JP2024098109A - 撓み噛み合い式歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化を図りつつ、歯車の発熱対策を図れる撓み噛み合い式歯車装置を提供する。
【解決手段】起振体１２と、起振体１２により撓み変形する外歯歯車１４と、外歯歯車１４と噛み合う内歯歯車１８－Ａ、１８－Ｂと、を備えた撓み噛み合い式歯車装置であって、外歯歯車１４と内歯歯車１８－Ａ、１８－Ｂの一方が樹脂により構成され、外歯歯車１４と内歯歯車１８－Ａ、１８－Ｂの他方が樹脂よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料により構成される。内歯歯車１８－Ｂに連結されるとともに外歯歯車１４に当接する当接部材を備え、内歯歯車１８－Ｂは、樹脂により構成され、外歯歯車１４は、高熱伝導材料により構成され、当接部材は、樹脂よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料により構成されてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、撓み噛み合い式歯車装置に関する。

高減速比を得られる小型の歯車装置として、撓み噛み合い式歯車装置が知られている。近年、歯車装置の用途が多様化しており、この種の撓み噛み合い式歯車装置で軽量化が要請されることがある。この要請に応えるものとして、特許文献１には、内歯歯車と外歯歯車に樹脂を用いた撓み噛み合い式歯車装置が開示されている。

特開２０１３－１７０６１１号公報

ところで、歯車に樹脂を用いると、歯車の噛合箇所が発熱した場合に、熱劣化の影響による歯車の寿命の低下が懸念される。この対策を講じた撓み噛み合い式歯車装置は未だ提案されておらず、その提案が望まれる。

本発明のある態様は、こうした状況に鑑みてなされ、その目的の１つは、軽量化を図りつつ、歯車の発熱対策を図れる撓み噛み合い式歯車装置を提供することにある。

本発明のある態様は撓み噛み合い式歯車装置に関し、起振体と、前記起振体により撓み変形する外歯歯車と、前記外歯歯車と噛み合う内歯歯車と、を備えた撓み噛み合い式歯車装置であって、前記外歯歯車と前記内歯歯車の一方が樹脂により構成され、前記外歯歯車と前記内歯歯車の他方が前記樹脂よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料により構成される撓み噛み合い式歯車装置。

本発明の撓み噛み合い式歯車装置によれば、軽量化を図りつつ、歯車の発熱対策を図れる。

第１実施形態の歯車装置を示す側面断面図である。 第２実施形態の歯車装置を示す側面断面図である。 第３実施形態の歯車装置を示す側面断面図である。 第４実施形態の歯車装置を示す側面断面図である。 第５実施形態の歯車装置を示す側面断面図である。 第６実施形態の歯車装置を示す部分拡大図である。

以下、実施形態、変形例では、同一の構成要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面では、説明の便宜のため、構成要素の一部を適宜省略したり、構成要素の寸法を適宜拡大、縮小して示す。また、共通点のある別々の構成要素には、名称の冒頭に「第１、第２」等と付し、符号の末尾に「－Ａ、－Ｂ」等と付すことで区別し、総称するときはこれらを省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１実施形態の歯車装置１０を示す側面断面図である。歯車装置１０は、内歯歯車１８－Ａ、１８－Ｂと噛み合う外歯歯車１４を撓み変形させつつ回転させることで外歯歯車１４を自転させ、その自転成分を出力する撓み噛み合い式歯車装置である。本実施形態の歯車装置は、減速用内歯歯車１８－Ａと出力用内歯歯車１８－Ｂを用いて起振体１２の回転を減速して出力する、いわゆる筒型の撓み噛み合い式歯車装置である。

歯車装置１０は、主に、起振体１２と、外歯歯車１４と、起振体軸受１６－Ａ、１６－Ｂと、内歯歯車１８－Ａ、１８－Ｂと、支持部材２０と、軸受ハウジング２２－Ａ、２２－Ｂと、を備える。以下、起振体１２の回転中心線Ｌａに沿う方向を単に「軸方向Ｘ」といい、その回転中心線Ｌａ周りの周方向、径方向に関して、単に「周方向」、「径方向」ということがある。

起振体１２は、剛性を持つ筒状部材である。起振体１２には、キー等を用いて、モータ等の駆動装置の駆動軸（不図示）が連結される。起振体１２の内周側には配線等が挿通される軸孔１２ａが形成される。起振体１２は、駆動軸によって、自らの軸芯を回転中心として回転させられる。なお、駆動装置は、起振体１２より軸方向Ｘの一方側（図中右側）に配置される。以下、軸方向Ｘの一方側を入力側といい、他方側（図中左側）を反入力側という。

起振体１２は、中間軸部１２ｂと、中間軸部１２ｂより入力側にある入力側軸部１２ｃと、中間軸部１２ｂより反入力側にある反入力側軸部１２ｄとを有する。中間軸部１２ｂは、その軸方向Ｘに直交する断面の外周形状が楕円状をなす。入力側軸部１２ｃ及び反入力側軸部１２ｄは、その軸方向Ｘに直交する断面の外周形状が円状をなす。本明細書での「楕円」とは、幾何学的に厳密な楕円に限定されず、略楕円も含まれる。

外歯歯車１４は、起振体１２の中間軸部１２ｂの外周側に配置される。外歯歯車１４は、可撓性を持つ筒状部材である。外歯歯車１４は、筒状の基部１４ａと、基部１４ａの外周側に基部１４ａと一体的に形成された第１外歯部１４ｂ及び第２外歯部１４ｃとを有する。第１外歯部１４ｂは軸方向Ｘの入力側に配置され、後述する減速用内歯歯車１８－Ａと噛み合う。第２外歯部１４ｃは、軸方向Ｘの反入力側に配置され、後述する出力用内歯歯車１８－Ｂと噛み合う。第１外歯部１４ｂと第２外歯部１４ｃは、起振体１２の中間軸部１２ｂの長軸方向の両側部分が内歯歯車１８と噛み合う。

外歯歯車１４は、起振体１２が回転したとき、起振体軸受１６を介して起振体１２の中間軸部１２ｂにより楕円状に撓み変形させられる。このとき、外歯歯車１４は、内歯歯車１８－Ａとの噛合位置を周方向に変えつつ、起振体１２の中間軸部１２ｂの形状に合うように撓み変形させられる。

起振体軸受１６は、起振体１２の中間軸部１２ｂと外歯歯車１４の間に配置される。起振体軸受１６には、外歯歯車１４の第１外歯部１４ｂと起振体１２の間に配置される第１起振体軸受１６－Ａと、外歯歯車１４の第２外歯部１４ｃと起振体１２の間に配置される第２起振体軸受１６－Ｂとが含まれる。起振体１２は、起振体軸受１６を介して外歯歯車１４を回転自在に支持する。

各起振体軸受１６のそれぞれは、複数の第１転動体１６ａと、第１内輪１６ｂと、第１外輪１６ｃを有する。本実施形態の第１転動体１６ａは球体であるが、ころ等でもよい。本実施形態の第１内輪１６ｂは起振体１２の中間軸部１２ｂの外周面が構成しているが、起振体１２とは別の部材により構成されてもよい。第１外輪１６ｃは可撓性を持つ。第１外輪１６ｃは、起振体１２が回転したとき、第１転動体１６ａを介して起振体１２の中間軸部１２ｂにより楕円状に撓み変形させられる。

内歯歯車１８は、剛性を持つ環状部材である。内歯歯車１８は、外歯歯車１４の第１外歯部１４ｂや第２外歯部１４ｃの外周側に配置される。本実施形態の内歯歯車１８には、軸方向Ｘの入力側に配置される減速用内歯歯車１８－Ａ（第１内歯歯車）と、軸方向Ｘの反入力側に配置される出力用内歯歯車１８－Ｂ（第２内歯歯車）とが含まれる。

減速用内歯歯車１８－Ａは、外歯歯車１４の第１外歯部１４ｂが噛み合う第１内歯部１８ａを有する。第１内歯部１８ａの内歯数は第１外歯部１４ｂの外歯数より２ｉ（ｉは１以上の自然数）だけ多い。これにより、起振体１２が回転したとき、第１内歯部１８ａと第１外歯部１４ｂの歯数差に応じた減速比で起振体１２の回転が減速されて外歯歯車１４が自転する。なお、減速用内歯歯車１８－Ａは、ボルトＢ１がねじ込まれるボルト穴が形成された連結部１８ｂを有する。このボルトＢ１は、減速用内歯歯車１８－Ａを入力側軸受ハウジング２２－Ａに連結するために用いられる。

出力用内歯歯車１８－Ｂは、外歯歯車１４の第２外歯部１４ｃが噛み合う第２内歯部１８ｃを有する。第２内歯部１８ｃの内歯数は第２外歯部１４ｃの外歯数と同数である。これにより、起振体１２が回転したとき、出力用内歯歯車１８－Ｂには、外歯歯車１４の自転成分と同じ大きさの回転が出力される。

支持部材２０は、出力用内歯歯車１８－Ｂを主軸受２４を介して回転自在に支持する外筒部２０ａを有する。外筒部２０ａは、減速用内歯歯車１８－Ａの第１内歯部１８ａより径方向外側に配置される。本実施形態の支持部材２０と減速用内歯歯車１８－Ａは単一の部材の一部を構成しており、互いに一体化されている。外筒部２０ａには、外部部材への連結に用いるボルトＢ２を挿通するための挿通孔２０ｂが形成される。外部部材は、歯車装置１０の外部に配置され、歯車装置１０を支持する役割を持つ。

主軸受２４は、複数の第２転動体２４ａと、第２内輪２４ｂと、第２外輪２４ｃを有する。本実施形態の第２転動体２４ａは球体であるが、ころ等でもよい。本実施形態の第２内輪２４ｂは出力用内歯歯車１８－Ｂの外周面が構成しているが、出力用内歯歯車１８－Ｂとは別の部材により構成されてもよい。第２外輪２４ｃは支持部材２０の外筒部２０ａの内周面が構成しているが、支持部材２０とは別の部材により構成されてもよい。

軸受ハウジング２２は、起振体１２の軸方向Ｘに間隔を空けて配置される。軸受ハウジング２２には、軸方向Ｘの入力側に配置される入力側軸受ハウジング２２－Ａと、軸方向Ｘの反入力側に配置される反入力側軸受ハウジング２２－Ｂとが含まれる。

入力側軸受ハウジング２２－Ａは、減速用内歯歯車１８－ＡにボルトＢ１により連結されることで一体化される。入力側軸受ハウジング２２－Ａは、減速用内歯歯車１８－Ａに連結されるとともに、外歯歯車１４の入力側端面に当接する第１当接部材として機能する。

反入力側軸受ハウジング２２－Ｂは、出力用内歯歯車１８－ＢにボルトＢ３により連結されることで一体化される。反入力側軸受ハウジング２２－Ｂは、出力用内歯歯車１８－Ｂに連結されるとともに、外歯歯車１４の反入力側端面に当接する第２当接部材として機能する。

入力側軸受ハウジング２２－Ａと起振体１２の入力側軸部１２ｃとの間や、反入力側軸受ハウジング２２－Ｂと起振体１２の反入力側軸部１２ｄとの間には軸受２６が配置される。一対の軸受ハウジング２２－Ａ、２２－Ｂは、起振体１２を軸受２６を介して回転自在に両持ち支持する。各軸受２６は、複数の第３転動体２６ａと、第３内輪２６ｂと、第３外輪２６ｃを有する。

反入力側軸受ハウジング２２－Ｂと出力用内歯歯車１８－Ｂは被駆動装置にボルトＢ４を用いて連結される。被駆動装置は、起振体１２より軸方向Ｘの反入力側に配置される。反入力側軸受ハウジング２２－Ｂには、ボルトＢ４の軸部が挿通される挿通孔２２ａが形成される。出力用内歯歯車１８－Ｂには、そのボルトＢ４がねじ込まれる雌ねじ孔１８ｄが形成される。

以上の歯車装置１０の動作を説明する。
駆動装置の駆動軸が回転すると、駆動軸とともに起振体１２が回転する。起振体１２が回転すると、内歯歯車１８との噛合位置を周方向に変えつつ、起振体１２の中間軸部１２ｂの形状に合うように外歯歯車１４が連続的に撓み変形させられる。第１外歯部１４ｂは、起振体１２が一回転するごとに、減速用内歯歯車１８－Ａの第１内歯部１８ａとの歯数差に相当する分、減速用内歯歯車１８－Ａに対して相対回転（自転）する。このとき、起振体１２の回転は、第１内歯部１８ａとの歯数差に応じた減速比で減速されて外歯歯車１４が自転する。出力用内歯歯車１８－Ｂの第２内歯部１８ｃは、第２外歯部１４ｃと歯数が同じである。よって、出力用内歯歯車１８－Ｂは、起振体１２が一回転した前後で第２外歯部１４ｃとの相対的な噛合位置が変わらないまま、第２外歯部１４ｃと同じ自転成分で同期して回転する。この出力用内歯歯車１８－Ｂの回転は出力用内歯歯車１８－Ｂから被駆動装置に伝達される。この結果、起振体１２の回転が減速されて出力用内歯歯車１８－Ｂから被駆動装置に出力される。

ここで、第１実施形態の歯車装置１０では、前述した構成要素の一部に関して樹脂により構成し、他の構成要素に関して後述する高熱伝導材料により構成した点に特徴がある。

詳しくは、第１実施形態の歯車装置１０では、外歯歯車１４及び内歯歯車１８のうちの一方の歯車が樹脂により構成される。本実施形態では内歯歯車１８が樹脂により構成される。より詳しくは、減速用内歯歯車１８－Ａ、出力用内歯歯車１８－Ｂのそれぞれが樹脂により構成される。以下、便宜的に、外歯歯車１４及び内歯歯車１８のうちの一方の歯車を構成する樹脂を歯車用樹脂という。ここでの歯車用樹脂には、たとえば、ポリアセタール、ポリアミド等の汎用エンジニアプラスチック等が用いられる。

また、外歯歯車１４及び内歯歯車１８のうちの他方の歯車となる外歯歯車１４は高熱伝導材料により構成される。詳しくは、外歯歯車１４の全体、つまり、基部１４ａ、第１外歯部１４ｂ及び第２外歯部１４ｃのそれぞれは高熱伝導材料により構成される。この高熱伝導材料は、歯車用樹脂よりも熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］が高いものをいう。本実施形態では、この高熱伝導材料として鉄、アルミニウム等の金属を用いているが、歯車用樹脂より熱伝導率の大きい他の樹脂等が用いられてもよい。

（Ａ）これにより、内歯歯車１８と外歯歯車１４の噛合箇所が発熱したとき、その噛合箇所から高熱伝導材料の外歯歯車１４を通して他の箇所への伝熱が促進され、その他の箇所での放熱が促進される。ここでの他の箇所には、外歯歯車１４の噛合箇所以外の箇所の他、外歯歯車１４以外の部材（本実施形態では後述する軸受ハウジング２２）が含まれる。よって、内歯歯車１８と外歯歯車１４の噛合箇所での発熱による内歯歯車１８や外歯歯車１４の高温化を抑制できる。この結果、熱劣化の影響による内歯歯車１８や外歯歯車１４の寿命の低下を防止でき、内歯歯車１８や外歯歯車１４に関して良好な耐久性を得られる。このため、外歯歯車１４と内歯歯車１８の一方に歯車用樹脂を用いることで軽量化を図りつつ、歯車の発熱対策を図れる。

高熱伝導材料は、歯車の噛合箇所で生じる熱を他の箇所へ伝熱させる観点から、歯車用樹脂より熱伝導率が大きいほど好ましい。この観点から、高熱伝導材料の熱伝導率は、たとえば、歯車用樹脂の熱伝導率の１０．０倍以上となるように設定されると好ましい。

撓み噛み合い式歯車装置１０では、通常、外歯歯車１４の外周側に配置される内歯歯車１８の方が外歯歯車１４よりが大体積になる。本実施形態では、この大体積の内歯歯車１８を歯車用樹脂により構成しているため、小体積の外歯歯車１４を歯車用樹脂により構成するより、効果的に軽量化を図れる。

ところで、外歯歯車１４が収容されている収容空間２８は、内歯歯車１８と外歯歯車１４の間に形成され、歯車装置１０の周囲の外部空間３０から離れた奥まった箇所にある。よって、外歯歯車１４の収容空間２８と外部空間３０との間では空気が流通し難く、その収容空間２８には外歯歯車１４から放熱された熱がこもり易い。特に、この収容空間２８は、軸受ハウジング２２や軸受２６により軸方向Ｘの両側から挟まれた箇所に形成されていることもあり、いっそう熱がこもり易い。次に、このように熱のこもり易い箇所にある外歯歯車１４の放熱を促進するための工夫を説明する。

前述の通り、入力側軸受ハウジング２２－Ａや反入力側軸受ハウジング２２－Ｂは、外歯歯車１４に当接している当接部材として機能する。これら軸受ハウジング２２は、その一部分が外部空間３０に露出している。ここでの一部分とは、たとえば、軸受ハウジング２２の軸方向Ｘ外側に臨む面や径方向外側の外周面である。これら軸受ハウジング２２は、前述の歯車用樹脂より熱伝導率が高い高熱伝導材料により構成される。本実施形態では、この高熱伝導材料として外歯歯車１４と同等の熱伝導率を持つ金属を用いているが、歯車用樹脂より熱伝導率が大きければ、その具体例は特に限定されない。たとえば、軸受ハウジング２２は、外歯歯車１４とは異なる素材を用いて構成されてもよい。

これにより、外歯歯車１４に当接している軸受ハウジング２２に外歯歯車１４の熱を伝熱でき、軸受ハウジング２２からも外歯歯車１４の熱を放熱できる。よって、歯車の噛合箇所で生じた熱の放熱箇所を増やすことで、内歯歯車１８や外歯歯車１４の高温化をより抑制できる。特に、軸受ハウジング２２から周囲の外部空間３０に放熱できるため、収容空間２８に配置される外歯歯車１４から外部空間３０への放熱が促進され、内歯歯車１８や外歯歯車１４の高温化を効果的に抑制できる。

なお、本実施形態の歯車装置１０は、軽量化を図るため、起振体軸受１６の第１外輪１６ｃ、軸受２６の第３外輪２６ｃ及び第３内輪２６ｂ、起振体１２のそれぞれが樹脂により構成される。これらは内歯歯車１８と同等の熱伝導率の歯車用樹脂により構成されてもよいし、他の樹脂により構成されてもよい。起振体軸受１６の第１転動体１６ａ、主軸受２４の第２転動体２４ａ、軸受２６の第３転動体２６ａは、金属により構成される。これは、軸受の転動体は、外輪や内輪より要求強度が大きいためである。

また、支持部材２０は、減速用内歯歯車１８－Ａと同じ単一の部材の一部を構成していることから、減速用内歯歯車１８－Ａと同様に歯車用樹脂により構成される。

また、この他にも、本実施形態の歯車装置１０は、樹脂により構成される部材と他の部材を連結するボルトＢ１、Ｂ３を備える。ここでの「樹脂により構成される部材」と「他の部材」の組み合わせは、本実施形態でいえば、減速用内歯歯車１８－Ａと入力側軸受ハウジング２２－Ａの組み合わせや、出力用内歯歯車１８－Ｂと反入力側軸受ハウジング２２－Ｂの組み合わせである。

このボルトＢ１、Ｂ３は、外歯歯車１４等と同様、高熱伝導材料としての金属により構成される。これにより、放熱量の小さい樹脂により構成される部材でも、高熱伝導材料により構成されるボルトＢ１、Ｂ３を通して放熱を促進でき、その部材の熱劣化を抑制できる。なお、この「他の部材」は、本実施形態では、伝熱及び放熱を促進する観点から、高熱伝導材料により構成される例を説明したが、歯車用樹脂により構成されてもよい。

（第２の実施の形態）
図２は、第２実施形態の歯車装置１０を示す側面断面図である。本実施形態では、熱のこもり易い箇所にある外歯歯車１４の放熱を促進するための他の工夫を説明する。第１実施形態では、このような工夫として、軸受ハウジング２２を高熱伝導材料により構成する例を説明した。本実施形態では、この工夫を実現するため、軸受ハウジング２２ではなく、起振体１２と起振体軸受１６を高熱伝導材料により構成している。

詳しくは、本実施形態では、起振体軸受１６の第１転動体１６ａ及び第１外輪１６ｃのそれぞれと、起振体１２とを高熱伝導材料としての金属により構成している。起振体軸受１６が起振体１２とは別体の第１内輪１６ｂを有する場合、第１内輪１６ｂも高熱伝導材料により構成すればよい。本実施形態では、この高熱伝導材料として外歯歯車１４と同等の熱伝導率を持つ金属を用いているが、歯車用樹脂より熱伝導率が大きければ、その具体例は特に限定されない。たとえば、起振体１２と起振体軸受１６は、外歯歯車１４とは異なる素材を用いて構成されてもよい。

なお、この起振体１２の一部分は外部空間３０に露出している。ここでの一部分とは、起振体１２の軸方向Ｘ両端部の外周面や、軸方向Ｘ外側に臨む端面等である。

以上の構成により、外歯歯車１４に当接する起振体軸受１６を通して起振体１２に外歯歯車１４の熱を伝熱でき、起振体軸受１６や起振体１２からも外歯歯車１４の熱を放熱できる。よって、歯車の噛合箇所で生じた熱の放熱箇所を増やすことで、内歯歯車１８や外歯歯車１４の高温化をより抑制できる。特に、起振体１２から周囲の外部空間３０に放熱できるうえ、起振体１２から起振体１２に接続される駆動装置の駆動軸へも放熱できる。よって、収容空間２８に配置される外歯歯車１４から外部空間３０や駆動軸への放熱が促進され、内歯歯車１８や外歯歯車１４の高温化を効果的に抑制できる。

また、起振体１２が金属により構成されるため、次の利点がある。起振体１２は、通常、大外径になり易く、曲げモーメントの増大に伴い大負荷が付与され易く、要求強度も大きくなり易い。この点、起振体１２は金属により構成されるため、起振体１２を歯車用樹脂により構成する場合と比べ、起振体１２の要求強度を確保し易くなる。よって、歯車装置１０の軽量化や歯車の発熱対策を図りつつ、起振体１２の要求強度を確保し易くなる。

本実施形態でも、第１実施形態と同様、外歯歯車１４と内歯歯車１８の一方に歯車用樹脂を用いることで軽量化を図りつつ、歯車の発熱対策を図れる。

なお、本実施形態では軸受ハウジング２２は歯車用樹脂により構成されるが、第１実施形態と同様、高熱伝導材料により構成されてもよい。また、本実施形態では、外歯歯車１４、内歯歯車１８、主軸受２４、軸受２６等の他の構成要素は第１実施形態と同様の素材により構成される。つまり、外歯歯車１４、主軸受２４の第２転動体２４ａ、軸受２６の第３転動体２６ａは高熱伝導材料としての金属により構成され、内歯歯車１８、軸受２６の第３外輪２６ｃ及び第３内輪２６ｂは歯車用樹脂により構成される。

（第３の実施の形態）
図３は、第３実施形態の歯車装置１０を示す側面断面図である。第１実施形態、第２実施形態では、外歯歯車１４が高熱伝導材料により構成され、内歯歯車１８が歯車用樹脂により構成される例を説明した。本実施形態では、外歯歯車１４が歯車用樹脂により構成され、内歯歯車１８が高熱伝導材料により構成される。詳しくは、内歯歯車１８のうちの出力用内歯歯車１８－Ｂが高熱伝導材料により構成され、減速用内歯歯車１８－Ａが歯車用樹脂により構成される。

本実施形態によっても、内歯歯車１８と外歯歯車１４の噛合箇所が発熱したとき、その噛合箇所から高熱伝導材料の出力用内歯歯車１８－Ｂを通して他の箇所への伝熱が促進され、その他の箇所での放熱が促進される。ここでの他の箇所には、出力用内歯歯車１８－Ｂの噛合箇所以外の箇所が含まれる。よって、前述の（Ａ）で記載した内容と同様、出力用内歯歯車１８－Ｂと外歯歯車１４の噛合箇所での発熱による出力用内歯歯車１８－Ｂと外歯歯車１４の高温化を抑制できる。この結果、熱劣化の影響による出力用内歯歯車１８－Ｂや外歯歯車１４の寿命の低下を防止でき、出力用内歯歯車１８－Ｂや外歯歯車１４に関して良好な耐久性を得られる。このため、外歯歯車１４と内歯歯車１８の一方に歯車用樹脂を用いることで軽量化を図りつつ、歯車の発熱対策を図れる。

また、出力用内歯歯車１８－Ｂは、高熱伝導材料としての金属により構成されるため、次の利点がある。出力用内歯歯車１８－Ｂは、被駆動装置に連結されるため、被駆動装置から回転中心線Ｌａを傾斜させるような曲げモーメントが付与されることがある。これに伴い、外歯歯車１４との噛合箇所や主軸受２４の転動面に大負荷が付与され易く、要求強度が大きくなり易い。この点、出力用内歯歯車１８－Ｂは金属により構成されるため、出力用内歯歯車１８－Ｂを歯車用樹脂により構成する場合と比べ、出力用内歯歯車１８－Ｂの要求強度を確保し易くなる。よって、歯車装置１０の軽量化や歯車の発熱対策を図りつつ、出力用内歯歯車１８－Ｂの要求強度を確保し易くなる。

なお、本実施形態の歯車装置１０は、軽量化を図るため、起振体軸受１６の第１外輪１６ｃ、軸受２６の第３外輪２６ｃ及び第３内輪２６ｂ、起振体１２、軸受ハウジング２２のそれぞれが樹脂により構成される。これらは外歯歯車１４と同等の熱伝達率の歯車用樹脂により構成されてもよいし、他の樹脂により構成されてもよい。起振体軸受１６の第１転動体１６ａ、主軸受２４の第２転動体２４ａ、軸受２６の第３転動体２６ａは、金属により構成される。これは、軸受の転動体は、他の箇所よりも要求強度が大きいためである。また、この他にも、本実施形態のボルトＢ１、Ｂ３は、第１実施形態、第２実施形態と同様、高熱伝導材料としての金属により構成される。

本実施形態では、出力用内歯歯車１８－Ｂのみを高熱伝導材料により構成し、減速用内歯歯車１８－Ａは歯車用樹脂により構成する例を説明した。この他にも、減速用内歯歯車１８－Ａと出力用内歯歯車１８－Ｂの両方を高熱伝導材料により構成してもよいし、減速用内歯歯車１８－Ａのみを高熱伝導材料により構成してもよい。いずれの場合も、外歯歯車１４は歯車用樹脂により構成される。

また、本実施形態では、内歯歯車１８を高熱伝導材料により構成しつつ、起振体１２、起振体軸受１６の第１外輪１６ｃ、軸受ハウジング２２を樹脂により構成する例を説明した。このように内歯歯車１８を高熱伝導材料により構成する場合も、起振体１２、起振体軸受１６、軸受ハウジング２２を高熱伝導材料により、詳しくは、金属により構成してもよい。

（第４の実施の形態）
図４は、第４実施形態の歯車装置１０を示す側面断面図である。図１～図３の例では、反入力側軸受ハウジング２２－Ｂと出力用内歯歯車１８－Ｂが別体である例を説明した。

本実施形態の反入力側軸受ハウジング２２－Ｂは、出力用内歯歯車１８－Ｂと同じ部材の一部を構成しており、互いに一体化されている。これは、出力用内歯歯車１８－Ｂが軸受ハウジング２２の機能を兼ねていることを意味している。軸受ハウジング２２の機能を兼ねる出力用内歯歯車１８－Ｂは、歯車用樹脂により構成される。

歯車用樹脂と高熱伝導材料の組み合わせは、この他の点では、第２実施形態と同様である。つまり、起振体１２、外歯歯車１４、起振体軸受１６の第１転動体１６ａ、主軸受２４の第２転動体２４ａ、軸受２６の第３転動体２６ａは、高熱伝導材料としての金属により構成される。入力側軸受ハウジング２２－Ａ、減速用内歯歯車１８－Ａ、起振体軸受１６の第１外輪１６ｃ、軸受２６の第３外輪２６ｃ及び第３内輪２６ｂは樹脂により構成される。

本実施形態でも、他の実施形態と同様、外歯歯車１４と内歯歯車１８の一方に歯車用樹脂を用いることで軽量化を図りつつ、歯車の発熱対策を図れる。

（第５の実施の形態）
図５は、第５実施形態の歯車装置１０を示す側面断面図である。第１～第４実施形態では、筒型の撓み噛み合い式歯車装置を説明した。本実施形態では、出力用内歯歯車１８－Ｂを用いずに、単数の減速用内歯歯車１８－Ａのみを用いて、起振体１２の回転を減速して出力する、いわゆるシルクハット型の撓み噛み合い式減速装置を説明する。

外歯歯車１４は、筒状の基部１４ａと、基部１４ａの入力側端部から径方向の外側に張り出すフランジ部１４ｄとを有する。外歯歯車１４の基部１４ａとフランジ部１４ｄはシルクハット状をなす。基部１４ａの反入力側部分は、基部１４ａの入力側部分より厚肉に形成される。外歯歯車１４は、基部１４ａの反入力側部分の外周側に基部１４ａと一体的に形成された第１外歯部１４ｂを有する。

外歯歯車１４は、ボルトＢ１がねじ込まれるボルト穴が形成された連結部１４ｅを有する。このボルトＢ１は、外歯歯車１４を入力側軸受ハウジング２２－Ａに連結するために用いられる。連結部１４ｅは、フランジ部１４ｄの径方向外側に設けられる。

外歯歯車１４は、減速用内歯歯車１８－Ａを主軸受２４を介して回転自在に支持する外筒部２０ａを有する支持部材２０と一体化される。本実施形態の支持部材２０と外歯歯車１４は単一の部材の一部を構成しており、これにより互いに一体化されている。

減速用内歯歯車１８－Ａは、第１実施形態と同様、剛性を持つ環状部材である。減速用内歯歯車１８－Ａは、外歯歯車１４の第１外歯部１４ｂの外周側に配置される。減速用内歯歯車１８－Ａは、外歯歯車１４の第１外歯部１４ｂが噛み合う第１内歯部１８ａを有する。第１内歯部１８ａの内歯数は、第１実施形態と同様、第１外歯部１４ｂの外歯数より２ｉだけ多い。

減速用内歯歯車１８－Ａは、被駆動装置にボルトＢ５を用いて連結される。減速用内歯歯車１８－Ａには、そのボルトＢ５がねじ込まれる雌ねじ孔１８ｅが形成される。

本実施形態の反入力側軸受ハウジング２２－Ｂは、減速用内歯歯車１８－Ａと同じ部材の一部を構成しており、互いに一体化されている。これは、減速用内歯歯車１８－Ａが反入力側軸受ハウジング２２の機能を兼ねていることを意味する。この反入力側軸受ハウジング２２の機能を兼ねた減速用内歯歯車１８－Ａと起振体１２の反入力側軸部１２ｄの間には軸受２６が配置される。

以上の歯車装置１０の動作を説明する。
駆動装置の駆動軸が回転すると、駆動軸とともに起振体１２が回転する。起振体１２が回転すると、減速用内歯歯車１８－Ａとの噛合位置を周方向に変えつつ、起振体１２の中間軸部１２ｂの形状に合うように外歯歯車１４が連続的に撓み変形させられる。起振体１２が回転すると、外歯歯車１４の第１外歯部１４ｂと減速用内歯歯車１８－Ａの第１内歯部１８ａの歯数差に応じた相対回転が外歯歯車１４と減速用内歯歯車１８－Ａに発生する。本実施形態では、外歯歯車１４がボルトＢ２を用いて外部部材に固定されている。よって、起振体１２の回転によって、外歯歯車１４に対して減速用内歯歯車１８－Ａが回転し、その回転が被駆動装置に出力される。このとき、起振体１２の回転は、外歯歯車１４と内歯歯車１８の歯数差に応じた減速比で減速されて出力される。この結果、起振体１２の回転が減速されて減速用内歯歯車１８－Ａから被駆動装置に出力される。

ここで、本実施形態の歯車装置１０でも、外歯歯車１４が歯車用樹脂により構成され、減速用内歯歯車１８－Ａが高熱伝導材料としての金属により構成される。なお、支持部材２０は、減速用内歯歯車１８－Ａと同じ単一の部材の一部を構成していることから、減速用内歯歯車１８－Ａと同様に歯車用樹脂により構成されることになる。

歯車用樹脂と高熱伝導材料の組み合わせは、この他の点では、第３実施形態と同様である。つまり、起振体１２、起振体軸受１６の第１外輪１６ｃ、入力側軸受ハウジング２２－Ａ、軸受２６の第３外輪２６ｃ及び第３内輪２６ｂは樹脂により構成される。起振体軸受１６の第１転動体１６ａ、主軸受２４の第２転動体２４ａ、軸受２６の第３転動体２６ａは、金属により構成される。ボルトＢ１は高熱伝導材料としての金属により構成される。

以上の歯車装置１０でも、外歯歯車１４と内歯歯車１８の一方の歯車が歯車用樹脂により構成され、他方の歯車が高熱伝導材料により構成される。よって、他の実施形態と同様、一方の歯車に歯車用樹脂を用いることで軽量化を図りつつ、歯車の発熱対策を図れる。

また、減速用内歯歯車１８－Ａの外周側に配置される支持部材２０は、通常、減速用内歯歯車１８－Ａより大体積になり易い。本実施形態では、この支持部材２０も外歯歯車１４とともに歯車用樹脂により構成しているため、支持部材２０を金属により構成するより、効果的に軽量化を図れる。

本実施形態では、出力用内歯歯車１８－Ｂを用いずに、単数の減速用内歯歯車１８－Ａのみを用いて、起振体１２の回転を減速して出力している。よって、出力用内歯歯車１８－Ｂを用いる場合と比べ、内歯歯車１８と外歯歯車１４の噛合箇所を減らせる。これは、出力用内歯歯車１８－Ｂを用いる場合と比べ、歯車の発熱箇所を減らすことで、内歯歯車１８や外歯歯車１４が高温化し難い状況にできることを意味している。よって、外歯歯車１４や内歯歯車１８が熱劣化の影響を受け難くなり、その熱劣化の影響による内歯歯車１８や外歯歯車１４の寿命の低下を防止できる。

なお、本実施形態では、減速用内歯歯車１８－Ａが被駆動装置に連結され、外歯歯車１４と一体化された支持部材２０が外部部材に固定される例を説明した。この他にも、減速用内歯歯車１８－Ａが外部部材に固定され、外歯歯車１４と一体化された支持部材２０が被駆動装置に連結されてもよい。この場合、起振体１２が回転したとき、起振体１２の回転は、外歯歯車１４と減速用内歯歯車１８－Ａにより減速されたうえで、外歯歯車１４や支持部材２０を通して被駆動装置に出力される。

（第６の実施の形態）
図６は、第６実施形態の歯車装置１０を示す部分拡大図である。本実施形態の歯車装置１０は、第４実施形態の歯車装置１０と比べ、主に、外歯歯車１４の構造が相違している。

外歯歯車１４は、前述の実施形態と同様、基部１４ａと、第１内歯歯車１８と噛み合う第１外歯部１４ｂと、第２内歯歯車１８と噛み合う第２外歯部１４ｃとを有する。なお、本実施形態でも、第４実施形態と同様、外歯歯車１４は歯車用樹脂により構成され、起振体１２、起振体軸受１６の第１外輪１６ｃ、入力側軸受ハウジング２２－Ａは樹脂により構成される。また、減速用内歯歯車１８－Ａ、出力用内歯歯車１８－Ｂ、起振体軸受１６の第１転動体１６ａは高熱伝導材料としての金属により構成される。

外歯歯車１４の第１外歯部１４ｂと第２外歯部１４ｃには、第１内歯歯車１８や第２内歯歯車１８との噛み合い時、互いに周方向の逆向きの力が付与される。この結果、第１外歯部１４ｂと第２外歯部１４ｃの歯面はねじれ易くなり、内歯歯車１８の内歯部１８ａ、１８ｃに歯面の一部のみが強く当たる片当たりが生じ易くなる。

この対策として、外歯歯車１４は、第１外歯部１４ｂと第２外歯部１４ｃの間に設けられる溝部１４ｇを有する。この溝部１４ｇは、第１外歯部１４ｂと第２外歯部１４ｃそれぞれの歯先から歯底までの径方向の範囲を含むように設けられ、第１外歯部１４ｂと第２外歯部１４ｃを軸方向Ｘに分離させている。これにより、第１外歯部１４ｂと第２外歯部１４ｃに互いに周方向の逆向きに力が付与された場合でも、その力の影響が相互に及び難くなり、片当たりの発生を抑制できる。

ここで、本実施形態の外歯歯車１４は、溝部１４ｇの径方向内側にて、外歯歯車１４の内周側に設けられる凸部１４ｈを有する。凸部１４ｈは、基部１４ａから径方向内側に突出している。凸部１４ｈは、溝部１４ｇの軸方向Ｘの全長に亘る範囲で溝部１４ｇより径方向内側にあるように設けられる。つまり、凸部１４ｈは、径方向から見たとき、溝部１４ｇの全長に亘る範囲で溝部１４ｇと重なるように配置される。凸部１４ｈは、第１起振体軸受１６－Ａと第２起振体軸受１６－Ｂの間に配置される。

これにより、外歯歯車１４の溝部１４ｇ周りの部位を凸部１４ｈにより補強でき、その溝部１４ｇ周りの部位のねじれに対する強度の向上を図れる。また、起振体軸受１６と内歯歯車１８の間での外歯歯車１４の周方向寸法の増大を招くことなく補強できる利点もある。この他にも、第１起振体軸受１６－Ａと第２起振体軸受１６－Ｂの間のスペースを利用して補強できる利点もある。また、外歯歯車１４は歯車用樹脂により構成され、金属と比べて強度を確保し難いが、凸部１４ｈにより強度を確保できる利点もある。

なお、本実施形態では、凸部１４ｈを有する外歯歯車１４が歯車用樹脂により構成される例を説明したが、凸部１４ｈを有する外歯歯車１４が高熱伝導材料、詳しくは、金属により構成されてもよい。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。前述した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態の」「実施形態では」等との表記を付して説明しているが、そのような表記のない内容に設計変更が許容されないわけではない。また、図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

歯車装置１０の構成要素は、外歯歯車１４と内歯歯車１８の一方が樹脂、他方が高熱伝導材料により構成されていれば、その他の構成要素の素材は特に限定されるものではない。たとえば、外歯歯車１４と内歯歯車１８以外の構成要素として、起振体１２、起振体軸受１６、主軸受２４、軸受ハウジング２２、軸受２６、ボルトＢ１、Ｂ３等があるが、これらは、外歯歯車１４と内歯歯車１８の素材にかかわりなく、樹脂及び高熱伝導材料の何れが用いられてもよい。

撓み噛み合い式歯車装置の種類は、特に限定されず、筒型、シルクハット型の他に、いわゆるカップ型等でもよい。

減速用内歯歯車１８－Ａと支持部材２０は、単一の部材の一部を構成しており、互いに一体化される例を説明した。この他にも、これらを別々の部材として設け、これらを連結することで一体化してもよい。

当接部材は、軸受ハウジング２２を例に説明したが、外歯歯車１４に当接するものであればよく、その具体例は特に限定されない。

１０…歯車装置、１２…起振体、１４…外歯歯車、１４ａ…基部、１４ｂ…第１外歯部、１４ｃ…第２外歯部、１４ｇ…溝部、１４ｈ…凸部、１６…起振体軸受、１８…内歯歯車、１８－Ａ…減速用内歯歯車（第１内歯歯車）、１８－Ｂ…出力用内歯歯車（第２内歯歯車）、２０…支持部材、２２－Ａ…入力側軸受ハウジング（第１当接部材）、２２－Ｂ…反入力側軸受ハウジング（第２当接部材）。

Claims (4)

1. 起振体と、
   前記起振体により撓み変形する外歯歯車と、
   前記外歯歯車と噛み合う内歯歯車と、
   前記内歯歯車を回転自在に支持する主軸受と、を備えた撓み噛み合い式歯車装置であって、
   前記内歯歯車が樹脂により構成され、
   前記外歯歯車が前記樹脂よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料により構成され、
   前記主軸受は、前記樹脂よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料により構成される撓み噛み合い式歯車装置。
2. 前記内歯歯車を前記主軸受を介して支持する支持部材を有し、
   前記支持部材は、樹脂により構成される請求項１に記載の撓み噛み合い式歯車装置。
3. 前記内歯歯車には、第１内歯歯車と、第２内歯歯車とが含まれ、
   前記第１内歯歯車及び前記第２内歯歯車は、前記樹脂により構成され、
   前記第１内歯歯車と前記支持部材が一体化され、前記支持部材の内周に配置された前記主軸受により前記第２内歯歯車が支持される請求項２に記載の撓み噛み合い式歯車装置。
4. 前記起振体と前記外歯歯車の間に配置される起振体軸受を備え、
   前記起振体及び前記起振体軸受は、前記樹脂よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料により構成される請求項１～３のいずれかに記載の撓み噛み合い式歯車装置。

Images