JP5771081B2

JP5771081B2 - 撓み噛合い式歯車装置

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Publication number: JP5771081B2
Application number: JP2011148646A
Authority: JP
Inventors: 真司吉田; 安藤　学; 学安藤; 史人田中
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2031-07-04
Also published as: JP2013015191A

Description

本発明は、撓み噛合い式歯車装置に関する。

特許文献１に示す撓み噛合い式歯車装置は、起振体と、該起振体の外周に配置され該起振体の回転により撓み変形される可撓性を有した筒形状の外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する剛性を有した第１内歯歯車と、該第１内歯歯車に並設され前記外歯歯車と内接噛合する剛性を有した第２内歯歯車と、を備えている。

特開２００９−２９９７６５号公報

特許文献１に記載の撓み噛合い式歯車装置においては、第１内歯歯車と第２内歯歯車との間に筒形状の外歯歯車が介されることで、第１内歯歯車と第２内歯歯車との間で動力伝達がなされる。ここで、外歯歯車の第１内歯歯車と噛合う部分と、第２内歯歯車と噛合う部分とにかかる噛合い荷重の方向は互いに逆となる。そして、この逆の噛合い荷重によって外歯歯車にはせん断応力が生じる。即ち、より大きなせん断応力に耐えうるように外歯歯車の強度を強くすれば、伝達トルクをより向上させることが可能となってくる。しかし、単に外歯歯車の強度向上のために外歯歯車の肉厚を増大させると、起振体で外歯歯車を撓ませるために大きな力が必要となるなどの不具合が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、前記の問題点を解決するべくなされたもので、伝達トルクの増大を可能とする撓み噛合い式歯車装置を提供することを課題とする。

本発明は、起振体と、該起振体の外周に配置され該起振体の回転により撓み変形される可撓性を有した筒形状の外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する剛性を有した第１内歯歯車と、該第１内歯歯車に並設され前記外歯歯車と内接噛合する剛性を有した第２内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置において、前記起振体が、前記第１内歯歯車に内接噛合する前記外歯歯車を撓み変形させる第１カムと、該第１カムに対して位相が異なり該第１カムに隣接して設けられるとともに前記第２内歯歯車に内接噛合する前記外歯歯車を撓み変形させる第２カムと、を備え、且つ、軸方向において、前記第１、第２内歯歯車の内歯と前記外歯歯車の外歯との２つの噛合部と、該２つの噛合部の間にあり該内歯と該外歯との噛合わない非噛合部とが構成され、前記起振体の回転中心から該外歯歯車の外周までの距離を第１距離Ｌ１、前記第１、第２内歯歯車の内歯の歯丈を第２距離Ｌ２とするときに、前記第１、第２内歯歯車に前記外歯歯車が噛合っている周方向位置において、前記噛合部での前記第１距離Ｌ１と前記第２距離Ｌ２との和よりも、前記非噛合部での該第１距離Ｌ１と該第２距離Ｌ２との和のほうが小さくされ、更に、前記起振体と前記外歯歯車との間に、該外歯歯車を回転可能に支持する転動体を有する起振体軸受を備え、該転動体の直径が前記噛合部よりも前記非噛合部で小さくされていることで、前記噛合部での第１距離Ｌ１よりも、前記非噛合部での第１距離Ｌ１が小さくされていることにより、前記課題を解決したものである。あるいは、前記起振体と前記外歯歯車との間に、該外歯歯車を回転可能に支持する転動体と、該転動体の外周に配置される外輪と、を有する起振体軸受を備え、該外輪の厚みが前記噛合部よりも前記非噛合部で小さくされていることで、前記噛合部での第１距離Ｌ１よりも、前記非噛合部での第１距離Ｌ１が小さくされていることにより、前記課題を解決したものである。

従来では、第１内歯歯車に内接噛合する外歯歯車の部分と第２内歯歯車と内接噛合する外歯歯車の部分を起振体で同一位相に撓み変形させていた。即ち、外歯歯車の第１内歯歯車と噛合う範囲及び第２内歯歯車と噛合う範囲が外歯歯車の周方向で近接していた。このため、内歯と外歯との噛合いで生じていた逆方向への噛合い荷重によって外歯歯車に生じるせん断応力は、局所的に集中していた。

これに対して、本発明においては、起振体が、第１内歯歯車に内接噛合する外歯歯車を撓み変形させる第１カムと、第１カムに対して位相が異なり第１カムに隣接して設けられるとともに第２内歯歯車に内接噛合する外歯歯車を撓み変形させる第２カムと、を備えている。このため、起振体の第１カムと第２カムとで、第１、第２内歯歯車に内接噛合する外歯歯車をそれぞれ互いに異なる位相で撓み変形させる。即ち、外歯歯車の第１内歯歯車と噛合う範囲と外歯歯車の第２内歯歯車と噛合う範囲との間の周方向における距離を長くとることができ、せん断荷重を外歯歯車の広い範囲に分散させることができる。即ち、外歯歯車に加わる単位面積当たりのせん断応力を低減できることから、外歯歯車の肉厚を厚くすることなく、結果的に伝達トルクを増大させることができる。

そして、本発明では、軸方向において、第１、第２内歯歯車の内歯と外歯歯車の外歯との２つの噛合部とその２つの噛合部の間にあり内歯と外歯との噛合わない非噛合部とが構成されている。そして、第１、第２内歯歯車に外歯歯車が噛合っている周方向位置において、噛合部での第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との和よりも、非噛合部での第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との和のほうを小さくしている。このため、第１カムまたは第２カムにより外歯歯車が撓み第１内歯歯車若しくは第２内歯歯車に外歯歯車が内接噛合する際に、噛合部では内歯と外歯とが噛合い、非噛合部では確実に外歯と内歯とが非接触の状態を保つことができる。即ち、第１カムまたは第２カムにより十分に撓まない外歯歯車の非噛合部では、内歯と外歯との間で不要な干渉を確実に防止することができる。したがって、本発明では、第１カムと第２カムで実現されるそれぞれの噛合い範囲の位相のずれを確実に担保することが可能となる。

本発明によれば、撓み噛合い式歯車装置の伝達トルクを増大させることができる。

本発明の第１実施形態に係る撓み噛合い式歯車装置の全体構成の一例を示す分解斜視図同じく全体構成の一例を示す断面図同じく起振体を示す正面図（Ａ）と断面図（Ｂ）同じく起振体を示す概略斜視図（Ａ）と起振体の外周に配置された外歯歯車を示す概略斜視図（Ｂ）同じく起振体から第１、第２内歯歯車の内歯までの断面構成を示した模式図本発明の第１実施形態に係る外歯歯車における２つの噛合い荷重の方向を示す図（Ａ）と従来技術に係る外歯歯車における２つの噛合い荷重の方向を示す図（Ｂ）図６に示した外歯歯車それぞれを周方向に展開した状態を示す図（Ａ）、（Ｂ）本発明の第２〜第４実施形態に係る起振体から第１、第２内歯歯車の内歯までの断面構成を示した模式図

以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態の一例を詳細に説明する。なお、図３以降では、特に第１カムと第２カムによるそれぞれの噛合い範囲の違いが分かるように誇張して示している。

最初に、本実施形態の全体構成について、概略的に説明する。

撓み噛合い式歯車装置１００は、図１、図２に示す如く、起振体１０４と、起振体１０４の外周に配置され起振体１０４の回転により撓み変形される可撓性を有した筒形状の外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂ（１２０）と、外歯歯車１２０Ａが内接噛合する剛性を有した減速用内歯歯車１３０Ａ（第１内歯歯車）と、減速用内歯歯車１３０Ａに並設され外歯歯車１２０Ｂと内接噛合する剛性を有した出力用内歯歯車１３０Ｂ（第２内歯歯車）と、を備えている。そして、起振体１０４は、図２〜図４（Ａ）に示す如く、第１カム１０４Ａと、第１カム１０４Ａに対して位相が異なり第１カム１０４Ａに隣接して設けられる第２カム１０４Ｂと、を備えている。第１カム１０４Ａは減速用内歯歯車１３０Ａに内接噛合する外歯歯車１２０Ａを撓み変形させ、第２カム１０４Ｂは出力用内歯歯車１３０Ｂに内接噛合する外歯歯車１２０Ｂを撓み変形させる。更には、図５に示す如く、軸方向Ｏにおいて、減速用内歯歯車１３０Ａ、出力用内歯歯車１３０Ｂ（単に内歯歯車１３０とも称する）の内歯１２８Ａ、１２８Ｂ（１２８）と外歯歯車１２０の外歯１２４Ａ、１２４Ｂ（１２４）との２つの噛合部Ｍと、２つの噛合部Ｍの間にあり内歯１２８Ａ、１２８Ｂと外歯１２４Ａ、１２４Ｂとの噛合わない非噛合部Ｎと、が構成されている。ここで、起振体１０４の回転中心Ｏから外歯歯車１２０の外周までの距離を第１距離Ｌ１、内歯歯車１３０の内歯１２８の歯丈を第２距離Ｌ２とする。なお、外歯歯車１２０の外周とは、同一円周上における最大径の部分をいい、外歯１２４がある部分ではその歯先を、外歯１２４がない部分（例えば、図８（Ｃ）のように、外歯の歯先が切除されている部分）では最外径の部分をいう。すると、減速用内歯歯車１３０Ａ、出力用内歯歯車１３０Ｂに外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂが噛合っている周方向位置において（外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂの周方向の、減速用内歯歯車１３０Ａ、出力用内歯歯車１３０Ｂと噛合っている部分において）、噛合部Ｍでの第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との和よりも、非噛合部Ｎでの第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との和のほうが小さくされている。

以下、各構成要素について詳細に説明を行う。

起振体１０４は、図２〜図４（Ａ）に示す如く、略柱形状である。詳しく説明すると、起振体１０４では、軸方向Ｏで、第１カム１０４Ａと第２カム１０４Ｂとが並列配置されている。第１、第２カム１０４Ａ、１０４Ｂはそれぞれ、偏心（偏心量Ｌ）した位置を中心とする一定の曲率半径ｒ１による噛合い範囲ＦＡＡ、ＦＡＢを備え、複数の曲率半径を組み合わせた形状とされている（なお、図３においては、噛合い範囲ＦＡＡ、ＦＡＢは、起振体１０４の時計回りのときの噛合い範囲を、反時計回りのときの噛合い範囲の両方を合わせたものを示している）。そして、第１カム１０４Ａと第２カム１０４Ｂとは同一形状とされている。そして、起振体１０４は、噛合い範囲ＦＡＡ、ＦＡＢそれぞれで、外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂと減速用内歯歯車１３０Ａ、出力用内歯歯車１３０Ｂとの噛合い状態を実現するようにされている。なお、図３（Ａ）において、第１カム１０４Ａでは、方向ｐが（噛合い範囲ＦＡＡのある）長軸方向ＬＸＡとされ、方向ｑが短軸方向ＳＸＡとされている。そして、第２カム１０４Ｂでは、方向ｑが（噛合い範囲ＦＡＢのある）長軸方向ＬＸＢとされ、方向ｐが短軸方向ＳＸＢとされている。即ち、第１カム１０４Ａの長軸方向ＬＸＡと第２カム１０４Ｂの長軸方向ＬＸＢとは、直交し、軸方向Ｏを中心とする回転角の位相として９０度ずれている。なお、本実施形態では当該回転角の位相が９０度ずれているが、その位相のずれの大きさは別の値であってもよい。例えば、当該回転角が少なくとも複数の外歯１２４（若しくは内歯１２８）の歯数で構成される角度であってもよい。その際には、相応に撓み噛合い式歯車装置１００の伝達トルクを向上できる。そして、当該回転角が４５度程度までであれば、より伝達トルクを向上させながら第１カム１０４Ａと第２カム１０４Ｂのとの境界領域で生じる外歯歯車１２０の撓み量を少なく保つことができる。当該回転角が４５度程度から９０度ぐらいまでのときは、撓み噛合い式歯車装置１００の伝達トルクを著しく向上させることができる。なお、起振体１０４には、中央に図示しない入力軸が挿入される入力軸孔１０６が形成されている。入力軸が挿入され回転した際に、起振体１０４が入力軸と一体で回転するように、入力軸孔１０６にはキー溝１０８が設けられている。

起振体軸受１１０Ａ、１１０Ｂ（単に起振体軸受１１０とも称する）はそれぞれ、図２に示す如く、起振体１０４（第１、第２カム１０４Ａ、１０４Ｂ）の外側と外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂの内側との間に配置される軸受である。図２に示す如く、起振体軸受１１０Ａ（１１０Ｂ）は、保持器１１４Ａ（１１４Ｂ）、転動体としてのころ１１６Ａ（１１６Ｂ）と、外輪１１８Ａ（１１８Ｂ）と、から構成される。ころ１１６Ａ（１１６Ｂ）は保持器１１４Ａ（１１４Ｂ）に回転可能に保持され、第１カム１０４Ａ（第２カム１０４Ｂ）の外側に接触配置されている。外輪１１８Ａ（１１８Ｂ）は、ころ１１６Ａ（１１６Ｂ）の外側に配置される。外輪１１８Ａ（１１８Ｂ）は、起振体１０４の回転により撓み変形し、その外側に配置される外歯歯車１２０Ａ（１２０Ｂ）を変形させる。

外歯歯車１２０は、図１、図２に示す如く、基部材１２２と、外歯１２４と、から構成される。基部材１２２は、可撓性を有した筒状部材であり、起振体軸受１１０の外側に配置される。外歯１２４（１２４Ａ、１２４Ｂ）は軸方向Ｏに分割された形態であるが、それぞれを支持する基部材１２２が一体とされ共通とされている。外歯１２４は、理論噛合を実現するようにトロコイド曲線に基づいて歯形が決定されている。

減速用内歯歯車１３０Ａは、図２に示す如く、剛性を有した部材で形成されている。減速用内歯歯車１３０Ａは、外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａの歯数よりもｉ（ｉ＝２、４、・・・）枚だけ多い歯数を備える。減速用内歯歯車１３０Ａには、図示しないケーシングがボルト孔１３２Ａを介して固定される。そして、減速用内歯歯車１３０Ａは、外歯歯車１２０Ａと噛合することによって、起振体１０４の回転の減速に寄与する。減速用内歯歯車１３０Ａの内歯１２８Ａは、トロコイド曲線に基づいた外歯１２４Ａに理論噛合するように成形されている。内歯１２８Ａの歯幅は外歯１２４Ａの歯幅よりも短くされており、内歯１２８Ｂに隣接する減速用内歯歯車１３０Ａの内側部分（内歯１２８Ｂに対峙する端部側）には内歯１２８Ａが形成されておらず、非噛合部Ｎが構成されている。

一方、出力用内歯歯車１３０Ｂも、図２に示す如く、減速用内歯歯車１３０Ａと同様に、剛性を有した部材で形成されている。出力用内歯歯車１３０Ｂは、外歯歯車１２０Ｂの外歯１２４Ｂの歯数と同一の内歯１２８Ｂの歯数を備える（等速伝達）。なお、出力用内歯歯車１３０Ｂには、図示しない出力軸がボルト孔１３２Ｂを介して取り付けられて、外歯歯車１２０Ｂの自転と同一の回転が外部に出力される。なお、内歯１２８Ｂの歯幅も外歯１２４Ｂの歯幅よりも短くされており、内歯１２８Ａに隣接する出力用内歯歯車１３０Ｂの内側部分（内歯１２８Ａに対峙する端部側）には内歯１２８Ｂが形成されておらず、非噛合部Ｎが構成されている。

ここで、図５を用いて、本実施形態の起振体１０４から減速用内歯歯車１３０Ａ、出力用内歯歯車１３０Ｂまでの構成を説明する。なお、図５では、内歯歯車１３０の内歯１２８Ａ、１２８Ｂの部分のみを模式的に示しており、保持器１１４Ａ、１１４Ｂについては図示を省略する。

軸方向Ｏにおいて、噛合部Ｍと非噛合部Ｎとがそれぞれ２箇所設けられている。起振体１０４の回転中心Ｏから第１カム１０４Ａ、第２カム１０４Ｂ（起振体１０４）の外周までの距離ｔ１、ころ１１６Ａ、１１６Ｂの直径ｔ２、外輪１１８Ａ、１１８Ｂの厚みｔ３、外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂの厚みｔ４は、噛合部Ｍと非噛合部Ｎにおいて同一とされている（なお、外歯歯車１２０の厚みｔ４とは、外歯１２４がある部分では基部材１２２の内周面からその歯先までを、外歯１２４がない部分では基部材１２２の内周面から基部材１２２の最外径の部分までをいう）。即ち、それらの合計である、第１距離Ｌ１は噛合部Ｍと非噛合部Ｎにおいて同一とされている。しかし、内歯１２８Ａ、１２８Ｂの歯丈の第２距離Ｌ２は、噛合部Ｍで存在するものの、非噛合部Ｎでは内歯１２８Ａ、１２８Ｂが完全に切除されている（未成形）。即ち、非噛合部Ｎでは第２距離Ｌ２がゼロとされている。なお、本実施形態では内歯１２８Ａ、１２８Ｂの歯丈の第２距離Ｌ２が非噛合部Ｎではゼロとされているが、例えば、非噛合部Ｎで内歯の歯先が相応に切除されていることで、非噛合部Ｎの第２距離Ｌ２が噛合部Ｍの第２距離Ｌ２よりも小さくなっていればよい。

次に、撓み噛合い式歯車装置１００の動作について、図２〜図４を用いて説明する。

図示しない入力軸の回転により、起振体１０４が回転すると、その回転状態に応じて、外歯歯車１２０Ａが起振体軸受１１０Ａを介して第１カム１０４Ａに従い撓み変形する。同時に、外歯歯車１２０Ｂも、起振体軸受１１０Ｂを介して第２カム１０４Ｂに従い外歯歯車１２０Ａと異なる位相（９０度の位相ずれ）で撓み変形する。

そして、第１カム１０４Ａでは長軸方向ＬＸＡの噛合い範囲ＦＡＡで、第２カム１０４Ｂでは長軸方向ＬＸＢの噛合い範囲ＦＡＢで、外歯１２４Ａ、１２４Ｂがそれぞれ半径方向外側に移動して、内歯歯車１３０の内歯１２８Ａ、１２８Ｂに噛合する。それに対して、第１カム１０４Ａ（第２カム１０４Ｂ）の短軸方向ＳＸＡ（ＳＸＢ）では、軸方向Ｏで隣接する第２カム１０４Ｂ（第１カム１０４Ａ）の長軸方向ＬＸＡ（ＬＸＢ）に影響され、外歯歯車１２０Ａ（１２０Ｂ）の撓みに影響が出てくる。即ち、第１カム１０４Ａ（第２カム１０４Ｂ）の短軸方向ＳＸＡ（ＳＸＢ）では、外歯歯車１２０Ａと外歯歯車１２０Ｂとの境界領域近傍（非噛合部Ｎ）の外歯歯車１２０Ａ（１２０Ｂ）の部分は、第１カム１０４Ａ（第２カム１０４Ｂ）の外形に従って十分に撓むことが困難となる。つまり、第１カム１０４Ａ（第２カム１０４Ｂ）の短軸方向ＳＸＡ（ＳＸＢ）では、非噛合部Ｎの外歯１２４Ａ（１２４Ｂ）が十分に半径方向内側に移動しない。しかし、内歯１２８Ａ（１２８Ｂ）の歯丈の第２距離Ｌ２が非噛合部Ｎでゼロとされている。このため、第１カム１０４Ａ（第２カム１０４Ｂ）の短軸方向ＳＸＡ（ＳＸＢ）の内歯１２８Ａ（１２８Ｂ）と外歯１２４Ａ（１２４Ｂ）とは、干渉することなく非接触状態を保つことができ、非噛合い状態を構成する。

噛合に際して、起振体軸受１１０Ａ、１１０Ｂは、軸方向Ｏでそれぞれ、外歯１２４Ａを支持する部分と、外歯１２４Ｂを支持する部分とされている。このため、減速用内歯歯車１３０Ａと外歯１２４Ａとの噛合を原因とするころ１１６Ｂのスキュー、及び出力用内歯歯車１３０Ｂと外歯１２４Ｂとの噛合を原因とするころ１１６Ａのスキュー、のそれぞれが防止されている。

外歯歯車１２０Ａと減速用内歯歯車１３０Ａとの噛合位置は、起振体１０４の回転に伴い回転移動する。ここで、起振体１０４が１回転すると、外歯歯車１２０Ａは減速用内歯歯車１３０Ａとの歯数差だけ、回転位相が遅れる。つまり、減速用内歯歯車１３０Ａによる減速比は（（外歯歯車１２０Ａの歯数−減速用内歯歯車１３０Ａの歯数）／外歯歯車１２０Ａの歯数）として求めることができる。

外歯歯車１２０Ｂと出力用内歯歯車１３０Ｂとは共に歯数が同一であるので、外歯歯車１２０Ｂと出力用内歯歯車１３０Ｂとは互いに噛合する部分が移動することなく、同一の歯同士で噛合することとなる。このため、出力用内歯歯車１３０Ｂから外歯歯車１２０Ｂの自転と同一の回転が出力される。結果として、出力用内歯歯車１３０Ｂからは、起振体１０４の回転を減速用内歯歯車１３０Ａによる減速比に基づいて減速した出力を取り出すことができる。

ここで、外歯歯車における長軸方向ＬＸＡ、ＬＸＢと噛合い範囲ＦＡＡ、ＦＡＢにおける噛合い荷重の方向を示す図６と、図６で示す外歯歯車を周方向に展開した図７とを用いて、外歯歯車に生じるせん断応力ＳＴＲについて説明する。なお、図６、図７で示す噛合い範囲ＦＡＡ、ＦＡＢは、図３で示した噛合い範囲ＦＡＡ、ＦＡＢとは異なり、外歯歯車の時計回り、反時計回りの回転のうちの一方（時計回り）による噛合い範囲のみを示している。

従来では、図６（Ｂ）、図７（Ｂ）に示す如く、外歯歯車２０Ａと外歯歯車２０Ｂとを起振体で同一位相に撓み変形させていた。即ち、外歯歯車２０Ａの減速用内歯歯車と噛合う範囲ＦＡＡと外歯歯車２０Ｂの出力用内歯歯車と噛合う範囲ＦＡＢとが外歯歯車２０の周方向で近接していた。このため、内歯と外歯との噛合いで生じていた逆方向への噛合い荷重（白抜き矢印）によって外歯歯車２０に生じるせん断応力ＳＴＲは、局所的に集中していた。

これに対して、本実施形態においては、起振体１０４が、外歯歯車１２０Ａを撓み変形させる第１カム１０４Ａと、第１カム１０４Ａに対して位相が異なり第１カム１０４Ａに隣接して設けられるとともに外歯歯車１２０Ｂを撓み変形させる第２カム１０４Ｂと、を備えている。このため、図６（Ａ）、図７（Ａ）に示す如く、起振体１０４の第１カム１０４Ａと第２カム１０４Ｂとで、外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂをそれぞれ互いに異なる位相（９０度の位相差）で撓み変形させる。即ち、外歯歯車１２０Ａの減速用内歯歯車１３０Ａと噛合う範囲ＦＡＡと、外歯歯車１２０Ｂの出力用内歯歯車１３０Ｂと噛合う範囲ＦＡＢとの間の周方向における距離を長くとることができ、せん断荷重を外歯歯車１２０の広い範囲に分散させることができる。即ち、外歯歯車１２０に生じる単位面積当たりのせん断応力ＳＴＲを低減できる。このため、外歯歯車１２０の肉厚を厚くすることなく、外歯歯車１２０はより大きなせん断応力ＳＴＲを許容でき、結果的に伝達トルクを増大させることができる。

そして、本実施形態では、軸方向Ｏにおいて、内歯１２８Ａ、１２８Ｂと外歯１２４Ａ、１２４Ｂとの２つの噛合部Ｍとその２つの噛合部Ｍの間にあり内歯１２８Ａ、１２８Ｂと外歯１２４Ａ、１２４Ｂとの噛合わない非噛合部Ｎとが構成されている。そして、減速用内歯歯車１３０Ａ、出力用内歯歯車１３０Ｂに外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂが噛合っている周方向位置において、噛合部Ｍでの第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との和よりも、非噛合部Ｎでの第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との和のほうを小さくしている。このため、第１カム１０４Ａ（第２カム１０４Ｂ）により外歯歯車１２０Ａ（１２０Ｂ）が撓み減速用内歯歯車１３０Ａ（出力用内歯歯車１３０Ｂ）に外歯歯車１２０Ａ（１２０Ｂ）が内接噛合する際に、噛合部Ｍでは内歯１２８Ａ（１２８Ｂ）と外歯１２４Ａ（１２４Ｂ）とが噛合い、非噛合部Ｎでは確実に内歯１２８Ａ（１２８Ｂ）と外歯１２４Ａ（１２４Ｂ）とが非接触の状態を保つことができる。即ち、第１カム１０４Ａ（第２カム１０４Ｂ）により十分に撓まない外歯歯車１２０Ａ（１２０Ｂ）の非噛合部Ｎでは、内歯１２８Ａ（１２８Ｂ）と外歯１２４Ａ（１２４Ｂ）との間で不要な干渉を確実に防止することができる。したがって、本実施形態では、第１カム１０４Ａと第２カム１０４Ｂで実現されるそれぞれの噛合い範囲ＦＡＡ、ＦＡＢの位相のずれを確実に担保することが可能となる。特に、本実施形態においては、第１カム１０４Ａと第２カム１０４Ｂとは位相が９０度ずれているので、上述した構成により安定して伝達トルクを著しく向上させることができる。

また、本実施形態においては、非噛合部Ｎにおいて内歯１２８Ａ、１２８Ｂが設けられていない、即ち、噛合部Ｍでの第２距離Ｌ２よりも、非噛合部Ｎでの第２距離Ｌ２が小さくされている。つまり、従来に比べて、起振体１０４の形状と内歯１２８Ａ、１２８Ｂの歯幅を変更するだけなので、本実施形態を容易に実現でき、且つ第１カム１０４Ａと第２カム１０４Ｂで実現されるそれぞれの噛合い範囲ＦＡＡ、ＦＡＢの位相のずれを確実に担保することが可能となる。

即ち、本実施形態においては、撓み噛合い式歯車装置１００の伝達トルクを増大させることができる。

本発明について第１実施形態を挙げて説明したが、本発明は第１実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでも無い。

例えば第１実施形態においては、互いに対峙する端部側の内歯１２８が切除されている(未成形)ことで、噛合部Ｍでの第２距離Ｌ２よりも、非噛合部Ｎでの第２距離Ｌ２が小さくされていた。それにより、減速用内歯歯車１３０Ａ、出力用内歯車１３０Ｂに外歯歯車１２０Ａ、１２０Ｂが噛合っている周方向位置において、噛合部Ｍでの第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との和よりも、非噛合部Ｎでの第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との和のほうを小さくしていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図８（Ａ）に示す第２実施形態の如くであってもよい。なお、図８（Ａ）において、保持器の図示は省略する（図８（Ｂ）、（Ｃ）も同様）。

第２実施形態では、起振体軸受２１０の転動体であるころ２１６Ａ、２１６Ｂの互いに対峙する端部側の直径ｔ２をそれ以外の部分（軸方向外側から中央部分）に比べて小さくしている。このため、図８（Ａ）に示す如く、起振体軸受２１０の外輪２１８Ａ、２１８Ｂと外歯歯車２２０Ａ、２２０Ｂとが、互いに対峙する端部側で直径ｔ２の小さくされたころ２１６Ａ、２１６Ｂに倣う形状となる。即ち、軸方向Ｏにおいて、ころ２１６Ａ、２１６Ｂの互いに対峙する端部側で非噛合部Ｎが構成される。従って、噛合部Ｍでの第１距離Ｌ１よりも、非噛合部Ｎでの第１距離Ｌ１が小さくされている。このため、減速用内歯歯車（出力用内歯歯車）に外歯歯車２２０Ａ（２２０Ｂ）が噛合っている周方向位置において、その外歯２２４Ａ（２２４Ｂ）と内歯２２８Ａ（２２８Ｂ）の非噛合い部Ｎですでに非接触状態が構成され、隣接する外歯２２４Ｂ（２２４Ａ）と内歯２２８Ｂ（２２８Ａ）とは非噛合い状態を安定的に保つことができる。

或いは、図８（Ｂ）に示す第３実施形態の如くであってもよい。第３実施形態では、起振体軸受３１０の外輪３１８Ａ、３１８Ｂの互いに対峙する端部側の外輪の厚みｔ３をそれ以外の部分（軸方向外側から中央部分）に比べて小さくしている。このため、図８（Ｂ）に示す如く、外歯歯車３２０Ａ、３２０Ｂが、互いに対峙する端部側で厚みｔ３の小さくされた外輪３１８Ａ、３１８Ｂに倣う形状となる。即ち、軸方向Ｏにおいて、外輪３２０Ａ、３２０Ｂの互いに対峙する端部側で非噛合部Ｎが構成される。従って、噛合部Ｍでの第１距離Ｌ１よりも、非噛合部Ｎでの第１距離Ｌ１が小さくされている。このため、減速用内歯歯車（出力用内歯歯車）に外歯歯車３２０Ａ（３２０Ｂ）が噛合っている周方向位置において、その外歯３２４Ａ（３２４Ｂ）と内歯３２８Ａ（３２８Ｂ）の非噛合い部Ｎですでに非接触状態が構成され、隣接する外歯３２４Ｂ（３２４Ａ）と内歯３２８Ｂ（３２８Ａ）とは非噛合い状態を安定的に保つことができる。

或いは、図８（Ｃ）に示す第４実施形態の如くであってもよい。第４実施形態では、外歯歯車４２０Ａ、４２０Ｂの外歯４２４Ａ、４２４Ｂの互いに対峙する端部側の歯丈をそれ以外の部分（軸方向外側から中央部分）に比べて小さくしている（即ち、外歯歯車４２０Ａ、４２０Ｂの厚みｔ４において、外歯４２４Ａ、４２４Ｂの互いに対峙する端部側の歯丈の部分の厚みをそれ以外の歯丈の部分の厚み（軸方向外側から中央部分）に比べて小さくしている）。このため、図８（Ｃ）に示す如く、軸方向Ｏにおいて、外歯４２４Ａ、４２４Ｂの互いに対峙する端部側で非噛合部Ｎが構成される。従って、噛合部Ｍでの第１距離Ｌ１よりも、非噛合部Ｎでの第１距離Ｌ１が小さくされている。このため、減速用内歯歯車（出力用内歯歯車）に外歯歯車４２０Ａ（４２０Ｂ）が噛合っている周方向位置において、その外歯４２４Ａ（４２４Ｂ）と内歯４２８Ａ（４２８Ｂ）の非噛合部Ｎですでに非接触状態が構成され、隣接する外歯４２４Ｂ（４２４Ａ）と内歯４２８Ｂ（４２８Ａ）とは非噛合い状態を安定的に保つことができる。

また、上記実施形態においては、内歯の歯丈である第２距離Ｌ２、外歯歯車の厚みｔ４、外輪の厚みｔ３、ころの直径ｔ２のいずれかだけが互いに対峙する端部側で小さくされる（ゼロを含む）ことで非噛合部Ｎが構成されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば上記厚み（直径や歯丈含む）のうちのいくつかが同時に互いに対峙する端部側で小さくされることで、非噛合部Ｎが構成されていてもよい。

また、上記実施形態においては、ころと外輪とを備える起振体軸受を有していたが、本発明はこれに限定されない。例えば起振体軸受が更に内輪を備えても良いし、外輪を備えなくても良い。さらには、ころなどの転動体を用いる起振体軸受の代わりに摺動部材などを用いてもよい。

また、上記実施形態においては、第１カムと第２カムとは同一の形状であり、位相が互いに異なるように起振体を構成していたが、本発明はこれに限定されず、第１カムが第２カムの形状と異なるようにされていてもよい。その場合には、減速用内歯歯車に最適に外歯歯車を撓ませるように第１カムを設けて、減速用内歯歯車とは歯数が異なる出力用内歯歯車に最適に外歯歯車を撓ませるように第２カムを設けることが可能となる。

また、上記実施形態においては、外歯にトロコイド曲線に基づいた歯形としたが、本発明はこれに限定されない。外歯は、円弧歯形でもよいし、その他の歯形を用いてもよい。

また、上記実施形態においては、第１、第２カムがそれぞれ複数の曲率半径を組み合わせた形状とされていたが、本発明はこれに限定されず、第１、第２カムがそれぞれ楕円を含め、非円形の曲線で構成されていてもよい。

本発明は、筒形状の外歯歯車を必須構成要件とする撓み噛合い式歯車装置に対して広く適用可能である。

２０、２０Ａ、２０Ｂ、１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ、２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ、３２０、３２０Ａ、３２０Ｂ、４２０、４２０Ａ、４２０Ｂ…外歯歯車
１００…撓み噛合い式歯車装置
１０４、２０４、３０４、４０４…起振体
１０４Ａ、２０４Ａ、３０４Ａ、４０４Ａ…第１カム
１０４Ｂ、２０４Ｂ、３０４Ｂ、４０４Ｂ…第２カム
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、２１０、３１０、４１０…起振体軸受
１１４Ａ、１１４Ｂ…保持器
１１６Ａ、１１６Ｂ、２１６Ａ、２１６Ｂ、３１６Ａ、３１６Ｂ、４１６Ａ、４１６Ｂ…ころ
１１８Ａ、１１８Ｂ、２１８Ａ、２１８Ｂ、３１８Ａ、３１８Ｂ、４１８Ａ、４１８Ｂ…外輪
１２２…基部材
１２４、１２４Ａ、１２４Ｂ、２２４Ａ、２２４Ｂ、３２４Ａ、３２４Ｂ、４２４Ａ、４２４Ｂ…外歯
１２８、１２８Ａ、１２８Ｂ、２２８Ａ、２２８Ｂ、３２８Ａ、３２８Ｂ、４２８Ａ、４２８Ｂ…内歯
１３０…内歯歯車
１３０Ａ…減速用内歯歯車
１３０Ｂ…出力用内歯歯車
１３２Ａ、１３２Ｂ…ボルト孔

Claims

起振体と、該起振体の外周に配置され該起振体の回転により撓み変形される可撓性を有した筒形状の外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する剛性を有した第１内歯歯車と、該第１内歯歯車に並設され前記外歯歯車と内接噛合する剛性を有した第２内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置において、
前記起振体は、前記第１内歯歯車に内接噛合する前記外歯歯車を撓み変形させる第１カムと、該第１カムに対して位相が異なり該第１カムに隣接して設けられるとともに前記第２内歯歯車に内接噛合する前記外歯歯車を撓み変形させる第２カムと、を備え、且つ、
軸方向において、前記第１、第２内歯歯車の内歯と前記外歯歯車の外歯との２つの噛合部と、該２つの噛合部の間にあり該内歯と該外歯との噛合わない非噛合部とが構成され、
前記起振体の回転中心から該外歯歯車の外周までの距離を第１距離Ｌ１、前記第１、第２内歯歯車の内歯の歯丈を第２距離Ｌ２とするときに、
前記第１、第２内歯歯車に前記外歯歯車が噛合っている周方向位置において、前記噛合部での前記第１距離Ｌ１と前記第２距離Ｌ２との和よりも、前記非噛合部での該第１距離Ｌ１と該第２距離Ｌ２との和のほうが小さくされ、更に、
前記起振体と前記外歯歯車との間に、該外歯歯車を回転可能に支持する転動体を有する起振体軸受を備え、
該転動体の直径が前記噛合部よりも前記非噛合部で小さくされていることで、前記噛合部での第１距離Ｌ１よりも、前記非噛合部での第１距離Ｌ１が小さくされている
ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。
起振体と、該起振体の外周に配置され該起振体の回転により撓み変形される可撓性を有した筒形状の外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する剛性を有した第１内歯歯車と、該第１内歯歯車に並設され前記外歯歯車と内接噛合する剛性を有した第２内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置において、
前記起振体は、前記第１内歯歯車に内接噛合する前記外歯歯車を撓み変形させる第１カムと、該第１カムに対して位相が異なり該第１カムに隣接して設けられるとともに前記第２内歯歯車に内接噛合する前記外歯歯車を撓み変形させる第２カムと、を備え、且つ、
軸方向において、前記第１、第２内歯歯車の内歯と前記外歯歯車の外歯との２つの噛合部と、該２つの噛合部の間にあり該内歯と該外歯との噛合わない非噛合部とが構成され、
前記起振体の回転中心から該外歯歯車の外周までの距離を第１距離Ｌ１、前記第１、第２内歯歯車の内歯の歯丈を第２距離Ｌ２とするときに、
前記第１、第２内歯歯車に前記外歯歯車が噛合っている周方向位置において、前記噛合部での前記第１距離Ｌ１と前記第２距離Ｌ２との和よりも、前記非噛合部での該第１距離Ｌ１と該第２距離Ｌ２との和のほうが小さくされ、更に、
前記起振体と前記外歯歯車との間に、該外歯歯車を回転可能に支持する転動体と、該転動体の外周に配置される外輪と、を有する起振体軸受を備え、
該外輪の厚みが前記噛合部よりも前記非噛合部で小さくされていることで、前記噛合部での第１距離Ｌ１よりも、前記非噛合部での第１距離Ｌ１が小さくされている
ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。
請求項２において、
前記転動体の直径が前記噛合部よりも前記非噛合部で小さくされていることで、前記噛合部での第１距離Ｌ１よりも、前記非噛合部での第１距離Ｌ１が小さくされている
ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記外歯歯車の外歯の歯丈が前記噛合部よりも前記非噛合部で小さくされていることで、前記噛合部での第１距離Ｌ１よりも、前記非噛合部での第１距離Ｌ１が小さくされている
ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記第１カムは、前記第２カムの形状と異なるようにされている
ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。