JP2612585B2 - 撓み噛み合い式歯車装置 - Google Patents
撓み噛み合い式歯車装置Info
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- JP2612585B2 JP2612585B2 JP63047144A JP4714488A JP2612585B2 JP 2612585 B2 JP2612585 B2 JP 2612585B2 JP 63047144 A JP63047144 A JP 63047144A JP 4714488 A JP4714488 A JP 4714488A JP 2612585 B2 JP2612585 B2 JP 2612585B2
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/08—Profiling
- F16H55/0833—Flexible toothed member, e.g. harmonic drive
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、撓み噛み合い式歯車装置に係り、特に、撓
み噛み合い式歯車装置に用いられる内歯歯車及び外歯歯
車の歯の形状の改良に係る。
み噛み合い式歯車装置に用いられる内歯歯車及び外歯歯
車の歯の形状の改良に係る。
従来の技術 代表的な撓み噛み合い式歯車装置は、剛性円形内歯歯
車と、この内歯歯車の内側に設けられ該歯車に例えば２
個所で噛み合うよう楕円形に変形され、更に内歯歯車の
歯数より2n枚（ｎは正の整数である）少ない歯数にされ
た可撓性外歯歯車と、該外歯歯車の内側に嵌合して該外
歯歯車を楕円形に撓ませるウエーブ・ジェネレータとか
ら成り、このウエーブ・ジェネレータは、内側の楕円形
のカム板と、このカム板の外周に嵌合して楕円形に撓め
られたボールベアリングとから成り、ウエーブ・ジェネ
レータのベアリングの外輪が外歯歯車に嵌合している。
このような構成で成る撓み噛み合い式歯車装置は、ウエ
ーブ・ジェネレータのカム板に設けられた入力軸を回転
させると、外歯歯車の楕円形が回転させられ、この楕円
形の回転により両歯車がその歯数差に対応して相対回転
し、内歯歯車または外歯歯車に出力軸を設けると該出力
軸は入力軸に対して大きい減速比で回転する。従って、
この撓み噛み合い歯車装置は、少ない要素で大きな減速
比を得ることができるので精密機械等に多用されてい
る。
車と、この内歯歯車の内側に設けられ該歯車に例えば２
個所で噛み合うよう楕円形に変形され、更に内歯歯車の
歯数より2n枚（ｎは正の整数である）少ない歯数にされ
た可撓性外歯歯車と、該外歯歯車の内側に嵌合して該外
歯歯車を楕円形に撓ませるウエーブ・ジェネレータとか
ら成り、このウエーブ・ジェネレータは、内側の楕円形
のカム板と、このカム板の外周に嵌合して楕円形に撓め
られたボールベアリングとから成り、ウエーブ・ジェネ
レータのベアリングの外輪が外歯歯車に嵌合している。
このような構成で成る撓み噛み合い式歯車装置は、ウエ
ーブ・ジェネレータのカム板に設けられた入力軸を回転
させると、外歯歯車の楕円形が回転させられ、この楕円
形の回転により両歯車がその歯数差に対応して相対回転
し、内歯歯車または外歯歯車に出力軸を設けると該出力
軸は入力軸に対して大きい減速比で回転する。従って、
この撓み噛み合い歯車装置は、少ない要素で大きな減速
比を得ることができるので精密機械等に多用されてい
る。
従来の撓み噛み合い式歯車装置に用いられる歯車につ
いては、その噛み合いの適性を良好にし、運転性能や負
荷能力を高めるため種々の工夫が提案されている。最も
基本的な歯形については、米国特許第2,906,143号明細
書に詳しく開示されている。この装置の歯車は直線の歯
形に形成されており、このため楕円形の外歯歯車は長軸
の一点でのみ内歯歯車に噛み合い、許容伝達トルクが低
かった。このため、特公昭45−41171号には、インボリ
ュート歯形を各歯車に採用することが提案されている。
いては、その噛み合いの適性を良好にし、運転性能や負
荷能力を高めるため種々の工夫が提案されている。最も
基本的な歯形については、米国特許第2,906,143号明細
書に詳しく開示されている。この装置の歯車は直線の歯
形に形成されており、このため楕円形の外歯歯車は長軸
の一点でのみ内歯歯車に噛み合い、許容伝達トルクが低
かった。このため、特公昭45−41171号には、インボリ
ュート歯形を各歯車に採用することが提案されている。
しかし、前記の特公昭45−41171号の歯車でも両歯車
が完全に離れてしまうまでの間において、両歯車を全て
の点で連続的に接触させることが困難であった。更に詳
しくは、同公報の第６図の曲線ａまたはｃに見られるよ
うに零または負の偏位の場合には、剛性の内歯歯車に噛
み合う可撓性の外歯歯車の歯の代表点の運動軌跡（ｃの
場合は頂部のごく一部を除き）が、剛性歯車に対して凹
形状を成しており、連続接触させるためには直線歯形や
インボリュート歯形とは異なり剛性歯車の歯形を凸形状
にしなければならない。また、上記公報の第６図の曲線
ｂに見られるように、可撓性の外歯歯車の歯の代表点の
運動軌跡が凸形状である場合（正の偏位の場合）には、
可撓性の外歯歯車の撓みが大きくなり、該歯車の曲げ応
力の増大を招き、また利用できる運動軌跡の部分が短く
接触歯数が少ないので好ましくない。このため前記の公
報記載の撓み噛み合い式歯車装置でも許容伝達トルクの
点において、改良の余地がある。
が完全に離れてしまうまでの間において、両歯車を全て
の点で連続的に接触させることが困難であった。更に詳
しくは、同公報の第６図の曲線ａまたはｃに見られるよ
うに零または負の偏位の場合には、剛性の内歯歯車に噛
み合う可撓性の外歯歯車の歯の代表点の運動軌跡（ｃの
場合は頂部のごく一部を除き）が、剛性歯車に対して凹
形状を成しており、連続接触させるためには直線歯形や
インボリュート歯形とは異なり剛性歯車の歯形を凸形状
にしなければならない。また、上記公報の第６図の曲線
ｂに見られるように、可撓性の外歯歯車の歯の代表点の
運動軌跡が凸形状である場合（正の偏位の場合）には、
可撓性の外歯歯車の撓みが大きくなり、該歯車の曲げ応
力の増大を招き、また利用できる運動軌跡の部分が短く
接触歯数が少ないので好ましくない。このため前記の公
報記載の撓み噛み合い式歯車装置でも許容伝達トルクの
点において、改良の余地がある。
本発明車等は、特願昭61−262930号出願において、内
歯歯車と外歯歯車の歯形に対して、いずれも歯末面には
特定の形状の凸歯形を、歯元面には特定の形状の凹歯形
を形成し、凸歯形同士の噛み合いで連続的に接触させる
撓み噛み合い式歯車装置を提案した。この撓み噛み合い
式歯車装置は、１つの内歯歯車と歯数の異なる外歯歯車
とで成る、いわゆるカップ型撓み噛み合い式歯車装置と
呼ばれる形式のものには極めて良好に作動した。
歯歯車と外歯歯車の歯形に対して、いずれも歯末面には
特定の形状の凸歯形を、歯元面には特定の形状の凹歯形
を形成し、凸歯形同士の噛み合いで連続的に接触させる
撓み噛み合い式歯車装置を提案した。この撓み噛み合い
式歯車装置は、１つの内歯歯車と歯数の異なる外歯歯車
とで成る、いわゆるカップ型撓み噛み合い式歯車装置と
呼ばれる形式のものには極めて良好に作動した。
発明が解決しようとする問題点 ところが、特願昭61−262930号出願の撓み噛み合い式
歯車装置においてでさえ、両歯車は歯末面では連続的な
噛み合いをするが、歯元面では噛み合いに参加していな
いということが分かった。
歯車装置においてでさえ、両歯車は歯末面では連続的な
噛み合いをするが、歯元面では噛み合いに参加していな
いということが分かった。
従って、本発明の目的は、撓み噛み合い式歯車装置に
おいて、内歯歯車及び外歯歯車が歯末面だけでなく、歯
元面でも噛み合って広い範囲において連続接触を行うこ
とができ、且つ外歯歯車の変形による応力を軽減して負
荷容量を一層向上する縄み噛み合い式歯車装置を提供す
るにある。
おいて、内歯歯車及び外歯歯車が歯末面だけでなく、歯
元面でも噛み合って広い範囲において連続接触を行うこ
とができ、且つ外歯歯車の変形による応力を軽減して負
荷容量を一層向上する縄み噛み合い式歯車装置を提供す
るにある。
問題点を解決するための手段 かかる目的を達成するため、本発明によれば、剛性円
形内歯歯車と、その内側の可撓性外歯歯車と、該外歯歯
車を撓ませて変形させその形状を回転させるウエーブ・
ジェネレータとから成り、ウエーブ・ジェネレータの回
転により両歯車に相対回転を生じさせるように構成され
た撓み噛み合い式歯車装置であって、両歯車の歯末面の
歯形が、ウエーブ、ジェネレータの形状によって定ま
る、内歯歯車に対する外歯歯車のラック近似による運動
軌跡の、内歯歯車に対して凹の部分での両歯車の接触の
限界位置を原点とする縮比1/2の相似変換による写像曲
線によって形成されており、該内歯歯車の歯元面の歯形
は、外歯歯車の歯末面の歯形が前記運動軌跡の内歯歯車
に対して凸の部分に沿う運動によって創成された第２の
曲線によって形成されていることを特徴とする撓み噛み
合い式歯車装置が提供される。
形内歯歯車と、その内側の可撓性外歯歯車と、該外歯歯
車を撓ませて変形させその形状を回転させるウエーブ・
ジェネレータとから成り、ウエーブ・ジェネレータの回
転により両歯車に相対回転を生じさせるように構成され
た撓み噛み合い式歯車装置であって、両歯車の歯末面の
歯形が、ウエーブ、ジェネレータの形状によって定ま
る、内歯歯車に対する外歯歯車のラック近似による運動
軌跡の、内歯歯車に対して凹の部分での両歯車の接触の
限界位置を原点とする縮比1/2の相似変換による写像曲
線によって形成されており、該内歯歯車の歯元面の歯形
は、外歯歯車の歯末面の歯形が前記運動軌跡の内歯歯車
に対して凸の部分に沿う運動によって創成された第２の
曲線によって形成されていることを特徴とする撓み噛み
合い式歯車装置が提供される。
なお、外歯歯車の歯元面は内歯歯車の歯元面と同じに
形成してもよいし、若干の逃げを形成してもよい。
形成してもよいし、若干の逃げを形成してもよい。
実施例 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
説明する。第１図は、撓み噛み合い式歯車装置１の原理
を示している。この撓み噛み合い式歯車装置１は、剛性
円形内歯歯車２と、この内歯歯車の内側に設けられた可
撓性のリング形状の外歯歯車３と、この外歯歯車の内側
に嵌合して該外歯歯車を楕円形に撓ませるウエーブ・ジ
ェネレータ４とから成る。ウエーブ・ジェネレータ４
は、内側の楕円形のカム板５と、このカム板５の外周に
嵌合して楕円形に撓められたボールベアリング６とから
成り、ウエーブ・ジェネレータのベアリングの外輪７が
外歯歯車に嵌合している。外歯歯車３は、ウエーブ・ジ
ェネレータ４によって楕円形に撓められているので、円
形の剛性内歯歯車２に対して、直径方向に対向する２点
を中心としてその両側の一部でしか噛み合わない。第１
図では矢印Ａ及びＢの方向の２点が噛み合い点となる。
また、ウエーブ・ジェネレータ４はボールベアリング６
を有するので、ウエーブ・ジェネレータ４のカム板５が
回転すると、外歯歯車３はその楕円形状が回転させられ
るだけで、カム板によって直接回転させられることはな
い。なお、外歯歯車３は、内歯歯車の歯数より2n（ｎは
正の整数）枚少ない歯数（第１図では内歯歯車より４枚
少ない）にされている。
説明する。第１図は、撓み噛み合い式歯車装置１の原理
を示している。この撓み噛み合い式歯車装置１は、剛性
円形内歯歯車２と、この内歯歯車の内側に設けられた可
撓性のリング形状の外歯歯車３と、この外歯歯車の内側
に嵌合して該外歯歯車を楕円形に撓ませるウエーブ・ジ
ェネレータ４とから成る。ウエーブ・ジェネレータ４
は、内側の楕円形のカム板５と、このカム板５の外周に
嵌合して楕円形に撓められたボールベアリング６とから
成り、ウエーブ・ジェネレータのベアリングの外輪７が
外歯歯車に嵌合している。外歯歯車３は、ウエーブ・ジ
ェネレータ４によって楕円形に撓められているので、円
形の剛性内歯歯車２に対して、直径方向に対向する２点
を中心としてその両側の一部でしか噛み合わない。第１
図では矢印Ａ及びＢの方向の２点が噛み合い点となる。
また、ウエーブ・ジェネレータ４はボールベアリング６
を有するので、ウエーブ・ジェネレータ４のカム板５が
回転すると、外歯歯車３はその楕円形状が回転させられ
るだけで、カム板によって直接回転させられることはな
い。なお、外歯歯車３は、内歯歯車の歯数より2n（ｎは
正の整数）枚少ない歯数（第１図では内歯歯車より４枚
少ない）にされている。
この撓み噛み合い式歯車装置１の動作について第２図
（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。ウエーブ・ジェネレ
ータ４のカム板５が第２図（ａ）の位置にあるとき、外
歯歯車３の楕円形の長軸において、内歯歯車２の１つの
歯溝８が外歯歯車３の１つの歯９に噛み合っている（歯
溝８及び歯９を中心としてその両側でもいくつかの歯が
噛み合っている）。カム板５を第２図（ｂ）に示すよう
に90度回転させると、外歯歯車３はその楕円形が回転
し、外歯歯車３の噛み合い点が楕円の長軸の移動に従っ
て移動して歯溝８と歯９とは離れる。第２図（ｃ）に示
すように、カム板５が180度回転すると歯溝８と歯９と
が再び噛み合うが、その位置は歯数差（図示の例では４
枚すなわちｎ＝２）の半分だけすなわちｎ枚分（図示の
例では２枚分）だけずれる。そして第２図（ｄ）に示す
ように、カム板５が360度回転すると、歯溝８と歯９と
は歯数差（４枚）だけずれる。このように噛み合い位置
が順次ずれる動きを出力として取り出せば大きな減速比
を得ることができる。
（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。ウエーブ・ジェネレ
ータ４のカム板５が第２図（ａ）の位置にあるとき、外
歯歯車３の楕円形の長軸において、内歯歯車２の１つの
歯溝８が外歯歯車３の１つの歯９に噛み合っている（歯
溝８及び歯９を中心としてその両側でもいくつかの歯が
噛み合っている）。カム板５を第２図（ｂ）に示すよう
に90度回転させると、外歯歯車３はその楕円形が回転
し、外歯歯車３の噛み合い点が楕円の長軸の移動に従っ
て移動して歯溝８と歯９とは離れる。第２図（ｃ）に示
すように、カム板５が180度回転すると歯溝８と歯９と
が再び噛み合うが、その位置は歯数差（図示の例では４
枚すなわちｎ＝２）の半分だけすなわちｎ枚分（図示の
例では２枚分）だけずれる。そして第２図（ｄ）に示す
ように、カム板５が360度回転すると、歯溝８と歯９と
は歯数差（４枚）だけずれる。このように噛み合い位置
が順次ずれる動きを出力として取り出せば大きな減速比
を得ることができる。
外歯歯車と内歯歯車との噛み合いの範囲は広い方が、
伝達トルクが大きいので好ましい。本発明者は、特願昭
61−262930号出願において、カップ型撓み噛み合い式歯
車装置の噛み合い範囲を拡げるため、内歯歯車及び外歯
歯車の両歯車の歯末面の歯形を凸歯形に、また、内歯歯
車及び外歯歯車の歯元面を凹歯形に形成することを既に
提案した。これにより、両歯車は、歯末面の凸歯形同士
の噛み合いで連続的に接触し、従来のカップ型撓み噛み
合い式歯車装置における噛み合いの範囲を拡げることに
成功した。なお、この両歯車の歯形についての詳細な形
状は、上記特許出願において特定されるように、ウエー
ブ・ジェネレータの形状によって定まる、内歯歯車に対
する外歯歯車の運動軌跡の、両歯車の接触の限界位置を
原点とする縮比1/2の相似変換による写像曲線によって
形成される。
伝達トルクが大きいので好ましい。本発明者は、特願昭
61−262930号出願において、カップ型撓み噛み合い式歯
車装置の噛み合い範囲を拡げるため、内歯歯車及び外歯
歯車の両歯車の歯末面の歯形を凸歯形に、また、内歯歯
車及び外歯歯車の歯元面を凹歯形に形成することを既に
提案した。これにより、両歯車は、歯末面の凸歯形同士
の噛み合いで連続的に接触し、従来のカップ型撓み噛み
合い式歯車装置における噛み合いの範囲を拡げることに
成功した。なお、この両歯車の歯形についての詳細な形
状は、上記特許出願において特定されるように、ウエー
ブ・ジェネレータの形状によって定まる、内歯歯車に対
する外歯歯車の運動軌跡の、両歯車の接触の限界位置を
原点とする縮比1/2の相似変換による写像曲線によって
形成される。
この曲線は、内歯歯車と外歯歯車との噛み合いを、ラ
ックの歯の噛み合いに近似したものとして取り扱い、ウ
エーブ・ジェネレータによって生成される運動軌跡を、
縮比1/2の相似変換による写像曲線を得て、これによっ
て剛性の内歯歯車及び可撓性の外歯歯車の各々の歯車の
歯末面の歯形曲線を与える。この近似方法は、撓み噛み
合い式歯車装置の歯車の歯数が最少値でも100位はあ
り、通常160以上であるので、誤差は十分に許容できる
範囲にある。第３図は上記の近似の程度を示す一例で、
曲線ａはラックの場合の運動軌跡、曲線ａ′は歯数が10
0の場合の撓み噛み合い式歯車装置の運動軌跡であり、
その差は殆どない。第３図の曲線ｂ及び曲線ｃは後述の
内歯歯車及び外歯歯車の歯末面の歯形の一例である。ち
なみに、第３図はｎ＝１で無偏位の場合の運動軌跡で、
座標値Ｘ及びＹは次式で与えられる。
ックの歯の噛み合いに近似したものとして取り扱い、ウ
エーブ・ジェネレータによって生成される運動軌跡を、
縮比1/2の相似変換による写像曲線を得て、これによっ
て剛性の内歯歯車及び可撓性の外歯歯車の各々の歯車の
歯末面の歯形曲線を与える。この近似方法は、撓み噛み
合い式歯車装置の歯車の歯数が最少値でも100位はあ
り、通常160以上であるので、誤差は十分に許容できる
範囲にある。第３図は上記の近似の程度を示す一例で、
曲線ａはラックの場合の運動軌跡、曲線ａ′は歯数が10
0の場合の撓み噛み合い式歯車装置の運動軌跡であり、
その差は殆どない。第３図の曲線ｂ及び曲線ｃは後述の
内歯歯車及び外歯歯車の歯末面の歯形の一例である。ち
なみに、第３図はｎ＝１で無偏位の場合の運動軌跡で、
座標値Ｘ及びＹは次式で与えられる。
Ｘ＝1/2m（２φ−sin2φ） Ｙ＝ｍ（１−cos2φ） ここで、φは媒介変数、ｍは歯のモジュールである。
第４図は、上記の歯形曲線を求める場合の一例の説明
図である。この図において、点10は可撓性の外歯歯車の
歯先点を示しており、曲線11は用いられたウエーブ・ジ
ェネレータのカム板の形状によって定まる歯先点10の運
動軌跡を示している。次に点12は両歯車が最も離れて接
触する位置すなわち両歯車の接触の限界位置（噛み合い
中心から最も外側の噛み合い位置）を示している。曲線
13は剛性の内歯歯車の歯末面の歯形を示している。この
曲線13は、接触の限界位置12を基準点として曲線11の点
10と12との間の曲線部分を縮比1/2で相似変換して得ら
れた写像曲線であり、ここで点14は点10の変換によって
得られた後の点である。点14と点10の間の曲線15は、曲
線13を点14の回りに180度回転して得られたもので、こ
の曲線15は可撓性の外歯歯車の歯末面の歯形を示してい
る。また、曲線16は、可撓性の外歯歯車の歯元面の歯形
を示しており、曲線17は、剛性の内歯歯車の歯元面の歯
形を示している。
図である。この図において、点10は可撓性の外歯歯車の
歯先点を示しており、曲線11は用いられたウエーブ・ジ
ェネレータのカム板の形状によって定まる歯先点10の運
動軌跡を示している。次に点12は両歯車が最も離れて接
触する位置すなわち両歯車の接触の限界位置（噛み合い
中心から最も外側の噛み合い位置）を示している。曲線
13は剛性の内歯歯車の歯末面の歯形を示している。この
曲線13は、接触の限界位置12を基準点として曲線11の点
10と12との間の曲線部分を縮比1/2で相似変換して得ら
れた写像曲線であり、ここで点14は点10の変換によって
得られた後の点である。点14と点10の間の曲線15は、曲
線13を点14の回りに180度回転して得られたもので、こ
の曲線15は可撓性の外歯歯車の歯末面の歯形を示してい
る。また、曲線16は、可撓性の外歯歯車の歯元面の歯形
を示しており、曲線17は、剛性の内歯歯車の歯元面の歯
形を示している。
第４図によって得た剛性の内歯歯車及び可撓性の外歯
歯車の歯末面の歯形は、両歯車が歯数無限大のラックと
見做して得られるものである。しかしながら、撓み噛み
合い式歯車装置の場合、その歯数は有限であるが一般の
歯車に比べてその歯数は極めて多く既述のように160以
上であるのが普通であるから、第３図の例からも類推さ
れるように、十分に許容できる近似であり、実用上の精
度は十分である。すなわち、上記のような近似によっ
て、従来実現が困難であるとされた連続接触できる歯形
を、比較的簡単に作れることが理解されよう。
歯車の歯末面の歯形は、両歯車が歯数無限大のラックと
見做して得られるものである。しかしながら、撓み噛み
合い式歯車装置の場合、その歯数は有限であるが一般の
歯車に比べてその歯数は極めて多く既述のように160以
上であるのが普通であるから、第３図の例からも類推さ
れるように、十分に許容できる近似であり、実用上の精
度は十分である。すなわち、上記のような近似によっ
て、従来実現が困難であるとされた連続接触できる歯形
を、比較的簡単に作れることが理解されよう。
第４図のようにして得た歯末面の形状は、カップ型撓
み噛み合い式歯車装置の噛み合い部分において連続的に
接触するもので好ましいものである。従って、本発明に
おいても、この内歯歯車及び外歯歯車の歯形はそのまま
適用される。
み噛み合い式歯車装置の噛み合い部分において連続的に
接触するもので好ましいものである。従って、本発明に
おいても、この内歯歯車及び外歯歯車の歯形はそのまま
適用される。
このように、内歯歯車と外歯歯車の歯形が独特の形状
に形成されるので、その歯末面の凸歯形同士の噛み合い
で連続的に接触し、従来のカップ型噛み合い式歯車装置
における噛み合いの範囲が拡がり、伝達トルクが向上し
ている。
に形成されるので、その歯末面の凸歯形同士の噛み合い
で連続的に接触し、従来のカップ型噛み合い式歯車装置
における噛み合いの範囲が拡がり、伝達トルクが向上し
ている。
ところで、前記の特公昭45−41171号の歯車におい
て、その第６図の曲線ｃに見られるように負の偏位の場
合には、剛性の内歯歯車に噛み合う可撓性の外歯歯車の
代表点の運動軌跡が頂部に至る大部分において内歯歯車
に対して凹形状を成しているが、頂部を含む一部分にお
いて凸形状を成している。
て、その第６図の曲線ｃに見られるように負の偏位の場
合には、剛性の内歯歯車に噛み合う可撓性の外歯歯車の
代表点の運動軌跡が頂部に至る大部分において内歯歯車
に対して凹形状を成しているが、頂部を含む一部分にお
いて凸形状を成している。
第５図は、その負の偏位を有する撓み噛み合い式歯車
装置の可撓性外歯歯車の１つの歯が剛性の内歯歯車の歯
溝に対して運動する軌跡21を、両歯車の歯数が無限大と
なったと仮定して得たラック近似として示すものであ
る。この第５図のグラフにおける曲線21をよく見ると、
殆どの部分においては内歯歯車に対し凹形状をなしてい
るが、頂部すなわち図面の底面を含むその近傍の部分で
は凸形状をなしている。この凸形状の部分においては、
既述の通り、両歯車は噛み合いに参加していない。
装置の可撓性外歯歯車の１つの歯が剛性の内歯歯車の歯
溝に対して運動する軌跡21を、両歯車の歯数が無限大と
なったと仮定して得たラック近似として示すものであ
る。この第５図のグラフにおける曲線21をよく見ると、
殆どの部分においては内歯歯車に対し凹形状をなしてい
るが、頂部すなわち図面の底面を含むその近傍の部分で
は凸形状をなしている。この凸形状の部分においては、
既述の通り、両歯車は噛み合いに参加していない。
本発明においては、この凸形状の部分においても、両
歯車が噛み合いに参加して、広い範囲において連続接触
を行うことができ、且つ外歯歯車の変形による応力を軽
減して負荷容量を一層向上する撓み噛み合い式歯車装置
を提供する。このため、本発明においては、内歯歯車の
歯元面の形状を一定の形状に形成する。以下、歯末面の
成形も含めて、歯車の成形について更に詳しく考察す
る。
歯車が噛み合いに参加して、広い範囲において連続接触
を行うことができ、且つ外歯歯車の変形による応力を軽
減して負荷容量を一層向上する撓み噛み合い式歯車装置
を提供する。このため、本発明においては、内歯歯車の
歯元面の形状を一定の形状に形成する。以下、歯末面の
成形も含めて、歯車の成形について更に詳しく考察す
る。
先ず、第６図を参照しながら、両歯車の歯末面の成形
について説明する。この図において、運動軌跡は曲線21
として表され、点22が両歯車の噛み合いの開始点とす
る。また、点23は上記した負の偏位の場合の変曲点を表
し、この点23で曲線21は凹から凸の形状に変化する。上
記のように、本発明では、特願昭61−262930号で提案し
た形状で外歯歯車及び内歯歯車の歯末面が成形される。
すなわち、運動軌跡の曲線21について、点22から点23ま
での部分の曲線から、中間点24として縮比1/2の相似変
換による写像曲線25（点22から点24までの曲線部分）及
び写像曲線26（点23から点24までの曲線部分）が得ら
れ、曲線25によって内歯歯車の歯末面の形状が成形さ
れ、曲線26によって外歯歯車の歯末面の形状が成形され
る。このように歯末面を成形することにより、両歯車は
曲線21が凹にある広い範囲で連続的に接触するのは既述
の通りである。
について説明する。この図において、運動軌跡は曲線21
として表され、点22が両歯車の噛み合いの開始点とす
る。また、点23は上記した負の偏位の場合の変曲点を表
し、この点23で曲線21は凹から凸の形状に変化する。上
記のように、本発明では、特願昭61−262930号で提案し
た形状で外歯歯車及び内歯歯車の歯末面が成形される。
すなわち、運動軌跡の曲線21について、点22から点23ま
での部分の曲線から、中間点24として縮比1/2の相似変
換による写像曲線25（点22から点24までの曲線部分）及
び写像曲線26（点23から点24までの曲線部分）が得ら
れ、曲線25によって内歯歯車の歯末面の形状が成形さ
れ、曲線26によって外歯歯車の歯末面の形状が成形され
る。このように歯末面を成形することにより、両歯車は
曲線21が凹にある広い範囲で連続的に接触するのは既述
の通りである。
次に、第６図を参照しながら、本発明による内歯歯車
の歯元面の形成法を説明する。同図において、外歯歯車
の歯末面の歯形曲線26は、運動軌跡21の内歯歯車に対し
て運動軌跡の最下点である点27に向けて凸の曲線部分上
を運動する。すなわち、この凸部の曲線部分において求
めようとする接触のぎりぎりの限界となる点を点28とす
ると、外歯歯車の歯末面の歯形曲線26が点23から点27ま
で運動し、この運動によって、内歯歯車に点24から点27
に至る第２の曲線29が創成される。
の歯元面の形成法を説明する。同図において、外歯歯車
の歯末面の歯形曲線26は、運動軌跡21の内歯歯車に対し
て運動軌跡の最下点である点27に向けて凸の曲線部分上
を運動する。すなわち、この凸部の曲線部分において求
めようとする接触のぎりぎりの限界となる点を点28とす
ると、外歯歯車の歯末面の歯形曲線26が点23から点27ま
で運動し、この運動によって、内歯歯車に点24から点27
に至る第２の曲線29が創成される。
この第２の曲線29が内歯歯車を歯元面の形状を定める
もので、このように、内歯歯車の歯元面を成形すること
によって、外歯歯車の歯末面は運動軌跡21の凸の部分で
も内歯歯車に噛み合うことができる。なお、点28は点23
と圧力角（歯形のＹ軸に対する傾き角）を等しくする運
動軌跡21上の点であり、この点28が前記のように接触の
ぎりぎりの限界となる。
もので、このように、内歯歯車の歯元面を成形すること
によって、外歯歯車の歯末面は運動軌跡21の凸の部分で
も内歯歯車に噛み合うことができる。なお、点28は点23
と圧力角（歯形のＹ軸に対する傾き角）を等しくする運
動軌跡21上の点であり、この点28が前記のように接触の
ぎりぎりの限界となる。
なお、外歯歯車の歯元面の形状は内歯歯車の歯元面の
形状と同じ形状の曲線である曲線30にすれば、外歯歯車
の歯元面が内歯歯車に噛み合うことができる。しかし、
この外歯歯車の歯元面の形状は、曲線30の形状より接触
しない方向にやや逃げた形状のものでもよい。
形状と同じ形状の曲線である曲線30にすれば、外歯歯車
の歯元面が内歯歯車に噛み合うことができる。しかし、
この外歯歯車の歯元面の形状は、曲線30の形状より接触
しない方向にやや逃げた形状のものでもよい。
第７図は、上記のようにして形成した本発明による歯
形の全体の形をラックに近似して示したものである。こ
のラック近似は、撓み噛み合い式歯車装置において、一
般に両歯車の歯数が100を越えていることと、外歯歯車
の撓み性とによって歯形形成の方法として十分な精度を
有する。なお、第７図の歯形の場合の各データは以下の
通りである。
形の全体の形をラックに近似して示したものである。こ
のラック近似は、撓み噛み合い式歯車装置において、一
般に両歯車の歯数が100を越えていることと、外歯歯車
の撓み性とによって歯形形成の方法として十分な精度を
有する。なお、第７図の歯形の場合の各データは以下の
通りである。
モジュール m ＝１ 有効歯たけ係数 he＊＝１ 頂げき係数 c＊＝0.1 歯厚修正係数 k＊＝0.3 偏位係数 d/d0＝0.7。
発明の効果 本発明によれば、撓み噛み合い式歯車装置において、
内歯歯車と外歯歯車との、両歯車の歯末面の歯形が、ウ
エーブ・ジェネレータの形状によって定まる、内歯歯車
に対する外歯歯車の運動軌跡の、両歯車の接触の限界位
置を原点とする縮比1/2の相似変換による写像曲線によ
って形成されており、該内歯歯車の歯元面の歯形は、外
歯歯車の歯末面の歯形が前記運動軌跡の内歯歯車に対し
て凸の部分に沿う運動によって創成された第２の曲線に
よって形成されているので、内歯歯車及び外歯歯車が歯
末面だけでなく、内歯歯車の歯元面でも外歯歯車の歯末
面が噛み合い、これによって、更に広い範囲において両
歯車が連続的に接触することができ、しかも、外歯歯車
の変形による応力を軽減して、負荷容量を一層大きくす
ることができる。
内歯歯車と外歯歯車との、両歯車の歯末面の歯形が、ウ
エーブ・ジェネレータの形状によって定まる、内歯歯車
に対する外歯歯車の運動軌跡の、両歯車の接触の限界位
置を原点とする縮比1/2の相似変換による写像曲線によ
って形成されており、該内歯歯車の歯元面の歯形は、外
歯歯車の歯末面の歯形が前記運動軌跡の内歯歯車に対し
て凸の部分に沿う運動によって創成された第２の曲線に
よって形成されているので、内歯歯車及び外歯歯車が歯
末面だけでなく、内歯歯車の歯元面でも外歯歯車の歯末
面が噛み合い、これによって、更に広い範囲において両
歯車が連続的に接触することができ、しかも、外歯歯車
の変形による応力を軽減して、負荷容量を一層大きくす
ることができる。
第１図は、撓み噛み合い式歯車装置の概略正面図であ
る。 第２図（ａ）〜（ｄ）は、撓み噛み合い式歯車装置の動
作説明図である。 第３図は、ラック歯形近似手法による撓み噛み合い式歯
車装置の内歯歯車と外歯歯車の運動軌跡の近似の程度を
示す説明図である。 第４図は、特願昭61−262930号出願の撓み噛み合い式歯
車装置の内歯歯車と外歯歯車の連続接触をなす歯形を示
す説明図である。 第５図は、可撓性外歯歯車の１つの歯が剛性内歯歯車の
歯溝に対して描く運動軌跡の概略図である。 第６図は、本発明の撓み噛み合い式歯車装置の歯形の形
成の手順を示す説明図である。 第７図は、本発明に係る撓み噛み合い式歯車装置の歯車
の歯形をラック近似して示す図である。 符号の説明 １……撓み噛み合い式歯車装置 ２……剛性の内歯歯車 ３……可撓性の外歯歯車 ４……ウエーブ・ジェネレータ ５……ウエーブ・ジェネレータのカム板 ６……ボールベアリング 11……外歯歯車の運動軌跡を示す曲線 12……噛み合い接触の限界位置 13……内歯歯車の歯末面の歯形曲線 15……外歯歯車の歯末面の歯形曲線 21……運動軌跡 22……接触の開始点 23……運動軌跡の変曲点 24……写像曲線の中間点 25……内歯歯車の歯末面の曲線 26……外歯歯車の歯末面の曲線 27……運動軌跡の最下点 28……運動軌跡の凸部分での接触の限界点 29……求める内歯歯車の歯元面の曲線 30……外歯歯車の歯元面の１つの曲線
る。 第２図（ａ）〜（ｄ）は、撓み噛み合い式歯車装置の動
作説明図である。 第３図は、ラック歯形近似手法による撓み噛み合い式歯
車装置の内歯歯車と外歯歯車の運動軌跡の近似の程度を
示す説明図である。 第４図は、特願昭61−262930号出願の撓み噛み合い式歯
車装置の内歯歯車と外歯歯車の連続接触をなす歯形を示
す説明図である。 第５図は、可撓性外歯歯車の１つの歯が剛性内歯歯車の
歯溝に対して描く運動軌跡の概略図である。 第６図は、本発明の撓み噛み合い式歯車装置の歯形の形
成の手順を示す説明図である。 第７図は、本発明に係る撓み噛み合い式歯車装置の歯車
の歯形をラック近似して示す図である。 符号の説明 １……撓み噛み合い式歯車装置 ２……剛性の内歯歯車 ３……可撓性の外歯歯車 ４……ウエーブ・ジェネレータ ５……ウエーブ・ジェネレータのカム板 ６……ボールベアリング 11……外歯歯車の運動軌跡を示す曲線 12……噛み合い接触の限界位置 13……内歯歯車の歯末面の歯形曲線 15……外歯歯車の歯末面の歯形曲線 21……運動軌跡 22……接触の開始点 23……運動軌跡の変曲点 24……写像曲線の中間点 25……内歯歯車の歯末面の曲線 26……外歯歯車の歯末面の曲線 27……運動軌跡の最下点 28……運動軌跡の凸部分での接触の限界点 29……求める内歯歯車の歯元面の曲線 30……外歯歯車の歯元面の１つの曲線
Claims (2)
- 【請求項１】剛性円形内歯歯車と、その内側の可撓性外
歯歯車と、該外歯歯車を撓ませて変形させその形状を回
転させるウエーブ・ジェネレータとから成り、ウエーブ
・ジェネレータの回転により両歯車に相対回転を生じさ
せるように構成された撓み噛み合い式歯車装置におい
て、 両歯車の歯末面の歯形が、ウエーブ・ジェネレータの形
状によって定まる、内歯歯車に対する外歯歯車のラック
近似による運動軌跡の、内歯歯車に対して凹の部分での
両歯車の接触の限界位置を原点とする縮比1/2の相似変
換による写像曲線によって形成されており、該内歯歯車
の歯元面の歯形は、外歯歯車の歯末面の歯形が前記運動
軌跡の内歯歯車に対して凸の部分に沿う運動によって創
成された第２の曲線によって形成されていることを特徴
とする撓み噛み合い式歯車装置。 - 【請求項２】外歯歯車の歯元面の歯形は、内歯歯車の歯
元面の歯形と同じに形成されていることを特徴とする請
求項１記載の撓み噛み合い式歯車装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63047144A JP2612585B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 撓み噛み合い式歯車装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63047144A JP2612585B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 撓み噛み合い式歯車装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01220751A JPH01220751A (ja) | 1989-09-04 |
| JP2612585B2 true JP2612585B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=12766908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63047144A Expired - Fee Related JP2612585B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 撓み噛み合い式歯車装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2612585B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022254586A1 (ja) | 2021-06-01 | 2022-12-08 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 波動歯車装置の歯形設計方法 |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP63047144A patent/JP2612585B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022254586A1 (ja) | 2021-06-01 | 2022-12-08 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 波動歯車装置の歯形設計方法 |
| JP7490896B2 (ja) | 2021-06-01 | 2024-05-27 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 波動歯車装置の歯形設計方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01220751A (ja) | 1989-09-04 |
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