JP2018048702A - 歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強度の低下を抑えつつ、歯車装置の軽量化をより促進する。【解決手段】ケーシング１４に設けられた内歯歯車１６と、内歯歯車と噛合する外歯歯車２１と、外歯歯車の軸方向側部に配置されたキャリヤ３１と、ケーシングとキャリヤとの間に配置された主軸受４１と、キャリヤに連結され外歯歯車を貫通する複数の柱部材３３と、を備えた歯車装置１２であって、キャリヤは、外歯歯車と対向する面３１Ｅにおいて、柱部材と柱部材との間に凹部３６を有し、凹部と主軸受は、径方向から見て重なり、凹部は、主軸受の作用線Ｆ１とは重ならない。【選択図】図１

Description

本発明は、歯車装置に関する。

特許文献１に、偏心揺動型の歯車装置が開示されている。この歯車装置は、ケーシングに設けられた内歯歯車と、該内歯歯車と噛合する外歯歯車とを備えている。外歯歯車の軸方向側部にはキャリヤが配置され、ケーシングとキャリヤとの間には主軸受が配置されている。キャリヤには、外歯歯車を貫通する複数の柱部材が連結されている。

特開２００６−２６３８７８号公報（図１）

特許文献１で記載されているような、外歯歯車を貫通する複数の柱部材がキャリヤに連結されるような構成の歯車装置にあっては、強度の低下を抑えながら装置を軽量化するのが難しいという問題があった。

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、強度の低下を抑えつつ、歯車装置の軽量化をより促進することをその課題としている。

本発明は、ケーシングと、該ケーシングに設けられた内歯歯車と、該内歯歯車と噛合する外歯歯車と、該外歯歯車の軸方向側部に配置されたキャリヤと、前記ケーシングと前記キャリヤとの間に配置された主軸受と、前記キャリヤに連結され前記外歯歯車を貫通する複数の柱部材と、を備えた歯車装置であって、前記キャリヤは、前記外歯歯車と対向する面において、前記柱部材と柱部材との間に凹部を有し、該凹部と前記主軸受は、径方向から見て重なり、該凹部は、前記主軸受の作用線とは重ならない構成とすることにより、上記課題を解決したものである。

このような歯車装置において、軽量化をより促進するために、いたずらに部材に中空部を形成したり、部材の肉厚を薄くしたりしたのでは、装置の強度の低下を招いてしまう。本発明においては、キャリヤの外歯歯車と対向する面における柱部材と柱部材との間に、凹部が形成される。この凹部は、径方向から見ると主軸受と重なっているが、主軸受の作用線とは重ならない。

このような条件を満足する凹部をキャリヤの外歯歯車と対向する面に形成することにより、キャリヤの強度の低下を抑制しつつ、当該キャリヤをより効率的に軽量化することができ、ひいては歯車装置の軽量化をより促進することができる。

本発明によれば、強度の低下を抑えつつ、歯車装置の軽量化をより促進することができる。

本発明の実施形態の一例に係る歯車装置の全体断面図 図１の要部拡大断面図 図１の歯車装置の第１キャリヤ単体の（Ａ）正面図、（Ｂ）正面図の矢視III−IIIＢ線に沿う断面図、（Ｃ）正面図の矢視III−IIIＣ線に沿う断面図 本発明の他の実施形態の例に係る歯車装置の要部断面図 図４の歯車装置の側面図

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例に係る歯車装置を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態の一例に係る歯車装置の全体断面図である。

本歯車装置１２は、ケーシング１４と、ケーシング１４に設けられた内歯歯車１６と、内歯歯車１６と噛合する第１外歯歯車２１と、を備える。第１外歯歯車２１の軸方向入力側（軸方向側部）には、第１キャリヤ３１が配置されている。ケーシング１４と第１キャリヤ３１との間には第１主軸受４１が配置されている。第１キャリヤ３１には、第１外歯歯車２１を貫通する複数の内ピン３３（柱部材）が連結されている。第１キャリヤ３１は、第１外歯歯車２１と対向する面３１Ｅにおいて、内ピン３３と内ピン３３との間に凹部３６を有する。凹部３６と第１主軸受４１は、径方向から見て重なっている。しかし、凹部３６は、第１主軸受４１の第１作用線Ｆ１とは重なっていない。

以下、本歯車装置１２のより具体的な構成を詳細に説明する。

本歯車装置１２の第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２は、揺動しながら内歯歯車１６に内接噛合している。内歯歯車１６に対し２系統の第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２を有しているのは、より大きな伝達容量を確保すると共に、揺動によって生じるトルク変動をできるだけ抑制することを意図したためである。

本歯車装置１２は、第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２を揺動回転させるためのクランク軸３８を備えている。クランク軸３８は、歯車装置１２の径方向中央（内歯歯車１６の軸心Ｃ１６と同心）に配置されている。クランク軸３８は、軸方向に貫通する大径の中空部３８Ｐを有する筒状に形成され、軸方向端部３８Ｅにタップ穴３８Ｔが形成されている。クランク軸３８には、このタップ穴３８Ｔを介して駆動系の動力を歯車装置１２に入力するための動力入力部材（図示略）が連結可能である。つまり、クランク軸３８は、本歯車装置１２の入力軸を構成している。

クランク軸３８は、第１外歯歯車２１を揺動させるための第１偏心体５１、および第２外歯歯車２２を揺動させるための第２偏心体５２を一体的に有している。第１偏心体５１には、第１偏心体軸受６１を介して第１外歯歯車２１が外嵌されている。第２偏心体５２には、第２偏心体軸受６２を介して第２外歯歯車２２が外嵌されている。第１偏心体５１と第２偏心体５２のクランク軸３８に対する偏心量は同一である．第１偏心体５１の第１軸心Ｃ５１と第２偏心体５２の第２軸心Ｃ５２は、第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２の揺動バランスを維持するために、互いに１８０度の位相差で偏心している（偏心の方向が真逆である）。

第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２は、内歯歯車１６に内接噛合している。内歯歯車１６は、この実施形態では、ケーシング１４と一体化された内歯歯車本体１６Ａと、該内歯歯車本体１６Ａの内周に軸方向に沿って形成されたピン溝１６Ｂと、該ピン溝１６Ｂに回転自在に組み込まれ、当該内歯歯車１６の内歯を構成する円柱状の内歯ピン１６Ｃと、を有している。内歯歯車１６の内歯の数（内歯ピン１６Ｃの本数）は、第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２の外歯の数よりも僅かだけ（この例では１だけ）多い。

第１外歯歯車２１の軸方向入力側（軸方向側部）には、第１キャリヤ３１が配置されている。第２外歯歯車２２の軸方向出力側には、第２キャリヤ３２が配置されている。第１キャリヤ３１および第２キャリヤ３２には、第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２を貫通する複数の内ピン（柱部材）３３が連結されている。

より具体的には、各内ピン３３は、第２キャリヤ３２から一体的に突出されている（第２キャリヤ３２と同一の素材で初めから連結されている）。一方、第１キャリヤ３１には、この内ピン３３と対応する位置に内ピン凹部３１Ａが形成されており、内ピン３３の先端部３３Ａが各内ピン凹部３１Ａに嵌入されている。そして、第１キャリヤ３１の反第１外歯歯車側の側面３１Ｇから挿入された内ピンボルト８０によって内ピン３３が第１キャリヤ３１と連結されている。この結果、第１キャリヤ３１と第２キャリヤ３２は、柱部材である内ピン３３を介して連結され、大きなキャリヤ体として一体的な動きをする。なお、符号３１Ｈは、内ピンボルト８０が挿通される貫通孔である。

一方、この歯車装置１２の第１外歯歯車２１には、第１軸心Ｃ２１からオフセットした位置に複数の第１貫通孔２１Ａが形成されている。第２外歯歯車２２には、第２軸心Ｃ２２からオフセットした位置に、複数の第２貫通孔２２Ａが形成されている。前記内ピン３３は、この第１貫通孔２１Ａおよび第２貫通孔２２Ａを貫通している。内ピン３３の外周には、摺動促進用の内ローラ３４が外嵌されている。

内ローラ３４は、第１貫通孔２１Ａおよび第２貫通孔２２Ａの内周の一部と接触している。第１貫通孔２１Ａおよび第２貫通孔２２Ａの内径は、内ローラ３４の外径よりも、それぞれ第１偏心体５１および第２偏心体５２の偏心量の２倍に相当する大きさだけ大きい。内ピン３３は、第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２を貫通しているため、該内ピン３３と連結された第１キャリヤ３１および第２キャリヤ３２は、第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２の自転と同期した動きをする。

ケーシング１４と第１キャリヤ３１との間には、第１主軸受４１が配置されている。ケーシング１４と第２キャリヤ３２との間には第２主軸受４２が配置されている。この歯車装置１２では、第１主軸受４１および第２主軸受４２は、背面合わせで組み込まれたアンギュラ玉軸受で構成されている。

第１主軸受４１は、玉で構成された第１転動体４１Ａと、第１キャリヤ３１と一体化された（第１キャリヤ３１と同一の素材で構成された）第１内輪４１Ｂと、独立した（ケーシング１４とは別の部材で構成された）第１外輪４１Ｃと、第１転動体４１Ａを保持する第１リテーナ４１Ｄと、を有している。

本実施形態に係る第１主軸受４１は、アンギュラ玉軸受で構成されているため、第１主軸受４１の第１接触角θ１は０度ではなく、この例では４０度に設定されている。ここで、第１主軸受４１の第１接触角θ１とは、「第１主軸受４１の軸心Ｃ４１に垂直な平面（第１ラジアル平面Ｐ１）と，第１内輪４１Ｂおよび第１外輪４１Ｃによって第１転動体４１Ａに伝えられる力の合力の第１作用線Ｆ１とがなす角度」のことである（ＪＩＳ Ｂ ０１０４）。換言するならば、本歯車装置１２の第１主軸受４１の第１作用線Ｆ１は、第１ラジアル平面Ｐ１に対して第１接触角θ１と等しい４０度の角度で、全第１転動体４１Ａから歯車装置１２の外側に向かう方向（第１ラジアル平面Ｐ１から遠ざかる方向）に延びている。

第２主軸受４２も、同様に、玉で構成された第２転動体４２Ａと、第２キャリヤ３２と一体化された第２内輪４２Ｂと、独立した第２外輪４２Ｃと、第２転動体４２Ａを保持する第２リテーナ４２Ｄと、を有している。第２主軸受４２の第２接触角θ２は４０度に設定されている。つまり、第２主軸受４２の第２作用線Ｆ２は、第２ラジアル平面Ｐ２に対して第２接触角θ２と等しい４０度の角度で、全第２転動体４２Ａから歯車装置１２の外側に向かう方向（第２ラジアル平面Ｐ２から遠ざかる方向）に延びている。

なお、本歯車装置１２では、第１キャリヤ３１の反第１外歯歯車側の側面３１Ｇには、内ピン３３を第１キャリヤ３１と連結するための内ピンボルト８０の頭部８０Ａを収容するザグリ空間３１Ｂが形成されている。このザグリ空間３１Ｂは、円形とされ、それぞれの内ピンボルト８０毎に個別に形成されている。つまり、このザグリ空間３１Ｂは、第１キャリヤ３１の反第１外歯歯車側の側面３１Ｇの８本の内ピン３３に対応した位置に、計８個形成されている。

クランク軸３８は、第１キャリヤ３１および第２キャリヤ３２によって支持されている。つまり、クランク軸３８と第１キャリヤ３１との間には第１クランク軸受７１が配置されている。クランク軸３８と第２キャリヤ３２との間には第２クランク軸受７２が配置されている。この歯車装置１２では、第１クランク軸受７１および第２クランク軸受７２は、共に接触角が０度の玉軸受で構成されている。

ケーシング１４には、フランジ部１４Ｂが形成されている。フランジ部１４Ｂには、第１相手部材（例えば図示せぬロボットの前段アーム）とボルト連結するための連結貫通孔１４Ａが複数形成されている。また、第２キャリヤ３２には、第２相手部材（例えば図示せぬロボットの後段アーム）とボルト連結するためのタップ穴３２Ｔが複数形成されている。

ここで、図２は、図１の要部拡大断面図、図３は、第１キャリヤ３１単体の構成を示したもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は該正面図の矢視III−IIIＢ線に沿う断面図、（Ｃ）は該正面図の矢視III−IIIＣ線に沿う断面図である。

本歯車装置１２の第１キャリヤ３１は、第１外歯歯車２１と対向する面３１Ｅにおいて、（複数ある）内ピン３３と内ピン３３との間に凹部３６を有している。ここで、「内ピン３３と内ピン３３との間に凹部３６を有する」とは、「第１キャリヤ３１の軸心Ｃ３１と直角の断面（図３（Ａ）の断面）において、第１キャリヤ３１の軸心Ｃ３１（＝内歯歯車１６の軸心Ｃ１６）と内ピン３３の中心Ｃ３３（＝内ピン凹部３１Ａの中心Ｃ３１Ａ）とを結ぶ線Ｌ（Ｃ３１−Ｃ３１Ａ）と、凹部３６とが重ならない」ということである。なお、本歯車装置１２では、内ピン３３の中心Ｃ３３は、内ピンボルト８０の挿通される貫通孔３１Ｈの中心Ｃ３１Ｈ、さらには、ザグリ空間３１Ｂの中心Ｃ３１Ｂとも同一である。

この例では、内ピン３３は周方向に８本設けられており、凹部３６は各内ピン３３と内ピン３３の間に計８個形成されている。凹部３６と第１主軸受４１は、径方向から見てδ（３６−４１Ｃ）だけ重なっている。凹部３６は、この歯車装置１２においては、内ピン（柱部材）３３と同一の径方向位置(同一の円周上）に形成されている。具体的には、内ピン凹部３１Ａの中心Ｃ３１Ａと凹部３６の中心Ｃ３６が、第１キャリヤ３１の軸心Ｃ３１を共通の中心とする同一の円周上にある。なお、凹部３６の径方向位置は、必ずしも内ピン３３（内ピン凹部３１Ａ）と同一の径方向位置でなくてもよい。

ここで、本発明において、「凹部と主軸受が径方向から見て重なっている」とは、「凹部と主軸受の少なくとも一部が径方向から見て重なっている」ことを意味している。この場合の主軸受には、転動体のほか、外輪および内輪の概念が含まれる。具体的には、例えば本歯車装置１２における第１外輪４１Ｃのように、主軸受の内輪あるいは外輪が独立した部材で構成されている場合には、凹部と当該内輪あるいは外輪が、一部でも重なっているかという基準で重なり状態が判断される。また、例えば本歯車装置１２における第１内輪４１Ｂのように、主軸受の内輪および外輪が独立した部材で構成されていない場合には（キャリヤあるいはケーシングと一体化されている場合には）、転動体の軸方向幅を当該主軸受の軸方向幅と見做して重なり状態が判断される。

本歯車装置１２では、凹部３６と第１主軸受４１は、径方向から見たときに、第１外輪４１Ｃの部分でδ（３６−４１Ｃ）だけ重なっている。しかし、この凹部３６は、第１主軸受４１の第１作用線Ｆ１とは重なっていない。具体的には、凹部３６は、該第１作用線Ｆ１からＬ（３６−Ｆ１）だけ離れている。

なお、この歯車装置１２では、凹部３６には補助凹部３７が連続的に設けられている。ここで、「補助凹部」とは、「凹部の反外歯歯車側の端部から連続的に設けられ、外歯歯車から離れるに従って断面積が減少する割合が凹部よりも大きい部分」を指している。本歯車装置１２の「凹部３６から連続的に設けられている部分（３７）」は、凹部３６の反第１外歯歯車側の端部から連続的に設けられている。また、凹部３６の部分は、断面積の減少はないが、「凹部３６から連続的に設けられている部分（３７）」では、第１外歯歯車２１から離れるに従って断面積が減少している。つまり、第１外歯歯車２１から離れるに従って断面積が減少する割合が凹部３６よりも大きい。そのため、「凹部３６から連続的に設けられている部分（３７）」は、本発明の「補助凹部」に相当している。

そして、本歯車装置１２では、第１主軸受４１の第１作用線Ｆ１は、凹部３６と重ならないだけでなく、この補助凹部３７とも（最も近い部分でも）同じＬ（３６−Ｆ１）だけ離れており、重なっていない。つまり、第１主軸受４１の第１作用線Ｆ１は、凹部３６および補助凹部３７の両方と重なっていない。

なお、具体的には、本歯車装置１２での補助凹部３７は、凹部３６を図示せぬドリルで形成する場合に、ドリルの先端によって形成される部分に相当している。ただし、本発明では、凹部３６の形成は、必ずしもドリルでの後加工に限定されるものではなく、例えば、鍛造、鋳造等で初めから形成されたものであってもよい。別言するならば、本発明において補助凹部３７は、必須の構成ではなく、なくてもよい。

また、凹部３６の断面形状（内歯歯車１６の軸心Ｃ１６と直角の断面の形状：図３（Ａ）の断面の形状）も必ずしも円形に限定されない。例えば、凹部３６の断面形状（軸と直角の断面形状）は、楕円や矩形であってもよいし、隣接する内ピン３３あるいは内ローラ３４の形状に沿わせて、径方向中央部の周方向寸法が、径方向外側部及び内側部の周方向寸法より小さい鼓形状であってもよい。凹部３６が複数形成される場合は、各々の凹部３６の形状が異なっていてもよい。

凹部３６の形成数も、必ずしも各内ピン３３の間に１個ずつでなくてもよい。例えば、各内ピン３６の間において、径方向に並んで２個ずつ形成するようにしてもよいし、一部の内ピン３３と内ピン３３の間には形成されなくてもよい。また、（複数ではなく）特定の内ピン３３と内ピン３３の間に１個のみの凹部３６が形成される構成であってもよい。さらには、この歯車装置１２の凹部３６は、軸と直角の断面積が、軸方向において一定であるが、これに限らず、例えば、第１外歯歯車２１に対向する面３１Ｅから遠ざかるに従って、徐々に減少するような形状としてもよい。

また、本歯車装置１２においては、凹部３６は、第１主軸受４１の第１転動体４１Ａの中心Ｃ４１ＡとはＬ（３６−Ｃ４１Ａ）だけ離れており、径方向から見て重なっていない。

しかし、第１主軸受４１の第１転動体４１Ａの中心Ｃ４１Ａは、補助凹部３７とは径方向から見て重なっている。換言するならば、補助凹部３７は、第１転動体４１Ａの中心Ｃ４１Ａよりもδ（３７−Ｃ４１Ａ）だけ反第１外歯歯車側にまで延在されている。

なお、図３に示されるように、この歯車装置１２では、内ピン３３と内ピン３３との間に第２の凹部３６Ｓｐを有し、当該第２の凹部３６Ｓｐには、第１キャリヤ３１を貫通する貫通孔３１Ｐが連続して形成されている。この貫通孔３１Ｐは、当該第２の凹部３６Ｓｐよりも断面積が小さい。別言するならば、この歯車装置１２は、「内ピン３３と内ピン３３との間に第２の凹部３６Ｓｐを有し、当該第２の凹部３６Ｓｐに連通し、当該第２の凹部３６Ｓｐよりも断面積が小さく、かつ第１キャリヤ３１を貫通する貫通孔３１Ｐ」を有している。この貫通孔３１Ｐは、この歯車装置１２では、排脂口として利用される。なお、貫通孔３１Ｐが形成されていないときの第２の凹部３６Ｓｐの形状は、この例では、凹部３６の形状と同一である。

次に、この歯車装置１２の作用を説明する。

図示せぬモータ等の駆動によってクランク軸（入力軸）３８が回転すると、該クランク軸３８と一体的に形成された第１、第２偏心体５１、５２が、該クランク軸３８と共に回転する。第１、第２偏心体５１、５２が回転すると、第１、第２偏心体軸受６１、６２を介して組み込まれている第１、第２外歯歯車２１、２２が揺動回転する。第１、第２外歯歯車２１、２２は、内歯歯車１６に内接噛合している。また、第１、第２外歯歯車２１、２２の歯数は内歯歯車１６の歯数よりも１だけ少ない。

このため、第１、第２外歯歯車２１、２２は、クランク軸３８が１回回転する毎に１回揺動し、内歯歯車１６に対して歯数差分（１歯分）だけ位相がずれ、自転する。この自転が、第１、第２外歯歯車２１、２２を貫通している内ローラ３４および内ピン３３に伝達され、内ピン３３が内歯歯車１６の軸心Ｃ１６の周りで公転する。この内ピン３３の公転により、該内ピン３３を支持している第１、第２キャリヤ３１、３２が内歯歯車１６の軸心Ｃ１６の周りで回転する。

この結果、ケーシング１４のフランジ部１４Ｂに連結されているロボットの前段アーム（第１相手部材）に対して、第２キャリヤ３２と連結されているロボットの後段アーム（第２相手部材）が減速された速度で回転する。

ここで、この歯車装置１２においては、第１キャリヤ３１は、第１外歯歯車２１と対向する面３１Ｅにおいて、内ピン（柱部材）３３と内ピン３３との間に凹部３６を有している。この凹部３６は、第１主軸受４１と径方向から見てδ（３６−４１Ｃ）だけ重なっている。しかし、本実施形態における第１主軸受４１は、第１接触角θ１が０度ではなく、凹部３６は、第１主軸受４１の第１作用線Ｆ１とはＬ（３６−Ｆ１）だけ離れており、重なっていない。つまり、第１キャリヤ３１には、第１転動体４１Ａに伝えられる力の合力の第１作用線Ｆ１上に、素材のない空間部が存在しない。したがって、第１キャリヤ３１は、凹部３６が形成されていることによる強度の低下は小さい。

一方で、この歯車装置１２では、第１キャリヤ３１の第１外歯歯車２１と対向する面３１Ｅに、（径方向において第１主軸受４１と重なるほどに大きな）凹部３６が多数形成されている。このため、この大きく形成した多数の凹部３６の総容積に相当する分、第１キャリヤ３１の重量を大きく低減することができ、装置全体の重量をそれだけ大きく低減することができる。

また、この種の歯車装置１２は、装置の内部空間の容積が小さく、潤滑剤を封入するスペースが小さいという課題を有しているが、この課題に対して、凹部３６および補助凹部３７の空間を、潤滑剤の更なる封入スペースとして活用することができる。これにより、歯車装置１２内の潤滑剤の温度上昇や圧力の上昇をより緩和することができ、オイルシールの耐久性をより向上させることができるようになると共に、潤滑剤の劣化をより抑制することができるようになる。

ここで、本歯車装置１２においては、凹部３６の反第１外歯歯車側の端部から補助凹部３７が連続的に設けられている。この凹部３６および補助凹部３７に対する本歯車装置１２の構成および作用を纏めると、以下のようになる。

先ず、本歯車装置１２においては、第１主軸受４１の第１作用線Ｆ１は、凹部３６と重ならないだけでなく、補助凹部３７とさえＬ（３６−Ｆ１）だけ離れており、重なっていない（凹部３６および補助凹部３７の両方と重なっていない）。このため、凹部３６に連続して更に補助凹部３７が形成されていることによる強度低下の影響を、より低減することができる。

次に、第１主軸受４１は、第１接触角θ１が０度ではなく、第１転動体４１Ａに伝えられる荷重は、基本的に第１作用線Ｆ１上に作用するが、径方向に作用することもある。しかし、本歯車装置１２では、凹部３６については、径方向から見たときに、第１主軸受４１の第１転動体４１Ａの中心Ｃ４１ＡとはＬ（３６−Ｃ４１Ａ）だけ離れており、重なっていない。このため、径方向に荷重が発生した場合においても、高い強度で対応することができる。

その一方で、補助凹部３７は、第１外歯歯車２１から離れるに従って断面積が減少する割合が凹部３６よりも大きく、もともと、凹部３６ほどには強度低下に対する影響が少ない。本歯車装置１２においては、この点を考慮して、補助凹部３７については、径方向から見たときに、第１主軸受４１の第１転動体４１Ａの中心Ｃ４１Ａと重なるようにしている。つまり補助凹部３７は、第１転動体４１Ａの中心Ｃ４１Ａよりも更にδ（３７−Ｃ４１Ａ）だけ深い位置まで延在されている。結果として、凹部３６および補助凹部３７の容積をより大きく確保することができ、より大きな重量軽減効果を得ることができている。

このように、本歯車装置１２においては、第１キャリヤ３１に形成される凹部３６あるいは補助凹部３７の形成位置および大きさが、第１主軸受４１の位置および第１作用線Ｆ１との関係で規定されている。換言するならば、これらの構成が両方セットで規定されることで、初めて、第１キャリヤ３１の強度の低下を抑制しつつ、当該第１キャリヤ３１を効率的かつ合理的に軽量化することができていると言える。

なお、本発明における凹部３６あるいは補助凹部３７は、文字通り「凹部」、すなわちキャリヤ内に「底」がある「有底の空間」を意味している。つまり、凹部３６あるいは補助凹部３７の概念に、キャリヤを突き抜けている貫通孔は含まれない。また、キャリヤに対して、一度、上記条件に合致しない凹部または貫通孔を形成した後に、別の部材によって当該凹部または貫通孔の一部が塞がれ、結果として上記構成を満足するようになった凹部や補助凹部も含まれない。換言するならば、凹部の底はキャリヤの素材によって構成されている。

より具体的には、例えば、キャリヤに貫通孔を形成した後、この貫通孔の一部がボルトやノックピン、あるいは給・排脂口の栓等のキャリヤ以外の部材で塞がれ、結果として上記条件を満足するようになった空間は、本発明の凹部や補助凹部からは除外される。これは、一度、上記条件に合致しない態様で形成された凹部または貫通孔は、たとえその後に他の部材によって塞がれても、必ずしも本発明が期待するキャリヤの強度を維持できないためである。

例えば、本歯車装置１２は、内ピン３３と内ピン３３との間に第２の凹部３６Ｓｐを有し、当該第２の凹部３６Ｓｐに連通し、当該第２のの凹部３６Ｓｐよりも断面積が小さく、かつ第１キャリヤ３１を貫通する貫通孔３１Ｐを有している。この「第２の凹部３６Ｓｐを利用して貫通孔３１Ｐを形成する」という構成は、断面積がより大きな部分（第２の凹部３６Ｓｐ）が装置の内部側に存在するため、例えばこの構成を排脂口として利用する場合に、排脂の流れがより円滑になるというメリットが得られる。しかも、凹部３６と同等の位置および形状で構成された（断面積が大きくかつ強度低下が小さい）第２の凹部３６Ｓｐによる重量軽減効果と、貫通孔３１Ｐの断面積がより小さいことによる強度低下の抑制効果が、両方考慮されているという点で合理的な構成である。

しかし、このような構成の貫通孔３１Ｐは、たとえ給脂した後に栓によって該貫通孔３１Ｐの一部が塞がれて、結果として本発明の凹部に合致するような空間構成となったとしても、一度貫通孔３１Ｐを形成したことによるキャリヤ素材の強度の低下は避けられない。したがって、本発明は、このような、キャリヤとは別の部材によって塞がれることによって、結果として本発明の凹部３６の構成を有するに至った第２の凹部３６Ｓｐは、（たとえ第２の凹部３６Ｓｐ自体の形状が他の凹部３６の位置および形状が同等であったとしても）本発明の凹部の概念からは除外される。

換言するならば、本歯車装置１２の場合、本発明に係る凹部３６は、当該第２の凹部３６Ｓｐを除いた７個のみである。このように本発明では、キャリヤに本発明に係る凹部以外の凹部や貫通孔が形成されるのを排除するわけではない。

図４および図５に本発明の他の実施形態の例を示す。

本歯車装置９０においても、凹部８１は、径方向から見て第１主軸受４１の第１外輪４１Ｃとはδ（８１−４１Ｃ）だけ重なっているが、第１主軸受４１の第１作用線Ｆ１とはＬ（８１−Ｆ１）だけ離れており、重なっていない。したがって、本発明によって得られる「強度の低下を抑える」という基本的な作用効果は、十分実現できている。

しかし、本歯車装置９０においては、凹部８１は、鍛造、あるいは鋳造によって形成され、軸と直角の底面８１Ｂを有している。つまり、凹部８１に補助凹部は連接されていない。

また、凹部８１の底面８１Ｂは、第１主軸受４１の第１転動体４１Ａの中心Ｃ４１Ａよりも、δ（８１−Ｃ４１Ａ）だけ第１キャリヤ３１の内部に入り込んでおり、径方向から見て凹部８１は、第１主軸受４１の第１転動体４１Ａの中心Ｃ４１Ａと重なっている。つまり、凹部８１は、先の実施形態と比較してより大きく形成され、より一層の軽量化が図られている。

加えて、本歯車装置９０においては、内ピン３３を第１キャリヤ３１と連結するための内ピンボルト８０の頭部８０Ａを収容するザグリ空間３１Ｋが、周方向に一周する連続したリング状の空間で構成されている。このため、先の歯車装置１２のような、それぞれの内ピンボルト８０毎に個別に形成した円形のザグリ空間３１Ｂと比較して、このザグリ空間３１Ｋにおいても、一層の軽量化が実現されている。

その他の構成については、先の歯車装置１２と同様であるため、図中で同一または類似する部位に、歯車装置１２における符号と同一の符号を付すに止め重複説明を省略する。

なお、上記実施形態においては、主軸受（第１主軸受４１）として、接触角が４０度のアンギュラ玉軸受が採用されていた。しかし、本発明に係る主軸受は、必ずしも接触角が４０度でなくてもよい。例えば、２０度程度の接触角であってもよいし、０度でもよい（作用線がラジアル平面上に存在する軸受であってもよい）。ただし、主軸受の接触角が０度、あるいは０度に近い小さい値に設定されていると、形成できる凹部が小さくなってしまう傾向となるため、主軸受の接触角は、好ましくは０度でなく、さらに好ましくは１５度以上あるのが望ましい。

また、上述した歯車装置１２、９０においては、「玉」による転動体を使用した第１、第２主軸受４１、４２を採用していたが、「ローラ」による転動体を使用したアンギュラローラ軸受、テーパローラ軸受、あるいは接触角が０度のローラ軸受であっても、本発明は、同様に適用可能である。

また、この歯車装置１２、９０においては、第１キャリヤ３１の第１外歯歯車２１と対向する面３１Ｅに凹部３６、８１が設けられていた。しかし、本発明に係る凹部は、例えば内ピン（柱部材）３３が一体的に連結された第２キャリヤ３２の第２外歯歯車２２と対向する面３２Ｅに設けるようにしてもよい。もちろん、本発明に係る凹部は、第１キャリヤ３１の第１外歯歯車２１と対向する面３１Ｅ、および第２キャリヤ３２の第２外歯歯車２２と対向する面３２Ｅの両方に設けるようにしてもよい。

また、上記歯車装置１２、９０においては、第１、第２外歯歯車２１、２２を揺動させるクランク軸３８が内歯歯車１６の軸心Ｃ１６上に位置する、いわゆるセンタクランクタイプの偏心揺動型の歯車装置１２、９０に本発明が適用されていた。しかし、偏心揺動型の歯車装置には、クランク軸３８が内歯歯車１６の軸心Ｃ１６からオフセットした位置に複数設けられる、いわゆる振り分けタイプの歯車装置も公知である。

振り分けタイプの歯車装置の場合、一般に、外歯歯車の軸方向側部に一対のキャリヤが配置され、該一対のキャリヤが、柱部材に相当するキャリヤピンによって連結される構成が採用される。また、クランク軸自体を柱部材と見ることもできる。したがって、このような構成の歯車装置の場合は、キャリヤの外歯歯車と対向する面において、キャリヤピンとキャリヤピンとの間、あるいはクランク軸とクランク軸との間、あるいはキャリヤピンとクランク軸との間に、主軸受と径方向から見て重なり、主軸受の作用線とは重ならない凹部を形成するようにすればよい。つまり、本発明は、このような振り分けタイプの偏心揺動型の歯車装置においても、同様に適用することができ、同様の作用効果を得ることができる。

また、上記歯車装置においては、クランク軸３８によって第１、第２外歯歯車２１、２２が内歯歯車１６に対して揺動する外歯揺動タイプの偏心揺動型の歯車装置１２、９０が示されていた。しかし、偏心揺動型の歯車装置の中には、クランク軸によって内歯歯車が外歯歯車に対して揺動する内歯揺動タイプの歯車装置も公知である。本発明は、このような内歯歯車が揺動するタイプの偏心揺動型の歯車装置においても、同様に適用でき、同様の作用効果を得ることができる。

さらに、本発明は、偏心揺動型の歯車装置に限らず、例えば単純遊星歯車機構を有する歯車装置についても、適用可能である。単純遊星歯車機構を有する歯車装置の場合は、遊星歯車（外歯歯車）の軸方向側部に配置されたキャリヤの遊星歯車と対向する面において、遊星歯車を支持する遊星ピン（柱部材）と遊星ピンとの間に、主軸受と径方向から見て重なり、主軸受の作用線とは重ならない凹部を形成するようにすればよい。これにより、同様の作用効果を得ることができる。

なお、本発明に係るキャリヤは、必ずしも外歯歯車の軸方向両側部に一対設けられている必要はない。例えば、外歯歯車の軸方向一方側の側部にのみ設けられ、柱部材が該キャリヤから片持ち状態で突出することで外歯歯車を貫通しているような構成であってもよい。このような歯車装置であっても、キャリヤの外歯歯車と対向する面において、柱部材と柱部材との間に、主軸受と径方向から見て重なり、主軸受の作用線とは重ならない凹部を形成することで、同様の作用効果を得ることができる。

本発明に係る歯車装置は、当該歯車装置が、減速装置として使用されるか、増速装置として使用されるかは限定されない。

１２…歯車装置
１４…ケーシング
１６…内歯歯車
２１…第１外歯歯車
３１…第１キャリヤ
３１Ｅ…第１外歯歯車と対向する面
３３…内ピン（柱部材）
４１…第１主軸受
３６…凹部
３７…補助凹部
Ｆ１…第１作用線

Claims (5)

1. ケーシングと、該ケーシングに設けられた内歯歯車と、該内歯歯車と噛合する外歯歯車と、該外歯歯車の軸方向側部に配置されたキャリヤと、前記ケーシングと前記キャリヤとの間に配置された主軸受と、前記キャリヤに連結され前記外歯歯車を貫通する複数の柱部材と、を備えた歯車装置であって、
   前記キャリヤは、前記外歯歯車と対向する面において、前記柱部材と柱部材との間に凹部を有し、
   該凹部と前記主軸受は、径方向から見て重なり、
   該凹部は、前記主軸受の作用線とは重ならない
   ことを特徴とする歯車装置。
2. 請求項１において、
   前記凹部の反外歯歯車側の端部から連続的に設けられ、前記外歯歯車から離れるに従って断面積が減少する割合が前記凹部よりも大きい補助凹部を有し、
   前記主軸受の作用線は、前記凹部および補助凹部の両方と重ならない
   ことを特徴とする歯車装置。
3. 請求項１または２において、
   前記主軸受の転動体の中心が、径方向から見て前記凹部と重ならない
   ことを特徴とする歯車装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記凹部の反外歯歯車側の端部から連続的に設けられ、前記外歯歯車から離れるに従って断面積が減少する割合が前記凹部よりも大きい補助凹部を有し、
   前記主軸受の転動体の中心が、径方向から見て前記補助凹部と重なる
   ことを特徴とする歯車装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記柱部材と柱部材との間に、第２の凹部を有し、当該第２の凹部に連通し、当該第２の凹部よりも断面積が小さく、かつ前記キャリヤを貫通する貫通孔を有する
   ことを特徴とする歯車装置。

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