歯車伝動装置
【課題】外歯歯車及び内歯ピンの間でエッジ応力が生じるのを抑制しつつ、コストアップを抑制できる歯車伝動装置を提供する。
【解決手段】第１外歯１４ａのいずれか一方の端部には、その歯面が軸方向の端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された第１加工部１４２が設けられている。第２外歯１６ａのいずれか一方の端部には、その歯面が軸方向の端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された第２加工部１６２が設けられている。各内歯ピン３には、第１加工部１４２が設けられていない側の第１外歯１４ａの端部に対して径方向に対向する部位に第１縮径部３１が設けられ、第２加工部１６２が設けられていない側の第２外歯１６ａの端部に対して径方向に対向する部位に第２縮径部３２が設けられている。
【解決手段】第１外歯１４ａのいずれか一方の端部には、その歯面が軸方向の端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された第１加工部１４２が設けられている。第２外歯１６ａのいずれか一方の端部には、その歯面が軸方向の端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された第２加工部１６２が設けられている。各内歯ピン３には、第１加工部１４２が設けられていない側の第１外歯１４ａの端部に対して径方向に対向する部位に第１縮径部３１が設けられ、第２加工部１６２が設けられていない側の第２外歯１６ａの端部に対して径方向に対向する部位に第２縮径部３２が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車伝動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内歯歯車の内歯ピンに噛み合う外歯歯車をクランク軸の偏心部の偏心回転に連動させて揺動回転させることにより入力回転から減速した出力回転を得る偏心揺動型の歯車伝動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の歯車伝動装置では、２枚の外歯歯車に噛み合う複数の内歯ピンが設けられている。各内歯ピンは、第１噛合部と第２噛合部とこれらを連結する連結部とを有している。各噛合部の軸方向両端部は、クラウニング加工されている（特許文献１の図３、図６）。これにより、各外歯歯車の歯面と内歯ピンの各噛合部における軸方向両端部の外周面との間で生じるエッジ応力が低減される。また、内歯ピンだけでなく、各外歯歯車の両端部の歯面もクラウニング加工されている（特許文献１の図７）。これにより、各外歯歯車の両端部の歯面と内歯ピンの各噛合部の軸方向両端部の外周面との間で生じるエッジ応力がさらに低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９３６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の図３及び図６に記載の歯車伝動装置では、各内歯ピンにおける第１噛合部の両端部をクラウニング加工し、第２噛合部の両端部をクラウニング加工し、これらの噛合部が連結部によって連結されるので、コストアップにつながるという問題がある。これに加えて、特許文献１の図７に示すように、さらに、各外歯歯車の両端部をクラウニング加工する場合には、クラウニング加工に要する工数がさらに増加してコストアップする。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外歯歯車及び内歯ピンの間でエッジ応力が生じるのを抑制しつつ、コストアップを抑制できる歯車伝動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る歯車伝動装置は、軸方向に延びる複数のピン溝が周方向に所定間隔で設けられた内周面を有する外筒と、前記複数のピン溝のそれぞれに配置された複数の内歯ピンと、前記外筒内において軸回りに回転可能に設けられ、互いに所定の位相差をもって前記軸方向に並んで配置された第１偏心部と第２偏心部を有するクランク軸と、前記第１偏心部に取り付けられ、第１外歯が設けられた外周面を有し、前記複数の内歯ピンの一部に前記第１外歯が噛み合いながら前記第１偏心部の偏心回転に連動して揺動回転する第１外歯歯車と、前記第２偏心部に取り付けられ、第２外歯が設けられた外周面を有し、前記複数の内歯ピンの一部に前記第２外歯が噛み合いながら前記第２偏心部の偏心回転に連動して揺動回転する第２外歯歯車と、前記第１外歯歯車及び前記第２外歯歯車の揺動回転が伝達されることにより前記外筒に対して相対回転するキャリアと、を備えている。
【０００８】
前記第１外歯には、前記軸方向のいずれか一方の端部の歯面が軸方向の端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された第１加工部が設けられており、前記第２外歯には、前記軸方向のいずれか一方の端部の歯面が軸方向の端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された第２加工部が設けられている。
【０００９】
各内歯ピンには、前記第１加工部が設けられていない側の前記第１外歯の端部に対して径方向に対向する部位が軸方向に向かうにつれて縮径するように加工された第１縮径部と、前記第２加工部が設けられていない側の前記第２外歯の端部に対して径方向に対向する部位が軸方向に向かうにつれて縮径するように加工された第２縮径部とが設けられている。
【００１０】
この構成では、第１外歯のいずれか一方の端部に第１加工部が設けられ、第２外歯のいずれか一方の端部に第２加工部が設けられている。そして、各内歯ピンには、第１加工部が設けられていない端部及び第２加工部が設けられていない端部に対して径方向に対向する部位に第１縮径部及び第２縮径部がそれぞれ設けられている。すなわち、第１外歯及び第２外歯と各内歯ピンとの間にエッジ応力が生じるのを抑制するために、第１外歯、第２外歯及び各内歯ピンのそれぞれにおいて、必要最小限の部位に加工が施されている。これにより、第１外歯及び第２外歯と各内歯ピンとの間にエッジ応力が生じるのを抑制しつつ、加工コストの増大を抑制することができる。
【００１１】
前記歯車伝動装置において、前記第１加工部は、前記第１外歯における前記第２外歯側の端部に設けられ、前記第２加工部は、前記第２外歯における前記第１外歯側の端部に設けられ、前記第１縮径部は、各内歯ピンにおける前記軸方向の一端部に設けられ、前記第２縮径部は、各内歯ピンにおける前記軸方向の他端部に設けられているのが好ましい。
【００１２】
この構成では、各内歯ピンの軸方向の両端部に縮径部が設けられている。この構成では、内歯ピンの軸方向中間部に縮径部を設ける場合に比べて加工がより簡単になるので、加工コストをより効果的に低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の歯車伝動装置によれば、外歯歯車及び内歯ピンの間でエッジ応力が生じるのを抑制しつつ、コストアップを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る歯車伝動装置を示す断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示す歯車伝動装置における内歯ピンと外歯歯車との噛み合い部分近傍の構造を示す拡大断面図である。
【図４】図１に示す歯車伝動装置における内歯ピンと外歯歯車との噛み合い部分近傍の構造を説明するために一部を破断させた拡大斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る歯車伝動装置を示しており、内歯ピンと外歯歯車との噛み合い部分近傍の構造を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の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ものである。
【００１６】
＜第１実施形態＞
（歯車伝動装置の全体構造）
第１実施形態に係る歯車伝動装置１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を揺動回転させ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を揺動回転させることにより入力回転から減速した出力回転を得るように構成されている。
【００１７】
図１に示すように、歯車伝動装置１は、外筒２と、多数の内歯ピン３と、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、第１外歯歯車１４と、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。
【００１８】
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の内周面に周方向に等間隔で並んでいる。
【００１９】
各内歯ピン３は、対応するピン溝２ｂに取り付けられている。具体的に、各内歯ピン３は、対応するピン溝２ｂにそれぞれ嵌め込まれており、外筒２の軸方向に延びる姿勢で配置されている。これにより、多数の内歯ピン３は、外筒２の周方向に沿って等間隔で並んでいる。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。内歯ピン３の詳細な構造については後述する。
【００２０】
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。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。
【００２１】
基部４ａは、外筒２内において軸方向の一端部近傍に配置されている。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。
【００２２】
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内において軸方向の他端部近傍に配置されている。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の内周面とで囲まれた閉空間が形成されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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ものである。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おり、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。
【００２５】
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。
【００２６】
各クランク軸１０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とを有する。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の軸方向外側の部位には、伝達歯車２０が取り付けられる被嵌合部１０ｃが設けられている。
【００２７】
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設されているとともに各クランク軸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。
【００２８】
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。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。
【００２９】
図２に示すように、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。
【００３０】
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各クランク軸１０の第１偏心部１０ａがそれぞれ挿通されている。
【００３１】
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１外歯１４ａの詳細な構造については後述する。
【００３２】
第２外歯歯車１６は、外筒２内の前記閉空間に配設されているとともに各クランク軸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。
【００３３】
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。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。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クランク軸１０の第２偏心部１０ｂが挿通されている。第２外歯１６ａの詳細な構造については後述する。
【００３４】
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に伝達するものである。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被嵌合部１０ｃにそれぞれ外嵌されている。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。
【００３５】
（内歯ピンの構造）
図２〜図４に示すように、各内歯ピン３は、略円柱形状を有している。各内歯ピン３は、単一の棒状の金属材を切削及び／又は研磨することによって形成されている。本実施形態では、各内歯ピン３の外周面に切削及び／又は研磨によるクラウニング加工が施されることにより、各内歯ピン３の軸方向両端部は、これらの間の部位に比べて小径となっている。具体的には次の通りである。
【００３６】
各内歯ピン３は、その軸方向の一方の端部に位置する第１縮径部３１と、軸方向の他方の端部に位置する第２縮径部３２と、これらの縮径部３１，３２の間に位置する柱状部（中間部）３３とを有する。各内歯ピン３において、第１縮径部３１、柱状部３３及び第２縮径部３２は、この順番で軸方向に並んで一体的に形成されている。第１縮径部３１、第２縮径部３２及び柱状部３３は、軸方向に直交する断面が円形である。
【００３７】
柱状部３３は、円柱形状を有しており、その外径は、軸方向において一定である。第１縮径部３１は、テーパー形状を有しており、その外径は、軸方向の一方の端縁に向かうにつれて次第に小さくなっている。第２縮径部３２は、テーパー形状を有しており、その外径は、軸方向の他方の端縁に向かうにつれて次第に小さくなっている。したがって、各内歯ピン３では、柱状部３３の外径が最も大きい。第１縮径部３１及び第２縮径部３２の外周面は、外側に凸の湾曲面であり、それぞれの端縁に向かうにつれて滑らかに湾曲している。
【００３８】
柱状部３３は、第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６が噛み合う部分である。具体的に、図３及び図４に示すように、柱状部３３における軸方向の中央付近から第１縮径部３１側の部位は、第１外歯歯車１４の第１外歯１４ａに対して径方向に対向する位置に設けられており、第１外歯１４ａが噛み合う。一方、柱状部３３における軸方向の中央付近から第２縮径部３２側の部位は、第２外歯歯車１６の第２外歯１６ａに対して径方向に対向する位置に設けられており、第２外歯１６ａが噛み合う。
【００３９】
第１縮径部３１は、第１外歯１４ａの軸方向外側端部に対して径方向に対向する位置に設けられている。第２縮径部３２は、第２外歯１６ａの軸方向外側端部に対して径方向に対向する位置に設けられている。
【００４０】
（外歯の構造）
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。
【００４１】
各山部及び各谷部は、軸方向に直交する断面において略円弧形状を有している。複数の山部と複数の谷部とは、全体として滑らかな曲面を形成している。ここで、互いに隣り合う山部と谷部の境界は、第１外歯歯車１４の径方向において、最も外側に位置する山部の先端（峰）と、最も内側に位置する谷部の底との真ん中に位置する歯面上の部位である。
【００４２】
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。第２外歯１６ａは、上述した第１外歯１４ａと同様の構造を有している。
【００４３】
図３及び図４に示すように、第１外歯１４ａは、内歯ピン３における柱状部３３の第１縮径部３１側の部位に噛み合う。第２外歯１６ａは、内歯ピン３における柱状部３３の第２縮径部３２側の部位に噛み合う。第１外歯１４ａは、第１外歯本体部１４１と、第１加工部１４２とを有している。第２外歯１６ａは、第２外歯本体部１６１と、第２加工部１６２とを有している。
【００４４】
第１外歯本体部１４１は、その歯面が軸方向に対して平行な部位である。第１外歯本体部１４１は、軸方向において、第１加工部１４２との境界部分から第１加工部１４２とは反対側の歯面の端縁まで延びている。第１外歯本体部１４１は、内歯ピン３の第１縮径部３１と径方向に対向しているとともに、内歯ピン３の柱状部３３の一部と径方向に対向している。軸方向において、第１外歯本体部１４１は、内歯ピン３の第１縮径部３１よりも第２外歯１６ａ側に位置している。第１外歯本体部１４１の軸方向の長さは、第１加工部１４２の軸方向の長さよりも大きい。
【００４５】
第２外歯本体部１６１は、その歯面が軸方向に対して平行な部位である。第２外歯本体部１６１は、軸方向において、第２加工部１６２との境界部分から第２加工部１６２とは反対側の歯面の端縁まで延びている。第２外歯本体部１６１は、内歯ピン３の第２縮径部３２と径方向に対向しているとともに、内歯ピン３の柱状部３３の一部と径方向に対向している。軸方向において、第２外歯本体部１６１は、内歯ピン３の第２縮径部３２よりも第１外歯１４ａ側に位置している。第２外歯本体部１６１の軸方向の長さは、第２加工部１６２の軸方向の長さよりも大きい。
【００４６】
第１加工部１４２と第２加工部１６２は、軸方向において互いに隣り合う第１外歯１４ａの内側端部と第２外歯１６ａの内側端部にそれぞれ設けられている。すなわち、第１加工部１４２は、第１外歯１４ａにおける軸方向の両端部のうちの第２外歯１６ａ側の端部に設けられている。第２加工部１６２は、第２外歯１６ａにおける軸方向の両端部のうちの第１外歯１４ａ側の端部に設けられている。
【００４７】
第１加工部１４２は、その歯面が軸方向の第２外歯１６ａ側に向かうにつれて径方向内側に位置するように湾曲形状に加工された部位である。本実施形態では、第１加工部１４２は、第１外歯１４ａの周方向の全体にわたって設けられている。すなわち、第１加工部１４２は、周方向に並ぶ全ての山部と谷部に設けられている。第１加工部１４２は、内歯ピン３の柱状部３３の一部に対して径方向に対向している。
【００４８】
第２加工部１６２は、その歯面が軸方向の第１外歯１４ａ側に向かうにつれて径方向内側に位置するように湾曲形状に加工された部位である。本実施形態では、第２加工部１６２は、第２外歯１６ａの周方向の全体にわたって設けられている。すなわち、第２加工部１６２は、周方向に並ぶ全ての山部と谷部に設けられている。第２加工部１６２は、内歯ピン３の柱状部３３の一部に対して径方向に対向している。
【００４９】
第１加工部１４２及び第２加工部１６２において、山部における加工深さと谷部における加工深さは、同程度であってもよいが、これに限定されない。例えば、山部における加工深さが谷部における加工深さよりも大きくてもよい。
【００５０】
なお、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。
【００５１】
（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。
【００５２】
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の柱状部３３における第１縮径部３１側の部位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の柱状部３３における第２縮径部３２側の部位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。
【００５３】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る歯車伝動装置１を示しており、内歯ピン３と外歯歯車１４，１６との噛み合い部分近傍の構造を示す拡大断面図である。なお、以下の説明では、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図５に示すように、第２実施形態では、各内歯ピン３は、その軸方向の中央付近に位置する第１縮径部３４及び第２縮径部３５と、第１縮径部３４よりも軸方向の一方の外側端部に位置する第１柱状部３６と、第２縮径部３５よりも軸方向の他方の外側端部に位置する第２柱状部３７とを有する。
【００５５】
第１柱状部３６は、円柱形状を有しており、その外径は、軸方向において一定である。第２柱状部３７は、円柱形状を有しており、その外径は、軸方向において一定である。第１縮径部３４は、第１柱状部３６との境界から軸方向の第２縮径部３５側に向かうにつれて縮径するように加工されている。第２縮径部３５は、第２柱状部３７との境界から軸方向の第１縮径部３４側に向かうにつれて縮径するように加工されている。第１縮径部３４及び第２縮径部３５の外周面は、外側に凸の湾曲面であり、互いの境界部分に向かうにつれて滑らかに湾曲している。各内歯ピン３の外径は、第１縮径部３４と第２縮径部３５との境界部分が最も小さい。
【００５６】
第１加工部１４２は、第１外歯１４ａにおける軸方向の一方の外側に位置する外側端部に設けられている。第１加工部１４２は、その歯面が軸方向の一方の外側に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された部位である。第２加工部１６２は、第２外歯１６ａにおける軸方向の他方の外側に位置する外側端部に設けられている。第２加工部１６２は、その歯面が軸方向の他方の外側に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された部位である。
【００５７】
第１縮径部３４と第１加工部１４２及び第２加工部１６２とは、径方向に対向していない。第２縮径部３５と第１加工部１４２及び第２加工部１６２とは、径方向に対向していない。第１縮径部３４は、第１外歯１４ａのうち第１加工部１４２が設けられていない端部（軸方向の内側端部）に対して径方向に対向している。第２縮径部３５は、第２外歯１６ａのうち第２加工部１６２が設けられていない端部（軸方向の内側端部）に対して径方向に対向している。
【００５８】
以上説明したように、第１及び第２本実施形態では、第１外歯１４ａにはいずれか一方の端部に第１加工部１４２が設けられ、第２外歯１６ａにはいずれか一方の端部に第２加工部１６２が設けられている。そして、各内歯ピン３には、第１加工部１４２が設けられていない端部及び第２加工部１６２が設けられていない端部に対して径方向に対向する部位に第１縮径部３１（３４）及び第２縮径部３２（３５）がそれぞれ設けられている。すなわち、第１外歯１４ａ及び第２外歯１６ａと各内歯ピン３との間にエッジ応力が生じるのを抑制するために、第１外歯１４ａ、第２外歯１６ａ及び各内歯ピン３のそれぞれにおいて、必要最小限の部位に加工が施されている。これにより、第１外歯１４ａ及び第２外歯１６ａと各内歯ピン３との間にエッジ応力が生じるのを抑制しつつ、加工コストの増大を抑制することができる。
【００５９】
また、第１及び第２実施形態では、特許文献１の図７に記載されている歯車伝動装置と比較して、加工箇所が半減するという利点の他、加工寸法管理が簡易になるという利点がある。具体的には次の通りである。
【００６０】
クラウニング加工の効果を得るためには歯すじ方向の修整量（歯すじ方向の膨らみ量あるいは逃がし量）が公差内に入っている必要がある。特許文献１の図７に記載されている歯車伝動装置では、内歯ピンと外歯には、径方向に対向する位置にクラウニング加工が施されている。このように径方向に互いに対向する加工部位を有する場合には、各加工部位には、上記修整量の公差の１／２の加工公差が求められる。このような修整量の公差の１／２の加工公差での加工が不可能な場合、クラウニング量の公差域を広げる必要があり、クラウニングの効果を減少させてしまう場合がある。
【００６１】
一方、第１及び第２実施形態では、内歯ピンと外歯には、径方向に対向する位置に加工は施されていない。そのため、内歯ピンにおける第１縮径部３１（３４）や第２縮径部３２（３５）の加工公差は、上記修整量の公差でよい。また、加工公差が広くなるため、クラウニング量の公差域を広げる必要もない。このように、第１及び第２実施形態では、特許文献１の図７に記載されている歯車伝動装置に比べて加工の工程管理が簡易になるという利点がある。
【００６２】
第１実施形態では、第１加工部１４２は、第１外歯１４ａにおける軸方向両端部のうちの第２外歯１６ａ側の端部に設けられ、第２加工部１６２は、第２外歯１６ａにおける軸方向両端部のうちの第１外歯１４ａ側の端部に設けられ、第１縮径部３１は、各内歯ピン３における軸方向の一端部に設けられ、第２縮径部３２は、各内歯ピン３における軸方向の他端部に設けられている。
【００６３】
この構成では、各内歯ピン３の軸方向の両端部に縮径部３１，３２を設けており、第２実施形態のように軸方向中間部に縮径部３４，３５を設ける場合に比べて加工がより簡単になる。これにより、加工コストをより効果的に低減することができる。
【００６４】
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。
【００６５】
例えば、前記実施形態では、第１縮径部及び第２縮径部の外周面（歯面）が外側に凸の湾曲形状である場合を例示したが、これに限定されない。第１縮径部及び第２縮径部の外周面は、例えば円錐台形状などであってもよい。
【００６６】
また、前記実施形態では、第１加工部１４２及び第２加工部１６２の歯面が軸方向端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように湾曲形状に加工された部位である場合を例示したが、これに限定されない。第１加工部１４２及び第２加工部１６２の歯面は、例えば図３に示す軸方向に平行な断面において、軸方向に対して例えば鋭角をなす角度で傾斜した傾斜面であってもよい。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
前記実施形態においては、キャリアは外筒に対して相対回転する。すなわち、キャリアを固定して外筒がキャリアに対して相対的に回転する形態であってもよく、外筒を固定してキャリアが外筒に対して相対的に回転する形態であってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１ 歯車伝動装置
２ 外筒
２ｂ ピン溝
３ 内歯ピン
３１，３４ 第１縮径部
３２，３５ 第２縮径部
３３ 柱状部
３６ 第１柱状部
３７ 第２柱状部
４ キャリア
１０ クランク軸
１０ａ 第１偏心部
１０ｂ 第２偏心部
１４ 第１外歯歯車
１４ａ 第１外歯
１４１ 第１外歯本体部
１４２ 第１加工部
１６ 第２外歯歯車
１６ａ 第２外歯
１６１ 第２外歯本体部
１６２ 第２加工部
２０ 伝達歯車
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車伝動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内歯歯車の内歯ピンに噛み合う外歯歯車をクランク軸の偏心部の偏心回転に連動させて揺動回転させることにより入力回転から減速した出力回転を得る偏心揺動型の歯車伝動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の歯車伝動装置では、２枚の外歯歯車に噛み合う複数の内歯ピンが設けられている。各内歯ピンは、第１噛合部と第２噛合部とこれらを連結する連結部とを有している。各噛合部の軸方向両端部は、クラウニング加工されている（特許文献１の図３、図６）。これにより、各外歯歯車の歯面と内歯ピンの各噛合部における軸方向両端部の外周面との間で生じるエッジ応力が低減される。また、内歯ピンだけでなく、各外歯歯車の両端部の歯面もクラウニング加工されている（特許文献１の図７）。これにより、各外歯歯車の両端部の歯面と内歯ピンの各噛合部の軸方向両端部の外周面との間で生じるエッジ応力がさらに低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９３６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の図３及び図６に記載の歯車伝動装置では、各内歯ピンにおける第１噛合部の両端部をクラウニング加工し、第２噛合部の両端部をクラウニング加工し、これらの噛合部が連結部によって連結されるので、コストアップにつながるという問題がある。これに加えて、特許文献１の図７に示すように、さらに、各外歯歯車の両端部をクラウニング加工する場合には、クラウニング加工に要する工数がさらに増加してコストアップする。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外歯歯車及び内歯ピンの間でエッジ応力が生じるのを抑制しつつ、コストアップを抑制できる歯車伝動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る歯車伝動装置は、軸方向に延びる複数のピン溝が周方向に所定間隔で設けられた内周面を有する外筒と、前記複数のピン溝のそれぞれに配置された複数の内歯ピンと、前記外筒内において軸回りに回転可能に設けられ、互いに所定の位相差をもって前記軸方向に並んで配置された第１偏心部と第２偏心部を有するクランク軸と、前記第１偏心部に取り付けられ、第１外歯が設けられた外周面を有し、前記複数の内歯ピンの一部に前記第１外歯が噛み合いながら前記第１偏心部の偏心回転に連動して揺動回転する第１外歯歯車と、前記第２偏心部に取り付けられ、第２外歯が設けられた外周面を有し、前記複数の内歯ピンの一部に前記第２外歯が噛み合いながら前記第２偏心部の偏心回転に連動して揺動回転する第２外歯歯車と、前記第１外歯歯車及び前記第２外歯歯車の揺動回転が伝達されることにより前記外筒に対して相対回転するキャリアと、を備えている。
【０００８】
前記第１外歯には、前記軸方向のいずれか一方の端部の歯面が軸方向の端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された第１加工部が設けられており、前記第２外歯には、前記軸方向のいずれか一方の端部の歯面が軸方向の端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された第２加工部が設けられている。
【０００９】
各内歯ピンには、前記第１加工部が設けられていない側の前記第１外歯の端部に対して径方向に対向する部位が軸方向に向かうにつれて縮径するように加工された第１縮径部と、前記第２加工部が設けられていない側の前記第２外歯の端部に対して径方向に対向する部位が軸方向に向かうにつれて縮径するように加工された第２縮径部とが設けられている。
【００１０】
この構成では、第１外歯のいずれか一方の端部に第１加工部が設けられ、第２外歯のいずれか一方の端部に第２加工部が設けられている。そして、各内歯ピンには、第１加工部が設けられていない端部及び第２加工部が設けられていない端部に対して径方向に対向する部位に第１縮径部及び第２縮径部がそれぞれ設けられている。すなわち、第１外歯及び第２外歯と各内歯ピンとの間にエッジ応力が生じるのを抑制するために、第１外歯、第２外歯及び各内歯ピンのそれぞれにおいて、必要最小限の部位に加工が施されている。これにより、第１外歯及び第２外歯と各内歯ピンとの間にエッジ応力が生じるのを抑制しつつ、加工コストの増大を抑制することができる。
【００１１】
前記歯車伝動装置において、前記第１加工部は、前記第１外歯における前記第２外歯側の端部に設けられ、前記第２加工部は、前記第２外歯における前記第１外歯側の端部に設けられ、前記第１縮径部は、各内歯ピンにおける前記軸方向の一端部に設けられ、前記第２縮径部は、各内歯ピンにおける前記軸方向の他端部に設けられているのが好ましい。
【００１２】
この構成では、各内歯ピンの軸方向の両端部に縮径部が設けられている。この構成では、内歯ピンの軸方向中間部に縮径部を設ける場合に比べて加工がより簡単になるので、加工コストをより効果的に低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の歯車伝動装置によれば、外歯歯車及び内歯ピンの間でエッジ応力が生じるのを抑制しつつ、コストアップを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る歯車伝動装置を示す断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示す歯車伝動装置における内歯ピンと外歯歯車との噛み合い部分近傍の構造を示す拡大断面図である。
【図４】図１に示す歯車伝動装置における内歯ピンと外歯歯車との噛み合い部分近傍の構造を説明するために一部を破断させた拡大斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る歯車伝動装置を示しており、内歯ピンと外歯歯車との噛み合い部分近傍の構造を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の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ものである。
【００１６】
＜第１実施形態＞
（歯車伝動装置の全体構造）
第１実施形態に係る歯車伝動装置１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を揺動回転させ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を揺動回転させることにより入力回転から減速した出力回転を得るように構成されている。
【００１７】
図１に示すように、歯車伝動装置１は、外筒２と、多数の内歯ピン３と、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、第１外歯歯車１４と、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。
【００１８】
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の内周面に周方向に等間隔で並んでいる。
【００１９】
各内歯ピン３は、対応するピン溝２ｂに取り付けられている。具体的に、各内歯ピン３は、対応するピン溝２ｂにそれぞれ嵌め込まれており、外筒２の軸方向に延びる姿勢で配置されている。これにより、多数の内歯ピン３は、外筒２の周方向に沿って等間隔で並んでいる。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。内歯ピン３の詳細な構造については後述する。
【００２０】
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。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。
【００２１】
基部４ａは、外筒２内において軸方向の一端部近傍に配置されている。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。
【００２２】
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内において軸方向の他端部近傍に配置されている。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の内周面とで囲まれた閉空間が形成されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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ものである。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おり、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。
【００２５】
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。
【００２６】
各クランク軸１０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とを有する。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の軸方向外側の部位には、伝達歯車２０が取り付けられる被嵌合部１０ｃが設けられている。
【００２７】
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設されているとともに各クランク軸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。
【００２８】
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。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。
【００２９】
図２に示すように、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。
【００３０】
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各クランク軸１０の第１偏心部１０ａがそれぞれ挿通されている。
【００３１】
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１外歯１４ａの詳細な構造については後述する。
【００３２】
第２外歯歯車１６は、外筒２内の前記閉空間に配設されているとともに各クランク軸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。
【００３３】
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。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。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クランク軸１０の第２偏心部１０ｂが挿通されている。第２外歯１６ａの詳細な構造については後述する。
【００３４】
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に伝達するものである。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被嵌合部１０ｃにそれぞれ外嵌されている。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。
【００３５】
（内歯ピンの構造）
図２〜図４に示すように、各内歯ピン３は、略円柱形状を有している。各内歯ピン３は、単一の棒状の金属材を切削及び／又は研磨することによって形成されている。本実施形態では、各内歯ピン３の外周面に切削及び／又は研磨によるクラウニング加工が施されることにより、各内歯ピン３の軸方向両端部は、これらの間の部位に比べて小径となっている。具体的には次の通りである。
【００３６】
各内歯ピン３は、その軸方向の一方の端部に位置する第１縮径部３１と、軸方向の他方の端部に位置する第２縮径部３２と、これらの縮径部３１，３２の間に位置する柱状部（中間部）３３とを有する。各内歯ピン３において、第１縮径部３１、柱状部３３及び第２縮径部３２は、この順番で軸方向に並んで一体的に形成されている。第１縮径部３１、第２縮径部３２及び柱状部３３は、軸方向に直交する断面が円形である。
【００３７】
柱状部３３は、円柱形状を有しており、その外径は、軸方向において一定である。第１縮径部３１は、テーパー形状を有しており、その外径は、軸方向の一方の端縁に向かうにつれて次第に小さくなっている。第２縮径部３２は、テーパー形状を有しており、その外径は、軸方向の他方の端縁に向かうにつれて次第に小さくなっている。したがって、各内歯ピン３では、柱状部３３の外径が最も大きい。第１縮径部３１及び第２縮径部３２の外周面は、外側に凸の湾曲面であり、それぞれの端縁に向かうにつれて滑らかに湾曲している。
【００３８】
柱状部３３は、第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６が噛み合う部分である。具体的に、図３及び図４に示すように、柱状部３３における軸方向の中央付近から第１縮径部３１側の部位は、第１外歯歯車１４の第１外歯１４ａに対して径方向に対向する位置に設けられており、第１外歯１４ａが噛み合う。一方、柱状部３３における軸方向の中央付近から第２縮径部３２側の部位は、第２外歯歯車１６の第２外歯１６ａに対して径方向に対向する位置に設けられており、第２外歯１６ａが噛み合う。
【００３９】
第１縮径部３１は、第１外歯１４ａの軸方向外側端部に対して径方向に対向する位置に設けられている。第２縮径部３２は、第２外歯１６ａの軸方向外側端部に対して径方向に対向する位置に設けられている。
【００４０】
（外歯の構造）
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。
【００４１】
各山部及び各谷部は、軸方向に直交する断面において略円弧形状を有している。複数の山部と複数の谷部とは、全体として滑らかな曲面を形成している。ここで、互いに隣り合う山部と谷部の境界は、第１外歯歯車１４の径方向において、最も外側に位置する山部の先端（峰）と、最も内側に位置する谷部の底との真ん中に位置する歯面上の部位である。
【００４２】
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。第２外歯１６ａは、上述した第１外歯１４ａと同様の構造を有している。
【００４３】
図３及び図４に示すように、第１外歯１４ａは、内歯ピン３における柱状部３３の第１縮径部３１側の部位に噛み合う。第２外歯１６ａは、内歯ピン３における柱状部３３の第２縮径部３２側の部位に噛み合う。第１外歯１４ａは、第１外歯本体部１４１と、第１加工部１４２とを有している。第２外歯１６ａは、第２外歯本体部１６１と、第２加工部１６２とを有している。
【００４４】
第１外歯本体部１４１は、その歯面が軸方向に対して平行な部位である。第１外歯本体部１４１は、軸方向において、第１加工部１４２との境界部分から第１加工部１４２とは反対側の歯面の端縁まで延びている。第１外歯本体部１４１は、内歯ピン３の第１縮径部３１と径方向に対向しているとともに、内歯ピン３の柱状部３３の一部と径方向に対向している。軸方向において、第１外歯本体部１４１は、内歯ピン３の第１縮径部３１よりも第２外歯１６ａ側に位置している。第１外歯本体部１４１の軸方向の長さは、第１加工部１４２の軸方向の長さよりも大きい。
【００４５】
第２外歯本体部１６１は、その歯面が軸方向に対して平行な部位である。第２外歯本体部１６１は、軸方向において、第２加工部１６２との境界部分から第２加工部１６２とは反対側の歯面の端縁まで延びている。第２外歯本体部１６１は、内歯ピン３の第２縮径部３２と径方向に対向しているとともに、内歯ピン３の柱状部３３の一部と径方向に対向している。軸方向において、第２外歯本体部１６１は、内歯ピン３の第２縮径部３２よりも第１外歯１４ａ側に位置している。第２外歯本体部１６１の軸方向の長さは、第２加工部１６２の軸方向の長さよりも大きい。
【００４６】
第１加工部１４２と第２加工部１６２は、軸方向において互いに隣り合う第１外歯１４ａの内側端部と第２外歯１６ａの内側端部にそれぞれ設けられている。すなわち、第１加工部１４２は、第１外歯１４ａにおける軸方向の両端部のうちの第２外歯１６ａ側の端部に設けられている。第２加工部１６２は、第２外歯１６ａにおける軸方向の両端部のうちの第１外歯１４ａ側の端部に設けられている。
【００４７】
第１加工部１４２は、その歯面が軸方向の第２外歯１６ａ側に向かうにつれて径方向内側に位置するように湾曲形状に加工された部位である。本実施形態では、第１加工部１４２は、第１外歯１４ａの周方向の全体にわたって設けられている。すなわち、第１加工部１４２は、周方向に並ぶ全ての山部と谷部に設けられている。第１加工部１４２は、内歯ピン３の柱状部３３の一部に対して径方向に対向している。
【００４８】
第２加工部１６２は、その歯面が軸方向の第１外歯１４ａ側に向かうにつれて径方向内側に位置するように湾曲形状に加工された部位である。本実施形態では、第２加工部１６２は、第２外歯１６ａの周方向の全体にわたって設けられている。すなわち、第２加工部１６２は、周方向に並ぶ全ての山部と谷部に設けられている。第２加工部１６２は、内歯ピン３の柱状部３３の一部に対して径方向に対向している。
【００４９】
第１加工部１４２及び第２加工部１６２において、山部における加工深さと谷部における加工深さは、同程度であってもよいが、これに限定されない。例えば、山部における加工深さが谷部における加工深さよりも大きくてもよい。
【００５０】
なお、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。
【００５１】
（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。
【００５２】
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の柱状部３３における第１縮径部３１側の部位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の柱状部３３における第２縮径部３２側の部位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。
【００５３】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る歯車伝動装置１を示しており、内歯ピン３と外歯歯車１４，１６との噛み合い部分近傍の構造を示す拡大断面図である。なお、以下の説明では、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図５に示すように、第２実施形態では、各内歯ピン３は、その軸方向の中央付近に位置する第１縮径部３４及び第２縮径部３５と、第１縮径部３４よりも軸方向の一方の外側端部に位置する第１柱状部３６と、第２縮径部３５よりも軸方向の他方の外側端部に位置する第２柱状部３７とを有する。
【００５５】
第１柱状部３６は、円柱形状を有しており、その外径は、軸方向において一定である。第２柱状部３７は、円柱形状を有しており、その外径は、軸方向において一定である。第１縮径部３４は、第１柱状部３６との境界から軸方向の第２縮径部３５側に向かうにつれて縮径するように加工されている。第２縮径部３５は、第２柱状部３７との境界から軸方向の第１縮径部３４側に向かうにつれて縮径するように加工されている。第１縮径部３４及び第２縮径部３５の外周面は、外側に凸の湾曲面であり、互いの境界部分に向かうにつれて滑らかに湾曲している。各内歯ピン３の外径は、第１縮径部３４と第２縮径部３５との境界部分が最も小さい。
【００５６】
第１加工部１４２は、第１外歯１４ａにおける軸方向の一方の外側に位置する外側端部に設けられている。第１加工部１４２は、その歯面が軸方向の一方の外側に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された部位である。第２加工部１６２は、第２外歯１６ａにおける軸方向の他方の外側に位置する外側端部に設けられている。第２加工部１６２は、その歯面が軸方向の他方の外側に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された部位である。
【００５７】
第１縮径部３４と第１加工部１４２及び第２加工部１６２とは、径方向に対向していない。第２縮径部３５と第１加工部１４２及び第２加工部１６２とは、径方向に対向していない。第１縮径部３４は、第１外歯１４ａのうち第１加工部１４２が設けられていない端部（軸方向の内側端部）に対して径方向に対向している。第２縮径部３５は、第２外歯１６ａのうち第２加工部１６２が設けられていない端部（軸方向の内側端部）に対して径方向に対向している。
【００５８】
以上説明したように、第１及び第２本実施形態では、第１外歯１４ａにはいずれか一方の端部に第１加工部１４２が設けられ、第２外歯１６ａにはいずれか一方の端部に第２加工部１６２が設けられている。そして、各内歯ピン３には、第１加工部１４２が設けられていない端部及び第２加工部１６２が設けられていない端部に対して径方向に対向する部位に第１縮径部３１（３４）及び第２縮径部３２（３５）がそれぞれ設けられている。すなわち、第１外歯１４ａ及び第２外歯１６ａと各内歯ピン３との間にエッジ応力が生じるのを抑制するために、第１外歯１４ａ、第２外歯１６ａ及び各内歯ピン３のそれぞれにおいて、必要最小限の部位に加工が施されている。これにより、第１外歯１４ａ及び第２外歯１６ａと各内歯ピン３との間にエッジ応力が生じるのを抑制しつつ、加工コストの増大を抑制することができる。
【００５９】
また、第１及び第２実施形態では、特許文献１の図７に記載されている歯車伝動装置と比較して、加工箇所が半減するという利点の他、加工寸法管理が簡易になるという利点がある。具体的には次の通りである。
【００６０】
クラウニング加工の効果を得るためには歯すじ方向の修整量（歯すじ方向の膨らみ量あるいは逃がし量）が公差内に入っている必要がある。特許文献１の図７に記載されている歯車伝動装置では、内歯ピンと外歯には、径方向に対向する位置にクラウニング加工が施されている。このように径方向に互いに対向する加工部位を有する場合には、各加工部位には、上記修整量の公差の１／２の加工公差が求められる。このような修整量の公差の１／２の加工公差での加工が不可能な場合、クラウニング量の公差域を広げる必要があり、クラウニングの効果を減少させてしまう場合がある。
【００６１】
一方、第１及び第２実施形態では、内歯ピンと外歯には、径方向に対向する位置に加工は施されていない。そのため、内歯ピンにおける第１縮径部３１（３４）や第２縮径部３２（３５）の加工公差は、上記修整量の公差でよい。また、加工公差が広くなるため、クラウニング量の公差域を広げる必要もない。このように、第１及び第２実施形態では、特許文献１の図７に記載されている歯車伝動装置に比べて加工の工程管理が簡易になるという利点がある。
【００６２】
第１実施形態では、第１加工部１４２は、第１外歯１４ａにおける軸方向両端部のうちの第２外歯１６ａ側の端部に設けられ、第２加工部１６２は、第２外歯１６ａにおける軸方向両端部のうちの第１外歯１４ａ側の端部に設けられ、第１縮径部３１は、各内歯ピン３における軸方向の一端部に設けられ、第２縮径部３２は、各内歯ピン３における軸方向の他端部に設けられている。
【００６３】
この構成では、各内歯ピン３の軸方向の両端部に縮径部３１，３２を設けており、第２実施形態のように軸方向中間部に縮径部３４，３５を設ける場合に比べて加工がより簡単になる。これにより、加工コストをより効果的に低減することができる。
【００６４】
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。
【００６５】
例えば、前記実施形態では、第１縮径部及び第２縮径部の外周面（歯面）が外側に凸の湾曲形状である場合を例示したが、これに限定されない。第１縮径部及び第２縮径部の外周面は、例えば円錐台形状などであってもよい。
【００６６】
また、前記実施形態では、第１加工部１４２及び第２加工部１６２の歯面が軸方向端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように湾曲形状に加工された部位である場合を例示したが、これに限定されない。第１加工部１４２及び第２加工部１６２の歯面は、例えば図３に示す軸方向に平行な断面において、軸方向に対して例えば鋭角をなす角度で傾斜した傾斜面であってもよい。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
前記実施形態においては、キャリアは外筒に対して相対回転する。すなわち、キャリアを固定して外筒がキャリアに対して相対的に回転する形態であってもよく、外筒を固定してキャリアが外筒に対して相対的に回転する形態であってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１ 歯車伝動装置
２ 外筒
２ｂ ピン溝
３ 内歯ピン
３１，３４ 第１縮径部
３２，３５ 第２縮径部
３３ 柱状部
３６ 第１柱状部
３７ 第２柱状部
４ キャリア
１０ クランク軸
１０ａ 第１偏心部
１０ｂ 第２偏心部
１４ 第１外歯歯車
１４ａ 第１外歯
１４１ 第１外歯本体部
１４２ 第１加工部
１６ 第２外歯歯車
１６ａ 第２外歯
１６１ 第２外歯本体部
１６２ 第２加工部
２０ 伝達歯車
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる複数のピン溝が周方向に所定間隔で設けられた内周面を有する外筒と、
前記複数のピン溝のそれぞれに配置された内歯ピンと、
前記外筒内において軸回りに回転可能に設けられ、互いに所定の位相差をもって前記軸方向に並んで配置された第１偏心部と第２偏心部を有するクランク軸と、
前記第１偏心部に取り付けられ、第１外歯が設けられた外周面を有し、前記複数の内歯ピンの一部に前記第１外歯が噛み合いながら前記第１偏心部の偏心回転に連動して揺動回転する第１外歯歯車と、
前記第２偏心部に取り付けられ、第２外歯が設けられた外周面を有し、前記複数の内歯ピンの一部に前記第２外歯が噛み合いながら前記第２偏心部の偏心回転に連動して揺動回転する第２外歯歯車と、
前記第１外歯歯車及び前記第２外歯歯車の揺動回転が伝達されることにより前記外筒に対して相対回転するキャリアと、を備え、
前記第１外歯における前記軸方向のいずれか一方の端部には、その歯面が軸方向の端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された第１加工部が設けられており、
前記第２外歯における前記軸方向のいずれか一方の端部には、その歯面が軸方向の端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された第２加工部が設けられており、
各内歯ピンには、前記第１加工部が設けられていない側の前記第１外歯の端部に対して径方向に対向する部位が軸方向に向かうにつれて縮径するように加工された第１縮径部と、前記第２加工部が設けられていない側の前記第２外歯の端部に対して径方向に対向する部位が軸方向に向かうにつれて縮径するように加工された第２縮径部とが設けられている、歯車伝動装置。
【請求項２】
前記第１加工部は、前記第１外歯における前記第２外歯側の端部に設けられ、前記第２加工部は、前記第２外歯における前記第１外歯側の端部に設けられ、前記第１縮径部は、各内歯ピンにおける前記軸方向の一端部に設けられ、前記第２縮径部は、各内歯ピンにおける前記軸方向の他端部に設けられている、請求項１に記載の歯車伝動装置。
【請求項１】
軸方向に延びる複数のピン溝が周方向に所定間隔で設けられた内周面を有する外筒と、
前記複数のピン溝のそれぞれに配置された内歯ピンと、
前記外筒内において軸回りに回転可能に設けられ、互いに所定の位相差をもって前記軸方向に並んで配置された第１偏心部と第２偏心部を有するクランク軸と、
前記第１偏心部に取り付けられ、第１外歯が設けられた外周面を有し、前記複数の内歯ピンの一部に前記第１外歯が噛み合いながら前記第１偏心部の偏心回転に連動して揺動回転する第１外歯歯車と、
前記第２偏心部に取り付けられ、第２外歯が設けられた外周面を有し、前記複数の内歯ピンの一部に前記第２外歯が噛み合いながら前記第２偏心部の偏心回転に連動して揺動回転する第２外歯歯車と、
前記第１外歯歯車及び前記第２外歯歯車の揺動回転が伝達されることにより前記外筒に対して相対回転するキャリアと、を備え、
前記第１外歯における前記軸方向のいずれか一方の端部には、その歯面が軸方向の端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された第１加工部が設けられており、
前記第２外歯における前記軸方向のいずれか一方の端部には、その歯面が軸方向の端部に向かうにつれて径方向内側に位置するように加工された第２加工部が設けられており、
各内歯ピンには、前記第１加工部が設けられていない側の前記第１外歯の端部に対して径方向に対向する部位が軸方向に向かうにつれて縮径するように加工された第１縮径部と、前記第２加工部が設けられていない側の前記第２外歯の端部に対して径方向に対向する部位が軸方向に向かうにつれて縮径するように加工された第２縮径部とが設けられている、歯車伝動装置。
【請求項２】
前記第１加工部は、前記第１外歯における前記第２外歯側の端部に設けられ、前記第２加工部は、前記第２外歯における前記第１外歯側の端部に設けられ、前記第１縮径部は、各内歯ピンにおける前記軸方向の一端部に設けられ、前記第２縮径部は、各内歯ピンにおける前記軸方向の他端部に設けられている、請求項１に記載の歯車伝動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−９２１７９（Ｐ２０１３−９２１７９Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３７００（Ｐ２０１１−２３３７００）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
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