JP6173232B2 - 撓み噛合い式歯車装置及び撓み噛合い式歯車装置の歯形修整方法 - Google Patents

Description

本発明は、撓み噛合い式歯車装置及び撓み噛合い式歯車装置の歯形修整方法に関する。

特許文献１に、起振体と、該起振体の回転により撓み変形される外歯歯車と、該外歯歯車の歯数と異なる歯数を有する内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置が開示されている。

特開２００９−２９９７６５号公報

特許文献１で示すような撓み噛合い式歯車装置の歯形を設計する際には、例えば、外歯歯車を起振体に外嵌するとその外歯歯車は起振体と相似形に変形すると仮定する。そして、その変形状態の外歯歯車を前提として理論噛合いするように、外歯歯車と内歯歯車の歯形を設計する。しかし、実際には、外歯歯車を起振体に外嵌すると、その外歯歯車は起振体と非相似形に変形する。このため、外歯歯車の外歯の位置が設計時とは異なってしまい、外歯歯車と内歯歯車との噛合い状態が適切ではなくなるおそれがあった。

そこで、本発明は、前記問題点を解決するべくなされたもので、外歯歯車と内歯歯車との間でより適切な噛合いを実現可能な撓み噛合い式歯車装置及び撓み噛合い式歯車装置の歯形修整方法を提供することを課題とする。

本発明は、起振体と、該起振体の回転により撓み変形される外歯歯車と、該外歯歯車の歯数と異なる歯数を有する内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置において、前記外歯歯車を前記起振体に外嵌しても該外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、該起振体の第１象限〜第４象限それぞれで該外歯歯車と前記内歯歯車とが接触する該内歯歯車の歯形を基本内歯歯形とした場合に、前記内歯歯車については、該基本内歯歯形よりも歯厚が小さいことにより、前記課題を解決したものである。

撓み噛合い式歯車装置においては、起振体に外嵌された外歯歯車が起振体と非相似形に変形することで、外歯歯車の内周の周長が結果的に引き伸ばされてしまう。このため、外歯歯車と内歯歯車とが接触する状態では、外歯歯車の隣り合う外歯間の距離（ピッチ）が伸びることで、例えば外歯歯車の外歯と内歯歯車の内歯との間隔が接近し、外歯歯車と内歯歯車との噛合いが詰まりすぎてしまう。

そこで本発明は、起振体の嵌入により変形する外歯歯車の歯形に対して内歯歯車の歯形を修整するようにしたものである。

つまり、本発明では、外歯歯車を起振体に外嵌しても外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときの内歯歯車の歯形を基本内歯歯形としている。そのうえで、実際の内歯歯車については、基本内歯歯形よりも歯厚が小さいとしている。このため、外歯歯車と内歯歯車とが接触する状態では、外歯歯車の歯面と内歯歯車の歯面との距離を拡げることが可能となる。これにより、外歯歯車と内歯歯車との噛合いが詰まりすぎてしまう現象を解消することができる。

また、本発明は、前記外歯歯車を前記起振体に外嵌しても該外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、該起振体の第１象限〜第４象限それぞれで該外歯歯車と前記内歯歯車とが接触する該外歯歯車の歯形を基本外歯歯形とした場合に、前記外歯歯車については、該基本外歯歯形よりも歯厚が小さいことにより、前記課題を解決したものである。

また、本発明は、起振体と、該起振体の回転により撓み変形される外歯歯車と、該外歯歯車の歯数と異なる歯数を有する第１内歯歯車と、該外歯歯車の歯数と同一歯数を有し該第１内歯歯車に並設された第２内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置において、前記外歯歯車を前記起振体に外嵌しても該外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、該起振体の第１象限〜第４象限それぞれで該外歯歯車と前記第１内歯歯車及び前記第２内歯歯車とが接触する該第１内歯歯車及び該第２内歯歯車の歯形をそれぞれ基本第１内歯歯形及び基本第２内歯歯形とした場合に、前記第１内歯歯車については、該基本第１内歯歯形よりも歯厚が小さく、前記第２内歯歯車については、該基本第２内歯歯形よりも歯厚が大きいことにより、前記課題を解決したものである。または、前記外歯歯車が、前記第１内歯歯車と噛合う第１外歯歯車と、前記第２内歯歯車と噛合う第２外歯歯車と、を有し、前記外歯歯車を前記起振体に外嵌しても該外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、該起振体の第１象限〜第４象限それぞれで前記第１外歯歯車と前記第１内歯歯車とが接触し、且つ前記第２外歯歯車と前記第２内歯歯車とが接触する該第１外歯歯車及び該第２外歯歯車の歯形をそれぞれ基本第１外歯歯形及び基本第２外歯歯形とした場合に、前記第１外歯歯車については、該基本第１外歯歯形よりも歯厚が小さく、前記第２外歯歯車については、該基本第２外歯歯形よりも歯厚が大きいことにより、前記課題を解決したものである。

このような筒型の撓み噛合い式歯車装置についての作用効果についても詳細に後述することとする。

なお、上記の発明はそれぞれ、撓み噛合い式歯車装置の歯形修整方法の発明によっても、実質的に実現することが可能である。

本発明によれば、外歯歯車と内歯歯車との間でより適切な噛合いを実現することが可能となる。

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斜視図 図１の軸心を含む断面図 図２の矢視III−III線に沿う断面図 外歯歯車の変形を説明するための模式図 図３の破線部分IV−１に囲まれた領域における噛合いの様子を示す模式図（基本第１外歯歯形と基本第１内歯歯形（Ａ）、基本第２外歯歯形と基本第２内歯歯形（Ｂ）） 図３の破線部分IV−１に囲まれた領域における噛合いの様子を示す模式図（第１外歯歯車と減速用内歯歯車（Ａ）、第２外歯歯車と出力用内歯歯車（Ｂ）） 本発明の第２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斜視図 図７の軸心を含む断面図 図８の矢視IX−IX線に沿う断面図 図９の破線部分XI−１に囲まれた領域における噛合いの様子を示す模式図（基本第１外歯歯形と基本第１内歯歯形（Ａ）、基本第２外歯歯形と基本第２内歯歯形（Ｂ）） 図９の破線部分XI−１に囲まれた領域における噛合いの様子を示す模式図（第１外歯歯車と減速用内歯歯車（Ａ）、第２外歯歯車と出力用内歯歯車（Ｂ）） 本発明の第３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断面図 図１２の撓み噛合い式歯車装置で図９の破線部分XI−１に相当する領域における噛合いの様子を示す模式図（基本外歯歯形と基本内歯歯形（Ａ）、外歯歯車と内歯歯車（Ｂ））

以下、図１〜図６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。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の回転により撓み変形される外歯歯車１２０と、起振体１０４と外歯歯車１２０との間に配置される起振体軸受１１０と、外歯歯車１２０の歯数と異なる歯数を有する減速用内歯歯車（第１内歯歯車）１３０Ａと、外歯歯車１２０の歯数と同一歯数を有し減速用内歯歯車１３０Ａに並設された出力用内歯歯車（第２内歯歯車）１３０Ｂと、を備える。外歯歯車１２０は、減速用内歯歯車１３０Ａと噛合う第１外歯歯車１２０Ａと、出力用内歯歯車１３０Ｂと噛合う第２外歯歯車１２０Ｂと、を有する。ここで、外歯歯車１２０を起振体１０４に外嵌しても外歯歯車１２０の内周の周長Ｌが変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、起振体１０４の第１象限〜第４象限それぞれで第１外歯歯車１２０Ａと減速用内歯歯車１３０Ａとが接触し、且つ第２外歯歯車１２０Ｂと出力用内歯歯車１３０Ｂとが接触する第１外歯歯車１２０Ａ及び第２外歯歯車１２０Ｂの歯形をそれぞれ基本第１外歯歯形１１９Ａ及び基本第２外歯歯形１１９Ｂとする（図３、図５）。その場合に、第１外歯歯車１２０Ａについては基本第１外歯歯形１１９Ａよりも歯厚が小さく（Ｓｏａｏ＞Ｓｏａ）、第２外歯歯車１２０Ｂについては基本第２外歯歯形１１９Ｂよりも歯厚が大きい（Ｓｏｂｏ＜Ｓｏｂ）構成とされている（図５、図６）。なお、減速用内歯歯車１３０Ａと出力用内歯歯車１３０Ｂとはまとめて内歯歯車１３０とされている。

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３に示す如く、軸方向Ｏに直角の断面が非円形状（具体的には、楕円形状）の略柱形状であり、中央に図示せぬ入力軸が挿入される入力軸孔１０６が形成されている。起振体１０４の軸方向Ｏに直角の断面のＸＹ座標の短軸Ｙ部分では、外歯歯車１２０と内歯歯車１３０との間に隙間が生じ、非噛合い状態が実現される。一方で、起振体１０４の軸方向Ｏに直角の断面のＸＹ座標の長軸Ｘ付近では、外歯歯車１２０と内歯歯車１３０との噛合い状態が実現される。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１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）は、図２に示す如く、軸方向Ｏに２つ並べて配置されている。起振体軸受１１０Ａ、１１０Ｂはともに、同一の構成であり、内輪１１２はどちらにも共通とされている。このため、以下、起振体軸受１１０Ａについて説明し、起振体軸受１１０Ｂについての説明は基本的に省略する。

起振体軸受１１０Ａは、図１〜図３に示す如く、内輪１１２と、リテーナ１１４Ａ、転動体としてのころ１１６Ａと、外輪１１８Ａと、から構成される。内輪１１２は、可撓性の素材で形成されている。内輪１１２は起振体１０４側に配置され、内輪１１２の内周は起振体１０４の外周と当接して、内輪１１２は起振体１０４と一体で回転する。リテーナ１１４Ａは、ころ１１６Ａを収容し、ころ１１６Ａの周方向における位置及び姿勢を規制する。ころ１１６Ａは、円柱形状（ニードル形状を含む）である。このため、転動体が球である場合に比べて、ころ１１６Ａが内輪１１２及び外輪１１８Ａと接触する部分を増加させている。つまり、ころ１１６Ａを用いることにより、起振体軸受１１０Ａの伝達トルクを増大させ、且つ長寿命化させることができる（なお、転動体はころ１１６Ａ、１１６Ｂに限らず、玉であってもよい）。外輪１１８Ａは、リテーナ１１４Ａ及びころ１１６Ａの外周に配置される。外輪１１８Ａも、可撓性の素材で形成されている。外輪１１８Ａは、その外周に配置される外歯歯車１２０と共に起振体１０４の回転により撓み変形する。

外歯歯車１２０は、第１外歯歯車１２０Ａと第２外歯歯車１２０Ｂとを有し、図２に示す如く、起振体軸受１１０Ａ、１１０Ｂに対応して軸方向Ｏに２つ並べて配置されている。第１外歯歯車１２０Ａは、図１、図２に示す如く、減速用内歯歯車１３０Ａと内接噛合する。なお、第１外歯歯車１２０Ａと減速用内歯歯車１３０Ａは、図３で示すように、無負荷状態において、起振体１０４の軸方向Ｏに直角の断面のＸＹ座標で第１象限〜第４象限の破線で囲まれた４つの領域VI−１〜VI−４それぞれで同時に接触する。第１外歯歯車１２０Ａは、基部材１２２と、外歯１２４Ａと、を備える。基部材１２２は、外歯１２４Ａを支持する可撓性を有した薄肉の筒状部材であり、起振体軸受１１０の外周に配置され起振体１０４の回転により撓み変形する。外歯１２４Ａは、ピンにより構成され、そのピン径はＤａとされている。

第２外歯歯車１２０Ｂも、図１、図２に示す如く、出力用内歯歯車１３０Ｂと内接噛合する。つまり、第２外歯歯車１２０Ｂと出力用内歯歯車１３０Ｂとは、図３で示された第１外歯歯車１２０Ａと減速用内歯歯車１３０Ａとの接触状態と同様に、無負荷の状態において、起振体１０４の軸方向Ｏに直角の断面のＸＹ座標で第１象限〜第４象限それぞれで同時に接触する。そして、第２外歯歯車１２０Ｂは、第１外歯歯車１２０Ａと同様に、基部材１２２と、外歯１２４Ｂと、を備える。外歯１２４Ｂも、外歯１２４Ａと同様に、ピンにより構成され、外歯１２４Ａと同一の数で構成されている。しかし、外歯１２４Ａとは軸方向Ｏで分離されており、そのピン径Ｄｂは、ピン径Ｄａよりも大きくされている(Ｄｂ＞Ｄａ)。ここで、基部材１２２は、外歯１２４Ａと外歯１２４Ｂとを共通に支持する。このため、起振体１０４の偏心量は、同位相で外歯１２４Ａと外歯１２４Ｂに伝えられる。なお、外歯１２４Ａ、１２４Ｂそれぞれのピン径Ｄａ、Ｄｂの決定については、後述する。

内歯歯車１３０（減速用内歯歯車１３０Ａ、出力用内歯歯車１３０Ｂ）は、図１、図２に示す如く、軸方向Ｏに並べて配置されている。内歯歯車１３０は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、第１外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａの歯数よりもｉ（ｉは２以上）多い歯数の内歯１２８Ａを備える（即ち、減速用内歯歯車１３０Ａは外歯歯車１２０の歯数と異なる歯数を有する）。内歯１２８Ａは、外歯１２４Ａに噛合するように成形されている（内歯１２８Ｂも同様）。内歯１２８Ａ、１２８Ｂそれぞれについても後述する。減速用内歯歯車１３０Ａは、第１外歯歯車１２０Ａと噛合することによって、起振体１０４の回転を減速する。なお、減速用内歯歯車１３０Ａは、例えば図示せぬ固定壁にボルト孔１３２Ａを介して固定されている。

一方、出力用内歯歯車１３０Ｂは、第２外歯歯車１２０Ｂの外歯１２４Ｂの歯数と同一の歯数の内歯１２８Ｂを備える。出力用内歯歯車１３０Ｂからは、第２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、出力用内歯歯車１３０Ｂは、例えば図示せぬ出力装置にボルト孔１３２Ｂを介して固定されている。

次に、本実施形態における外歯歯車１２０と内歯歯車１３０の歯形について図４〜図６を用いて説明する。なお、外歯歯車１２０と内歯歯車１３０とは、無負荷の状態において、起振体１０４の軸方向Ｏに直角の断面のＸＹ座標で第１象限〜第４象限それぞれで同時に接触する（以降、単に起振体１０４の第１象限〜第４象限と示す）。このため、起振体１０４の長軸Ｘ方向及び短軸Ｙ方向に対して軸対象であるので、図４〜図６では起振体１０４の第１象限だけを示す。

最初に、歯形の変形の概略について説明する。

外歯歯車１２０は、図４（Ａ）に示す如く、真円形状で成形される。しかしながら、起振体１０４は軸方向Ｏに直角の断面が非円形状であり、起振体１０４の外周に外嵌される起振体軸受１１０は、図４（Ｂ）に示す如く、それに倣う形状となる（なお、破線は起振体軸受１１０の外輪１１８Ａ、１１８Ｂの外周を示す）。即ち、外歯歯車１２０は、起振体軸受１１０を介して非円形状の起振体１０４に外嵌されると、真円形状から変形することとなる。ここで、外歯歯車１２０が起振体軸受１１０を介して非円形状の起振体１０４に完全に倣う形に変形する場合には、外歯歯車１２０の内周の周長Ｌが変化しないようにされている。しかしながら、本来真円形状で形成された外歯歯車１２０は、起振体軸受１１０を介することもあり、可撓性を有していても曲率が一定とされていない非円形状の起振体１０４に外嵌されると、完全に起振体１０４の外周に倣って変形することはできない。つまり、例えば起振体軸受１１０の外輪１１８Ａ、１１８Ｂの外周と外歯歯車１２０との間の一部に隙間が生じることで、外歯歯車１２０の内周の周長Ｌが結果的にα（＞０）だけ引き伸ばされてしまう。即ち、外歯歯車１２０の隣り合う外歯１２４間の距離（ピッチ間隔）は、外歯歯車１２０が真円形状で成形されたときとは異なるようになる。このため、外歯歯車１２０と内歯歯車１３０との間で適切な噛合いを保つために、この外歯１２４のピッチ間隔の変化に合わせて外歯歯車１２０（内歯歯車１３０でもよい）の歯形修整を行う必要がある。

そこで、まず外歯歯車１２０を起振体１０４に外嵌しても外歯歯車１２０の内周の周長Ｌが変化しないと仮定したときの第１外歯歯車１２０Ａ、第２外歯歯車１２０Ｂ、減速用内歯歯車１３０Ａ、及び出力用内歯歯車１３０Ｂの歯形をそれぞれ、基本第１外歯歯形１１９Ａ、基本第２外歯歯形１１９Ｂ、基本第１内歯歯形１２９Ａ、及び基本第２内歯歯形１２９Ｂとする。このとき、無負荷の状態において、第１外歯歯車１２０Ａと減速用内歯歯車１３０Ａ、及び第２外歯歯車１２０Ｂと出力用内歯歯車１３０Ｂとが、起振体１０４の第１象限〜第４象限それぞれで接触し、それぞれで理想噛合いが実現される条件を満たしている。例えば、基本第１外歯歯形１１９Ａと基本第１内歯歯形１２９Ａとの噛合い、及び基本第２外歯歯形１１９Ｂと基本第２内歯歯形１２９Ｂとの噛合いは、図５（Ａ）、（Ｂ）それぞれに示される。なお、符号１２１は基部材、符号１２３Ａ、１２３Ｂは外歯、符号１２７Ａ、１２７Ｂは内歯である。このときの外歯１２３Ａ、１２３Ｂの歯厚はそれぞれ、符号Ｓｏａｏ、Ｓｏｂｏで示される。ここでは、外歯１２３Ａと外歯１２３Ｂとは同一のピン径Ｄｏであるため、歯厚は同一である（Ｓｏａｏ＝Ｓｏｂｏ）。なお、本実施形態における歯厚は、歯先円Ｔｃと歯底円Ｒｃとの丁度中央を通る中間円Ｃｃ上で測ったときの歯の厚さである。

上述したように、実際には外歯歯車１２０を起振体１０４に外嵌すると外歯歯車１２０の内周の周長Ｌが変化する。ここで、減速用内歯歯車１３０Ａは第１外歯歯車１２０Ａと歯数が異なる。このため、第１外歯歯車１２０Ａと減速用内歯歯車１３０Ａとが接触する状態では、仮に外歯１２３Ａを用いた場合には、図６（Ａ）の破線で示すように、外歯１２３Ａと内歯１２８Ａとの間隔が接近しすぎて、第１外歯歯車１２０Ａと減速用内歯歯車１３０Ａとの噛合いが詰まりすぎてしまう。そこで、本実施形態では、図６（Ａ）の実線で示すように、外歯１２４Ａの歯厚Ｓｏａが、第１外歯歯車１２０Ａと減速用内歯歯車１３０Ａとの接触で余分な与圧を生じないようにするために、外歯１２３Ａの歯厚Ｓｏａｏよりも小さくされている（Ｓｏａ＜Ｓｏａｏ）。つまり、外歯１２４Ａのピン径Ｄａは、外歯１２３Ａのピン径Ｄｏよりも小さくされている（Ｄａ＜Ｄｏ）。言い換えれば、第１外歯歯車１２０Ａについては、基本第１外歯歯形１１９Ａよりも歯厚が小さくされている。このため、外歯歯車１２０を起振体１０４に外嵌した場合には、第１外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａと減速用内歯歯車１３０Ａの内歯１２８Ａとの間隔が接近するものの、外歯１２４Ａの歯面と内歯１２８Ａの歯面との距離を拡げることが可能となる。これにより、第１外歯歯車１２０Ａと減速用内歯歯車１３０Ａとの噛合いが詰まりすぎてしまう現象が解消される。即ち、第１外歯歯車１２０Ａと減速用内歯歯車１３０Ａとの実際の噛合いを、設計時の適切な状態の噛合いに近づけることが可能となる。なお、本実施形態では、第１外歯歯車１２０Ａでは基部材１２２は基部材１２１と同一され、減速用内歯歯車１３０Ａは基本第１内歯歯形１２９Ａと同一とされている。

また、第２外歯歯車１２０Ｂと出力用内歯歯車１３０Ｂとは、接触する状態である。そして、出力用内歯歯車１３０Ｂは第２外歯歯車１２０Ｂと歯数が同一なので、仮に外歯１２３Ｂを用いた場合には、図６（Ｂ）の破線で示すように、外歯１２３Ｂと内歯１２８Ｂとの間隔は離れすぎてしまい、第２外歯歯車１２０Ｂと出力用内歯歯車１３０Ｂとの噛合いで隙間が生じてしまう。そこで、本実施形態では、図６（Ｂ）の実線で示すように、外歯１２４Ｂの歯厚Ｓｏｂが、第２外歯歯車１２０Ｂと出力用内歯歯車１３０Ｂとの接触を保てるように、外歯１２３Ｂの歯厚Ｓｏｂｏよりも大きくされている（Ｓｏｂ＞Ｓｏｂｏ）。つまり、外歯１２４Ｂのピン径Ｄｂは、外歯１２３Ｂのピン径Ｄｏよりも大きくされている（Ｄｂ＞Ｄｏ）（第１外歯歯車１２０Ａのピン径Ｄａは、第２外歯歯車１２０Ｂのピン径Ｄｂより小さくされている）。言い換えれば、第２外歯歯車１２０Ｂについては、基本第２外歯歯形１１９Ｂよりも歯厚が大きくされている。このため、外歯歯車１２０を起振体１０４に外嵌した場合には、外歯１２４Ｂと内歯１２８Ｂとの間隔が離れるものの、外歯１２４Ｂの歯面と内歯１２８Ｂの歯面との距離を狭めることが可能となる。これにより、第２外歯歯車１２０Ｂと出力用内歯歯車１３０Ｂとの噛合いで隙間が空いてしまう現象が解消される。即ち、当該隙間で生じるバックラッシを防止でき、第２外歯歯車１２０Ｂと出力用内歯歯車１３０Ｂとの実際の噛合いを、設計時の適切な状態の噛合いに近づけることが可能となる。なお、本実施形態では、第２外歯歯車１２０Ｂでも基部材１２２は基部材１２１と同一され、出力用内歯歯車１３０Ｂは基本第２内歯歯形１２９Ｂと同一とされている。

なお、第１外歯歯車１２０Ａ、第２外歯歯車１２０Ｂの歯厚Ｓｏａ、Ｓｏｂはそれぞれ、外歯１２４Ａ、１２４Ｂのピン径Ｄａ、Ｄｂを変更することで容易に調整することができる。このため、外歯１２４Ａ、１２４Ｂのピン径Ｄａ、Ｄｂを複数種類用意し、それぞれを組み込んで試すことで、最適な歯形の修整を行うことが可能となる。または、有限要素法などの計算で予め外歯歯車１２０の引き伸ばされる量を求めて、外歯１２４Ａ、１２４Ｂのピン径Ｄａ、Ｄｂを定めてもよい。

次に、撓み噛合い式歯車装置１００の動作について、主に図１、図２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、起振体軸受１１０Ａを介して、第１外歯歯車１２０Ａが撓み変形する。このとき、第２外歯歯車１２０Ｂも、起振体軸受１１０Ｂを介して、第１外歯歯車１２０Ａと同位相で撓み変形する。

外歯歯車１２０が起振体１０４で撓み変形することにより、第１外歯歯車１２０Ａの外歯１２４Ａが減速用内歯歯車１３０Ａの内歯１２８Ａに噛合する。同様に、第２外歯歯車１２０Ｂの外歯１２４Ｂが出力用内歯歯車１３０Ｂの内歯１２８Ｂに噛合する。

第１外歯歯車１２０Ａと減速用内歯歯車１３０Ａとの噛合い位置は、起振体１０４の長軸Ｘ部分の移動に伴い、回転移動する。ここで、起振体１０４が１回転すると、第１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（（第１外歯歯車１２０Ａの歯数−減速用内歯歯車１３０Ａの歯数）／第１外歯歯車１２０Ａの歯数）で求めることができる。具体的な数値による減速比は（（１００−１０２）／１００＝−１／５０）となる。ここで、「−」は入出力が逆回転の関係となることを示している。

第２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、第２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から第２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（−１／５０）に減速した出力を取り出すことができる。

このように、本実施形態では、起振体１０４の嵌入により変形する外歯歯車１２０の歯形に対して更に外歯歯車１２０の歯形を修整するようにしている。つまり、本実施形態では、まず外歯歯車１２０を起振体１０４に外嵌しても外歯歯車１２０の内周の周長Ｌが変化しないと仮定したときの基本第１外歯歯形１１９Ａ、基本第２外歯歯形１１９Ｂ、基本第１内歯歯形１２９Ａ、及び基本第２内歯歯形１２９Ｂを定めている。そのうえで、減速用内歯歯車１３０Ａは基本第１内歯歯形１２９Ａと、出力用内歯歯車１３０Ｂは基本第２内歯歯形１２９Ｂとそれぞれ、同一とされている。そして、第１外歯歯車１２０Ａについては、図５（Ａ）、図６（Ａ）に示す如く、基本第１外歯歯形１１９Ａよりも歯厚が小さいとしている（Ｓｏａ＜Ｓｏａｏ）。同時に、第２外歯歯車１２０Ｂについては、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）に示す如く、基本第２外歯歯形１１９Ｂよりも歯厚が大きいとしている（Ｓｏｂ＞Ｓｏｂｏ）。このため、第１外歯歯車１２０Ａと減速用内歯歯車１３０Ａとの噛合いが詰まりすぎてしまう現象と、第２外歯歯車１２０Ｂと出力用内歯歯車１３０Ｂとの噛合いで隙間ができてしまう現象とを解消することができる。

しかも本実施形態では、外歯１２４Ａ、１２４Ｂがピンで構成されているので、第１外歯歯車１２０Ａの歯厚Ｓｏａと第２外歯歯車１２０Ｂの歯厚Ｓｏｂを独立して変更するのが容易である。なお、外歯がともにピンで構成されていなくても、外歯の歯厚を変更するようにしてもよい。

従って、本実施形態においては、起振体１０４の嵌入によって外歯歯車１２０の歯形が変形しても、外歯歯車１２０と内歯歯車１３０との間でより適切な噛合いを実現することが可能である。

第１実施形態では、外歯１２４Ａ、１２４Ｂがピンで構成されていたが、本発明はこれに限らず、図７〜図１１に示す第２実施形態の如くであってもよい。なお、図７は本発明の第２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斜視図、図８は図７の軸心を含む断面図、図９は図８の矢視IX−IX線に沿う断面図、図１０は図９の破線部分XI−１に囲まれた領域における噛合いの様子を示す模式図（基本第１外歯歯形と基本第１内歯歯形（Ａ）、基本第２外歯歯形と基本第２内歯歯形（Ｂ））、図１１は図９の破線部分XI−１に囲まれた領域における噛合いの様子を示す模式図（第１外歯歯車と減速用内歯歯車（Ａ）、第２外歯歯車と出力用第２内歯歯車（Ｂ））を、それぞれ示す。

第２実施形態の撓み噛合い式歯車装置２００は、外歯２２４Ａがピンで構成されておらずトロコイド曲線式に基づいた形状とされているが、第１実施形態と同様に筒型とされている。このため、第１実施形態の撓み噛合い式歯車装置１００と同様の構成要素や動作ついては、符号の下二桁を同一として、説明を省略する。

本実施形態の撓み噛合い式歯車装置２００は、図７、図８に示す如く、第１外歯歯車２２０Ａの外歯２２４Ａと第２外歯歯車２２０Ｂの外歯２２４Ｂとが、軸方向Ｏで分離されているものの、基部材２１２とそれぞれ一体化されている。このため、本実施形態では、元々分離されている内歯歯車２３０の歯形を修整するようにしている。

つまり、本実施形態では、起振体２０４の嵌入により変形する外歯歯車２２０の歯形に対して内歯歯車２３０の歯形を修整するようにしている。即ち、本実施形態でも第１実施形態と同様に、まず外歯歯車２２０を起振体２０４に外嵌しても外歯歯車２２０の内周の周長Ｌが変化しないと仮定したときの基本第１外歯歯形２１９Ａ、基本第２外歯歯形２１９Ｂ、基本第１内歯歯形２２９Ａ、及び基本第２内歯歯形２２９Ｂを定めている。そのうえで、第１外歯歯車２２０Ａは基本第１外歯歯形２１９Ａと、第２外歯歯車２２０Ｂは基本第２外歯歯形２１９Ｂとそれぞれ、同一とされている。そして、減速用内歯歯車２３０Ａについては、図１０（Ａ）、図１１（Ａ）に示す如く、基本第１内歯歯形２２９Ａよりも歯厚が小さいとしている（Ｓｉａ＜Ｓｉａｏ）。同時に、出力用内歯歯車２３０Ｂについては、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）に示す如く、基本第２内歯歯形２２９Ｂよりも歯厚が大きいとしている（Ｓｉｂ＞Ｓｉｂｏ）。このため、第１外歯歯車２２０Ａと減速用内歯歯車２３０Ａとの噛合いが詰まりすぎてしまう現象と、第２外歯歯車２２０Ｂと出力用内歯歯車２３０Ｂとの噛合いで隙間ができてしまう現象とを解消することができる。

なお、外歯がともにピンで構成されていても、内歯の歯厚の方を変更するようにしてもよい。また、これに限らず、内歯がピンで構成されていてもよい。

上記実施形態では、撓み噛合い式歯車装置がともに、減速用内歯歯車と出力用内歯歯車の２つを備える筒型とされていたが、本発明はこれに限らず、図１２、図１３に示す第３実施形態の如くであってもよい。なお、図１２は本発明の第３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断面図、図１３は図１２の撓み噛合い式歯車装置で図９の破線部分XI−１に相当する領域における噛合いの様子を示す模式図（基本外歯歯形と基本内歯歯形（Ａ）、外歯歯車と内歯歯車（Ｂ））を、それぞれを示す。

第３実施形態の撓み噛合い式歯車装置３００は、第１、第２実施形態とは異なり、１つの内歯歯車３３０を備えるカップ型（あるいはシルクハット型）とされている。外歯歯車３２０は、フランジ部３２１と円筒部３２２と外歯３２４とを備えており、内歯歯車３３０の歯数とは異なる歯数を備えている。つまり、内歯歯車３３０は、第１、第２実施形態で示された減速用内歯歯車と同じ機能を備えている。このため、本実施形態では、第１、第２実施形態の撓み噛合い式歯車装置と同様の構成要素や動作については、符号の下二桁を同一として、説明を省略する。なお、図１２で、符号３０２は入力軸、符号３４０は出力軸を示している。

本実施形態でも、起振体３０４の嵌入により変形する外歯歯車３２０の歯形に対して内歯歯車３３０の歯形を修整するようにしている。つまり、本実施形態でも第１、第２実施形態と同様に、まず外歯歯車３２０を起振体３０４に外嵌しても外歯歯車３２０の内周の周長Ｌが変化しないと仮定したときの基本外歯歯形３１９、基本内歯歯形３２９を定めている。そのうえで、外歯歯車３２０は基本外歯歯形３１９と同一とされている。そして、内歯歯車３３０については、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、基本内歯歯形３２９よりも歯厚が小さいとしている（Ｓｉ＜Ｓｉｏ）。このため、外歯歯車３２０と内歯歯車３３０との噛合いが詰まりすぎてしまう現象を解消することができる。

なお、これに限らず、外歯の歯厚のほうを変更するようにしてもよい。勿論、外歯か内歯のいずれかがピンで構成されていてもよい。

本発明について上記実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記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、上記実施形態においては、起振体軸受が内輪及び外輪を有していたが、本発明はこれに限定されず、起振体の外周部分が内輪とされていてもよい。また、外輪を有する必要もなく、例えば、ころや玉が直接的に外歯歯車を回転可能に支持して外歯歯車の内周部分が外輪とされていてもよい。

また、上記実施形態においては、外歯は、ピンやトロコイド曲線式に基づいた形状とされていたが、外歯歯車の歯形は特に限定されず、例えば、インボリュート形状などとされていてもよい。また、内歯歯車の歯形も上記実施形態には特に限定されない。

本発明は、筒型、カップ型、若しくはシルクハット型の外歯歯車を備える撓み噛合い式歯車装置に対して広く適用可能である。

１００、２００、３００…撓み噛合い式歯車装置
１０４、２０４、３０４…起振体
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、２１０Ａ、２１０Ｂ、３１０…起振体軸受
１１２、２１２…内輪
１１４Ａ、１１４Ｂ、２１４Ａ、２１４Ｂ…リテーナ
１１６Ａ、１１６Ｂ、２１６Ａ、２１６Ｂ…ころ
１１８Ａ、１１８Ｂ、２１８Ａ、２１８Ｂ…外輪
１１９Ａ、１１９Ｂ、２１９Ａ、２１９Ｂ、３１９…基本外歯歯形（基本第１外歯歯形、基本第２外歯歯形を含む）
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ、２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ、３２０…外歯歯車
１２１、１２２、２２１、２２２…基部材
１２３Ａ、１２３Ｂ、１２４、１２４Ａ、１２４Ｂ、２２３Ａ、２２３Ｂ、２２４Ａ、２２４Ｂ、３２３、３２４…外歯
１２７Ａ、１２７Ｂ、１２８、１２８Ａ、１２８Ｂ、２２７Ａ、２２７Ｂ、２２８Ａ、２２８Ｂ、３２７、３２８…内歯
１２９Ａ、１２９Ｂ、２２９Ａ、２２９Ｂ、３２９…基本内歯歯形（基本第１内歯歯形、基本第２内歯歯形を含む）
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ、２３０Ａ、２３０Ｂ、３３０…内歯歯車
３０２…入力軸
３２１…フランジ部
３２２…円筒部
３４０…出力軸
Ｏ…軸方向
Ｘ…起振体の長軸
Ｙ…起振体の短軸
Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｏ…ピン径
Ｔｃ…歯先円
Ｒｃ…歯底円
Ｃｃ…中間円
Ｌ…起振体に外嵌する前の外歯歯車の内周の周長
Ｓｉａ、Ｓｉｂ、Ｓｏａ、Ｓｏｂ、Ｓｉａｏ、Ｓｉｂｏ、Ｓｏａｏ、Ｓｏｂｏ、Ｓｉ、Ｓｉｏ…歯厚

Claims (9)

1. 起振体と、該起振体の回転により撓み変形される外歯歯車と、該外歯歯車の歯数と異なる歯数を有する内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置において、
   前記外歯歯車を前記起振体に外嵌しても該外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、該起振体の第１象限〜第４象限それぞれで該外歯歯車と前記内歯歯車とが接触する該内歯歯車の歯形を基本内歯歯形とした場合に、
   前記内歯歯車については、該基本内歯歯形よりも歯厚が小さい
   ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。
2. 起振体と、該起振体の回転により撓み変形される外歯歯車と、該外歯歯車の歯数と異なる歯数を有する第１内歯歯車と、該外歯歯車の歯数と同一歯数を有し該第１内歯歯車に並設された第２内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置において、
   前記外歯歯車を前記起振体に外嵌しても該外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、該起振体の第１象限〜第４象限それぞれで該外歯歯車と前記第１内歯歯車及び前記第２内歯歯車とが接触する該第１内歯歯車及び該第２内歯歯車の歯形をそれぞれ基本第１内歯歯形及び基本第２内歯歯形とした場合に、
   前記第１内歯歯車については、該基本第１内歯歯形よりも歯厚が小さく、
   前記第２内歯歯車については、該基本第２内歯歯形よりも歯厚が大きい
   ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。
3. 起振体と、該起振体の回転により撓み変形される外歯歯車と、該外歯歯車の歯数と異なる歯数を有する内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置において、
   前記外歯歯車を前記起振体に外嵌しても該外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、該起振体の第１象限〜第４象限それぞれで該外歯歯車と前記内歯歯車とが接触する該外歯歯車の歯形を基本外歯歯形とした場合に、
   前記外歯歯車については、該基本外歯歯形よりも歯厚が小さい
   ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。
4. 起振体と、該起振体の回転により撓み変形される外歯歯車と、該外歯歯車の歯数と異なる歯数を有する第１内歯歯車と、該外歯歯車の歯数と同一歯数を有し該第１内歯歯車に並設された第２内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置において、
   前記外歯歯車は、前記第１内歯歯車と噛合う第１外歯歯車と、前記第２内歯歯車と噛合う第２外歯歯車と、を有し、
   前記外歯歯車を前記起振体に外嵌しても該外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、該起振体の第１象限〜第４象限それぞれで前記第１外歯歯車と前記第１内歯歯車とが接触し、且つ前記第２外歯歯車と前記第２内歯歯車とが接触する該第１外歯歯車及び該第２外歯歯車の歯形をそれぞれ基本第１外歯歯形及び基本第２外歯歯形とした場合に、
   前記第１外歯歯車については、該基本第１外歯歯形よりも歯厚が小さく、
   前記第２外歯歯車については、該基本第２外歯歯形よりも歯厚が大きい
   ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。
5. 請求項４において、
   前記第１外歯歯車及び前記第２外歯歯車の外歯はピンにより構成され、
   該第１外歯歯車のピン径が、該第２外歯歯車のピン径より小さい
   ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置。
6. 起振体と、該起振体の回転により撓み変形される外歯歯車と、該外歯歯車の歯数と異なる歯数を有する内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置の歯形修整方法において、
   前記外歯歯車を前記起振体に外嵌しても該外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、該起振体の第１象限〜第４象限それぞれで該外歯歯車と前記内歯歯車とが接触する該内歯歯車の歯形を基本内歯歯形とした場合に、
   前記内歯歯車については、該基本内歯歯形よりも歯厚を小さくする
   ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置の歯形修整方法。
7. 起振体と、該起振体の回転により撓み変形される外歯歯車と、該外歯歯車の歯数と異なる歯数を有する第１内歯歯車と、該外歯歯車の歯数と同一歯数を有し該第１内歯歯車に並設された第２内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置の歯形修整方法において、
   前記外歯歯車を前記起振体に外嵌しても該外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、該起振体の第１象限〜第４象限それぞれで該外歯歯車と前記第１内歯歯車及び前記第２内歯歯車とが接触する該第１内歯歯車及び該第２内歯歯車の歯形をそれぞれ基本第１内歯歯形及び基本第２内歯歯形とした場合に、
   前記第１内歯歯車については、該基本第１内歯歯形よりも歯厚を小さくし、
   前記第２内歯歯車については、該基本第２内歯歯形よりも歯厚を大きくする
   ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置の歯形修整方法。
8. 起振体と、該起振体の回転により撓み変形される外歯歯車と、該外歯歯車の歯数と異なる歯数を有する内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置の歯形修整方法において、
   前記外歯歯車を前記起振体に外嵌しても該外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、該起振体の第１象限〜第４象限それぞれで該外歯歯車と前記内歯歯車とが接触する該外歯歯車の歯形を基本外歯歯形とした場合に、
   前記外歯歯車については、該基本外歯歯形よりも歯厚を小さくする
   ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置の歯形修整方法。
9. 起振体と、該起振体の回転により撓み変形される外歯歯車と、該外歯歯車の歯数と異なる歯数を有する第１内歯歯車と、該外歯歯車の歯数と同一歯数を有し該第１内歯歯車に並設された第２内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置の歯形修整方法において、
   前記外歯歯車は、前記第１内歯歯車と噛合う第１外歯歯車と、前記第２内歯歯車と噛合う第２外歯歯車と、を有し、
   前記外歯歯車を前記起振体に外嵌しても該外歯歯車の内周の周長が変化しないと仮定したときに、無負荷の状態において、該起振体の第１象限〜第４象限それぞれで前記第１外歯歯車と前記第１内歯歯車とが接触し、且つ前記第２外歯歯車と前記第２内歯歯車とが接触する該第１外歯歯車及び該第２外歯歯車の歯形をそれぞれ基本第１外歯歯形及び基本第２外歯歯形とした場合に、
   前記第１外歯歯車については、該基本第１外歯歯形よりも歯厚を小さくし、
   前記第２外歯歯車については、該基本第２外歯歯形よりも歯厚を大きくする
   ことを特徴とする撓み噛合い式歯車装置の歯形修整方法。

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