特許 7319784 偏心揺動型減速装置、外歯歯車の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-25

(45)【発行日】2023-08-02

(54)【発明の名称】偏心揺動型減速装置、外歯歯車の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20230726BHJP

   B24C 1/10 20060101ALI20230726BHJP

   B24C 11/00 20060101ALI20230726BHJP

【ＦＩ】

F16H1/32 A

B24C1/10 D

B24C11/00 Z

B24C1/10 G

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019013541

(22)【出願日】2019-01-29

(65)【公開番号】P2020122500

(43)【公開日】2020-08-13

【審査請求日】2021-08-26

(73)【特許権者】

【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】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】阿部 瞬

(72)【発明者】

【氏名】為永 淳

【審査官】鷲巣 直哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１９７６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１２０１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１７３２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９５２０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ １／３２

Ｂ２４Ｃ １／１０

Ｂ２４Ｃ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外歯歯車と、前記外歯歯車を揺動させる偏心体と、前記外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備えた偏心揺動型減速装置であって、
前記外歯歯車は、第１貫通孔と、当該第１貫通孔と周方向または径方向に隣接して設けられる第２貫通孔と、を有し、
前記第１貫通孔の内周面は、前記第２貫通孔と対向する部分を含む塑性加工が施された第１部分を有し、
前記第１貫通孔の内周面は、塑性加工が施されていない第２部分を有することを特徴とする偏心揺動型減速装置。

【請求項2】

前記第２貫通孔は、前記外歯歯車の中心に設けられ、前記偏心体が挿通される孔であり、前記第１貫通孔は、前記外歯歯車の中心からオフセットして設けられ、前記第２貫通孔と径方向に隣接する請求項１に記載の偏心揺動型減速装置。

【請求項3】

前記第２貫通孔は、前記外歯歯車の中心からオフセットして設けられ前記偏心体が挿通される孔であり、前記第１貫通孔は、前記外歯歯車の中心からオフセットして設けられ、前記第２貫通孔と周方向に隣接する請求項１に記載の偏心揺動型減速装置。

【請求項4】

外歯歯車と、前記外歯歯車を揺動させる偏心体と、前記外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備えた偏心揺動型減速装置であって、
前記外歯歯車は、第１貫通孔と、当該第１貫通孔と周方向または径方向に隣接して設けられる第２貫通孔と、を有し、
前記第１貫通孔の内周面は、前記第２貫通孔と対向する部分を含む表面の圧縮残留応力が高い第１部分と、
表面の圧縮残留応力が前記第１部分の１／５以下である第２部分と、を有することを特徴とする偏心揺動型減速装置。

【請求項5】

外歯歯車と、前記外歯歯車を揺動させる偏心体と、前記外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備えた偏心揺動型減速装置であって、
前記外歯歯車は、第１貫通孔と、当該第１貫通孔と周方向または径方向に隣接して設けられる第２貫通孔と、を有し、
前記第１貫通孔の内周面は、前記第２貫通孔と対向する部分を含む塑性加工が施された第１部分を有し、
前記第２貫通孔は、前記外歯歯車の中心に設けられ、前記偏心体が挿通される孔であり、前記第１貫通孔は、前記外歯歯車の中心からオフセットして設けられ、前記第２貫通孔と径方向に隣接し、
前記第１部分は、表面から６０μｍにおける圧縮残留応力が表面の圧縮残留応力より高いことを特徴とする偏心揺動型減速装置。

【請求項6】

偏心揺動型減速装置において、偏心体に揺動されて内歯歯車と内接噛合する外歯歯車の製造方法であって、
前記外歯歯車は、第１貫通孔と、当該第１貫通孔と周方向または径方向に隣接して設けられる第２貫通孔と、を有し、
第１貫通孔の内周面に塑性加工を施す塑性加工工程を含み、
前記塑性加工工程は、第１貫通孔の第２貫通孔に対向する部分を含む第１部分に塑性加工を施し、残りの第２部分には塑性加工を施さないことを特徴とする外歯歯車の製造方法。

【請求項7】

前記塑性加工は、メディアを噴射するショットピーニングによる加工であり、
前記塑性加工工程は、外歯歯車を回転させて固定噴射ノズルからメディアを噴射することを特徴とする請求項６に記載の外歯歯車の製造方法。

【請求項8】

前記塑性加工工程は、
外歯歯車に第１メディアを噴射する第１工程と、
第１メディアの噴射を受けた外歯歯車に第２メディアを噴射する第２工程と、
を含み、
前記第１メディアの大きさと前記第２メディアの大きさとは、互いに異なることを特徴とする請求項６に記載の外歯歯車の製造方法。

【請求項9】

前記第１メディアは、前記第２メディアより大きいことを特徴とする請求項８に記載の外歯歯車の製造方法。

【請求項10】

前記第２メディアは、前記第１メディアより硬いことを特徴とする請求項８または９に記載の外歯歯車の製造方法。

【請求項11】

前記塑性加工工程は、複数枚の外歯歯車を重ねた状態でメディアを噴射することを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の外歯歯車の製造方法。

【請求項12】

前記塑性加工工程は、同じ偏心揺動型減速装置に組み込まれる複数枚の外歯歯車を重ねた状態でメディアを噴射することを特徴とする請求項１１に記載の外歯歯車の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、偏心揺動型減速装置および外歯歯車の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

本出願人は、特許文献１に、内歯歯車と、内歯歯車に内接噛合する外歯歯車とを備える動力伝達装置を開示した。特許文献１に記載の動力伝達装置は、入力軸の回転に応じて偏心回転する偏心体用軸受と、外歯歯車の自転成分を取り出す内ピンとを有している。外歯歯車には、偏心体用軸受が嵌合するための孔と、内ピンが嵌合するための孔とが設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－２６３８７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明者らは、外歯歯車を有する偏心揺動型減速装置の小型化について検討し、以下の認識を得た。
このような偏心揺動型減速装置を小型化するために外歯歯車の軸方向の肉厚を減らすことが考えられる。外歯歯車を薄くすると、偏心体用軸受や内ピンが接触する部分の面積が減少する。接触面積が減少すると、同じ荷重でも応力は増加し、その部分に応力割れが生じやすくなり、耐久性が低下するという問題がある。

【0005】

このような問題は、薄型化に限らず小径化によって外歯歯車の径方向の肉厚を減らすことによっても生じうる。また、減速装置のサイズは変えずに許容トルクを大きくした場合、換言すれば単位許容トルクあたりのサイズを小型化した場合にも同様のことが言える。つまり、偏心揺動型減速装置では小型化と耐久性とは二律背反の関係にある。
このことから、本発明者らは、特許文献１に記載の動力伝達装置には、小型化と耐久性とを両立させる観点で改善の余地があることを認識した。

【0006】

本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、小型化しても耐久性の低下を抑制できる偏心揺動型減速装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の偏心揺動型減速装置は、外歯歯車と、外歯歯車を揺動させる偏心体と、外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備えた偏心揺動型減速装置であって、外歯歯車は、第１貫通孔と、当該第１貫通孔と周方向または径方向に隣接して設けられる第２貫通孔と、を有する。第１貫通孔の内周面は、第２貫通孔と対向する部分を含む塑性加工が施された第１部分を有する。

【0008】

本発明の別の態様もまた、偏心揺動型減速装置である。この装置は、外歯歯車と、外歯歯車を揺動させる偏心体と、外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備えた偏心揺動型減速装置であって、外歯歯車は、第１貫通孔と、当該第１貫通孔と周方向または径方向に隣接して設けられる第２貫通孔と、を有する。第１貫通孔の内周面は、第２貫通孔と対向する部分を含む表面の圧縮残留応力が高い第１部分と、表面の圧縮残留応力が第１部分の１／５以上である第２部分と、を有する。

【0009】

本発明のさらに別の態様は、外歯歯車の製造方法である。この方法は、偏心揺動型減速装置において、偏心体に揺動されて内歯歯車と内接噛合する外歯歯車の製造方法であって、外歯歯車は、第１貫通孔と、当該第１貫通孔と周方向または径方向に隣接して設けられる第２貫通孔と、を有する。第１貫通孔の内周面に塑性加工を施す塑性加工工程を含む。

【0010】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、小型化しても耐久性の低下を抑制できる偏心揺動型減速装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態の偏心揺動型減速装置を示す側面断面図である。

【図2】図１の偏心揺動型減速装置の外歯歯車を示す正面図である。

【図3】図１の外歯歯車の製造方法の一例を概略的に示すフローチャートである。

【図4】図１の外歯歯車の塑性加工工程を模式的に示す模式図である。

【図5】第２実施形態の偏心揺動型減速装置を示す側面断面図である。

【図6】図５のＡ－Ａ線に沿う断面図である。

【図7】図５の偏心揺動型減速装置の外歯歯車を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施の形態、比較例および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

【0014】

［第１実施形態］
以下、図面を参照して、第１実施形態に係る偏心揺動型減速装置１０の構成について説明する。図１は、第１実施形態の偏心揺動型減速装置１０を示す側面断面図である。本実施形態の偏心揺動型減速装置１０は、内歯歯車と噛み合う外歯歯車を揺動させることで、内歯歯車及び外歯歯車の一方の自転を生じさせ、その生じた運動成分を出力部材から被駆動装置に出力する偏心揺動型減速装置である。

【0015】

偏心揺動型減速装置１０は、主に、入力軸１２と、外歯歯車１４と、内歯歯車１６と、キャリヤ１８、２０と、ケーシング２２と、主軸受２４、２６とを備える。以下、内歯歯車１６の中心軸線Ｌａに沿った方向を「軸方向」といい、その中心軸線Ｌａを中心とする円の円周方向、半径方向をそれぞれ「周方向」、「径方向」とする。また、以下、便宜的に、軸方向の一方側（図中右側）を入力側といい、他方側（図中左側）を反入力側という。

【0016】

入力軸１２は、駆動装置（不図示）から入力される回転動力によって回転中心線周りに回転させられる。本実施形態の偏心揺動型減速装置１０は、入力軸１２の回転中心線が内歯歯車１６の中心軸線Ｌａと同軸線上に設けられるセンタークランクタイプである。駆動装置は、たとえば、モータ、ギヤモータ、エンジン等である。

【0017】

本実施形態の入力軸１２は、外歯歯車１４を揺動させるための複数の偏心体１２ａを有する偏心体軸である。偏心体１２ａの軸芯は、入力軸１２の回転中心線に対して偏心している。本実施形態では３個の偏心体１２ａが設けられ、隣り合う偏心体１２ａの偏心位相は１２０°ずれている。入力軸１２の入力側の端部には、駆動装置の出力部材から動力を受けるためのスプライン１２ｂが形成される。

【0018】

偏心体１２ａの外周には、ころ軸受３０を介して３枚の外歯歯車１４が組み込まれている。各外歯歯車１４は、内歯歯車１６に内接噛合している。外歯歯車１４が３列に並んで組み込まれているのは、伝達容量の増大、および偏心位相をずらすことによる低振動、低騒音化を意図したためである。各列の構成は、偏心位相が異なっている以外は同一である。

【0019】

図２は、入力側から視た外歯歯車１４を示す正面図である。外歯歯車１４は、複数の偏心体１２ａのそれぞれに対応して個別に設けられる。外歯歯車１４は、ころ軸受３０を介して対応する偏心体１２ａに回転自在に支持される。外歯歯車１４には、内ピン３２が貫通する第１貫通孔１３と、ころ軸受３０が当接する第２貫通孔１５とが設けられる。図２に示すように、第１貫通孔１３と第２貫通孔１５とは互いに径方向に隣接する。

【0020】

第１貫通孔１３は、外歯歯車１４の中心からオフセットして設けられる。第１貫通孔１３は、後述する内ピン３２に対応して複数設けられる。この例では、周方向に６０°間隔で６つの第１貫通孔１３が設けられる。第２貫通孔１５は、外歯歯車１４の中心に設けられ、偏心体１２ａが挿通される孔である。

【0021】

図１に示すように、ケーシング２２は、全体として筒状をなし、その内周部には内歯歯車１６が設けられる。内歯歯車１６は、外歯歯車１４と噛み合う。本実施形態の内歯歯車１６は、ケーシング２２と一体化された内歯歯車本体と、この内歯歯車本体に回転自在に支持され、当該内歯歯車１６の内歯を構成する外ピン１６ａ（ピン部材）とで構成されている。内歯歯車１６の内歯数（外ピン１６ａの数）は、外歯歯車１４の外歯数よりも僅かだけ（この例では１だけ）多い。

【0022】

キャリヤ１８、２０は、外歯歯車１４の軸方向側部に配置される。キャリヤ１８、２０には、外歯歯車１４の入力側の側部に配置される第１キャリヤ１８と、外歯歯車１４の反入力側の側部に配置される第２キャリヤ２０とを含む。キャリヤ１８、２０は円盤状をなし、入力軸軸受３４を介して入力軸１２を回転自在に支持する。

【0023】

第１キャリヤ１８と第２キャリヤ２０は内ピン３２を介して連結される。内ピン３２は、外歯歯車１４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１４を軸方向に貫通する。本実施形態の内ピン３２は、第２キャリヤ２０と一体的に設けられる。内ピン３２は、キャリヤ１８、２０と別体に設けられていてもよい。内ピン３２は、内歯歯車１６の中心軸線Ｌａ周りに所定の間隔で複数設けられる。本実施形態では、周方向に６０°間隔で６つの内ピン３２が設けられる。

【0024】

内ピン３２は、その先端部が第１キャリヤ１８に形成された有底凹部１８ｃに嵌入されており、第１キャリヤ１８の入力側から挿入されたボルト３６と共に第１キャリヤ１８と第２キャリヤ２０とを連結している。

【0025】

内ピン３２は、外歯歯車１４に形成された第１貫通孔１３を貫通している。内ピン３２の外周面３２ｓには、摺動促進部材としてローラ３５が回転自在に被せられている。ローラ３５は、第１キャリヤ１８の入力側と、第２キャリヤ２０の反入力側とによって軸方向に移動規制される。ローラ３５と第１貫通孔１３の間には外歯歯車１４の揺動成分を吸収するための遊びとなる隙間が設けられる。ローラ３５と第１貫通孔１３の内壁面とは一部で接触する。なお、ローラ３５はなくてもよい。

【0026】

被駆動装置（不図示）に回転動力を出力する部材を出力部材とし、偏心揺動型減速装置１０を支持するための外部部材に固定される部材を被固定部材とする。本実施形態の出力部材は第２キャリヤ２０であり、被固定部材はケーシング２２である。出力部材は、被固定部材に主軸受２４、２６を介して回転自在に支持される。

【0027】

主軸受２４、２６には、第１キャリヤ１８とケーシング２２の間に配置される第１主軸受２４と、第２キャリヤ２０とケーシング２２の間に配置される第２主軸受２６とが含まれる。本実施形態において、主軸受２４、２６は、いわゆる背面組み合わせの状態で配置される。第１、第２キャリヤ１８、２０の外周は、それぞれ第１、第２主軸受２４、２６の内輪を構成している。本実施形態では、主軸受２４、２６として、球状の転動体４２を有するアンギュラ玉軸受を例示する。主軸受２４、２６は、この他にも、後述するテーパーローラ軸受、アンギュラコロ軸受等の転がり軸受であってもよい。

【0028】

以上のように構成された偏心揺動型減速装置１０の動作を説明する。駆動装置から入力軸１２に回転動力が伝達されると、入力軸１２の偏心体１２ａが入力軸１２を通る回転中心線周りに回転する。偏心運動する偏心体１２ａが第２貫通孔１５ところ軸受３０を介して接触することにより外歯歯車１４が揺動する。このとき、外歯歯車１４は、自らの軸芯が入力軸１２の回転中心線周りを回転するように揺動する。外歯歯車１４が揺動すると、外歯歯車１４と内歯歯車１６の噛合位置が順次ずれる。この結果、入力軸１２が一回転する毎に、外歯歯車１４と内歯歯車１６との歯数差に相当する分、外歯歯車１４及び内歯歯車１６の一方の自転が発生する。本実施形態においては、外歯歯車１４が自転し、内ピン３２を介して第２キャリヤ２０から減速回転が出力される。

【0029】

図２を参照して、外歯歯車１４をさらに説明する。外歯歯車１４の第２貫通孔１５は、ころ軸受３０の外輪軌道面として機能するため、ころ軸受３０の転動体荷重を受ける。小型化のために、第１貫通孔１３と第２貫通孔１５の間の肉厚を減らすことが考えられる。しかし、第１貫通孔１３と第２貫通孔１５の間の肉厚が薄いと、同じ転動体荷重であっても応力は増加し、その部分で応力割れが生じやすくなる。また、第１貫通孔１３と第２貫通孔１５の間の肉厚は同じでも、高トルクで運転した場合には、転動体荷重が大きくなることで応力は増加し、同様に応力割れが生じやすくなる。

【0030】

転動体荷重を受けたとき、外歯歯車１４の応力分布は、この荷重を受ける第２貫通孔１５側で圧縮応力であり、第１貫通孔１３側で引張応力である。このため、引張応力を受ける第１貫通孔１３側を起点とし、例えば、図２の符号Ｄに示すような応力割れが発生する可能性がある。そこで、本実施形態の外歯歯車１４では、所定の部分に塑性加工を施し、その加工による圧縮残留応力によって荷重の引張応力の影響を緩和している。

【0031】

図２に示すように、本実施形態では、第１貫通孔１３の内周面１３ｂには、第２貫通孔１５と対向する対向部分１３ｆを含む塑性加工が施された第１部分１３ｅが設けられる。この場合、塑性加工の圧縮残留応力によって、転動体荷重による応力割れの発生を抑制できる。第１部分１３ｅは、内周面１３ｂの対向部分１３ｆの両側に延びてもよい。第１部分１３ｅは、連続的に設けられてもよいし、断続的に設けられてもよい。本実施形態の第１部分１３ｅは、正面視で円弧状に内周面１３ｂの２０％～７０％の範囲に設けられている。

【0032】

塑性加工を施す範囲が広いと、加工時間が延びて加工コストが増加することが考えられる。このため、本実施形態では、第１貫通孔１３の内周面１３ｂには、塑性加工が施されていない第２部分１３ｈが設けられる。この場合、加工コストの低減および加工時間の短縮を図れる。第２部分１３ｈは、内周面１３ｂの対向部分１３ｆとは反対側の部分１３ｊを含んでもよいし、部分１３ｊの両側に延びてもよい。本実施形態の第２対向部分１３ｆは、第１部分１３ｅを除く範囲に設けられている。なお、「塑性加工が施されていない部分」とは、意図して塑性加工が施されていないが、何らかの理由により僅かに残留応力を有する部分を含む。

【0033】

また、本実施形態では、第２貫通孔１５には、塑性加工が施されていない。この理由は、第２貫通孔１５に加わる転動体荷重の応力は、概ね圧縮応力であるため、第１貫通孔１３と比べて必要性が低いからである。また、ころ軸受３０が第２貫通孔１５の内周面に接触するため、塑性加工によって表面粗さが粗くなることは好ましくない。

【0034】

この塑性加工としては、所定の部分に弾性限度以上の応力を加えて圧縮残留応力を有する塑性変形を生じさせる加工法であれば種々の方法を採用できる。本実施形態では、この塑性加工として、メディアを噴射するショットピーニングによる加工（以下、単に「ショットピーニング」という）を採用している。つまり、第１部分１３ｅは、塑性加工としてショットピーニングが施されている。この場合、ショットピーニングを採用しているため、簡易かつ安価に塑性加工を行うことができる。

【0035】

塑性加工による残留応力を説明する。以下、残留応力を数値で示すとき、圧縮応力は「マイナス」を付した負の数値で示し、引張応力は符号を付さない正の数値で表される。また、「ある値以上」はその値から正方向側の値を意味し、「ある値以下」はその値から負方向側の値を意味する。

【0036】

また、圧縮残留応力が「ある値より高い」とは、残留応力がその値より負方向側の値であることを意味し、圧縮残留応力が「ある値より低い」とは、残留応力がその値より正方向側の値であることを意味する。

【0037】

まず、素材表面の残留応力を説明する。転動体荷重の引張応力は、接触面である表面に加えられる。このため、塑性加工は素材の表面に圧縮残留応力を有するものであることが望ましい。本発明者らの検討によれば、第１部分１３ｅの表面の残留応力が－８００ＭＰａ以下であれば、転動体荷重による応力割れの発生を抑制できることが確認されている。また、応力割れをより効果的に抑制する観点から、第１部分１３ｅの表面の残留応力は、－１１００ＭＰａ以下であることが好ましい。なお、これらの残留応力は、対向部分１３ｆにおいて測定されてもよい。

【0038】

次に、素材内部の残留応力を説明する。転動体荷重の引張応力は、表面だけでなく素材内部にも影響を及ぼす。したがって、塑性加工は、素材内部にも圧縮残留応力を有することが望ましい。本発明者らの検討によれば、第１部分１３ｅの表面から６０μｍの圧縮残留応力が、表面の圧縮残留応力より高ければ、転動体荷重による応力割れの発生を抑制できることが確認されている。応力割れをより効果的に抑制する観点から、第１部分１３ｅの表面から６０μｍの残留応力は、好ましくは－１０００ＭＰａ以下であり、より好ましくは－１３００ＭＰａ以下である。なお、これらの残留応力は、対向部分１３ｆにおいて測定されてもよい。

【0039】

また、加工時間を短くする観点から、第２部分１３ｈの表面の圧縮残留応力は、第１部分１３ｅの表面の圧縮残留応力の１／５以下であってもよい。なお、第２部分１３ｈの表面の残留応力は、第１部分１３ｅの表面の圧縮残留応力に対して絶対値で１／５以下の圧縮残留応力であるか、または引張残留応力である、と表現することもできる。例えば、第１部分１３ｅの表面の残留応力が－８００ＭＰａの場合、第２部分１３ｈの表面の残留応力は、－１６０ＭＰａ以上であってもよく、引張応力であってもよい。この場合、塑性加工を第１部分１３ｅに集中することができるので、全体の加工時間を短くできる。

【0040】

以下、実施例における残留応力を説明する。第１部分１３ｅの残留応力は、少なくとも表面から深さ１４０μｍまでの範囲で圧縮残留応力であった。第１部分１３ｅの圧縮残留応力は、表面において－１３００ＭＰａであり、表面から深さ４０μｍまでの範囲で－１３００～－１４００ＭＰａであり、深さ６０μｍで－１５５０ＭＰａ（最高値）であった。また、この圧縮残留応力は、深さ６０μｍから深さ１４０μｍまでの範囲で徐々に低くなり、深さ１４０μｍで－７００ＭＰａであった。つまり、実施例では、塑性加工による圧縮残留応力付与効果は、少なくともこの領域にまで及んでいた。また、この圧縮残留応力は、表面から深さ１００μｍまでの範囲で－１０００ＭＰａより高かった。

【0041】

次に、図３、図４を参照して、外歯歯車１４の製造方法Ｓ８０の一例を説明する。図３は、外歯歯車１４の製造方法Ｓ８０の一例を概略的に示すフローチャートである。図４は、外歯歯車１４の塑性加工工程Ｓ８８を模式的に示す模式図である。外歯歯車１４の製造方法Ｓ８０は、円盤を形成する工程Ｓ８２と、外歯を形成する工程Ｓ８４と、第１、第２貫通孔１３、１５を形成する工程Ｓ８６と、第１貫通孔１３の内周面に塑性加工を施す塑性加工工程Ｓ８８と、を含む。以下、製造途中の外歯歯車１４を「ワーク」という。

【0042】

工程Ｓ８２において、冷間鍛造によって、素材から円盤状のワークを形成する。工程Ｓ８４において、別の冷間鍛造によって、円盤状のワークに外歯を形成する。工程Ｓ８６において、抜き打ちによって、外歯を形成したワークに第１、第２貫通孔１３、１５を形成する。工程Ｓ８８において、ワークの第１貫通孔１３の内周面に塑性加工を施す。外歯歯車１４には、必要に応じて、表面硬化をするための熱処理、熱歪みを修正する仕上げ研磨、低摩擦化のための化成処理などが施されてもよい。この製造方法Ｓ８０はあくまでも一例であり、工程の順序を入れ替えてもよいし、工程の一部を、削除、追加、変更してもよい。

【0043】

塑性加工工程Ｓ８８を説明する。ワーク（外歯歯車１４）は塑性加工装置８０によって塑性加工される。この例の塑性加工工程Ｓ８８は、鋼球などのメディア（ショットと称されることがある）を空気圧または遠心力等によって加速し、噴射ノズルから噴射して加工対象に吹き付けるショットピーニングによる加工である。

【0044】

塑性加工工程Ｓ８８では、ワーク全体に塑性加工を施してもよいし、ワークの選択的な部分に塑性加工を施してもよい。本実施形態では、塑性加工工程Ｓ８８は、第１貫通孔の第２貫通孔に対向する部分を含む第１部分に塑性加工を施し、残りの第２部分には塑性加工を施さない。この場合、加工時間を短くできる。

【0045】

塑性加工工程Ｓ８８では、静止状態のワークにメディアを噴射してもよいし、回転状態のワークにメディアを噴射してもよい。本実施形態では、ワーク（外歯歯車１４）を回転させて固定噴射ノズルからメディアを噴射する。この場合、ワークの周方向の残留応力のレベルや変形のバラツキを小さくできる。

【0046】

塑性加工工程Ｓ８８では、ショットピーニングを1回だけ施してもよいし、ショットピーニングを複数回施してもよい。本実施形態では、塑性加工工程Ｓ８８は、ワーク（外歯歯車１４）に第１メディアＭ１（鋼球）を噴射する第１工程Ｓ８８ａと、第１メディアＭ１の噴射を受けたワーク（外歯歯車１４）に第２メディアＭ２（鋼球）を噴射する第２工程Ｓ８８ｂと、を含んでいる。この場合、加工特性の異なる複数のメディアを用いるので、所望の残留応力分布を得やすい。塑性加工装置８０は、第１工程Ｓ８８ａおよび第２工程Ｓ８８ｂに用いられてもよい。

【0047】

第１メディアＭ１と第２メディアＭ２の大きさは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、第１メディアＭ１の大きさと第２メディアＭ２の大きさとは、互いに異なる。この場合、異なる大きさのメディアを用いることにより、所望の残留応力分布を得やすい。特に、第１メディアＭ１は第２メディアＭ２より大きい。

【0048】

第１メディアＭ１と第２メディアＭ２の硬さ（硬度）は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、第１メディアＭ１の硬さと第２メディアＭ２の硬さとは、互いに異なる。特に、第２メディアＭ２は、第１メディアＭ１より硬い。

【0049】

塑性加工工程Ｓ８８では、１つのワークを個別に塑性加工してもよいし、複数枚のワークを重ねた状態でメディアを噴射して塑性加工してもよい。重ねて加工する場合、トータルの加工時間を短くできる。

【0050】

塑性加工工程Ｓ８８では、重ねて加工するワークの数に限定はないが、本実施形態では、同じ偏心揺動型減速装置１０に組み込まれる複数枚（この例では３枚）のワーク（外歯歯車１４）を重ねた状態で第１メディアＭ１または第２メディアＭ２を噴射する。複数枚のワークを異なった時期や別の加工機械で塑性加工すると、加工機械や時期の違いによって残留応力のレベルや分布が不揃いになるところ、複数枚のワークを重ねて加工する場合は、残留応力のレベルや分布が揃いやすい。残留応力分布が揃うことにより、複数枚の一部のみが割れやすいなどの問題を生じにくく、また、加工のバラツキによるアンバランスを生じにくい。

【0051】

塑性加工装置８０を説明する。塑性加工装置８０は回転駆動されるターンテーブル８２と、噴射ノズル８４とを含む。ターンテーブル８２には、３枚のワーク（外歯歯車１４）が装着され、ターンテーブル８２と一体に矢印Ｒの方向に回転駆動される。ワーク（外歯歯車１４）の塑性加工をしない部分には、その部分を覆うカバー部材が設けられてもよい。この例では、ターンテーブル８２から突出するピン形状の部材８２ｐは、第２貫通孔１５に挿通されてカバー部材として機能する。噴射ノズル８４は、第１部分１３ｅの部分１３ｆに向けてセットされる。このため、部分１３ｆの近傍が集中的に塑性加工され、第２部分１３ｈの部分１３ｊは殆ど塑性加工されない。第２部分１３ｈを覆うカバー部材を設けてもよい。

【0052】

噴射ノズル８４とターンテーブル８２とは、ワークの厚さ方向に相対的に移動可能に構成されてもよく、メディアを噴射しながらワークの厚さ方向に相対的に往復運動してもよい。この場合、残留応力のレベルや分布の厚さ方向のバラツキを抑制できる。ターンテーブル８２は、連続回転してもよいし、第１貫通孔１３の位置に対応して停止と回転を繰り返す間欠回転してもよい。

【0053】

以上が、第１実施形態の説明である。第１実施形態の偏心揺動型減速装置１０によれば、小型化しても耐久性の低下を抑制可能な偏心揺動型減速装置を提供できる。

【0054】

［第２実施形態］
次に、図５～図７を参照して、第２実施形態に係る偏心揺動型減速装置１０の構成について説明する。第２実施形態の図面および説明では、第１実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。第１実施形態と重複する説明を適宜省略し、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。図５は、第２実施形態の偏心揺動型減速装置１０を示す側面断面図であり、図１に対応する。図６は、図５のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

【0055】

第１実施形態はセンタークランクタイプの偏心揺動型減速装置を例に説明した。本実施形態の偏心揺動型減速装置は、いわゆる振り分けタイプの偏心揺動型減速装置である。偏心揺動型減速装置１０は、主に、入力歯車７０、入力軸１２と、外歯歯車１４と、内歯歯車１６と、キャリヤ１８、２０と、ケーシング２２と、主軸受２４、２６とを備える。本実施形態は、第１実施形態と比べ、主には、複数の入力歯車７０および入力軸１２を備え、外歯歯車１４の数と外歯歯車１４の貫通孔の点で異なる。

【0056】

複数の入力歯車７０は、内歯歯車１６の中心軸線Ｌａ周りに配置される。本図では一つの入力歯車７０のみを示す。入力歯車７０は、その中央部に挿通される入力軸１２により支持され、入力軸１２と一体的に回転可能に設けられる。入力歯車７０は、中心軸線Ｌａ上に設けられる回転軸（不図示）の外歯部と噛み合う。回転軸には、不図示の駆動装置から回転動力が伝達され、その回転軸の回転により入力歯車７０が入力軸１２と一体的に回転する。

【0057】

本実施形態の入力軸１２は、内歯歯車１６の中心軸線Ｌａからオフセットした位置に周方向に間を置いて複数（例えば、３本）配置される。本図では一つの入力軸１２のみを示す。各入力軸１２には、互いに偏心位相は１８０°ずれた２個の偏心体１２ａが軸方向に並んで設けられている。

【0058】

偏心体１２ａの外周には、ころ軸受３０を介して２枚の外歯歯車１４が組み込まれている。各外歯歯車１４は、内歯歯車１６に内接噛合している。各外歯歯車１４の構成は、偏心位相が異なっている以外は同一である。

【0059】

図７は、本実施形態の外歯歯車１４を示す正面図であり、図２に対応する。外歯歯車１４には、内ピン３２が貫通する第１貫通孔１３と、ころ軸受３０が当接する第２貫通孔１５と、外歯歯車１４の中心に設けられた第３貫通孔１７とが設けられる。図７に示すように、第１貫通孔１３と第２貫通孔１５とは、外歯歯車１４の中心からオフセットして設けられ、互いに周方向に隣接する。

【0060】

第１貫通孔１３は、内ピン３２に対応して複数設けられる。この例では、周方向に１２０°間隔で３つの第１貫通孔１３が設けられる。第１貫通孔１３は、角が丸みを帯びた略三角形状を呈する。図６に示すように、本実施形態の第１貫通孔１３は、内ピン３２とは接触しない。つまり、第１実施形態の内ピン３２は、外歯歯車１４の自転を伝達する機能と第１キャリヤ１８および第２キャリヤ２０を連結する機能を有していたが、第２実施形態の内ピン３２は、第１キャリヤ１８および第２キャリヤ２０を連結する機能は有するものの、外歯歯車１４の自転を伝達する機能は有しない。そのため、第２実施形態の内ピン３２は、キャリヤピンと称されることもある。第２貫通孔１５は、入力軸１２に対応して複数設けられ、偏心体１２ａが挿通される円形の孔である。この例では、周方向に１２０°間隔で３つの第２貫通孔１５が設けられる。

【0061】

以上の本実施形態の偏心揺動型減速装置１０の動作を説明する。駆動装置から回転軸に回転動力が伝達されると、回転軸から複数の入力歯車７０に回転動力が振り分けられ、各入力歯車７０が同じ位相で回転する。各入力歯車７０が回転すると、入力軸１２の偏心体１２ａが入力軸１２を通る回転中心線周りに回転し、その偏心体１２ａにより外歯歯車１４が揺動する。外歯歯車１４が揺動すると、第１実施形態と同様、外歯歯車１４と内歯歯車１６の噛合位置が順次ずれ、外歯歯車１４及び内歯歯車１６の一方の自転が発生する。外歯歯車１４の自転成分は、入力軸１２を介してキャリヤ１８、２０に伝達される。入力軸１２の回転は、外歯歯車１４と内歯歯車１６の歯数差に応じた減速比で減速されて、出力部材から被駆動装置に出力される。

【0062】

本実施形態では、偏心体１２ａからの転動体荷重を受けたとき、外歯歯車１４の応力分布は、この荷重を受ける第２貫通孔１５側で圧縮応力であり、第１貫通孔１３側で引張応力である。このため、引張応力を受ける第１貫通孔１３側を起点とし、例えば、図７の符号Ｄに示すような応力割れが発生する可能性がある。そこで、本実施形態の外歯歯車１４では、所定の部分に塑性加工を施し、その加工による圧縮残留応力によって転動体荷重の引張応力の影響を緩和している。

【0063】

図７に示すように、本実施形態では、第１貫通孔１３の内周面１３ｂには、第２貫通孔１５と対向する対向部分１３ｆを含む塑性加工が施された第１部分１３ｅが設けられる。この場合、塑性加工の圧縮残留応力によって、転動体荷重による応力割れの発生を抑制できる。この例では、第１貫通孔１３は周方向の両側で第２貫通孔１５と対向するので、周方向に離隔された２箇所の対向部分１３ｆが存在する。このため、第１部分１３ｅは２箇所の対向部分１３ｆに対応して２箇所設けられる。各第１部分１３ｅは、内周面１３ｂに沿って対向部分１３ｆの両側に延びてもよい。２箇所の第１部分１３ｅは一部でつながっていてもよいし、つながっていなくてもよい。各第１部分１３ｅは、連続的に設けられてもよいし、断続的に設けられてもよい。

【0064】

図７に示すように、本実施形態では、第１貫通孔１３の内周面１３ｂには、塑性加工が施されていない第２部分１３ｈが設けられる。この例では、第２部分１３ｈは、外歯歯車１４の外周と対向する部分１３ｍを含みその両側に設けられる。第２部分１３ｈは、外歯歯車１４の中心に設けられた第３貫通孔１７と対向する部分１３ｎの近傍にも塑性加工が施されていない部分が設けられてもよい。

【0065】

本実施形態では、第２貫通孔１５および第３貫通孔１７には、塑性加工が施されていない。

【0066】

第２実施形態における第１部分１３ｅの表面から内部に至る残留応力の状況も第１実施形態と同様である。第１実施形態で説明した外歯歯車１４の製造方法Ｓ８０は、本実施形態の外歯歯車１４にも適用できる。

【0067】

以上が、第２実施形態の説明である。第２実施形態の偏心揺動型減速装置１０によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏し、小型化しても耐久性の低下を抑制可能な偏心揺動型減速装置を提供できる。

【0068】

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。上述した実施形態は、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、削除などの多くの設計変更が可能である。上述の実施形態では、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。

【0069】

以下、変形例を説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

【0070】

第１実施形態の説明では、外歯歯車１４に施す塑性加工が、ショットピーニングである例を示したが、本発明はこれに限定されない。外歯歯車１４に施す塑性加工は、例えば、ローレット加工や、硬い工具を押し付けるような手法による塑性加工などであってもよい。また、塑性加工は、異なる複数種類の塑性加工方法が組み合わされてもよい。

【0071】

第１実施形態の説明では、ショットピーニングが２回施される例を示したが、ショットピーニングは、１回であってもよいし、３回以上であってもよい。

【0072】

第１実施形態の説明では、ショットピーニングのメディアが鋼球である例を示したが、ショットピーニングは公知の様々な種類や形状のメディアにより行われてもよい。

【0073】

第１実施形態の説明では、一つの噴射ノズル８４を用いる例を示したが、複数の噴射ノズル８４を用いてショットピーニングを施してもよい。例えば、ワーク（外歯歯車１４）の軸方向両側に離隔して設けられた複数の噴射ノズル８４を用いてもよいし、径方向に離隔して設けられた複数の噴射ノズル８４を用いてもよい。

【0074】

第１実施形態では外歯歯車１４が３枚の例を、第２実施形態では外歯歯車１４が２枚の例を示したが、外歯歯車１４は、所望の特性に応じて、１枚であってもよいし、４枚以上であってもよい。

【0075】

第１、第２実施形態の説明では、内ピン３２が貫通する孔について塑性加工を施す例を示したが、塑性加工は、転動体荷重を受ける貫通孔に隣接する別の貫通孔の内周面に施されてもよい。例えば、第２実施形態の第３貫通孔１７の内周面に塑性加工が施されてもよい。

【0076】

第１実施形態では、第１主軸受２４および第２主軸受２６が内輪を有しない例を説明したが、本発明はこれに限られない。第１主軸受２４と第２主軸受２６との少なくとも一方は、内輪を有する軸受であってもよい。

【0077】

実施形態の出力部材はキャリヤ１８、２０であり、外部部材にはケーシング２２が固定される例を説明した。この他にも、出力部材はケーシング２２であり、外部部材にはキャリヤ１８、２０が固定されてもよい。

【0078】

上述の各変形例は第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

【0079】

上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる各実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

【符号の説明】

【0080】

１０・・偏心揺動型減速装置、 １２・・入力軸、 １２ａ・・偏心体、 １３・・第１貫通孔、 １３ｂ・・内周面、 １４・・外歯歯車、 １５・・第２貫通孔、 １６・・内歯歯車、 １８、２０・・キャリヤ、 ２２・・ケーシング、 ２４・・主軸受、 ３０・・ころ軸受、 ３２・・内ピン、 ３５・・ローラ、 ８０・・塑性加工装置、 ８４・・噴射ノズル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】