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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】P2024043451
(43)【公開日】2024-03-29
(54)【発明の名称】歯車装置及びロボット用関節装置
(51)【国際特許分類】
F16H 1/32 20060101AFI20240322BHJP
【ＦＩ】
F16H1/32 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022178885
(22)【出願日】2022-11-08
(31)【優先権主張番号】202211132165.5
(32)【優先日】2022-09-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】512237419
【氏名又は名称】美的集団股▲フン▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＭＩＤＥＡ ＧＲＯＵＰ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｂ２６－２８Ｆ， Ｍｉｄｅａ Ｈｅａｄｑｕａｒｔｅｒ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｎｏ．６ Ｍｉｄｅａ Ａｖｅｎｕｅ， Ｂｅｉｊｉａｏ， Ｓｈｕｎｄｅ， Ｆｏｓｈａｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５２８３１１ Ｃｈｉｎａ
(71)【出願人】
【識別番号】522256185
【氏名又は名称】広東▲極▼▲亞▼精机科技有限公司
(71)【出願人】
【識別番号】517344192
【氏名又は名称】広東美的制冷設備有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＧＤ ＭＩＤＥＡ ＡＩＲ－ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｌｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ，Ｂｅｉｊｉａｏ，Ｓｈｕｎｄｅ，Ｆｏｓｈａｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100167302
【弁理士】
【氏名又は名称】種村 一幸
(74)【代理人】
【識別番号】100135817
【弁理士】
【氏名又は名称】華山 浩伸
(74)【代理人】
【識別番号】100167830
【弁理士】
【氏名又は名称】仲石 晴樹
(72)【発明者】
【氏名】林 文捷
(72)【発明者】
【氏名】王 剛
(72)【発明者】
【氏名】峯岸 清次
(72)【発明者】
【氏名】伊佐地 毅
(72)【発明者】
【氏名】郭 子銘
【テーマコード（参考）】
3J027
【Ｆターム（参考）】
3J027FA02
3J027FB32
3J027FC07
3J027GB03
3J027GC06
3J027GC13
3J027GC22
3J027GD04
3J027GD08
3J027GD12
3J027GE01
3J027GE14
(57)【要約】
【課題】内歯と外歯との噛み合いが安定しやすい歯車装置及びロボット用関節装置を提供する。
【解決手段】歯車装置１Ａは、内歯歯車２と、環状の外歯歯車３と、撓み発生器４０と、を備える。外歯歯車３は、外歯３１を有し、内歯歯車２の内側に配置される。撓み発生器４０は、回転軸Ａｘ１を中心に回転駆動される非円形状のカム４１、及びカム４１の外側に装着されるベアリング４２を有する。撓み発生器４０は、外歯歯車３の内側に配置され、外歯歯車３に撓みを生じさせる。歯車装置１Ａは、カム４１の回転に伴って外歯歯車３を変形させ、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせて、外歯歯車３を内歯歯車２との歯数差に応じて内歯歯車２に対して相対的に回転させる。内歯歯車２の周方向の１８０度以上を占める同時噛合範囲Ｒａ１において、内歯と外歯とが噛み合う。
【選択図】図１２
【解決手段】歯車装置１Ａは、内歯歯車２と、環状の外歯歯車３と、撓み発生器４０と、を備える。外歯歯車３は、外歯３１を有し、内歯歯車２の内側に配置される。撓み発生器４０は、回転軸Ａｘ１を中心に回転駆動される非円形状のカム４１、及びカム４１の外側に装着されるベアリング４２を有する。撓み発生器４０は、外歯歯車３の内側に配置され、外歯歯車３に撓みを生じさせる。歯車装置１Ａは、カム４１の回転に伴って外歯歯車３を変形させ、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせて、外歯歯車３を内歯歯車２との歯数差に応じて内歯歯車２に対して相対的に回転させる。内歯歯車２の周方向の１８０度以上を占める同時噛合範囲Ｒａ１において、内歯と外歯とが噛み合う。
【選択図】図１２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
環状の歯車本体と、前記歯車本体の内周面に形成された複数の内周溝に自転可能な状態で保持され内歯を構成する複数の外ピンと、を有する内歯歯車と、
外歯を有し、前記内歯歯車の内側に配置される環状の外歯歯車と、
回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカム、及び前記カムの外側に装着されるベアリングを有し、前記外歯歯車の内側に配置され、前記外歯歯車に撓みを生じさせる撓み発生器と、を備え、
前記カムの回転に伴って前記外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記外歯歯車を前記内歯歯車との歯数差に応じて前記内歯歯車に対して相対的に回転させ、
前記内歯歯車の周方向の１８０度以上を占める同時噛合範囲において、前記内歯と前記外歯とが噛み合う、
歯車装置。
外歯を有し、前記内歯歯車の内側に配置される環状の外歯歯車と、
回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカム、及び前記カムの外側に装着されるベアリングを有し、前記外歯歯車の内側に配置され、前記外歯歯車に撓みを生じさせる撓み発生器と、を備え、
前記カムの回転に伴って前記外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記外歯歯車を前記内歯歯車との歯数差に応じて前記内歯歯車に対して相対的に回転させ、
前記内歯歯車の周方向の１８０度以上を占める同時噛合範囲において、前記内歯と前記外歯とが噛み合う、
歯車装置。
【請求項2】
前記同時噛合範囲は、前記内歯歯車の周方向における１８０度以上、３００度以下を占める、
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】
前記同時噛合範囲は、前記内歯歯車の周方向の２箇所に分かれて設けられている、
請求項１又は２に記載の歯車装置。
請求項１又は２に記載の歯車装置。
【請求項4】
前記カムは、２つの半円を２本の直線でつないだ長円形状を有している、
請求項３に記載の歯車装置。
請求項３に記載の歯車装置。
【請求項5】
前記カムは、楕円状を有している、
請求項３に記載の歯車装置。
請求項３に記載の歯車装置。
【請求項6】
前記外歯は、トロコイド系歯形を有し、
前記内歯に対する前記外歯の歯数差が２枚差である、
請求項１又は２に記載の歯車装置。
前記内歯に対する前記外歯の歯数差が２枚差である、
請求項１又は２に記載の歯車装置。
【請求項7】
前記外歯は、歯先部を欠いた形状を有する、
請求項６に記載の歯車装置。
請求項６に記載の歯車装置。
【請求項8】
請求項１又は２に記載の歯車装置と、
前記歯車本体に固定される第１部材と、
前記内歯歯車に対する前記外歯歯車の相対的な回転に伴って、前記第１部材に対して相対的に回転する第２部材と、を備える、
ロボット用関節装置。
前記歯車本体に固定される第１部材と、
前記内歯歯車に対する前記外歯歯車の相対的な回転に伴って、前記第１部材に対して相対的に回転する第２部材と、を備える、
ロボット用関節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に歯車装置及びロボット用関節装置に関し、より詳細には、内歯を有する内歯歯車の内側に外歯を有する外歯歯車が配置される歯車装置及びロボット用関節装置に関する。
【背景技術】
【0002】
関連技術として、外歯歯車と、内歯歯車と、を備え、外歯歯車の自転成分のみを取り出すように構成された内接噛合遊星歯車装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。外歯歯車は、入力軸の回転中心に対し偏心回転可能に取り付けられている。また、内歯歯車は、外歯歯車の各外歯と内接噛合しながら回転する複数の外ピンと、円筒状の内面を持ち各々の外ピンを回転自在に保持する歯車本体（外ピンホルダ）と、を有する。
【0003】
ここで、歯車本体は、内面上に軸方向に凹設されて外ピンを保持する複数の内周溝（ピン溝）を有する。外歯歯車の外周には、トロコイド歯形又は円弧歯形といった外歯が設けられる。外ピンは、回転時に外歯歯車からの力を受けて撓む程度に細い円柱状のピン部材であり、その軸方向が回転中心と平行になるように配置されて内歯として機能する。また、関連技術における歯車本体では、１つの内周溝内で内径（半径）が異なる箇所が存在し、部分的に、内周溝の内径が外ピンの外径よりも大きく、外ピンの外周面と内周溝の内面との間のクリアランスによりガタが生じる。そのため、外ピンが低ロスで回転可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－１５３４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記関連技術では、外ピンの外周面と内周溝の内面との間にガタが生じることから、内歯（外ピン）と外歯との噛み合い時に、外歯によって内周溝から引っ張り出される向きの力が外ピンに作用し、内歯と外歯との噛み合いが不安定になる可能性がある。
【0006】
本開示の目的は、内歯と外歯との噛み合いが安定しやすい歯車装置及びロボット用関節装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様に係る歯車装置は、内歯歯車と、環状の外歯歯車と、撓み発生器と、を備える。前記内歯歯車は、環状の歯車本体と、前記歯車本体の内周面に形成された複数の内周溝に自転可能な状態で保持され内歯を構成する複数の外ピンと、を有する。前記外歯歯車は、外歯を有し、前記内歯歯車の内側に配置される。前記撓み発生器は、回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカム、及び前記カムの外側に装着されるベアリングを有する。前記撓み発生器は、前記外歯歯車の内側に配置され、前記外歯歯車に撓みを生じさせる。前記歯車装置は、前記カムの回転に伴って前記外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記外歯歯車を前記内歯歯車との歯数差に応じて前記内歯歯車に対して相対的に回転させる。前記内歯歯車の周方向の１８０度以上を占める同時噛合範囲において、前記内歯と前記外歯とが噛み合う。
【0008】
本開示の一態様に係るロボット用関節装置は、前記歯車装置と、前記歯車本体に固定される第１部材と、前記内歯歯車に対する前記遊星歯車の相対的な回転に伴って、前記第１部材に対して相対的に回転する第２部材と、を備える。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、内歯と外歯との噛み合いが安定しやすい歯車装置及びロボット用関節装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
（基本構成）
（１）概要
以下、本基本構成に係る歯車装置１の概要について、図１～図３を参照して説明する。本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。例えば、図１～図３における、内歯２１及び外歯３１の歯形、寸法及び歯数等は、いずれも説明のために模式的に表しているに過ぎず、図示されている形状に限定する趣旨ではない。
（１）概要
以下、本基本構成に係る歯車装置１の概要について、図１～図３を参照して説明する。本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。例えば、図１～図３における、内歯２１及び外歯３１の歯形、寸法及び歯数等は、いずれも説明のために模式的に表しているに過ぎず、図示されている形状に限定する趣旨ではない。
【0012】
本基本構成に係る歯車装置１は、内歯歯車２と、外歯歯車３と、複数の内ピン４と、を備える歯車装置である。この歯車装置１では、環状の内歯歯車２の内側に外歯歯車３が配置され、さらに、外歯歯車３の内側には偏心体軸受け５が配置される。偏心体軸受け５は、偏心体内輪５１及び偏心体外輪５２を有し、偏心体内輪５１の中心Ｃ１（図３参照）からずれた回転軸Ａｘ１（図３参照）まわりで偏心体内輪５１が回転（偏心運動）することによって、外歯歯車３を揺動させる。偏心体内輪５１は、例えば、偏心体内輪５１に挿入される偏心軸７が回転することにより、回転軸Ａｘ１まわりで回転（偏心運動）する。また、歯車装置１は、外輪６２及び内輪６１を有する軸受け部材６を更に備える。内輪６１は、外輪６２の内側に配置され、外輪６２に対して相対的に回転可能に支持される。
【0013】
内歯歯車２は、内歯２１を有し、外輪６２に固定される。特に、本基本構成では、内歯歯車２は、環状の歯車本体２２と、複数の外ピン２３と、を有する。複数の外ピン２３は、自転可能な状態で歯車本体２２の内周面２２１に保持され、内歯２１を構成する。外歯歯車３は、内歯２１に部分的に噛み合う外歯３１を有する。つまり、内歯歯車２の内側で外歯歯車３は内歯歯車２に対して内接し、外歯３１の一部が内歯２１の一部に噛み合った状態となる。この状態で、偏心軸７が回転すると外歯歯車３が揺動して、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が内歯歯車２の円周方向に移動し、外歯歯車３と内歯歯車２との歯数差に応じた相対回転が両歯車（内歯歯車２及び外歯歯車３）の間に発生する。ここで、内歯歯車２が固定されているとすれば、両歯車の相対回転に伴って、外歯歯車３が回転（自転）することになる。その結果、外歯歯車３からは、両歯車の歯数差に応じて、比較的高い減速比で減速された回転出力が得られる。
【0014】
この種の歯車装置１は、外歯歯車３の自転成分相当の回転を、例えば、軸受け部材６の内輪６１と一体化された出力軸の回転として取り出すように使用される。これにより、歯車装置１は、偏心軸７を入力側とし、出力軸を出力側として、比較的高い減速比の歯車装置として機能する。そこで、本基本構成に係る歯車装置１では、外歯歯車３の自転成分相当の回転を、軸受け部材６の内輪６１に伝達するべく、複数の内ピン４にて、外歯歯車３と内輪６１とを連結する。複数の内ピン４は、外歯歯車３に形成された複数の遊嵌孔３２にそれぞれ挿入された状態で、それぞれ遊嵌孔３２内を公転しながら内歯歯車２に対して相対的に回転する。つまり、遊嵌孔３２は、内ピン４よりも大きな直径を有し、内ピン４は、遊嵌孔３２に挿入された状態で遊嵌孔３２内を公転するように移動可能である。そして、外歯歯車３の揺動成分、つまり外歯歯車３の公転成分は、外歯歯車３の遊嵌孔３２と内ピン４との遊嵌によって吸収される。言い換えれば、複数の内ピン４がそれぞれ複数の遊嵌孔３２内を公転するように移動することで、外歯歯車３の揺動成分が吸収される。したがって、軸受け部材６の内輪６１には、複数の内ピン４により、外歯歯車３の揺動成分（公転成分）を除いた、外歯歯車３の回転（自転成分）が伝達されることになる。
【0015】
ところで、この種の歯車装置１では、外歯歯車３の遊嵌孔３２内を内ピン４が公転しながら、外歯歯車３の回転が複数の内ピン４に伝達されるので、第１関連技術として、内ピン４に装着されて内ピン４を軸に回転可能な内ローラを用いることが知られている。つまり、第１関連技術においては、内ピン４は、内輪６１（又は内輪６１と一体化されたキャリア）に対して圧入された状態で保持されており、遊嵌孔３２内を内ピン４が公転する際に、内ピン４は遊嵌孔３２の内周面３２１に対して摺動する。そこで、第１関連技術としては、遊嵌孔３２の内周面３２１と内ピン４との間の摩擦抵抗による損失を低減するために、内ローラが用いられる。ただし、第１関連技術のように内ローラを備える構成であれば、遊嵌孔３２は、内ローラ付きの内ピン４が公転可能な径を有する必要があり、遊嵌孔３２の小型化が困難である。遊嵌孔３２の小型化が困難であると、外歯歯車３の小型化（特に小径化）の妨げとなって、ひいては歯車装置１全体の小型化の妨げとなる。本基本構成に係る歯車装置１は、以下の構成により、小型化しやすい歯車装置１を提供可能とする。
【0016】
すなわち、本基本構成に係る歯車装置１は、図１～図３に示すように、軸受け部材６と、内歯歯車２と、外歯歯車３と、複数の内ピン４と、を備える。軸受け部材６は、外輪６２及び外輪６２の内側に配置される内輪６１を有する。内輪６１は外輪６２に対して相対的に回転可能に支持される。内歯歯車２は、内歯２１を有し外輪６２に固定される。外歯歯車３は、内歯２１に部分的に噛み合う外歯３１を有する。複数の内ピン４は、外歯歯車３に形成された複数の遊嵌孔３２にそれぞれ挿入された状態で、遊嵌孔３２内を公転しながら内歯歯車２に対して相対的に回転する。ここで、複数の内ピン４の各々は、自転可能な状態で内輪６１に保持されている。さらに、複数の内ピン４の各々は、少なくとも一部が軸受け部材６の軸方向において軸受け部材６と同じ位置に配置される。
【0017】
この態様によれば、複数の内ピン４の各々は、自転可能な状態で内輪６１に保持されるので、遊嵌孔３２内を内ピン４が公転する際に、内ピン４自体が自転可能である。そのため、内ピン４に装着されて内ピン４を軸に回転可能な内ローラを用いなくとも、遊嵌孔３２の内周面３２１と内ピン４との間の摩擦抵抗による損失を低減できる。したがって、本基本構成に係る歯車装置１では、内ローラが必須でなく、小型化しやすいという利点がある。しかも、複数の内ピン４の各々は、少なくとも一部が軸受け部材６の軸方向において軸受け部材６と同じ位置に配置されるので、軸受け部材６の軸方向における歯車装置１の寸法を小さく抑えることができる。つまり、軸受け部材６の軸方向に、軸受け部材６と内ピン４とが並ぶ（対向する）構成に比べて、本基本構成に係る歯車装置１では、軸方向における歯車装置１の寸法を小さくでき、歯車装置１の更なる小型化（薄型化）に貢献可能である。
【0018】
さらに、上記第１関連技術と外歯歯車３の寸法が同じであれば、上記第１関連技術に比較して、例えば、内ピン４の数（本数）を増やして回転の伝達をスムーズにしたり、内ピン４を太くして強度を向上させたりすることも可能である。
【0019】
また、この種の歯車装置１では、外歯歯車３の遊嵌孔３２内を内ピン４が公転する必要があるので、第２関連技術として、複数の内ピン４は、内輪６１（又は内輪６１と一体化されたキャリア）のみで保持されることがある。第２関連技術によれば、複数の内ピン４の芯出しの精度向上が困難であって、芯出し不良により、振動の発生、及び伝達効率の低下等の不具合につながる可能性がある。つまり、複数の内ピン４は、それぞれ遊嵌孔３２内を公転しながら内歯歯車２に対して相対的に回転することで、外歯歯車３の自転成分を、軸受け部材６の内輪６１に伝達する。このとき、複数の内ピン４の芯出しの精度が不十分で、複数の内ピン４の回転軸が内輪６１の回転軸に対してずれたり傾いたりしていると、芯出し不良の状態となり、振動の発生、及び伝達効率の低下等の不具合につながり得る。本基本構成に係る歯車装置１は、以下の構成により、複数の内ピン４の芯出し不良に起因した不具合が生じにくい歯車装置１を提供可能とする。
【0020】
すなわち、本基本構成に係る歯車装置１は、図１～図３に示すように、内歯歯車２と、外歯歯車３と、複数の内ピン４と、支持体８と、を備える。内歯歯車２は、環状の歯車本体２２と、複数の外ピン２３と、を有する。複数の外ピン２３は、自転可能な状態で歯車本体２２の内周面２２１に保持され内歯２１を構成する。外歯歯車３は、内歯２１に部分的に噛み合う外歯３１を有する。複数の内ピン４は、外歯歯車３に形成された複数の遊嵌孔３２にそれぞれ挿入された状態で、遊嵌孔３２内を公転しながら歯車本体２２に対して相対的に回転する。支持体８は、環状であって複数の内ピン４を支持する。ここで、支持体８は、外周面８１を複数の外ピン２３に接触させることにより位置規制されている。
【0021】
この態様によれば、複数の内ピン４は、環状の支持体８にて支持されているので、複数の内ピン４が支持体８にて束ねられ、複数の内ピン４の相対的なずれ及び傾きが抑制される。しかも、支持体８の外周面８１は複数の外ピン２３に接触し、これにより支持体８の位置規制がされている。要するに、複数の外ピン２３によって支持体８の芯出しが行われ、結果的に、支持体８に支持されている複数の内ピン４についても、複数の外ピン２３にて芯出しが行われる。したがって、本基本構成に係る歯車装置１によれば、複数の内ピン４の芯出しの精度向上を図りやすく、複数の内ピン４の芯出し不良に起因した不具合が生じにくい、という利点がある。
【0022】
また、本基本構成に係る歯車装置１は、図１に示すように、駆動源１０１と共に、アクチュエータ１００を構成する。言い換えれば、本基本構成に係るアクチュエータ１００は、歯車装置１と、駆動源１０１と、を備えている。駆動源１０１は、外歯歯車３を揺動させるための駆動力を発生する。具体的には、駆動源１０１は、回転軸Ａｘ１を中心として偏心軸７を回転させることにより、外歯歯車３を揺動させる。
【0023】
（２）定義
本開示でいう「環状」は、少なくとも平面視において、内側に囲まれた空間（領域）を形成する輪（わ）のような形状を意味し、平面視において真円とある円形状（円環状）に限らず、例えば、楕円形状及び多角形状等であってもよい。さらに、例えば、カップ状のように底部を有する形状であっても、その周壁が環状であれば、「環状」に含まれる。
本開示でいう「環状」は、少なくとも平面視において、内側に囲まれた空間（領域）を形成する輪（わ）のような形状を意味し、平面視において真円とある円形状（円環状）に限らず、例えば、楕円形状及び多角形状等であってもよい。さらに、例えば、カップ状のように底部を有する形状であっても、その周壁が環状であれば、「環状」に含まれる。
【0024】
本開示でいう「遊嵌」は、遊び（隙間）をもった状態に嵌められることを意味し、遊嵌孔３２は内ピン４が遊嵌される孔である。つまり、内ピン４は、遊嵌孔３２の内周面３２１との間に、空間的な余裕（隙間）を確保した状態で遊嵌孔３２に挿入される。言い換えれば、内ピン４のうち、少なくとも遊嵌孔３２に挿入される部位の径は、遊嵌孔３２の径よりも小さい（細い）。そのため、内ピン４は、遊嵌孔３２に挿入された状態で、遊嵌孔３２内を移動可能、つまり遊嵌孔３２の中心に対して相対的に移動可能である。よって、内ピン４は、遊嵌孔３２内を公転可能となる。ただし、遊嵌孔３２の内周面３２１と内ピン４との間には、空洞としての隙間が確保されることは必須ではなく、例えば、この隙間に液体等の流体が充填されていてもよい。
【0025】
本開示でいう「公転」は、ある物体が、この物体の中心（重心）を通る中心軸以外の回転軸まわりを周回することを意味し、ある物体が公転すると、この物体の中心は回転軸を中心とする公転軌道に沿って移動することになる。したがって、例えば、ある物体の中心（重心）を通る中心軸と平行な偏心軸を中心に、この物体が回転する場合には、この物体は、偏心軸を回転軸として公転していることになる。一例として、内ピン４は、遊嵌孔３２の中心を通る回転軸まわりを周回するようにして、遊嵌孔３２内を公転する。
【0026】
また、本開示では、回転軸Ａｘ１の一方側（図３の左側）を「入力側」といい、回転軸Ａｘ１の他方側（図３の右側）を「出力側」という場合がある。図３の例では、回転軸Ａｘ１の「入力側」から回転体（偏心体内輪５１）に回転が与えられ、回転軸Ａｘ１の「出力側」から複数の内ピン４（内輪６１）の回転が取り出される。ただし、「入力側」及び「出力側」は、説明のために付しているラベルに過ぎず、歯車装置１から見た、入力及び出力の位置関係を限定する趣旨ではない。
【0027】
本開示でいう「回転軸」は、回転体の回転運動の中心となる仮想的な軸（直線）を意味する。つまり、回転軸Ａｘ１は、実体を伴わない仮想軸である。偏心体内輪５１は、回転軸Ａｘ１を中心として回転運動を行う。
【0028】
本開示でいう「内歯」及び「外歯」は、それぞれ単体の「歯」ではなく、複数の「歯」の集合（群）を意味する。つまり、内歯歯車２の内歯２１は、内歯歯車２（歯車本体２２）の内周面２２１に配置された複数の歯の集合からなる。同様に、外歯歯車３の外歯３１は、外歯歯車３の外周面に配置された複数の歯の集合からなる。
【0029】
【0030】
図１は、歯車装置１を含むアクチュエータ１００の概略構成を示す斜視図である。図１では、駆動源１０１を模式的に示している。図２は、歯車装置１を回転軸Ａｘ１の出力側から見た概略の分解斜視図である。図３は、歯車装置１の概略断面図である。図４は図３のＡ１－Ａ１線断面図である。ただし、図４では、偏心軸７以外の部品については、断面であってもハッチングを省略している。さらに、図４では、歯車本体２２の内周面２２１の図示を省略している。図５Ａ及び図５Ｂは、外歯歯車３を単体で示す斜視図及び正面図である。図６Ａ及び図６Ｂは、軸受け部材６を単体で示す斜視図及び正面図である。図７Ａ及び図７Ｂは、偏心軸７を単体で示す斜視図及び正面図である。図８Ａ及び図８Ｂは、支持体８を単体で示す斜視図及び正面図である。
【0031】
（３．１）全体構成
本基本構成に係る歯車装置１は、図１～図３に示すように、内歯歯車２と、外歯歯車３と、複数の内ピン４と、偏心体軸受け５と、軸受け部材６と、偏心軸７と、支持体８と、を備えている。また、本基本構成では、歯車装置１は、第１ベアリング９１、第２ベアリング９２及びケース１０を更に備えている。本基本構成では、歯車装置１の構成要素である内歯歯車２、外歯歯車３、複数の内ピン４、偏心体軸受け５、軸受け部材６、偏心軸７及び支持体８等の材質は、ステンレス、鋳鉄、機械構造用炭素鋼、クロムモリブデン鋼、リン青銅又はアルミ青銅等の金属である。ここでいう金属は、窒化処理等の表面処理が施された金属を含む。
本基本構成に係る歯車装置１は、図１～図３に示すように、内歯歯車２と、外歯歯車３と、複数の内ピン４と、偏心体軸受け５と、軸受け部材６と、偏心軸７と、支持体８と、を備えている。また、本基本構成では、歯車装置１は、第１ベアリング９１、第２ベアリング９２及びケース１０を更に備えている。本基本構成では、歯車装置１の構成要素である内歯歯車２、外歯歯車３、複数の内ピン４、偏心体軸受け５、軸受け部材６、偏心軸７及び支持体８等の材質は、ステンレス、鋳鉄、機械構造用炭素鋼、クロムモリブデン鋼、リン青銅又はアルミ青銅等の金属である。ここでいう金属は、窒化処理等の表面処理が施された金属を含む。
【0032】
また、本基本構成では、歯車装置１の一例として、トロコイド系歯形を用いた内接式遊星歯車装置を例示する。つまり、本基本構成に係る歯車装置１は、トロコイド系曲線歯形を有する内接式の外歯歯車３を備えている。
【0033】
また、本基本構成では一例として、歯車装置１は、内歯歯車２の歯車本体２２が、軸受け部材６の外輪６２と共に、ケース１０等の固定部材に固定された状態で使用される。これにより、内歯歯車２と外歯歯車３との相対回転に伴って、固定部材（ケース１０等）に対して、外歯歯車３が相対的に回転することになる。
【0034】
さらに、本基本構成では、歯車装置１をアクチュエータ１００に用いる場合に、偏心軸７に入力としての回転力が加わることで、軸受け部材６の内輪６１と一体化された出力軸から出力としての回転力が取り出される。つまり、歯車装置１は、偏心軸７の回転を入力回転とし、内輪６１と一体化された出力軸の回転を出力回転として動作する。これにより、歯車装置１では、入力回転に対して、比較的高い減速比にて減速された出力回転が得られることになる。
【0035】
駆動源１０１は、モータ（電動機）等の動力の発生源である。駆動源１０１で発生した動力は、歯車装置１における偏心軸７に伝達される。具体的には、駆動源１０１は入力軸を介して偏心軸７につながっており、駆動源１０１で発生した動力は入力軸を介して偏心軸７に伝達される。これにより、駆動源１０１は、偏心軸７を回転させることが可能である。
【0036】
さらに、本基本構成に係る歯車装置１では、図３に示すように、入力側の回転軸Ａｘ１と、出力側の回転軸Ａｘ１とは、同一直線上にある。言い換えれば、入力側の回転軸Ａｘ１と、出力側の回転軸Ａｘ１とは、同軸である。ここで、入力側の回転軸Ａｘ１は、入力回転が与えられる偏心軸７の回転中心であって、出力側の回転軸Ａｘ１は、出力回転を生じる内輪６１（及び出力軸）の回転中心である。つまり、歯車装置１では、同軸上において、入力回転に対して、比較的高い減速比にて減速された出力回転が得られることになる。
【0037】
内歯歯車２は、図４に示すように、内歯２１を有する環状の部品である。本基本構成では、内歯歯車２は、少なくとも内周面が平面視において真円となる、円環状を有している。円環状の内歯歯車２の内周面には、内歯２１が、内歯歯車２の円周方向に沿って形成されている。内歯２１を構成する複数の歯は、全て同一形状であって、内歯歯車２の内周面における円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。つまり、内歯２１のピッチ円は、平面視において真円となる。内歯２１のピッチ円の中心は、回転軸Ａｘ１上にある。また、内歯歯車２は、回転軸Ａｘ１の方向に所定の厚みを有している。内歯２１の歯筋は、いずれも回転軸Ａｘ１と平行である。内歯２１の歯筋方向の寸法は、内歯歯車２の厚み方向よりもやや小さい。
【0038】
ここで、内歯歯車２は、上述したように、環状（円環状）の歯車本体２２と、複数の外ピン２３と、を有している。複数の外ピン２３は、自転可能な状態で歯車本体２２の内周面２２１に保持され、内歯２１を構成する。言い換えれば、複数の外ピン２３は、それぞれ内歯２１を構成する複数の歯として機能する。具体的には、歯車本体２２の内周面２２１には、図２に示すように、円周方向の全域に複数の内周溝２２３が形成されている。複数の内周溝２２３は、全て同一形状であって、等ピッチで設けられている。複数の内周溝２２３は、いずれも回転軸Ａｘ１と平行であって、歯車本体２２の厚み方向の全長にわたって形成されている。複数の外ピン２３は、複数の内周溝２２３に嵌るようにして、歯車本体２２に組み合わされている。複数の外ピン２３の各々は、内周溝２２３内において自転可能な状態で保持される。また、歯車本体２２は、（外輪６２と共に）ケース１０に固定される。そのため、歯車本体２２には、固定用の複数の固定孔２２２が形成されている。
【0039】
外歯歯車３は、図４に示すように、外歯３１を有する環状の部品である。本基本構成では、外歯歯車３は、少なくとも外周面が平面視において真円となる、円環状を有している。円環状の外歯歯車３の外周面には、外歯３１が、外歯歯車３の円周方向に沿って形成されている。外歯３１を構成する複数の歯は、全て同一形状であって、外歯歯車３の外周面における円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。つまり、外歯３１のピッチ円は、平面視において真円となる。外歯３１のピッチ円の中心Ｃ１は、回転軸Ａｘ１から距離ΔＬ（図４参照）だけずれた位置にある。また、外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１の方向に所定の厚みを有している。外歯３１は、いずれも外歯歯車３の厚み方向の全長にわたって形成されている。外歯３１の歯筋は、いずれも回転軸Ａｘ１と平行である。外歯歯車３においては、内歯歯車２とは異なり、外歯３１が外歯歯車３の本体と１つの金属部材にて一体に形成されている。
【0040】
ここで、外歯歯車３に対しては、偏心体軸受け５及び偏心軸７が組み合わされる。つまり、外歯歯車３には、円形状に開口する開口部３３が形成されている。開口部３３は、外歯歯車３を厚み方向に沿って貫通する孔である。平面視において、開口部３３の中心と外歯歯車３の中心とは一致しており、開口部３３の内周面（外歯歯車３の内周面）と外歯３１のピッチ円とは同心円となる。外歯歯車３の開口部３３には、偏心体軸受け５が収容される。さらに、偏心体軸受け５（の偏心体内輪５１）に偏心軸７が挿入されることで、偏心体軸受け５及び偏心軸７が外歯歯車３に組み合わされる。外歯歯車３に偏心体軸受け５及び偏心軸７が組み合わされた状態で、偏心軸７が回転すると、外歯歯車３は回転軸Ａｘ１まわりで揺動する。
【0041】
このように構成される外歯歯車３は、内歯歯車２の内側に配置される。平面視において、外歯歯車３は内歯歯車２に比べて一回り小さく形成されており、外歯歯車３は、内歯歯車２と組み合わされた状態で、内歯歯車２の内側で揺動可能となる。ここで、外歯歯車３の外周面には外歯３１が形成され、内歯歯車２の内周面には内歯２１が形成されている。そのため、内歯歯車２の内側に外歯歯車３が配置された状態では、外歯３１と内歯２１とは、互いに対向することになる。
【0042】
さらに、外歯３１のピッチ円は、内歯２１のピッチ円よりも一回り小さい。そして、外歯歯車３が内歯歯車２に内接した状態で、外歯３１のピッチ円の中心Ｃ１は、内歯２１のピッチ円の中心（回転軸Ａｘ１）から距離ΔＬ（図４参照）だけずれた位置にある。そのため、外歯３１との内歯２１とは、少なくとも一部が隙間を介して対向することになり、円周方向の全体が互いに噛み合うことはない。ただし、外歯歯車３は、内歯歯車２の内側において回転軸Ａｘ１まわりで揺動（公転）するので、外歯３１と内歯２１とが部分的に噛み合うことになる。つまり、外歯歯車３が回転軸Ａｘ１まわりを揺動することで、図４に示すように、外歯３１を構成する複数の歯のうちの一部の歯が、内歯２１を構成する複数の歯のうちの一部の歯に噛み合うことになる。結果的に、歯車装置１では、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせることが可能となる。
【0043】
ここで、内歯歯車２における内歯２１の歯数は、外歯歯車３の外歯３１の歯数よりもＮ（Ｎは正の整数）だけ多い。本基本構成では一例として、Ｎが「１」であって、外歯歯車３の（外歯３１の）歯数は、内歯歯車２の（内歯２１の）歯数よりも「１」多い。このような外歯歯車３と内歯歯車２との歯数差は、歯車装置１での入力回転に対する出力回転の減速比を規定する。
【0044】
また、本基本構成では一例として、外歯歯車３の厚みは、内歯歯車２における歯車本体２２の厚みよりも小さい。さらに、外歯３１の歯筋方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の寸法は、内歯２１の歯筋方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の寸法よりも小さい。言い換えれば、回転軸Ａｘ１に平行な方向においては、内歯２１の歯筋の範囲内に、外歯３１が収まることになる。
【0045】
本基本構成では、上述したように、外歯歯車３の自転成分相当の回転が、軸受け部材６の内輪６１と一体化された出力軸の回転（出力回転）として取り出される。そのため、外歯歯車３は、複数の内ピン４にて内輪６１と連結される。外歯歯車３には、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、複数の内ピン４を挿入するための複数の遊嵌孔３２が形成されている。遊嵌孔３２は内ピン４と同数だけ設けられており、本基本構成では一例として、遊嵌孔３２及び内ピン４は、１８個ずつ設けられている。複数の遊嵌孔３２の各々は、円形状に開口しており、外歯歯車３を厚み方向に沿って貫通する孔である。複数（ここでは１８個）の遊嵌孔３２は、開口部３３と同心の仮想円上に、円周方向に等間隔で配置されている。
【0046】
複数の内ピン４は、外歯歯車３と軸受け部材６の内輪６１とを連結する部品である。複数の内ピン４の各々は、円柱状に形成されている。複数の内ピン４の直径及び長さは、複数の内ピン４において共通である。内ピン４の直径は、遊嵌孔３２の直径よりも一回り小さい。これにより、内ピン４は、遊嵌孔３２の内周面３２１との間に、空間的な余裕（隙間）を確保した状態で遊嵌孔３２に挿入される（図４参照）。
【0047】
軸受け部材６は、外輪６２及び内輪６１を有し、歯車装置１の出力を外輪６２に対する内輪６１の回転として取り出すための部品である。軸受け部材６は、外輪６２及び内輪６１に加えて、複数の転動体６３（図３参照）と、を有している。
【0048】
外輪６２及び内輪６１は、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、いずれも環状の部品である。外輪６２及び内輪６１は、いずれも平面視で真円となる、円環状を有している。内輪６１は、外輪６２よりも一回り小さく、外輪６２の内側に配置される。ここで、外輪６２の内径は内輪６１の外径よりも大きいため、外輪６２の内周面と内輪６１の外周面との間には隙間が生じる。
【0049】
内輪６１は、複数の内ピン４がそれぞれ挿入される複数の保持孔６１１を有している。保持孔６１１は内ピン４と同数だけ設けられており、本基本構成では一例として、保持孔６１１は１８個設けられている。複数の保持孔６１１の各々は、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、円形状に開口しており、内輪６１を厚み方向に沿って貫通する孔である。複数（ここでは１８個）の保持孔６１１は、内輪６１の外周と同心の仮想円上に、円周方向に等間隔で配置されている。保持孔６１１の直径は、内ピン４の直径以上であって、遊嵌孔３２の直径よりも小さい。
【0050】
さらに、内輪６１は出力軸と一体化され、内輪６１の回転が出力軸の回転として取り出される。そのため、内輪６１には、出力軸を取り付けるための複数の出力側取付穴６１２（図２参照）が形成されている。本基本構成では、複数の出力側取付穴６１２は、複数の保持孔６１１よりも内側であって、内輪６１の外周と同心の仮想円上に配置されている。
【0051】
外輪６２は、内歯歯車２の歯車本体２２と共に、ケース１０等の固定部材に固定される。そのため、外輪６２には、固定用の複数の透孔６２１が形成されている。具体的には、図３に示すように、外輪６２は、ケース１０との間に歯車本体２２を挟んだ状態で、透孔６２１及び歯車本体２２の固定孔２２２を通る固定用のねじ（ボルト）６０にて、ケース１０に対して固定されている。
【0052】
複数の転動体６３は、外輪６２と内輪６１との間の隙間に配置されている。複数の転動体６３は、外輪６２の円周方向に並べて配置されている。複数の転動体６３は、全て同一形状の金属部品であって、外輪６２の円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。
【0053】
本基本構成では一例として、軸受け部材６は、クロスローラベアリングである。つまり、軸受け部材６は、転動体６３として円筒状のコロを有している。そして、円筒状の転動体６３の軸は、回転軸Ａｘ１に直交する平面に対して４５度の傾きを有し、かつ内輪６１の外周に対して直交する。さらに、内輪６１の円周方向において互いに隣接する一対の転動体６３は、互いに軸方向が直交する向きに配置されている。このようなクロスローラベアリングからなる軸受け部材６では、ラジアル方向の荷重、スラスト方向（回転軸Ａｘ１に沿う方向）の荷重、及び回転軸Ａｘ１に対する曲げ力（曲げモーメント荷重）のいずれをも受けやすくなる。しかも、１つの軸受け部材６によって、これら３種類の荷重に耐えることができ、必要な剛性を確保することができる。
【0054】
偏心軸７は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、円筒状の部品である。偏心軸７は、軸心部７１と、偏心部７２と、を有している。軸心部７１は、少なくとも外周面が平面視において真円となる、円筒状を有している。軸心部７１の中心（中心軸）は、回転軸Ａｘ１と一致する。偏心部７２は、少なくとも外周面が平面視において真円となる、円盤状を有している。偏心部７２の中心（中心軸）は、回転軸Ａｘ１からずれた中心Ｃ１と一致する。ここで、回転軸Ａｘ１と中心Ｃ１との間の距離ΔＬ（図７Ｂ参照）は、軸心部７１に対する偏心部７２の偏心量となる。偏心部７２は、軸心部７１の長手方向（軸方向）の中央部において、軸心部７１の外周面から全周にわたって突出するフランジ形状をなす。上述した構成によれば、偏心軸７は、回転軸Ａｘ１を中心に軸心部７１が回転（自転）することで、偏心部７２が偏心運動することになる。
【0055】
本基本構成では、軸心部７１及び偏心部７２は１つの金属部材にて一体に形成されており、これにより、シームレスな偏心軸７が実現される。このような形状の偏心軸７は、偏心体軸受け５と共に外歯歯車３に組み合わされる。そのため、外歯歯車３に偏心体軸受け５及び偏心軸７が組み合わされた状態で偏心軸７が回転すると、外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１まわりで揺動する。
【0056】
さらに、偏心軸７は、軸心部７１を軸方向（長手方向）に貫通する貫通孔７３を有している。貫通孔７３は、軸心部７１における軸方向の両端面に円形状に開口している。貫通孔７３の中心（中心軸）は、回転軸Ａｘ１と一致する。貫通孔７３には、例えば、電源線及び信号線等のケーブル類を通すことが可能である。
【0057】
また、本基本構成では、駆動源１０１から、偏心軸７に入力としての回転力が加えられる。そのため、偏心軸７には、駆動源１０１につながる入力軸を取り付けるための複数の入力側取付穴７４（図７Ａ及び図７Ｂ参照）が形成されている。本基本構成では、複数の入力側取付穴７４は、軸心部７１の軸方向に一端面における貫通孔７３の周囲であって、貫通孔７３と同心の仮想円上に配置されている。
【0058】
偏心体軸受け５は、偏心体外輪５２及び偏心体内輪５１を有し、偏心軸７の回転のうちの自転成分を吸収し、偏心軸７の自転成分を除いた偏心軸７の回転、つまり偏心軸７の揺動成分（公転成分）のみを外歯歯車３に伝達するための部品である。偏心体軸受け５は、偏心体外輪５２及び偏心体内輪５１に加えて、複数の転動体５３（図３参照）を有している。
【0059】
偏心体外輪５２及び偏心体内輪５１は、いずれも環状の部品である。偏心体外輪５２及び偏心体内輪５１は、いずれも平面視で真円となる、円環状を有している。偏心体内輪５１は、偏心体外輪５２よりも一回り小さく、偏心体外輪５２の内側に配置される。ここで、偏心体外輪５２の内径は偏心体内輪５１の外径よりも大きいため、偏心体外輪５２の内周面と偏心体内輪５１の外周面との間には隙間が生じる。
【0060】
複数の転動体５３は、偏心体外輪５２と偏心体内輪５１との間の隙間に配置されている。複数の転動体５３は、偏心体外輪５２の円周方向に並べて配置されている。複数の転動体５３は、全て同一形状の金属部品であって、偏心体外輪５２の円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。本基本構成では一例として、偏心体軸受け５は、転動体５３としてボールを用いた深溝玉軸受けからなる。
【0061】
ここで、偏心体内輪５１の内径は、偏心軸７における偏心部７２の外径と一致する。偏心体軸受け５は、偏心体内輪５１に偏心軸７の偏心部７２が挿入された状態で、偏心軸７と組み合わされる。また、偏心体外輪５２の外径は、外歯歯車３における開口部３３の内径（直径）と一致する。偏心体軸受け５は、外歯歯車３の開口部３３に偏心体外輪５２が嵌め込まれた状態で、外歯歯車３と組み合わされる。言い換えれば、外歯歯車３の開口部３３には、偏心軸７の偏心部７２に装着された状態の偏心体軸受け５が収容される。
【0062】
また、本基本構成では一例として、偏心体軸受け５における偏心体内輪５１の幅方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の寸法は、偏心軸７の偏心部７２の厚みと略同一である。偏心体外輪５２の幅方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の寸法は、偏心体内輪５１の幅方向の寸法に比べてやや小さい。さらに、偏心体外輪５２の幅方向の寸法は、外歯歯車３の厚みに比べて大きい。そのため、回転軸Ａｘ１に平行な方向においては、偏心体軸受け５の範囲内に、外歯歯車３が収まることになる。一方で、偏心体外輪５２の幅方向の寸法は、内歯２１の歯筋方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の寸法よりも小さい。そのため、回転軸Ａｘ１に平行な方向においては、内歯歯車２の範囲内に、偏心体軸受け５が収まることになる。
【0063】
偏心体軸受け５及び偏心軸７が外歯歯車３に組み合わされた状態で、偏心軸７が回転すると、偏心体軸受け５においては、偏心体内輪５１の中心Ｃ１からずれた回転軸Ａｘ１まわりで偏心体内輪５１が回転（偏心運動）する。このとき、偏心軸７の自転成分は偏心体軸受け５で吸収される。したがって、外歯歯車３には、偏心体軸受け５により、偏心軸７の自転成分を除いた偏心軸７の回転、つまり偏心軸７の揺動成分（公転成分）のみが伝達されることになる。よって、外歯歯車３に偏心体軸受け５及び偏心軸７が組み合わされた状態で偏心軸７が回転すると、外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１まわりで揺動する。
【0064】
支持体８は、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、環状に形成され、複数の内ピン４を支持する部品である。支持体８は、複数の内ピン４がそれぞれ挿入される複数の支持孔８２を有している。支持孔８２は内ピン４と同数だけ設けられており、本基本構成では一例として、支持孔８２は１８個設けられている。複数の支持孔８２の各々は、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、円形状に開口しており、支持体８を厚み方向に沿って貫通する孔である。複数（ここでは１８個）の支持孔８２は、支持体８の外周面８１と同心の仮想円上に、円周方向に等間隔で配置されている。支持孔８２の直径は、内ピン４の直径以上であって、遊嵌孔３２の直径よりも小さい。本基本構成では一例として、支持孔８２の直径は、内輪６１に形成されている保持孔６１１の直径と等しい。
【0065】
支持体８は、図３に示すように、回転軸Ａｘ１の一方側（入力側）から外歯歯車３に対向するように配置される。そして、複数の支持孔８２に複数の内ピン４が挿入されることで、支持体８は、複数の内ピン４を束ねるように機能する。さらに、支持体８は、外周面８１を複数の外ピン２３に接触させることにより位置規制されている。これにより、複数の外ピン２３によって支持体８の芯出しが行われ、結果的に、支持体８に支持されている複数の内ピン４についても、複数の外ピン２３にて芯出しが行われる。支持体８については、「（３．３）支持体」の欄で詳しく説明する。
【0066】
第１ベアリング９１及び第２ベアリング９２は、それぞれ偏心軸７の軸心部７１に装着される。具体的には、第１ベアリング９１及び第２ベアリング９２は、図３に示すように、回転軸Ａｘ１に平行な方向において偏心部７２を挟むように、軸心部７１における偏心部７２の両側に装着される。第１ベアリング９１は、偏心部７２から見て、回転軸Ａｘ１の入力側に配置される。第２ベアリング９２は、偏心部７２から見て、回転軸Ａｘ１の出力側に配置される。第１ベアリング９１は、ケース１０に対して偏心軸７を回転可能に保持する。第２ベアリング９２は、軸受け部材６の内輪６１に対して偏心軸７を回転可能に保持する。これにより、偏心軸７の軸心部７１は、回転軸Ａｘ１に平行な方向における偏心部７２の両側の２箇所において、回転可能に保持されることになる。
【0067】
ケース１０は、円筒状であって、回転軸Ａｘ１の出力側に、フランジ部１１を有している。フランジ部１１には、ケース１０自体を固定するための複数の設置孔１１１が形成されている。また、ケース１０における回転軸Ａｘ１の出力側の端面には、軸受け孔１２が形成されている。軸受け孔１２は、円形状に開口している。軸受け孔１２内に第１ベアリング９１が嵌め込まれることにより、ケース１０に対して第１ベアリング９１が取り付けられる。
【0068】
また、ケース１０における回転軸Ａｘ１の出力側の端面であって、軸受け孔１２の周囲には、複数のねじ穴１３が形成されている。複数のねじ穴１３は、内歯歯車２の歯車本体２２及び軸受け部材６の外輪６２をケース１０に固定するために用いられる。具体的には、固定用のねじ６０が、外輪６２の透孔６２１及び歯車本体２２の固定孔２２２を通して、ねじ穴１３に締め付けられることにより、歯車本体２２及び外輪６２がケース１０に対して固定される。
【0069】
また、本基本構成に係る歯車装置１は、図３に示すように、複数のオイルシール１４，１５，１６等を更に備えている。オイルシール１４は、偏心軸７における回転軸Ａｘ１の入力側の端部に装着され、ケース１０と偏心軸７（軸心部７１）との間の隙間を塞いでいる。オイルシール１５は、偏心軸７における回転軸Ａｘ１の出力側の端部に装着され、内輪６１と偏心軸７（軸心部７１）との間の隙間を塞いでいる。オイルシール１６は、軸受け部材６における回転軸Ａｘ１の出力側の端面に装着され、内輪６１と外輪６２との間の隙間を塞いでいる。これら複数のオイルシール１４，１５，１６で密閉された空間は、潤滑剤保持空間１７（図９参照）を構成する。潤滑剤保持空間１７は、軸受け部材６の内輪６１と外輪６２との間の空間を含む。さらに、潤滑剤保持空間１７内には、複数の外ピン２３、外歯歯車３、偏心体軸受け５、支持体８、第１ベアリング９１及び第２ベアリング９２等が収容される。
【0070】
そして、潤滑剤保持空間１７には、潤滑剤が注入されている。潤滑剤は液体であって、潤滑剤保持空間内１７を流動可能である。そのため、歯車装置１の使用時においては、例えば、複数の外ピン２３からなる内歯２１と外歯歯車３の外歯３１との噛み合い部位には、潤滑剤が入り込む。本開示でいう「液体」は、液状又はゲル状の物質を含む。ここでいう「ゲル状」は、液体と固体との中間の性質を有する状態を意味し、液相と固相との２つの相からなるコロイド（colloid）の状態を含む。例えば、分散媒が液相であって、分散質が液相であるエマルション（emulsion）、分散質が固相であるサスペンション（suspension）等の、ゲル（gel）又はゾル（sol）と呼ばれる状態が「ゲル状」に含まれる。また、分散媒が固相であって、分散質が液相である状態も、「ゲル状」に含まれる。本基本構成では一例として、潤滑剤は、液状の潤滑油（オイル）である。
【0071】
上述した構成の歯車装置１では、偏心軸７に入力としての回転力が加えられて、偏心軸７が回転軸Ａｘ１を中心に回転することで、外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１まわりで揺動（公転）する。このとき、外歯歯車３は、内歯歯車２の内側で内歯歯車２に対して内接し、外歯３１の一部が内歯２１の一部に噛み合った状態で揺動するので、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が内歯歯車２の円周方向に移動する。これにより、外歯歯車３と内歯歯車２との歯数差に応じた相対回転が両歯車（内歯歯車２及び外歯歯車３）の間に発生する。そして、軸受け部材６の内輪６１には、複数の内ピン４により、外歯歯車３の揺動成分（公転成分）を除いた、外歯歯車３の回転（自転成分）が伝達される。その結果、内輪６１に一体化された出力軸からは、両歯車の歯数差に応じて、比較的高い減速比で減速された回転出力が得られることになる。
【0072】
ところで、本基本構成に係る歯車装置１においては、上述したように、内歯歯車２と外歯歯車３との歯数差は、歯車装置１での入力回転に対する出力回転の減速比を規定することになる。つまり、内歯歯車２の歯数を「Ｖ１」、外歯歯車３の歯数を「Ｖ２」とした場合、減速比Ｒ１は、下記式１で表される。
【0073】
Ｒ１＝Ｖ２／（Ｖ１－Ｖ２）・・・（式１）
要するに、内歯歯車２と外歯歯車３との歯数差（Ｖ１－Ｖ２）が小さいほど、減速比Ｒ１は大きくなる。一例として、内歯歯車２の歯数Ｖ１が「５２」、外歯歯車３の歯数Ｖ２が「５１」、その歯数差（Ｖ１－Ｖ２）が「１」であるので、上記式１より、減速比Ｒ１は「５１」となる。この場合、回転軸Ａｘ１の入力側から見て、偏心軸７が回転軸Ａｘ１を中心に時計回りに１周（３６０度）回転すると、内輪６１は回転軸Ａｘ１を中心に歯数差「１」の分（つまり約７．０６度）だけ反時計回りに回転する。
要するに、内歯歯車２と外歯歯車３との歯数差（Ｖ１－Ｖ２）が小さいほど、減速比Ｒ１は大きくなる。一例として、内歯歯車２の歯数Ｖ１が「５２」、外歯歯車３の歯数Ｖ２が「５１」、その歯数差（Ｖ１－Ｖ２）が「１」であるので、上記式１より、減速比Ｒ１は「５１」となる。この場合、回転軸Ａｘ１の入力側から見て、偏心軸７が回転軸Ａｘ１を中心に時計回りに１周（３６０度）回転すると、内輪６１は回転軸Ａｘ１を中心に歯数差「１」の分（つまり約７．０６度）だけ反時計回りに回転する。
【0074】
本基本構成に係る歯車装置１によれば、このように高い減速比Ｒ１が、１段の歯車（内歯歯車２及び外歯歯車３）の組み合わせで実現可能である。
【0075】
また、歯車装置１は、少なくとも、内歯歯車２と、外歯歯車３と、複数の内ピン４と、軸受け部材６と、支持体８と、を備えていればよく、例えば、スプラインブッシュ等を構成要素として更に備えていてもよい。
【0076】
ところで、本基本構成に係る歯車装置１のように、高速回転側となる入力回転が偏心運動を伴う場合、高速回転する回転体の重量バランスがとれていないと、振動等につながる可能性があるため、カウンタウェイト等を用いて重量バランスをとることがある。すなわち、偏心体内輪５１及び偏心体内輪５１と共に回転する部材（偏心軸７）の少なくとも一方からなる回転体が高速で偏心運動することから、当該回転体の回転軸Ａｘ１に対する重量バランスをとることが好ましい。本基本構成では、図３及び図４に示すように、偏心軸７における偏心部７２の一部に、空隙７５を設けることによって、回転軸Ａｘ１に対する回転体の重量バランスをとる。
【0077】
要するに、本基本構成では、カウンタウェイト等を付加するのではなく、回転体（ここでは偏心軸７）の一部を肉抜きすることで軽量化し、これによって回転軸Ａｘ１に対する回転体の重量バランスをとっている。すなわち、本基本構成に係る歯車装置１は、外歯歯車３に形成された開口部３３に収容され、外歯歯車３を揺動させる偏心体軸受け５を備えている。偏心体軸受け５は、偏心体外輪５２及び偏心体外輪５２の内側に配置される偏心体内輪５１を有する。偏心体内輪５１及び偏心体内輪５１と共に回転する部材の少なくとも一方からなる回転体は、偏心体内輪５１の回転軸Ａｘ１から見て、偏心体外輪５２の中心Ｃ１側の一部に空隙７５を有する。本基本構成では、偏心軸７が「偏心体内輪５１と共に回転する部材」であって、「回転体」に相当する。したがって、偏心軸７の偏心部７２に形成された空隙７５が、回転体の空隙７５に相当する。この空隙７５は、図３及び図４に示すように、回転軸Ａｘ１から見て中心Ｃ１側の位置にあるので、偏心軸７の重量バランスを、回転軸Ａｘ１から周方向に均等に近づけるように作用する。
【0078】
より詳細には、空隙７５は、偏心体内輪５１の回転軸Ａｘ１に沿って回転体を貫通する貫通孔７３の内周面に形成された凹部を含む。つまり、本基本構成では、回転体は偏心軸７であるので、偏心軸７を回転軸Ａｘ１に沿って貫通する貫通孔７３の内周面に形成された凹部が、空隙７５として機能する。このように、貫通孔７３の内周面に形成された凹部を空隙７５として利用することで、外観上の変更を伴わずに、回転体の重量バランスをとることが可能となる。
【0079】
【0080】
まず前提として、複数の内ピン４は、上述したように、外歯歯車３と軸受け部材６の内輪６１とを連結する部品である。具体的には、内ピン４の長手方向の一端部（本基本構成では回転軸Ａｘ１の入力側の端部）は、外歯歯車３の遊嵌孔３２に挿入され、内ピン４の長手方向の他端部（本基本構成では回転軸Ａｘ１の出力側の端部）は、内輪６１の保持孔６１１に挿入されている。
【0081】
ここで、内ピン４の直径は、遊嵌孔３２の直径よりも一回り小さいので、内ピン４と遊嵌孔３２の内周面３２１との間には隙間が確保され、内ピン４は、遊嵌孔３２内を移動可能、つまり遊嵌孔３２の中心に対して相対的に移動可能である。一方、保持孔６１１の直径は、内ピン４の直径以上ではあるものの、遊嵌孔３２の直径よりも小さい。本基本構成では、保持孔６１１の直径は、内ピン４の直径と略同一であって、内ピン４の直径よりも僅かに大きい。そのため、内ピン４は、保持孔６１１内での移動が規制、つまり保持孔６１１の中心に対する相対的な移動が禁止される。したがって、内ピン４は、外歯歯車３においては遊嵌孔３２内を公転可能な状態で保持され、内輪６１に対しては保持孔６１１内を公転不能な状態で保持される。これにより、外歯歯車３の揺動成分、つまり外歯歯車３の公転成分は、遊嵌孔３２と内ピン４との遊嵌によって吸収され、内輪６１には、複数の内ピン４により、外歯歯車３の揺動成分（公転成分）を除いた、外歯歯車３の回転（自転成分）が伝達される。
【0082】
ところで、本基本構成では、内ピン４の直径が保持孔６１１よりも僅かに大きいことで、内ピン４は、保持孔６１１に挿入された状態において、保持孔６１１内での公転は禁止されるものの、保持孔６１１内での自転は可能である。つまり、内ピン４は、保持孔６１１に挿入された状態でも、保持孔６１１に圧入される訳ではないので、保持孔６１１内で自転可能である。このように、本基本構成に係る歯車装置１では、複数の内ピン４の各々は、自転可能な状態で内輪６１に保持されるので、遊嵌孔３２内を内ピン４が公転する際に、内ピン４自体が自転可能である。
【0083】
要するに、本基本構成においては、内ピン４は、外歯歯車３に対しては遊嵌孔３２内での公転及び自転の両方が可能な状態で保持され、内輪６１に対しては保持孔６１１内での自転のみが可能な状態で保持される。つまり、複数の内ピン４は、各々の自転が拘束されない状態（自転可能な状態）で、回転軸Ａｘ１を中心に回転（公転）可能であって、かつ複数の遊嵌孔３２内で公転可能である。したがって、複数の内ピン４にて外歯歯車３の回転（自転成分）を内輪６１に伝達するに際しては、内ピン４は、遊嵌孔３２内で公転及び自転をしつつ、保持孔６１１内で自転することができる。そのため、遊嵌孔３２内を内ピン４が公転する際に、内ピン４は、自転可能な状態にあるので、遊嵌孔３２の内周面３２１に対して転動することになる。言い換えれば、内ピン４は、遊嵌孔３２の内周面３２１上を転がるようにして遊嵌孔３２内で公転するので、遊嵌孔３２の内周面３２１と内ピン４との間の摩擦抵抗による損失が生じにくい。
【0084】
このように、本基本構成に係る構成では、そもそも遊嵌孔３２の内周面３２１と内ピン４との間の摩擦抵抗による損失が生じにくいので、内ローラを省略することが可能である。そこで、本基本構成では、複数の内ピン４の各々は、遊嵌孔３２の内周面３２１に直接的に接触する構成を採用する。つまり、本基本構成では、内ローラが装着されていない状態の内ピン４を遊嵌孔３２に挿入し、内ピン４が直接的に遊嵌孔３２の内周面３２１に接触する構成とする。これにより、内ローラを省略できて、遊嵌孔３２の径を比較的小さく抑えることができるので、外歯歯車３の小型化（特に小径化）が可能となり、歯車装置１全体としても小型化を図りやすくなる。外歯歯車３の寸法を一定とするのであれば、上記第１関連技術に比較して、例えば、内ピン４の数（本数）を増やして回転の伝達をスムーズにしたり、内ピン４を太くして強度を向上させたりすることも可能である。さらに、内ローラの分だけ部品点数を少なく抑えることができ、歯車装置１の低コスト化にもつながる。
【0085】
また、本基本構成に係る歯車装置１では、複数の内ピン４の各々は、少なくとも一部が軸受け部材６の軸方向において軸受け部材６と同じ位置に配置されている。つまり、図９に示すように、回転軸Ａｘ１に平行な方向においては、内ピン４は、その少なくとも一部が軸受け部材６と同じ位置に配置されている。言い換えれば、回転軸Ａｘ１に平行な方向における軸受け部材６の両端面間には、内ピン４の少なくとも一部が位置する。さらに言い換えれば、複数の内ピン４の各々は、少なくとも一部が軸受け部材６の外輪６２の内側に配置されることになる。本基本構成では、内ピン４のうち、回転軸Ａｘ１の出力側の端部は、回転軸Ａｘ１に平行な方向において、軸受け部材６と同じ位置にある。要するに、内ピン４のうちの回転軸Ａｘ１の出力側の端部は、軸受け部材６の内輪６１に形成された保持孔６１１に挿入されているので、少なくとも当該端部は、軸受け部材６の軸方向において軸受け部材６と同じ位置に配置されることになる。
【0086】
このように、複数の内ピン４の各々の少なくとも一部が、軸受け部材６の軸方向において軸受け部材６と同じ位置に配置されることで、回転軸Ａｘ１に平行な方向における歯車装置１の寸法を小さく抑えることができる。つまり、軸受け部材６の軸方向に、軸受け部材６と内ピン４とが並ぶ（対向する）構成に比べて、本基本構成に係る歯車装置１では、回転軸Ａｘ１に平行な方向における歯車装置１の寸法を小さくでき、歯車装置１の更なる小型化（薄型化）に貢献可能である。
【0087】
ここで、保持孔６１１における、回転軸Ａｘ１の出力側の開口面は、例えば、内輪６１と一体化される出力軸等に閉塞される。これにより、回転軸Ａｘ１の出力側（図９の右側）への内ピン４の移動に関しては、内輪６１と一体化される出力軸等で規制される。
【0088】
また、本基本構成では、内輪６１に対する内ピン４の自転が円滑になされるように、以下の構成を採用している。すなわち、内輪６１に形成された保持孔６１１の内周面と内ピン４との間に、潤滑剤（潤滑油）を介在させることにより、内ピン４の自転を円滑にしている。特に本基本構成では、内輪６１と外輪６２との間には潤滑剤が注入される潤滑剤保持空間１７が存在するので、潤滑剤保持空間１７内の潤滑剤を利用して、内ピン４の自転の円滑化を図る。
【0089】
本基本構成では、図９に示すように、内輪６１は、複数の内ピン４がそれぞれ挿入される複数の保持孔６１１と、複数の連結路６４と、を有している。複数の連結路６４は、内輪６１と外輪６２との間の潤滑剤保持空間１７と複数の保持孔６１１との間をつなぐ。具体的には、内輪６１には、保持孔６１１の内周面の一部であって転動体６３に対応する部位から、ラジアル方向に延びる連結路６４が形成されている。連結路６４は、内輪６１における外輪６２との対向面における転動体６３を収容する凹部（溝）の底面と、保持孔６１１の内周面との間を貫通する孔である。言い換えれば、連結路６４の潤滑剤保持空間１７側の開口面は、軸受け部材６の転動体６３に臨む（対向する）位置に配置されている。このような連結路６４を介して、潤滑剤保持空間１７と保持孔６１１とが空間的につながる。
【0090】
上述した構成によれば、連結路６４にて潤滑剤保持空間１７と保持孔６１１とが連結されるので、潤滑剤保持空間１７内の潤滑剤が連結路６４を通して保持孔６１１に供給されるようになる。つまり、軸受け部材６が動作して転動体６３が回転すると、転動体６３がポンプとして機能して、潤滑剤保持空間１７内の潤滑剤を、連結路６４経由で保持孔６１１に送り込むことが可能である。特に、連結路６４の潤滑剤保持空間１７側の開口面が、軸受け部材６の転動体６３に臨む（対向する）位置にあることで、転動体６３の回転時に、転動体６３がポンプとして効率的に作用する。その結果、保持孔６１１の内周面と内ピン４との間には潤滑剤が介在し、内輪６１に対する内ピン４の自転の円滑化を図ることができる。
【0091】
（３．３）支持体
次に、本基本構成に係る歯車装置１の支持体８の構成について、図１０を参照して、より詳細に説明する。図１０は図３のＢ１－Ｂ１線断面図である。ただし、図１０では、支持体８以外の部品については、断面であってもハッチングを省略している。また、図１０では、内歯歯車２及び支持体８のみを図示し、その他の部品（内ピン４等）の図示を省略する。さらに、図１０では、歯車本体２２の内周面２２１の図示を省略している。
次に、本基本構成に係る歯車装置１の支持体８の構成について、図１０を参照して、より詳細に説明する。図１０は図３のＢ１－Ｂ１線断面図である。ただし、図１０では、支持体８以外の部品については、断面であってもハッチングを省略している。また、図１０では、内歯歯車２及び支持体８のみを図示し、その他の部品（内ピン４等）の図示を省略する。さらに、図１０では、歯車本体２２の内周面２２１の図示を省略している。
【0092】
まず前提として、支持体８は、上述したように、複数の内ピン４を支持する部品である。つまり、支持体８は、複数の内ピン４を束ねることにより、外歯歯車３の回転（自転成分）を内輪６１に伝達する際の、複数の内ピン４にかかる荷重を分散する。具合的には、複数の内ピン４がそれぞれ挿入される複数の支持孔８２を有している。本基本構成では一例として、支持孔８２の直径は、内輪６１に形成されている保持孔６１１の直径と等しい。そのため、支持体８は、複数の内ピン４の各々が自転可能な状態で、複数の内ピン４を支持する。つまり、複数の内ピン４の各々は、軸受け部材６の内輪６１と支持体８とのいずれに対しても、自転可能な状態で保持されている。
【0093】
このように、支持体８は、周方向及び径方向の両方について、複数の内ピン４の支持体８に対する位置決めを行う。つまり、内ピン４は、支持体８の支持孔８２に挿入されることで、回転軸Ａｘ１に直交する平面内での全方向に対する移動が規制される。そのため、内ピン４は、支持体８にて、周方向だけでなく径方向（ラジアル方向）についても位置決めされることになる。
【0094】
ここで、支持体８は、少なくとも外周面８１が平面視において真円となる、円環状を有している。そして、支持体８は、外周面８１を、内歯歯車２における複数の外ピン２３に接触させることにより位置規制されている。複数の外ピン２３は、内歯歯車２の内歯２１を構成するので、言い換えれば、支持体８は、外周面８１を内歯２１に接触させることにより位置規制される。ここで、支持体８の外周面８１の直径は、内歯歯車２における内歯２１の先端を通る仮想円（歯先円）の直径と同一である。そのため、複数の外ピン２３は、全て支持体８の外周面８１に接触する。よって、支持体８が複数の外ピン２３にて位置規制された状態では、支持体８の中心は、内歯歯車２の中心（回転軸Ａｘ１）と重なるように位置規制される。これにより、支持体８の芯出しが行われ、結果的に、支持体８に支持されている複数の内ピン４についても、複数の外ピン２３にて芯出しが行われる。
【0095】
また、複数の内ピン４は、回転軸Ａｘ１を中心に回転（公転）することで、外歯歯車３の回転（自転成分）を内輪６１に伝達する。そのため、複数の内ピン４を支持する支持体８は、複数の内ピン４及び内輪６１と共に、回転軸Ａｘ１を中心に回転する。このとき、支持体８は複数の外ピン２３にて芯出しがされているので、支持体８の中心が回転軸Ａｘ１上に維持された状態で、支持体８は円滑に回転する。しかも、支持体８は、その外周面８１が複数の外ピン２３に接触した状態で回転するので、支持体８の回転に伴って、複数の外ピン２３の各々は回転（自転）する。よって、支持体８は、内歯歯車２と共にニードルベアリング（針状ころ軸受け）を構成し、円滑に回転する。
【0096】
すなわち、支持体８の外周面８１は、複数の外ピン２３に接した状態で複数の内ピン４と一緒に歯車本体２２に対して相対的に回転する。そのため、内歯歯車２の歯車本体２２を「外輪」、支持体８を「内輪」とみなせば、両者の間に介在する複数の外ピン２３は「転動体（コロ）」として機能する。このように、支持体８は、内歯歯車２（歯車本体２２及び複数の外ピン２３）と共に、ニードルベアリングを構成することとなり、円滑な回転が可能となる。
【0097】
さらに、支持体８は、歯車本体２２との間に複数の外ピン２３を挟んでいるので、支持体８は、歯車本体２２の内周面２２１から離れる向きの外ピン２３の移動を抑制する「ストッパ」としても機能する。つまり、複数の外ピン２３は、支持体８の外周面８１と歯車本体２２の内周面２２１との間で挟まれることになり、歯車本体２２の内周面２２１からの浮きが抑制される。要するに、本基本構成では、複数の外ピン２３の各々は、支持体８の外周面８１に接触することで、歯車本体２２から離れる向きの移動が規制されている。
【0098】
ところで、本基本構成では、図９に示すように、支持体８は、外歯歯車３を挟んで、軸受け部材６の内輪６１と反対側に位置する。つまり、支持体８、外歯歯車３及び内輪６１は、回転軸Ａｘ１に平行な方向に並べて配置されている。本基本構成では一例として、支持体８は、外歯歯車３から見て回転軸Ａｘ１の入力側に位置し、内輪６１は、外歯歯車３から見て回転軸Ａｘ１の出力側に位置する。そして、支持体８は、内輪６１と共に、内ピン４の長手方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の両端部を支持し、内ピン４の長手方向の中央部が、外歯歯車３の遊嵌孔３２に挿通される。要するに、本基本構成に係る歯車装置１は、外輪６２及び外輪６２の内側に配置される内輪６１を有し、内輪６１が外輪６２に対して相対的に回転可能に支持される軸受け部材６を備えている。そして、歯車本体２２は、外輪６２に固定される。ここで、外歯歯車３は、支持体８の軸方向において支持体８と内輪６１との間に位置する。
【0099】
この構成によれば、支持体８及び内輪６１は、内ピン４の長手方向の両端部を支持するので、内ピン４の傾きが生じにくい。特に、複数の内ピン４にかかる回転軸Ａｘ１に対する曲げ力（曲げモーメント荷重）をも受けやすくなる。また、本基本構成では、回転軸Ａｘ１と平行な方向において、支持体８は、外歯歯車３とケース１０との間に挟まれている。これにより、支持体８は、回転軸Ａｘ１の入力側（図９の左側）への移動がケース１０にて規制される。支持体８の支持孔８２を貫通して、支持体８から回転軸Ａｘ１の入力側へ突出する内ピン４についても、回転軸Ａｘ１の入力側（図９の左側）への移動はケース１０にて規制される。
【0100】
本基本構成ではさらに、支持体８及び内輪６１は、複数の外ピン２３の両端部に接触する。つまり、図９に示すように、支持体８は、外ピン２３の長手方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の一端部（回転軸Ａｘ１の入力側の端部）に接触する。内輪６１は、外ピン２３の長手方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の他端部（回転軸Ａｘ１の出力側の端部）に接触する。この構成によれば、支持体８及び内輪６１は、外ピン２３の長手方向の両端部で芯出しされるので、内ピン４の傾きが生じにくい。特に、複数の内ピン４にかかる回転軸Ａｘ１に対する曲げ力（曲げモーメント荷重）をも受けやすくなる。
【0101】
また、複数の外ピン２３は、支持体８の厚み以上の長さを有する。言い換えれば、回転軸Ａｘ１に平行な方向においては、内歯２１の歯筋の範囲内に、支持体８が収まることになる。これにより、支持体８の外周面８１は、内歯２１の歯筋方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の全長にわたり複数の外ピン２３に接触することになる。したがって、支持体８の外周面８１が部分的に摩耗する「片減り」のような不具合が生じにくい。
【0102】
また、本基本構成では、支持体８の外周面８１は、支持体８の外周面８１に隣接する一表面に比べて表面粗さが小さい。つまり、支持体８における軸方向（厚み方向）の両端面に比べて、外周面８１の表面粗さは小さい。本開示でいう「表面粗さ」は、物体の表面の粗さの程度を意味し、値が小さい程、表面の凹凸が小さく（少なく）、滑らかである。本基本構成では一例として、表面粗さは算術平均粗さ（Ｒａ）であることとする。例えば、研磨等の処理により、外周面８１は、支持体８における外周面８１以外の面に比べて、表面粗さが小さくされている。この構成では、支持体８の回転がより円滑になる。
【0103】
また、本基本構成では、支持体８の外周面８１の硬度は、複数の外ピン２３の周面より低く、歯車本体２２の内周面２２１より高い。本開示でいう「硬度」は、物体の硬さの程度を意味し、金属の硬度は、例えば、鋼球を一定の圧力で押しつけてできるくぼみの大小で表される。具体的には、金属の硬度の一例として、ロックウェル硬さ（ＨＲＣ）、ブリネル硬さ（ＨＢ）、ビッカース硬さ（ＨＶ）又はショア硬さ（Ｈｓ）等がある。金属部品の硬度を高める（硬くする）手段としては、例えば、合金化又は熱処理等がある。本基本構成では一例として、浸炭焼き入れ等の処理により、支持体８の外周面８１の硬度が高められている。この構成では、支持体８の回転によっても摩耗粉等が生じにくく、支持体８の円滑な回転を長期にわたって維持しやすい。
【0104】
（４）適用例
次に、本基本構成に係る歯車装置１及びアクチュエータ１００の適用例について、説明する。
次に、本基本構成に係る歯車装置１及びアクチュエータ１００の適用例について、説明する。
【0105】
本基本構成に係る歯車装置１及びアクチュエータ１００は、例えば、水平多関節ロボット、いわゆるスカラ（SCARA：Selective Compliance Assembly Robot Arm）型ロボットのようなロボットに適用される。
【0106】
また、本基本構成に係る歯車装置１及びアクチュエータ１００の適用例は、上述したような水平多関節ロボットに限らず、例えば、水平多関節ロボット以外の産業用ロボット、又は産業用以外のロボット等であってもよい。水平多関節ロボット以外の産業用ロボットには、一例として、垂直多関節型ロボット又はパラレルリンク型ロボット等がある。産業用以外のロボットには、一例として、家庭用ロボット、介護用ロボット又は医療用ロボット等がある。
【0107】
（実施形態１）
＜概要＞
本実施形態に係る歯車装置１Ａは、図１１～図１３に示すように、主として外歯歯車３、及び外歯歯車３を駆動するための構成が、基本構成に係る歯車装置１と相違する。以下、基本構成と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。図１１は、歯車装置１Ａの概略断面図である。図１１においては、領域Ｚ１，Ｚ２の拡大図を吹き出し内に示している。図１２及び図１３は、図１１のＡ１－Ａ１線断面図である。ただし、図１２及び図１３では、断面であってもハッチングを省略している。さらに、図１２及び図１３では、歯車本体２２の内周面２２１の図示を省略している。
＜概要＞
本実施形態に係る歯車装置１Ａは、図１１～図１３に示すように、主として外歯歯車３、及び外歯歯車３を駆動するための構成が、基本構成に係る歯車装置１と相違する。以下、基本構成と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。図１１は、歯車装置１Ａの概略断面図である。図１１においては、領域Ｚ１，Ｚ２の拡大図を吹き出し内に示している。図１２及び図１３は、図１１のＡ１－Ａ１線断面図である。ただし、図１２及び図１３では、断面であってもハッチングを省略している。さらに、図１２及び図１３では、歯車本体２２の内周面２２１の図示を省略している。
【0108】
内歯歯車２の構成自体は基本構成と同様であって、本実施形態においても、内歯歯車２は、環状の歯車本体２２と、歯車本体２２の内周面２２１に形成された複数の内周溝２２３に自転可能な状態で保持され内歯２１を構成する複数の外ピン２３と、を有する。一方、本実施形態では、外歯歯車３は、外歯３１を有し、内歯歯車２の内側に配置される環状の部材である。また、本実施形態に係る歯車装置１Ａは、基本構成との大きな相違点として、外歯歯車３の内側に配置され、外歯歯車３に撓みを生じさせる撓み発生器４０、を備える。撓み発生器４０は、回転軸Ａｘ１を中心に回転駆動される非円形状のカム４１、及びカム４１の外側に装着されるベアリング４２を有する。歯車装置１Ａは、カム４１の回転に伴って外歯歯車３を変形させ、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせて、外歯歯車３を内歯歯車２との歯数差に応じて内歯歯車２に対して相対的に回転させる。
【0109】
本開示でいう「非円形状」とは、真円ではない形状を意味し、例えば、楕円形状及び長円形状等を含む。本実施形態では一例として、撓み発生器４０の非円形状のカム４１は、「長円形状」であることとする。つまり、本実施形態では、撓み発生器４０は、外歯歯車３を長円形状に撓ませることになる。本開示でいう「長円形状」は、２つの半円を２本の直線でつないだ形状であって、いわゆるトラック形状（オーバル形状）を意味する。より詳細には、半径の等しい２つの半円を、２本の共通外接線でつないだ形状を「長円形状」とする。
【0110】
すなわち、本実施形態では、内歯歯車２の歯車本体２２が剛性を有するのに対して、外歯歯車３は可撓性を有している。本開示でいう「剛性」は、物体に外力が加わり物体が変形しようとするとき、物体がその変形に抵抗する性質のことを意味する。言い換えれば、剛性を持つ物体は、外力が加わっても変形しにくい。また、本開示でいう「可撓性」は、物体に外力が加わったときに、物体が弾性変形する（撓む）性質のことを意味する。言い換えれば、可撓性を持つ物体は、外力が加わったときに弾性変形しやすい。したがって、「剛性」と「可撓性」とは相反する意味である。
【0111】
特に、本開示においては、内歯歯車２の歯車本体２２が持つ「剛性」と、外歯歯車３が持つ「可撓性」とは、相対的な意味で用いている。すなわち、歯車本体２２が持つ「剛性」は、少なくとも外歯歯車３に比較して相対的に、歯車本体２２が高い剛性を持つ、つまり外力が加わっても変形しにくいことを意味する。同様に、外歯歯車３が持つ「可撓性」は、少なくとも歯車本体２２に比較して相対的に、外歯歯車３が高い可撓性を持つ、つまり外力が加わったときに弾性変形しやすいことを意味する。
【0112】
そして、本実施形態に係る歯車装置１Ａでは、撓み発生器４０が外歯歯車３を非円形状（一例として長円形状）に撓ませることにより、内歯歯車２の内歯２１（外ピン２３）に対して外歯歯車３の外歯３１を部分的に噛み合わせる。この状態で、撓み発生器４０のカム４１が回転すると、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が、内歯歯車２の円周方向に移動し、外歯歯車３を内歯歯車２との歯数差に応じた相対回転が両歯車（内歯歯車２及び外歯歯車３）の間に発生する。要するに、外歯歯車３は、基本構成のように回転軸Ａｘ１からずれた偏心軸を中心に回転する偏心運動（揺動）するのではなく、撓み発生器４０により非円形状（一例として長円形状）に変形した状態の長軸方向Ｄ１（図１２参照）が回転軸Ａｘ１を中心に回転することにより、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が、内歯歯車２の円周方向に移動する。ここで、内歯歯車２の歯車本体２２が固定されているとすれば、両歯車の相対回転に伴って、外歯歯車３が回転することになる。その結果、外歯歯車３からは、両歯車の歯数差に応じて、比較的高い減速比で減速された回転出力が得られることになる。
【0113】
ここで、本実施形態に係る歯車装置１Ａでは、図１３に示すように、内歯歯車２の周方向の１８０度以上を占める同時噛合範囲Ｒａ１において、内歯２１と外歯３１とが噛み合う。本開示でいう「同時噛合範囲」は、任意のタイミングにおいて、内歯２１と外歯３１とが同時に噛み合うことになる範囲を意味し、同時噛合範囲の全域が内歯２１と外歯３１との噛み合い位置になる。すなわち、歯車装置１Ａにおいては、内歯歯車２の内歯２１（外ピン２３）に対して外歯歯車３の外歯３１が部分的に噛み合うところ、内歯歯車２の周方向における同時噛合範囲Ｒａ１でのみ内歯２１と外歯３１とが噛み合い、同時噛合範囲Ｒａ１以外では内歯２１と外歯３１とは噛み合わない。そして、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置である同時噛合範囲Ｒａ１は、カム４１の回転に伴って内歯歯車２の周方向に移動することになる。本実施形態では、このような同時噛合範囲Ｒａ１が、内歯歯車２の周方向の１８０度以上、つまり半分以上を占めている。言い換えれば、内歯２１と外歯３１とが噛み合わない非噛合範囲Ｒａ２は、内歯歯車２の周方向の１８０度未満、つまり半分未満である。
【0114】
要するに、本実施形態に係る歯車装置１Ａにおいては、内歯歯車２の周方向の半分以上の同時噛合範囲Ｒａ１にて、外歯歯車３が内歯歯車２から拘束されることになり、撓み発生器４０から離れる向きの外歯歯車３の移動（変形）が抑制される。したがって、内歯歯車２の周方向の半分以上の広範囲にわたって、内歯２１と外歯３１との噛み合いを安定させることができる。結果的に、歯車装置１Ａは、動作中の振動、及び動作中に過度なトルクがかかった際に内歯歯車２と外歯歯車３との間の噛み合いが瞬間的にずれてしまうラチェッティング等の不具合が生じにくくなる。言い換えれば、本実施形態に係る歯車装置１Ａによれば、低振動で、かつ耐衝撃性を向上させた構造を実現できる、という利点がある。
【0115】
また、本実施形態においては、上述したように、外歯歯車３は回転軸Ａｘ１からずれた偏心軸を中心に回転する偏心運動（揺動）するのではなく、撓み発生器４０により非円形状に変形した状態の長軸方向Ｄ１が回転軸Ａｘ１を中心に回転する。そのため、本実施形態に係る歯車装置１Ａでは、外歯歯車３を偏心運動させるための偏心軸７は省略され、偏心軸７に代えて入力手段として撓み発生器４０のカム４１が設けられている。
【0116】
さらに、外歯歯車３は（出力側の）回転軸Ａｘ１を中心に回転（自転）するのみであって、外歯歯車３の揺動成分（公転成分）は発生しないため、外歯歯車３の回転（自転成分）は、複数の内ピン４を用いることなく外歯歯車３から直接的に取り出し可能である。したがって、本実施形態に係る歯車装置１Ａでは、複数の内ピン４、及び複数の内ピン４を支持する支持体８についても省略されている。当然ながら、外歯歯車３において、複数の内ピン４が挿入される複数の遊嵌孔３２についても省略されている。
【0117】
【0118】
本実施形態に係る歯車装置１Ａは、上述したように、内歯歯車２と、外歯歯車３と、撓み発生器４０と、を備えている。本実施形態では、歯車装置１Ａの構成要素である内歯歯車２、外歯歯車３及び撓み発生器４０の材質は、ステンレス、鋳鉄、機械構造用炭素鋼、クロムモリブデン鋼、リン青銅又はアルミ青銅等の金属である。ここでいう金属は、窒化処理等の表面処理が施された金属を含む。
【0119】
また、本実施形態に係る歯車装置１Ａでは、円筒状に形成された外歯歯車３を用いている。撓み発生器４０は、円筒状の外歯歯車３内に収容されるように、外歯歯車３と組み合わされる。
【0120】
また、本実施形態では一例として、歯車装置１Ａは、第１キャリア１８（図１１参照）及び第２キャリア１９（図１１参照）を備えている。第１キャリア１８は内歯歯車２の歯車本体２２に固定され、第２キャリア１９は外歯歯車３に固定される。さらに、第１キャリア１８は軸受け部材６の内輪６１に固定され、第２キャリア１９は軸受け部材６の外輪６２に固定される。本実施形態では、第１キャリア１８は内輪６１と一体化されており、第２キャリア１９は外輪６２と一体化されている。これにより、内歯歯車２と外歯歯車３との相対回転に伴って、固定部材である第１キャリア１８（及び内輪６１）に対して、可動部材である第２キャリア１９（及び外輪６２）が相対的に回転することになる。第１キャリア１８には、相手部材を取り付けるための取付孔１８１が形成されており、第２キャリア１９には、相手部材を取り付けるための取付孔１９１が形成されている。
【0121】
さらに、本実施形態では、歯車装置１Ａをアクチュエータ１００に用いる場合に、撓み発生器４０に入力としての回転力が加わることで、外歯歯車３に固定された第２キャリア１９から、出力としての回転力が取り出される。つまり、歯車装置１Ａは、撓み発生器４０の回転を入力回転とし、外歯歯車３（第２キャリア１９）の回転を出力回転として動作する。これにより、歯車装置１Ａでは、入力回転に対して、比較的高い減速比にて減速された出力回転が得られることになる。
【0122】
さらに、本実施形態に係る歯車装置１Ａでは、入力側の回転軸Ａｘ１と、出力側の回転軸Ａｘ１とは、同一直線上にある。言い換えれば、入力側となる撓み発生器４０の回転軸Ａｘ１と、出力側となる外歯歯車３の回転軸Ａｘ１とは、同軸である。ここで、入力側の回転軸Ａｘ１は、入力回転が与えられる撓み発生器４０の回転中心であって、出力側の回転軸Ａｘ１は、出力回転を生じる外歯歯車３の回転中心である。つまり、歯車装置１Ａでは、同軸上において、入力回転に対して、比較的高い減速比にて減速された出力回転が得られることになる。
【0123】
内歯歯車２は、基本構成と同様に、環状（円環状）の歯車本体２２と、複数の外ピン２３と、を有している。内歯歯車２の歯車本体２２は、上述したように、第１キャリア１８（及び内輪６１）に固定される。そのため、歯車本体２２には、固定用の複数の固定孔２２２（図１２参照）が形成されている。
【0124】
外歯歯車３は、可撓性を有しており、外歯３１を有する環状の部品である。本実施形態では、外歯歯車３は、比較的薄肉の金属弾性体（金属板）にて、円筒状に形成された部品である。つまり、外歯歯車３は、その厚みが比較的小さい（薄い）ことで可撓性を持つ。外歯歯車３は、円筒状の本体部３４と、フランジ部３５と、を有している。本体部３４は、外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態において、少なくとも内周面３０１が平面視で真円となる、円筒状を有している。本体部３４の中心軸は、回転軸Ａｘ１と一致する。フランジ部３５は、本体部３４の一方の開口端に連続し、本体部３４から径方向の外側に延びることで、平面視において真円となる円環状を有している。
【0125】
外歯歯車３は、上述したように、第２キャリア１９（及び外輪６２）に固定される。そのため、外歯歯車３のフランジ部３５には、固定用の複数の固定孔３５１（図１１参照）が形成されている。フランジ部３５における固定孔３５１の周囲は、フランジ部３５の他の部位よりも肉厚である。さらに、本体部３４において、回転軸Ａｘ１の方向におけるフランジ部３５とは反対側の端面には、開口面３６が形成されている。本実施形態では、本体部３４及びフランジ部３５は１つの金属部材にて一体に形成されており、これにより、シームレスな外歯歯車３が実現される。
【0126】
ここで、外歯歯車３に対しては、本体部３４の内側に、非円形状（長円形状）の撓み発生器４０が嵌め込まれるようにして、撓み発生器４０が組み合わされる。これにより、外歯歯車３は、内側から外側に向けて、撓み発生器４０からラジアル方向（回転軸Ａｘ１に直交する方向）の外力を受けることにより、非円形状に弾性変形する。本実施形態では、撓み発生器４０が外歯歯車３に組み合わされることにより、外歯歯車３は、本体部３４が長円形状に弾性変形する。つまり、外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態とは、外歯歯車３に撓み発生器４０が組み合わされていない状態を意味する。反対に、外歯歯車３に弾性変形が生じている状態とは、外歯歯車３に撓み発生器４０が組み合わされた状態を意味する。
【0127】
より詳細には、撓み発生器４０は、外歯歯車３の本体部３４のうち、回転軸Ａｘ１の方向における開口面３６側の端部に嵌め込まれている。そのため、外歯歯車３に弾性変形が生じている状態では、外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１の方向における開口面３６側の端部において、フランジ部３５側の端部に比較して、より大きく変形し、より長円形状に近い形状となる。このような回転軸Ａｘ１の方向における変形量の違いから、外歯歯車３に弾性変形が生じている状態において、外歯歯車３の本体部３４の内周面は、回転軸Ａｘ１に対して傾斜するテーパ面を含むことになる。
【0128】
また、本体部３４の外周面のうち少なくともフランジ部３５とは反対側（回転軸Ａｘ１の入力側）の端部には、外歯３１が、本体部３４の円周方向に沿って形成されている。言い換えれば、外歯３１は、外歯歯車３の本体部３４のうち、少なくとも回転軸Ａｘ１の方向における開口面３６側の端部に設けられている。外歯３１を構成する複数の歯は、全て同一形状であって、本体部３４の外周面における円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。つまり、外歯３１のピッチ円は、外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態で、平面視において真円となる。外歯３１は、本体部３４の開口面３６側の端縁から一定幅の範囲にのみ形成されている。具体的には、本体部３４のうち、回転軸Ａｘ１の方向において、少なくとも撓み発生器４０（のベアリング４２）が嵌め込まれる部分（開口面３６側の端部）には、外周面に外歯３１が形成されている。外歯３１の歯筋は、いずれも回転軸Ａｘ１と平行である。
【0129】
要するに、本実施形態に係る歯車装置１Ａにおいては、内歯歯車２の内歯２１及び外歯歯車３の外歯３１のいずれの歯筋も、回転軸Ａｘ１と平行である。よって、本実施形態では、「歯筋方向」は、回転軸Ａｘ１と平行な方向である。そして、内歯２１における歯筋方向の寸法が内歯２１の歯幅であって、同様に、外歯３１における歯筋方向の寸法が外歯３１の歯幅であるので、歯筋方向は歯幅方向と同義である。
【0130】
このように構成される外歯歯車３は、内歯歯車２の内側に配置される。ここで、外歯歯車３は、本体部３４の外周面のうちフランジ部３５は反対側の端部のみが、内歯歯車２の内側に挿入されるように、内歯歯車２と組み合わされる。つまり、外歯歯車３は、本体部３４のうち、回転軸Ａｘ１の方向において、撓み発生器４０が嵌め込まれる部分（開口面３６側の端部）が、内歯歯車２の内側に挿入される。ここで、外歯歯車３の外周面には外歯３１が形成され、内歯歯車２の内周面には内歯２１（複数の外ピン２３）が形成されている。そのため、内歯歯車２の内側に外歯歯車３が配置された状態では、外歯３１と内歯２１とは、互いに対向することになる。
【0131】
ここで、内歯歯車２における内歯２１の歯数は、外歯歯車３の外歯３１の歯数よりも２Ｎ（Ｎは正の整数）だけ多い。本実施形態では一例として、Ｎが「１」であって、外歯歯車３の（外歯３１の）歯数（５８）は、内歯歯車２の（内歯２１の）歯数（６０）よりも「２」少ない。このような外歯歯車３と内歯歯車２との歯数差は、歯車装置１Ａでの入力回転に対する出力回転の減速比を規定する。
【0132】
ここにおいて、本実施形態では一例として、外歯３１の歯筋方向の寸法（歯幅）は、内歯２１（外ピン２３）の歯筋方向の寸法（歯幅）よりも小さい。そのため、回転軸Ａｘ１に平行な方向においては、内歯２１の歯筋の範囲内に、外歯３１が収まることになる。言い換えれば、内歯２１は、外歯３１に対して、歯筋方向の少なくとも一方に突出する。本実施形態では、内歯２１は、外歯３１に対して、歯筋方向の両方に突出する。
【0133】
ここで、外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態（外歯歯車３に撓み発生器４０が組み合わされていない状態）で、真円を描く外歯３１のピッチ円は、同じく真円を描く内歯２１のピッチ円に比べて一回り小さくなるように設定されている。つまり、外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態では、外歯３１との内歯２１とは、隙間を介して対向することになり、互いに噛み合ってはいない。
【0134】
一方で、外歯歯車３に弾性変形が生じた状態（外歯歯車３に撓み発生器４０が組み合わされた状態）では、本体部３４が長円形状（非円形状）に撓むので、内歯歯車２の内歯２１に対して外歯歯車３の外歯３１が部分的に噛み合う。つまり、外歯歯車３の本体部３４（の少なくとも開口面３６側の端部）が長円形状に弾性変形することで、図１２に示すように、長円形状の長軸方向Ｄ１の両端に位置する外歯３１が、内歯２１に噛み合うこととなる。これに対して、長円形状の短軸方向Ｄ２の両端に位置する外歯３１は、内歯２１と噛み合わない。
【0135】
言い換えれば、長円を描く外歯３１のピッチ円の長径は、真円を描く内歯２１のピッチ円の直径に一致し、長円を描く外歯３１のピッチ円の短径は、真円を描く内歯２１のピッチ円の直径より小さくなる。このようにして、外歯歯車３が弾性変形すると、外歯３１を構成する複数の歯のうちの一部の歯が、内歯２１を構成する複数の歯（外ピン２３）のうちの一部の歯に噛み合うことになる。結果的に、歯車装置１Ａでは、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせることが可能となる。
【0136】
撓み発生器４０は、外歯歯車３に撓みを生じさせて、外歯歯車３の外歯３１に波動運動を生じさせる部品である。本実施形態では、撓み発生器４０は、平面視において外周形状が非円形状、具体的には長円形状となる部品である。
【0137】
撓み発生器４０は、非円形状（ここでは長円形状）のカム４１と、カム４１の外周に装着されるベアリング４２と、を有している。つまり、ベアリング４２に対しては、ベアリング４２の内輪４２２の内側に非円形状（長円形状）のカム４１が嵌め込まれるようにして、カム４１が組み合わされる。これにより、ベアリング４２は、内輪４２２の内側から外側に向けて、カム４１からラジアル方向（回転軸Ａｘ１に直交する方向）の外力を受けることにより、非円形状に弾性変形する。つまり、ベアリング４２に弾性変形が生じていない状態とは、ベアリング４２にカム４１が組み合わされていない状態を意味する。反対に、ベアリング４２に弾性変形が生じている状態とは、ベアリング４２にカム４１が組み合わされた状態を意味する。
【0138】
カム４１は、入力側の回転軸Ａｘ１を中心に回転駆動される、非円形状（ここでは長円形状）の部品である。カム４１は、筒状部４１１（図１１参照）と、非円形部４１２（図１１参照）と、を有しており、少なくとも非円形部４１２の外周面が、平面視において非円形状となる。非円形部４１２は、回転軸Ａｘ１の方向に所定の厚みを持つ。これにより、非円形部４１２は、内歯歯車２と同程度の剛性を持つ。ただし、非円形部４１２の厚みは、内歯歯車２の厚みに比べて小さい（薄い）。本実施形態では、上述したように、撓み発生器４０の回転を入力回転とする。そのため、撓み発生器４０には、アクチュエータ１００の駆動源１０１が取り付けられる。撓み発生器４０のカム４１の筒状部４１１には、駆動源１０１を取り付けるためのカム孔４１３が形成されている。
【0139】
ベアリング４２は、外輪４２１と、内輪４２２と、複数の転動体４２３と、を有している。本実施形態では一例として、ベアリング４２は、転動体４２３として球体状のボールを用いた深溝玉軸受からなる。
【0140】
外輪４２１及び内輪４２２は、いずれも環状の部品である。外輪４２１及び内輪４２２は、いずれも比較的薄肉の金属弾性体（金属板）にて、環状に形成された部品である。つまり、外輪４２１及び内輪４２２の各々は、その厚みが比較的小さい（薄い）ことで可撓性を持つ。本実施形態では、外輪４２１及び内輪４２２は、ベアリング４２に弾性変形が生じていない状態（ベアリング４２にカム４１が組み合わされていない状態）において、いずれも平面視で真円となる、円環状を有している。内輪４２２は、外輪４２１よりも一回り小さく、外輪４２１の内側に配置される。ここで、外輪４２１の内径は内輪４２２の外径よりも大きいため、外輪４２１の内周面４２５と内輪４２２の外周面との間には隙間が生じる。
【0141】
複数の転動体４２３は、外輪４２１と内輪４２２との間の隙間に配置されている。複数の転動体４２３は、外輪４２１の円周方向に並べて配置されている。複数の転動体４２３は、全て同一形状の金属球（ボール）であって、外輪４２１の円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。ベアリング４２は保持器４２４を更に有しており、複数の転動体４２３は、保持器４２４にて外輪４２１と内輪４２２との間に保持されている。
【0142】
このようなベアリング４２の構成により、カム４１がベアリング４２に組み合わされることにより、ベアリング４２は、内輪４２２がカム４１に固定されることになり、カム４１の非円形部４１２の外周形状に倣った長円形状に内輪４２２が弾性変形する。このとき、ベアリング４２の外輪４２１は、複数の転動体４２３を介して、内輪４２２に押されて長円形状に弾性変形する。よって、ベアリング４２は、外輪４２１及び内輪４２２のいずれもが、長円形状に弾性変形する。このようにベアリング４２に弾性変形が生じている状態（ベアリング４２にカム４１が組み合わされた状態）で、外輪４２１及び内輪４２２は、互いに相似形となる長円形状をなす。
【0143】
ベアリング４２に弾性変形が生じている状態であっても、外輪４２１と内輪４２２との間には、複数の転動体４２３が介在することで、外輪４２１と内輪４２２との間の隙間は外輪４２１の全周にわたって略一定に維持されている。そして、この状態で、外輪４２１と内輪４２２との間の複数の転動体４２３が転がることで、外輪４２１は内輪４２２に対して相対的に回転可能である。よって、ベアリング４２に弾性変形が生じている状態で、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に回転すると、カム４１の回転は外輪４２１には伝わらず、内輪４２２の弾性変形が複数の転動体４２３を介して外輪４２１に伝わることになる。つまり、撓み発生器４０においては、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に回転すると、外輪４２１によって象られる長円形状の長軸方向Ｄ１が回転軸Ａｘ１を中心に回転するように外輪４２１が弾性変形する。そのため、撓み発生器４０全体としては、回転軸Ａｘ１の一方側から見た、長円形状をなす撓み発生器４０の外周形状は、その長軸（長軸方向Ｄ１）が回転軸Ａｘ１を中心に回転するように、カム４１の回転に伴って変化する。
【0144】
このように構成される撓み発生器４０は、外歯歯車３の内側に配置される。ここで、外歯歯車３は、本体部３４のうちフランジ部３５とは反対側（開口面３６側）の端部のみが、撓み発生器４０に嵌め合わされるように、撓み発生器４０と組み合わされる。このとき、撓み発生器４０のベアリング４２は、カム４１の非円形部４１２の外周面と外歯歯車３の本体部３４の内周面との間に配置されることになる。ここで、ベアリング４２に弾性変形が生じていない状態（ベアリング４２にカム４１が組み合わされていない状態）での外輪４２１の外径は、同じく弾性変形が生じていない状態での外歯歯車３（本体部３４）の内径と同一である。そのため、撓み発生器４０における外輪４２１の外周面が、ベアリング４２の円周方向の全周にわたって、外歯歯車３の内周面に接する。よって、外歯歯車３に弾性変形が生じた状態（外歯歯車３に撓み発生器４０が組み合わされた状態）では、本体部３４は長円形状（非円形状）に撓むことになる。この状態で、外歯歯車３はベアリング４２の外輪４２１に対して固定される。
【0145】
ただし、あくまで外歯歯車３と撓み発生器４０とは嵌め合わされているだけであるので、外歯歯車３とベアリング４２の外輪４２１とは、完全に固定される訳ではない。そのため、外歯歯車３と外歯歯車３の内側に嵌め込まれた外輪４２１との間には、僅かとはいえ隙間が生じることになる。厳密には、外歯歯車３の内周面よりも外輪４２１の外周面の方が僅かに小径であるため、外輪４２１と外歯歯車３との間の隙間が完全に埋まることはなく、少なくとも部分的に隙間が生じる。
【0146】
本開示でいう「隙間」は、２つの物体の対向面間に生じ得る空間を意味し、当該２つの物体が離間していなくても両者の間に隙間が生じ得る。つまり、２つの物体が接触するとしても、当該２つの物体の間には、僅かながらにも隙間が生じ得る。外歯歯車３と外歯歯車３の内側に嵌め込まれた外輪４２１との間においては、互いに対向している外輪４２１の外周面と外歯歯車３の内周面との間に隙間が生じる。ただし、基本的には、外輪４２１の外周面と外歯歯車３の内周面とは接触するので、両者間に大きな隙間が生じることはない。そのため、外輪４２１と外歯歯車３との間の隙間は、外輪４２１の外周面と外歯歯車３の内周面との間において、部分的に生じ得る僅かな隙間である。一例として、外輪４２１の外周面と外歯歯車３の内周面には、潤滑剤が浸透可能な程度の微視的な隙間が生じる。
【0147】
上述した構成の歯車装置１Ａでは、図１２に示すように、外歯歯車３が長円形状（非円形状）に撓むことで、内歯歯車２の内歯２１に対して外歯歯車３の外歯３１が部分的に噛み合う。つまり、外歯歯車３（の本体部３４）が長円形状に弾性変形することで、その長円形状の長軸方向Ｄ１の両端に相当する２箇所の外歯３１が、内歯２１に対して噛み合うこととなる。そして、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に回転すると、カム４１の回転は外輪４２１及び外歯歯車３には伝わらず、内輪４２２の弾性変形が複数の転動体４２３を介して外輪４２１及び外歯歯車３に伝わることになる。したがって、回転軸Ａｘ１の一方側から見た、長円形状をなす外歯歯車３の外周形状は、その長軸（長軸方向Ｄ１）が回転軸Ａｘ１を中心に回転するように、カム４１の回転に伴って変化する。
【0148】
その結果、外歯歯車３の外周面に形成された外歯３１には、波動運動が発生する。外歯３１の波動運動が発生することで、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が内歯歯車２の円周方向に移動し、外歯歯車３と内歯歯車２との間に相対回転が発生する。つまり、外歯３１は、外歯歯車３（の本体部３４）がなす長円形状の長軸方向Ｄ１の両端において内歯２１と噛み合っているので、この長円形状の長軸が回転軸Ａｘ１を中心に回転することで、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が移動する。このように、本実施形態に係る歯車装置１Ａは、回転軸Ａｘ１を中心とする撓み発生器４０の回転に伴って外歯歯車３を変形させ、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせて、外歯歯車３を内歯歯車２との歯数差に応じて回転させる。
【0149】
ところで、歯車装置１Ａにおいては、上述したように、外歯歯車３と内歯歯車２との歯数差は、歯車装置１Ａでの入力回転に対する出力回転の減速比を規定することになる。つまり、内歯歯車２の歯数を「Ｖ１」、外歯歯車３の歯数を「Ｖ２」とした場合、減速比Ｒ１は、下記式１で表される。
【0150】
Ｒ１＝Ｖ２／（Ｖ１－Ｖ２）・・・（式１）
要するに、内歯歯車２と外歯歯車３との歯数差（Ｖ１－Ｖ２）が小さいほど、減速比Ｒ１は大きくなる。一例として、内歯歯車２の歯数Ｖ１が「６０」、外歯歯車３の歯数Ｖ２が「５８」、その歯数差（Ｖ１－Ｖ２）が「２」であると、上記式１より、減速比Ｒ１は「２９」となる。この場合、回転軸Ａｘ１の入力側から見て、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に時計回りに１周（３６０度）回転すると、外歯歯車３は回転軸Ａｘ１を中心に歯数差「２」の分（つまり１２．９度）だけ反時計回りに回転する。
要するに、内歯歯車２と外歯歯車３との歯数差（Ｖ１－Ｖ２）が小さいほど、減速比Ｒ１は大きくなる。一例として、内歯歯車２の歯数Ｖ１が「６０」、外歯歯車３の歯数Ｖ２が「５８」、その歯数差（Ｖ１－Ｖ２）が「２」であると、上記式１より、減速比Ｒ１は「２９」となる。この場合、回転軸Ａｘ１の入力側から見て、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に時計回りに１周（３６０度）回転すると、外歯歯車３は回転軸Ａｘ１を中心に歯数差「２」の分（つまり１２．９度）だけ反時計回りに回転する。
【0151】
本実施形態に係る歯車装置１Ａによれば、このように高い減速比Ｒ１が、１段の歯車（内歯歯車２及び外歯歯車３）の組み合わせで実現可能である。
【0152】
ところで、本実施形態に係る歯車装置１Ａは、上述したように、内歯２１と外歯３１との噛み合う同時噛合範囲Ｒａ１が内歯歯車２の周方向の１８０度以上を占めるように構成されている。つまり、図１３に示すように、同時噛合範囲Ｒａ１は、内歯歯車２の周方向の１８０度以上、つまり半分以上を占める一方で、内歯２１と外歯３１とが噛み合わない非噛合範囲Ｒａ２は、内歯歯車２の周方向の１８０度未満、つまり半分未満に抑えられている。
【0153】
より詳細には、同時噛合範囲Ｒａ１は、内歯歯車２の周方向における１８０度以上、３００度以下を占める。つまり、非噛合範囲Ｒａ２は、内歯歯車２の周方向における６０度以上、１８０度以下を占める。内歯歯車２の周方向における同時噛合範囲Ｒａ１が占める範囲の上限は３００度に限らず、３００度よりも大きくてもよいし、１９０度、２００度、２２０度、２４０度、２６０度又は２８０度等であってもよい。
【0154】
また、本実施形態では、同時噛合範囲Ｒａ１は、内歯歯車２の周方向の２箇所に分かれて設けられている。つまり、図１３に示すように、内歯歯車２の周方向の２箇所に設けられた同時噛合範囲Ｒａ１において、内歯２１と外歯３１とが噛み合うことになる。そのため、非噛合範囲Ｒａ２も同様に、内歯歯車２の周方向の２箇所に分かれて設けられることになる。
【0155】
さらに、本実施形態では、カム４１は、２つの半円を２本の直線でつないだ長円形状を有している。そのため、カム４１によって弾性変形させられる外歯歯車３においても、（少なくとも開口面３６側の端部）が長円形状に弾性変形する。したがって、当該長円形状の長軸方向Ｄ１の両端に位置する外歯３１が、内歯２１に噛み合うこととなり、内歯歯車２の周方向の２箇所の同時噛合範囲Ｒａ１にて、外歯３１が内歯２１と噛み合う。
【0156】
そして、同時噛合範囲Ｒａ１は、内歯歯車２の周方向の１８０度以上を占めるので、長円形状の長軸方向Ｄ１の両端に位置する外歯３１だけでなく、長円形状の短軸方向Ｄ２側に位置する外歯３１の一部についても、内歯２１と噛み合うことになる。要するに、内歯歯車２を、周方向において、長円形状の長軸方向Ｄ１及び短軸方向Ｄ２のそれぞれを中心とする４つの領域に等分したときに、短軸方向Ｄ２の両側に位置する２つの領域の少なくとも一部についても、同時噛合範囲Ｒａ１として外歯３１と内歯２１とが噛み合うことになる。
【0157】
よって、内歯歯車２の周方向の半分以上の同時噛合範囲Ｒａ１にて、外歯歯車３が内歯歯車２から拘束されることになり、撓み発生器４０から離れる向きの外歯歯車３の移動（変形）が抑制される。つまり、長円形状の短軸方向Ｄ２側に位置する外歯３１においても、その少なくとも一部が内歯歯車２から拘束されることになり、撓み発生器４０から離れる向きの移動が規制される。結果的に、内歯歯車２の周方向の半分以上の広範囲にわたって、内歯２１と外歯３１との噛み合いを安定させることができ、歯車装置１Ａは、動作中の振動、及び動作中に過度なトルクがかかった際に内歯歯車２と外歯歯車３との間の噛み合いが瞬間的にずれてしまうラチェッティング等の不具合が生じにくくなる。
【0158】
本実施形態では一例として、内歯歯車２の周方向において、長円形状の長軸方向Ｄ１の両側であって、長軸方向Ｄ１を中心とする各１５０度の範囲が同時噛合範囲Ｒａ１となる。したがって、内歯歯車２の周方向全体でみれば、３００度の範囲が同時噛合範囲Ｒａ１となる。これに対して、内歯歯車２の周方向において、長円形状の短軸方向Ｄ２の両側であって、短軸方向Ｄ２を中心とする各３０度の範囲が非噛合範囲Ｒａ２となる。したがって、内歯歯車２の周方向全体でみれば、６０度の範囲が非噛合範囲Ｒａ２となる。
【0159】
上述したように、内歯歯車２の周方向の１８０度以上の範囲を同時噛合範囲Ｒａ１とするためには、外歯歯車３の変形量を比較的小さく抑えて、真円である内歯歯車２の内歯２１のピッチ円と、長円形状である外歯歯車３の外歯３１のピッチ円とのずれを小さく抑える必要がある。そのため、外歯歯車３における外歯３１の歯形として、近似歯形による噛み合いでなく、機構学における等速度比で回転を伝達する歯車の噛み合い条件を満たした噛み合いを実現し得る歯形を採用する。具体的に、外歯３１は、トロコイド系歯形を有する。内歯２１に対する外歯３１の歯数差は２枚差である。
【0160】
すなわち、本実施形態に係る歯車装置１Ａは、外歯歯車３が弾性変形することにより内歯歯車２と噛み合う「波動歯車装置」でなく、弾性変形しなくとも内歯歯車２と外歯歯車３との同時噛み合い歯数の多い噛合を実現する内接式遊星歯車装置をベースに、歯車の機構学的噛み合い条件を満足した噛み合いを多く確保する。これにより、歯車装置１Ａにおいては、荷重の分散を図ることが可能となり、しかも外歯歯車３の変形量を小さく抑えることで外歯歯車３の応力集中が生じにくくなる。結果的に、外歯歯車３の弾性変形時の破損等が生じにくく、歯車装置１Ａとしての耐久性が向上する。
【0161】
＜外歯歯車の歯形設計＞
本実施形態に係る歯車装置１Ａに用いられる外歯歯車３の歯形設計について、図１４Ａ～図２３を参照して説明する。図１４Ａ～図２３は、外歯歯車３の歯形設計の手順を説明するための概念図であって、本実施形態に係る歯車装置１Ａの構成（歯数等を含む）を示す訳ではない。
本実施形態に係る歯車装置１Ａに用いられる外歯歯車３の歯形設計について、図１４Ａ～図２３を参照して説明する。図１４Ａ～図２３は、外歯歯車３の歯形設計の手順を説明するための概念図であって、本実施形態に係る歯車装置１Ａの構成（歯数等を含む）を示す訳ではない。
【0162】
まず、図１４Ａに示すように、内歯歯車２に相当する節Ｓ１、及び外歯歯車３に相当する節Ｓ２を設定する。節Ｓ２の中心は、節Ｓ１の中心に対して、偏心量ｅ１だけ偏心している。節Ｓ１の内径ｄ１は、噛み合いにおける内歯歯車２のピッチ円の直径であって、正の整数「ｎ」を用いて下記式２で表される。
ｄ１＝（ｎ＋１）×ｅ１×２・・・（式２）
ｄ１＝（ｎ＋１）×ｅ１×２・・・（式２）
【0163】
一方、節Ｓ２の外径ｄ２は、噛み合いにおける外歯歯車３のピッチ円の直径であって、正の整数「ｎ」を用いて下記式３で表される。
ｄ２＝ｎ×ｅ１×２・・・（式３）
ｄ２＝ｎ×ｅ１×２・・・（式３）
【0164】
さらに、節Ｓ１の中心から、節Ｓ２の変位方向（図１４Ａでは右方）に向けて距離Ｌ０の位置に、内歯２１を構成する外ピン２３に相当する仮想ピンＶ０を設定する。節Ｓ１に対する仮想ピンＶ０の相対的な位置は固定的であって、後述するように節Ｓ１が公転（回転）する際には、仮想ピンＶ０も節Ｓ１と共に公転（回転）する。仮想ピンＶ０の直径ｄｐ１は、外ピン２３の直径である。この仮想ピンＶ０が、節Ｓ２上に節Ｓ１（内歯２１）の噛み合い相手となる（外歯３１の）歯形を創成する。
【0165】
ここでは一例として、整数ｎは「４９」、偏心量ｅ１は「０．７」であると仮定する。この場合、節Ｓ１の内径ｄ１は「７０」、節Ｓ２の外径ｄ２は「６８．６」となる。さらに、節Ｓ１の中心から仮想ピンＶ０の中心までの距離Ｌ０は「４２．３」であると仮定する。
【0166】
具体的には、図１４Ｂに示すように、節Ｓ１が節Ｓ２上を滑ることなくｎ回（本実施形態では４９回）公転すると、節Ｓ１に対して定位置にある仮想ピンＶ０は節Ｓ２の周囲をｎ回公転する。このとき、仮想ピンＶ０の中心の軌道がトロコイド曲線を形成し、当該トロコイド曲線上の仮想ピンＶ０が作る包絡線が外歯３１の歯形となる。これにより、ｎ個（４９個）の歯形が形成され、歯先及び歯元がそれぞれｎ個ずつ形成される。
【0167】
また、図１５Ａに示すように、節Ｓ１に付随する仮想ピンＶ０の数を「ｎ＋１」個（本実施形態では５０個）とし、これら「ｎ＋１」個の仮想ピンＶ０を節Ｓ１の周方向において等ピッチで配置する場合を想定する。この場合、節Ｓ１が節Ｓ２上を滑ることなく１回公転するだけで、節Ｓ１に対して定位置にある複数（「ｎ＋１」個）の仮想ピンＶ０の中心の軌道がトロコイド曲線を形成し、図１５Ｂに示すように、当該トロコイド曲線上の仮想ピンＶ０が作る包絡線が外歯３１の歯形となる。これにより、１回の節Ｓ１の公転で、図１４Ｂと同様にｎ個（４９個）の歯形が形成される。
【0168】
ここで、図１５Ｂにおいて、創成される外歯歯車３の外歯３１と内歯２１（複数の外ピン２３）との噛み合いは、全ての接触点の共通法線が定点（ピッチ点Ｐｐ１）を通っており、歯車の機構学的噛み合い条件を満足している。共通法線は、図１５Ｂに想像線（二点鎖線）で示しており、これら共通法線の延長方向は外歯歯車３から内歯歯車２にかかる荷重の方向と一致する。そして、節Ｓ１の周方向において第１象限Ｑ１、第２象限Ｑ２、第３象限Ｑ３及び第４象限Ｑ４を設定した場合に、当該荷重の方向から、有効荷重を発生している噛み合いは第１象限Ｑ１及び第４象限Ｑ４にあることが分かる。一方、第２象限Ｑ２及び第３象限Ｑ３においては、荷重の方向からして、有効荷重を発生する噛み合いが殆どないことが分かる。そこで、このように有効な噛み合いが生じない第２象限Ｑ２及び第３象限Ｑ３における外歯３１と内歯２１との噛み合いを無くして、第２象限Ｑ２及び第３象限Ｑ３には、位相が１８０度ずれた別の外歯３１を配置することとする。
【0169】
すなわち、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、基本構成で示したのと同様の内接式遊星歯車装置において、偏心方向が１８０度異なる２つの外歯歯車３を想定する。図１６Ａは、内歯歯車２の中心に対して右方に偏心量ｅ１だけ偏心した外歯歯車３Ａを示し、図１６Ｂは、内歯歯車２の中心に対して左方に偏心量ｅ１だけ偏心した外歯歯車３Ｂを示す。
【0170】
そして、これら位相が１８０度異なる２つの外歯歯車３Ａ，３Ｂを用いて、本実施形態に係る歯車装置１Ａにおける外歯歯車３の外歯３１を構成する。具体的には、図１７Ａに示すように、内歯歯車２の中心を一致させた状態で、位相が異なる２つの外歯歯車３Ａ，３Ｂを重ね合わせる。そして、図１７Ａから、重なり合った２つのトロコイド曲線を抽出することで、図１７Ｂに示すような、２つの曲線Ｓ３，Ｓ４が得られる。
【0171】
次に、図１８Ａには、図１７Ｂにおいてラジアル方向において２つの曲線Ｓ３，Ｓ４が２重になっている箇所についてそれぞれ内側のみを抽出し外歯歯車３Ａ（の外歯３１）の歯形を形成した上で、内歯歯車２と重ね合わせた状態を示す。ここで、外歯歯車３Ａは内歯歯車２の中心から右方に偏心量ｅ１だけ偏心する。さらに、図１６Ａの外歯歯車３Ａを、図１８Ａの外歯歯車３Ａに入れ替えた状態を図１８Ｂに示す。
【0172】
同様に、図１９Ａには、図１７Ｂにおいてラジアル方向において２つの曲線Ｓ３，Ｓ４が２重になっている箇所についてそれぞれ内側のみを抽出し外歯歯車３Ｂ（の外歯３１）の歯形を形成した上で、内歯歯車２と重ね合わせた状態を示す。ここで、外歯歯車３Ｂは内歯歯車２の中心から左方に偏心量ｅ１だけ偏心する。さらに、図１６Ｂの外歯歯車３Ｂを、図１９Ａの外歯歯車３Ｂに入れ替えた状態を図１９Ｂに示す。
【0173】
さらに、外歯歯車３の回転（自転成分）を、複数の内ピン４を用いることなく外歯歯車３から直接的に取り出し可能とするために、以下の構成を採用する。
【0174】
すなわち、図２０Ａは、図１８Ｂに示す状態から、外歯歯車３Ａの内側に位置する内ピン４等を省略し、外歯歯車３Ａの開口を外歯３１の歯底付近にまで拡大した構成を示す。同様に、図２０Ｂは、図１９Ｂに示す状態から、外歯歯車３Ｂの内側に位置する内ピン４等を省略し、外歯歯車３Ｂの開口を外歯３１の歯底付近にまで拡大した構成を示す。
【0175】
そして、図２１Ａは、図２０Ａの外歯歯車３Ａの内側に、撓み発生器４０Ａが嵌め込まれた構成を示す。ここで、撓み発生器４０Ａは、真円状のカム４１を有し、当該カム４１の中心が内歯歯車２の中心から右方に偏心量ｅ１だけ偏心している。同様に、図２１Ｂは、図２０Ｂの外歯歯車３Ｂの内側に、撓み発生器４０Ｂが嵌め込まれた構成を示す。ここで、撓み発生器４０Ｂは、真円状のカム４１を有し、当該カム４１の中心が内歯歯車２の中心から左方に偏心量ｅ１だけ偏心している。
【0176】
それから、上述したように１８０度位相がずれた状態の外歯歯車３Ａ，３Ｂによる２組の噛み合いを合成する。具体的に、図２２Ａに示すように、図２０Ａ及び図２０Ｂに示す外歯歯車３Ａ，３Ｂを、その長軸方向の両端部において内歯歯車２と噛み合うように、偏心方向とは反対側（外歯歯車３Ａであれば左側、外歯歯車３Ｂであれば右側）に延伸させて非円形状（ここでは長円状）の外歯歯車３を得る。ここで、外歯歯車３Ａ，３Ｂは、弾性変形することで、図中の左右方向（長軸方向）の寸法が大きくなる一方、図中の上下方向（短軸方向）の寸法が小さくなる。
【0177】
ただし、外歯歯車３Ａ，３Ｂは単に弾性変形するのではなく、外歯歯車３と内歯歯車２とが機構学的噛み合い条件を満足するように設計されたカム４１の形状に合わせて弾性変形する。つまり、図２１Ａに示すように、内歯歯車２の中心から右方に偏心した真円状のカム４１の右半分からなる円弧と、図２１Ｂに示すように、内歯歯車２の中心から左方に偏心した真円状のカム４１の左半分からなる円弧と、を重ね合わせることで、長円状のカム４１が設計される。当該カム４１は、両円弧同士を、長さが「２×ｅ１」である一対の直線にて連結した長円状を有している。
【0178】
これにより、図２２Ｂに示すように、図２１Ａ又は図２１Ｂのカム４１を、内歯歯車２の中心に対して長軸方向（左右方向）の両側にそれぞれ偏心した一対の偏心中心を有する長円状のカム４１に置き換えた歯車機構１Ｘが得られる。このようにして得られる歯車機構１Ｘは、図２１Ａの歯車機構、及び図２１Ｂの歯車機構の両方の機能を有している。そして、本実施形態に係る歯車装置１Ａは、このようにして得られる歯車機構１Ｘを、内歯歯車２の歯車本体２２に組み込むことによって実現される。
【0179】
ところで、図２２Ｂに示す歯車機構１Ｘにおいては、外歯歯車３が短軸方向の両端部となる非噛合範囲Ｒａ２で内歯歯車２と干渉しないことが必要である。すなわち、図２２Ｂの領域Ｚ１を拡大した図２３に示すように、カム４１の短軸方向の両端部においては、外歯歯車３の外歯３１が内歯歯車２の内歯２１（外ピン２３）に接触しないように、外歯歯車３（の外歯３１）の歯形が設定されている。すなわち、図２３に想像線（二点鎖線）で示すように、図１７Ａから抽出されるトロコイド曲線である２つの曲線Ｓ３，Ｓ４のままであれば、外歯３１の歯丈が比較的大きくなり、外歯３１の歯先にて内歯２１と干渉する。
【0180】
そこで、本実施形態では、図２３に示すように、ラジアル方向において２つの曲線Ｓ３，Ｓ４が２重になっている箇所について、それぞれ内側となる曲線Ｓ３，Ｓ４のみを抽出し、外歯３１の歯形を構成する。より厳密には、外歯３１の歯先は、曲線Ｓ３，Ｓ４の交点より歯丈が低くなるように、曲線Ｓ３，Ｓ４の交点よりも更に内側にて丸められた形状を有している。すなわち、本実施形態では、外歯３１は、歯先部３１１を欠いた形状を有する。これにより、外歯歯車３の外歯３１と内歯歯車２の内歯２１（外ピン２３）との干渉高さは、偏心量ｅ１に比べて十分に小さくなり、短軸方向の両端部の非噛合範囲Ｒａ２では外歯歯車３と内歯歯車２とは干渉しにくくなる。
【0181】
以上説明した歯形設計によれば、近似歯形による噛み合いでなく、機構学における等速度比で回転を伝達する歯車の噛み合い条件を満足し得る。つまり、「２つの節の接触点における共通法線が定点（ピッチ点Ｐｐ１）を通る」という噛み合い条件を満たす。言い換えれば、機構学的噛み合い条件を満足した噛み合いを多く確保することにより、荷重の分散を図ることができる。これにより、動力伝達性能の向上を図ることができ、加えて、回転精度及びバックラッシュ（バックラッシ）性能の改善を図ることができる。
【0182】
さらに、本実施形態に係る歯車装置１Ａでは、外歯歯車３が弾性変形する際の変形量が比較的小さく抑えられるので、外歯歯車３を極端な薄肉にする必要がなく、外歯歯車３として十分な強度を確保しやすい。また、内歯２１に外ピン２３が用いられることにより、外ピン２３と内周溝２２３との間の、相対曲率半径が大きく、面圧の小さい接触部位で滑り接触が行われることにも起因して、歯車装置１Ａの動力の伝達効率（特に起動効率及び静的効率）の改善を図りやすい。
【0183】
加えて、本実施形態では、内歯２１における外歯３１との接触点における共通法線の方向（荷重方向でもある）において、外歯歯車３を自転させる荷重分力（荷重の有効成分）が多い噛み合いとなる歯形部分を確保し（歯形を残し）つつ、荷重の有効成分が少ない噛み合い部分（外歯３１の歯先部３１１）を無くして歯丈を低く抑えている。そのため、外歯歯車３の短軸方向Ｄ２において、外歯３１が内歯２１に干渉しにくくなる。
【0184】
＜適用例＞
本実施形態に係る歯車装置１Ａは、図２４に示すように、第１部材２０１及び第２部材２０２と共に、ロボット用関節装置２００を構成する。言い換えれば、本実施形態に係るロボット用関節装置２００は、歯車装置１Ａと、第１部材２０１と、第２部材２０２と、を備える。第１部材２０１は、歯車本体２２に固定される。第２部材２０２は、内歯歯車２に対する外歯歯車３の相対的な回転に伴って、第１部材２０１に対して相対的に回転する。図２４は、ロボット用関節装置２００の概略断面図である。
本実施形態に係る歯車装置１Ａは、図２４に示すように、第１部材２０１及び第２部材２０２と共に、ロボット用関節装置２００を構成する。言い換えれば、本実施形態に係るロボット用関節装置２００は、歯車装置１Ａと、第１部材２０１と、第２部材２０２と、を備える。第１部材２０１は、歯車本体２２に固定される。第２部材２０２は、内歯歯車２に対する外歯歯車３の相対的な回転に伴って、第１部材２０１に対して相対的に回転する。図２４は、ロボット用関節装置２００の概略断面図である。
【0185】
本実施形態では一例として、第１部材２０１は、内輪６１に固定され、第２部材２０２は、外輪６２に固定される。これにより、第２部材２０２は、内歯歯車２に対する外歯歯車３の相対的な回転に伴って、第１部材２０１に対して相対的に回転することになる。より詳細には、第１部材２０１は、第１キャリア１８に対して固定されることにより、軸受け部材６の内輪６１に対して間接的に固定される。第２部材２０２は、第２キャリア１９に対して固定されることにより、軸受け部材６の外輪６２に対して間接的に固定される。
【0186】
このように構成されるロボット用関節装置２００は、第１部材２０１と第２部材２０２とが、回転軸Ａｘ１を中心に相対的に回転することにより、関節装置として機能する。ここで、歯車装置１Ａの撓み発生器４０のカム４１を、駆動源１０１（図１参照）としての第１モータ２０３にて駆動することによって、第１部材２０１と第２部材２０２とは相対的に回転する。このとき、駆動源１０１で発生する回転（入力回転）が、歯車装置１Ａにおいて比較的高い減速比にて減速され、第１部材２０１又は第２部材２０２を比較的高トルクで駆動する。つまり、歯車装置１Ａにて連結された第１部材２０１と第２部材２０２とは、回転軸Ａｘ１を中心に屈伸動作が可能となる。
【0187】
より詳細には、第１モータ２０３の出力軸には、第１プーリＰ１が固定されている。第１プーリＰ１には、タイミングベルトＴ１を介して、第２プーリＰ２が接続されている。ここで、第２プーリＰ２は、相手部材として、撓み発生器４０のカム４１に固定される。つまり、第１モータ２０３が駆動すると、その回転は、第１プーリＰ１、タイミングベルトＴ１及び第２プーリＰ２を介して、入力軸としてのカム４１に伝達される。
【0188】
また、ロボット用関節装置２００は、第２モータ２０４を更に備えている。第２モータ２０４の出力軸には、第３プーリＰ３が固定されている。第３プーリＰ３には、タイミングベルトＴ２を介して、第４プーリＰ４が接続されている。ここで、第４プーリＰ４は、シャフト２０５に固定されている。シャフト２０５は、カム４１の内部（開口）を通して歯車装置１Ａを回転軸Ａｘ１の方向に貫通する。シャフト２０５における第４プーリＰ４とは反対側の端部には、第５プーリＰ５が固定されている。これにより、第２モータ２０４が駆動すると、その回転は、第３プーリＰ３、タイミングベルトＴ２、第４プーリＰ４及びシャフト２０５を介して、第５プーリＰ５に伝達される。
【0189】
ロボット用関節装置２００は、例えば、水平多関節ロボット（スカラ型ロボット）のようなロボットに用いられる。さらに、ロボット用関節装置２００は、水平多関節ロボットに限らず、例えば、水平多関節ロボット以外の産業用ロボット、又は産業用以外のロボット等に用いられてもよい。また、本実施形態に係る歯車装置１Ａは、ロボット用関節装置２００に限らず、例えば、インホイールモータ等の車輪装置として、無人搬送車（AGV：Automated Guided Vehicle）等の車両に用いられてもよい。
【0190】
＜変形例＞
実施形態１は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態１は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。以下、実施形態１の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
実施形態１は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態１は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。以下、実施形態１の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
【0191】
また、軸受け部材６は、クロスローラベアリングに限らず、例えば、アンギュラ玉軸受け、深溝玉軸受け又は４点接触玉軸受け等であってもよい。
【0192】
また、実施形態１で説明した外ピン２３の数（内歯２１の歯数）、及び外歯３１の歯数等は、一例に過ぎず、適宜変更可能である。
【0193】
また、歯車装置１Ａの各構成要素の材質は、金属に限らず、例えば、エンジニアリングプラスチック等の樹脂であってもよい。
【0194】
また、歯車装置１Ａは、軸受け部材６の内輪６１と外輪６２との間の相対的な回転を出力として取り出すことができればよく、外輪６２（第２キャリア１９）の回転力が出力として取り出される構成に限らない。例えば、外輪６２に対して相対的に回転する内輪６１（第１キャリア１８）の回転力が出力として取り出されてもよい。
【0195】
また、潤滑剤は、潤滑油（オイル）等の液状の物質に限らず、グリス等のゲル状の物質であってもよい。
【0196】
（実施形態２）
本実施形態に係る歯車装置１Ｂは、図２５に示すように、撓み発生器４０のカム４１の形状が楕円形状である点で、実施形態１に係る歯車装置１Ａと相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。図２５は、歯車装置１Ｂの概略構成を示す断面図である。図２５では、断面であってもハッチングを省略し、かつ歯車本体２２の内周面２２１の図示を省略している。
本実施形態に係る歯車装置１Ｂは、図２５に示すように、撓み発生器４０のカム４１の形状が楕円形状である点で、実施形態１に係る歯車装置１Ａと相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。図２５は、歯車装置１Ｂの概略構成を示す断面図である。図２５では、断面であってもハッチングを省略し、かつ歯車本体２２の内周面２２１の図示を省略している。
【0197】
すなわち、本実施形態では、カム４１は、楕円形状を有している。本開示でいう「楕円形状」は、真円が押し潰されて、互いに直交する長軸（長軸方向Ｄ１）と短軸（短軸方向Ｄ２）との交点が中心に位置するような形状全般を意味し、一平面上のある２定点からの距離の和が一定である点の集合からなる曲線である数学的な「楕円」に限らない。つまり、本実施形態におけるカム４１は、数学的な「楕円」のように一平面上のある２定点からの距離の和が一定である点の集合からなる曲線状であってもよいし、数学的な「楕円」以外の楕円形状であってもよい。
【0198】
本実施形態に係る歯車装置１Ｂでは、図２５に示すように、楕円形状の長軸方向Ｄ１の両端に位置する外歯３１が、内歯２１に噛み合うこととなる。これに対して、楕円形状の短軸方向Ｄ２の両端に位置する外歯３１は、内歯２１と噛み合わない。
【0199】
実施形態２の構成は、実施形態１で説明した種々の構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて採用可能である。
【0200】
（まとめ）
以上説明したように、第１の態様に係る歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、内歯歯車（２）と、環状の外歯歯車（３）と、撓み発生器（４０）と、を備える。内歯歯車（２）は、環状の歯車本体（２２）と、歯車本体（２２）の内周面（２２１）に形成された複数の内周溝（２２３）に自転可能な状態で保持され内歯（２１）を構成する複数の外ピン（２３）と、を有する。外歯歯車（３）は、外歯（３１）を有し、内歯歯車（２）の内側に配置される。撓み発生器（４０）は、回転軸（Ａｘ１）を中心に回転駆動される非円形状のカム（４１）、及びカム（４１）の外側に装着されるベアリング（４２）を有する。撓み発生器（４０）は、外歯歯車（３）の内側に配置され、外歯歯車（３）に撓みを生じさせる。歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、カム（４１）の回転に伴って外歯歯車（３）を変形させ、外歯（３１）の一部を内歯（２１）の一部に噛み合わせて、外歯歯車（３）を内歯歯車（２）との歯数差に応じて内歯歯車（２）に対して相対的に回転させる。内歯歯車（２）の周方向の１８０度以上を占める同時噛合範囲（Ｒａ１）において、内歯と外歯とが噛み合う。
以上説明したように、第１の態様に係る歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、内歯歯車（２）と、環状の外歯歯車（３）と、撓み発生器（４０）と、を備える。内歯歯車（２）は、環状の歯車本体（２２）と、歯車本体（２２）の内周面（２２１）に形成された複数の内周溝（２２３）に自転可能な状態で保持され内歯（２１）を構成する複数の外ピン（２３）と、を有する。外歯歯車（３）は、外歯（３１）を有し、内歯歯車（２）の内側に配置される。撓み発生器（４０）は、回転軸（Ａｘ１）を中心に回転駆動される非円形状のカム（４１）、及びカム（４１）の外側に装着されるベアリング（４２）を有する。撓み発生器（４０）は、外歯歯車（３）の内側に配置され、外歯歯車（３）に撓みを生じさせる。歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、カム（４１）の回転に伴って外歯歯車（３）を変形させ、外歯（３１）の一部を内歯（２１）の一部に噛み合わせて、外歯歯車（３）を内歯歯車（２）との歯数差に応じて内歯歯車（２）に対して相対的に回転させる。内歯歯車（２）の周方向の１８０度以上を占める同時噛合範囲（Ｒａ１）において、内歯と外歯とが噛み合う。
【0201】
この態様によれば、内歯歯車（２）の周方向の半分以上の同時噛合範囲（Ｒａ１）にて、外歯歯車（３）が内歯歯車（２）から拘束されることになり、撓み発生器（４０）から離れる向きの外歯歯車（３）の移動（変形）が抑制される。したがって、内歯歯車（２）の周方向の半分以上の広範囲にわたって、内歯（２１）と外歯（３１）との噛み合いを安定させることができる。つまり、内歯（２１）と外歯（３１）との噛み合いが安定しやすい、という利点がある。結果的に、歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、動作中の振動、及び動作中に過度なトルクがかかった際に内歯歯車（２）と外歯歯車（３）との間の噛み合いが瞬間的にずれてしまうラチェッティング等の不具合が生じにくくなる。言い換えれば、歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）によれば、低振動で、かつ耐衝撃性を向上させた構造を実現できる。
【0202】
第２の態様に係る歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１の態様において、同時噛合範囲（Ｒａ１）は、内歯歯車（２）の周方向における１８０度以上、３００度以下を占める。
【0203】
この態様によれば、内歯（２１）と外歯（３１）との噛み合いがより安定しやすい。
【0204】
第３の態様に係る歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１又は２の態様において、同時噛合範囲（Ｒａ１）は、内歯歯車（２）の周方向の２箇所に分かれて設けられている。
【0205】
この態様によれば、内歯（２１）と外歯（３１）との噛み合いがより安定しやすい。
【0206】
第４の態様に係る歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第３の態様において、カム（４１）は、２つの半円を２本の直線でつないだ長円形状を有している。
【0207】
この態様によれば、内歯（２１）と外歯（３１）とが噛み合わない非噛合範囲（Ｒａ２）において、内歯（２１）と外歯（３１）との干渉が生じにくい。
【0208】
第５の態様に係る歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第３の態様において、カム（４１）は、楕円状を有している。
【0209】
この態様によれば、内歯（２１）と外歯（３１）とが噛み合わない非噛合範囲（Ｒａ２）において、内歯（２１）と外歯（３１）との干渉が生じにくい。
【0210】
第６の態様に係る歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～５のいずれかの態様において、外歯（３１）は、トロコイド系歯形を有し、内歯（２１）に対する外歯（３１）の歯数差が２枚差である。
【0211】
この態様によれば、外歯歯車（３）における外歯（３１）の歯形として、近似歯形による噛み合いでなく、機構学における等速度比で回転を伝達する歯車の噛み合い条件を満たした噛み合いを実現し得る。これにより、機構学的噛み合い条件を満足した噛み合いを多く確保することができ、荷重の分散を図ることが可能となり、しかも外歯歯車（３）の変形量を小さく抑えることで外歯歯車（３）の応力集中が生じにくくなる。
【0212】
第７の態様に係る歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第６の態様において、外歯（３１）は、歯先部（３１１）を欠いた形状を有する。
【0213】
この態様によれば、内歯（２１）と外歯（３１）とが噛み合わない非噛合範囲（Ｒａ２）において、内歯（２１）と外歯（３１）との干渉が生じにくい。
【0214】
第８の態様に係るロボット用関節装置（２００）は、第１～７のいずれかの態様に係る歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）と、歯車本体（２２）（２２）に固定される第１部材（２０１）と、内歯歯車（２）（２）に対する外歯歯車（３）（３）の相対的な回転に伴って、第１部材（２０１）に対して相対的に回転する第２部材（２０２）と、を備える。
【0215】
この態様によれば、内歯（２１）と外歯（３１）との噛み合いが安定しやすい、という利点がある。
【0216】
第２～７の態様に係る構成については、歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【0217】
１，１Ａ，１Ｂ 歯車装置
２ 内歯歯車
３ 外歯歯車
２１ 内歯
２２ 歯車本体
２３ 外ピン
３１ 外歯
４０ 撓み発生器
４１ カム
４２ ベアリング
２２１ （歯車本体の）内周面
２２３ 内周溝
３１１ 歯先部
Ａｘ１ 回転軸
Ｒａ１ 同時噛合範囲
２ 内歯歯車
３ 外歯歯車
２１ 内歯
２２ 歯車本体
２３ 外ピン
３１ 外歯
４０ 撓み発生器
４１ カム
４２ ベアリング
２２１ （歯車本体の）内周面
２２３ 内周溝
３１１ 歯先部
Ａｘ１ 回転軸
Ｒａ１ 同時噛合範囲
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図18A】
【図18B】
【図19A】
【図19B】
【図20A】
【図20B】
【図21A】
【図21B】
【図22A】
【図22B】
【図23】
【図24】
【図25】