JP7034026B2

JP7034026B2 - 撓み噛合い式歯車装置

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Publication number: JP7034026B2
Application number: JP2018138939A
Authority: JP
Inventors: 正幸石塚; 稔也南雲; 悠朗石田; 媛媛劉
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2038-07-25
Also published as: CN110762169A; DE102019117853A1; JP2020016278A; CN110762169B

Description

本発明は、撓み噛合い式歯車装置に関する。

特許文献１には、回転運動を伝達するために可撓性を有する外歯歯車と剛性を有する内歯歯車とが噛合う撓み噛合い式歯車装置が開示されている。この撓み噛合い式歯車装置において、外歯歯車を撓み変形させる波動発生器は、起振体に相当する剛性プラグと、起振体軸受に相当するウェーブベアリングとを備える。剛性プラグは、楕円形状の外周面を有し、ウェーブベアリングを介して外歯歯車に内嵌され、外歯歯車を楕円形状に撓み変形させる。ウェーブベアリングは、総玉タイプの軸受である。ウェーブベアリングの複数の転動体（玉）は、内外輪の間にタイト状態に挟まれる転動体と、ルーズ状態に挟まれる転動体とを含む。

特許文献１の撓み噛合い式歯車装置は、さらに、転動体に制動力を与えて、内外輪の間でタイト状態に挟まれる複数の転動体の間に、間隔を確保する間隔確保部材が開示されている。

国際公開第２０１８／０２５２９６号

特許文献１の撓み噛合い式歯車装置では、間隔確保部材により転動体（玉）の公転運動に制動力が与えられる。しかしながら、このような間隔確保部材を、コロ軸受に適用した場合、片側から加えられる制動力によってコロにスキュー（斜めになること）が生じてしまうという課題が生じる。スキューが生じるとコロの正常な転動が阻害され、起振体軸受の寿命が短くなる。

本発明は、起振体軸受にコロ軸受が適用された撓み噛合い式歯車装置において、コロにスキューが生じてしまうことを抑制しつつ、コロの間隔を適切に確保できるようにすることを目的とする。

本発明に係る一つの撓み噛合い式歯車装置は、
内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合う外歯歯車と、前記外歯歯車を撓み変形させる起振体と、前記起振体と前記外歯歯車との間に配置される起振体軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体と一体的に回転する間隔確保部材を更に備え、
前記起振体軸受は、内周側の第１転走面と外周側の第２転走面の間にルーズ状態に挟まれるコロ及びタイト状態に挟まれるコロを含んだ複数のコロを有し、
前記複数のコロのうち、隣接するルーズ状態のコロとタイト状態のコロとをそれぞれ第１コロ及び第２コロと呼ぶと、
前記間隔確保部材は、前記第１コロと前記第２コロとの間に間隔を確保するために、前記第１コロに対して前記第２コロへ向かう方向の公転運動に対して制動力を与える部材であり、かつ、前記コロの軸方向両端部に対向し、
前記間隔確保部材は、前記第１転走面における前記コロの外周面と対向する位置に配置され、前記第１転走面よりもヤング率が小さく、
さらに、前記間隔確保部材は、前記第１転走面よりも前記コロが転動する空間側へ突出している構成とした。
本発明に係るもう一つの撓み噛合い式歯車装置は、
内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合う外歯歯車と、前記外歯歯車を撓み変形させる起振体と、前記起振体と前記外歯歯車との間に配置される起振体軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体と一体的に回転する間隔確保部材を更に備え、
前記起振体軸受は、内周側の第１転走面と外周側の第２転走面の間にルーズ状態に挟まれるコロ及びタイト状態に挟まれるコロを含んだ複数のコロを有し、
前記複数のコロのうち、隣接するルーズ状態のコロとタイト状態のコロとをそれぞれ第１コロ及び第２コロと呼ぶと、
前記間隔確保部材は、前記第１コロと前記第２コロとの間に間隔を確保するために、前記第１コロに対して前記第２コロへ向かう方向の公転運動に対して制動力を与える部材であり、かつ、前記コロの軸方向両端部に対向し、
前記間隔確保部材は、前記コロの軸方向の全域に対向する構成とした。
本発明に係るもう一つの撓み噛合い式歯車装置は、
内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合う外歯歯車と、前記外歯歯車を撓み変形させる起振体と、前記起振体と前記外歯歯車との間に配置される起振体軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体と一体的に回転する間隔確保部材を更に備え、
前記起振体軸受は、内周側の第１転走面と外周側の第２転走面の間にルーズ状態に挟まれるコロ及びタイト状態に挟まれるコロを含んだ複数のコロを有し、
前記複数のコロのうち、隣接するルーズ状態のコロとタイト状態のコロとをそれぞれ第１コロ及び第２コロと呼ぶと、
前記間隔確保部材は、前記第１コロと前記第２コロとの間に間隔を確保するために、前記第１コロに対して前記第２コロへ向かう方向の公転運動に対して制動力を与える部材であり、かつ、前記コロの軸方向両端部に対向し、
前記間隔確保部材は、弾性を有し、前記コロの軸方向の端面に接触可能に配置され、
前記コロの軸方向の一端面に接触可能な前記間隔確保部材の接触部位と前記コロの軸方向の他端面に接触可能な前記間隔確保部材の接触部位との間の距離が、前記コロの軸方向長さよりも短い構成とした。

本発明に係るもう一つの撓み噛合い式歯車装置は、
内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合う外歯歯車と、前記外歯歯車を撓み変形させる起振体と、前記起振体と前記外歯歯車との間に配置される起振体軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体と一体的に回転する間隔確保部材を更に備え、
前記起振体軸受は、内周側の第１転走面と外周側の第２転走面の間にルーズ状態に挟まれるコロ及びタイト状態に挟まれるコロを含んだ複数のコロを有し、
前記複数のコロのうち、隣接するルーズ状態のコロとタイト状態のコロとをそれぞれ第１コロ及び第２コロと呼ぶと、
前記間隔確保部材は、前記第１コロと前記第２コロとの間に間隔を確保するために、前記第１コロに対して前記第２コロへ向かう方向の公転運動に対して制動力を与える部材であり、かつ、前記コロの軸方向中心を含む範囲に対向する構成とした。

本発明によれば、起振体軸受にコロ軸受が適用された撓み噛合い式歯車装置において、コロにスキューが生じてしまうことを抑制しつつ、コロの間隔を適切に確保できるという効果が得られる。

本発明の実施形態１の撓み噛合い式歯車装置を示す断面図である。実施形態１の歯車機構を軸方向から見た図である。実施形態１の間隔確保部材の周辺を示す拡大図である。本発明の実施形態２の撓み噛合い式歯車装置を示す断面図である。実施形態２の間隔確保部材の周辺を示す拡大図である。本発明の実施形態３の撓み噛合い式歯車装置を示す断面図である。実施形態３の間隔確保部材の周辺を示す拡大図である。本発明の実施形態４の撓み噛合い式歯車装置を示す断面図である。実施形態４の歯車機構を軸方向から見た図である。実施形態４の間隔確保部材の周辺を示す拡大図である。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書では、特に断りなく軸方向、径方向、周方向と言ったときには、それぞれ回転軸Ｏ１に沿った方向（軸方向）、回転軸Ｏ１から垂直な方向（径方向）、回転軸Ｏ１を中心とする回転方向（周方向）を意味する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の撓み噛合い式歯車装置を示す断面図である。図２は、実施形態１の歯車機構を軸方向から見た図である。図２は、起振体軸１０、外歯歯車１２、起振体軸受１５及び第１内歯歯車２２ｇを模式的に示した図であり、これらのうち起振体軸１０のみを間隔確保部材１９ａの箇所で断面にして示している。図３は、実施形態１の間隔確保部材の周辺を示す拡大図である。

実施形態１の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、撓み変形される外歯歯車１２、外歯歯車１２と噛合う第１内歯歯車２２ｇ及び第２内歯歯車２３ｇ、起振体軸受１５、並びに、間隔確保部材１９ａ～１９ｄ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、第２内歯歯車２３ｇを有する内歯歯車部材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を備える。さらに、撓み噛合い式歯車装置１は、スペーサリング３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂを備える。なお、スペーサリング３６ａ、３７ａ及び３７ｂをなくして、コロ１５Ａの軸方向長さを大きくしてもよい。

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。楕円状は、幾何学的に厳密な楕円である必要はなく、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。

第１内歯歯車２２ｇと第２内歯歯車２３ｇとは、軸方向に並んで外歯歯車１２と噛合う。第１内歯歯車２２ｇは、第１ケーシング２２の内周の一部に歯が設けられて構成される。第２内歯歯車２３ｇは、内歯歯車部材２３の内周の一部に歯が設けられて構成される。

起振体軸受１５は、複数の転動体である複数のコロ１５Ａと、外輪１５Ｂとを有する。起振体軸受１５は、総コロタイプの軸受であり、複数のコロ１５Ａと共に周方向に移動して複数のコロ１５Ａの間隔を保持する保持器を有さない。保持器が省略される分、コロ１５Ａの個数を増やして、１つのコロ１５Ａが受ける荷重を減らし、起振体軸受１５の寿命を延ばすことができる。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。複数のコロ１５Ａは、起振体１０Ａの外周面と外輪１５Ｂの内周面とを転走面Ｓ１、Ｓ２（図２、図３を参照）として転動する。転走面は軌道面と呼んでもよい。なお、これらの構成に限られず、起振体軸受１５は、起振体１０Ａとは別体の内輪を有していてもよい。また、外輪１５Ｂを有さず、外歯歯車１２の内周面を転走面としてもよい。また、起振体軸受１５は、完全に保持器を有さない構成である必要はなく、一部の範囲に保持器が設けられていてもよい。

複数のコロ１５Ａは、第１内歯歯車２２ｇの内周に沿って移動する第１列のコロ１５Ａと、第２内歯歯車２３ｇの内周に沿って移動する第２列のコロ１５Ａとを含む。実施形態１の各コロ１５Ａは、円柱形状とされ、軸方向両端部にクラウニング部を有し、コロ１５Ａのエッジに過大な応力が集中することを抑制している。クラウニング部とは、コロ１５Ａの軸方向両端部の外周面が転走面Ｓ１、Ｓ２からなだらかに離れるように曲率を設けた形状部分を意味する。コロ１５Ａの軸方向とは、コロ１５Ａの回転中心軸に沿った方向を意味する。なお、本発明のコロは、ニードルコロを含む概念である。

第１ケーシング２２及び第２ケーシング２４は、第１内歯歯車２２ｇ及び第２内歯歯車２３ｇと外歯歯車１２とが噛合う部分の外周側を覆う。第２ケーシング２４は第１内歯歯車２２ｇと一体化された第１ケーシング２２と連結される。第２ケーシング２４は、主軸受３３を介して内歯歯車部材２３と相対的に回転可能に、内歯歯車部材２３を支持する。主軸受３３は、例えばクロスローラ軸受である。

第１カバー２６は、第１ケーシング２２と連結され、起振体軸１０の反負荷側の外周部を覆う。反負荷側とは、軸方向のうち、被駆動部材が連結される側の反対側を意味する。第１カバー２６は、軸受３１を介して相対的に回転可能に起振体軸１０の軸部１０Ｂを支持する。第２カバー２７は、内歯歯車部材２３と連結され、起振体軸１０の負荷側の外周部を覆う。負荷側とは、軸方向のうち、被駆動部材が連結される側を意味する。第２カバー２７は、軸受３２を介して相対的に回転可能に起振体軸１０の軸部１０Ｃを支持する。軸受３１、３２は、例えば玉軸受である。

スペーサリング３５ａ、３５ｂは、それぞれ、外歯歯車１２及び外輪１５Ｂの軸方向の両側に配置され、外歯歯車１２及び外輪１５Ｂが軸方向に変位することを抑制する。

スペーサリング３６ａ、３６ｂは、起振体軸受１５の第１列の複数のコロ１５Ａの軸方向の両側にそれぞれ配置され、第１列の複数のコロ１５Ａが軸方向に移動することを抑制する。スペーサリング３７ａ、３７ｂは、起振体軸受１５の第２列の複数のコロ１５Ａの軸方向の両側にそれぞれ配置され、第２列の複数のコロ１５Ａが軸方向に移動することを抑制する。

＜減速動作の説明＞
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。図２に示すように、外歯歯車１２の内側には、起振体軸受１５を介して起振体１０Ａが嵌合されており、外歯歯車１２は、起振体１０Ａの外周形状に規制されて、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と第１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、第１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と第１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は第２内歯歯車２３ｇとも噛合っているため、起振体軸１０の回転に伴って外歯歯車１２と第２内歯歯車２３ｇとの噛合う位置も回転方向に変化する。ここで、第２内歯歯車２３ｇの歯数と外歯歯車１２の歯数とが同数であるとすると、外歯歯車１２と第２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で第２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、例えば内歯歯車部材２３及び第２カバー２７から被駆動部材へ出力される。

＜間隔確保部材と起振体軸受の詳細＞
起振体軸受１５の複数のコロ１５Ａは、図２に示すように、起振体１０Ａの長軸部分に近い範囲Ｗ１と、起振体１０Ａの短軸部分に近い範囲Ｗ２とで、受ける荷重の大きさが異なる。範囲Ｗ１では、コロ１５Ａは起振体１０Ａの外周面と外輪１５Ｂの内周面とから大きな荷重を受け、これらの間にタイト状態に挟まれる。以下、このコロ１５Ａを、タイト状態のコロ１５Ａとも呼ぶ。範囲Ｗ２では、コロ１５Ａは起振体１０Ａの外周面と外輪１５Ｂの内周面との間から大きな荷重を受けず、これらの間にルーズ状態に挟まれる。以下、このコロ１５Ａを、ルーズ状態のコロ１５Ａとも呼ぶ。

図２において、タイト状態のコロ１５Ａを白色で表わし、ルーズ状態のコロ１５Ａを濃い色で表わしている。タイト状態のコロ１５Ａは、内周側と外周側の両転走面Ｓ１、Ｓ２に接触（線接触）した状態で転動する。一方、ルーズ状態のコロ１５Ａは、内周側と外周側の両転走面Ｓ１、Ｓ２の間において、隙間があり、転がり運動が自在な状態にある。起振体軸１０の回転方向に応じて複数のコロ１５Ａの移動方向も図２における時計方向と反時計方向とに切り替えられる。

間隔確保部材１９ａ～１９ｄは、例えばゴム又は樹脂などの素材、すなわち、コロ１５Ａが転動する転走面Ｓ１を構成する素材（鋼鉄）よりもヤング率の低い素材から構成される。間隔確保部材１９ａ～１９ｄは、起振体１０Ａに取り付けられ、起振体１０Ａと共に回転する。すなわち、複数のコロ１５Ａは間隔確保部材１９ａ～１９ｄが配置される箇所を通過して周回する。間隔確保部材１９ａ～１９ｄは、例えば起振体１０Ａの外周面に設けられた溝１０ｍａ～１０ｍｄ（図３を参照）に接着されて固定される。

間隔確保部材１９ａ～１９ｄは、範囲Ｗ１と範囲Ｗ２との間の複数箇所（例えば４箇所）、より詳細には、範囲Ｗ２の周方向の両端区間をそれぞれ含んだ複数箇所（例えば４箇所）に配置される（図２を参照）。図２では、間隔確保部材１９ａを示しているが、他の間隔確保部材１９ｂ～１９ｄも、周方向において同じ位置に配置されている。

間隔確保部材１９ａ、１９ｂは、図３に示すように、第１列のコロ１５Ａの軸方向の両端部（の外周）に、径方向から対向する。さらに、間隔確保部材１９ａ、１９ｂは、コロ１５Ａがここを通過する際に、コロ１５Ａの両端部（の外周）に接触するよう、起振体１０Ａの外周面（転走面Ｓ１）よりも径方向に突出して設けられている。さらに、間隔確保部材１９ａ、１９ｂは、転走面Ｓ１から離れたコロ１５Ａのクラウニング部に接触するように突出して設けられている。コロ１５Ａの軸方向における両端部とは、コロ１５Ａを軸方向において３等分したうちの両側の部分と見なしてもよく、両端部に対向するとは、両端部の少なくとも一部の範囲に対向していればよい。すなわち、両端部に対向するという構成には、両端点を含まない範囲に対向する構成も含まれる。コロ１５Ａの軸方向とは、回転軸Ｏ１の軸方向とほぼ一致する。

間隔確保部材１９ａ、１９ｂは、第１列のコロ１５Ａの中心を挟んで軸方向の一方と他方とで対称的な形状を有し、対称的に配置されている。なお、これらの対称性は完全なものでなくてもよいし、あるいは非対称であってもよい。

間隔確保部材１９ｃ、１９ｄは、第２列のコロ１５Ａに対応して配置される他は、間隔確保部材１９ａ、１９ｂと同様である。

＜間隔確保部材の作用＞
先ず、起振体軸１０が図２の時計方向に継続的に回転する場合を想定する。この場合、複数のコロ１５Ａは起振体１０Ａに対して相対的に反時計方向に移動する。すなわち、複数のコロ１５Ａの各々は、その位置に応じて、大きな荷重が加わらない範囲Ｗ２から大きな荷重が加わる範囲Ｗ１へ移動したり、逆に、大きな荷重が加わる範囲Ｗ１から大きな荷重が加わらない範囲Ｗ２へ移動したりする。

これらのうち、範囲Ｗ２から範囲Ｗ１へ移動するコロ１５Ａは、その移動中、間隔確保部材１９ａ～１９ｄから制動力が与えられる。範囲Ｗ２において、コロ１５Ａはルーズ状態に挟まれ、転走面Ｓ１、Ｓ２の間で転がり自在な状態にあるため、上記の制動力によって範囲Ｗ１への進入に遅延が及ぼされる。これにより、先に範囲Ｗ１へ進入していたコロ１５Ａとの間に間隔が確保される。言い換えれば、隣接するルーズ状態の１つのコロ１５Ａとタイト状態の１つのコロ１５Ａとをそれぞれ第１コロ及び第２コロと呼ぶと、間隔確保部材１９ａ～１９ｄは、第１コロに対して第２コロへ向かう方向の公転運動に対して制動力を与える。これにより、第１コロと第２コロとの間に間隔が確保される。

さらに、間隔確保部材１９ａ～１９ｄからコロ１５Ａに制動力が与えられる際、間隔確保部材１９ａ～１９ｄは、コロ１５Ａの軸方向の両端部から制動力を与える。これにより、コロ１５Ａにスキューが生じてしまうことが抑制される。

そして、範囲Ｗ１へ進入したコロ１５Ａは、内周側と外周側の転走面Ｓ１、Ｓ２に接触した状態で転動するため、１つ先のコロ１５Ａとの間隔が保たれたまま範囲Ｗ１を移動する。間隔が確保されることで、大きな荷重が生じる範囲Ｗ１において、互いに隣接するコロ１５Ａ同士が大きな抵抗で擦れ合うという事態が回避され、起振体軸受１５の疲労寿命を延ばすことができる。また、スキューの生じたコロ１５Ａに大きな荷重が加わると、コロ１５Ａ及び転走面Ｓ１、Ｓ２に劣化が生じる。しかし、本実施形態では、スキューの発生が抑制されるので、コロ１５Ａ及び転走面Ｓ１、Ｓ２の劣化が抑制され、起振体軸受１５の疲労寿命を延ばすことができる。

その後、コロ１５Ａが範囲Ｗ１から範囲Ｗ２へ進むと、コロ１５Ａは転走面Ｓ１、Ｓ２の間で転がり自在な状態となり、１つ先のコロ１５Ａとの間隔が詰められて範囲Ｗ２を移動する。

起振体軸１０が時計方向と反時計方向とに不規則に回転する場合においても、範囲Ｗ１と範囲Ｗ２との間を移動するコロ１５Ａに対して、間隔確保部材１９ａ～１９ｄが同様に作用し、範囲Ｗ１において複数のコロ１５Ａの間隔が適宜に確保される。さらに、間隔確保部材１９ａ～１９ｄからコロ１５Ａに制動力が与えられるときに、コロ１５Ａにスキューが生じることが抑制される。

以上のように、実施形態１の撓み噛合い式歯車装置１によれば、起振体１０Ａと一体的に回転する間隔確保部材１９ａ～１９ｄが設けられる。そして、起振体軸受１５の複数のコロ１５Ａのうち、隣接するルーズ状態の１つのコロ１５Ａとタイト状態の１つのコロ１５Ａとを第１コロと第２コロと呼ぶと、間隔確保部材１９ａ～１９ｄは、第１コロに対して第２コロへ向かう方向の公転運動に制動力を与える。これにより、範囲Ｗ１において複数のコロ１５Ａの間隔を確保できる。さらに、間隔確保部材１９ａ～１９ｄは、コロ１５Ａの軸方向両端部に対向（径方向に対向）するように配置され、制動力を与える際にコロ１５Ａにスキューが生じることを抑制できる。したがって、コロ１５Ａに荷重が加えられる範囲Ｗ１において、複数のコロ１５Ａが衝突することを抑制でき、さらに、コロ１５Ａにスキューが生じることを抑制でき、起振体軸受１５の疲労寿命を延ばすことができる。

さらに、実施形態１の撓み噛合い式歯車装置１によれば、間隔確保部材１９ａ～１９ｄは、コロ１５Ａが転動する転走面Ｓ１においてコロ１５Ａの端部外周面と対向する位置に配置され、転走面よりもヤング率が小さい。この構成により、コロ１５Ａにスキューが生じないようにコロ１５Ａに安定した制動力を与えることができる。また、間隔確保部材１９ａ～１９ｄがコロ１５Ａに接触する際に、擦れによるコロ１５Ａの劣化が生じにくい。

さらに、実施形態１の撓み噛合い式歯車装置１によれば、間隔確保部材１９ａ～１９ｄが、転走面Ｓ１よりもコロ１５Ａが転動する空間側に突出している。この構成により、コロ１５Ａにスキューが生じないように間隔確保部材１９ａ～１９ｄから安定した制動力を与えることができる。

さらに、実施形態１の撓み噛合い式歯車装置１によれば、コロ１５Ａがクラウニング部を有し、クラウニング部が転走面Ｓ１と接触しない一方、間隔確保部材１９ａ～１９ｄはクラウニング部と接触する。このような構成により、クラウニング部によってコロ１５Ａのエッジに応力が集中してしまうことを抑制でき、かつ、クラウニング部があっても間隔確保部材１９ａ～１９ｄによってスキューを抑制しつつコロ１５Ａに制動力を与えることができる。

（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２の撓み噛合い式歯車装置を示す断面図である。図５は、実施形態２の間隔確保部材の周辺を示す拡大図である。

実施形態２の撓み噛合い式歯車装置１Ａは、主に、間隔確保部材１９ｅ、１９ｆが、実施形態１と異なり、他の構成要素は実施形態１と同様である。同様の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

間隔確保部材１９ｅ、１９ｆは、起振体１０Ａに取り付けられ、起振体１０Ａと共に回転する。間隔確保部材１９ｅ、１９ｆは、例えば起振体１０Ａに設けられた溝１０ｍｅ、１０ｍｆ（図５）に接着されて固定される。周方向における間隔確保部材１９ｅ、１９ｆの配置は、実施形態１の間隔確保部材１９ａ～１９ｄ（図２を参照）と同様である。

間隔確保部材１９ｅ、１９ｆは、例えばゴム又は樹脂などの素材、すなわち、コロ１５Ａが転動する転走面Ｓ１（鋼鉄）よりもヤング率の低い素材から構成される。

間隔確保部材１９ｅ、１９ｆは、コロ１５Ａの外周面の軸方向における中心を含む範囲に対向するように配置される。具体的には、間隔確保部材１９ｅ、１９ｆは、コロ１５Ａの外周面の軸方向における中央の範囲に、径方向から対向する。さらに、間隔確保部材１９ｅ、１９ｆは、コロ１５Ａがここを通過する際に、コロ１５Ａの外周面に接触するよう、起振体１０Ａの外周面（転走面Ｓ１、図５を参照）よりも径方向に突出して設けられている。

間隔確保部材１９ｅ、１９ｆは、コロ１５Ａのクラウニング部に対応して、コロ１５Ａに対向する面に軸方向における曲率を有してもよいし、撓むことでコロ１５Ａの外周面に面接触する構成としてもよい。間隔確保部材１９ｅ、１９ｆは、コロ１５Ａの軸方向の両端部を除いて中央部分にのみ対向する範囲に設けられていてもよい。

間隔確保部材１９ｅ、１９ｆは、実施形態１と同様に、範囲Ｗ２（図２を参照）から範囲Ｗ１へ移動するコロ１５Ａに接触し、コロ１５Ａに制動力を与え、範囲Ｗ１へ進入するコロ１５Ａとその先のコロ１５Ａとの間に間隔を確保する。また、制動力を与える際、間隔確保部材１９ｅ、１９ｆは、コロ１５Ａの軸方向の中心を含む範囲に接触するため、コロ１５Ａにスキューが生じてしまうことを抑制できる。

以上のように、実施形態２の撓み噛合い式歯車装置１Ａによれば、コロ１５Ａにスキューが生じることを抑制しつつ、範囲Ｗ１において複数のコロ１５Ａの間隔を確保できる。したがって、起振体軸受１５の疲労寿命を延ばすことができる。

さらに、実施形態２の撓み噛合い式歯車装置１Ａによれば、間隔確保部材１９ｅ、１９ｆが、コロ１５Ａの軸方向の中心を含む範囲に対向するように配置されている。したがって、間隔確保部材１９ｅ、１９ｆが、コロ１５Ａに接触する際に、コロ１５Ａにスキューが生じることを抑制できる。さらに、実施形態１の構成と比較して、間隔確保部材１９ｅ、１９ｆの部品点数を減らして、間隔確保部材１９ｅ、１９ｆの組み付け工程数の削減を図ることができる。

（実施形態３）
図６は、本発明の実施形態３の撓み噛合い式歯車装置を示す断面図である。図７は、実施形態３の間隔確保部材の周辺を示す拡大図である。

実施形態３の撓み噛合い式歯車装置１Ｂは、主に、間隔確保部材１９ｇ、１９ｈが異なり、他の構成要素は実施形態１と同様である。同様の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

実施形態３のコロ１５Ａａは、中心軸に沿った断面の外形において、軸方向の端部に曲率を有するクラウニング部の範囲が狭く、同断面において、起振体１０Ａと接触する面が直線状の形態を有する。なお、実施形態３のコロ１５Ａａは、実施形態１のコロ１５Ａと同様の形態を有していてもよい。

間隔確保部材１９ｇ、１９ｈは、例えばゴム又は樹脂などの素材、すなわち、コロ１５Ａａが転動する転走面Ｓ１（鋼鉄）よりもヤング率の低い素材から構成される。間隔確保部材１９ｇ、１９ｈは、起振体１０Ａに取り付けられ、起振体１０Ａと共に回転する。間隔確保部材１９ｇ、１９ｈは、例えば起振体１０Ａに設けられた溝１０ｍｇ、１０ｍｈ（図７を参照）に接着されて固定される。周方向における間隔確保部材１９ｇ、１９ｈの配置は、実施形態１の間隔確保部材１９ａ～１９ｄ（図２を参照）と同様である。

実施形態３の間隔確保部材１９ｇ、１９ｈは、コロ１５Ａａの軸方向の全域に対して、径方向から対向するように設けられている。間隔確保部材１９ｇ、１９ｈは、起振体１０Ａの外周面よりも径方向に突出し、コロ１５Ａａが通過したときに、コロ１５Ａａの軸方向のほぼ全域に接触する。具体的には、間隔確保部材１９ｇ、１９ｈは、転走面Ｓ１から離れたコロ１５Ａａの両端の縁部を除いて、コロ１５Ａａの軸方向の中央部と、軸方向のうち一方の端部の一範囲と、他方の端部の一範囲とに接触する。

上記の構成により、間隔確保部材１９ｇ、１９ｈは、実施形態１と同様に、範囲Ｗ２（図２を参照）から範囲Ｗ１へ移動するコロ１５Ａａに接触し、コロ１５Ａａに制動力を与え、範囲Ｗ１へ進入するコロ１５Ａａとその先のコロ１５Ａａとの間に間隔を確保する。また、制動力を与える際、間隔確保部材１９ｇ、１９ｈは、コロ１５Ａａの軸方向の中央及び両端部に接触するため、コロ１５Ａａにスキューが生じてしまうことを抑制できる。

以上のように、実施形態３の撓み噛合い式歯車装置１Ｂによれば、コロ１５Ａａにスキューが生じることを抑制しつつ、範囲Ｗ１において複数のコロ１５Ａａの間隔を確保できる。したがって、起振体軸受１５の疲労寿命を延ばすことができる。

さらに、実施形態３の撓み噛合い式歯車装置１Ｂによれば、間隔確保部材１９ｇ、１９ｈが、コロ１５Ａの軸方向の全域に対向するように配置されている。したがって、間隔確保部材１９ｇ、１９ｈが、コロ１５Ａａに接触する際に、コロ１５Ａａにスキューが生じることを抑制できる。さらに、実施形態１の構成と比較して、間隔確保部材１９ｇ、１９ｈの部品点数を減らして、間隔確保部材１９ｇ、１９ｈの組み付け工程数の削減を図ることができる。

（実施形態４）
図８は、本発明の実施形態４の撓み噛合い式歯車装置を示す断面図である。図９は、実施形態４の歯車機構を軸方向から見た図である。図９は、起振体軸１０、外歯歯車１２、起振体軸受１５及び第１内歯歯車２２ｇを模式的に示した図であり、これらのうち起振体軸１０のみを間隔確保部材１９ｎの箇所で断面にして示している。図１０は、実施形態４の間隔確保部材の周辺を示す拡大図である。

実施形態４の撓み噛合い式歯車装置１Ｃは、主に、間隔確保部材１９ｎ～１９ｑが異なり、他の構成要素は実施形態３と同様である。同様の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

間隔確保部材１９ｎ～１９ｑは、例えば、ゴム、樹脂、バネ（板バネ等）などの弾性部材から構成される。ゴム又は樹脂等が適用された場合、間隔確保部材１９ｎ～１９ｑは、コロ１５Ａａが転動する転走面Ｓ１よりもヤング率が低い。板バネから構成される場合、間隔確保部材１９ｎ～１９ｑは、転走面Ｓ１と比較してヤング率が同等又は高くてもよい。

間隔確保部材１９ｎ～１９ｑは、起振体１０Ａに取り付けられ、起振体１０Ａと共に回転する。間隔確保部材１９ｎ～１９ｑは、例えば起振体１０Ａに設けられた溝１０ｍｎ～１０ｍｑ（図１０を参照）に接着されて固定される。溝１０ｍｎ～１０ｍｑは、起振体１０Ａの外周に沿って環状の形態を有し、軸方向においてはコロ１５Ａａの両端部の近傍の位置に設けられている。

間隔確保部材１９ｎ～１９ｑの各々は、溝１０ｍｎ～１０ｍｑ内に少なくとも一部が収容される基部Ｂと、溝１０ｍｎ～１０ｍｑの外部へ突出した突出部Ｔとを備える。基部Ｂは、図９に示すように環状に連なった形態を有する。基部Ｂの一部は、コロ１５Ａａに接触しない範囲で、起振体１０Ａの外周面より外方に張り出していてもよい。突出部Ｔは、起振体軸１０の周方向において、範囲Ｗ１と範囲Ｗ２との間の複数箇所（例えば４箇所）に配置される。より詳細には、突出部Ｔは、範囲Ｗ２の周方向の両端区間をそれぞれ含んだ複数箇所（例えば４箇所）に配置される。

突出部Ｔは、図１０に示すように、そこを通るコロ１５Ａａの両端部（軸方向端面）に、軸方向から対向し、コロ１５Ａａの両端部に接触する。言い換えれば、１つのコロ１５Ａａに対向する一対の突出部Ｔのうち、コロ１５Ａａの軸方向の一端面に接触可能な突出部Ｔの接触部位と、他端面に接触可能な突出部Ｔの接触部位との間の距離Ｌ１が、コロ１５Ａａの軸方向の長さＬ２よりも短い。距離Ｌ１は、コロ１５Ａａが間に進入していないときの突出部Ｔ（図１０の二点鎖線で示す）についての距離である。

なお、図８と図９においては、複数のコロ１５Ａａが軸方向に移動することを抑制するスペーサリング３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂ（図１を参照）が省略されている。しかし、突出部Ｔを避けるように、スペーサリング３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂが、周方向において複数の区間に分割され、あるいは切欠きが設けられ、突出部Ｔと重ならない範囲で、コロ１５Ａａの軸方向の両側に配置されてもよい。

上記の構成により、間隔確保部材１９ｎ～１９ｑの各突出部Ｔは、範囲Ｗ２（図９を参照）から範囲Ｗ１へ移動するコロ１５Ａａに接触し、コロ１５Ａａに制動力を与え、範囲Ｗ１へ進入するコロ１５Ａａとその先のコロ１５Ａａとの間に間隔を確保する。また、制動力を与える際、間隔確保部材１９ｎ～１９ｑの各突出部は、コロ１５Ａａの軸方向の両端面に接触するため、コロ１５Ａａにスキューが生じてしまうことを抑制できる。

以上のように、実施形態４の撓み噛合い式歯車装置１Ｃによれば、コロ１５Ａａにスキューが生じることを抑制しつつ、範囲Ｗ１において複数のコロ１５Ａａの間隔を確保できる。したがって、起振体軸受１５の疲労寿命を延ばすことができる。

さらに、実施形態４の撓み噛合い式歯車装置１Ｃによれば、間隔確保部材１９ｎ～１９ｑが、コロ１５Ａの軸方向の両端面に接触するように配置されている。したがって、間隔確保部材１９ｎ～１９ｑが、コロ１５Ａａに接触する際に、コロ１５Ａａにスキューが生じることを安定的に抑制できる。さらに、間隔確保部材１９ｎ～１９ｑは、周方向に連なる形態を有するため、実施形態１の構成と比較して、部品点数が減って、間隔確保部材１９ｎ～１９ｑの組み付け工程数の削減を図ることができる。

以上、本発明の各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ない。例えば、実施形態１～３では、間隔確保部材１９ａ～１９ｈとして転走面Ｓ１よりもヤング率の低い構成を示し、実施形態４では、間隔確保部材１９ｎ～１９ｑとして弾性を有する構成を示した。しかし、これに限定されるものではなく、間隔確保部材は、第１コロと第２コロとの間に間隔を確保するために、第１コロに対して第２コロへ向かう方向の公転運動に対して制動力を与える部材であればよく、例えば国際公開第２０１８／０２５２９６号に記載された間隔確保部材を適用することもできる。例えば、実施形態１～３の間隔確保部材１９ａ～１９ｈについても、板バネ、スプリングバネなどを適用してもよい。また、実施形態１～４の間隔確保部材１９ａ～１９ｈ、１９ｎ～１９ｑを磁石から構成し、磁力によって磁性を有するコロ１５Ａ、１５Ａａに制動力を与える構成としてもよい。この場合、間隔確保部材は、実施形態１～３の配置で、かつ、コロ１５Ａ、１５Ａａの転動を妨げないように、転走面Ｓ１よりも内側に凹むように設けるか、外面が転走面Ｓ１と面一になるように設けてもよい。あるいは、実施形態４の配置の場合、磁石から構成した間隔確保部材は、コロ１５Ａａの転動を妨げないように、コロ１５Ａａとの間にクリアランスが生じるように設けてもよい。さらに、上記実施形態の図面では、間隔確保部材１９ａ～１９ｈ、１９ｎ～１９ｑのコロ１５Ａ、１５Ａａと接触する部位が平坦な形状としたが、接触する部位に鋭角に飛び出た爪を設けてもよい。また、本発明に係る間隔確保部材は、コロ１５Ａ、１５Ａａと接触する部位がコロ１５Ａ、１５Ａａの進行方向に揺動するように、コロ１５Ａ、１５Ａａに接触する部位よりも、起振体１０Ａへ固定され接触部位を支持する固定部を、幅小に構成してもよい。

また、上記実施形態１～４では、起振体１０Ａの断面外形を楕円状とし、外歯歯車１２が楕円状に撓む構成を示した。しかし、起振体１０Ａの形状はこれに制限されず、例えば断面外形が正三角形の角と辺になだらかな曲率を付加した３ローブ形状としてもよい。この場合、正三角形の角に相当する部分でコロがタイト状態に挟まれるので、間隔確保部材は周方向の６箇所に設ければよい。

また、上記実施形態１～４では、間隔確保部材が、起振体１０Ａに取り付けられた構成を示したが、別の箇所に取り付けられて起振体１０Ａと一体的に回転してもよい。例えば、起振体軸受が内輪を有する場合、間隔確保部材は、内輪に取り付けられてもよい。

また、上記実施形態１～４では、起振体軸受のコロが軸方向に二列に並んだ構成を示したが、コロは一列であってもよい。また、コロの軸方向の両端面は、平面状の端面としてもよいし、実施形態で示したような曲面状の端面としてもよい。

また、上記実施形態１～４では、本発明を、所謂筒型の撓み噛合い式歯車装置に適用した例を示したが、これに限定されず、本発明は、所謂カップ型の撓み噛合い式歯車装置、又はシルクハット型の撓み噛合い式歯車装置にも同様に適用可能である。その他、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。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ撓み噛合い式歯車装置
１０起振体軸
１０Ａ起振体
１２外歯歯車
１５起振体軸受
１５Ａ、１５Ａａコロ
２２ｇ第１内歯歯車
２３ｇ第２内歯歯車
１９ａ～１９ｈ、１９ｎ～１９ｑ間隔確保部材
Ｓ１、Ｓ２転走面

Claims

内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合う外歯歯車と、前記外歯歯車を撓み変形させる起振体と、前記起振体と前記外歯歯車との間に配置される起振体軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体と一体的に回転する間隔確保部材を更に備え、
前記起振体軸受は、内周側の第１転走面と外周側の第２転走面の間にルーズ状態に挟まれるコロ及びタイト状態に挟まれるコロを含んだ複数のコロを有し、
前記複数のコロのうち、隣接するルーズ状態のコロとタイト状態のコロとをそれぞれ第１コロ及び第２コロと呼ぶと、
前記間隔確保部材は、前記第１コロと前記第２コロとの間に間隔を確保するために、前記第１コロに対して前記第２コロへ向かう方向の公転運動に対して制動力を与える部材であり、かつ、前記コロの軸方向両端部に対向し、
前記間隔確保部材は、前記第１転走面における前記コロの外周面と対向する位置に配置され、前記第１転走面よりもヤング率が小さく、
さらに、前記間隔確保部材は、前記第１転走面よりも前記コロが転動する空間側へ突出している、
撓み噛合い式歯車装置。
前記複数のコロは軸方向両端にクラウニング部を有し、前記クラウニング部は前記第１転走面と接触しない一方、前記間隔確保部材と接触する、
請求項１記載の撓み噛合い式歯車装置。
内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合う外歯歯車と、前記外歯歯車を撓み変形させる起振体と、前記起振体と前記外歯歯車との間に配置される起振体軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体と一体的に回転する間隔確保部材を更に備え、
前記起振体軸受は、内周側の第１転走面と外周側の第２転走面の間にルーズ状態に挟まれるコロ及びタイト状態に挟まれるコロを含んだ複数のコロを有し、
前記複数のコロのうち、隣接するルーズ状態のコロとタイト状態のコロとをそれぞれ第１コロ及び第２コロと呼ぶと、
前記間隔確保部材は、前記第１コロと前記第２コロとの間に間隔を確保するために、前記第１コロに対して前記第２コロへ向かう方向の公転運動に対して制動力を与える部材であり、かつ、前記コロの軸方向両端部に対向し、
前記間隔確保部材は、前記コロの軸方向の全域に対向する、
撓み噛合い式歯車装置。
内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合う外歯歯車と、前記外歯歯車を撓み変形させる起振体と、前記起振体と前記外歯歯車との間に配置される起振体軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体と一体的に回転する間隔確保部材を更に備え、
前記起振体軸受は、内周側の第１転走面と外周側の第２転走面の間にルーズ状態に挟まれるコロ及びタイト状態に挟まれるコロを含んだ複数のコロを有し、
前記複数のコロのうち、隣接するルーズ状態のコロとタイト状態のコロとをそれぞれ第１コロ及び第２コロと呼ぶと、
前記間隔確保部材は、前記第１コロと前記第２コロとの間に間隔を確保するために、前記第１コロに対して前記第２コロへ向かう方向の公転運動に対して制動力を与える部材であり、かつ、前記コロの軸方向両端部に対向し、
前記間隔確保部材は、弾性を有し、前記コロの軸方向の端面に接触可能に配置され、
前記コロの軸方向の一端面に接触可能な前記間隔確保部材の接触部位と前記コロの軸方向の他端面に接触可能な前記間隔確保部材の接触部位との間の距離が、前記コロの軸方向長さよりも短い、
撓み噛合い式歯車装置。
内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合う外歯歯車と、前記外歯歯車を撓み変形させる起振体と、前記起振体と前記外歯歯車との間に配置される起振体軸受と、を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体と一体的に回転する間隔確保部材を更に備え、
前記起振体軸受は、内周側の第１転走面と外周側の第２転走面の間にルーズ状態に挟まれるコロ及びタイト状態に挟まれるコロを含んだ複数のコロを有し、
前記複数のコロのうち、隣接するルーズ状態のコロとタイト状態のコロとをそれぞれ第１コロ及び第２コロと呼ぶと、
前記間隔確保部材は、前記第１コロと前記第２コロとの間に間隔を確保するために、前記第１コロに対して前記第２コロへ向かう方向の公転運動に対して制動力を与える部材であり、かつ、前記コロの軸方向中心を含む範囲に対向する、
撓み噛合い式歯車装置。