JP5479357B2 - 歯車伝動装置 - Google Patents

Description

本出願は、２００８年１１月５日に出願された日本国特許出願第２００８−２８４３９６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。本出願は、偏心揺動型の歯車伝動装置に関する。特に、バックラッシを低減した偏心揺動型の歯車伝動装置に関する。

内歯歯車と、内歯歯車に噛み合う外歯歯車と、外歯歯車を偏心回転可能に支持するキャリアとを備える偏心揺動型の歯車伝動装置が知られている。キャリアは、内歯歯車に同軸に支持されている。この歯車伝動装置は、外歯歯車の偏心回転に伴って、キャリアと内歯歯車が相対的に回転する。

キャリアは、クランクシャフトを備えている。外歯歯車は、そのクランクシャフトの回転によって偏心回転する。クランクシャフトがキャリアと同軸に配置されている場合、外歯歯車からキャリアにトルクを伝達するためのトルクピンが採用されることがある。トルクピンは、キャリアの軸線からオフセットした位置でキャリアに固定されている。そのトルクピンは、外歯歯車に設けられた貫通孔を通過している。外歯歯車に設けられた貫通孔の径はトルクピンの径よりも大きいので、外歯歯車の偏心回転が許容される。クランクシャフトが回転すると、トルクピンが外歯歯車に設けられた貫通孔の内周面に接しながら、トルクピン（キャリア）と外歯歯車が相対的に偏心回転する。トルクピンと外歯歯車の接点で、トルクが外歯歯車からキャリアに伝達される。そのような歯車伝動装置が、例えば日本国特許公開公報２００６−７１０１７号に開示されている。以下の説明では、日本国特許公開公報２００６−７１０１７号を特許文献１と称する。なお、本明細書では、孔を形成する壁面のことを「孔の内周面」と呼ぶ。

特許文献１の歯車伝動装置では、キャリアと外歯歯車の間の摩擦を低減するために、リング部材が、トルクピンの外周に嵌められている。リング部材は、外歯歯車に対して、転がり軸受と同等に機能する。他方、リング部材は、その内周面でトルクピンに接するので、キャリアに対して、すべり軸受と同等に機能する。

特許文献１の歯車伝動装置では、リング部材をすべり軸受と同等に機能させるために、リング部材とトルクピンの間に必ずクリアランスを設ける必要がある。このクリアランスは、バックラッシの原因となる。本明細書は、キャリアと外歯歯車の間の摩擦を増大することなくリング部材を不要とすることにより、歯車伝動装置のバックラッシを低減する技術を提供する。

本明細書が開示する歯車伝動装置は、内歯歯車と、内歯歯車に噛み合う外歯歯車と、外歯歯車を偏心回転可能に支持しているキャリアとを備える。キャリアは、内歯歯車に同軸に支持されている。キャリアには、内歯歯車の軸線に沿って延びている係止孔が形成されている。外歯歯車には、内歯歯車の軸線に沿って見たときに、貫通孔が、係止孔の一部と重なるように形成されている。この歯車伝動装置は、上記の係止孔と貫通孔が形成されているとともに、係止孔と貫通孔に遊嵌しているトルクピンを備えていることを特徴とする。トルクピンが係止孔と貫通孔の双方に遊嵌しているので、外歯歯車の偏心回転が許容される。

上記の歯車伝動装置では、外歯歯車の貫通孔を通過するトルクピンが、キャリアの係止孔に遊嵌している。外歯歯車が偏心回転するときに、トルクピンの外周面が、その中心を挟んで径方向に対向する２箇所で係止孔と貫通孔に接する。すなわち、このトルクピンは、キャリアに対して転がり軸受と同等に機能するとともに、外歯歯車に対しても転がり軸受と同等に機能する。転がり軸受に必要とされるクリアランスは、すべり軸受に必要とされるクリアランスよりも小さい。従ってこの歯車伝動装置は、リング部材を採用した特許文献１の歯車伝動装置に比べ、キャリアと外歯歯車の間のクリアランスを小さくすることができる。この歯車伝動装置は、キャリアと外歯歯車の間の摩擦を増大することなくリング部材を不要とすることにより、バックラッシを低減することができる。

係止孔と貫通孔とトルクピンは、次の関係を満足していてもよい。係止孔の直径をＲ_１とし、係止孔の内周面とトルクピンの外周面との間のギャップの最大長をｄ_１とし、貫通孔の直径をＲ_２とし、貫通孔の内周面とトルクピンの外周面とのギャップの最大長をｄ_２とし、キャリアの軸線から外歯歯車の中心までのオフセット量をｄ_３としたときに次の２つの式、
Ｒ_１／（Ｒ_１−ｄ_１）＝Ｒ_２／（Ｒ_２−ｄ_２） （式１）
及び、
ｄ_１＋ｄ_２＝２×ｄ_３ （式２）
の双方が成立している。式１と式２の双方が同時に成立する場合、トルクピンが貫通孔と係止孔の両者に対して転がり軸受として機能することが、幾何学的に保証される。すなわち、トルクピンが貫通孔と係止孔の両者に接しながら滑ることなく回転可能であることが、幾何学的に保証される。

本明細書に開示する技術は、バックラッシの発生が低減された歯車伝動装置を実現することができる。

第１実施例の歯車伝動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実施例の歯車伝動装置の部分拡大図を示す。 トルクピンの動きについて説明する図を示す。 第２実施例の歯車伝動装置の断面図を示す。 図５のＶI−ＶII線に沿った断面図を示す。 第２実施例の歯車伝動装置の部分拡大図を示す。 第３実施例の歯車伝動装置の断面図を示す。 第４実施例の歯車伝動装置の断面図を示す。 図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示す。 第５実施例の歯車伝動装置の断面図を示す。 第６実施例の歯車伝動装置の断面図を示す。 図１２のＸIII−ＸIII線に沿った断面図を示す。

実施例を説明する前に、各実施例の技術的特徴のいくつかを記す。なお、主要な技術的特徴は、各実施例の説明に含まれている。
（特徴１）歯車伝動装置１００、２００、３００、４００及び５００では、トルクピンに、自身の軸線に沿った貫通孔が形成されている。
（特徴２）キャリアは、一対の対向するプレートと、双方のプレートを連結するキャリアピンから構成されている。歯車伝動装置２００、３００、４００及び５００では、キャリアピンが、トルクピンの貫通孔内を通過している。
（特徴３）キャリアには、内歯歯車の軸線に沿って延びている複数の係止孔が、周方向に並んで形成されている。
（特徴４）内歯歯車の軸線に沿って見たときに、外歯歯車には、複数の係止孔の夫々に対応する位置に、夫々貫通孔が形成されている。
（特徴５）歯車伝動装置２００及び４００では、キャリアの係止孔を横断する断面におけるトルクピンの直径が、外歯歯車の第１貫通孔を横断する断面におけるトルクピンの直径よりも小さい。
（特徴６）歯車伝動装置１００、３００、５００及び６００では、キャリアの係止孔の径が、外歯歯車の第１貫通孔の径に等しい。

（第１実施例）
図１は、歯車伝動装置１００の要部断面図を示す。図２は、図１のII−II線に沿った断面図を示す。図３は、図１におけるトルクピン２２付近の部分拡大図を示す。なお、図１は、図２のI−I線に沿った断面に相当する。図１と図２に示すように、歯車伝動装置１００は、内歯歯車４２とキャリア２と外歯歯車１２とクランクシャフト８を備えている。なお、詳細は後述するが、キャリア２は、キャリア上部プレート２ａ、キャリア下部プレート２ｃ及びキャリアピン２ｂから構成されている。外歯歯車１２は、薄肉部１２ａと厚肉部１２ｂを有している。厚肉部１２ｂは、後述するトルクピン２２の径方向の外側に形成されている。さらに詳細は後述するが、歯車伝動装置１００は、外歯歯車１２が偏心回転することにより、キャリア２を内歯歯車４２に対して回転させる。すなわち、歯車伝動装置１００は偏心揺動型であり、コンパクトでありながら大きなトルクを出力することができる。そのため、歯車伝動装置１００は、産業用ロボットの関節等に好適に使用することができる。

内歯歯車４２は、歯車伝動装置１００のケースの内周面に複数の内歯ピン２０を配置することによって形成される。以下の説明では、内歯歯車４２と同じ符号を用いてケース４２と呼ぶことがある。キャリア２は、キャリア上部プレート２ａとキャリア下部プレート２ｃとキャリアピン２ｂから構成されている。キャリア上部プレート２ａとキャリア下部プレート２ｃは、対向しているとともに、キャリアピン２ｂを介して連結されている。キャリアピン２ｂは、キャリア上部プレート２ａと一体に形成されている。キャリア２は、一対のアンギュラ玉軸受３８によって、ケース４２に回転可能に支持されている。キャリア２の軸線は、内歯歯車４２の軸線３２に等しい。

クランクシャフト８は、一対の深溝玉軸受４によって、キャリア２に支持されている。クランクシャフト８の軸線は、内歯歯車４２の軸線３２に等しい。クランクシャフト８には、偏心体３６が設けられている。偏心体３６は、針状ころ軸受１０を介して、外歯歯車１２に係合している。そのため、外歯歯車１２の軸線３４は、内歯歯車４２の軸線３２から距離ｄ_３だけオフセットしている。クランクシャフト８が回転すると、外歯歯車１２は、内歯歯車４２と噛み合いながら偏心回転する。外歯歯車１２の歯数は、内歯歯車４２の歯数（内歯ピン２０の数）と異なっている。そのため、クランクシャフト８が回転すると、外歯歯車１２が内歯歯車（ケース）４２に対して相対回転する。上記したように、クランクシャフト８がキャリア２に支持されており、クランクシャフト８に設けられている偏心体３６に外歯歯車１２が係合しているので、外歯歯車１２がキャリア２に支持されているということができる。歯車伝動装置１００は、センタークランク式の歯車伝動装置である。

図２に示すように、外歯歯車１２の周方向に、複数の第１貫通孔２４と複数の第２貫通孔４０が形成されている。第１貫通孔２４と第２貫通孔４０は、交互に形成されている。第１貫通孔２４にはトルクピン２２が遊嵌しており、第２貫通孔４０にはキャリアピン２ｂが遊嵌している。なお、トルクピン２２は第１貫通孔２４の内周面に接しており、キャリアピン２ｂは第２貫通孔４０の内周面に接していない。そのため、外歯歯車１２が内歯歯車４２に対して相対回転するときに、キャリアピン２ｂは、外歯歯車１２からキャリア２へ回転トルクを伝達することに貢献しない。図１に示すように、トルクピン２２は、キャリア２に形成されている係止孔１４にも遊嵌している。係止孔１４は、軸線３２に沿って延びている。なお、図示は省略するが、複数の係止孔１４が、キャリア２の周方向に沿って並んで形成されている。トルクピン２２は、止め部材（ワッシャ）１８によって、軸線３２方向への移動が規制されている。

上記したように、トルクピン２２は、キャリア２の係止孔１４と外歯歯車１２の第１貫通孔２４に遊嵌している。そのため、外歯歯車１２が偏心回転すると、外歯歯車１２とキャリア２が、一体となってケース４２に対して相対回転する。外歯歯車１２がケース４２に対して相対回転すると、外歯歯車１２の回転トルクが、トルクピン２２を介してキャリア２に伝達される。その結果、キャリア２がケース４２に対して相対回転する。なお、上記したように、外歯歯車１２には、複数の第１貫通孔２４が形成されている。複数の第１貫通孔２４の夫々は、複数の係止孔１４の夫々に対応する位置に形成されている。

図３を参照し、トルクピン２２について詳細に説明する。トルクピン２２の中心を挟んで径方向の一方側が、係止孔１４の内周面に接している。このとき、トルクピン２２の中心を挟んで径方向の他方側が、第１貫通孔２４の内周面に接している。別言すると、トルクピン２２の径方向の両サイドが、キャリア２と外歯歯車１２で挟持されている。そのため、トルクピン２２の軸線は、軸線３２に平行である。なお、距離ｄ_１は、係止孔１４を横断する断面における、トルクピン２２の直径と係止孔１４の直径Ｒ_１との差を示す。距離ｄ_１が、係止孔１４の内周面とトルクピン２２との間の隙間の最大長に相当する。距離ｄ_２は、第１貫通孔２４を横断する断面における、トルクピン２２の直径と第１貫通孔２４の直径Ｒ_２との差を示す。距離ｄ_２が、第１貫通孔２４の内周面とトルクピン２２との間の隙間の最大長に相当する。なお、歯車伝動装置１００では、係止孔１４の直径Ｒ_１が、第１貫通孔２４の直径Ｒ_２に等しい。また、トルクピン２２の直径（外径）が、軸線３２方向（図１を参照）の全体に亘って等しい。すなわち、係止孔１４を横断する断面におけるトルクピン２２の直径が、第１貫通孔２４を横断する断面におけるトルクピン２２の直径に等しい。その結果、歯車伝動装置１００では、距離ｄ_１と距離ｄ_２が等しい。また、外歯歯車１２の軸線３４と内歯歯車４２の軸線３２のオフセット距離ｄ_３（図１を参照）は、距離ｄ_１と距離ｄ_２の夫々に等しいということができる。別言すると、歯車伝動装置１００は、距離ｄ_１＝距離ｄ_２＝距離ｄ_３の関係を満足している。

図４を参照し、外歯歯車１２が偏心回転するときの、トルクピン２２の動きについて説明する。図４の（ａ）は、図２の状態における、係止孔１４と第１貫通孔２４とトルクピン２２の位置関係を示す。なお、説明を容易にするため、図４では、距離ｄ_１と距離ｄ_２を、図３の距離ｄ_１と距離ｄ_２よりも拡大している。また、図４の（ｂ）は、外歯歯車１２が、図２の状態から９０°偏心回転した状態を示す。符号５２は第１貫通孔２４の中心を示し、符号５４はトルクピン２２の中心を示し、符号５６は係止孔１４の中心を示す。

図４に示すように、歯車伝動装置１００を平面視すると、第１貫通孔２４が係止孔１４の一部に重なっている。別言すると、第１貫通孔２４の中心５２は係止孔１４の中心５６からオフセットしており、そのオフセット量は、係止孔１４の半径よりも小さい。外歯歯車１２が偏心回転すると、第１貫通孔２４の中心５２は、係止孔１４の中心５６の周りを移動する。このときに、トルクピン２２の中心５４も、係止孔１４の中心５６の周りを移動する。トルクピン２２は、係止孔１４内を転がりながら、中心５６の周りを移動する。別言すると、トルクピン２２は、回転しながら、係止孔１４（キャリア２）に対して偏心回転する。外歯歯車１２の第１貫通孔２４を基準とすると、トルクピン２２は、回転しながら、第１貫通孔２４（外歯歯車１２）に対して偏心回転するということができる。

符号Ａ２２は、（ａ）の状態における、トルクピン２２の係止孔１４に接する接点を示している。符号Ｂ２２は、（ａ）の状態における、トルクピン２２の第１貫通孔２４に接する接点を示している。外歯歯車１２が９０°偏心回転すると、接点Ａ２２とＢ２２は、（ｂ）に示す位置に移動する。状態（ｂ）では、接点Ａ２２が、係止孔１４から離れる。同様に、接点Ｂ２２が、第１貫通孔２４から離れる。接点Ａ２２は、係止孔１４の中心５６に対して角度α１だけ回転する。接点Ｂ２２は、第１貫通孔２４の中心５２に対して角度α２だけ回転する。歯車伝動装置１００では、角度α１が角度α２に等しい。これは、係止孔１４の内周面の距離に対するトルクピン２２の外周面５０の距離の比が、第１貫通孔２４の内周面の距離に対するトルクピン２２の外周面５０の距離の比に等しいからである。別言すると、係止孔１４の直径Ｒ_１と係止孔１４内におけるトルクピン２２の直径（Ｒ_１−ｄ_１）との比が、第１貫通孔２４の直径Ｒ_２と第１貫通孔２４内におけるトルクピン２２の直径（Ｒ_２−ｄ_２）との比に等しい。すなわち、Ｒ_１／（Ｒ_１−ｄ_１）＝Ｒ_２／（Ｒ_２−ｄ_２）（式１）の関係が成立する。（式１）が成立すると、トルクピン２２が外歯歯車１２とキャリア２の双方に対して滑らずに転がり得ることが、幾何学的に保証される。

上記したように、トルクピン２２は、外歯歯車１２とキャリア２の双方に対して転がり軸受と同等に機能する。その結果、トルクピン２２を介して、外歯歯車１２とキャリア２との間のクリアランスを小さくすることができる。それにより、歯車伝動装置１００のバックラッシを低減することができる。また、歯車伝動装置１００では、トルクピン２２が外歯歯車１２とキャリア２の双方に対して滑らずに転がり得ることが、幾何学的に保証される。そのため、外歯歯車１２からキャリア２にトルクが伝達されるときに、トルクの伝達ロスが小さい。

上記したように、歯車伝動装置１００では、距離ｄ_１と距離ｄ_２が等しく、トルクピン２２の外径が一定である。そのため、結果的に、直径Ｒ_１と直径Ｒ_２が等しくなる。すなわち、トルクピン２２の外径が一定であれば、距離ｄ_１＝距離ｄ_２の関係を満足することによって、トルクピン２２が、外歯歯車１２とキャリア２の双方に対して転がり軸受と同等に機能する。また、距離ｄ_１＝距離ｄ_２の関係を満足すれば、結果的に距離ｄ_１＝距離ｄ_２＝距離ｄ_３の関係が成立する。しかしながら、係止孔１４内におけるトルクピン２２の直径が、第１貫通孔２４内におけるトルクピン２２の直径と異なる、すなわち、トルクピン２２の外径が、係止孔１４内と第１貫通孔２４内で異なる場合があり得る。トルクピン２２の外径が係止孔１４内と第１貫通孔２４内で異なる場合、距離ｄ_１＝距離ｄ_２の関係を満足しても、トルクピン２２が外歯歯車１２とキャリア２の双方に対して滑らずに転がることが保証されない。ただしこの場合であっても、トルクピン２２は、外歯歯車１２とキャリア２の双方に対して転がり得る。そのため、トルクピン２２は、外歯歯車１２とキャリア２の双方に対して転がり軸受と同等に機能する。

反対に、トルクピン２２の外径が係止孔１４内と第１貫通孔２４内で異なる場合、距離ｄ_１と距離ｄ_２が異なっていても、トルクピン２２が、外歯歯車１２とキャリア２の双方に対して滑らずに転がり得ることが幾何学的に保証される場合がある。上記したように、係止孔１４の直径Ｒ_１と係止孔１４内におけるトルクピン２２の直径（Ｒ_１−ｄ_１）の比が、第１貫通孔２４の直径Ｒ_２と第１貫通孔２４内におけるトルクピン２２の直径（Ｒ_２−ｄ_２）の比に等しければ、トルクピン２２は、外歯歯車１２とキャリア２の双方に対して滑らずに転がり得ることが幾何学的に保証される。但し、この場合、距離ｄ_１と距離ｄ_２の和が、外歯歯車１２の軸線３４と内歯歯車４２の軸線３２のオフセット距離ｄ_３の２倍に等しくなくてはいけない。すなわち、下記の式１と式２の双方を同時に成立していることが、トルクピン２２が外歯歯車１２とキャリア２の双方に対して滑らずに転がり得るための条件である。
Ｒ_１／（Ｒ_１−ｄ_１）＝Ｒ_２／（Ｒ_２−ｄ_２） （式１）
ｄ_１＋ｄ_２＝２×ｄ_３ （式２）

歯車伝動装置１００の場合、係止孔１４内におけるトルクピン２２の直径が、第１貫通孔２４内におけるトルクピン２２の直径に等しい。すなわち、（Ｒ_１−ｄ_１）と（Ｒ_２−ｄ_２）が等しい。そのため、距離ｄ_１と距離ｄ_２が等しければ、結果的に、直径Ｒ_１と直径Ｒ_２が等しくなる。歯車伝動装置１００は、上記式１と式２を同時に満足している。

歯車伝動装置１００の他の特徴を説明する。図１と図２に示すように、トルクピン２２に、自身の軸線に沿って中心貫通孔２６が形成されている。中心貫通孔２６を設けることにより、トルクピン２２の重量を軽くすることができる。トルクピン２２の慣性力を小さくすることができる。なお、トルクピン２２は、外歯歯車１２からキャリア２に伝達されるトルクによって変形しない程度の肉厚が確保されている。伝達されるトルクが大きい場合、トルクピン２２を中実にしてもよい。

係止孔１４は、キャリア上部プレート２ａとキャリア下部プレート２ｃの双方に形成されている。そのため、トルクピン２２の軸線３２方向の両側で、トルクピン２２が係止孔１４に接する。キャリア上部プレート２ａとキャリア下部プレート２ｃの双方に、外歯歯車１２の回転トルクをバランスよく伝達することができる。また、外歯歯車１２は、トルクピン２２の軸線方向のほぼ中央部分に配置されている。そのため、外歯歯車１２の回転トルクを、バランスよくトルクピン２２に伝達することができる。

図１に示すように、外歯歯車１２は、薄肉部１２ａと厚肉部１２ｂを備えている。厚肉部１２ｂは、薄肉部１２ａの外側に形成されている。別言すると、外歯歯車１２の内歯歯車４２と噛み合う部分が、厚く形成されている。外歯歯車１２と内歯歯車４２の噛み合いを強くすることができる。

キャリア２の中心にキャリア貫通孔５が形成されており、クランクシャフト８の中心にクランクシャフト貫通孔９が形成されている。キャリア貫通孔５とクランクシャフト貫通孔９は連通している。貫通孔５、９内に、配線やシャフト等を通過させることができる。なお、歯車伝動装置１００では、貫通孔５、９内に配線やシャフト等を通過させないので、キャリア貫通孔５にシールキャップ６を固定している。また、キャリア２の係止孔１４は、キャリア２の軸線３２方向の両端部にまで延びている。そのため、キャリア上部プレート２ａとキャリア下部プレート２ｃを固定した後に、係止孔１４内にトルクピン２２を挿入することができる。歯車伝動装置１００の製造を簡単にすることができる。

キャリア上部プレート２ａとキャリア下部プレート２ｃの夫々の係止孔１４に、シールキャップ１６が固定されている。また、ケース４２とキャリア２の間に、オイルシール４４が配置されている。シールキャップ６、１６及びオイルシール４４により、歯車伝動装置１００内に封止された潤滑剤が、歯車伝動装置１００外に漏れることを防止することができる。

上記したように、式１と式２を満足すれば、トルクピン２２は、係止孔１４と第１貫通孔２４の双方に対して転がり軸受と同等に機能することができる。しかしながら、式１と式２を満足することが、トルクピン２２が係止孔１４と第１貫通孔２４のいずれに対しても実際に滑らないことを保証するものではない。一般的な転がり軸受においても、転動体が滑りを伴うことがある。転動体と外輪、あるいは転動体と内輪の間に滑りが生じ得るとしても、設計上は、転がり軸受に必要な隙間は、滑り軸受に必要な隙間よりも小さくすることができる。

なお、式１と式２の少なくとも一方が成立しない場合、トルクピン２２は、係止孔１４と第１貫通孔２４の少なくとも一方に対して転がりながら摺動する。トルクピン２２が転がる分だけ、トルクピン２２とキャリア２、トルクピン２２と外歯歯車１２の間の摺動距離の少なくとも一方を短くすることができる。そのため、式１と式２の少なくとも一方が成立しない歯車伝動装置であっても、キャリアに固定されたトルクピンにリング部材を嵌め込む従来の歯車伝動装置に比べ、トルクピン２２を介して、キャリア２と外歯歯車１２の間のクリアランスを小さくすることができる。

（第２実施例）
図５から図７を参照し、歯車伝動装置２００について説明する。図５は、歯車伝動装置２００の要部断面図を示す。図６は、図５のＶI−ＶI線に沿った断面図を示す。図７は、図５におけるトルクピン２２２付近の部分拡大図を示す。歯車伝動装置２００は歯車伝動装置１００の変形例であり、歯車伝動装置１００と同じ部品には、同じ符号又は数字の下二桁が同じ符号を付すことにより説明を省略することがある。

図５と図６に示すように、キャリアピン２０２ｂが、トルクピン２２２の中心貫通孔２２６内を通過している。そのため、外歯歯車１２に、キャリアピン２０２ｂを通過させるための第２貫通孔４０（図２を参照）を形成する必要がない。別言すると、トルクピン２２２の中心貫通孔２２６が、キャリアピン２０２ｂのための第２貫通孔を兼ねている。なお、歯車伝動装置２００のトルクピン２２２の数は、歯車伝動装置１００のトルクピン２２の数に等しい。歯車伝動装置２００のキャリアピン２０２ｂの数は、歯車伝動装置１００のキャリアピンの数に等しい。歯車伝動装置２００は、トルクピン２２２及びキャリアピン２０２ｂの数を減らすことなく、外歯歯車２１２に形成する貫通孔の数を減らすことができる。そのため、外歯歯車２１２の加工を容易にすることができる。また、外歯歯車２１２に形成する貫通孔の数が少ないので、外歯歯車２１２の強度が低下することを防止することができる。すなわち、歯車伝動装置２００は、キャリアの強度を維持しながら、外歯歯車の強度を向上させることができる。なお、キャリアピン２０２ｂは、中心貫通孔２２６の内周面に接していない、そのため、キャリアピン２０２ｂがトルクピン２２２の回転（第１貫通孔２２４と係止孔２１４に対するトルクピン２２２の転がり）を妨げることはない。

図７に示すように、トルクピン２２２は、大径部２２２ａと小径部２２２ｂを有している。大径部２２２ａは、外歯歯車２１２の第１貫通孔２２４と接している。小径部２２２ｂは、キャリア２０２の係止孔２１４と接している。図７から明らかなように、係止孔２１４の直径Ｒ_１は、第１貫通孔２２４の直径Ｒ_２よりも小さい。そのため、アンギュラ玉軸受３８のインナーレース３８ａと係止孔２１４の間の距離を短くすることなく、直径Ｒ_２と直径Ｒ_１の差分だけ、軸線３２とトルクピン２２２との間のオフセット距離を大きくすることができる。別言すると、歯車伝動装置２００は、歯車伝動装置１００におけるトルクピン２２の位置よりも、トルクピン２２２を歯車伝動装置２００の径方向の外側に配置することができる。その結果、キャリア２０２のキャリア貫通孔２０５（図５を参照）の径を大きくすることできる。なお、インナーレース３８ａと係止孔２１４の間の距離を短くすると、キャリア２０２の強度が低下する虞がある。同様に、キャリア貫通孔２０５と係止孔２１４の距離を短くすると、キャリア２０２の強度が低下する虞がある。

歯車伝動装置２００では、係止孔２１４の直径Ｒ_１とトルクピン２２２の小径部２２２ｂの直径（Ｒ_１−ｄ_１）の比が、第１貫通孔２２４の直径Ｒ_２とトルクピン２２２の大径部２２２ａの直径（Ｒ_２−ｄ_２）の比に等しい。また、距離ｄ１と距離ｄ２の和が、外歯歯車２１２の軸線３４と内歯歯車４２の軸線３２のオフセット距離ｄ_３の２倍に等しい。すなわち、歯車伝動装置２００は、上記式１と式２の双方を同時に満足する。トルクピン２２２は、外歯歯車２１２とキャリア２０２の双方に対して滑らずに転がり得ることが、幾何学的に保証される。

歯車伝動装置２００では、キャリア上部プレート２０２ａの係止孔２１４が、軸線３２方向において、キャリア上部プレート２０２ａを貫通していない。同様に、キャリア下部プレート２０２ｃの係止孔２１４も、軸線３２方向において、キャリア下部プレート２０２ｃを貫通していない。そのため、夫々の係止孔２１４は底面を有している。トルクピン２２２は、ワッシャ２１８によって軸線３２方向の移動が規制されているので、トルクピン２２２と係止孔２１４の間に隙間が存在する。トルクピン２２２が係止孔２１４の底面と接しないので、係止孔２１４の底面の仕上げ加工を簡単にすることができる。

（第３実施例）
図８を参照し、歯車伝動装置３００について説明する。歯車伝動装置３００は、歯車伝動装置１００及び２００の変形例である。歯車伝動装置１００及び２００と実質的に同じ部品には、同じ符号又は数字の下二桁が同じ符号を付すことにより説明を省略することがある。

歯車伝動装置３００は、キャリアピン３０２ｂが、キャリア上部プレート３０２ａと一体に形成されていない。キャリアピン３０２ｂは、ボルトによって、キャリア上部プレート３０２ａとキャリア下部プレート３０２ｃの双方に固定される。そのため、歯車伝動装置３００は、キャリア上部プレート３０２ａの形状を簡単にすることができる。キャリア上部プレート３０２ａの製造コストを低減することができる。歯車伝動装置３００では、トルクピン３２２の外径が軸線３２方向で一定である。歯車伝動装置３００は、歯車伝動装置１００と同様に、係止孔１４の直径が、第１貫通孔３２４の直径と等しい。また、距離ｄ_１＝距離ｄ_２の関係を満足している。そのため、歯車伝動装置３００も、トルクピン３２２が外歯歯車３１２とキャリア３０２の双方に対して滑らずに転がり得ることが、幾何学的に保証される。なお、歯車伝動装置２００のように、トルクピン３２２に大径部と小径部を形成してもよい。

（第４実施例）
図９と図１０を参照し、歯車伝動装置４００について説明する。図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示す。図９は、図１０のIＸ−IＸ線に沿った断面に相当する。歯車伝動装置４００は歯車伝動装置２００の変形例であり、歯車伝動装置２００と同じ部品には、同じ符号又は数字の下二桁が同じ符号を付すことにより説明を省略することがある。

図９に示すように、歯車伝動装置４００は、２枚の外歯歯車４１２（４１２Ｘ、４１２Ｙ）を備えていることを特徴とする。２枚の外歯歯車４１２の厚みは、径方向に亘って一定である。そのため、外歯歯車４１２の製造を簡単にすることができる。外歯歯車４１２Ｘと外歯歯車４１２Ｙは、軸線３２に対する偏心方向が対称である。なお、図９の軸線３４は、外歯歯車４１２Ｙの軸線を示している。図１０に示すように、外歯歯車４１２Ｙには、第１貫通孔４２４ａと第３貫通孔４２４ｂが形成されている。第１貫通孔４２４ａの直径は、第３貫通孔４２４ｂの直径よりも小さい。図９に示すように、外歯歯車４１２Ｙの第１貫通孔４２４ａに挿入されているトルクピン４２２Ｙは、外歯歯車４１２Ｘの第３貫通孔４２４ｂに挿入されている。また、外歯歯車４１２Ｙの第３貫通孔４２４ｂに挿入されているトルクピン４２２Ｘは、外歯歯車４１２Ｘの第１貫通孔４２４ａに挿入されている。そのため、トルクピン４２２Ｙには、外歯歯車４１２Ｘの回転トルクは伝達されないで、外歯歯車４１２Ｙの回転トルクだけが伝達される。同様に、トルクピン４２２Ｘには、外歯歯車４１２Ｙの回転トルクは伝達されないで、外歯歯車４１２Ｘの回転トルクだけが伝達される。

（第５実施例）
図１１を参照し、歯車伝動装置５００について説明する。歯車伝動装置５００は、歯車伝動装置４００の変形例であり、歯車伝動装置４００と同じ部品には、同じ符号又は数字の下二桁が同じ符号を付すことにより説明を省略することがある。

歯車伝動装置５００は、キャリアピン５０２ｂが、キャリア上部プレート５０２ａと一体に形成されていない。そのため、歯車伝動装置５００は、歯車伝動装置３００と同様に、キャリア上部プレート５０２ａの形状を簡単にすることができる。なお、歯車伝動装置２００のように、トルクピン５２２に大径部と小径部を形成してもよい。

（第６実施例）
図１２と図１３を参照し、歯車伝動装置６００について説明する。図１３は、図１２のＸIII−ＸIII線に沿った断面図を示す。図１２は、図１３のＸII−ＸII線に沿った断面に相当する。歯車伝動装置６００は、歯車伝動装置１００及び４００の変形例であり、歯車伝動装置１００及び４００と同じ部品には、同じ符号又は数字の下二桁が同じ符号を付すことにより説明を省略することがある。

図１２に示すように、歯車伝動装置６００は、外歯歯車６１２Ｘと外歯歯車６１２Ｙの間に、キャリア中間プレート６６０を有している。キャリア中間プレート６６０には、第４貫通孔６６６が形成されている。第４貫通孔６６６は、キャリアピン６０２ｂに嵌合している。すなわち、キャリアピン６０２ｂを第４貫通孔６６６に圧入することによって、キャリア中間プレート６６０がキャリア上部プレート６０２ａと一体化している。キャリア下部プレート６０２ｃは、ボルト６６４によって、キャリアピン６０２ｂに固定されている。そのため、キャリア６０２が、キャリア上部プレート６０２ａと、キャリア下部プレート６０２ｃと、キャリアピン６０２ｂと、キャリア中間プレート６６０から構成されているということもできる。キャリア中間プレート６６０には、第５貫通孔６６２も形成されている。第５貫通孔６６２には、トルクピン６２２Ｘとトルクピン６２２Ｙが遊嵌している。第５貫通孔６６２の直径は、係止孔６１４の直径と等しい。歯車伝動装置６００を軸線３２方向から見ると、第５貫通孔６６２は、係止孔６１４に一致する。そのため、第５貫通孔６６２は、キャリア６０２の係止孔ということもできる。なお、第５貫通孔６６２及び係止孔６１４の直径は、外歯歯車６２２に形成されている第１貫通孔６２４の直径に等しい。

図１３に示すように、複数の第１貫通孔６２４と複数の第２貫通孔６４０が、外歯歯車６１２Ｙの周方向に沿って交互に形成されている。外歯歯車６１２Ｙの第１貫通孔６２４に、トルクピン６２２Ｙが遊嵌している。そして、外歯歯車６１２Ｙの第２貫通孔６４０に、キャリアピン６０２ｂが遊嵌している。なお、外歯歯車６１２Ｘにも、複数の第１貫通孔６２４と複数の第２貫通孔６４０が、外歯歯車６１２Ｘの周方向に沿って交互に形成されている。

上記したように、トルクピン６２２Ｙは、係止孔６１４、第５貫通孔６６２及び第１貫通孔６２４に遊嵌している。トルクピン６２２Ｙの中心を挟んで径方向の一方側が、係止孔６１４及び第５貫通孔６６２の双方の内周面に接している。また、トルクピン６２２Ｙの中心を挟んで径方向の他方側が、外歯歯車６１２Ｙの第１貫通孔６２４の内周面に接している。第１貫通孔６２４の内周面は、トルクピン６２２Ｙの軸線方向のほぼ中央部分に接している。なお、トルクピン６２２Ｘについても同様に、外歯歯車６１２Ｘの第１貫通孔６２４の内周面は、トルクピン６２２Ｘの軸線方向のほぼ中央部分に接している。

歯車伝動装置６００では、係止孔６１４と第５貫通孔６６２が、トルクピン６２２の軸線方向の両端部分に接し、第１貫通孔６２４が、トルクピン６２２の軸線方向の中央部分に接している。そして、夫々の接点は、トルクピン６２２の中心を挟んで径方向の反対側に位置する。そのため、歯車伝動装置６００の動作中に、トルクピン６２２の軸線がずれることがない。なお、歯車伝動装置６００では、距離ｄ_１が距離ｄ_２に等しい。係止孔６１４及び第５貫通孔６６２の直径が、第１貫通孔６２４の直径に等しい。さらに、トルクピン６２２の外径が一定である。そのため、歯車伝動装置６００も、上記式１と式２を同時に満足している。

歯車伝動装置６００の他の特徴を説明する。歯車伝動装置６００では、軸線３２方向において、クランクシャフト貫通孔６０９にシールキャップ等を設けない。そのため、クランクシャフト貫通孔６０９内に、配線やシャフト等を通過させることができる。なお、クランクシャフト６０８とキャリア６０２の間にオイルシール６６８を設けているので、両者の間から、潤滑剤が歯車伝動装置６００外に漏れることを防止することができる。

歯車伝動装置１００と同様に、キャリア６０２の係止孔６１４が、キャリア６０２の軸線３２方向の両端部にまで延びている。係止孔６１４を、キャリア６０２に簡単に形成することができる。また、キャリア上部プレート６０２ａ、キャリア中間プレート６６０、キャリア下部プレート６０２ｃを固定した後に、係止孔６１４内にトルクピン６２２を挿入することができる。

トルクピン６２２は中実である。そのため、外歯歯車６１２からキャリア６０２に伝達されるトルクが大きくても、トルクピン６２２は変形しない。さらに、キャリア上部プレート６０２ａの係止孔６１４及びキャリア下部プレート６０２ｃの係止孔６１４の夫々に、止め部材６１８が二重に設けられており、トルクピン６２２の軸線３２方向への移動を規制している。トルクピン６６２は、回転しながら、係止孔１４に対して偏心回転する。すなわち、トルクピン６２２は、公転および自転運動を行う。そのため、トルクピン６２２の回転に伴って、止め部材６１８も回転する。止め部材６１８が１枚だけ設けられている場合、止め部材６１８と止め輪６１９との間ですべりが発生する。この場合、止め部材６１８と止め輪６１９の接触面積が小さいため、別言すると、止め輪６１９から止め部材６１８に大きな面圧が加わるために、止め部材６１８が急速に磨耗する可能性がある。止め部材６１８の磨耗が進むと、止め部材６１８が損傷する虞がある。本実施例のように止め部材６１８を二重にすると、トルクピン６２２に接している止め部材６１８が回転しても、２枚の止め部材６１８の間ですべりが発生する。止め部材６１８同士の接触面積は大きいので、両者の間に加わる面圧を小さくすることができる。そのため、止め部材６１８同士の間に油膜が形成され、止め部材６１８の磨耗を抑制することを防止することができる。

上記したように、キャリア中間プレート６６０は、外歯歯車６１２Ｘと外歯歯車６１２Ｙの間に配置されている。そのため、内歯ピン６２０が、歯車伝動装置６００の径方向の内側に落下することを防止することができる。特に、内歯歯車の歯数（内歯ピンの数）と外歯歯車の歯数の差が２以上の場合、内歯ピンが径方向の内側に落下することを防止する部材（例えば、内歯ピンをケースの内側から押さえるリング等）を設ける必要がある。キャリア中間プレート６６０を外歯歯車６１２Ｘと外歯歯車６１２Ｙの間に配置することにより、内歯ピンの落下を防止するための部材を省略することができる。

上記実施例では、センタークランク式の歯車伝動装置について説明した。本発明の特徴は、センタークランク式以外の歯車伝動装置にも適用することができる。すなわち、本発明の特徴は、キャリアの軸線からオフセットされた位置でキャリアの軸線に沿って延びるとともに、キャリアに回転可能に支持されるクランクシャフトを備えるタイプの歯車伝動装置に適用することができる。

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。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 (2)

1. 内歯歯車と、
   内歯歯車に同軸に支持されているとともに、内歯歯車の軸線に沿って延びている係止孔が形成されているキャリアと、
   キャリアに偏心回転可能に支持されているとともに、前記係止孔の一部に重なる貫通孔が形成されており、内歯歯車と噛み合いながら偏心回転する外歯歯車と、
   前記係止孔と前記貫通孔に遊嵌してトルクピンと、
   を備えており、
   外歯歯車が偏心回転するときに、トルクピンが、前記係止孔と前記貫通孔の双方に接しながら、前記係止孔と前記貫通孔の双方に対して転がることを特徴とする歯車伝動装置。
2. 前記係止孔の直径をＲ_１とし、
   前記係止孔の内周面とトルクピンとの間の隙間の最大長をｄ_１とし、
   前記貫通孔の直径をＲ_２とし、
   前記貫通孔の内周面とトルクピンとの間の隙間の最大長をｄ_２とし、
   キャリアの軸線から外歯歯車の中心までのオフセット量をｄ_３としたときに、
   下記式（式１）と（式２）
   Ｒ_１／（Ｒ_１−ｄ_１）＝Ｒ_２／（Ｒ_２−ｄ_２） （式１）
   ｄ_１＋ｄ_２＝２×ｄ_３ （式２）
   の双方が成立していることを特徴とする請求項１の歯車伝動装置。

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