JP2909514B2 - ひずみウエーブギヤ装置とその製造方法 - Google Patents
ひずみウエーブギヤ装置とその製造方法Info
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- JP2909514B2 JP2909514B2 JP2080554A JP8055490A JP2909514B2 JP 2909514 B2 JP2909514 B2 JP 2909514B2 JP 2080554 A JP2080554 A JP 2080554A JP 8055490 A JP8055490 A JP 8055490A JP 2909514 B2 JP2909514 B2 JP 2909514B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H49/00—Other gearings
- F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
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- Y10T29/49467—Gear shaping
- Y10T29/49474—Die-press shaping
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T74/19—Gearing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Retarders (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、伝動機構、特に調和駆動式トランスミッシ
ョン用のひずみウエーブギヤ装置に関する。
ョン用のひずみウエーブギヤ装置に関する。
（従来の技術） 本発明は本件出願人のアメリカ特許第4,817,457号の
改良である。
改良である。
一般的にひずみウエーブギヤ装置は、非剛体力学の原
理にもとづく高い機械効率と減速を達成するために３個
の同心部材を使用する。円筒形のひずみギヤに楕円形の
ウエーブジェネレータが挿入されて、ひずみギヤを楕円
形に変形する。ひずみギヤは一端が開口したたわみ筒部
材からなり、開口付近の外周に軸方向の歯が形成されて
いる。これらの歯はリングギヤないし円形スプラインの
軸方向内歯とかみ合う。通常、リングギヤの歯の数はひ
ずみギヤの歯の数より２本多い。非剛体であるひずみギ
ヤの歯と剛体である円形スプラインの歯が楕円形の主軸
心に沿って連続的に係合し、ひずみギヤが円形スプライ
ンより歯が２本少ないので、入力としてのウエーブジェ
ネレータの一回転によってひずみギヤと円形スプライン
が２本の歯に相当する分相対移動する。円形スプライン
を固定すれば、ひずみギヤが入力と反対の方向に、ひず
みギヤの歯数の1/2に相当する減速比で回転する。ま
た、ひずみギヤを固定し、円形スプラインが出力部材と
して入力と同じ方向に回転するように構成してもよい。
理にもとづく高い機械効率と減速を達成するために３個
の同心部材を使用する。円筒形のひずみギヤに楕円形の
ウエーブジェネレータが挿入されて、ひずみギヤを楕円
形に変形する。ひずみギヤは一端が開口したたわみ筒部
材からなり、開口付近の外周に軸方向の歯が形成されて
いる。これらの歯はリングギヤないし円形スプラインの
軸方向内歯とかみ合う。通常、リングギヤの歯の数はひ
ずみギヤの歯の数より２本多い。非剛体であるひずみギ
ヤの歯と剛体である円形スプラインの歯が楕円形の主軸
心に沿って連続的に係合し、ひずみギヤが円形スプライ
ンより歯が２本少ないので、入力としてのウエーブジェ
ネレータの一回転によってひずみギヤと円形スプライン
が２本の歯に相当する分相対移動する。円形スプライン
を固定すれば、ひずみギヤが入力と反対の方向に、ひず
みギヤの歯数の1/2に相当する減速比で回転する。ま
た、ひずみギヤを固定し、円形スプラインが出力部材と
して入力と同じ方向に回転するように構成してもよい。
ひずみウエーブギヤ装置は1959年９月29日付のアメリ
カ特許第2,906,143号に初めて開示された。その特許に
は、円筒形のひずみギヤの典型例が薄壁の筒部の一端に
溶接された歯付き部材と示されている。ダイアフラム部
は省かれるか、はなはだしく簡略に示されている。出願
人によるひずみウエーブギヤ装置の開発期間を経て、ひ
ずみギヤは三つの異なる壁厚を持つようになった。円筒
部が、ひずみギヤの有効径をＤとして、ほとんどの場合
２％Ｄを僅かに越える厚さの二葉形状の環状ギヤブラン
ク部を含み、残りの筒部の厚さが0.6％Ｄであった。円
筒部には一端を閉じるために、0.8％Ｄの厚さの板ない
しダイアフラムが溶接されている。円筒部は円筒形のブ
ランクで形成される。ブランクは段付き形状に機械加工
され、大きな半径が筒部およびギャブランク部をブレン
ドしていた。そして環状のギヤブランクに歯が形成され
ていた。
カ特許第2,906,143号に初めて開示された。その特許に
は、円筒形のひずみギヤの典型例が薄壁の筒部の一端に
溶接された歯付き部材と示されている。ダイアフラム部
は省かれるか、はなはだしく簡略に示されている。出願
人によるひずみウエーブギヤ装置の開発期間を経て、ひ
ずみギヤは三つの異なる壁厚を持つようになった。円筒
部が、ひずみギヤの有効径をＤとして、ほとんどの場合
２％Ｄを僅かに越える厚さの二葉形状の環状ギヤブラン
ク部を含み、残りの筒部の厚さが0.6％Ｄであった。円
筒部には一端を閉じるために、0.8％Ｄの厚さの板ない
しダイアフラムが溶接されている。円筒部は円筒形のブ
ランクで形成される。ブランクは段付き形状に機械加工
され、大きな半径が筒部およびギャブランク部をブレン
ドしていた。そして環状のギヤブランクに歯が形成され
ていた。
ひずみギヤの筒部は、ひずみギヤをたわませる力を最
小限にするために薄くされたが、出力トルクを伝え、製
造を容易にする十分な厚さを保っていた。ダイアフラム
は固有のスカロップ作用に付随するひずみ応力を最小限
にするために薄く形成されたが、出力トルクを伝えるに
十分な厚さを持っていた。この製品はダイアフラムの厚
さをＤの１％から２％に増すことによって改良された。
厚みの増加は軸方向のひずみないしスカロップに付随す
るひずみ応力を増したが、より有利な応力状態を生じる
軸方向の力に付随する応力を減少させた。
小限にするために薄くされたが、出力トルクを伝え、製
造を容易にする十分な厚さを保っていた。ダイアフラム
は固有のスカロップ作用に付随するひずみ応力を最小限
にするために薄く形成されたが、出力トルクを伝えるに
十分な厚さを持っていた。この製品はダイアフラムの厚
さをＤの１％から２％に増すことによって改良された。
厚みの増加は軸方向のひずみないしスカロップに付随す
るひずみ応力を増したが、より有利な応力状態を生じる
軸方向の力に付随する応力を減少させた。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は先行技術と、この明細書で言及したアメリカ
特許第4,817,457号に示されたたわみスプライン機構
（ひずみウエーブギヤ装置）の改良である。
特許第4,817,457号に示されたたわみスプライン機構
（ひずみウエーブギヤ装置）の改良である。
本発明の目的は、新規な製造方法で新規なひずみギヤ
を製造することにある。
を製造することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、均一の厚みを持つひずみギヤブランクが開
口端とダイアフラムからなる閉鎖側を有するカップ形円
筒に深絞りされた、改良された調和駆動式たわみスプラ
インと、この改良たわみスプラインの製造方法を提供す
る。
口端とダイアフラムからなる閉鎖側を有するカップ形円
筒に深絞りされた、改良された調和駆動式たわみスプラ
インと、この改良たわみスプラインの製造方法を提供す
る。
ダイアフラムが均一厚みの半分の厚みに機械加工さ
れ、歯が開口端の外周に機械加工される。
れ、歯が開口端の外周に機械加工される。
（作用および効果） これによって、簡単、安価に製造することができる。
（実施例） ひずみウエーブギヤ装置は第１図に示された３個の主
要部材、つまり従来の一端が開口した円筒からなるひず
みギヤ10、ウエーブジェネレータ12およびリングギヤ14
を備えている。ひずみギヤ10の開口端は楕円形のウエー
ブジェネレータ12によって楕円形に変形し得る。ひずみ
ギヤ10の開口端の外歯20は楕円形の長軸の各側に沿って
リングギヤ14の内歯22と係合する。ひずみギヤ10の歯数
とリングギヤ14の歯数が異なるので、ウエーブジェネレ
ータ12の回転によってひずみギヤ10とリングギヤ14が相
対移動する。
要部材、つまり従来の一端が開口した円筒からなるひず
みギヤ10、ウエーブジェネレータ12およびリングギヤ14
を備えている。ひずみギヤ10の開口端は楕円形のウエー
ブジェネレータ12によって楕円形に変形し得る。ひずみ
ギヤ10の開口端の外歯20は楕円形の長軸の各側に沿って
リングギヤ14の内歯22と係合する。ひずみギヤ10の歯数
とリングギヤ14の歯数が異なるので、ウエーブジェネレ
ータ12の回転によってひずみギヤ10とリングギヤ14が相
対移動する。
前記アメリカ特許第4817,457号に開示された公知のひ
ずみギヤ10が第２図に示されている。このひずみギヤ10
は一体的に機械加工され得るが、以前は円筒部材16が平
坦な円形板ないしダイアフラム18に溶接されて製造され
た。ダイアフラム18の厚さは0.008Dであった。取付け用
としてパイロット径32とねじ孔34が設けられている。円
筒部材16はその長さにわたって一定の内径を有するが、
外径は段状になって二つの異なる壁厚を現出している。
ずみギヤ10が第２図に示されている。このひずみギヤ10
は一体的に機械加工され得るが、以前は円筒部材16が平
坦な円形板ないしダイアフラム18に溶接されて製造され
た。ダイアフラム18の厚さは0.008Dであった。取付け用
としてパイロット径32とねじ孔34が設けられている。円
筒部材16はその長さにわたって一定の内径を有するが、
外径は段状になって二つの異なる壁厚を現出している。
円すい台形のテーパ部でも同じ作用をもつが、二つの
直径部分間にゆるやかな移行部Ｒが設けられる厚さが0.
02D以上の圧壁部分は一端から軸方向に約0.25Dの長さで
延設され、歯20が形成されるブランクエリア24を構成す
る。円筒部材の残り部分は筒部16で、その厚さは0.006D
である。ダイアフラム18は筒部に溶接される。
直径部分間にゆるやかな移行部Ｒが設けられる厚さが0.
02D以上の圧壁部分は一端から軸方向に約0.25Dの長さで
延設され、歯20が形成されるブランクエリア24を構成す
る。円筒部材の残り部分は筒部16で、その厚さは0.006D
である。ダイアフラム18は筒部に溶接される。
本発明によれば、第３図に示すように、ひずみギヤブ
ランクは深絞りで閉鎖端35を持った円筒（カップ）形の
たわみスプラインに形成される。この形成されたたわみ
スプラインは0.015D〜0.03Dの実質的に一定の壁厚を有
する。その後、閉鎖端ないしダイアフラム35全体が旋盤
等で機械加工され、第３図に鎖線で示すように元のブラ
ンクの約半分の厚さT,つまり0.008〜0.015Dの厚さに削
られ、そしてダイアフラム35がボルトサークルで打ち抜
きまたは機械加工してパイロット径32と孔34がたわみス
プラインの取付手段として形成される。更に、たわみス
プラインは所期の軸方向長さＬにトリムされ、ブランク
の開口端付近に成型または機械加工によって外歯20を形
成することができる。この薄いダイアフラムによって、
前記アメリカ特許第4,817,457号に開示されている種類
のひずみウエーブギヤ装置によって達成可能な減少比率
より広い範囲の減少比率を達成することが可能になる。
ランクは深絞りで閉鎖端35を持った円筒（カップ）形の
たわみスプラインに形成される。この形成されたたわみ
スプラインは0.015D〜0.03Dの実質的に一定の壁厚を有
する。その後、閉鎖端ないしダイアフラム35全体が旋盤
等で機械加工され、第３図に鎖線で示すように元のブラ
ンクの約半分の厚さT,つまり0.008〜0.015Dの厚さに削
られ、そしてダイアフラム35がボルトサークルで打ち抜
きまたは機械加工してパイロット径32と孔34がたわみス
プラインの取付手段として形成される。更に、たわみス
プラインは所期の軸方向長さＬにトリムされ、ブランク
の開口端付近に成型または機械加工によって外歯20を形
成することができる。この薄いダイアフラムによって、
前記アメリカ特許第4,817,457号に開示されている種類
のひずみウエーブギヤ装置によって達成可能な減少比率
より広い範囲の減少比率を達成することが可能になる。
歯20がホブ切り等の方法で形成されると、「高歯」の
軸方向長さが対向するリングギヤの長さより大になるは
ずである。しかし、ひずみギヤのたわみ性を改善するた
めに、ギヤの歯をひずみギヤブランクに沿ってより長い
距離、ひずみギヤの全長にわたって延設することができ
る。
軸方向長さが対向するリングギヤの長さより大になるは
ずである。しかし、ひずみギヤのたわみ性を改善するた
めに、ギヤの歯をひずみギヤブランクに沿ってより長い
距離、ひずみギヤの全長にわたって延設することができ
る。
ギヤの歯が加工される場合は、カッタの下り行程を規
定するために歯20のすぐ後部に、ひずみギヤブランクの
外径のリリーフ36が必要となろう。このリリーフはカッ
タの振れを可能にするに十分な軸方向幅を持つべきであ
る。リリーフ領域の中立軸を徐々に変化させて応力集中
係数を最小にするためにリリーフの領域の壁厚に各側の
壁厚をブレンドさせることが重要である。
定するために歯20のすぐ後部に、ひずみギヤブランクの
外径のリリーフ36が必要となろう。このリリーフはカッ
タの振れを可能にするに十分な軸方向幅を持つべきであ
る。リリーフ領域の中立軸を徐々に変化させて応力集中
係数を最小にするためにリリーフの領域の壁厚に各側の
壁厚をブレンドさせることが重要である。
また、ギヤの歯はロールフォームすることもできる
が、この場合ギヤ部の外径が若干大きくなる。内歯を持
ったダイスで形成した場合もギヤの歯部の外径が拡大す
る。
が、この場合ギヤ部の外径が若干大きくなる。内歯を持
ったダイスで形成した場合もギヤの歯部の外径が拡大す
る。
均一の壁厚を持ったひずみギヤブランクはいかなる適
当な材料からも形成できる。しかし、中間の徐冷なしで
簡単に形成されるほとんどの材料は機械的性質が劣るの
で、完成されたひずみギヤを熱処理などのプロセスを通
すことによってその機械的性質を高めることが望まし
い。
当な材料からも形成できる。しかし、中間の徐冷なしで
簡単に形成されるほとんどの材料は機械的性質が劣るの
で、完成されたひずみギヤを熱処理などのプロセスを通
すことによってその機械的性質を高めることが望まし
い。
図面は本発明の実施例を示し、第１図はひずみウエーブ
ギヤの３個の部品を示す正面図、第２図は従来のひずみ
ギヤの横断側面図、第３図本発明によるひずみギヤの横
断側面図である。 10……ひずみギヤ、12……ウエーブジェネレータ、14…
…リングギヤ。
ギヤの３個の部品を示す正面図、第２図は従来のひずみ
ギヤの横断側面図、第３図本発明によるひずみギヤの横
断側面図である。 10……ひずみギヤ、12……ウエーブジェネレータ、14…
…リングギヤ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−62935（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−119849（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−75154（ＪＰ，Ａ) 実公 昭46−21860（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16H 1/32
Claims (10)
- 【請求項１】ひずみウエーブギヤ装置であって、軸方向
の内歯を有するリングギヤと、0.015D〜0.03Dの均一の
厚さ（Ｄはカップ形のひずみギヤの内径）を持ったひず
みギヤブランクで形成されたカップ形のひずみギヤを備
え、前記ひずみギヤが円筒部を有し、前記リングギヤの
内歯に係合するために前記円筒部の開口端のまわりに軸
方向の外歯手段が形成され、前記ひずみギヤの外歯の数
と前記リングギヤの内歯の数が異なるとともに、前記円
筒部の厚さの半分の仕上げ厚さを持つダイアフラムから
なる端部を有し、前記ひずみギヤの前記ダイアフラムに
形成された取付手段と、前記ひずみギヤと並設され、ひ
ずみギヤとリングギヤとの間に回転が生じるようひずみ
ギヤに対して回転可能なウエーブジェネレータと、を備
えたひずみウエーブギヤ装置。 - 【請求項２】前記円筒部に、ひずみギヤの軸方向の外歯
が前記外歯手段としてロールフォームされる請求項１に
記載のひずみウエーブギヤ装置。 - 【請求項３】前記円筒部に、ひずみギヤの軸方向の外歯
が前記外歯手段としてホブ切りされる請求項１に記載の
ひずみウエーブギヤ装置。 - 【請求項４】前記円筒部に、ひずみギヤの軸方向の外歯
が前記外歯手段として機械加工される請求項１に記載の
ひずみウエーブギヤ装置。 - 【請求項５】前記外歯手段としてのひずみギヤの軸方向
の外歯が、内歯を備えたダイスによって形成される請求
項１に記載のひずみウエーブギヤ装置。 - 【請求項６】ダイアフラムの仕上げ厚さがひずみギヤブ
ランクの均一厚みを機械加工で減少させたものである請
求項１〜５のいずれかに記載のひずみウエーブギヤ装
置。 - 【請求項７】ひずみギヤが歯部及び前記ダイヤフラム部
を除いて均一の厚みを有し、この厚みが元のブランクの
厚みを機械加工で変更したものである請求項１〜６のい
ずれかに記載のひずみウエーブギヤ装置。 - 【請求項８】フレキシブル壁を介した回転トルクの伝達
に使用可能なひずみウエーブギヤ装置の製造方法であっ
て、均一の厚さのひずみギヤブランクを、閉鎖されたダ
イアフラム部と開口端を持つカップ形円筒に深絞りする
工程、ここでギヤブランクの厚さは円筒の内径の0.015
〜0.03倍である、前記開口端の外周に歯を形成する工
程、前記ダイアフラム部を前記均一の厚さから減少させ
た厚さに機械加工する工程、からなる方法。 - 【請求項９】深絞り工程の完了後にダイアフラム部の厚
さをブランクの厚さの半分に機械加工する工程を含む請
求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】装置の取付を容易にするために減少した
厚みをもつダイアフラム部に取付孔を形成する工程を含
む請求項８または９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/330,057 US4934212A (en) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | Harmonic drive flexspline manufacture |
| US330057 | 1989-03-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02283941A JPH02283941A (ja) | 1990-11-21 |
| JP2909514B2 true JP2909514B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=23288146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2080554A Expired - Lifetime JP2909514B2 (ja) | 1989-03-29 | 1990-03-28 | ひずみウエーブギヤ装置とその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4934212A (ja) |
| JP (1) | JP2909514B2 (ja) |
| CA (1) | CA2011145C (ja) |
| DE (1) | DE4009647A1 (ja) |
| GB (1) | GB2230320B (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2535503Y2 (ja) * | 1991-05-20 | 1997-05-14 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | カップ型歯車式調和変速装置における外歯および内歯の噛み合わせ構造 |
| US5642645A (en) * | 1995-09-25 | 1997-07-01 | Teijin Seiki Boston, Inc. | Hermetically sealed harmonic drive transmission manufacture |
| US5765482A (en) * | 1996-10-02 | 1998-06-16 | Integrated Design Corporation | Web printing apparatus |
| WO1999018364A1 (fr) * | 1997-10-02 | 1999-04-15 | Harmonic Drive Systems Inc. | Systeme d'engrenages souples en forme de chapeau |
| USD431255S (en) * | 2000-02-10 | 2000-09-26 | Harmonic Drive Systems, Inc. | Gear for wave gear drive |
| EP1285183B1 (de) * | 2000-05-27 | 2004-08-04 | Alpha Getriebebau GmbH | Spielarmes planetengetriebe |
| US20080153646A1 (en) * | 2004-08-10 | 2008-06-26 | Litens Automotive Partnership | Method of Manufacturing a Non-Circular Drive Element and Drive Element Made Thereby |
| US20060135305A1 (en) * | 2004-12-13 | 2006-06-22 | Shmuel Erez | Harmonic belt drive |
| DE102005020305A1 (de) * | 2005-04-30 | 2006-11-02 | Zf Lenksysteme Gmbh | Radialflexible Abrollbuchse |
| DE102007055838A1 (de) * | 2007-12-17 | 2009-06-25 | Zf Lenksysteme Gmbh | Wellgetriebevorrichtung mit einem vereinfachten Aufbau |
| DE102011083913A1 (de) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektromechanische Betätigungsanordnung einer elektromechanischen Bremse und elektromechanische Bremse |
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