WO2013065261A1

WO2013065261A1 - 歯車伝動装置

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Publication number: WO2013065261A1
Application number: PCT/JP2012/006843
Authority: WO
Inventors: 義昭牧添; 豊小谷
Original assignee: ナブテスコ株式会社
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-05-10
Also published as: KR101956956B1; TW201335513A; JP2013096550A; CN103890453B; TWI563192B; CN103890453A; KR20140088196A

Abstract

　歯車伝動装置（１）は、嵌合部（１０ｃ）を有するクランク軸（１０）と、歯部（１４ａ，１６ａ）を有する歯車部材（１４，１６）と、歯車部材（１４，１６）の歯部（１４ａ，１６ａ）と噛み合う歯部（３）を有する第１筒部（２）と、クランク軸（１０）の回転に伴う歯車部材（１４，１６）の揺動によって第１筒部（２）に対して相対的に回転可能な第２筒部（４）と、クランク軸（１０）の嵌合部（１０ｃ）が嵌合する嵌合孔（２０ｂ）を有する伝達歯車（２０）とを備えている。クランク軸（１０）の軸方向に直交する平面で伝達歯車（２０）を切断したときの伝達歯車（２０）の嵌合孔（２０ｂ）の断面の形状は多角形であり、クランク軸（１０）の軸方向に直交する平面でクランク軸（１０）の嵌合部（１０ｃ）を切断したときの嵌合部（１０ｃ）の断面の形状は嵌合孔（２０ｂ）の断面形状に適合する多角形である。

Description

歯車伝動装置

　本発明は、歯車伝動装置に関する。

　従来、クランク軸に設けられた偏心体の回転に連動して外歯歯車が揺動回転することにより、外筒とキャリアとが相対的に回転する偏心揺動型の歯車伝動装置が知られている。このような歯車伝動装置では、クランク軸の嵌合部に伝達歯車（スパーギヤ）が取り付けられている。この伝達歯車は、入力軸の回転をクランク軸に伝えることによりクランク軸を回転させる役割を担う。

　一般に、クランク軸と伝達歯車との結合には、インボリュートスプラインを用いたスプライン結合が採用されている（例えば、特許文献１，２参照）。具体的に、このスプライン結合では、例えば図９に示すように、スプライン加工によりクランク軸の嵌合部１１１の外周面に形成された歯１１２と、伝達歯車１２０の嵌合孔１２１の内周面に形成された歯１２２とが嵌合する。

　ところで、歯車伝動装置の使用時には、クランク軸及び伝達歯車に大きな外力が加わる。この外力に耐えうる強度をクランク軸及び伝達歯車に付与するために、クランク軸及び伝達歯車は、スプライン加工後に熱処理（焼き入れ）が施される。

　しかしながら、熱処理時の変形に起因してクランク軸の嵌合部の外径寸法及び伝達歯車の嵌合孔の内径寸法にばらつきが生じる。このため、嵌合部と嵌合孔の隙間は、熱処理時の変形による嵌合部の外径及び嵌合穴の内径の寸法ばらつきを含むように、余裕のある大きさに設計される。その結果、熱処理時の変形による寸法ばらつきが大きい場合、互いに嵌合された嵌合部及び嵌合孔においてがたつきが発生し、このがたつきに起因する騒音が生じることがある。

　このようながたつきや騒音を抑制するために、熱処理後に嵌合部及び嵌合孔に仕上げ加工を施して熱処理に起因する寸法ばらつきを小さくすることも可能である。しかし、インボリュートスプラインを用いたスプライン結合の場合、クランク軸の嵌合部を仕上げ加工するには、ハードホブによる仕上げが必要になり、また、伝達歯車の嵌合孔を仕上げ加工するには、ハードブローチによる仕上げが必要になる。いずれの仕上げ加工も高価な専用工具や高価な追加設備が必要になるので、コストアップにつながる。

特開２０１０－２８６０９８号公報特開平１０－２５２６３８号公報

　本発明の目的は、クランク軸の嵌合部と伝達歯車の嵌合孔におけるがたつきや騒音を低コストで抑制することが可能になる歯車伝動装置を提供することである。

　本発明に係る歯車伝動装置は、偏心部及び嵌合部を有するクランク軸と、前記偏心部が挿入される貫通孔を有するとともに歯部を有する歯車部材と、前記歯車部材の前記歯部と噛み合う歯部を有する第１筒部と、前記クランク軸を回転可能に支持し、前記クランク軸の回転に伴う前記歯車部材の揺動によって前記第１筒部に対して相対的に回転可能な第２筒部と、前記クランク軸の前記嵌合部が嵌合する嵌合孔を有し、前記クランク軸を軸回りに回転させるための伝達歯車と、を備えている。前記クランク軸の軸方向に直交する平面で前記伝達歯車を切断したときの前記伝達歯車の前記嵌合孔の断面の形状は多角形であり、前記クランク軸の軸方向に直交する平面で前記クランク軸の前記嵌合部を切断したときの前記嵌合部の断面の形状は前記嵌合孔の断面形状に適合する多角形である。

本発明の一実施形態に係る歯車伝動装置を示す断面図である。図１におけるＩＩ－ＩＩ線断面図である。前記歯車伝動装置を示す平面図である。前記歯車伝動装置におけるクランク軸と伝達歯車との嵌合構造を示す斜視図である。図１におけるＶ－Ｖ線断面図である。前記歯車伝動装置の変形例１を示す平面図である。変形例１の歯車伝動装置における要部の断面図である。前記歯車伝動装置の変形例２を示す断面図である。従来の歯車伝動装置におけるクランク軸と伝達歯車を示す断面図である。

　以下、本発明の一実施形態に係る歯車伝動装置１について図面を参照して詳細に説明する。歯車伝動装置１は、例えばロボットの旋回胴や腕関節等の旋回部、各種工作機械の旋回部等に減速機として適用される。

　＜歯車伝動装置の全体構造＞
　本実施形態に係る歯車伝動装置１では、クランク軸１０の第１偏心部１０ａに連動して第１外歯歯車１４が揺動回転するとともにクランク軸１０の第２偏心部１０ｂに連動して第２外歯歯車１６が揺動回転することにより、入力された回転数よりも減速した出力回転が得られる。

　図１に示すように、歯車伝動装置１は、第１筒部としての外筒２と、第２筒部としてのキャリア４と、入力軸８と、複数（例えば３つ）のクランク軸１０と、歯車部材としての第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６と、複数（例えば３つ）の伝達歯車２０とを備えている。

　図２に示すように、外筒２は、歯車伝動装置１の外面を構成するものであり、略円筒形状を有している。外筒２の内周面には、多数のピン溝２ｂが形成されている。各ピン溝２ｂは、外筒２の軸方向に延びているとともに、軸方向に直交する断面において半円形の断面形状を有している。これらのピン溝２ｂは、外筒２の内周面において周方向に等間隔で並んでいる。各ピン溝２ｂには、内歯ピン３が嵌め込まれている。すなわち、外筒２は、歯部としての多数の内歯ピン３を有している。

　各内歯ピン３は、円柱形状を有しており、対応するピン溝２ｂにおいて外筒２の軸方向に沿って延びている。ピン溝２ｂにおいて、各内歯ピン３はその軸回りに回転可能である。これらの内歯ピン３には、第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６が噛み合う。

　図１に示すように、キャリア４は、外筒２と同軸上に配置された状態でその外筒２内に収容されている。キャリア４は、外筒２に対して同じ軸回りに相対回転する。具体的に、キャリア４は、軸方向に互いに離間して設けられた一対のキャリア軸受６によって外筒２に対して相対回転可能に支持されている。本実施形態では、キャリア４は、基部４ａと、端板部４ｂと、複数（例えば３つ）のシャフト部４ｃとを備えている。しかしながら、この構成に限られない。

　基部４ａは、外筒２内において外筒２の軸方向の一端部側に配置されている。この基部４ａの径方向中央部には円形の貫通孔４ｄが設けられている。貫通孔４ｄの周囲には、複数（例えば３つ）のクランク軸取付孔４ｅ（以下、単に取付孔４ｅという）が周方向に等間隔で設けられている。

　端板部４ｂは、基部４ａに対して軸方向に離間して設けられており、外筒２内において外筒２の軸方向の他端部側に配置されている。端板部４ｂの径方向中央部には貫通孔４ｆが設けられている。貫通孔４ｆの周囲には、複数（例えば３つ）のクランク軸取付孔４ｇ（以下、単に取付孔４ｇという）が基部４ａの複数の取付孔４ｅと対応する位置に設けられている。外筒２内には、端板部４ｂと基部４ａの互いに対向する双方の内面と、外筒２の内周面とによって囲まれた閉空間が形成されている。

　３つのシャフト部４ｃは、基部４ａに一体的に設けられており、基部４ａから端板部４ｂ側へ直線的に延びている。この３つのシャフト部４ｃは、周方向に等間隔で配設されている（図２参照）。各シャフト部４ｃは、端板部４ｂにボルト４ｈによって締結されている（図１参照）。これにより、基部４ａ、シャフト部４ｃ及び端板部４ｂが一体化されている。

　入力軸８は、図略の駆動モータによって回転が入力される入力部として機能する。入力軸８は、端板部４ｂの貫通孔４ｆ及び前記基部４ａの貫通孔４ｄに挿入されている。入力軸８は、その軸心が外筒２及びキャリア４の軸心と一致するように配置されている。入力軸８は、その軸回りに回転する。入力軸８の先端部の外周面には入力ギア８ａが設けられている。

　３つのクランク軸１０は、外筒２内において入力軸８の周囲に等間隔で配置されている（図２参照）。各クランク軸１０は、対応する基部４ａの取付孔４ｅと端板部４ｂの取付孔４ｇにそれぞれ取り付けられている（図１参照）。具体的に、各クランク軸１０の軸方向の一端から所定長さだけ軸方向内側の部分は、基部４ａの取付孔４ｅ内に第１クランク軸受１２ａを介して取り付けられている。一方、各クランク軸１０の軸方向の他端部は、端板部４ｂの取付孔４ｇ内に第２クランク軸受１２ｂを介して取り付けられている。各クランク軸１０は、両クランク軸受１２ａ，１２ｂによりキャリア４に対して軸回りに回転可能に支持されている。なお、図１では、クランク軸１０の断面を示すハッチング（斜線）は省略している。

　各クランク軸１０は、偏心部を有する。前記偏心部は、両クランク軸受１２ａ，１２ｂによって支持された部分の間に軸方向に並んで配置された第１偏心部１０ａと第２偏心部１０ｂとを含む。第１偏心部１０ａと第２偏心部１０ｂは、それぞれ円柱形状を有している。第１偏心部１０ａと第２偏心部１０ｂは、それぞれクランク軸１０の軸心から所定の偏心量で偏心しており、互いに所定角度の位相差を有するように配置されている。また、クランク軸１０の一端部、すなわち、基部４ａの取付孔４ｅ内に取り付けられる部分よりも軸方向外側の部位には、伝達歯車２０が取り付けられる嵌合部１０ｃが設けられている。嵌合部１０ｃの詳細については、後述する。

　図１及び図２に示すように、第１外歯歯車１４は、外筒２内の前記閉空間に配置されている。第１外歯歯車１４は、各クランク軸１０の第１偏心部１０ａに第１ころ軸受１８ａを介して取り付けられている。第１外歯歯車１４は、各クランク軸１０が回転して第１偏心部１０ａが偏心回転すると、この偏心回転に連動して内歯ピン３に噛み合いながら揺動回転する。

　第１外歯歯車１４は、外筒２の内径よりも少し小さい大きさを有している。本実施形態では、第１外歯歯車１４は、第１外歯１４ａと、中央部貫通孔１４ｂと、複数（例えば３つ）の第１偏心部挿通孔１４ｃと、複数（例えば３つ）のシャフト部挿通孔１４ｄとを有している。しかしながら、この構成に限られない。

　図２に示すように、第１外歯１４ａは、第１外歯歯車１４の外周面に設けられている。第１外歯１４ａの歯面は、軸方向に直交する断面において、周方向全体にわたって滑らかに連続する波形状を有している。すなわち、第１外歯１４ａの歯面は、径方向外側に位置する山部と、径方向内側に位置する谷部とが周方向に沿って交互に並んでいる。第１外歯１４ａにおける山部の先端（峰）は、第１外歯歯車１４の揺動回転時において、内歯ピン３への接触が抑制されるように、径方向外側への突出量が調整されるのが好ましい。第２外歯１６ａにおける山部の先端についても同様である。

　第１外歯１４ａの歯数は、内歯ピン３の数よりも若干少なく設定されている。本実施形態では、第１外歯１４ａの歯数は、内歯ピン３の数よりも１つ少なく設定されている。しかしながら、この構成に限られない。

　中央部貫通孔１４ｂは、第１外歯歯車１４の径方向中央部に設けられている。中央部貫通孔１４ｂには、入力軸８が遊びを持った状態で挿通されている。

　３つの第１偏心部挿通孔１４ｃは、第１外歯歯車１４において中央部貫通孔１４ｂの周囲に周方向に等間隔で設けられている。各第１偏心部挿通孔１４ｃには、第１ころ軸受１８ａが介装された状態で対応するクランク軸１０の第１偏心部１０ａが挿通されている。

　３つのシャフト部挿通孔１４ｄは、第１外歯歯車１４において中央部貫通孔１４ｂの周りに周方向に等間隔で設けられている。各シャフト部挿通孔１４ｄは、周方向において、３つの第１偏心部挿通孔１４ｃ間の位置にそれぞれ配設されている。各シャフト部挿通孔１４ｄには、対応するシャフト部４ｃが遊びを持った状態で挿通されている。

　第２外歯歯車１６は、外筒２内の前記閉空間に配置されている。第２外歯歯車１６は、各クランク軸１０の第２偏心部１０ｂに第２ころ軸受１８ｂを介して取り付けられている。第１外歯歯車１４とこの第２外歯歯車１６は、第１偏心部１０ａと第２偏心部１０ｂの配置に対応して軸方向に並んで設けられている。第２外歯歯車１６は、各クランク軸１０が回転して第２偏心部１０ｂが偏心回転すると、この偏心回転に連動して内歯ピン３に噛み合いながら揺動回転する。

　第２外歯歯車１６は、外筒２の内径よりも少し小さい大きさを有している。本実施形態では、第２外歯歯車１６は、第２外歯１６ａ、中央部貫通孔１６ｂ、複数（例えば３つ）の第２偏心部挿通孔１６ｃ及び複数（例えば３つ）のシャフト部挿通孔１６ｄを有している。しかしながら、この構成に限られない。これらは、第１外歯歯車１４の第１外歯１４ａ、中央部貫通孔１４ｂ、複数の第１偏心部挿通孔１４ｃ及び複数のシャフト部挿通孔１４ｄと同様の構造を有している。各第２偏心部挿通孔１６ｃには、第２ころ軸受１８ｂが介装された状態で対応するクランク軸１０の第２偏心部１０ｂが挿通されている。

　各伝達歯車２０は、入力ギア８ａの回転を対応するクランク軸１０に伝達する。各伝達歯車２０は、対応するクランク軸１０の一端部に設けられた嵌合部１０ｃに外嵌されている。具体的に、各伝達歯車２０は、クランク軸１０の嵌合部１０ｃが嵌合する嵌合孔２０ｂを有している。嵌合孔２０ｂは、伝達歯車２０のほぼ中心（径方向のほぼ真ん中）に設けられた貫通孔である。各伝達歯車２０は、クランク軸１０の回転軸と同じ軸回りにこのクランク軸１０と一体的に回転する。各伝達歯車２０は、入力ギア８ａと噛み合う外歯２０ａを有している。

　＜クランク軸と伝達歯車の嵌合構造＞
　以下、クランク軸１０と伝達歯車２０の嵌合構造について説明する。図３は、歯車伝動装置１を示す平面図であり、図４は、歯車伝動装置１におけるクランク軸１０と伝達歯車２０との嵌合構造を示す斜視図である。図５は、図１におけるＶ－Ｖ線断面図である。図５は、クランク軸１０及び伝達歯車２０を、クランク軸１０の軸方向に直交する平面で切断したときの断面を示している。

　図３～図５に示すように、伝達歯車２０の嵌合孔２０ｂは、クランク軸１０の軸方向に直交する平面で切断したときの断面の形状（嵌合孔２０ｂの内側面の断面形状）が多角形である。また、クランク軸１０の嵌合部１０ｃは、クランク軸１０の軸方向に直交する平面で切断したときの断面の形状（嵌合部１０ｃの外側面の断面形状）が嵌合孔２０ｂの断面形状に適合する多角形である。

　嵌合孔２０ｂの断面形状は、正多角形であるのが好ましい。そして、嵌合部１０ｃの断面の形状は、嵌合孔２０ｂの断面形状に適合する正多角形であるのが好ましい。また、嵌合孔２０ｂ及び嵌合部１０ｃにおける正多角形の辺の数は、４以上の偶数であるのがより好ましい。すなわち、嵌合孔２０ｂの断面形状及び嵌合部１０ｃの断面形状は、正四角形、正六角形、正八角形、正十角形、正十二角形などであるのがより好ましい。本実施形態では、嵌合孔２０ｂの断面形状及び嵌合部１０ｃの断面形状は、正六角形である。

　図４に示すように、クランク軸１０の嵌合部１０ｃは、クランク軸１０における第１クランク軸受１２ａによって支持された略円柱形状の円柱状部位１０ｆから軸方向に延びる六角柱形状を有している。すなわち、嵌合部１０ｃは、クランク軸１０の軸方向に平行な６つの平面（外側面）を有している。

　伝達歯車２０には、嵌合孔２０ｂよりも軸方向外側に位置する凹部２０ｃを有している。凹部２０ｃは、伝達歯車２０の外面２０ｄから軸方向に凹んだ環状の部位である。嵌合孔２０ｂの内側面（内周面）は、凹部２０ｃの内周面よりも径方向内側に位置している。嵌合部１０ｃは、嵌合孔２０ｂよりも軸方向外側に突出している。すなわち、嵌合部１０ｃの端面１０ｄは、嵌合孔２０ｂよりも軸方向外側に位置している。

　図１及び図４に示すように、クランク軸１０には、第１止め輪３１と、第２止め輪３２とが設けられている。第１止め輪３１及び第２止め輪３２は、クランク軸１０に固定されている。第１止め輪３１及び第２止め輪３２は、環形状をそれぞれ有している。第１止め輪３１は、伝達歯車２０よりも軸方向内側に配置されている。第２止め輪３２は、伝達歯車２０よりも軸方向外側に位置し、凹部２０ｃ内に配置されている。これらの止め輪３１，３２は、伝達歯車２０を軸方向の両側から挟み込むことにより、伝達歯車２０をクランク軸１０に対して位置決めしている。なお、図４では、第１止め輪３１及び第２止め輪３２の図示を省略しており、これらが設けられる位置を二点鎖線３１，３２でそれぞれ示している。

　図５に示すように、嵌合部１０ｃの断面における複数の角部（多角形の角部）１０ｅのそれぞれは、円弧形状を有している。また、嵌合孔２０ｂの断面における複数の角部２０ｅのそれぞれは、円弧形状を有している。すなわち、嵌合部１０ｃの各角部１０ｅは、嵌合部１０ｃの互いに隣接する平面の間（互いに隣接する外側面の間）に位置する。嵌合部１０ｃの各角部１０ｅは、外側に凸の湾曲面となるように面取りされている。また、嵌合孔２０ｂの各角部２０ｅは、対応する嵌合部１０ｃの角部１０ｅを構成する湾曲面に対向する凹曲面となるように面取りされている。嵌合部１０ｃにおける角部１０ｅの曲率半径及び嵌合孔２０ｂにおける角部２０ｅの曲率半径は、特に限定されないが、３～５ｍｍ程度であるのが好ましい。また、嵌合部１０ｃにおける角部１０ｅの曲率半径は、嵌合孔２０ｂにおける角部２０ｅの曲率半径よりも大きくなるように設計されているのがより好ましい。

　＜動作＞
　次に、歯車伝動装置１の動作について説明する。まず、例えば図略のモータの駆動によって歯車伝動装置１の入力軸８に回転が入力される。これにより、入力軸８とともに入力ギア８ａが回転する。この入力ギア８ａの回転は、各伝達歯車２０を介して各クランク軸１０に伝達される。

　そして、各クランク軸１０が回転するのに伴って各クランク軸１０の第１偏心部１０ａ及び第２偏心部１０ｂが偏心回転する。これにより、第１偏心部１０ａの偏心回転に連動して第１外歯歯車１４が内歯ピン３に噛み合いながら揺動回転するとともに、第２偏心部１０ｂの偏心回転に連動して第２外歯歯車１６が内歯ピン３に噛み合いながら揺動回転する。第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６の揺動回転は、各クランク軸１０を通じてキャリア４に伝達され、キャリア４全体が前記入力回転から減速された回転数で外筒２に対して相対回転する。

　＜変形例１＞
　図６は、歯車伝動装置１の変形例１を示す平面図である。図７は、図６に示す歯車伝動装置１における要部の断面図である。この変形例１では、伝達歯車２０がクランク軸１０に対して位置決めされる構造が上述の実施形態と異なっている。具体的には次の通りである。

　この変形例１では、クランク軸１０の嵌合部１０ｃは、図５に示す上述の実施形態と同様の断面形状を有している。すなわち、嵌合部１０ｃは、六角柱形状を有している。そして、図７に示すように、クランク軸１０において、第１クランク軸受１２ａによって支持された円柱状部位１０ｆは、略円柱形状であり、嵌合部１０ｃ及び嵌合孔２０ｂよりも大きな外径を有している。したがって、円柱状部位１０ｆと嵌合部１０ｃとの境界部分には、段差１０ｇが形成されている。伝達歯車２０は、段差１０ｇに接することによって軸方向の一方側（内側）への動きが規制されている。

　また、伝達歯車２０は、ボルト３３及びワッシャ３４によって軸方向の他方側（外側）への動きが規制されている。具体的には、例えば、ワッシャ３４は、嵌合孔２０ｂよりも大きな外径を有しており、ワッシャ３４の内面は、伝達歯車２０の外面２０ｄに接している。ボルト３３は、嵌合部１０ｃ及び円柱状部位１０ｆに設けられたネジ穴に螺合されている。これにより、伝達歯車２０は、クランク軸１０に対して位置決めされている。

　したがって、この変形例１では、図１及び図４に示す歯車伝動装置１においてクランク軸１０に設けられていた第１止め輪３１が不要である。なお、図７では、クランク軸１０の断面を示すハッチング（斜線）は省略している。

　＜変形例２＞
　図８は、歯車伝動装置１の変形例２を示す断面図である。図８に示すように、伝達歯車２０の嵌合孔２０ｂは、クランク軸１０の軸方向に直交する平面で切断したときの断面の形状が正四角形である。また、クランク軸１０の嵌合部１０ｃは、クランク軸１０の軸方向に直交する平面で切断したときの断面の形状が嵌合孔２０ｂの断面形状に適合する正四角形である。

　また、嵌合部１０ｃの断面における複数の角部１０ｅのそれぞれは、円弧形状を有しており、嵌合孔２０ｂの断面における複数の角部２０ｅのそれぞれは、円弧形状を有している。嵌合部１０ｃにおける角部１０ｅの曲率半径は、嵌合孔２０ｂにおける角部２０ｅの曲率半径よりも大きくなるように設計されている。

　以上説明したように、本実施形態では、伝達歯車２０における嵌合孔２０ｂの前記断面形状が多角形であり、クランク軸１０における嵌合部１０ｃの前記断面形状が、嵌合孔２０ｂの断面形状に適合する多角形である。これにより、熱処理後の嵌合孔２０ｂ及び嵌合部１０ｃの仕上げ加工を低コストで施しつつ、クランク軸１０の嵌合部１０ｃと伝達歯車２０の嵌合孔２０ｂにおけるがたつきや騒音を抑制することが可能になる。なお、歯車伝動装置１において生じる騒音については、入力軸８の入力ギア８ａと伝達歯車２０の外歯２０ａとの噛み合い部の歯当たり音が支配的であり、クランク軸１０と伝達歯車２０との嵌合部分において生じるがたつきが大きく影響する。したがって、本実施形態に係る歯車伝動装置１は、騒音低減対策として有効である。

　また、嵌合孔及び嵌合部が図９に示すインボリュートスプライン形状である場合に比べて、嵌合孔２０ｂ及び嵌合部１０ｃが多角形状である本実施形態では、熱処理前後の歪み自体を小さく抑えることができる。したがって、本実施形態では、熱処理後の仕上げ処理を施さなくてもある程度の精度を確保でき、がたつきを小さくすることができる。なお、本実施形態においては、熱処理後に仕上げ加工をすれば、より高い寸法精度を得ることができる。

　また、前述したように、クランク軸１０の嵌合部１０ｃについては、その断面形状が多角形であるので、熱処理後に例えばカム研削盤を用いて仕上げ加工することができる。しかも、嵌合部１０ｃは、円柱状部位１０ｆ（ジャーナル部）と同じ工具で加工することができる。具体的に、嵌合部１０ｃは、加工時の中心位置を円柱状部位１０ｆと同心にすることができる。したがって、嵌合部１０ｃと円柱状部位１０ｆの同心度を良好にすることができる。これにより、クランク軸の軸ぶれを抑制できる。また、嵌合部１０ｃと円柱状部位１０ｆの加工を１つの工程で行うことができ、追加の設備が不要になる。

　また、本実施形態では、嵌合孔２０ｂ及び嵌合部１０ｃの断面形状が正多角形であるので、特にクランク軸１０の嵌合部１０ｃの加工が容易になる。具体的に、クランク軸１０の嵌合部１０ｃが正多角形である場合には、例えば旋削による多角取りが可能な加工装置などを用いて嵌合部１０ｃを正多角形に容易に加工することができる。これにより、加工コストをより低減することができる。

　また、本実施形態では、嵌合孔２０ｂ及び嵌合部１０ｃの断面形状における正多角形の辺の数が４以上の偶数であるので、各辺は、互いに平行な対向する辺を有している。したがって、嵌合孔２０ｂ及び嵌合部１０ｃの寸法を計測する場合には、対向する一対の辺の間隔を計測すればよいので、寸法計測（寸法管理）が容易になる。

　また、本実施形態では、嵌合孔２０ｂにおける複数の角部２０ｅ及び嵌合部１０ｃにおける複数の角部１０ｅが円弧状に面取りされたような形状を有しているので、各角部に応力が集中するのを抑制できる。これにより、各角部の耐久性が向上する。

　また、本実施形態では、嵌合部１０ｃにおける角部１０ｅの曲率半径は、嵌合孔２０ｂにおける角部２０ｅの曲率半径よりも大きいので、クランク軸１０の嵌合部１０ｃを伝達歯車２０の嵌合孔２０ｂに挿入しやすくなる。これにより、作業性が向上する。

　また、歯車伝動装置１において、嵌合孔２０ｂと嵌合部１０ｃの嵌合を締まりばめ、もしくは４０μｍ以下の隙間ばめとする場合には、がたつきによる伝達歯車２０の振れをさらに抑制し、騒音を一層低減させることができる。

　なお、「４０μｍ以下の隙間ばめ」について、図５及び図８に示す形態を例に挙げて具体的に説明する。例えば図５及び図８に示すように角部が面取りされている形態では、角部１０ｅ，２０ｅの寸法は「４０μｍ以下」の対象とはならない。これらの形態では、嵌合部１０ｃにおける互いに対向する平面間の寸法と、嵌合孔２０ｂにおける互いに対向する平面間の寸法とが「４０μｍ以下」の対象となる。すなわち、「４０μｍ以下の隙間ばめ」では、嵌合孔２０ｂにおける互いに対向する平面間の寸法の最大値と、嵌合部１０ｃにおける互いに対向する平面間の寸法の最小値との差が「４０μｍ以下」となる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。

　例えば、前記実施形態では、嵌合孔２０ｂ及び嵌合部１０ｃの断面形状が正多角形である場合を例示したが、正多角形ではない多角形であってもよい。

　また、前記実施形態では、嵌合孔２０ｂ及び嵌合部１０ｃにおける正多角形の辺の数が４以上の偶数である場合を例示したが、辺の数は奇数であってもよい。

　また、前記実施形態では、嵌合部１０ｃにおける角部１０ｅの曲率半径が嵌合孔２０ｂにおける角部２０ｅの曲率半径よりも大きい場合を例示したが、これらの曲率半径は、例えば同じであってもよい。

　また、前記実施形態では、入力軸８が径方向のセンターに設けられている場合を例示したが、これに限定されない。入力軸８は、センターから径方向にずれた位置に設けられていてもよい。

　また、前記実施形態では、複数（例えば３つ）のクランク軸が設けられている場合を例示したが、例えば１つのクランク軸が径方向のセンターに設けられた形態であってもよい。この場合、貫通孔４ｄ、貫通孔４ｆ、貫通孔１４ｂ、貫通孔１６ｂに筒体が嵌め込まれた構成を採用することもできる。この筒体内には例えばケーブルなどが配置される。

　また、キャリア４と外筒２は、どちらが固定されていてもよい。すなわち、キャリア４を固定して外筒２がキャリア４に対して相対的に回転する形態であってもよく、外筒２を固定してキャリア４が外筒２に対して相対的に回転する形態であってもよい。

　また、前記実施形態では、クランク軸１０の嵌合部１０ｃがクランク軸１０の一端部に設けられている場合を例示したが、これに限定されない。嵌合部１０ｃは、例えばクランク軸１０の他端部に設けられていてもよく、また、一端部と他端部との間の中間部に設けられていてもよい。

　以下、上述した実施形態について概説する。

　前記歯車伝動装置は、偏心部及び嵌合部を有するクランク軸と、前記偏心部が挿入される貫通孔を有するとともに歯部を有する歯車部材と、前記歯車部材の前記歯部と噛み合う歯部を有する第１筒部と、前記クランク軸を回転可能に支持し、前記クランク軸の回転に伴う前記歯車部材の揺動によって前記第１筒部に対して相対的に回転可能な第２筒部と、前記クランク軸の前記嵌合部が嵌合する嵌合孔を有し、前記クランク軸を軸回りに回転させるための伝達歯車と、を備えている。前記クランク軸の軸方向に直交する平面で前記伝達歯車を切断したときの前記伝達歯車の前記嵌合孔の断面の形状が多角形であり、前記クランク軸の軸方向に直交する平面で前記クランク軸の前記嵌合部を切断したときの前記嵌合部の断面の形状が前記嵌合孔の断面形状に適合する多角形である。

　この構成では、伝達歯車における嵌合孔の前記断面の形状を多角形とし、クランク軸における嵌合部の前記断面の形状を、嵌合孔の断面形状に適合する多角形としている。これにより、熱処理後の嵌合孔及び嵌合部の仕上げ加工を低コストで施すことができる。具体的に、クランク軸の嵌合部については、その断面形状が多角形であるので、熱処理後に例えばカム研削盤を用いて仕上げ加工することができる。したがって、高価な専用工具や高価な追加設備は不要である。また、伝達歯車の嵌合孔については、熱処理後にハードブローチによる仕上げ加工を施すことになるが、断面形状が多角形であるので、従来のインボリュートスプライン形状に比べて専用工具の製作が容易である。したがって、従来に比べて低コストで仕上げ加工を施すことができる。

　以上のことから、前記歯車電動装置によれば、嵌合孔及び嵌合部の仕上げ加工において、高価な専用工具や高価な追加設備が不要となるので、クランク軸の嵌合部と伝達歯車の嵌合孔におけるがたつきや騒音を低コストで抑制することが可能になる。

　前記歯車伝動装置において、前記嵌合孔の前記断面の形状が正多角形であり、前記嵌合部の前記断面の形状が前記嵌合孔の前記断面の形状に適合する正多角形であるのが好ましい。

　この構成では、嵌合孔及び嵌合部の断面形状が正多角形であるので、特にクランク軸の嵌合部の加工が容易になる。具体的に、クランク軸の嵌合部が正多角形である場合には、例えば旋削による多角取りが可能な加工装置などを用いて嵌合部を正多角形に容易に加工することができる。これにより、加工コストをより低減することができる。

　前記歯車伝動装置において、前記嵌合孔における正多角形の辺の数及び前記嵌合部における正多角形の辺の数は、４以上の偶数であるのが好ましい。

　この構成では、正多角形の辺の数が４以上の偶数であるので、各辺は、互いに平行な対向する辺を有している。したがって、嵌合孔及び嵌合部の寸法を計測する場合には、対向する一対の辺の間隔を計測すればよいので、寸法計測（寸法管理）が容易になる。

　前記歯車伝動装置において、前記嵌合孔の前記断面における複数の角部は、円弧状に面取りされたような形状を有しており、前記嵌合部の前記断面における複数の角部は、円弧状に面取りされたような形状を有しているのが好ましい。

　この構成では、嵌合孔における複数の角部及び嵌合部における複数の角部が円弧状に面取りされたような形状を有しているので、各角部に応力が集中するのを抑制できる。これにより、各角部の耐久性が向上する。

　前記歯車伝動装置において、前記嵌合部における前記角部の曲率半径は、前記嵌合孔における前記角部の曲率半径よりも大きい場合には、クランク軸の嵌合部を伝達歯車の嵌合孔に挿入しやすくなるので、作業性が向上する。

　前記歯車伝動装置において、前記嵌合孔と前記嵌合部の嵌合が、締まりばめ、もしくは４０μｍ以下の隙間ばめであることによって、がたつきによる伝達歯車の振れが抑制され、騒音が一層低減する。

１　歯車伝動装置
２　外筒
３　内歯ピン
４　キャリア
１０　クランク軸
１０ａ　第１偏心部
１０ｂ　第２偏心部
１０ｃ　嵌合部
１４　第１外歯歯車
１６　第２外歯歯車
２０　伝達歯車
２０ｂ　嵌合孔

Claims

　偏心部及び嵌合部を有するクランク軸と、
　前記偏心部が挿入される貫通孔を有するとともに歯部を有する歯車部材と、
　前記歯車部材の前記歯部と噛み合う歯部を有する第１筒部と、
　前記クランク軸を回転可能に支持し、前記クランク軸の回転に伴う前記歯車部材の揺動によって前記第１筒部に対して相対的に回転可能な第２筒部と、
　前記クランク軸の前記嵌合部が嵌合する嵌合孔を有し、前記クランク軸を軸回りに回転させるための伝達歯車と、を備え、
　前記クランク軸の軸方向に直交する平面で前記伝達歯車を切断したときの前記伝達歯車の前記嵌合孔の断面の形状は多角形であり、
　前記クランク軸の軸方向に直交する平面で前記クランク軸の前記嵌合部を切断したときの前記嵌合部の断面の形状は前記嵌合孔の断面形状に適合する多角形である、歯車伝動装置。
　前記嵌合孔の前記断面の形状が正多角形であり、
　前記嵌合部の前記断面の形状が前記嵌合孔の前記断面の形状に適合する正多角形である、請求項１に記載の歯車伝動装置。
　前記嵌合孔における正多角形の辺の数は、４以上の偶数であり、
　前記嵌合部における正多角形の辺の数は、４以上の偶数である、請求項２に記載の歯車伝動装置。
　前記嵌合孔の前記断面における複数の角部のそれぞれは、円弧形状を有し、
　前記嵌合部の前記断面における複数の角部のそれぞれは、円弧形状を有している、請求項１～３のいずれか１項に記載の歯車伝動装置。
　前記嵌合部における前記角部の曲率半径は、前記嵌合孔における前記角部の曲率半径よりも大きい、請求項４に記載の歯車伝動装置。
　前記嵌合孔と前記嵌合部の嵌合が、締まりばめ、もしくは４０μｍ以下の隙間ばめである、請求項１～５のいずれか１項に記載の歯車伝動装置。