特開 2024-45669 歯車装置

(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】P2024045669

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】歯車装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20240326BHJP

   F16H 55/06 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

F16H1/32 B

F16H55/06

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024024161

(22)【出願日】2024-02-21

(62)【分割の表示】P 2020099738の分割

【原出願日】2020-06-09

(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】田村 光拡

(72)【発明者】

【氏名】的場 年昭

(57)【要約】

【課題】歯車装置の効率的な温度上昇の抑制を図る。
【解決手段】第１歯車２２ｇと、第１歯車と噛合う第２歯車１２と、を備えた歯車装置１であって、少なくとも、第１歯車は、樹脂により構成され、外部部材５５に連結される連結部材２２、第１歯車と連結部材に至る経路に配置される経路部材２２，２３と、第１歯車、第２歯車、連結部材および経路部材以外の部材であって樹脂により構成される他部材２４，２６，２７と、を有し、第１歯車、連結部材および経路部材を、他部材よりも熱伝導率が高い樹脂により構成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１歯車と、前記第１歯車と噛合う第２歯車と、を備えた歯車装置であって、
少なくとも、前記第１歯車は、樹脂により構成され、
外部部材に連結される連結部材と、前記第１歯車と前記連結部材に至る経路に配置される経路部材と、前記第１歯車、前記第２歯車、前記連結部材および前記経路部材以外の部材であって樹脂により構成される他部材と、を有し、
前記第１歯車、前記連結部材および前記経路部材は、前記他部材よりも熱伝導率が高い樹脂により構成される歯車装置。

【請求項2】

前記第１歯車は、内歯歯車であり、
前記第２歯車は、外歯歯車である
請求項１に記載の歯車装置。

【請求項3】

前記第１歯車、前記連結部材および前記経路部材の樹脂に含有される繊維は、前記他部材の樹脂に含有される繊維よりも熱伝導率が高い
請求項１又は２に記載の歯車装置。

【請求項4】

前記第１歯車、前記連結部材および前記経路部材の樹脂の母材は、前記他部材の樹脂の母材よりも耐熱性が高い
請求項１から３のいずれか一項に記載の歯車装置。

【請求項5】

前記第１歯車、前記連結部材および前記経路部材のいずれかの間に金属の軸受が配置される
請求項１から４のいずれか一項に記載の歯車装置。

【請求項6】

前記連結部材と前記外部部材は、金属製のボルトにより連結される
請求項１から５のいずれか一項に記載の歯車装置。

【請求項7】

前記他部材は、被駆動部材に連結される出力部材であり、
前記第１歯車、前記連結部材および前記経路部材のいずれかの部材と前記被駆動部材の間に前記出力部材が配置され、
前記被駆動部材は、金属製のボルトにより、前記出力部材を貫通して前記第１歯車、前記連結部材および前記経路部材のいずれかの前記部材に連結される
請求項１から６のいずれか一項に記載の歯車装置。

【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、歯車装置は、軽量化の要求により、樹脂により形成された歯車を使用することが提案されている。
しかし、歯車に樹脂を用いると、歯車の噛合箇所の発熱により、熱劣化や熱変形の影響が懸念される。
そこで、従来の歯車装置では、互いに噛合う一方の歯車を樹脂材料で形成し、他方の歯車を樹脂製の歯車より高熱伝導性材料で形成することにより、熱を拡散して温度上昇を抑制している（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１５５３１３号公報

【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、特許文献１の歯車装置においては、樹脂製の歯車側からの放熱に関し、改善の余地があった。

【0005】

本発明は、歯車装置の効率的な温度上昇の抑制を図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、第１歯車と、前記第１歯車と噛合う第２歯車と、を備えた歯車装置であって、
少なくとも、前記第１歯車は、樹脂により構成され、
外部部材に連結される連結部材と、前記第１歯車と前記連結部材に至る経路に配置される経路部材と、前記第１歯車、前記第２歯車、前記連結部材および前記経路部材以外の部材であって樹脂により構成される他部材と、を有し、
前記第１歯車、前記連結部材および前記経路部材は、前記他部材よりも熱伝導率が高い樹脂により構成される歯車装置とした。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、歯車装置の効率的な温度上昇の抑制を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１実施形態に係る歯車装置を示す断面図である。

【図2】本発明の第２実施形態に係る歯車装置を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１実施形態に係る歯車装置としての撓み噛合い式歯車装置を示す断面図である。
以下では、図中の回転軸Ｏ１に沿った方向を「軸方向」、回転軸Ｏ１から垂直な方向を「径方向」、回転軸Ｏ１を中心とする回転方向を「周方向」と定義する。

【0010】

図１に示すように、撓み噛合い式歯車装置１は、外歯歯車１２（第２歯車）が撓み変形して回転軸Ｏ１回りの回転運動が伝達される筒型の撓み噛合い式歯車装置である。
具体的に、撓み噛合い式歯車装置１は、起振体軸１０、起振体軸１０により撓み変形される外歯歯車１２、外歯歯車１２と噛合う第１内歯歯車２２ｇ及び第２内歯歯車２３ｇ、並びに、起振体軸受１５を備える。さらに、撓み噛合い式歯車装置１は、第１ケーシング２２、内歯歯車部材２３、第２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。

【0011】

起振体軸１０は、中空軸状であり、回転軸Ｏ１に垂直な断面の外形が楕円状である起振体１０Ａと、起振体１０Ａの軸方向の両側に設けられ回転軸Ｏ１に垂直な断面の外形が円形である軸部１０Ｂ、１０Ｃとを有する。なお、楕円状とは、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。起振体軸１０は、回転軸Ｏ１を中心に回転し、起振体１０Ａの回転軸Ｏ１に垂直な断面の外形形状の中心は回転軸Ｏ１と一致する。この起振体軸１０は、モータ等の駆動源（図示省略）に連結されて駆動力が入力される入力軸である。

【0012】

外歯歯車１２は、可撓性を有する円筒状の金属であり、外周に歯が設けられている。

【0013】

第１内歯歯車２２ｇと第２内歯歯車２３ｇは、回転軸Ｏ１を中心として起振体軸１０の周囲で回転を行う。
これら第１内歯歯車２２ｇと第２内歯歯車２３ｇは、軸方向に並んで設けられ、外歯歯車１２と噛合している。具体的には、第１内歯歯車２２ｇ及び第２内歯歯車２３ｇの一方が、外歯歯車１２の軸方向の中央より片側の歯部に噛合し、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部に噛合する。第１内歯歯車２２ｇは、第１ケーシング２２の内周部の該当箇所に内歯が設けられて構成される。第２内歯歯車２３ｇは、内歯歯車部材２３の内周部の該当箇所に内歯が設けられて構成される。

【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とは別体の内輪や、外歯歯車１２とは別体の外輪を有してもよい。

【0015】

外歯歯車１２と、起振体軸受１５の保持器１５Ｃ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ケーシング２２及び第２ケーシング２４は、連結部材であるボルト５７により互いに連結されて、第１内歯歯車２２ｇ、第２内歯歯車２３ｇ及び外歯歯車１２の径方向外側を覆う。このうち、第１ケーシング２２は、上述のように、内周部の一部に内歯が設けられており、第１内歯歯車２２ｇと一体的に構成されている。

【0017】

また、第１ケーシング２２及び第２ケーシング２４には、反負荷側（図１における右側）の端部に軸方向に一続きに延びるボルト連結用穴２２ｈ、２４ｈが設けられている。撓み噛合い式歯車装置１が装置外部の外部部材５５（例えば、ロボットの基端側アーム部材）と接続される際、第１ケーシング２２と第２ケーシング２４は、ボルト連結用穴２２ｈ、２４ｈを介して連結部材であるボルト５３により外部部材５５に共締めにより連結される。これらボルト連結用穴２２ｈ、２４ｈは、周方向の複数の箇所に設けられている。また、第１ケーシング２２及び第２ケーシング２４は、ボルト連結用穴２２ｈ、２４ｈとは別のボルト穴２２ｊ、２４ｊを有しており、このボルト穴２２ｊ、２４ｊに挿通・螺合された前述のボルト５７により互いに連結（仮止め）されている。

【0018】

内歯歯車部材２３は、第２ケーシング２４の径方向内側でかつ起振体軸１０の径方向外側に、少なくとも一部が配置されている。また、内歯歯車部材２３は、上述のように、内周部の一部に内歯が設けられており、第２内歯歯車２３ｇと一体的に構成されている。

【0019】

第１カバー２６及び第１ケーシング２２は、反負荷側にボルト穴２６ｋ、２２ｋを有しており、このボルト穴２６ｋ、２２ｋに挿通・螺合されたボルト５１により互いに連結されている。
そして、第１カバー２６は、起振体軸１０の一端側における外周部を覆う。

【0020】

第２カバー２７は、内歯歯車部材２３と連結されて、起振体軸１０の他端側における外周部を覆う。第２カバー２７及び内歯歯車部材２３には、負荷側（図１における左側）の端部に軸方向に一続きに延びるボルト連結用穴２７ｈ、２３ｈが設けられている。撓み噛合い式歯車装置１が装置外部の被駆動部材５６（例えば、ロボットの先端側アーム部材）と接続される際、第２カバー２７と内歯歯車部材２３は、ボルト連結用穴２７ｈ、２３ｈを介して連結部材であるボルト５４により被駆動部材５６に共締めにより連結される。これらボルト連結用穴２７ｈ、２３ｈは、周方向の複数の箇所に設けられている。また、第２カバー２７及び内歯歯車部材２３は、ボルト連結用穴２７ｈ、２３ｈとは別のボルト穴２７ｊ、２３ｊを有しており、このボルト穴２７ｊ、２３ｊに挿通・螺合されたボルト５２により互いに連結（仮止め）されている。

【0021】

入力軸受３１は、例えば内輪３１ａ、外輪３１ｂ及び転動体３１ｃを有する玉軸受であり、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。なお、入力軸受３１は、玉軸受に限定されるものではなく、各種軸受を採用でき、例えばコロ軸受であってもよい。また、専用の内輪や外輪を有することなく、内輪が起振体軸１０と一体的に構成されたり、外輪が第１カバー２６と一体的に構成されてもよい。
入力軸受３２は、例えば内輪３２ａ、外輪３２ｂ及び転動体３２ｃを有する玉軸受であり、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。なお、入力軸受３２は、玉軸受に限定されるものではなく、各種軸受を採用でき、例えばコロ軸受であってもよい。また、専用の内輪や外輪を有することなく、内輪が起振体軸１０と一体的に構成されたり、外輪が第２カバー２７と一体的に構成されてもよい。
また、入力軸受３１、３２はいずれも、内部に潤滑剤が封入されたシール付きの軸受であるが、シール付きでなくともよい。

【0022】

主軸受３３は、例えば内輪３３ａ、外輪３３ｂ及び転動体３３ｃを有する玉軸受であり、内歯歯車部材２３と第２ケーシング２４との間に配置される。第２ケーシング２４は、主軸受３３を介して内歯歯車部材２３を回転自在に支持する。なお、主軸受３３は、玉軸受に限定されるものではなく、各種軸受を採用できる。例えば、クロスローラ軸受でもよいし、また内歯歯車部材２３と第２ケーシング２４との間で、軸方向に離間した複数の軸受（アンギュラ玉軸受、テーパ軸受等）から構成されてもよい。また、主軸受３３は、専用の内輪や外輪を有することなく、内輪が内歯歯車部材２３と一体的に構成されたり、外輪が第２ケーシング２４と一体的に構成されてもよい。また、主軸受３３は、特に限定はされないが、内部に潤滑剤が封入されたシール付きの軸受であってもよい。

【0023】

入力軸受３１、３２及び主軸受３３の撓み噛合い式歯車装置１の機構部が収納される潤滑剤封入空間Ｓに対する軸方向外側には、これら軸受に対するシール性を担保するための軸封部であるシール部４１～４３が設けられている。

【0024】

入力軸受３１のシール部４１は、第１カバー２６から径方向内側に向かって起振体軸１０（軸部１０Ｂ）の外周面近傍まで延出され、入力軸受３１の軸方向外側を覆う壁面からなり、軸部１０Ｂの外周との間に狭小な隙間を形成して、潤滑剤の移動を阻害する。
入力軸受３２のシール部４２は、第２カバー２７から径方向内側に向かって起振体軸１０（軸部１０Ｃ）の外周面近傍まで延出され、入力軸受３２の軸方向外側を覆う壁面からなり、軸部１０Ｃの外周との間に狭小な隙間を形成して、潤滑剤の移動を阻害する。
主軸受３３のシール部４３は、第２ケーシング２４から径方向内側に向かって第２カバー２７の外周面近傍まで延出され、主軸受３３の軸方向外側を覆う壁面からなり、第２カバー２７の外周との間に狭小な隙間を形成して、潤滑剤の移動を阻害する。また、シール部４３の内側（主軸受３３側）には、第２カバー２７から径方向外側に突出する突起を有している。これらシール部４３と突起とにより、ラビリンス構造が構成されている。

【0025】

［各部材の素材］
各部材の素材は、本実施形態においては、以下のように構成されている。
起振体軸１０、外歯歯車１２、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。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】

また、入力軸受３１，３２及び主軸受け３３は、内外輪及び転動体が金属、例えば、高炭素クロム軸受鋼から構成される。
また、起振体軸受１５は、転動体１５Ａと保持器１５Ｃが金属、例えば、高炭素クロム軸受鋼から構成される。
また、各ボルト５１～５４，５７は、金属、例えば、一般構造用圧延鋼材、冷間圧造用炭素鋼線、機械構造用炭素鋼鋼材等から構成される。

【0027】

撓み噛合い式歯車装置１は、「第１歯車」と、「第１歯車」と噛合う「第２歯車」と、「外部部材」に連結される「連結部材」と、「第１歯車」と「連結部材」に至る（熱伝達）経路に配置される「経路部材」と、「第１歯車」、「第２歯車」、「連結部材」および「経路部材」以外の部材であって樹脂により構成される「他部材」とを有し、「第１歯車」、「連結部材」および「経路部材」は、「他部材」よりも熱伝導率が高い樹脂により構成されることを特徴の一つとしている。

【0028】

また、撓み噛合い式歯車装置１は、「他部材」として、「被駆動部材」に連結される「出力部材」を備え、「第１歯車」、「連結部材」および「経路部材」のいずれかの部材と「被駆動部材」の間に「出力部材」が配置され、「被駆動部材」は、金属製のボルトにより、「出力部材」を貫通して「第１歯車」、「連結部材」および「経路部材」のいずれかの部材に連結されることを別の特徴の一つとしている。

【0029】

撓み噛合い式歯車装置１においては、「第１歯車」は、第１内歯歯車２２ｇ及び第２内歯歯車２３ｇが該当し、「第１歯車」と噛合う「第２歯車」は、外歯歯車１２が該当する。
「外部部材」は、外部部材５５が該当し、「外部部材」に連結される「連結部材」は、第１ケーシング２２が該当する。

【0030】

第１内歯歯車２２ｇを「第１歯車」とする場合、「第１歯車」と「連結部材」に至る経路に配置される「経路部材」は、第１ケーシング２２が該当する。
即ち、第１内歯歯車２２ｇの熱伝達の経路については、第１ケーシング２２における外部部材５５との連結部分（第１ケーシング２２の径方向外側部分）が「連結部材」であり、第１ケーシング２２における第１内歯歯車２２ｇの周辺部分から外部部材５５との連結部分近傍までの間の部分が「経路部材」となっている。つまり、第１内歯歯車２２ｇの熱伝達の経路については、「第１歯車」、「経路部材」及び「連結部材」が一体的に構成されている。

【0031】

第２内歯歯車２３ｇを「第１歯車」とする場合、「第１歯車」と「連結部材」に至る経路に配置される「経路部材」は、内歯歯車部材２３が該当する。
即ち、第２内歯歯車２３ｇの熱伝達の経路については、第１ケーシング２２が「連結部材」であり、内歯歯車部材２３における第２内歯歯車２３ｇ以外の部分が「経路部材」となっている。つまり、第２内歯歯車２３ｇの熱伝達の経路については、「第１歯車」及び「経路部材」が一体的に構成されている。
なお、第２内歯歯車２３ｇの熱伝達の経路の場合、「経路部材」としての内歯歯車部材２３と「連結部材」としての第１ケーシング２２との間には、金属製の主軸受け３３が設けられており、主軸受け３３が熱伝達の経路の一部を構成している。より具体的には、主軸受け３３の内輪３３ａが内歯歯車部材２３と径方向および軸方向に当接し、主軸受け３３の外輪３３ｂが第１ケーシング２２と軸方向に当接して、熱伝達の経路を構成している。

【0032】

「第１歯車」、「第２歯車」、「連結部材」および「経路部材」以外の部材であって樹脂により構成される「他部材」は、第２ケーシング２４、第１カバー２６及び第２カバー２７が該当する。
即ち、「他部材」は、前述した「第１歯車」、「第２歯車」、「連結部材」および「経路部材」のいずれかに該当する部材と、既に述べた起振体軸１０、外歯歯車１２、スペーサリング３６、３７、入力軸受３１，３２、主軸受け３３及び起振体軸受１５及び各ボルト５１～５４，５７等の金属製の部材とを除外した部材である。

【0033】

そして、この撓み噛合い式歯車装置１では、「他部材」に該当する第２ケーシング２４、第１カバー２６及び第２カバー２７を樹脂によって構成し、「第１歯車」、「連結部材」および「経路部材」に該当する第１内歯歯車２２ｇ、第２内歯歯車２３ｇ、第１ケーシング２２及び内歯歯車部材２３を、「他部材」に該当する各部材よりも熱伝導率が高い樹脂により構成している。
なお、以下の説明では、「第１歯車」、「連結部材」および「経路部材」のように、「他部材」よりも熱伝導率が高い樹脂により構成される部材を総称する場合には「高熱伝導樹脂部材」とし、「他部材」に該当する熱伝導率の高くない樹脂で構成される部材を総称する場合には「低熱伝導樹脂部材」とする。
図１では、「低熱伝導樹脂部材」に該当する部材には同一のハッチングを付して、「高熱伝導樹脂部材」に該当する部材には別の同一のハッチングを付して、これらが容易に識別可能に図示している。なお、後述する図２も同様である。

【0034】

なお、上記「低熱伝導樹脂部材」に該当する全ての部材については、同一の樹脂を使用しないで複数種類の樹脂を使用しても良い。同様に、上記「高熱伝導樹脂部材」に該当する全ての部材については、同一の樹脂を使用しないで複数種類の樹脂を使用しても良い。
但し、「高熱伝導樹脂部材」に使用される全種の樹脂は、いずれも、「低熱伝導樹脂部材」に使用される全種の樹脂よりも熱伝導率が高いものを使用する。

【0035】

「低熱伝導樹脂部材」に使用される樹脂としては、本実施形態においては樹脂の母材に強化用の繊維が含有されるものが使用される。なお、強化用の繊維を含有しない樹脂を使用してもよい。
母材の樹脂は、例えば、50～60℃程度の耐熱性を持つエンジニアリングプラスチック（汎用エンジニアリングプラスチック）が使用される。具体的には、ポリアミド（PA）、ポリカーボネート（PC）、ポリアセタール（POM）、変性ポリフェニレンエーテル（m-PPE）、ポリブチレンテレフタレート（PBT）等が挙げられる。ここでいう耐熱性とは、静的に形状が維持できる温度ではなく、歯車としての性能を維持できる温度のことであり、高熱伝導樹脂部材についても同様である。
また、強化用の繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ザイロン繊維、ボロン繊維等が挙げられる。これらの繊維を含有する汎用エンジニアリングプラスチックの場合（例えば、ガラス繊維を含有するポリアセタール）、熱伝導率は、0.3Ｗ／ｍ℃未満である。

【0036】

「高熱伝導樹脂部材」に使用される樹脂としては、本実施形態においては、樹脂の母材に強化用の繊維が含有されるものが使用される。なお、強化用の繊維を含有しない樹脂を使用してもよい。
母材の樹脂は、70℃以上の耐熱性を持つ樹脂が好ましく、例えば、100℃以上の耐熱性を持つスーパーエンジニアリングプラスチック（特種エンジニアリングプラスチック）が使用される。具体的には、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリアミドイミド（PAI）、ポリフェニレンスルフィド（PPS）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、芳香族ポリアミド（PPA）、液晶ポリマー（LCP）、ポリスルホン（PSU）、ポリエーテルスルホン（PES）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリアリレート（PAR）、熱可塑性ポリイミド（TPI）等が挙げられる。
また、強化用の繊維としては、「低熱伝導樹脂部材」の強化用の繊維よりも熱伝導性の高い繊維であれば良く、例えば、カーボン繊維等が挙げられる。高熱伝導樹脂部材の熱伝導率は、0.5Ｗ／ｍ℃以上であることが好ましく、スーパーエンジニアリングプラスチック（例えば、ポリエーテルエーテルケトン）にカーボン繊維を含有させた樹脂の場合、熱伝導率は、0.95Ｗ／ｍ℃である。

【0037】

また、撓み噛合い式歯車装置１において、「被駆動部材」は、被駆動部材５６が該当し、「被駆動部材」に連結される「出力部材」は、第２カバー２７が該当する。第２カバー２７は、「経路部材」としての内歯歯車部材２３と被駆動部材５６の間に配置されている。
そして、被駆動部材５６は、金属製のボルト５４により、「出力部材」としての第２カバー２７を貫通して「経路部材」である内歯歯車部材２３に連結されている。

【0038】

［動作説明］
上記構成の撓み噛合い式歯車装置１にあっては、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２２ｇ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。

【0039】

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２２ｇとの噛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２２ｇの歯数が１０２だとすると、噛合う位置が一周するごとに、外歯歯車１２と第１内歯歯車２２ｇとの噛合う歯がずれを生じる。例えば、外部部材５５が固定されている場合には、第１内歯歯車２２ｇは、固定さるので、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。

【0040】

一方、外歯歯車１２は、第２内歯歯車２３ｇ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２３ｇとの噛合う位置も回転方向に変化する。ここで、第２内歯歯車２３ｇ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２３ｇ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２３ｇ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、内歯歯車部材２３及び第２カバー２７へ伝達され、この回転運動が被駆動部材５６に出力される。

【0041】

この動作時において、第１内歯歯車２２ｇと第２内歯歯車２３ｇは、それぞれ外歯歯車１２と噛合して、摩擦により熱を生じる。
この噛合い部で生じた熱の一部は、熱伝導率の高い金属製の外歯歯車１２、起振体軸受け１５および起振体軸１０に伝達されて放熱される。
さらに、第１内歯歯車２２ｇに生じた熱は、第１ケーシング２２を通じて、外部部材５５に伝達されて放熱される。
また、第２内歯歯車２３ｇに生じた熱は、内歯歯車部材２３に伝わり、さらに、主軸受け３３を介して第１ケーシング２２から外部部材５５に伝達されて放熱される。
また、第２内歯歯車２３ｇに生じた熱は、ボルト５４を通じて、被駆動部材５６にも伝達されて放熱される。

【0042】

［本実施形態の技術的効果］
撓み噛合い式歯車装置１は、「他部材」に該当する第２ケーシング２４、第１カバー２６及び第２カバー２７と、「第１歯車」、「連結部材」および「経路部材」に該当する第１内歯歯車２２ｇ、第２内歯歯車２３ｇ、第１ケーシング２２及び内歯歯車部材２３とを樹脂により構成している。
このため、撓み噛合い式歯車装置１における金属製の部材の低減を図り、軽量化を実現することが可能である。

【0043】

また、撓み噛合い式歯車装置１では、外歯歯車１２（、起振体軸受け１５および起振体軸１０）を金属製としているので、噛合い部で発生した熱を、これらの金属製の部材を介して放熱できる。
さらに、撓み噛合い式歯車装置１では、第１内歯歯車２２ｇ、第２内歯歯車２３ｇから外部部材５５や被駆動部材５６に到るまでの熱伝達の経路となる各部材について、高熱伝導樹脂部材としての樹脂材料によって構成しているので、外部部材５５に対して効率的に放熱が行われ、装置の効果的な温度上昇の抑制を図ることが可能となる。

【0044】

さらに、撓み噛合い式歯車装置１では、全ての樹脂部材を高熱伝導樹脂で構成するのではなく、熱伝達経路を構成しない他部材については、低熱伝導樹脂部材を使用している。
低熱伝導樹脂部材に使用される樹脂の母材は、汎用エンジニアリングプラスチックに代表されるように、安価な樹脂であり、高熱伝導樹脂部材に使用される樹脂の母材は、スーパーエンジニアリングプラスチックに代表されるように、特殊な機能や特性を有する高価な樹脂であることが一般的である。また、低熱伝導樹脂部材に含有される熱伝導率の低い繊維（例えば、ガラス繊維）は、高熱伝導樹脂部材に含有される熱伝導率の高い繊維（例えば、カーボン繊維）に比べて安価である。
従って、上記のように、撓み噛合い式歯車装置１における熱発生箇所から放熱可能な外部部材５５までの熱伝達の経路となる部材に限定して熱伝導率が高い樹脂を使用することにより、撓み噛合い式歯車装置１の軽量化を図りつつも、製造コストの低減を図ることが可能となる。

【0045】

また、高熱伝導樹脂部材は、母材となる樹脂に含有される繊維に、低熱伝導樹脂部材よりも、熱伝導率が高いものを使用している。
このため、高熱伝導樹脂部材は、部材強度を高く維持し、軽量化を実現しながら効率的に熱伝達を行い、効果的な放熱を行うことが可能となる。

【0046】

また、高熱伝導樹脂部材は、樹脂の母材として、低熱伝導樹脂部材の樹脂の母材よりも耐熱性が高い樹脂を使用している。このため、第１内歯歯車２２ｇ、第２内歯歯車２３ｇにおいて、撓み噛合い式歯車装置１の作動時に発熱した場合でも、高い耐熱性により摩耗、劣化、変形を抑制し、動作精度も高く維持することが可能である。
また、熱の伝達が行われる各部材も高い耐熱性により劣化、変形を抑制することが可能となる。

【0047】

また、撓み噛合い式歯車装置１は、第１内歯歯車２２ｇ及び第２内歯歯車２３ｇを第１歯車とし、外歯歯車１２を第２歯車としている。
内歯歯車と外歯歯車とが噛合する場合、外側に位置する内歯歯車の方が部材の全体的なサイズが大きくなり、これに伴って部材の体積も大きくなる。このため、第１内歯歯車２２ｇ及び第２内歯歯車２３ｇを第１歯車とし、樹脂から構成することにより、効果的な軽量化を実現することが可能となる。

【0048】

また、撓み噛合い式歯車装置１では、熱伝達経路を構成する内歯歯車部材２３と第１ケーシング２２との間に金属の主軸受３３が配置されているので、主軸受３３を通じて効率的に熱伝導が行われ、効率的に放熱を行うことが可能となる。

【0049】

また、連結部材としての第１ケーシング２２と外部部材５５とが、金属製のボルト５３により連結されているので、これらの部材の接触面だけでなく、ボルト５３を通じて効率的に熱伝達が行われ、効率的に放熱を行うことが可能となる。

【0050】

また、撓み噛合い式歯車装置１では、被駆動部材５６に連結される出力部材としての第２カバー２７を備え、被駆動部材５６は、金属製のボルト５４が第２カバー２７を貫通して内歯歯車部材２３に連結されている。
このため、熱伝達経路の途中に、低熱伝導樹脂部材である第２カバー２７が介在する場合でも、ボルト５４によって第２内歯歯車２３ｇから被駆動部材５６までの熱伝達経路が確保され、効率的に放熱を行うことが可能となる。

【0051】

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図２は、第２実施形態に係る撓み噛合い式歯車装置１を示す断面図である。
この第２実施形態の撓み噛合い式歯車装置１は、構成の大部分が第１実施形態の撓み噛合い式歯車装置１と同一であるため、これらの異なる点のみを主に説明する。

【0052】

第１実施形態では、撓み噛合い式歯車装置１は、第１ケーシング２２に対して外部部材５５が直接的に接触した状態で、ボルト５３により第１ケーシング２２及び第２ケーシング２４が外部部材５５に共締め状態で連結された構成を例示した。
これに対して、第２実施形態では、撓み噛合い式歯車装置１は、第２ケーシング２４に対して外部部材５５が直接的に接触した状態で、ボルト５３により第１ケーシング２２及び第２ケーシング２４が外部部材５５に共締め状態で連結された構成を例示する。

【0053】

また、これに伴い、第１実施形態では、第２ケーシング２４は「他部材」（低熱伝導樹脂部材）に該当していたが、第２実施形態では、第２ケーシング２４は、第１内歯歯車２２ｇと第２内歯歯車２３ｇの熱伝達の経路となる「連結部材」に該当し、高熱伝導樹脂部材としての樹脂で構成される。高熱伝導樹脂部材としての樹脂の母材及び含有される繊細は、第１実施形態で例示した通りである。

【0054】

この第２実施形態の撓み噛合い式歯車装置１は、第１内歯歯車２２ｇを「第１歯車」とする場合、第１ケーシング２２が「経路部材」、第２ケーシング２４が「連結部材」として、熱伝達経路を構成し、外部部材５５から放熱が行われる。
また、第２内歯歯車２３ｇを「第１歯車」とする場合、内歯歯車部材２３が「経路部材」、第２ケーシング２４が「連結部材」として、熱伝達経路を構成する。また、内歯歯車部材２３と第２ケーシング２４の間は、主軸受け３３を介して熱伝達が行われる。そして、これらにより、外部部材５５から放熱が行われる。

【0055】

このように、外部部材５５との連結が行われる連結部材が変わった場合には、高熱伝導樹脂部材に該当する部材の変動を伴うが、このような第２実施形態の撓み噛合い式歯車装置１の場合も、第１実施形態の撓み噛合い式歯車装置１と同一の技術的効果を得ることが可能である。

【0056】

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の各実施形態に限られない。
例えば、上述した撓み噛合い式歯車装置１において、「第１歯車」に該当する部材と「経路部材」に該当する部材とは、一体的に構成しても良いし、個々の分離した部材で構成しても良い。「経路部材」に該当する部材と「連結部材」に該当する部材についても同様である。

【0057】

また、上記各実施形態では、第１内歯歯車２２ｇと第２内歯歯車２３ｇのそれぞれを「第１歯車」とし、それぞれについて熱伝達経路を構成する場合を例示したが、第１内歯歯車２２ｇと第２内歯歯車２３ｇのいずれか一方のみを「第１歯車」とし、当該一方の歯車のみについて熱伝達経路を構成しても良い。
また、外歯歯車１２を「第１歯車」として熱伝達経路を構成しても良い。その場合、外歯歯車１２は、金属製の軸受（例えば、起振体軸受１５）を介して「経路部材」に熱伝達を行う構成とすることが好ましい。

【0058】

また、金属製の部材として例示した、起振体軸１０、外歯歯車１２、スペーサリング３６、３７、入力軸受３１，３２、主軸受け３３、起振体軸受１５及び各ボルト５１～５４，５７の一部又は全部については、樹脂によって構成しても良い。その場合、熱伝達の経路中にある部材については、高熱伝導樹脂部材として、第１実施形態で例示した樹脂の母材及び繊維で構成することが好ましい。

【0059】

また、上記各実施形態では、被駆動部材５６を金属製のボルト５４により、経路部材としての内歯歯車部材２３と連結する構成を例示したが、これに限らず、被駆動部材５６をボルトにより、「第１歯車」又は「連結部材」に該当する部材に連結する構成としても良い。

【0060】

また、上記各実施形態では、撓み噛合い式歯車装置１として、所謂筒型の撓み噛合い式歯車装置を示した。しかし、本発明は、これに限定されず、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にも適用可能である。

【0061】

また、本発明は、撓み噛合い式歯車装置に限定されず、種々の歯車装置に適用可能であり、例えば、センタークランク型もしくは振り分け型の偏心揺動型減速装置を構成する歯車装置又は単純遊星歯車装置にも適用可能であるし、平行軸歯車装置や直交歯車装置などにも適用可能である。
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】

【0062】

１ 撓み噛合い式歯車装置（歯車装置）
１２ 外歯歯車（第２歯車）
１５ 起振体軸受
２２ 第１ケーシング（連結部材、経路部材）
２２ｇ 第１内歯歯車（第１歯車）
２３ 内歯歯車部材（経路部材）
２３ｇ 第２内歯歯車（第１歯車）
２４ 第２ケーシング（連結部材、他部材）
２６ 第１カバー（他部材）
２７ 第２カバー（他部材、出力部材）
３１，３２ 入力軸受
３３ 主軸受
５１～５４，５７ ボルト
５５ 外部部材
５６ 被駆動部材

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-11

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

本発明は、第１歯車と、前記第１歯車と噛合う第２歯車と、を備えた歯車装置であって、
少なくとも、前記第１歯車は、樹脂により構成され、
外部部材に連結される連結部材と、前記第１歯車から前記連結部材に至る経路に配置される経路部材と、前記第１歯車、前記第２歯車、前記連結部材および前記経路部材以外の部材であって樹脂により構成される他部材と、を有し、
前記第１歯車、前記連結部材および前記経路部材は、前記他部材よりも熱伝導率が高い樹脂により構成され、
前記他部材は、少なくとも、入力軸受を支持するカバーを含み、
前記第１歯車から前記連結部材に至る熱伝達の経路が、前記高熱伝導樹脂よりも熱伝導率の低い低熱伝導樹脂の低熱伝導樹脂部材を介することなく、前記経路部材により構成される歯車装置とした。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１歯車と、前記第１歯車と噛合う第２歯車と、を備えた歯車装置であって、
少なくとも、前記第１歯車は、樹脂により構成され、
外部部材に連結される連結部材と、前記第１歯車から前記連結部材に至る経路に配置される経路部材と、前記第１歯車、前記第２歯車、前記連結部材および前記経路部材以外の部材であって樹脂により構成される他部材と、を有し、
前記第１歯車、前記連結部材および前記経路部材は、前記他部材よりも熱伝導率が高い樹脂により構成され、
前記他部材は、少なくとも、入力軸受を支持するカバーを含み、
前記第１歯車から前記連結部材に至る熱伝達の経路が、前記高熱伝導樹脂よりも熱伝導率の低い低熱伝導樹脂の低熱伝導樹脂部材を介することなく、前記経路部材により構成される歯車装置。

【請求項2】

前記連結部材は、前記第１歯車及び前記第２歯車の径方向外側を覆うケーシングを含み、
前記ケーシングは、前記外部部材に連結される
請求項１に記載の歯車装置。

【請求項3】

前記ケーシングは、前記カバーと連結されている第１ケーシングと、主軸受を支持する第２ケーシングと、を含み、
前記第１ケーシング、前記第２ケーシング及び前記外部部材がボルトにより共締め状態で連結される、
請求項２に記載の歯車装置。

【請求項4】

前記カバーは、前記連結部材に接続する第１カバーと、第２カバーをと、を含み、
前記他部材は、前記第１カバーと前記第２カバーの少なくとも一方を含む
請求項１から３のいずれか一項に記載の歯車装置。

【請求項5】

前記歯車装置は、撓み噛合い式歯車装置であって、
前記第１カバーは、起振体軸の一端側における外周部を覆い、
前記第２カバーは、前記起振体軸の他端側における外周部を覆う
請求項１から４のいずれか一項に記載の歯車装置。

【請求項6】

前記第１歯車は、内歯歯車であり、
前記第２歯車は、外歯歯車である
請求項１から５のいずれか一項に記載の歯車装置。

【請求項7】

前記第１歯車、前記連結部材および前記経路部材の樹脂に含有される繊維は、前記他部材の樹脂に含有される繊維よりも熱伝導率が高い
請求項１から６のいずれか一項に記載の歯車装置。

【請求項8】

前記第１歯車、前記連結部材および前記経路部材の樹脂の母材は、前記他部材の樹脂の母材よりも耐熱性が高い
請求項１から７のいずれか一項に記載の歯車装置。

【請求項9】

前記第１歯車、前記連結部材および前記経路部材のいずれかの間に金属の軸受が配置される
請求項１から８のいずれか一項に記載の歯車装置。