JP2828580B2 - 内接噛合遊星歯車構造及び撓み噛合い式歯車噛合構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型の減速機、あるい
は増速機に適用するのに好適な、内接噛合遊星歯車構造
及び撓み噛合い式歯車噛合構造の特に歯形の構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】

〔従来例１：内接噛合遊星歯車構造の従来例〕従来、内
接噛合遊星歯車構造の例として、第１軸と、該第１軸の
回転によって回転する偏心体と、該偏心体にベアリング
を介して取り付けられ偏心回転が可能とされた複数の外
歯歯車と、該外歯歯車に内接噛合する内歯歯車と、前記
外歯歯車に該外歯歯車の自転成分のみを取り出す手段を
介して連結された第２軸と、を備えた複列式内接噛合遊
星歯車構造が広く知られている。

【０００３】この構造の従来例を図６及び図７に示す。
この従来例は、前記第１軸を入力軸とすると共に、第２
軸を出力軸とし、且つ内歯歯車を固定することによって
上記構造を「減速機」に適用したものである。

【０００４】入力軸１には所定位相差（この例では１８
０°）をもって偏心体３ａ、３ｂが嵌合されている。こ
の偏心体３ａ、３ｂは、それぞれ入力軸１（中心Ｏ１）
に対して偏心量ｅだけ偏心している（中心Ｏ２）。それ
ぞれの偏心体３ａ、３ｂにはベアリング４ａ、４ｂを介
して２枚の外歯歯車５ａ、５ｂが複列に取り付けられて
いる。この外歯歯車５ａ、５ｂには内ローラ孔６ａ、６
ｂが複数設けられ、内ピン７及び内ローラ８が嵌入され
ている。

【０００５】外歯歯車を２枚（複列）にしているのは、
主に伝達容量の増大、強度の維持、回転バランスの保持
を図るためである。

【０００６】前記外歯歯車５ａ、５ｂの外周にはトロコ
イド歯形（エピトロコイド平行曲線歯形）の外歯９が設
けられている。この外歯９はケーシング１２に固定され
た内歯歯車１０と内接噛合している。

【０００７】前記外歯歯車５ａ、５ｂを貫通する内ピン
７は、出力軸２のフランジ部に固着又は嵌入されてい
る。

【０００８】入力軸１が１回転すると偏心体３ａ、３ｂ
が１回転する。この偏心体３ａ、３ｂの１回転により、
外歯歯車５ａ、５ｂは入力軸１の周りで揺動回転を行お
うとするが、内歯歯車１０によってその自転が拘束され
るため、外歯歯車５ａ、５ｂは、この内歯歯車１０に内
接しながらほとんど揺動のみを行うことになる。

【０００９】今、例えば外歯歯車５ａ、５ｂの歯数をｎ
（図示例では、ｎ＝２１となっている）、内歯歯車１０
の歯数をｎ＋１とした場合、その歯数差Ｎは１である。
そのため、入力軸の１回転毎に外歯歯車５ａ、５ｂは、
ケーシング１２に固定された内歯歯車１０に対して１歯
分だけずれる（自転する）ことになる。これは入力軸１
の１回転が外歯歯車５ａ、５ｂの−１／ｎの回転に減速
されたことを意味する。

【００１０】この外歯歯車５ａ、５ｂの回転は内ローラ
孔６ａ、６ｂ及び内ピン７（内ローラ８）の隙間によっ
てその揺動成分が吸収され、自転成分のみが該内ピン７
を介して出力軸２へと伝達される。

【００１１】この結果、結局減速比−１／ｎの減速が達
成される。

【００１２】なお、この内接噛合遊星歯車構造は、現在
種々の減速機あるいは増速機に適用されている。例え
ば、上記構造においては、第１軸を入力軸、第２軸を出
力軸とすると共に、内歯歯車を固定するようにしていた
が、第１軸を入力軸、内歯歯車を出力軸とすると共に、
第２軸を固定することによっても、減速機を構成するこ
とが可能である。更に、これらの構造において、入、出
力軸を逆転させることにより、「増速機」を構成するこ
ともできる。

【００１３】ところで、この種の内接噛合噛合遊星歯車
構造においては、歯面の面圧の大きさにより概ねその負
荷荷重が決まってしまい、装置の小形化、高負荷容量化
に限界を生じることから、特に歯面の面圧の軽減が要求
されていた。

【００１４】そこで、従来、特公昭６３−４０５６に示
されるように、外歯歯車の外歯９の歯形にエピトロコイ
ド平行曲線、内歯歯車の内歯１１の歯形にトロコイド内
包絡線を用いることにより、外歯歯車と内歯歯車の各歯
の噛合点（接触点）を２点に増やし、歯面の面圧の軽減
を図ったものが提案されている。

【００１５】具体的に述べると、この技術においては、
図８に示すように、外歯歯車５ａ、５ｂの外歯９の歯形
をエピトロコイド平行曲線で構成し、内歯歯車１０の内
歯１１の歯形を、両端の円弧歯形部分Ｐ、Ｐと中間の歯
形部分Ｑ（この部分は外歯の歯形をエピトロコイド平行
曲線で構成した場合の相手歯形として求めた歯形であ
る）とからなるトロコイド内包絡線で構成している。

【００１６】この歯形を採用した歯車構造によると、内
歯歯車１０と外歯歯車５ａ、５ｂの噛合部において、両
者の接触点（噛合点）が、荷重伝達に有効な位置で２点
になる。つまり、円弧歯形部分Ｐの接触点の他に歯形部
分Ｑでも接触点をもつようになる。この２つの接触部分
は、ともに歯車の機構学的な歯形の条件を満足している
ので、各々の接触点は動力伝達に有効に作用することと
なる。

【００１７】このように、上記従来公報の内接噛合遊星
歯車構造においては、歯形の改良により歯の２点接触を
可能とし、それにより歯面の面圧を軽減して、小形化、
高負荷容量化を図っている。

【００１８】〔従来例２：撓み噛合い式歯車噛合構造の
従来例〕撓み噛合い式歯車噛合構造の従来例としては、
例えば特開昭６３−１３０９４９号公報に記載のものが
知られている。以下、これについて説明する。

【００１９】図９は従来技術の構造を示す断面図、図１
０は図９のＸ−Ｘ線断面図である。この構造は一般に波
動歯車装置として知られている。

【００２０】入力回転軸２１には外スプライン２２Ａが
設けられており、該外スプライン２２Ａが、波動発生器
となる偏心体２３に設けられた内スプライン２２Ｂと結
合している。これらの偏心体２３の外周には偏心体軸受
２４が設けられている。偏心体軸受２４の外周には外歯
歯車２８が設けられており、該外歯歯車２８はフランジ
部２９、円環部３０及び外歯部３１とから構成されてい
る。外歯歯車２８の外歯部３１は偏心体軸受２４の外輪
２７の外周に位置している。

【００２１】前記において、外輪２７、円環部３０及び
外歯部３１は弾性変形可能となっている。外歯部３１に
設けられた外歯３１Ａは、トロコイド歯形等からなって
おり、該外歯３１Ａは、内歯歯車３２に回転可能に支持
されたピンにより構成された内歯３３に噛合している。

【００２２】内歯歯車３２の内歯（ピン）３３Ａの数に
対して、外歯３１Ａの数は２歯だけ少なくなっている。
そして、外歯３１Ａの形状は、転円と基円の半径比が整
数であるエピトロコイド平行曲線を２個、位相をずらせ
て重ね合わせ、重なり合った個々の曲線のうち最も内側
にある曲線部分を歯形曲線としたものであり、この歯形
自体は特公昭５８−４２３８２号（特許第１２０８５４
８号）として公知のものである。

【００２３】入力回転軸２１の回転は波動発生器（偏心
体２３）の回転となり、偏心体２３は偏心体軸受２４を
介して外歯歯車２８の外歯部３１を変形させる。偏心体
２３の凸部により変形させられた外歯部３１は、その外
歯３１Ａが内歯（ピン）３３Ａと噛合し、偏心体２３の
１回転の間に外歯３１Ａとピン３３Ａとの歯数差だけ位
相がずれ、そのずれが外歯歯車２８の回転となって出力
軸３４に伝達される。本例では具体的には外歯３１Ａが
１００歯、内歯（ピン）３３Ａが１０２歯あり、その歯
数差は２であり減速比は（−２／１００＝−１／５０）
となる。なお、「−」は入出力が逆回転の関係となるこ
とを示している。

【００２４】内歯歯車３２はこの実施例では固定されて
いる。しかしながら、外歯歯車２８と内歯歯車３２とは
一方を固定すると他方が出力側となる相対的なものであ
り、又、入力回転軸は出力軸を入力側とすれば増速して
取り出す出力軸ともなる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例１の内接噛
合遊星歯車構造においては、歯形の改良により歯の２点
接触を可能とし、それにより歯面の面圧を軽減して、小
形化、高負荷容量化を図っている。

【００２６】しかしながら、上記のような歯形を使用し
たとしても歯面の負荷能力にはなお限界があり、減速機
の更なる小形軽量化のためには歯面の一層の高負荷能力
が求められていた。

【００２７】又、従来例２の撓み噛合い式歯車噛合構造
では、内歯歯車３２の円弧歯形部分である内歯（ピン）
３３とトロコイド歯形等からなる外歯歯車２８の外歯３
１Ａを噛み合わせるようにしたものであるため、内歯歯
車３２と外歯歯車２８は一つの接触点をもって接触す
る。

【００２８】従って、同一半径の円弧歯形よりなる内歯
歯車３２では、歯面の面圧の制限に応じて、概ねその負
荷荷重が決まってしまい、波動歯車装置の小型化、高負
荷容量化に限界があった。

【００２９】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、歯形形状に工夫を加えることにより小
型で高負荷に耐えられる内接噛合遊星歯車構造及び撓み
噛合い式歯車噛合構造を提供することを目的としてい
る。

【００３０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、第１
軸と、該第１軸に設けた偏心体を介してこの第１軸に対
して偏心回転可能な状態で取付けられた複数枚の外歯歯
車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、前記外歯
歯車に該外歯歯車の自転成分のみを伝達する手段を介し
て連結された第２軸と、を備えた内接噛合遊星歯車構造
において、前記外歯歯車と内歯歯車の歯数差をＮ（Ｎ：
２以上の整数）とし、前記外歯歯車の歯形を、Ｎ個のエ
ピトロコイド平行曲線を位相をずらせて重ね合わせた時
にできる最も内側の曲線により構成されたＮ個の仮想外
歯歯形曲線を、前記エピトロコイド平行曲線における１
歯の１／Ｎずつ位相をずらせて重ね合わせた時にできる
最も外側の曲線によって構成し、又、前記内歯歯車の歯
形を、前記エピトロコイド平行曲線と噛合うＮ個のトロ
コイド内包絡線を前記外歯歯車と同じだけ位相をずらせ
て重ね合わせた時にできる最も内側の曲線により構成さ
れたＮ個の仮想内歯歯形曲線を、前記トロコイド内包絡
線における１歯の１／Ｎずつ位相をずらせて重ね合わせ
た時にできる最も外側の曲線によって構成したことによ
り、上記課題を解決したものである。

【００３１】又、請求項２の発明は、剛性を有した内歯
歯車と、該内歯歯車に内接噛合する可撓性を有した外歯
歯車と、該外歯歯車を撓ませて変形させる波動発生器
と、を備えた撓み噛合い式歯車噛合構造において、前記
外歯歯車と内歯歯車の歯数差をＮ（Ｎ：２以上の整数）
とし、前記外歯歯車の歯形を、Ｎ個のエピトロコイド平
行曲線を位相をずらせて重ね合わせた時にできる最も内
側の曲線により構成されたＮ個の仮想外歯歯形曲線を、
前記エピトロコイド平行曲線における１歯の１／Ｎずつ
位相をずらせて重ね合わせた時にできる最も外側の曲線
によって構成し、又、前記内歯歯車の歯形を、前記エピ
トロコイド平行曲線と噛合うＮ個のトロコイド内包絡線
を前記外歯歯車と同じだけ位相をずらせて重ね合わせた
時にできる最も内側の曲線により構成されたＮ個の仮想
内歯歯形曲線を、前記トロコイド内包絡線における１歯
の１／Ｎずつ位相をずらせて重ね合わせた時にできる最
も外側の曲線によって構成したことにより上記課題を解
決したものである。

【００３２】又、請求項３の発明は、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波動発
生器と、を備えた撓み噛合い式歯車噛合構造において、
前記内歯歯車と外歯歯車との歯数差をＩとしたときに、
前記内歯歯車との歯数差がＩより大きなＮで（Ｉ＜
Ｎ）、且つ該内歯歯車と内接噛合する剛性を有した仮想
外歯歯車を想定し、前記外歯歯車の歯形を、該外歯歯車
が撓んだ結果、内歯歯車と噛合する部分において前記仮
想外歯歯車の歯形と等しくなる形状に形成すると共に、
該外歯歯車の内歯歯車と噛合する部分における変形曲率
を、前記仮想外歯歯車の曲率と等しく設定し、前記仮想
外歯歯車の歯形を、Ｎ個のエピトロコイド平行曲線を位
相をずらせて重ね合わせた時にできる最も内側の曲線に
より構成されたＮ個の仮想外歯歯形曲線を、前記エピト
ロコイド平行曲線における１歯の１／Ｎずつ位相をずら
せて重ね合わせた時にできる最も外側の曲によって構成
し、又、前記内歯歯車の歯形を、前記エピトロコイド平
行曲線と噛合うＮ個のトロコイド内包絡線を前記外歯歯
車と同じだけ位相をずらせて重ね合わせた時にできる最
も内側の曲線により構成されたＮ個の仮想内歯歯形曲線
を、前記トロコイド内包絡線における１歯の１／Ｎずつ
位相をずらせて重ね合わせた時にできる最も外側の曲線
によって構成したことにより、上記課題を解決したもの
である。なお、各請求項において、実際に歯形を形成す
る場合には、外歯及び内歯の（噛合と直接関係しない）
歯先、あるいは歯元を適当に丸める等の修正処理を施す
のは、無論禁止されるものではなく、このような処理を
行ったものも当然に本発明の範疇に含まれる。

【００３３】

【作用】本出願人は、先に歯面の高負荷能力を一層高め
るようにした内接噛合遊星歯車構造を開発し、特願平４
−２０２２９５号（未公知）として出願した（請求項１
の基礎）。

【００３４】この内接噛合遊星歯車構造では、外歯歯車
と内歯歯車の歯数差をＮ（Ｎ：２以上の整数）とし、外
歯歯車の歯形を、Ｎ個のエピトロコイド平行曲線を位相
をずらせて重ね合わせた時にできる最も内側の曲線によ
って構成し、又、内歯歯車の歯形を、前記エピトロコイ
ド平行曲線と噛合うＮ個のトロコイド内包絡線を前記外
歯歯車と同じだけ位相をずらせて重ね合わせた時にでき
る最も内側の曲線によって構成している。

【００３５】この構造により、外歯歯車と内歯歯車の歯
数差をＮ（２以上の整数）に設定することができる。そ
の結果、入力軸の１回転毎に外歯歯車は内歯歯車に対し
てＮ歯分だけずれる（自転する）ことになり、歯数差１
の場合と同じ減速比を得る場合には、外歯歯車及び内歯
歯車の歯数を従来のもののＮ倍にすることができる。こ
れにより、荷重伝達に有効な部分での噛合歯数が増大す
るとともに、動力伝達上有効に働かない上に滑りが大き
い部分の噛合を減らすことができる。そのため、接触点
の面圧を軽減することができるとともに、動力伝達ロス
を軽減することができる。

【００３６】又、本出願人は、同様に小型化、高負荷容
量化への対応が一層容易な撓み噛合い式歯車噛合構造を
開発し、特願平４−１４２５１５号（未公知）として出
願した（請求項２の基礎）。

【００３７】この撓み噛合い式歯車噛合構造は、外歯歯
車の外歯の歯形、及び内歯歯車の内歯歯車の歯形を、前
記特願平４−２０２２９５号と同様に構成したものであ
る。この場合も、上記と同様の理由により面圧を軽減す
ることができ、小型化、高負荷容量化に対応可能とな
る。

【００３８】更に本出願人は、先に外歯歯車の変形によ
る曲げ応力を極力抑え、伝達効率の向上及び伝達可能ト
ルクの増大を図ることのできる、撓み噛合い式歯車噛合
構造を開発し、特願平５−４４６３号（未公知）として
出願した（請求項３の基礎）。

【００３９】即ち、従来例２の撓み噛合い式歯車噛合構
造では、次の問題があった。以下、図１１を用いて説明
する。

【００４０】図１１は、撓み噛合い式歯車噛合構造にお
ける外歯歯車の変形状態を概念的に示したものである。
図に示されるように、外歯歯車２８上の点Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄは、変形により点Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２へと移る。
ここで曲線Ａ２−Ｄ２及び曲線Ｂ２−Ｃ２で示される部
分において、外歯歯車２８の外歯３１Ａと内歯歯車３２
の内歯（ピン）３３Ａが理論的に正確に噛合う必要があ
る。

【００４１】ここで、外歯歯車２８の変形前と変形後の
曲線を比較して見ると、曲線Ａ−Ｄ（曲線Ｂ−Ｃ）が曲
線Ａ２−Ｄ２（曲線Ｂ２−Ｃ２）へ平行移動しているた
め、Ａ２−Ｂ２間（Ｃ２−Ｄ２間）がＡ−Ｂ間（Ｃ−Ｄ
間）より広くなっており、その分曲線Ａ２−Ｂ２（曲線
Ｃ２−Ｄ２）は点Ａ２、Ｂ２（点Ｃ２、Ｄ２）での接線
の傾きがＡ、Ｂ（Ｃ、Ｄ）での傾きと等しいままで、曲
線Ａ−Ｂ（曲線Ｃ−Ｄ）をＸ軸方向に引き伸ばされた形
となっている。

【００４２】そのため、変形後の外歯歯車２８の形状
は、点Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２の近傍で急激に曲率半径
が小さくなっていることが分かる。

【００４３】これは、変形前後の全周の長さが一定であ
ること、及び一定の範囲（ここでは曲線Ａ２−Ｄ２及び
曲線Ｂ２−Ｃ２）において、変形後においても変形前の
曲率半径を維持しなければならないために必然的に生じ
る現象である（これにより、偏心体２３Ａの形状も決定
される）。

【００４４】従って、外歯歯車２８には、当該変形によ
り、特に点Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２の付近において大き
な曲げ応力が発生し、これによって伝達可能トルクを制
限せざるを得ない場合が少なくなかった。

【００４５】この不具合を解消したのが、即ち請求項３
の基礎となる特願平５−４４６３号（未公知）で、この
撓み噛合い式歯車噛合構造は、内歯歯車と外歯歯車との
歯数差をＩとしたときに、内歯歯車との歯数差がＩより
大きなＮで（Ｉ＜Ｎ）、且つ該内歯歯車と内接噛合する
剛性を有した仮想外歯歯車を想定し、外歯歯車の歯形
を、該外歯歯車が撓んだ結果、内歯歯車と噛合する部分
において前記仮想外歯歯車の歯形と等しくなる形状に形
成すると共に、該外歯歯車の内歯歯車と噛合する部分に
おける変形曲率を、前記仮想外歯歯車の曲率と等しく設
定したものである。

【００４６】図１２は、この構造に係る外歯歯車の変形
形状について、図１１と対応して示した図である。図１
２と図１１において、点ＰとＱは同一である。即ち、変
形前の真円の状態でＸ軸上で点Ｐの位置にあった外歯歯
車の外歯部分が噛合時に点Ｑの位置まで移動することに
なる。

【００４７】又、図１２の曲線Ａ１−Ｄ１（曲線Ｂ１−
Ｃ１）の曲率半径は、図１１の曲線Ａ２−Ｄ２（曲線Ｂ
２−Ｃ２）の曲率半径（曲線Ａ−Ｄ（曲線Ｂ−Ｃ）の曲
率半径）よりも小さく、その割合は「仮想外歯歯車の歯
数／外歯歯車の歯数」に相当する。

【００４８】従って、点Ａ→点Ａ２（点Ｂ→点Ｂ２、点
Ｃ→点Ｃ２、点Ｄ→点Ｄ２）へのＸ軸方向の移動距離よ
りも、Ａ→Ａ１（Ｂ→Ｂ１、Ｃ→Ｃ１、Ｄ→Ｄ１）への
Ｘ軸方向の移動距離の方が短くなる。しかも、θ１は
（外歯歯車の歯数／仮想外歯歯車の歯数）×θであるた
め、θ１＞θである。そのため曲線Ａ−Ｂ→曲線Ａ１−
Ｂ１（曲線Ｃ−Ｄ→曲線Ｃ１−Ｄ１）への変形は、Ａ
−Ａ１間とＡ−Ａ２間のＸ軸方向の距離の差、及び点
Ａ１、Ｂ１での曲線Ａ１−Ｂ１の接線の傾きと、点Ａ
２、Ｂ２での曲線Ａ２−Ｂ２の接線の傾きの差、によっ
て曲線Ａ−Ｂ→曲線Ａ２−Ｂ２（曲線Ｃ−Ｄ→曲線Ｃ２
−Ｄ２）への変形よりも容易に行うことができる。

【００４９】従って、外歯歯車の変形による曲げ応力が
その分低減され、ひいては外歯歯車の曲げ応力により制
限されていた伝達可能トルクを増大させることができる
ようになる。

【００５０】しかも噛合部分では、外歯歯車は仮想外歯
歯車の曲率半径に変形すると共に、その噛合部分の歯形
が仮想外歯歯車の歯形と同一形状となるように予め形成
されているため、内歯歯車と外歯歯車は、（歯数差が実
際はＩでありながら）あたかも歯数差がＮであるかのよ
うに完全に理論噛合することになる。

【００５１】ところでこの場合も、内歯歯車の内歯と外
歯歯車の外歯の歯形形状を、特願平４−２０２２９５号
と同様に設定した例を提示している。

【００５２】即ち、仮想外歯歯車と内歯歯車との歯数差
をＮとした場合、仮想外歯歯車の歯形を、Ｎ個のエピト
ロコイド平行曲線を位相をずらせて重ね合わせた時にで
きる最も内側の曲線によって構成し、又内歯歯車の歯形
を、前記エピトロコイド平行曲線と噛合うＮ個のトロコ
イド内包絡線を、前記仮想外歯歯車と同じだけ位相をず
らせて重ね合わせた時にできる最も内側の曲線によって
構成したものである。

【００５３】以上のように、先に揚げた３つの未公知先
行技術（特願平４−２０２２９５号、特願平４−１４２
５１５号、特願平５−４４６３号）では、いずれも基本
的に同一の歯形を採用している。即ち、外歯歯車（特願
平５−４４６３号のみ仮想外歯歯車）と内歯歯車の歯数
差をＮ（Ｎ：２以上の整数）とし、外歯歯車（仮想外歯
歯車）の歯形を、Ｎ個のエピトロコイド平行曲線を互い
に位相をずらせて重ね合わせた時にできる最も内側の曲
線によって構成し、又、内歯歯車の歯形を、前記エピト
ロコイド平行曲線と噛合うＮ個のトロコイド内包絡線を
互いに前記外歯歯車と同量だけ位相をずらせて重ね合わ
せた時にできる最も内側の曲線によって構成したものと
なっている。

【００５４】図１３、図１４にこれを例示する。図１３
は内接噛合遊星歯車構造の場合の内歯１１と外歯９を示
し、図９は撓み噛合い式歯車噛合構造の場合の内歯３３
Ａと外歯３１Ａを示す。未公知の歯形であるため、内接
噛合遊星歯車構造の場合を例にとってこの歯形の不具合
を少し説明しておく。撓み噛合い式歯車噛合構造の場合
も同様である。

【００５５】図１５は図１３に示した歯形の拡大図であ
る。

【００５６】この歯形において、歯面の負荷能力を上げ
るには、図の内歯１１の歯形曲線のうち、円弧部分Ｐの
円弧の曲率を大きくした方が、主要な噛合位置での外歯
９と内歯１１の相対的な曲率半径が大きくなり、歯面の
面圧を低下させるので好ましい。

【００５７】しかしながら、円弧部分Ｐの曲率を図１６
に示すように大きくし過ぎると、図１７に示すように、
外歯歯車５と内歯歯車１０の噛合い歯数が減り、逆効果
となるため、円弧部分Ｐの曲率を大きくするのは困難が
伴っていた。

【００５８】請求項１〜３の発明は、このように同一の
歯形を与えられていた未公知先行技術である特願平４−
２０２２９５号、特願平４−１４２５１５号、特願平５
−４４６３号の構造を基礎とし、それぞれに同一技術思
想に係る一層改良した歯形を与えたものである。

【００５９】即ち、外歯と内歯の歯形を「課題を解決す
るための手段」の項で説明したように構成したことによ
り、円弧部の曲率半径を大きくすることができ、しかも
その場合の噛合い歯数は先行技術のものと変わらなくす
ることができる。従って、面圧を低下させることがで
き、歯面の負荷能力を高めることができる。

【００６０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００６１】図１は請求項１の発明の一実施例の内接噛
合遊星歯車構造の外歯１０９と内歯１１１を示す。この
実施例では、外歯１０９の歯形及び内歯１１１の歯形が
従来例１と異なるだけで、他は図６、図７に示すものと
同じ構成を採用している。よって、以下においては、主
に外歯１０９の歯形及び内歯１１１の歯形について説明
し、他の説明については省略する。

【００６２】本実施例では、外歯歯車と内歯歯車の歯数
差は２となっている（Ｎ＝２）。

【００６３】まず、図を用いて外歯歯車の外歯の歯形に
ついて説明する。

【００６４】外歯歯車の外歯の歯形は、図４に示すよう
に、２個の仮想外歯歯形曲線２００Ａ、２００Ｂを、互
いに１歯の１／２だけ位相をずらせて重ね合わせた時の
最も外側の曲線で構成されている。

【００６５】ここで、仮想外歯歯形曲線２００Ａ、２０
０Ｂは、図３に示すように、２個のエピトロコイド平行
曲線２０１Ａ、２０１Ｂを、互いに１歯の１／４だけ位
相をずらせて重ね合わせた時の最も内側の曲線で構成さ
れている。この場合、エピトロコイド平行曲線をどれだ
けずらすかについては任意でよい。

【００６６】なお、本例では、外歯と内歯の歯数差Ｎが
２であるので、２個の仮想外歯歯形曲線２００Ａ、２０
０Ｂを互いに１歯の１／２だけ位相をずらせたのであ
り、歯数差Ｎが３の場合は３個の仮想外歯歯形曲線を互
いに１歯の１／３だけ位相をずらせて重ね合わせる。こ
れは仮想外歯歯形曲線を構成する時も同様であり、３個
のエピトロコイド平行曲線を任意の量だけ位相をずらし
て重ね合わせる。

【００６７】本実施例に戻って、内歯の歯形についても
外歯の場合と同様に、Ｎ＝２であるから、前記エピトロ
コイド平行曲線と噛合う２個のトロコイド内包絡線を互
いに１歯の１／４だけ位相をずらせて重ね合わせた時の
最も内側の曲線を仮想内歯歯形曲線とし、２個の仮想内
歯歯形曲線を互いに１歯の１／Ｎ＝１／２だけ位相をず
らせて重ね合わせた時の最も外側の曲線により、内歯の
歯形曲線を構成する。

【００６８】このように、エピトロコイド平行曲線及び
トロコイド内包絡線の位相をずらせて重ね合わせる場
合、ずらしの量自体は任意であるが両者のずらせ方は同
一にしなければならない。ここでは前述したように両者
共１歯の１／４だけ位相をずらせている。又、実際に使
用する場合は、外歯と内歯の歯先又は歯元を適当に丸め
る等の修整を行うと良い。

【００６９】こうして得られた外歯歯車と内歯歯車の噛
合状態は図２に示すようになる。この歯形の形状によれ
ば、円弧部の曲率半径を、図１６、図１７で示したもの
と同じ程度に大きくすることができる。しかもその場合
の噛合い歯数は未公知先行技術のものと変わらなくする
ことができる。従って、面圧を低下させることができ、
歯面の負荷能力を高めることができる。

【００７０】上記実施例では、上述のように構成した内
歯１１１と外歯１０９を内接噛合遊星歯車構造に適用し
た場合を示したが、上述した撓み噛合い式歯車噛合構造
（特願平４−１４２５１５号、特願平５−４４６３号）
の内歯と外歯（仮想外歯）の歯形曲線の代わりに、上記
内歯１１１と外歯１０９の歯形曲線を用いることによ
り、撓み噛合い式歯車噛合構造においても、歯面の面圧
低減をより効果的に実現することができるようになる
（請求項２、３の実施例に相当）。図５はその場合の例
を示し、１３１Ａが同歯形曲線を採用した外歯、１３３
Ａが同歯形曲線を採用した内歯を示す。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内接噛合
遊星歯車構造あるいは撓み噛合い式歯車噛合構造によれ
ば、円弧部分の曲率を大きくしても噛合い歯数が減少し
なくなる。このため、歯面の面圧を下げることができ、
負荷能力を向上することができ、その結果、歯車の強度
を向上させることができて、軽量、コンパクト、高性能
な減速機あるいは増速機を提供することができるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における外歯と内歯の歯形の
拡大図

【図２】同実施例における外歯と内歯の噛合部の拡大図

【図３】同実施例の外歯の歯形曲線を作成する際に用い
る仮想外歯歯形曲線の説明図

【図４】同実施例の外歯の歯形曲線を作成する場合の原
理説明図

【図５】本発明の他の実施例における外歯と内歯の噛合
図

【図６】本発明の一実施例と従来技術に共通の内接噛合
遊星歯車構造の一例の全体構成を示す断面図

【図７】従来構造における図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面
図

【図８】従来の外歯歯車と内歯歯車の噛合図

【図９】本発明の他の実施例と従来技術に共通の撓み噛
合い式歯車噛合構造の一例の全体構成を示す断面図

【図１０】従来構造における図９のＸ−Ｘ線断面図

【図１１】従来の外歯歯車の変形前（撓み前）及び変形
後（撓み後）の関係を示す線図

【図１２】先行技術の外歯歯車の変形前（撓み前）及び
変形後（撓み後）の関係を示す線図

【図１３】内接噛合遊星歯車構造の先行技術の外歯歯車
と内歯歯車の噛合図

【図１４】撓み噛合い式歯車噛合構造の先行技術の外歯
歯車と内歯歯車の噛合図

【図１５】内接噛合遊星歯車構造の先行技術の外歯と内
歯の噛合状態を示す拡大図

【図１６】図１５の歯形の円弧部分Ｐの曲率を大きくし
た場合の噛合図

【図１７】図１６の噛合状態の全体図

【符号の説明】

１…入力軸（第１軸） ２…出力軸（第２軸） ３ａ、３ｂ…偏心体 ５ａ、５ｂ…外歯歯車 １０９…外歯 １０…内歯歯車 １１１…内歯 １２３…偏心体 １２８…外歯歯車 １３１Ａ…外歯 １３２…内歯歯車 １３３Ａ…内歯 １３４…仮想外歯歯車 ２００Ａ、２００Ｂ…仮想外歯歯形曲線 ２０１Ａ、２０１Ｂ…エピトロコイド平行曲線

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１軸と、該第１軸に設けた偏心体を介し
   てこの第１軸に対して偏心回転可能な状態で取付けられ
   た複数枚の外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯
   歯車と、前記外歯歯車に該外歯歯車の自転成分のみを伝
   達する手段を介して連結された第２軸と、を備えた内接
   噛合遊星歯車構造において、 前記外歯歯車と内歯歯車の歯数差をＮ（Ｎ：２以上の整
   数）とし、 前記外歯歯車の歯形を、Ｎ個のエピトロコイド平行曲線
   を位相をずらせて重ね合わせた時にできる最も内側の曲
   線により構成されたＮ個の仮想外歯歯形曲線を、前記エ
   ピトロコイド平行曲線における１歯の１／Ｎずつ位相を
   ずらせて重ね合わせた時にできる最も外側の曲線によっ
   て構成し、 又、前記内歯歯車の歯形を、前記エピトロコイド平行曲
   線と噛合うＮ個のトロコイド内包絡線を前記外歯歯車と
   同じだけ位相をずらせて重ね合わせた時にできる最も内
   側の曲線により構成されたＮ個の仮想内歯歯形曲線を、
   前記トロコイド内包絡線における１歯の１／Ｎずつ位相
   をずらせて重ね合わせた時にできる最も外側の曲線によ
   って構成したことを特徴とする内接噛合遊星歯車構造。
2. 【請求項２】剛性を有した内歯歯車と、該内歯歯車に内
   接噛合する可撓性を有した外歯歯車と、該外歯歯車を撓
   ませて変形させる波動発生器と、を備えた撓み噛合い式
   歯車噛合構造において、 前記外歯歯車と内歯歯車の歯数差をＮ（Ｎ：２以上の整
   数）とし、 前記外歯歯車の歯形を、Ｎ個のエピトロコイド平行曲線
   を位相をずらせて重ね合わせた時にできる最も内側の曲
   線により構成されたＮ個の仮想外歯歯形曲線を、前記エ
   ピトロコイド平行曲線における１歯の１／Ｎずつ位相を
   ずらせて重ね合わせた時にできる最も外側の曲線によっ
   て構成し、 又、前記内歯歯車の歯形を、前記エピトロコイド平行曲
   線と噛合うＮ個のトロコイド内包絡線を前記外歯歯車と
   同じだけ位相をずらせて重ね合わせた時にできる最も内
   側の曲線により構成されたＮ個の仮想内歯歯形曲線を、
   前記トロコイド内包絡線における１歯の１／Ｎずつ位相
   をずらせて重ね合わせた時にできる最も外側の曲線によ
   って構成したことを特徴とする撓み噛合い式歯車構造。
3. 【請求項３】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波動発生器と、を備えた撓み噛
   合い式歯車噛合構造において、 前記内歯歯車と外歯歯車との歯数差をＩとしたときに、
   前記内歯歯車との歯数差がＩより大きなＮで（Ｉ＜
   Ｎ）、且つ該内歯歯車と内接噛合する剛性を有した仮想
   外歯歯車を想定し、 前記外歯歯車の歯形を、該外歯歯車が撓んだ結果、内歯
   歯車と噛合する部分において前記仮想外歯歯車の歯形と
   等しくなる形状に形成すると共に、 該外歯歯車の内歯歯車と噛合する部分における変形曲率
   を、前記仮想外歯歯車の曲率と等しく設定し、 前記仮想外歯歯車の歯形を、Ｎ個のエピトロコイド平行
   曲線を位相をずらせて重ね合わせた時にできる最も内側
   の曲線により構成されたＮ個の仮想外歯歯形曲線を、前
   記エピトロコイド平行曲線における１歯の１／Ｎずつ位
   相をずらせて重ね合わせた時にできる最も外側の曲によ
   って構成し、 又、前記内歯歯車の歯形を、前記エピトロコイド平行曲
   線と噛合うＮ個のトロコイド内包絡線を前記外歯歯車と
   同じだけ位相をずらせて重ね合わせた時にできる最も内
   側の曲線により構成されたＮ個の仮想内歯歯形曲線を、
   前記トロコイド内包絡線における１歯の１／Ｎずつ位相
   をずらせて重ね合わせた時にできる最も外側の曲線によ
   って構成したことを特徴とする撓み噛合い式歯車構造。