JP2009191946A - 偏心揺動型歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外筒内に伝達歯車と外筒内面の内歯ピンに噛み合いながら揺動回転する外歯歯車とが軸方向に隣接して設けられている場合でも、伝達歯車を介した回転の伝達において大きな減速比を得る。
【解決手段】この偏心揺動型歯車装置は、クランク軸１０の偏心部１０ａ，１０ｂと軸方向に隣接して設けられ、クランク軸１０と一体的に回転する伝達歯車２０と、クランク軸１０の偏心部１０ａ，１０ｂに取り付けられ、外筒２内面の内歯ピン３に噛み合いながら偏心部１０ａ，１０ｂの偏心回転に連動して揺動回転する外歯歯車１４，１６とを備え、内歯ピン３は、外歯歯車１４，１６と噛み合う噛合部３ａ，３ｂと、この噛合部３ａ，３ｂと軸方向に隣接して設けられ、伝達歯車２０の外周端を受け入れるように凹む受入部３ｃとを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏心揺動型歯車装置に関するものである。

従来、クランク軸の偏心部によって外歯歯車を外筒の内歯に噛み合わせながら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した偏心揺動型歯車装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図７には、上記特許文献１に開示された従来の一例による偏心揺動型歯車装置の構造が示されている。この従来の偏心揺動型歯車装置では、外筒１０２内に軸方向に並ぶ２つの偏心部１０４ａ，１０４ｂを有するクランク軸１０４が軸回りに回転可能に設けられており、このクランク軸１０４の各偏心部１０４ａ，１０４ｂにはニードル軸受１０６ａ，１０６ｂを介して外歯歯車１０８ａ，１０８ｂがそれぞれ取り付けられている。外筒１０２の内面には、軸方向に延びる多数の内歯ピン１０２ａが全周に亘って所定間隔で設けられており、前記外歯歯車１０８ａ，１０８ｂはその内歯ピン１０２ａと噛み合っている。また、外筒１０２内には、外筒１０２に対して一対の軸受１１０ａ，１１０ｂにより相対回転可能に取り付けられたキャリア１１２が収容されている。

そして、入力回転がクランク軸１０４に伝達されることによって前記各外歯歯車１０８ａ，１０８ｂが各偏心部１０４ａ，１０４ｂに連動して外筒１０２内面の内歯ピン１０２ａと噛み合いながら揺動回転するとともに、この各外歯歯車１０８ａ，１０８ｂの揺動回転が伝達されることによりキャリア１１２が外筒１０２に対して相対回転し、このキャリア１１２から出力回転を得るようになっている。また、外筒１０２内の径方向中央部に設けられた円筒状歯車１１６と噛み合う伝達歯車１１８（中間歯車）が前記外歯歯車１０８ａ，１０８ｂ間に挟まれるようにクランク軸１０４の偏心部１０４ａ，１０４ｂ間の部分に設けられており、クランク軸１０４の回転はこの伝達歯車１１８を介して円筒状歯車１１６にも伝達されるようになっている。円筒状歯車１１６はその周囲に配設された図示しない別のクランク軸へ入力回転を伝達している。その別のクランク軸は、クランク軸１０４と同じように、各外歯歯車１０８ａ，１０８ｂを揺動回転させるための２つの偏心部と、それら各偏心部の間で円筒状歯車１１６と噛み合う伝達歯車を有する。つまり、クランク軸１０４に設けた伝達歯車１１８は、円筒状歯車１１６を介して入力回転を別のクランク軸の伝達歯車へ伝達している。
特開平９−５７６７８号公報

しかしながら、上記従来の偏心揺動型歯車装置では、内歯ピン１０２ａとの接触を避けるために伝達歯車１１８及び図略の別の伝達歯車を大径化することが困難であり、それら伝達歯車を介した回転の伝達において大きな減速比を得にくいという問題点がある。

すなわち、上記従来の偏心揺動型歯車装置では、伝達歯車１１８及び図略の別の伝達歯車が外歯歯車１０８ａ，１０８ｂ間に挟まれており、それら各伝達歯車の周囲には外歯歯車１０８ａ，１０８ｂと噛み合う内歯ピン１０２ａが設けられている。したがって、各伝達歯車は、大きな減速比を得るためにその径を大きくしようとした場合、その周囲の内歯ピン１０２ａとの接触を避けるために径の大きさが制限される。

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、外筒内に伝達歯車と外筒内面の内歯ピンに噛み合いながら揺動回転する外歯歯車とが軸方向に隣接して設けられている場合でも、伝達歯車を介した回転の伝達において大きな減速比を得ることが可能な偏心揺動型歯車装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明による偏心揺動型歯車装置は、内面に軸方向に延びる内歯ピンが設けられた外筒と、前記外筒内において軸回りに回転可能に設けられ、偏心部を有するクランク軸と、前記クランク軸の偏心部と軸方向に隣接して設けられ、前記クランク軸の回転軸と同じ軸回りにこのクランク軸と一体的に回転する伝達歯車と、前記クランク軸の偏心部に取り付けられ、前記内歯ピンに噛み合いながら、前記偏心部の偏心回転に連動して揺動回転する外歯歯車と、前記外筒と同軸上に設けられ、前記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、前記内歯ピンは、前記外歯歯車と噛み合う噛合部と、この噛合部と軸方向に隣接して設けられ、前記伝達歯車の外周端を受け入れるようにこの伝達歯車の回転軸から離れる方向に凹む受入部とを有している。

この偏心揺動型歯車装置では、内歯ピンに伝達歯車の外周端を受け入れるようにこの伝達歯車の回転軸から離れる方向に凹む受入部が設けられている。このため、伝達歯車は、外周端がその内歯ピンの受入部によって形成される凹んだ空間に入り込むように設けることができる。したがって、外筒内に伝達歯車と外筒内面の内歯ピンに噛み合いながら揺動回転する外歯歯車とが軸方向に隣接して設けられていても、伝達歯車は、前記受入部によって形成される凹んだ空間において内歯ピンとの接触を避けながらその径を大きくするとともにその歯数を増やすことができる。その結果、この伝達歯車を介した回転の伝達において大きな減速比を得ることができる。

上記偏心揺動型歯車装置において、前記内歯ピンは、前記外筒の内面に軸回りに回転可能に取り付けられており、この内歯ピンの前記噛合部は、所定の径を有する円柱状に形成されている一方、この内歯ピンの前記受入部は、前記噛合部と同軸上に配置され、前記噛合部よりも小径の円柱状に形成されているのが好ましい。

この構成では、内歯ピンの受入部が噛合部と同軸で噛合部よりも小径の円柱状に形成されているため、内歯ピンが外筒の内面で軸回りに回転したとしても、その内歯ピンの受入部の伝達歯車側における凹み量を一定に保つことができる。すなわち、この構成では、内歯ピンが外筒の内面で軸回りに回転する場合でも、内歯ピンの受入部において伝達歯車との接触を安定して回避することができる。

上記偏心揺動型歯車装置において、前記クランク軸の前記偏心部は、前記クランク軸の軸方向に並んで複数設けられており、前記外歯歯車は、これら複数の偏心部のそれぞれに取り付けられ、前記伝達歯車は、それら外歯歯車の間のうち一ヶ所に配設され、前記内歯ピンの前記噛合部は、前記各外歯歯車とそれぞれ噛み合うように軸方向に並んで複数設けられているとともに、この内歯ピンの前記受入部は、それら噛合部の間で前記伝達歯車に対応する位置に設けられていてもよい。

また、上記偏心揺動型歯車装置において、前記伝達歯車は、前記クランク軸に軸方向に移動可能に外嵌しており、前記伝達歯車及び前記外歯歯車を軸方向両側から挟んで、それら歯車の軸方向移動を規制する一対の規制部材を備えるのが好ましい。

この構成によれば、クランク軸に軸方向への位置ずれが生じたとしても、一対の規制部材間で伝達歯車及び外歯歯車の軸方向移動が規制されるので、伝達歯車及び外歯歯車は一対の規制部材の間で所定位置に維持される。このため、内歯ピンの受入部の軸方向長さを、伝達歯車の軸方向移動の分を見積もって大きくする必要がなく、伝達歯車の軸方向の厚みに略等しい最低限の長さに設定することができる。内歯ピンに受入部を設けると、その分、噛合部の軸方向長さが小さくなり、外歯歯車と噛合部との接触面積が減少するが、この構成では、上記のように受入部の軸方向長さを最低限の長さに設定することができるので、外歯歯車と噛合部との接触面積の減少を最小限に抑制することができ、外歯歯車と噛合部の間に働く面圧の増大を抑制することができる。このため、前記面圧の増大に起因する外歯歯車及び噛合部の磨耗等の進行を抑制することができ、外歯歯車及び内歯ピンの寿命の低減を抑制することができる。

以上説明したように、本発明の偏心揺動型歯車装置によれば、外筒内に伝達歯車と外筒内面の内歯ピンに噛み合いながら揺動回転する外歯歯車とが軸方向に隣接して設けられている場合でも、伝達歯車を介した回転の伝達において大きな減速比を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による偏心揺動型歯車装置の軸方向に沿った断面図であり、図２は、図１に示した偏心揺動型歯車装置のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、図３は、この偏心揺動型歯車装置に用いる内歯ピン３の斜視図である。まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態による偏心揺動型歯車装置の構成について説明する。

本実施形態による偏心揺動型歯車装置（以下、単に歯車装置という）は、例えばロボットの旋回胴や腕関節等の旋回部または各種工作機械の旋回部に減速機として適用されるものであり、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。以下の本実施形態の説明では、ロボットの腕関節に歯車装置を適用した例について説明する。

具体的には、本実施形態の歯車装置は、図１に示すように、外筒２と、内歯ピン３と、キャリア４と、キャリア軸受６と、入力軸８と、クランク軸１０と、第１クランク軸受１２ａと、第２クランク軸受１２ｂと、第１外歯歯車１４と、第２外歯歯車１６と、第１ころ軸受１８ａと、第２ころ軸受１８ｂと、伝達歯車２０とを備えている。

前記外筒２は、歯車装置の外面を構成するケースとして機能するものであり、略円筒状に形成されている。この外筒２の外面には、鍔部２ａが設けられており、この鍔部２ａがロボットの腕関節において一方のアーム部（図示せず）に締結されている。外筒２の内面には、図２に示すように、前記内歯ピン３を取り付けるための多数のピン溝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。これらピン溝２ｂは、外筒２の内面全体に周方向に等間隔で設けられている。

前記内歯ピン３は、前記第１外歯歯車１４及び前記第２外歯歯車１６が噛み合うものであり、外筒２内面の各ピン溝２ｂにそれぞれ取り付けられている。これにより、外筒２の内面に多数の内歯ピン３が周方向に等間隔で配設されている。そして、各内歯ピン３は、各ピン溝２ｂにそれぞれ嵌め込まれることによって軸方向に延びる姿勢で配置されているとともに軸回りに回転可能に設けられている。

各内歯ピン３は、図１及び図３に示すように第１噛合部３ａと、第２噛合部３ｂと、受入部３ｃとを有する。本実施形態では、棒状の金属材を用いて切削加工等により前記両噛合部３ａ，３ｂ及び前記受入部３ｃを一体形成することによって内歯ピン３が形成されている。

前記第１噛合部３ａは、前記第１外歯歯車１４が噛み合う部分である。この第１噛合部３ａは、内歯ピン３の一端部から所定長さで設けられているとともに、所定の径を有する円柱状に形成されている。

前記第２噛合部３ｂは、前記第２外歯歯車１６が噛み合う部分である。この第２噛合部３ｂは、内歯ピン３に前記第１噛合部３ａと軸方向に並んで設けられている。具体的には、第２噛合部３ｂは、内歯ピン３の他端部から前記第１噛合部３ａと等しい長さで設けられている。また、この第２噛合部３ｂは、前記第１噛合部３ａと同軸で、かつ、同径の円柱状に形成されている。

前記受入部３ｃは、前記伝達歯車２０との接触を回避するための部分である。この受入部３ｃは、内歯ピン３において前記両噛合部３ａ，３ｂ間でそれら各噛合部３ａ，３ｂと軸方向に隣接して設けられているとともに、前記伝達歯車２０に対応する位置に配設されている。そして、この受入部３ｃは、伝達歯車２０の外周端を受け入れるように伝達歯車２０の回転軸から離れる方向に凹んでいる。

具体的には、この受入部３ｃは、前記両噛合部３ａ，３ｂ間の前記伝達歯車２０に対応する位置で両噛合部３ａ，３ｂと同軸上に配置されているとともに、それら噛合部３ａ，３ｂよりも小径の円柱状に形成されている。受入部３ｃの軸方向長さは、前記伝達歯車２０の軸方向の厚みに略等しい長さに設定されている。このような構成により、受入部３ｃの外面は両噛合部３ａ，３ｂの外面に対して一段凹んでおり、この受入部３ｃの周りに凹んだ空間が形成される。そして、この受入部３ｃの周りの凹んだ空間のうち伝達歯車２０側の部分にその伝達歯車２０の外周端が受け入れられる。なお、受入部３ｃの周りに形成される凹んだ空間によって、受入部３ｃの外面と前記ピン溝２ｂの内面との間に隙間が形成され、この隙間が潤滑剤溜めとして利用される。これにより、内歯ピン３とピン溝２ｂの内面との間の潤滑を良好に行えるようになっている。

また、内歯ピン３の挿入の際には、後述するように前記キャリア４が外筒２に対して軸回りに相対回転可能であることにより、受入部３ｃにおける前記凹んだ空間から伝達歯車２０の外歯２０ａが外れるまでキャリア４とともに前記クランク軸１０及び前記伝達歯車２０を外筒２に対して相対回転させた後、内歯ピン３を外筒２のピン溝２ｂに対して軸方向に挿入するようになっている。

前記キャリア４は、図１に示すように前記外筒２と同軸上に配置された状態でその外筒２内に収容されており、外筒２に対して同じ軸回りに相対回転するものである。このキャリア４は、ロボットの腕関節において他方のアーム部（図示せず）に固定されており、このキャリア４と前記外筒２とが相対回転することによってロボットの腕関節を構成する前記一方のアーム部と他方のアーム部とが同軸上で相互に旋回するようになっている。

具体的には、キャリア４は、前記キャリア軸受６によって前記外筒２に対して相対回転可能に支持されている。キャリア軸受６は、軸方向に離間して一対設けられている。各キャリア軸受６は、外筒２の内面に固定された外輪部材６ａと、キャリア４の外周部に一体的に設けられた内輪部材６ｂをそれぞれ有している。

そして、キャリア４は、基部４ａと、端板部４ｂと、３つのシャフト部４ｃとを備えている。

前記基部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が設けられているとともに、その基部４ａの貫通孔４ｄの周囲に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。この基部４ａの外周部に前記一方のキャリア軸受６の内輪部材６ｂが一体的に設けられている。

前記端板部４ｂは、前記基部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。外筒２内には、この端板部４ｂと前記基部４ａの互いに対向する双方の端面と外筒２の内面とで囲まれた閉空間が形成されている。また、端板部４ｂの径方向中央部には前記基部４ａの貫通孔４ｄと同径の貫通孔４ｆが設けられているとともに、その端板部４ｂの貫通孔４ｆの周囲に３つのクランク軸取付孔４ｇ（以下、単に取付孔４ｇという）が前記基部４ａの３つの取付孔４ｅと対応する位置に設けられている。そして、この端板部４ｂの外周部に前記他方のキャリア軸受６の内輪部材６ｂが一体的に設けられている。

前記３つのシャフト部４ｃは、前記基部４ａに一体的に設けられており、その基部４ａから前記端板部４ｂ側へ直線的に延びる円柱状に形成されている。この３つのシャフト部４ｃは、図２に示すように、周方向に等間隔で配設されており、各シャフト部４ｃが端板部４ｂにボルト４ｈでそれぞれ締結されている。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。

前記入力軸８は、前記図略の一方のアーム部に設けられた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り、前記端板部４ｂの貫通孔４ｆを通じてその端部が外筒２内の前記閉空間に挿入されている。この入力軸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ようになっている。そして、前記外筒２内の閉空間に挿入された入力軸８の端部の外周面には入力ギア８ａが設けられている。

前記クランク軸１０は、３つ設けられており、各クランク軸１０は、対応する前記基部４ａの取付孔４ｅと前記端板部４ｂの取付孔４ｇにそれぞれ取り付けられることによって外筒２内で前記入力軸８の周囲に等間隔で配置されている。

具体的には、各クランク軸１０の軸方向の一端部は、基部４ａの対応する取付孔４ｅ内に前記第１クランク軸受１２ａを介して取り付けられている一方、他端部は、端板部４ｂの対応する取付孔４ｇ内に前記第２クランク軸受１２ｂを介して取り付けられている。すなわち、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。

前記第１クランク軸受１２ａは、外輪部材１２ｃの内面と内輪部材１２ｄの外面との間に円錐台形状のころ１２ｅを保持した円錐ころ軸受である。この第１クランク軸受１２ａにおいて、外輪部材１２ｃの外面は、基部４ａの取付孔４ｅの内面に当接している。一方、内輪部材１２ｄの内面は、前記クランク軸１０の一端部の外面に当接している。また、外輪部材１２ｃのうちクランク軸１０の軸方向外側に位置する端面が基部４ａの取付孔４ｅの内面の溝部４ｋに嵌め込まれた止め輪１３ａと当接している。この止め輪１３ａによって第１クランク軸受１２ａが抜け止めされている。また、内輪部材１２ｄのうちクランク軸１０の軸方向内側に位置する端面と、第１偏心部１０ａの端面との間にワッシャ１３ｂが介在している。

前記第２クランク軸受１２ｂは、前記第１クランク軸受１２ａと同様の円錐ころ軸受である。この第２クランク軸受１２ｂにおいて、外輪部材１２ｆの外面は、端板部４ｂの取付孔４ｇの内面に当接している。一方、内輪部材１２ｇの内面は、前記クランク軸１０の他端部の外面に当接している。外輪部材１２ｆのうちクランク軸１０の軸方向外側に位置する端面が端板部４ｂの取付孔４ｇの内面の溝部４ｍに嵌め込まれた止め輪１３ｃと当接している。この止め輪１３ｃによって第２クランク軸受１２ｂが抜け止めされている。また、内輪部材１２ｇのうちクランク軸１０の軸方向内側に位置する端面と、第２偏心部１０ｂの端面との間にワッシャ１３ｄが介在している。

そして、クランク軸１０には、前記両クランク軸受１２ａ，１２ｂによって支持された両端部間において軸方向に所定間隔で並ぶように第１偏心部１０ａと第２偏心部１０ｂが設けられている。この第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た円柱状に形成されているとともに、相互間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のうち第１偏心部１０ａと第２偏心部１０ｂとの間に位置する部分には、前記伝達歯車２０が外嵌される被嵌合部１０ｃが設けられている。この被嵌合部１０ｃの外面には、軸方向に延びるスプライン溝が形成されている。

前記第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クランク軸１０の第１偏心部１０ａに前記第１ころ軸受１８ａを介して取り付けられており、クランク軸１０が回転するときに第１偏心部１０ａの偏心回転に連動して外筒２内面の内歯ピン３の第１噛合部３ａに噛み合いながら揺動回転するようになっている。

具体的には、この第１外歯歯車１４は、外筒２の内径よりも少し小さく形成されており、外歯１４ａと、中央部貫通孔１４ｂと、３つの第１偏心部挿通孔１４ｃと、３つのシャフト部挿通孔１４ｄとが設けられている。

前記外歯１４ａは、前記内歯ピン３の第１噛合部３ａに噛み合っており、その内歯ピン３の数よりも若干少ない数で設けられている。

前記中央部貫通孔１４ｂは、第１外歯歯車１４の径方向中央部に設けられている。

前記３つの第１偏心部挿通孔１４ｃは、第１外歯歯車１４において前記中央部貫通孔１４ｂの周囲に周方向に等間隔で設けられている。この各第１偏心部挿通孔１４ｃに各クランク軸１０の第１偏心部１０ａが第１ころ軸受１８ａが介装された状態でそれぞれ挿通されている。なお、第１外歯歯車１４は、クランク軸１０の第１偏心部１０ａに対して軸方向に相対移動可能となっている。

前記３つのシャフト部挿通孔１４ｄは、第１外歯歯車１４において前記中央部貫通孔１４ｂの周囲に周方向に等間隔で設けられており、各シャフト部挿通孔１４ｄは、前記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は、円形に形成されており、この各シャフト部挿通孔１４ｄ内にキャリア４の各シャフト部４ｃが遊びを持った状態で挿通されている。

前記第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クランク軸１０の第２偏心部１０ｂに前記第２ころ軸受１８ｂを介して取り付けられている。すなわち、前記第１外歯歯車１４とこの第２外歯歯車１６は、クランク軸１０の第１偏心部１０ａと第２偏心部１０ｂとに対応して軸方向に並んで設けられている。そして、この第２外歯歯車１６は、クランク軸１０が回転するときに第２偏心部１０ｂの偏心回転に連動して外筒２内面の内歯ピン３の第２噛合部３ｂに噛み合いながら揺動回転するようになっている。この第２外歯歯車１６は、前記第１外歯歯車１４と同様の構造を有している。

具体的には、第２外歯歯車１６には、前記第１外歯歯車１４の外歯１４ａ、中央部貫通孔１４ｂ、３つの第１偏心部挿通孔１４ｃ及び３つのシャフト部挿通孔１４ｄと同様の外歯１６ａ、中央部貫通孔１６ｂ、３つの第２偏心部挿通孔１６ｃ及び３つのシャフト部挿通孔１６ｄが設けられている。ただし、外歯１６ａは、内歯ピン３の第２噛合部３ｂに噛み合っており、中央部貫通孔１６ｂには、前記入力軸８が遊びを持って挿通されている。また、各第２偏心部挿通孔１６ｃには、クランク軸１０の第２偏心部１０ｂが第２ころ軸受１８ｂが介装された状態で挿通されており、第２外歯歯車１６は、第２偏心部１０ｂに対して軸方向に相対移動可能となっている。

前記伝達歯車２０は、前記入力ギア８ａの回転を前記各クランク軸１０に伝達するものであり、各クランク軸１０に対応して３つ設けられている。そして、これら３つの伝達歯車２０は、外筒２内の前記閉空間において前記第１外歯歯車１４と前記第２外歯歯車１６との間に配設されている。すなわち、前記閉空間に第１外歯歯車１４、伝達歯車２０及び第２外歯歯車１６がこの順番で軸方向に並んで配設されている。各伝達歯車２０は、その軸方向の各端面がそれぞれ対応する第１外歯歯車１４の軸方向の端面又は第２外歯歯車１６の軸方向の端面と摺接しながら回転するようになっている。

そして、各伝達歯車２０は、前記入力ギア８ａと噛み合う外歯２０ａと、前記クランク軸１０の被嵌合部１０ｃに対して嵌合する嵌合部２０ｂとをそれぞれ有している。

各伝達歯車２０は、その外周端、すなわち外歯２０ａが外筒２の内面に近接する位置において内歯ピン３の受入部３ｃによって形成された前記凹んだ空間に入り込むように設けられている。つまり、各伝達歯車２０は、その外歯２０ａが前記受入部３ｃによって形成された凹んだ空間を通過しながら回転するようになっている。この構成によって、各伝達歯車２０は、その隣り合うもの同士の外歯２０ａが接触せず、かつ、前記受入部３ｃの凹んだ空間内で外歯２０ａが受入部３ｃに接触しない最大の径となるように形成されている。

そして、本実施形態では、各伝達歯車２０が前記嵌合部２０ｂにおいて対応するクランク軸１０の被嵌合部１０ｃに軸方向に移動可能に外嵌しており、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ようになっている。

具体的には、前記嵌合部２０ｂは、伝達歯車２０の径方向中央部に設けられた円形の貫通孔の内面に軸方向に延びるスプライン溝が形成されたものである。この嵌合部２０ｂは、前記クランク軸１０の被嵌合部１０ｃにスプライン結合している。これにより、伝達歯車２０がクランク軸１０の被嵌合部１０ｃに軸方向に移動可能に外嵌している。

また、本実施形態では、前記第１外歯歯車１４、前記伝達歯車２０及び前記第２外歯歯車１６が前記一対のキャリア軸受６，６の外輪部材６ａ，６ａによって軸方向両側から挟まれてそれら歯車１４，２０，１６の軸方向移動が規制されている。すなわち、本実施形態では、キャリア軸受６の外輪部材６ａが規制部材として機能している。

また、前記一対のキャリア軸受６，６の外輪部材６ａ，６ａは、内歯ピン３の軸方向移動も規制している。すなわち、前記一方のキャリア軸受６の外輪部材６ａのうちクランク軸１０の軸方向内側に位置する端面が各内歯ピン３の第１噛合部３ａの対応する軸方向端面に当接するとともに、前記他方のキャリア軸受６の外輪部材６ａのうちクランク軸１０の軸方向内側に位置する端面が各内歯ピン３の第２噛合部３ｂの対応する軸方向端面に当接し、各内歯ピン３の軸方向移動が規制されている。

次に、本実施形態による歯車装置の動作について説明する。

まず、図略の駆動モータの駆動によって歯車装置の入力軸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が回転し、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。この際、各伝達歯車２０は、その外歯２０ａが内歯ピン３の受入部３ｃによって形成された前記凹んだ空間を通過しながら回転し、当該外歯２０ａと内歯ピン３との接触が回避される。

そして、各クランク軸１０が回転するとともに、そのクランク軸１０の第１偏心部１０ａ及び第２偏心部１０ｂが偏心回転し、それによって第１偏心部１０ａの偏心回転に連動して第１外歯歯車１４が外筒２の内面の内歯ピン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が外筒２の内面の内歯ピン３に噛み合いながら揺動回転する。これら第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６の揺動回転は、シャフト部４ｃ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。

以上説明したように、本実施形態では、内歯ピン３に伝達歯車２０の外周端を受け入れるようにこの伝達歯車２０の回転軸から離れる方向に凹む受入部３ｃが設けられている。このため、伝達歯車２０は、外周端が内歯ピン３の受入部３ｃによって形成される凹んだ空間に入り込むように設けることができる。したがって、外筒２内に伝達歯車２０と第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６とが軸方向に隣接して設けられていても、伝達歯車２０は、前記受入部３ｃによって形成される凹んだ空間において内歯ピン３との接触を避けながらその径を大きくするとともにその歯数を増やすことができる。その結果、この伝達歯車２０を介した回転の伝達において大きな減速比を得ることができる。

また、本実施形態では、内歯ピン３の受入部３ｃが第１噛合部３ａ及び第２噛合部３ｂと同軸でそれら両噛合部３ａ，３ｂよりも小径の円柱状に形成されているため、内歯ピン３が外筒２の内面のピン溝２ｂで軸回りに回転したとしても、その内歯ピン３の受入部３ｃの伝達歯車２０側における凹み量を一定に保つことができる。すなわち、内歯ピン３が軸回りに回転する場合でも、その内歯ピン３の受入部３ｃにおいて伝達歯車２０との接触を安定して回避することができる。

また、本実施形態では、伝達歯車２０がクランク軸１０に対して軸方向に移動可能に外嵌しているとともに、伝達歯車２０、第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６が一対のキャリア軸受６，６の外輪部材６ａ，６ａ間で軸方向移動が規制されているので、クランク軸１０に軸方向への位置ずれが生じたとしても、伝達歯車２０は両外歯歯車１４，１６間で所定位置に維持される。このため、内歯ピン３の受入部３ｃの軸方向長さを、伝達歯車２０の軸方向移動の分を見積もって大きくする必要がなく、伝達歯車２０の軸方向の厚みに略等しい最低限の長さに設定することができる。なお、クランク軸１０の軸方向への位置ずれは、クランク軸１０の設置位置の誤差、クランク軸１０をキャリア４に対して保持するためのワッシャ１３ｂ，１３ｄ、第１クランク軸受１２ａ、第２クランク軸受１２ｂ及び止め輪１３ａ，１３ｂのそれぞれの寸法誤差、止め輪１３ａ，１３ｃを嵌め込む溝部４ｋ，４ｍの加工誤差等に起因して生じるものである。

内歯ピン３に受入部３ｃを設けると、その分、第１噛合部３ａ及び第２噛合部３ｂの軸方向長さが小さくなり、両外歯歯車１４，１６と両噛合部３ａ，３ｂとの接触面積が減少するが、本実施形態では、上記のように受入部３ｃの軸方向長さを最低限の長さに設定することができるので、両外歯歯車１４，１６と両噛合部３ａ，３ｂとの接触面積の減少を最小限に抑制することができ、両外歯歯車１４，１６と両噛合部３ａ，３ｂの間に働く面圧の増大を抑制することができる。このため、前記面圧の増大に起因する両外歯歯車１４，１６及び両噛合部３ａ，３ｂの磨耗等の進行を抑制することができ、両外歯歯車１４，１６及び内歯ピン３の寿命の低減を抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、図４に示す上記実施形態の第１変形例のように、内歯ピン３がそれぞれ別体に形成された直管状の２つの管部材２３ａ，２３ｂと円柱状の連結部材２３ｃとからなり、その連結部材２３ｃが管部材２３ａ，２３ｂに圧入されてそれら各部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃが一体化されることにより内歯ピン３が形成されていてもよい。

また、図５に示す上記実施形態の第２変形例のように、内歯ピン３がそれぞれ別体に形成された直管状の２つの管部材３３ａ，３３ｂと段付きピン３３ｃとからなり、各管部材３３ａ，３３ｂが段付きピン３３ｃの各端部にそれぞれ外嵌されることによって内歯ピン３が形成されていてもよい。

また、図６に示す上記実施形態の第３変形例のように、伝達歯車２０は、軸方向に並ぶ第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６よりもクランク軸１０の軸方向の一端部寄りに配置されていてもよい。また、内歯ピン４３において受入部４３ｃが軸方向に並ぶ第１噛合部４３ａ及び第２噛合部４３ｂよりも軸方向の一端部寄りで伝達歯車２０に対応する位置に設けられていてもよい。

具体的には、この第３変形例では、外筒２内の閉空間に伝達歯車２０、第１外歯歯車１４、第２外歯歯車１６がこの順番で軸方向に並んで配設されている。クランク軸１０には、第１偏心部１０ａと第２偏心部１０ｂが軸方向に隣接して設けられているとともに、これら両偏心部１０ａ，１０ｂよりも軸方向の一端部寄りに位置するように被嵌合部１０ｃが設けられている。そして、その被嵌合部１０ｃに伝達歯車２０の嵌合部２０ｂがスプライン結合により外嵌しているとともに、第１偏心部１０ａに第１ころ軸受１８ａを介して第１外歯歯車１４が取り付けられており、第２偏心部１０ｂに第２ころ軸受１８ｂを介して第２外歯歯車１６が取り付けられている。

また、内歯ピン４３には、第１噛合部４３ａと第２噛合部４３ｂとが軸方向に連続して設けられているとともに、第１噛合部４３ａのうち第２噛合部４３ｂと反対側の端面から軸方向に延びるように受入部４３ｃが突設されている。受入部４３ｃは、上記実施形態と同様、両噛合部４３ａ，４３ｂと同軸で、かつ、それら両噛合部４３ａ，４３ｂよりも小径の円柱状に形成されている。そして、この受入部４３ｃによって形成される凹んだ空間に伝達歯車２０の外周端が入り込んでいる。

また、被嵌合部１０ｃがクランク軸１０において第２外歯歯車１６に対して第１外歯歯車１４と反対側に隣接して設けられるとともに、その被嵌合部１０ｃに伝達歯車２０が外嵌し、クランク軸１０の軸方向の一端部側から第１外歯歯車１４、第２外歯歯車１６、伝達歯車２０の順番で並んで配設されていてもよい。この場合、それら歯車１４，１６，２０の配置順番に対応して、内歯ピン４３において第１噛合部４３ａ、第２噛合部４３ｂ、受入部４３ｃが軸方向の一端部側からこの順番で設けられていてもよい。

また、クランク軸１０に対する伝達歯車２０の外嵌は、スプライン結合に限らず、伝達歯車２０がクランク軸１０に対して軸方向に移動可能な他の形態の外嵌の仕方であってもよい。例えば、クランク軸１０の被嵌合部と伝達歯車２０の嵌合部のいずれか一方に軸方向に延びるキー溝が形成されているとともに、他方に軸方向に延びるキーが形成されており、それらキー溝とキーが嵌り合うように伝達歯車２０の嵌合部がクランク軸１０の被嵌合部に外嵌していてもよい。また、伝達歯車２０はクランク軸１０に対して軸方向に移動せず、固定されていてもよい。

また、外歯歯車の数は２つに限定されるものではなく、１つもしくは３つ以上の外歯歯車が設けられていてもよい。この場合、外歯歯車と噛み合う内歯ピンの噛合部は、その外歯歯車に対応する数及び配置で設けられていてもよい。

また、図７に示した上記従来の歯車装置のように、クランク軸１０４に設けた伝達歯車１１８から円筒状歯車１１６を介して図示しない別のクランク軸へ入力回転を伝達する構成のものにも、本発明を適用することが可能である。

本発明の一実施形態による偏心揺動型歯車装置の軸方向に沿った断面図である。 図１に示した偏心揺動型歯車装置のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図１に示した偏心揺動型歯車装置に用いる内歯ピンの斜視図である。 本発明の一実施形態の第１変形例による内歯ピンの軸方向に沿った断面図である。 本発明の一実施形態の第２変形例による内歯ピンの軸方向に沿った断面図である。 本発明の一実施形態の第３変形例による偏心揺動型歯車装置の軸方向に沿った部分断面図である。 従来の一例による偏心揺動型歯車装置の軸方向に沿った断面図である。

符号の説明

２ 外筒
３、４３ 内歯ピン
３ａ、４３ａ 第１噛合部
３ｂ、４３ｂ 第２噛合部
３ｃ、４３ｃ 受入部
４ キャリア
４ａ 基部（規制部材）
４ｂ 端板部（規制部材）
６ キャリア軸受
６ａ 外輪部材（規制部材）
６ｂ 内輪部材（規制部材）
８ａ 入力ギア
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
１６ 第２外歯歯車
２０ 伝達歯車

Claims (4)

1. 内面に軸方向に延びる内歯ピンが設けられた外筒と、
   前記外筒内において軸回りに回転可能に設けられ、偏心部を有するクランク軸と、
   前記クランク軸の偏心部と軸方向に隣接して設けられ、前記クランク軸の回転軸と同じ軸回りにこのクランク軸と一体的に回転する伝達歯車と、
   前記クランク軸の偏心部に取り付けられ、前記内歯ピンに噛み合いながら、前記偏心部の偏心回転に連動して揺動回転する外歯歯車と、
   前記外筒と同軸上に設けられ、前記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、
   前記内歯ピンは、前記外歯歯車と噛み合う噛合部と、この噛合部と軸方向に隣接して設けられ、前記伝達歯車の外周端を受け入れるようにこの伝達歯車の回転軸から離れる方向に凹む受入部とを有している、偏心揺動型歯車装置。
2. 前記内歯ピンは、前記外筒の内面に軸回りに回転可能に取り付けられており、
   この内歯ピンの前記噛合部は、所定の径を有する円柱状に形成されている一方、この内歯ピンの前記受入部は、前記噛合部と同軸上に配置され、前記噛合部よりも小径の円柱状に形成されている、請求項１に記載の偏心揺動型歯車装置。
3. 前記クランク軸の前記偏心部は、前記クランク軸の軸方向に並んで複数設けられており、
   前記外歯歯車は、これら複数の偏心部のそれぞれに取り付けられ、
   前記伝達歯車は、それら外歯歯車の間のうち一ヶ所に配設され、
   前記内歯ピンの前記噛合部は、前記各外歯歯車とそれぞれ噛み合うように軸方向に並んで複数設けられているとともに、この内歯ピンの前記受入部は、それら噛合部の間で前記伝達歯車に対応する位置に設けられている、請求項１または２に記載の偏心揺動型歯車装置。
4. 前記伝達歯車は、前記クランク軸に軸方向に移動可能に外嵌しており、
   前記伝達歯車及び前記外歯歯車を軸方向両側から挟んで、それら歯車の軸方向移動を規制する一対の規制部材を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の偏心揺動型歯車装置。

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