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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024177309
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】歯車装置
(51)【国際特許分類】
F16H 55/06 20060101AFI20241212BHJP
F16H 55/08 20060101ALI20241212BHJP
F16H 1/32 20060101ALI20241212BHJP
【ＦＩ】
F16H55/06
F16H55/08 Z
F16H1/32 A
F16H1/32 B
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024172851
(22)【出願日】2024-10-02
(62)【分割の表示】P 2020104763の分割
【原出願日】2020-06-17
(71)【出願人】
【識別番号】000002107
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090033
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 博司
(74)【代理人】
【識別番号】100093045
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 良男
(72)【発明者】
【氏名】山本 章
(72)【発明者】
【氏名】田村 光拡
(72)【発明者】
【氏名】白水 健次
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 真大
(72)【発明者】
【氏名】的場 年昭
(57)【要約】
【課題】歯車素材に炭素繊維強化樹脂を好適に適用する。
【解決手段】歯車装置（１）は、外歯歯車（１２）と、外歯歯車（１２）と噛合う第１内歯歯車（２２）及び第２内歯歯車（２３）とを備える。外歯歯車（１２）は、金属により構成される。第１内歯歯車（２２）及び第２内歯歯車（２３）は、炭素繊維強化樹脂により構成される。
【選択図】図１
【解決手段】歯車装置（１）は、外歯歯車（１２）と、外歯歯車（１２）と噛合う第１内歯歯車（２２）及び第２内歯歯車（２３）とを備える。外歯歯車（１２）は、金属により構成される。第１内歯歯車（２２）及び第２内歯歯車（２３）は、炭素繊維強化樹脂により構成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外歯歯車と、前記外歯歯車と噛合う内歯歯車と、を備えた歯車装置であって、
前記外歯歯車は、金属により構成され、
前記内歯歯車は、炭素繊維強化樹脂により構成される、
歯車装置。
前記外歯歯車は、金属により構成され、
前記内歯歯車は、炭素繊維強化樹脂により構成される、
歯車装置。
【請求項2】
前記内歯歯車は、炭素繊維が歯面に露出している、
請求項１に記載の歯車装置。
請求項１に記載の歯車装置。
【請求項3】
前記内歯歯車は、炭素繊維強化樹脂を固めて形成された流体固化部と、切削加工された切削加工部と、を有し、
前記切削加工部には歯が含まれる、
請求項２に記載の歯車装置。
前記切削加工部には歯が含まれる、
請求項２に記載の歯車装置。
【請求項4】
入力軸を備え、
前記入力軸に入力される入力回転数が2000rpmのときに、前記外歯歯車と前記内歯歯車の相対滑り速度が1000mm/s以下である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の歯車装置。
前記入力軸に入力される入力回転数が2000rpmのときに、前記外歯歯車と前記内歯歯車の相対滑り速度が1000mm/s以下である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の歯車装置。
【請求項5】
当該歯車装置は、撓み噛合い式歯車装置または偏心揺動型歯車装置である、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の歯車装置。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の歯車装置。
【請求項6】
外歯歯車と、前記外歯歯車と噛合う内歯歯車と、を備えた歯車装置であって、
前記内歯歯車は、金属により構成され、
前記外歯歯車は、炭素繊維強化樹脂により構成される、
歯車装置。
前記内歯歯車は、金属により構成され、
前記外歯歯車は、炭素繊維強化樹脂により構成される、
歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、歯車装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、主に軽量化の目的で、歯車素材に樹脂材料を適用する事例が増えてきている（例えば、非特許文献１参照）。
歯車を樹脂材料で構成する場合、より高強度化が図れる繊維強化樹脂、なかでも炭素繊維を補強繊維とした炭素繊維強化樹脂の採用が望ましい。
歯車を樹脂材料で構成する場合、より高強度化が図れる繊維強化樹脂、なかでも炭素繊維を補強繊維とした炭素繊維強化樹脂の採用が望ましい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】橋本康行，外３名，「高強度樹脂ギヤ用材料の開発」，新神戸テクニカルレポート，新神戸電機株式会社，2006年2月，No.16，p10-15
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記非特許文献１に記載のように、外接噛合する歯車に単純に炭素繊維強化樹脂を適用した場合、歯面に露出した炭素繊維が相手方歯車を攻撃するなどして、樹脂歯車自身と相手方歯車とが早期に損傷してしまう。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、歯車素材に炭素繊維強化樹脂を好適に適用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、外歯歯車と、前記外歯歯車と噛合う内歯歯車と、を備えた歯車装置であって、
前記外歯歯車は、金属により構成され、
前記内歯歯車は、炭素繊維強化樹脂により構成される。
前記外歯歯車は、金属により構成され、
前記内歯歯車は、炭素繊維強化樹脂により構成される。
【0007】
また本発明は、外歯歯車と、前記外歯歯車と噛合う内歯歯車と、を備えた歯車装置であって、
前記内歯歯車は、金属により構成され、
前記外歯歯車は、炭素繊維強化樹脂により構成される。
前記内歯歯車は、金属により構成され、
前記外歯歯車は、炭素繊維強化樹脂により構成される。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、歯車素材に炭素繊維強化樹脂材料を好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0011】
［歯車装置の構成］
図１は、本実施形態に係る歯車装置１を示す断面図である。
この図に示すように、歯車装置１は、筒型の撓み噛合い式歯車装置であり、起振体軸１０、外歯歯車１２、第１内歯歯車２２、第２内歯歯車２３、起振体軸受１５を備える。さらに、歯車装置１は、ケーシング２４、第１カバー２６、第２カバー２７、入力軸受３１、３２及び主軸受３３を備える。
図１は、本実施形態に係る歯車装置１を示す断面図である。
この図に示すように、歯車装置１は、筒型の撓み噛合い式歯車装置であり、起振体軸１０、外歯歯車１２、第１内歯歯車２２、第２内歯歯車２３、起振体軸受１５を備える。さらに、歯車装置１は、ケーシング２４、第１カバー２６、第２カバー２７、入力軸受３１、３２及び主軸受３３を備える。
【0012】
起振体軸１０は、回転軸Ｏ１を中心に回転する中空筒状の軸であり、回転軸Ｏ１に垂直な断面の外形が非円形（例えば楕円状）の起振体１０Ａと、起振体１０Ａの軸方向の両側に設けられた軸部１０Ｂ、１０Ｃとを有する。楕円状は、幾何学的に厳密な楕円に限定されるものではなく、略楕円を含む。軸部１０Ｂ、１０Ｃは、回転軸Ｏ１に垂直な断面の外形が円形の軸である。起振体軸１０には、モータ等の駆動源（図示省略）が連結されて駆動力が入力される。
なお、以下の説明では、回転軸Ｏ１に沿った方向を「軸方向」、回転軸Ｏ１に垂直な方向を「径方向」、回転軸Ｏ１を中心とする回転方向を「周方向」という。また、軸方向のうち、減速された回転運動が出力される側（図中の左側）を「出力側」といい、出力側とは反対側（図中の右側）を「反出力側」という。
なお、以下の説明では、回転軸Ｏ１に沿った方向を「軸方向」、回転軸Ｏ１に垂直な方向を「径方向」、回転軸Ｏ１を中心とする回転方向を「周方向」という。また、軸方向のうち、減速された回転運動が出力される側（図中の左側）を「出力側」といい、出力側とは反対側（図中の右側）を「反出力側」という。
【0013】
外歯歯車１２は、可撓性を有するとともに回転軸Ｏ１を中心とする円筒状の部材であり、外周に歯が設けられている。
【0014】
起振体軸受１５は、起振体１０Ａと外歯歯車１２との間に配置される。起振体軸受１５は、複数の転動体（コロ）１５Ａと、複数の転動体１５Ａを保持する保持器１５Ｃとを有する。複数の転動体１５Ａは、起振体１０Ａの外周面と外歯歯車１２の内周面とを転動面（軌道面とも言う）として転動する。なお、起振体軸受１５は、起振体１０Ａとは別体の内輪、外歯歯車１２とは別体の外輪、又はこれら両方を有してもよい。
【0015】
外歯歯車１２と、起振体軸受１５との軸方向の両側には、これらに当接して、これらの軸方向の移動を規制する規制部材としてのスペーサリング３６、３７が設けられている。
【0016】
第１内歯歯車２２と第２内歯歯車２３とは、それぞれ内周部に歯２２ｇ、２３ｇを有する。歯２２ｇ、２３ｇは、軸方向に並び、一方が、外歯歯車１２の軸方向の中央より片側の歯に噛合し、他方が、外歯歯車１２の軸方向の中央よりもう一方の片側の歯に噛合する。
【0017】
第１内歯歯車２２の外周部はケーシング２４と共に歯車装置１の内部を覆うケーシングとして機能する。第１内歯歯車２２の反出力側には、第１カバー２６と連結されるために張り出した部分を有し、この部分に第１カバー２６と連結するための連結部材（ボルト等、以下同様）５１が螺合される連結用孔２２ｈ３が設けられている。さらに、第１内歯歯車２２は、外周部に連結部材５３を介してケーシング２４と連結するための連結用孔２２ｈ１と、ケーシング２４とともに共締めにより外部の支持部材と連結するための連結用孔２２ｈ２とが設けられている。連結用孔２２ｈ１～２２ｈ３には、連結部材が螺合する場合には雌螺子が形成され、連結部材が通される場合には雌螺子が無くて良い。
【0018】
第２内歯歯車２３は、駆動対象の外部部材と連結するための連結用孔２３ｈ１と、第２カバー２７と連結するための連結用孔２３ｈ２とを有する。
【0019】
ケーシング２４は、連結部材５３を介して第１内歯歯車２２と連結される。ケーシング２４は、第１内歯歯車２２ととともに、第１内歯歯車２２及び第２内歯歯車２３の歯２２ｇ、２３ｇと外歯歯車１２とが噛合する部分の径方向外側を覆う。ケーシング２４は、連結部材５３が螺合する連結用孔２４ｈ１と、第１内歯歯車２２の連結用孔２２ｈ２と連通する連結用孔２４ｈ２とを有する。
【0020】
第１カバー２６は、起振体軸１０の反出力側における外周部を覆う。第１カバー２６は、第１内歯歯車２２の連結用孔２２ｈ３と連通する連結用孔２６ｈ１を有し、連結部材５１を介して第１内歯歯車２２と連結される。
【0021】
第２カバー２７は、起振体軸１０の出力側における外周部を覆う。第２カバー２７は、第２内歯歯車２３の連結用孔２３ｈ１、２３ｈ２それぞれと連通する連結用孔２７ｈ１、２７ｈ２を有する。連結用孔２７ｈ１は、駆動対象の外部部材と第２内歯歯車２３との間で第２カバー２７を共締めするための貫通孔である。連結用孔２７ｈ２は、連結部材５２の座面を有する貫通孔であり、挿通された連結部材５２が第２内歯歯車２３の連結用孔２３ｈ２に螺合することで、第２カバー２７が単体で第２内歯歯車２３と連結される。
【0022】
入力軸受３１は、起振体軸１０の軸部１０Ｂと第１カバー２６との間に配置される。第１カバー２６は、入力軸受３１を介して起振体軸１０を回転自在に支持する。
入力軸受３２は、起振体軸１０の軸部１０Ｃと第２カバー２７との間に配置される。第２カバー２７は、入力軸受３２を介して起振体軸１０を回転自在に支持する。
入力軸受３２は、起振体軸１０の軸部１０Ｃと第２カバー２７との間に配置される。第２カバー２７は、入力軸受３２を介して起振体軸１０を回転自在に支持する。
【0023】
主軸受３３は、内輪、外輪及び転動体を有し、第２内歯歯車２３とケーシング２４との間に配置される。ケーシング２４は、主軸受３３を介して第２内歯歯車２３を回転自在に支持する。図１では、主軸受３３として玉軸受を示しているが、ローラ軸受、クロスローラ軸受、アンギュラ玉軸受、テーパ軸受等、どのような種類の軸受であってもよい。なお、主軸受３３の外輪は、ケーシング２４と一体的に構成されてもよい。
【0024】
［各部材の素材（歯車以外）］
歯車以外の各部材の素材は、特に限定されるものではないが、本実施形態では以下のように構成されている。
ケーシング２４、第１カバー２６及び第２カバー２７は、樹脂材料から構成されている。樹脂材料には、樹脂単体、あるいは、補強繊維を含有した樹脂を適用でき、例えばＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone）材やＰＯＭ（Polyacetal又はPolyoxymethylene等）など種々の樹脂材料を採用できる。補強繊維を含有した樹脂としては、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）などの複合材料、樹脂とその他の別素材との複合材料、ベーク材（紙ベーク材や布ベーク材等）などを適用することができる。これらの部材を樹脂製とすることにより、歯車装置１の低コスト化と軽量化を図ることができる。
歯車以外の各部材の素材は、特に限定されるものではないが、本実施形態では以下のように構成されている。
ケーシング２４、第１カバー２６及び第２カバー２７は、樹脂材料から構成されている。樹脂材料には、樹脂単体、あるいは、補強繊維を含有した樹脂を適用でき、例えばＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone）材やＰＯＭ（Polyacetal又はPolyoxymethylene等）など種々の樹脂材料を採用できる。補強繊維を含有した樹脂としては、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）などの複合材料、樹脂とその他の別素材との複合材料、ベーク材（紙ベーク材や布ベーク材等）などを適用することができる。これらの部材を樹脂製とすることにより、歯車装置１の低コスト化と軽量化を図ることができる。
【0025】
起振体軸１０、スペーサリング３６、３７は、鉄鋼素材等の金属素材から構成される。特に制限されないが、より具体的には、起振体軸１０が、クロムモリブデン鋼などの鉄鋼素材から構成される。スペーサリング３６、３７は、高炭素クロム軸受鋼鋼材等の鉄鋼素材から構成される。
【0026】
［外歯歯車と内歯歯車の素材］
外歯歯車１２は、ニッケルクロムモリブデン鋼などの鉄鋼素材（金属材料）から構成される。
一方、第１内歯歯車２２と第２内歯歯車２３は、ベース樹脂に補強繊維として炭素繊維を含有させた炭素繊維強化樹脂材料により構成される。ベース樹脂には、例えばＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone）材やＰＯＭ（Polyacetal又はPolyoxymethylene等）など、種々の樹脂材料を採用できる。樹脂材料は、含有される補強繊維が布状に結び付いてない繊維である場合、樹脂材料を用いて射出成形又は圧縮成形が可能である。樹脂材料に含有される素材が布状又は片状に結びついた繊維であれば、樹脂材料を用いて圧縮成形が可能である。なお、第１内歯歯車２２及び第２内歯歯車２３の少なくとも一方が炭素繊維強化樹脂材料により構成されていればよい。
外歯歯車１２は、ニッケルクロムモリブデン鋼などの鉄鋼素材（金属材料）から構成される。
一方、第１内歯歯車２２と第２内歯歯車２３は、ベース樹脂に補強繊維として炭素繊維を含有させた炭素繊維強化樹脂材料により構成される。ベース樹脂には、例えばＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone）材やＰＯＭ（Polyacetal又はPolyoxymethylene等）など、種々の樹脂材料を採用できる。樹脂材料は、含有される補強繊維が布状に結び付いてない繊維である場合、樹脂材料を用いて射出成形又は圧縮成形が可能である。樹脂材料に含有される素材が布状又は片状に結びついた繊維であれば、樹脂材料を用いて圧縮成形が可能である。なお、第１内歯歯車２２及び第２内歯歯車２３の少なくとも一方が炭素繊維強化樹脂材料により構成されていればよい。
【0027】
本実施形態では、上述のとおり、外歯歯車１２が金属製であるのに対し、これと噛み合う内歯歯車（第１内歯歯車２２及び第２内歯歯車２３）が炭素繊維強化樹脂製である。
従来においては、本実施形態のように歯車素材に炭素繊維強化樹脂を採用するのは困難というのが当業者の常識であった。これは、歯面に露出した炭素繊維が相手方歯車を攻撃するなどして、樹脂歯車自身と相手方歯車とが早期に損傷してしまうためである。
従来においては、本実施形態のように歯車素材に炭素繊維強化樹脂を採用するのは困難というのが当業者の常識であった。これは、歯面に露出した炭素繊維が相手方歯車を攻撃するなどして、樹脂歯車自身と相手方歯車とが早期に損傷してしまうためである。
【0028】
この点につき、本発明者らは、歯車の技術分野における上記常識を覆し、上述の不具合が発生するのは外周に歯が突出した外歯歯車同士の噛合い（外接噛合）の場合であり、外歯歯車と内歯歯車の噛合い（内接噛合）の場合には、炭素繊維強化樹脂製の歯車を使用しても早期損傷を抑制できることを見出した。
これは、内接噛合の場合には外接噛合よりも歯面圧と滑り速度（外歯歯車と内歯歯車の相対滑り速度）が小さくなるためと考えられる。
これは、内接噛合の場合には外接噛合よりも歯面圧と滑り速度（外歯歯車と内歯歯車の相対滑り速度）が小さくなるためと考えられる。
【0029】
内接噛合では、凸状の歯と凹状の歯とが噛合うため、凸状の歯同士が噛合う外接噛合に比べ、歯面の接触面積が増えて歯面圧は低下する。
また、内接噛合では、噛合う歯車同士が同方向に回転するため、外接噛合に比べて滑り速度も小さくなる。発明者らが種々の歯車装置タイプを検証したところ、内接噛合では滑り速度が概ね1000mm/s以下（入力回転数：約2000rpmのとき）のときに良好な結果が得られた。なお、上述の入力回転数の数値「2000rpm」は、製品として使用されるときの入力回転数を限定するものではない。
また、内接噛合では、噛合う歯車同士が同方向に回転するため、外接噛合に比べて滑り速度も小さくなる。発明者らが種々の歯車装置タイプを検証したところ、内接噛合では滑り速度が概ね1000mm/s以下（入力回転数：約2000rpmのとき）のときに良好な結果が得られた。なお、上述の入力回転数の数値「2000rpm」は、製品として使用されるときの入力回転数を限定するものではない。
【0030】
第２内歯歯車２３は、溶融された樹脂材料（すなわち流体材料）を固めて外面が形成された流体固化部と、外面が切削加工された切削加工部とを有する。外面とは、第２内歯歯車２３を単体で見たときに、空気と触れる面を意味する。切削加工は、研磨加工を含む概念である。切削加工部には、工具のツールマーク（工具跡）が付加される。一方、流体固化部には、上記ツールマークが現れない。切削加工部と流体固化部とは、上記ツールマークの有無により判別できる。さらに、流体固化部が射出成形により形成される場合、流体固化部のいずれかの箇所には、溶融した樹脂材料が型内に充填される際に通過するゲート部の形状が含まれる。
【0031】
第２内歯歯車２３の切削加工部には、歯２３ｇが含まれる。歯２３ｇの切削加工の手法は特に限定されないが、例えばギヤシェイパー、スカイピングカッター、ホブ等による歯の形成加工が含まれ、また砥石による研磨加工であってもよい。この切削加工により歯２３ｇの歯面に炭素繊維が露出してもよい。なお、切削加工を行うことなく、歯面に炭素繊維が露出してもよい。
切削加工部は、高い加工精度が得られる一方、追加の工程分だけコストが増加するため、歯２３ｇのみを切削加工部とするのが好ましい。
切削加工部は、高い加工精度が得られる一方、追加の工程分だけコストが増加するため、歯２３ｇのみを切削加工部とするのが好ましい。
【0032】
第２内歯歯車２３の流体固化部には、切削加工部以外の部分が含まれる。
流体固化部は、例えば射出成形により形成されるが、繊維強化型樹脂の圧縮成形により形成されてもよい。流体固化部の外形は、型に沿った形状となる。
流体固化部は、例えば射出成形により形成されるが、繊維強化型樹脂の圧縮成形により形成されてもよい。流体固化部の外形は、型に沿った形状となる。
【0033】
第１内歯歯車２２は、第２内歯歯車２３と同様に、溶融された樹脂材料を固めて外面が形成された流体固化部と、外面が切削加工された切削加工部とを有する。
第１内歯歯車２２の切削加工部には、歯２２ｇが含まれる。切削加工により歯２２ｇの歯面に炭素繊維が露出してもよい。なお、切削加工を行うことなく、歯面に炭素繊維が露出してもよい。
第１内歯歯車２２の流体固化部には、切削加工部以外の部分が含まれる。
第１内歯歯車２２の切削加工部には、歯２２ｇが含まれる。切削加工により歯２２ｇの歯面に炭素繊維が露出してもよい。なお、切削加工を行うことなく、歯面に炭素繊維が露出してもよい。
第１内歯歯車２２の流体固化部には、切削加工部以外の部分が含まれる。
【0034】
［歯車装置の動作］
モータ等の駆動源により起振体軸１０の回転駆動が行われると、起振体１０Ａの運動が外歯歯車１２に伝わる。このとき、外歯歯車１２は、起振体１０Ａの外周面に沿った形状に規制され、軸方向から見て、長軸部分と短軸部分とを有する楕円形状に撓んでいる。さらに、外歯歯車１２は、固定された第１内歯歯車２２と長軸部分で噛合っている。このため、外歯歯車１２は起振体１０Ａと同じ回転速度で回転することはなく、外歯歯車１２の内側で起振体１０Ａが相対的に回転する。そして、この相対的な回転に伴って、外歯歯車１２は長軸位置と短軸位置とが周方向に移動するように撓み変形する。この変形の周期は、起振体軸１０の回転周期に比例する。
モータ等の駆動源により起振体軸１０の回転駆動が行われると、起振体１０Ａの運動が外歯歯車１２に伝わる。このとき、外歯歯車１２は、起振体１０Ａの外周面に沿った形状に規制され、軸方向から見て、長軸部分と短軸部分とを有する楕円形状に撓んでいる。さらに、外歯歯車１２は、固定された第１内歯歯車２２と長軸部分で噛合っている。このため、外歯歯車１２は起振体１０Ａと同じ回転速度で回転することはなく、外歯歯車１２の内側で起振体１０Ａが相対的に回転する。そして、この相対的な回転に伴って、外歯歯車１２は長軸位置と短軸位置とが周方向に移動するように撓み変形する。この変形の周期は、起振体軸１０の回転周期に比例する。
【0035】
外歯歯車１２が撓み変形する際、その長軸位置が移動することで、外歯歯車１２と第１内歯歯車２２との噛み合う位置が回転方向に変化する。ここで、例えば、外歯歯車１２の歯数が１００で、第１内歯歯車２２の歯数が１０２だとすると、噛み合う位置が一周するごとに、外歯歯車１２と第１内歯歯車２２との噛み合う歯がずれていき、これにより外歯歯車１２が回転（自転）する。上記の歯数であれば、起振体軸１０の回転運動は減速比１００：２で減速されて外歯歯車１２に伝達される。
【0036】
一方、外歯歯車１２は第２内歯歯車２３とも噛合っているため、起振体軸１０の回転によって外歯歯車１２と第２内歯歯車２３との噛み合う位置も回転方向に変化する。ここで、第２内歯歯車２３の歯数と外歯歯車１２の歯数とが同数であるとすると、外歯歯車１２と第２内歯歯車２３とは相対的に回転せず、外歯歯車１２の回転運動が減速比１：１で第２内歯歯車２３へ伝達される。これらによって、起振体軸１０の回転運動が減速比１００：２で減速されて、第２内歯歯車２３及び第２カバー２７へ伝達され、この回転運動が駆動対象の外部部材に出力される。
【0037】
このとき、炭素繊維強化樹脂製の内歯歯車（第１内歯歯車２２、第２内歯歯車２３）は、金属製の外歯歯車１２と内接噛合している。
そのため、炭素繊維強化樹脂製の歯車が外接噛合であれば、当該歯車の歯面に露出した炭素繊維が相手方歯車を攻撃して損傷を招来し得るところ、本実施形態では炭素繊維強化樹脂製の内歯歯車が内接噛合しているため、歯面圧及び滑り速度を低下させることができ、歯車の損傷を抑制できる。
そのため、炭素繊維強化樹脂製の歯車が外接噛合であれば、当該歯車の歯面に露出した炭素繊維が相手方歯車を攻撃して損傷を招来し得るところ、本実施形態では炭素繊維強化樹脂製の内歯歯車が内接噛合しているため、歯面圧及び滑り速度を低下させることができ、歯車の損傷を抑制できる。
【0038】
［本実施形態の技術的効果］
以上のように、本実施形態によれば、外歯歯車１２が金属により構成され、内歯歯車（第１内歯歯車２２、第２内歯歯車２３）が炭素繊維強化樹脂により構成される。つまり、炭素繊維強化樹脂製の内歯歯車が金属製の外歯歯車１２と内接噛合している。
これにより、炭素繊維強化樹脂製の歯車を外接噛合させていた従来に比べ、歯面圧及び滑り速度を低下させることができ、歯車の損傷を抑制できる。
したがって、歯車素材に炭素繊維強化樹脂を好適に適用することができる。ひいては、歯車の軽量化、高強度化及び長寿命化を好適に図ることができる。
また、本実施形態においては、第１内歯歯車２２および第２内歯歯車２３（の中間体）を射出成型により形成した後、歯部を切削加工により形成しているので、製造コストを低減しつつ、（射出成型のみで歯部を形成した場合に比べて）歯車精度を向上させることができる。また、歯部の切削加工により炭素繊維が歯面に露出しても、歯面圧及び滑り速度が小さいため、歯車の損傷を抑制できる。
また、本実施形態においては、歯車装置として撓み噛合い式歯車装置を採用することにより、入力回転数が2000rpmのときに、外歯歯車と内歯歯車の相対滑り速度が1000mm/s以下である構成を実現している。
以上のように、本実施形態によれば、外歯歯車１２が金属により構成され、内歯歯車（第１内歯歯車２２、第２内歯歯車２３）が炭素繊維強化樹脂により構成される。つまり、炭素繊維強化樹脂製の内歯歯車が金属製の外歯歯車１２と内接噛合している。
これにより、炭素繊維強化樹脂製の歯車を外接噛合させていた従来に比べ、歯面圧及び滑り速度を低下させることができ、歯車の損傷を抑制できる。
したがって、歯車素材に炭素繊維強化樹脂を好適に適用することができる。ひいては、歯車の軽量化、高強度化及び長寿命化を好適に図ることができる。
また、本実施形態においては、第１内歯歯車２２および第２内歯歯車２３（の中間体）を射出成型により形成した後、歯部を切削加工により形成しているので、製造コストを低減しつつ、（射出成型のみで歯部を形成した場合に比べて）歯車精度を向上させることができる。また、歯部の切削加工により炭素繊維が歯面に露出しても、歯面圧及び滑り速度が小さいため、歯車の損傷を抑制できる。
また、本実施形態においては、歯車装置として撓み噛合い式歯車装置を採用することにより、入力回転数が2000rpmのときに、外歯歯車と内歯歯車の相対滑り速度が1000mm/s以下である構成を実現している。
【0039】
【0040】
図２及び図３に示すように、本変形例に係る歯車装置２は、偏心揺動型歯車装置であり、入力軸６１と、外歯歯車６２と、内歯歯車６３と、第１キャリヤ６４及び第２キャリヤ６５と、ケーシング６６と、主軸受７１、７２と、内ピン７４と、キャリヤピン７６とを備える。
入力軸６１は、複数（本変形例では２個）の偏心部６１ａを有する。入力軸６１は、その反出力側が入力軸軸受６７を介して第２カバー７８に支持され、その反対の出力側が入力軸軸受６７を介して第１キャリヤ６４に支持されている。
入力軸６１は、複数（本変形例では２個）の偏心部６１ａを有する。入力軸６１は、その反出力側が入力軸軸受６７を介して第２カバー７８に支持され、その反対の出力側が入力軸軸受６７を介して第１キャリヤ６４に支持されている。
【0041】
外歯歯車６２は、複数の偏心部６１ａの各々に対応して個別に設けられ、偏心軸受６８を介して対応する偏心部６１ａに回転自在に支持される。外歯歯車６２には、その軸心からオフセットされた位置に、キャリヤピン７６が挿通される３つのキャリヤピン孔６２ａと、内ピン７４が挿通される９つの内ピン孔６２ｂとが形成されている。外歯歯車６２の外周には波形の歯が形成されている。
また、外歯歯車６２は、上記実施形態の外歯歯車１２と同様に、金属により構成される。
また、外歯歯車６２は、上記実施形態の外歯歯車１２と同様に、金属により構成される。
【0042】
内歯歯車６３は、ケーシング６６の内周部に一体に形成された内歯６３ａを有し、当該内歯６３ａが外歯歯車６２の歯と噛み合う。
また、内歯歯車６３は、上記実施形態の内歯歯車と同様に、炭素繊維強化樹脂により構成される。内歯歯車６３は、上記実施形態と同様に、射出成型後に、切削加工により歯部が形成されてもよく、歯面に炭素繊維が露出してもよい。
また、内歯歯車６３は、上記実施形態の内歯歯車と同様に、炭素繊維強化樹脂により構成される。内歯歯車６３は、上記実施形態と同様に、射出成型後に、切削加工により歯部が形成されてもよく、歯面に炭素繊維が露出してもよい。
【0043】
第１キャリヤ６４は外歯歯車６２の出力側の側部に配置され、第２キャリヤ６５は外歯歯車６２の反出力側の側部に配置される。第１キャリヤ６４及び第２キャリヤ６５は、第１主軸受７１、第２主軸受７２を介してケーシング６６に回転自在に支持されている。第１キャリヤ６４と第２キャリヤ６５は、キャリヤピン７６及び内ピン７４を介して連結される。キャリヤピン７６及び内ピン７４は、外歯歯車６２の軸芯から径方向にオフセットした位置において、複数の外歯歯車６２を軸方向に貫通する。
【0044】
ケーシング６６は、その内周部に内歯歯車６３を有する。ケーシング６６には、その出力側をカバーする第１カバー７７と、反出力側をカバーする第２カバー７８とが固定される。
主軸受７１は、第１キャリヤ６４とケーシング６６の間に配置され、主軸受７２は、第２キャリヤ６５とケーシング６６の間に配置される。
主軸受７１は、第１キャリヤ６４とケーシング６６の間に配置され、主軸受７２は、第２キャリヤ６５とケーシング６６の間に配置される。
【0045】
内ピン７４は、内ピン孔６２ｂに隙間を有した状態で挿通され、その一端が第１キャリヤ６４に、他端が第２キャリヤ６５にそれぞれ嵌入されている。
キャリヤピン７６は、キャリヤピン孔６２ａに隙間を有した状態で挿通され、その一端が第１キャリヤ６４に、他端が第２キャリヤ６５にそれぞれ嵌入されている。キャリヤピン７６は、管状のスペーサ７９に環囲されている。キャリヤピン７６は、第１キャリヤ６４と第２キャリヤ６５の連結のみに寄与する連結部材として機能する。
なお、キャリヤピン７６及び内ピン７４は、これらの一部がキャリヤ６４、６５と一体に形成されてもよい。
キャリヤピン７６は、キャリヤピン孔６２ａに隙間を有した状態で挿通され、その一端が第１キャリヤ６４に、他端が第２キャリヤ６５にそれぞれ嵌入されている。キャリヤピン７６は、管状のスペーサ７９に環囲されている。キャリヤピン７６は、第１キャリヤ６４と第２キャリヤ６５の連結のみに寄与する連結部材として機能する。
なお、キャリヤピン７６及び内ピン７４は、これらの一部がキャリヤ６４、６５と一体に形成されてもよい。
【0046】
このような構成により、歯車装置２では、入力軸６１に回転動力が入力されると、入力軸６１の偏心部６１ａが回転中心線周りに回転し、その偏心部６１ａにより外歯歯車６２が揺動する。このとき、外歯歯車６２は、自らの軸芯が入力軸６１の回転中心線周りを回転するように揺動する。外歯歯車６２が揺動すると、外歯歯車６２と内歯歯車６３の噛合位置が順次ずれる。この結果、入力軸６１が一回転する毎に、外歯歯車６２と内歯歯車６３との歯数差に相当する分、外歯歯車６２及び内歯歯車６３の一方の自転が発生する。本変形例においては、外歯歯車６２が自転し、第１キャリヤ６４から減速回転が出力される。
【0047】
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
すなわち、炭素繊維強化樹脂製の内歯歯車が金属製の外歯歯車１２と内接噛合しているので、従来に比べて歯面圧及び滑り速度を低下させることができ、歯車の損傷を抑制できる。したがって、歯車素材に炭素繊維強化樹脂を好適に適用することができる。ひいては、歯車の軽量化、高強度化及び長寿命化を好適に図ることができる。
本変形例の歯車装置２においても、滑り速度（外歯歯車６２と内歯歯車６３の相対滑り速度）が概ね1000mm/s以下（入力軸６１の入力回転数：約2000rpm）のときに良好な結果が得られた。なお、上述の入力回転数の数値「2000rpm」は、製品として使用されるときの入力回転数を限定するものではない。つまり、本変形例においては、歯車装置として偏心揺動型歯車装置を採用することにより、入力回転数が2000rpmのときに、外歯歯車と内歯歯車の相対滑り速度が1000mm/s以下である構成を実現している。
すなわち、炭素繊維強化樹脂製の内歯歯車が金属製の外歯歯車１２と内接噛合しているので、従来に比べて歯面圧及び滑り速度を低下させることができ、歯車の損傷を抑制できる。したがって、歯車素材に炭素繊維強化樹脂を好適に適用することができる。ひいては、歯車の軽量化、高強度化及び長寿命化を好適に図ることができる。
本変形例の歯車装置２においても、滑り速度（外歯歯車６２と内歯歯車６３の相対滑り速度）が概ね1000mm/s以下（入力軸６１の入力回転数：約2000rpm）のときに良好な結果が得られた。なお、上述の入力回転数の数値「2000rpm」は、製品として使用されるときの入力回転数を限定するものではない。つまり、本変形例においては、歯車装置として偏心揺動型歯車装置を採用することにより、入力回転数が2000rpmのときに、外歯歯車と内歯歯車の相対滑り速度が1000mm/s以下である構成を実現している。
【0048】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態及びその変形例に限られない。
例えば、上記実施形態及びその変形例では、外歯歯車が金属により構成され、内歯歯車が炭素繊維強化樹脂により構成されることとした。しかし、内歯歯車（の少なくとも１つ）が金属により構成され、外歯歯車が炭素繊維強化樹脂により構成されることとしてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態及びその変形例に限られない。
例えば、上記実施形態及びその変形例では、外歯歯車が金属により構成され、内歯歯車が炭素繊維強化樹脂により構成されることとした。しかし、内歯歯車（の少なくとも１つ）が金属により構成され、外歯歯車が炭素繊維強化樹脂により構成されることとしてもよい。
【0049】
また、上記実施形態及びその変形例では、本発明に係る歯車装置を筒型の撓み噛合い式歯車装置や、センタークランク式の偏心揺動型歯車装置に適用した例について説明した。しかし、本発明に係る歯車装置は、内接噛合する歯車を備えるものに広く適用可能であり、筒型以外（例えば所謂カップ型又はシルクハット型）の撓み噛合い式歯車装置や、センタークランク式以外（例えば振り分け式）の偏心揺動型歯車装置にも適用可能であるし、単純遊星歯車装置などの他の形式の歯車装置にも好適に適用可能である。
【0050】
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【0051】
１、２ 歯車装置
１０ 起振体軸
１０Ａ 起振体
１２ 外歯歯車
２２ 第１内歯歯車
２２ｇ 歯
２３ 第２内歯歯車
２３ｇ 歯
６１ 入力軸
６２ 外歯歯車
６３ 内歯歯車
６３ａ 内歯
６４ 第１キャリヤ
６５ 第２キャリヤ
７４ 内ピン
７６ キャリヤピン
Ｏ１ 回転軸
１０ 起振体軸
１０Ａ 起振体
１２ 外歯歯車
２２ 第１内歯歯車
２２ｇ 歯
２３ 第２内歯歯車
２３ｇ 歯
６１ 入力軸
６２ 外歯歯車
６３ 内歯歯車
６３ａ 内歯
６４ 第１キャリヤ
６５ 第２キャリヤ
７４ 内ピン
７６ キャリヤピン
Ｏ１ 回転軸
【図1】
【図2】
【図3】