫通孔を形成する貫通孔形成工程をさらに有し、
    前記第二の熱処理工程では、前記貫通孔が形成された形成材料に対して、前記第二の熱処理が行われることを特徴とする請求項１に記載の撓み噛合い式歯車装置の製造方法。
  3. 前記貫通孔形成工程においては、軸方向において内径が一定の貫通孔を形成し、
    前記第二の熱処理工程後に、前記内歯と軸方向に隣接する部分に、内歯よりも内径の大きい隣接内周面を形成する隣接内周面形成工程をさらに有する請求項２に記載の撓み噛合い式歯車装置の製造方法。
  4. 前記第一の熱処理工程においては、前記形成材料に対して、前記内歯を形成する位置よりも径方向内側に肉を残した状態で第一の熱処理を行い、
    前記第二の熱処理工程においては、前記内歯を形成する位置よりも径方向内側に肉を残した状態で、前記形成材料の前記内輪転走面を形成するための溝に対して第二の熱処理を行い、
    前記第二の熱処理工程後に、前記内歯を形成する位置よりも径方向内側の前記肉を除去する内周面形成工程を有する請求項１に記載の撓み噛合い式歯車装置の製造方法。
  5. 前記第二の熱処理は、高周波焼入れである請求項１に記載の撓み噛合い式歯車装置の製造方法。
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