JP5478893B2

JP5478893B2 - 歯車装置

Info

Publication number: JP5478893B2
Application number: JP2008550114A
Authority: JP
Inventors: 敏晴日比野
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2027-12-12
Also published as: WO2008075598A1; EP2119941A4; JPWO2008075598A1; EP2119941A1; KR101410201B1; CN101563553A; EP2119941B1; US8545357B2; US20100056316A1; KR20090092812A; CN101563553B; ATE528536T1

Description

本出願は、２００６年１２月２１日に出願された日本国特許出願第２００６−３４４６３９号に基づく優先権を主張する。その出願の全ての内容はこの明細書中に参照により援用されている。
本発明は、産業用ロボットや工作機械等で使用される歯車装置に関する。特に、歯車装置を構成する部品数を少なくする技術に関する。

内歯歯車と、内歯歯車と歯数の異なる外歯歯車を用意し、外歯歯車が内歯歯車に噛み合う位置関係で外歯歯車を内歯歯車に囲まれた位置に配置する。両者が噛み合った状態を維持しながら、外歯歯車を内歯歯車の軸線の周りに公転させると、すなわち、外歯歯車を内歯歯車の軸線の周りに偏心回転させると、外歯歯車が内歯歯車に対して自転する。この現象を利用する内接噛合型の遊星歯車装置が開発されており、たとえば日本国特許公開公報第２００１−１８７９４５号に開示されている。従来の歯車装置は、内歯歯車と外歯歯車とキャリアとクランク部材と軸受を備えている。
外歯歯車は、内歯歯車と異なる歯数を有している。外歯歯車は、内歯歯車と噛み合った状態を維持しており、内歯歯車の軸線の周りに公転しながら自転することができる。外歯歯車は内歯歯車に囲まれた位置に配置されている。外歯歯車には、中心に中心貫通孔が形成されているとともに、中心からオフセットされた位置に複数個のオフセット貫通孔が形成されている。
キャリアは、柱状部材と一対の支持部材を備えている。柱状部材は外歯歯車のオフセット貫通孔を通過している。一対の支持部材は柱状部材の両端を支持している。また、一対の支持部材は、内歯歯車の軸線の周りを自転可能な状態で内歯歯車に支持されている。柱状部材とオフセット貫通孔の間には間隔が確保されている。すなわち、キャリアは、外歯歯車が内歯歯車の軸線の周りを公転することを許容しつつ、外歯歯車の自転に追従して内歯歯車の軸線の周りを自転する。
クランク部材は、シャフトと偏心部材と入力歯車を備えている。シャフトは外歯歯車の中心貫通孔を通過している。偏心部材は、シャフトの軸線からオフセットされた位置に回転軸線を有するとともに外歯歯車の中心貫通孔に嵌りこんでいる。シャフトはキャリアに対して自転可能である。そのシャフトに入力歯車が固定されており、シャフトを自転させる。
軸受は、キャリアの各々の支持部材とクランク部材のシャフトの間に配置されている。また、軸受は、クランク部材の偏心部材を挟む位置に一対に配置されている。一対の軸受によって、クランク部材のシャフトが、キャリアに対して自転可能であるとともに軸線方向へ変位不能な状態で支持されている。
内歯歯車と、キャリアの各々の支持部材の間にも一対の追加の軸受が配置されている。一対の追加の軸受によって、キャリアが内歯歯車に対して自転可能に支持されている。
上記の構成を備えているため、クランク部材の入力歯車が自転すると、クランク部材のシャフトが自転し、クランク部材の偏心部材が偏心回転する。クランク部材の偏心部材が偏心回転すると、外歯歯車が内歯歯車に対して内歯歯車の軸線の周りに公転しながら自転する。外歯歯車が自転すると、キャリアが内歯歯車に対して自転する。

内接噛合型の遊星歯車装置では、クランク部材が、キャリアの一対の支持部材に対して自転可能であるとともに軸線方向へ変位不能な状態で支持されていることが必要である。従来の歯車装置では、クランク部材のシャフトと一対の支持部材の間に一対の円錐ころ軸受を配置することによって、クランク部材が、キャリアに対して自転可能であるとともに軸線方向へ変位不能な状態で支持されている。また、キャリアが、内歯歯車の軸線の周りに自転可能に支持されていることが必要である。従来の歯車装置では、キャリアの一対の支持部材と内歯歯車の間に一対の円錐ころ軸受を配置することによって、キャリアが内歯歯車の軸線の周りに自転可能に支持されている。従来の歯車装置では、歯車装置を構成する部品の数が多く、歯車装置のコストが高くなってしまう。

性能は維持したまま、低コストの歯車装置を製造することが求められている。歯車装置の部品数を減らすことによって、部品にかかるコストを低くし、さらに組み立てにかかるコストを低くすることができる。本発明では、歯車装置の部品数を減らし、低コストの歯車装置を提供する技術を実現する。

本発明の歯車装置は、内歯歯車と外歯歯車とキャリアとクランク部材を備えている。外歯歯車は、内歯歯車と異なる歯数を備えている。また、外歯歯車は、内歯歯車と噛み合った状態を維持して内歯歯車の軸線の周りを公転可能である。すなわち、外歯歯車は、内歯歯車の軸線の周りを偏心回転することができる。なお、外歯歯車は、内歯歯車に対して自転することもできる。また、外歯歯車は、内歯歯車に囲まれた位置に配置されている。外歯歯車には、中心に中心貫通孔が形成されているとともに、中心からオフセットされた位置にオフセット貫通孔が形成されている。キャリアは、柱状部材と一対の支持部材を備えている。柱状部材は外歯歯車のオフセット貫通孔を通過している。一対の支持部材は、柱状部材の両端を支持するとともに内歯歯車の軸線の周りを自転可能な状態で内歯歯車に支持されている。クランク部材は、シャフトと偏心部材を備えている。シャフトは外歯歯車の中心貫通孔を通過している。偏心部材はシャフトの軸線からオフセットされた位置に回転軸線を有するとともに外歯歯車の中心貫通孔に嵌りこんでいる。シャフトの表面の偏心部材を挟む位置に、一対の窪みが形成されている。キャリアの各々の支持部材と各々の窪みの間に第１転動体と第１外輪を配置することによって、クランク部材がキャリアに対して自転可能であるとともに軸方向へ変位不能な状態で支持されている。

上記の歯車装置は、クランク部材の入力歯車が自転すると、クランク部材の偏心部材が偏心回転する。偏心部材が偏心回転すると、外歯歯車が内歯歯車の軸線の周りを公転しながら、内歯歯車に対して自転する。外歯歯車が自転すると、キャリアが内歯歯車に対して自転する。上記の歯車装置は、典型的には、クランク部材の自転数を内歯歯車と外歯歯車の歯数差を利用することによって減速して、キャリアが内歯歯車に対して自転する減速装置として利用することができる。
上記の歯車装置では、クランク部材をキャリアに対して自転可能に支持させるために、内輪と転動体と外輪を有する軸受をクランク部材とキャリアの間に配置することに代えて、第１転動体と第１外輪のみを配置する。すなわち、内輪を省略することができる。歯車装置の部品数を少なくすることができ、低コストの歯車装置を提供することができる。

本発明の歯車装置では、クランク部材のシャフトに、その軸線に沿って伸びる貫通孔を形成することができる。
上記の歯車装置では、貫通孔の内部に配線や配管等を通過させることができる。上述したように、本発明の歯車装置は、クランク部材をキャリアに対して自転可能に支持させるために、クランク部材とキャリアの間に第１転動体と第１外輪のみを配置している。内輪を省略しているため、内輪と転動体と外輪を配置するという従来の歯車装置と比較すると、内輪を省略した分だけ、軸線に沿って伸びる貫通孔の内径を大きくすることができる。

本発明の歯車装置では、偏心部材の外周面に周方向に伸びる窪みが形成されており、その窪みと外歯歯車の中心貫通孔の間に第２転動体が配置されていることが好ましい。
上記の歯車装置によると、偏心部材が、外歯歯車の中心貫通孔内でなめらかに回転することができる。また、その窪み内に第２転動体を挿入することによって、第２転動体がクランク部材の軸線方向に移動することを防止することができる。第２転動体の移動を防止するための部材を省略することができるため、歯車装置の部品数をさらに少なくすることができる。

本発明の歯車装置では、偏心部材と外歯歯車の中心貫通孔の間に第２転動体が配置されており、第１外輪が、第２転動体がクランク部材の軸線方向へ移動することを抑制するように形成されていてもよい。
上記の歯車装置でも、第２転動体がクランク部材の軸線方向に移動することを防止することができる。第２転動体の移動を防止するための部材を省略することができる。

本発明の歯車装置では、一対の支持部材の内歯歯車に対向する位置に一対の追加の窪みが形成されており、内歯歯車と各々の追加の窪みの間に第３転動体と第２外輪を配置することによって、一対の支持部材が内歯歯車に対して自転可能であるとともに軸線方向へ変位不能な状態で支持されていることが好ましい。
上記の歯車装置によると、歯車装置の部品数をさらに少なくすることができる。すなわち、内歯歯車と一対の支持部材の間でも内輪を省略することができる。また、内輪を省略することによって、内歯歯車と一対の支持部材の間の距離を短くすることができる。換言すると、内歯歯車の径を小さくすることができるため、コンパクトな歯車装置を実現することができる。

本発明の歯車装置によると、歯車装置の部品数を少なくすることができる。部品数を少なくすることによって、低コストの歯車装置を実現することができる。

第１実施例の歯車装置の断面図を示す。図１のII−II線に沿った断面図を示す。第１実施例の歯車装置のクランク部材とその周囲の拡大図を示す。従来の歯車装置のクランク部材とその周囲の拡大図を示す。第２実施例の歯車装置のクランク部材とその周囲の拡大図を示す。第３実施例の歯車装置のクランク部材とその周囲の拡大図を示す。第４実施例の歯車装置の断面図を示す。

実施例の主要な特徴を以下に列記する。
（第１特徴）モータ２８が固定されている入力側部材４０に、筒体３４がボルト３６で固定されている。筒体３４がモータ２８に対して回転不能に固定されている。出力側部材２が取り付けられる支持部材４２Ｘと筒体３４の間に、オイルシール１２が配置されている。（図１）
（第２特徴）出力側部材２と筒体３４がボルト４３６で固定されている。筒体３４が出力側部材２に対して回転不能に固定されている。入力側部材４０と筒体３４の間に、オイルシール４１２が配置されている。（図７）
（第３特徴）クランク部材１４のシャフト６０に、スプライン６２が形成されており、スプライン６２に平歯車３０が固定されている。平歯車３０は、モータ歯車２６と噛み合っている。
（第４特徴）支持部材４２Ｙと外輪６Ｙの間に、クランク部材１４と一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙの間の予圧を調整する予圧調整部材２７が配置されている。

図面を参照して実施例を説明する。
以下の実施例では、モータに固定されているモータ歯車の自転を減速して出力する減速装置について例示する。しかしながら、本発明の技術は、減速装置に限定されるものではなく、モータ歯車の回転を増速して出力する歯車装置（増速装置）にも適用することができる。
（第１実施例）
図１は、本実施例の歯車装置１０の断面図を示している。図２は、図１のII−II断面図を示している。図３は、後述するクランク部材１４とそのクランク部材１４の周囲の拡大図を示している。
歯車装置１０は、大まかにいって、内歯歯車４８と外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙとキャリアとクランク部材１４を備えている。
図２に示すように、外歯歯車１８Ｙは、内歯歯車４８と異なる歯数を有している。また、外歯歯車１８Ｙは、内歯歯車４８と噛み合った状態を維持して内歯歯車４８の内側に配置されている。実際には、外歯歯車１８Ｙは、内歯ピン２４を介して内歯歯車４８と噛み合っている。外歯歯車１８Ｙは、内歯歯車４８の軸線５６の周りに公転することができる。換言すると、外歯歯車１８Ｙは、内歯歯車４８の軸線５６の周りを偏心回転することができる。また、外歯歯車１８Ｙは、内歯歯車４８に対して自転することができる。外歯歯車１８Ｙの中心に中心貫通孔２５Ｙが形成されている。外歯歯車１８Ｙの中心からオフセットされた位置に、オフセット貫通孔１９Ｙが形成されている。オフセット貫通孔１９Ｙは、外歯歯車１８Ｙの周方向に等間隔に１２個形成されている。
図１に示すように、歯車装置１０は、一対の外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙを有している。上述した外歯歯車１８Ｙの説明は、外歯歯車１８Ｘにも適用することができる。すなわち、外歯歯車１８Ｘの中心に中心貫通孔２５Ｘが形成されており、内歯歯車４８の中心からオフセットされた位置に、オフセット貫通孔１９Ｘが外歯歯車１８Ｘの周方向に等間隔に１２個形成されている。外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙは、共通の内歯ピン２４を介して内歯歯車４８と噛み合っている。

図１に示すように、柱状部材４６と一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙによってキャリアが形成されている。以下の説明では、柱状部材４６、支持部材４２Ｘ及び支持部材４２Ｙを併せて、キャリア４２と称することがある。柱状部材４６は、外歯歯車１８Ｘのオフセット貫通孔１９Ｘと、外歯歯車１８Ｙのオフセット貫通孔１９Ｙを通過している。一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙの内歯歯車４８に対向する位置に、一対の追加の窪み４１Ｘ，４１Ｙが形成されている。支持部材４２Ｘと支持部材４２Ｙは、ボルト３８によって固定されている。一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙは、窪み４１Ｘ，玉（第３転動体）２０Ｘ，外輪（第２外輪）２２Ｘと、窪み４１Ｙ，玉２０Ｙ，外輪２２Ｙによって、内歯歯車４８に対して自転可能であるとともに軸方向へ変位不能な状態で支持されている。図１，２に示すように、支持部材４２Ｘから柱状部材４６が伸びて形成されている。柱状部材４６の外側に内ローラ４５が配置されている。内ローラ４５は、柱状部材４６に対して自転可能に配置されている。柱状部材４６は、支持部材４２Ｘの周方向に等間隔で１２本形成されている。柱状部材４６と外歯歯車１８Ｘのオフセット貫通孔１９Ｘの間には、外歯歯車１８Ｘが内歯歯車４８の軸線５６の周りに公転することを許容する隙間が形成されている。柱状部材４６と外歯歯車１８Ｙのオフセット貫通孔１９Ｙの間には、外歯歯車１８Ｙが内歯歯車４８の軸線５６の周りに公転することを許容する隙間が形成されている。
一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙは、外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙを軸線５６の上下から挟む位置に形成されている。支持部材４２Ｘと支持部材４２Ｙは、ボルト３８で固定されている。一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙによって、外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙが、軸線５６方向に変位することを抑制できる。また、一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙによって、歯車装置１０の作動中に、歯車装置１０が軸線５６と直交する方向にひずむことを防止できる。すなわち、一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙによって、歯車装置１０のねじれ剛性を高くすることができる。

図３にクランク部材１４と、クランク部材１４の周囲の拡大図を示している。後述する筒体３４とオイルシール１２と入力歯車３０は省略している。図３を参照して、歯車装置１０のクランク部材１４の構成について説明する。
クランク部材１４は、大まかにいって、シャフト６０と偏心部材７２Ｘ，７２Ｙと入力歯車３０（図１を参照）を備えている。クランク部材１４は、外歯歯車１８Ｘの中心貫通孔２５Ｘと、外歯歯車１８Ｙの中心貫通孔２５Ｙを通過している。シャフト６０の紙面下側の端部にスプライン６２が形成されている。スプライン６２によって、入力歯車３０（図１を参照）をシャフト６０に固定することができる。
偏心部材７２Ｘは、シャフト６０の軸線５６（図２に示している内歯歯車４８の軸線５６と同じ）からオフセットされた位置に回転軸線を有している。また、偏心部材７２Ｘは、円筒ころ軸受（第２転動体）１６Ｘを介して、外歯歯車１８Ｘの中心貫通孔２５Ｘに嵌りこんでいる。円筒ころ軸受１６Ｘによって、偏心部材７２Ｘが、外歯歯車１８Ｘの中心貫通孔２５Ｘの内側に嵌りこんだ状態で自転することができる。
偏心部材７２Ｙは、シャフト６０の軸線５６からオフセットされた位置に回転軸線を有している。また、偏心部材７２Ｙは、円筒ころ軸受１６Ｙを介して、外歯歯車１８Ｙの中心貫通孔２５Ｙに嵌りこんでいる。円筒ころ軸受１６Ｙによって、偏心部材７２Ｙが、外歯歯車１８Ｙの中心貫通孔２５Ｙの内側に嵌りこんだ状態で自転することができる。

シャフト６０の表面の偏心部材７２Ｘ，７２Ｙを挟む位置に、一対の窪み９Ｘ，９Ｙが形成されている。支持部材４２Ｘと窪み９Ｘの間に、玉（第１転動体）８Ｘと外輪（第１外輪）６Ｘが配置されている。支持部材４２Ｙと窪み９Ｙの間に、玉８Ｙと外輪６Ｙが配置されている。本実施例では、窪み９Ｘ，玉８Ｘ，外輪６Ｘがアンギュラ玉軸受を構成し、窪み９Ｙ，玉８Ｙ，外輪６Ｙもアンギュラ玉軸受を構成している。各々のアンギュラ玉軸受によって、クランク部材１４のシャフト６０が、キャリア４２に対して自転可能であるとともに軸線方向に変位不能な状態で支持されている。すなわち、クランク部材１４が、一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙに対して自転可能であるとともに軸線方向に変位不能な状態で支持されている。
偏心部材７２Ｘの外周面に周方向に伸びる窪み７０Ｘが形成されている。窪み７０Ｘと外歯歯車１８Ｘの中心貫通孔２５Ｘの間に円筒ころ軸受（第２転動体）１６Ｘが配置されている。円筒ころ軸受１６Ｘの一部が窪み７０Ｘに収容されているため、円筒ころ軸受１６Ｘは軸線方向へ移動することが抑制されている。
偏心部材７２Ｙの外周面に周方向に伸びる窪み７０Ｙが形成されている。窪み７０Ｙと外歯歯車１８Ｙの中心貫通孔２５Ｙの間に円筒ころ軸受１６Ｙが配置されている。円筒ころ軸受１６Ｙの一部が窪み７０Ｙに収容されているため、円筒ころ軸受１６Ｙは軸線方向へ移動することが抑制されている。
支持部材４２Ｙと外輪６Ｙの間に、予圧調整部材２７が配置されている。予圧調整部材２７によって、一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙとクランク部材１４の間の予圧を適切に調節することができる。符号５２Ｘ，５２Ｙは、円筒ころ軸受１６Ｘ，１６Ｙを保持するための保持器を示している。図２に示すように、保持器５２Ｙには、２０個の円筒ころ軸受１６Ｙが保持されている。同様に、保持器５２Ｘには、２０個の円筒ころ軸受１６Ｘが保持されている。クランク部材１４のシャフト６０に、その軸線５６に沿って伸びる貫通孔５８が形成されている。

図３、図４を参照して、本実施例の歯車装置１０の特徴を説明する。
図４は、従来の歯車装置のクランク部材１１４と、クランク部材１１４の周囲の拡大図を示している。なお、クランク部材１１４は、従来の歯車装置のクランク部材の特徴を本実施例の歯車装置のクランク部材１４に対応させて示すものであり、前述した特許文献で使用されているクランク部材と完全に一致するものではない。
従来の歯車装置では、クランク部材１１４を一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙに対して自転可能に支持させるために、クランク部材１１４とキャリア４２の間に、内輪８２Ｘと転動体８Ｘと外輪６Ｘを配置している。また、内輪８２Ｘが軸方向に移動することを規制するための止め部材８０Ｘも配置されている。同様に、内輪８２Ｙと転動体８Ｙと外輪６Ｙを有しており、止め部材８０Ｙを有している。しかしながら、本実施例の歯車装置１０は、内輪８２Ｘ，８２Ｙと、止め部材８０Ｘ，８０Ｙを有していない。すなわち、本実施例の歯車装置１０と従来の歯車装置を比較すると、歯車装置１０の方が、従来の歯車装置よりも周囲の部品数を大幅に減らすことができる。さらに、上述したように、内輪を有さない本実施例（図３）のクランク部材１４と、内輪８２Ｘ，８２Ｙを有する従来のクランク部材１１４を比較すると、クランク部材１４の貫通孔５８の内径をＢ１とし、クランク部材１１４の貫通孔１５８の内径をＢ２とし、両者の外輪６Ｘ，６Ｙの外径をＡとすると、クランク部材１４の方が、クランク部材１１４よりも内径を大きくすることができる。すなわち、Ｂ１＞Ｂ２の関係を得ることができる。よって、クランク部材１４は、多くの配線や配管等を通過させるスペースを十分確保することができる。

クランク部材１４のシャフト６０が自転すると、偏心部材７２Ｘ，７２Ｙが偏心回転する。すなわち、図２に示すように、偏心部材７２Ｙの回転軸線５４が、シャフト６０の軸線５６の周りを矢印５５に示すように公転する。矢印５５は、回転軸線５４の軸線５６に対する公転半径を示すものではなく、公転の方向を示しているにすぎない。実際の公転半径は、回転軸線５４と軸線５６のオフセット距離に等しい。偏心部材７２Ｙが軸線５６の周りに公転すると、外歯歯車１８Ｙが、内歯歯車４８に対して内歯歯車４８の軸線５６の周りを矢印５５方向に公転する。
外歯歯車１８Ｙが内歯歯車４８に噛み合ったまま軸線５６の周りを公転すると、外歯歯車１８Ｙは内歯歯車４８に対して自転する。外歯歯車１８Ｙが自転すると、キャリア４２が内歯歯車４８に対して自転する。

歯車装置１０の他の特徴を図１を参照して説明する。
上述したように、一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙの内歯歯車４８に対向する位置に、一対の追加の窪み４１Ｘ，４１Ｙが形成されている。一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙが、外輪（第２外輪）２２Ｘ，２２Ｙと、玉（第３転動体）２０Ｘ，２０Ｙと、一対の追加の窪み４１Ｘ，４１Ｙによって、内歯歯車４８に対して自転可能であるとともに軸方向に変位不能な状態で支持されている。すなわち、ここでも内輪を省略しており、歯車装置１０を構成する部品数を減らしている。さらに、内歯歯車４８と一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙの距離を短くすることが可能である。すなわち、内歯歯車４８の径を小さくすることができる。歯車装置１０をコンパクトにすることができる。
モータ２８が固定されている入力側部材４０と筒体３４が、ボルト３６によって固定されている。すなわち、筒体３４はモータ２８に対して回転しない。筒体３４の貫通孔３２に配線や配管等が通過する場合、貫通孔３２を通過した配線や配管等と、モータ２８に接続する配線等が束ねられることが多い。筒体３４がモータ２８に対して回転しないため、束ねられた配線等に負荷が加わることを抑制できる。

図１に示すように、クランク部材の下部に入力歯車３０が固定されている。入力歯車３０の中心に、図示しない貫通孔が形成されており、その貫通孔内にスプライン穴が形成されている。入力歯車３０のスプライン穴が、図３に詳しく示しているクランク部材１４のシャフト６０に形成されているスプライン６２と噛み合っている。すなわち、シャフト６０の外側表面に入力歯車３０が形成されているため、貫通孔５８のスペースを確保しつつ、モータ等の回転をクランク部材１４に伝達することができる。
入力歯車３０は、モータ２８の出力軸と一体に回転するモータ歯車２６と噛み合っている。モータ２８は、入力側部材４０に固定されている。入力側部材４０と内歯歯車４８が、ボルト４４によって固定されている。出力側部材２と支持部材４２Ｘが、ボルト４によって固定されている。
筒体３４と支持部材４２Ｘの間に、オイルシール１２が配置されている。また、内歯歯車４８と支持部材４２Ｘの間に、オイルシール５０が配置されている。オイルシール１２，５０によって、歯車装置１０内に注入されたオイルが歯車装置１０の外部に漏れることを防止できる。

図２に示すように、外歯歯車１８Ｙの歯数は、内歯歯車４８の歯数よりも少ない。外歯歯車１８Ｙの周方向の外歯が、内歯歯車４８の周方向の内歯ピン２４に噛み合った状態を維持して、外歯歯車１８Ｙが、矢印５５に示すように内歯歯車４８の軸線５６の周りに公転する。内歯歯車４８の自転が拘束されると（すなわち、入力側部材４０の自転が拘束されると）、外歯歯車１８Ｙは、内歯歯車４８の内部を矢印５５の方向に公転しつつ、矢印５５とは反対方向に自転する。外歯歯車１８Ｙが自転すると、１２本の柱状部材４６が外歯歯車１８Ｙの自転に追従して公転する。柱状部材４６が自転すると、支持部材４２Ｘに固定されている出力側部材２が、内歯歯車の軸線５６の周りに自転する。一方、外歯歯車１８Ｙの自転が拘束されると（すなわち、出力側部材２の自転が拘束されると）、外歯歯車１８Ｙは、矢印５５に示すように内歯歯車４８の軸線５６の周りに公転する。外歯歯車１８Ｙが公転すると、内歯歯車４８は矢印５５の方向に自転する。内歯歯車４８が自転すると、内歯歯車に固定されている入力側部材４０が内歯歯車４８の軸線５６の周りに自転する。外歯歯車１８Ｙの自転が拘束されている場合は、モータ２８も内歯歯車４８の軸線５６の周りに自転する。また、一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙは自転も公転もしない。
本実施例では、内歯歯車４８の歯数が３０本であり、外歯歯車１８Ｙの歯数が２９本である。内歯歯車４８の自転が拘束されると、外歯歯車１８Ｙが３０回公転することによって、外歯歯車１８Ｙが１回自転する。一方、外歯歯車１８Ｙの自転が拘束されると、外歯歯車１８Ｙが３０回公転することによって、内歯歯車４８が１回自転する。

上記の外歯歯車１８Ｙの説明は、外歯歯車１８Ｘに対しても共通である。ただし、軸線５６に対する偏心方向が反対である。図２において、外歯歯車１８Ｘの偏心部材７２Ｘの回転軸線と、外歯歯車１８Ｙの偏心部材７２Ｙの回転軸線５４は、軸線５６をはさんだ反対側にある。すなわち、外歯歯車１８Ｙと外歯歯車１８Ｘは、軸線５６に対して対称の位置になっている。それによって、外歯歯車１８Ｙと外歯歯車１８Ｘは、回転バランスが確保される関係を実現している。

本実施例の歯車装置１０では、モータ２８の出力軸に固定されているモータ歯車２６の自転が、入力歯車３０をクランク部材１４の軸線５６の周りに自転させる。モータ歯車２６と入力歯車３０の歯数差を調節することによって、モータ２８の出力軸の自転速度を変化してクランク部材１４を自転させることができる。すなわち、モータ２８の出力軸の自転速度を減速させることもできるし、モータ２８の出力軸の自転速度を増速させることもできる。モータ歯車２６と入力歯車３０の歯数を等しくすると、モータ２８の出力軸の自転速度を変化させないでクランク部材１４を自転させることもできる。また、本実施例の歯車装置１０では、モータ２８の出力軸の回転を、歯車を利用してクランク部材１４に伝達している。しかしながら、モータの出力軸の回転を、プーリー等を利用してクランク部材に伝達することもできる。
クランク部材１４が自転すると、クランク部材１４の偏心部材７２Ｘ，７２Ｙは、軸線５６の周りを公転する。偏心部材７２Ｘ，７２Ｙが公転すると、外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙは、内歯ピン２４を介して内歯歯車４８に噛み合った状態を維持して矢印５５（図２を参照）方向に公転する。ここで内歯歯車４８の自転を拘束すると、外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙは、内歯歯車４８に噛み合った状態を維持して矢印５５の方向に公転しながら矢印５５とは反対方向に自転する。外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙが自転すると、一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙが軸線５６の周りを矢印５５とは反対方向に自転する。一方、外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙの自転を拘束すると、外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙは、内歯ピン２４を介して内歯歯車に噛み合った状態を維持して矢印５５方向に公転する。外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙが公転すると、内歯歯車４８が軸線５６の周りを矢印５５の方向に自転する。
外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙと、内歯歯車４８の歯数を調整することによって、クランク部材１４の自転速度と歯車１０の出力部材（外歯歯車１８Ｘ，１８Ｙの自転を拘束した場合、出力部材は入力側部材４０に相当する。内歯歯車４８の自転を拘束した場合、出力部材は出力側部材２に相当する。）の自転速度の比を変化させることができる。

（第２実施例）
図５を参照して本実施例の歯車装置について説明する。本実施例の歯車装置は、歯車装置１０の変形例であり、クランク部材と、クランク部材の周囲の構成が異なるだけである。ここでは、歯車装置１０と相違する部分のみ説明する。歯車装置１０と同様の部材については、歯車装置１０と同じ参照番号を付すことによって説明を省略する。
図５に示すクランク部材２１４では、偏心部材７２Ｘ，７２Ｙの外周面に窪みが形成されていない。偏心部材７２Ｘと外歯歯車１８Ｘの間に、円筒ころ軸受１６Ｘが配置されている。円筒ころ軸受１６Ｘは、保持器２５２Ｘに収容されている。外輪（第１外輪）２０６Ｘが保持器２５２Ｘに当接しており、円筒ころ軸受１６Ｘがクランク部材２１４の軸線５６方向へ移動することを抑制している。偏心部材７２Ｙと外歯歯車１８Ｙの間に、円筒ころ軸受１６Ｙが配置されている。円筒ころ軸受１６Ｙは、保持器２５２Ｙに収容されている。外輪２０６Ｙが保持器２５２Ｙに当接しており、円筒ころ軸受１６Ｙがクランク部材２１４の軸線５６方向へ移動することを抑制している。
本実施例の歯車装置では、外輪２０６Ｘと、円筒ころ軸受１６Ｘの保持器２５２Ｘが当接している。円筒ころ軸受１６Ｘが軸線方向に移動することを許容される範囲内では、外輪２０６Ｘと保持器２５２Ｘの間に隙間が形成されていてもよい。同様に、円筒ころ軸受１６Ｙが軸線方向に移動することを許容される範囲内では、外輪２０６Ｙと保持器２５２Ｙの間に隙間が形成されていてもよい。すなわち、円筒ころ軸受１６Ｘ，１６Ｙが軸線方向に移動することによって、歯車装置の動作に悪影響を及ぼすことを抑制できればよい。

（第３実施例）
図６を参照して本実施例の歯車装置について説明する。本実施例の歯車装置は、歯車装置１０の変形例であり、クランク部材と、クランク部材の周囲の構成が異なるだけである。ここでは、歯車装置１０と相違する部分のみ説明する。歯車装置１０と同様の部材については、歯車装置１０と同じ参照番号を付すことによって説明を省略する。
図６に示すクランク部材３１４では、シャフト６０の表面の偏心部材７２Ｘ，７２Ｙを挟む位置に一対の窪み３０９Ｘ，３０９Ｙが形成されている。窪み３０９Ｘと支持部材４２Ｘの間に、ころ（転動体）３０８Ｘと外輪３０６Ｘが配置されている。窪み３０９Ｙと支持部材４２Ｙの間に、ころ３０９Ｙと外輪３０６Ｙが配置されている。窪み３０９Ｘ，ころ３０８Ｘ，外輪３０６Ｘと、窪み３０９Ｙ，ころ３０８Ｙ，外輪３０６Ｙによって、クランク部材３１４が、一対の支持部材４２Ｘ，４２Ｙに対して自転可能であるとともに軸線方向に変位不能な状態で支持されている。
本実施例の歯車装置を歯車装置１０と比較すると、クランク部材３１４のシャフト６０に形成されている窪み３０９Ｘ，３０９Ｙの形状が、クランク部材１４のシャフト６０に形成されている窪み９Ｘ，９Ｙの形状と異なり、転動体（ころ）３０８Ｘ，３０８Ｙが、転動体（玉）８Ｘ，８Ｙと異なり、外輪３０６Ｘ，３０６Ｙの形状が、外輪６Ｘ，６Ｙの形状と異なる。歯車装置のサイズや、所望する性能に応じて適宜選択することができる。

（第４実施例）
図７を参照して本実施例の歯車装置４１０について説明する。歯車装置４１０は、歯車装置１０の変形例であり、歯車装置１０と相違する部分のみ説明する。歯車装置１０と同様の部材については、歯車装置１０と同じ参照番号を付すことによって説明を省略する。
歯車装置４１０では、ボルト４３６によって、出力側部材２と筒体３４が固定されている。筒体３４は、内歯歯車４８に対して出力側部材２と同じ速度で自転する。モータ２８が固定されている入力側部材４０と筒体３４の間には、オイルシール４１２が配置されている。オイルシール４１２によって、歯車装置４１０内に注入されたオイルが、歯車装置４１０の外部に漏れることを防止できる。
歯車装置４１０の出力側部材を、重力方向の下側に配置することがある。歯車装置４１０内に注入されたオイルは、重力方向の下側から漏れやすい。歯車装置４１０は、出力側部材２と筒体３４が相対的に回転しないため、歯車装置４１０内に注入されたオイルが漏れにくいという特徴を有している。
筒体３４を出力側部材２に固定するか、又は筒体３４を入力側部材４０に固定するかの選択は、目的と使用用途に応じて適宜選択することができる。

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。
上記実施例では、クランク部材のシャフトの中心に貫通孔が形成されている。しかしながら、歯車装置の内部に配線や配管等を通過させない場合は、その貫通孔は必ずしも必要ではない。目的と用途に合わせて形成すればよい。
上記実施例では、２枚の外歯歯車が使用されており、内歯歯車の軸線に対して対称に偏心している。しかしながら、外歯歯車の枚数は２枚に限られない。外歯歯車の枚数は１枚でもよいし、３枚以上でもよい。外歯歯車の枚数を少なくすると、歯車装置の軸線方向の長さを短くすることに寄与する。外歯歯車の枚数を多くすると、歯車装置の回転バランスがより向上することができる。目的と用途に応じて選択することができる。
上記実施例では、内歯歯車と外歯歯車の歯数の差が１である。しかしながら内歯歯車と外歯歯車の歯数の差は１に限定されず、歯数の差が２でも、歯数の差が３以上でもよい。例えば内歯歯車と外歯歯車の歯数の差が２の場合、外歯歯車が内歯歯車の中心の周りに１回公転すると、外歯歯車は内歯歯車に対して２／（内歯歯車の歯数）回自転する。
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。

Claims

内歯歯車と外歯歯車とキャリアとクランク部材を備えており、
外歯歯車は、内歯歯車と異なる歯数を有しており、内歯歯車と噛み合った状態を維持して内歯歯車の軸線の周りを公転可能であり、中心に中心貫通孔が形成されているとともに、中心からオフセットされた位置にオフセット貫通孔が形成されており、
キャリアは、柱状部材と一対の支持部材を備えており、柱状部材は外歯歯車のオフセット貫通孔を通過しており、一対の支持部材は柱状部材の両端を支持するとともに内歯歯車の軸線の周りを自転可能な状態で内歯歯車に支持されており、
クランク部材は、シャフトと偏心部材を備えており、シャフトは外歯歯車の中心貫通孔を通過しており、偏心部材はシャフトの軸線からオフセットされた位置に回転軸線を有するとともに外歯歯車の中心貫通孔に嵌りこんでおり、シャフトの表面の偏心部材を挟む位置にシャフトを一巡する一対の窪みが形成されており、
前記一対の窪みは、クランク部材の回転軸線方向において、偏心部材側に位置する第１エッジと第１エッジに対向する第２エッジで画定されており、
第１エッジにおける前記シャフトの径は、第２エッジにおける前記シャフトの径よりも大きく、
前記一対の窪みの底部分における前記シャフトの径は、第１エッジにおける前記シャフトの径及び第２エッジにおける前記シャフトの径よりも小さく、
キャリアの各々の支持部材と各々の窪みの間に第１転動体と第１外輪を配置することによって、クランク部材のシャフトがキャリアに対して自転可能であるとともに軸線方向へ変位不能な状態で支持されていることを特徴とする歯車装置。
前記一対の窪み、第１転動体及び第１外輪によって、一対のアンギュラ玉軸受が構成されている請求項１に記載の歯車装置。
前記一対の窪み、第１転動体及び第１外輪によって、一対の円錐ころ軸受が構成されている請求項１に記載の歯車装置。
偏心部材の外周面に周方向に伸びる窪みが形成されており、その窪みと外歯歯車の中心貫通孔の間に第２転動体が配置されていることを特徴する請求項１から３のいずれか一項に記載の歯車装置。
偏心部材と外歯歯車の中心貫通孔の間に第２転動体が配置されており、
第１外輪が、第２転動体がクランク部材の軸線方向へ移動することを抑制することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の歯車装置。