JPS6397732A - 旋回輪軸受用内歯車対 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明ハ、パワーショベル、トラッククレーンなどの走
行体に上部車体を旋回部を介して旋回自在に装着した上
部旋回式の建設機械、産業機械における旋回部に使用さ
れる旋回輪軸受用の内歯車と小歯車よりなる旋回輪軸受
用内歯車対に関する。

従来の技術 パワーショベルは第７図に示すように、走行体１に上部
車体２を旋回部３を介して旋回自在に装着し、その上部
車体２にパケット４を備え九腕弐作業機５を装着したも
のであり、その旋回部３は第８図に示すように走行体１
に旋回輪軸受用の内歯車６を固着し、その外周面６αに
上部車体２に取着した旋回輪７を軸受８を介して回転自
在に装着すると共に、上部車体２に設けた小歯車９を噛
合させ、小歯車９を回転することで上部車体２を旋回す
るようにしである。

そして、旋回輪軸受用の小歯車６と小歯車９は第９図に
示すように、インボリュート歯形の歯６ｂ、９αを有す
るものとなっている。

発明が解決しようとする問題点 旋回輪軸受用の内歯車６は大径であって多数の歯車９ａ
を有するので多数の歯ｑａをインボリュート歯形に加工
することは困難であると共に、加工コストも高くなる。

そこで、本発明は簡単に加工できて加工コストが安くで
きるようにした旋回輪軸受用歯車対を提供することを目
的とする。

問題点を解決する念めの手段及び作用 旋回輪軸受用の内歯ＴＬ６の歯形を直線歯形とすると共
に、小歯車９の歯形を次数のインボリュート曲線で囲ま
れた形状として、内歯車６の歯を簡単に加工できると共
に、加工コストを安くでき、しかも心像な回転伝達性能
を有するようにしたものである。

実施例 第１図に示すように旋回°輪軸受用の内歯車６の歯６ｂ
の歯形は直線歯形となっていると共に、小歯車９の歯９
αの歯形は複数、例えば３つのインボリュート曲線で囲
まれた歯形となっている。

このようにすることで、内歯′ＪＩＬ６の歯６ｂを布単
に加工できると共に、加工コストを安くできる。

以下その詳細を具体的に説明する。

まず、下記表１に示す同諸元の直線歯形とインボリュー
ト歯形の旋回輪軸受用歯車対の性能を比較したところ下
記衣１のようになった。

表１．直線歯形とインボリュート歯形の性能比較この結
果より直線歯形の有効性をまとめると最大面圧がインボ
リュート歯形に比べ約１０％低減されると共に、最大す
べり率がインボリュート歯形に比べ約４０％低減される
ことになる。

次に第２図に示す歯形解析の座標系に基づいて歯形解析
を行なつ之。但し、歯形解析の記号は下記の表２に示す
ようである。

表２．歯形解析の記号 ■　歯形解析 （α）接触点軌跡を示す静止座標系 （ｘ−ｐ−ｙ　） ピッチ点を原点とし、両歯車の中心連結線をＹ軸とする
直交座標系上で接触点軌跡は次式のように表わされる。

この式は右歯面でのかみめいの場合であって以下の式も
同様である。

（Ａ）小歯車に固着して回転する動座標系Ｃ鳳−０ｒ−
Ｙｓ＞直線歯形と理論的に正しくかみあう小歯車歯形は
小歯車の中心を原点とし、歯の中心線をＹ。

軸とする直交座標系上で次式のように表わされる。

（Ｃ）内歯車に固着して回転する動座標系ＣＸｔ−Ｏｔ
　−Ｙｔ）直線歯形は内歯車の中心を原点とし、歯みぞ
の中心線なＹ！軸とする直交座標系上で次式のように表
わされる。

■　かみあい率 内歯車の歯先円半径のＲｚＫ、有効歯元円半径をＲ１？
とすれば１歯かみおいの回転角■は次のようになる。

■−〇ｔＫ−”２Ｆ　　・・・・・・・・・・・・・・
・　（４）但しかみあい開始角θ、Ｋ、かみあい終了角
θ！１は次式となる。

・・・・・・・・・・・・（６） （但し、ＲＩＫ：小歯車の歯先円半径）内歯車の円ピツ
チ角をｔ、Ｐとするとかみあい率Ｃは次式で表わされる
。

但し、 ０面圧 （０２１Ｍ１　点 面圧が最大となるのは２対かみおいから１対かみあいへ
の移行点（Ｊ！１点）である。Ｉｎ点における内歯車の
回転角λＪは次式で表わされる。

λＪ＝ｒ−０１７−ｔＲＰ　　・・・・・・・・・・・
・・・・（９）（ｂ）法線力 小歯車の軸トルクを石、歯面のかみあい点における共通
法＃ｉ！（ピッチ点を通る）に対して小歯車の中心Ｏ７
から下ろした垂線の長さをＲ２Ｈとすれば、歯面に加わ
る法線カムは２対かみおいを無視すると次式となる。

但し、ＲＩＮ＝Ｒ１゜ｃｏｓ（γ−λ）・・・・・・・
・・・・・（１１）（Ｃン相対曲率半径 小歯車の曲率半径をρｌ内歯車の曲率半径ρ！、相対曲
率半径なρとすると、次式の関係がある。

ところが直線歯形の場合はρ、；ωでおるからρミρ１
となる小歯車の曲率半径ρ１は以下の要領で求める。

小歯車歯形の式 ％式％ λによる１回微分 １°（ｒ＋ｗＪ）−“−“ψ　。

λによる２回微分 −（ｊ−１）２（Ｓ−／＜、ｏｓｉｍ（γ−λ月鋼（γ
＋９′−λ）　＋８１０　ｓｉｎψ−（ｉ−１）２（ｂ
−８２６ｓｉａ（γ−λ））ｓｉｎ（７＋９）−λ）−
ＬＲｚｏ”ψこれらよりＹ、のＸｌによる１回微分、２
回微分は以下となる。

ｔｙ。

ｄＹ、　　　ｄλ ：れらの結果より曲率半径ρは次式で求まる。

ム ｃｔ　Ｘ、２ （ｄ）面圧（ヘルツ応力） ヘルツ応力σＨは次式で表わされる。

但し、Ｂ：歯幅、Ｅｌ　＋Ｅｔ　：ヤング率、Ｊ’、　
、　Ｖ、：ボアソ比■　すべり率 微／」１時間のかみあい歯面長さを小歯車ｄｌｌ、内歯
車ｄ３　　とすると、小歯車のすべり率σは次式２式％ で定義される。

今、接触点における小歯車の座標を（Ｘｌ、ＹＩ）、内
歯車の座標を＜ｘ、、Ｙ＊）とするとｃＬへ、ｄりはそ
れぞれ次式で表わされる。

（１６）式を回転角λをパラメータとして次式のように
変形する。

Ｘ、　、　Ｙ、　、　Ｘ、　、　Ｙ！にそれぞれ（２）
、（３２式を代入し、ｄｒ、　、　ｒｉｐ、を求め、さ
らにそれを（１５）式に代入してσについても同様に次
式より求める。

以下余白 次に小歯車９の＠　ｑ　ａの歯形について詳細に説明す
る。

直線歯形内歯車とかみあう小歯車の理論歯形はハイポサ
イクロイドの等距離曲線と呼ばれる複雑な形状となる。

しかし、生産性を考慮に入れるとホブ切りで加工できる
ことが条件となるため、三つのインボリュート曲線すな
わち一般に言う歯先歯元修正したインボリュート歯形に
近似する。

理論小歯車歯形のインボリュート歯形からの偏差値δ１
は次式で表わされる。

δ、ｗａＲｙ（ｔｐ＋ｉｎｖζ−１ｎｖａｏ）　　　０
９）但し、７７ｆ−ＲＨ６（ＡＳ６゜、’Ｒ１ｍ　　ｉ
　　＋ζ　−ＣＯ３−’　（Ｒｙ／　Ｒ１）　？β１−
π／（２Ｚ、　）　　、ψ−”−’　（Ｘｓ　／Ｙ「ト
β１以下、具体的ｌ近似法に関しては第３図の例を使っ
て説明する。

曲線ＡＢＣｐＤＥＦは（１９）式より求まる理論歯形の
インボリュート歯形からの偏差曲線である。これに対す
る近似歯形ΔＩＢ　Ｃ”Ｆ　Ｄ’Ｅ　Ｆ’の才め方を示
す。

■　歯先の近似（歯先修正） 歯先における近似誤差ＡＡ’は歯厚に負荷がかかり歯が
六わむと、かみ合いの初めに小歯車の歯元と内歯車の歯
先が衝突することを防止するなめに与える修正量で具体
的なｉｔは各種の計算方法（例えばＷａｌｋｓν　の式
など）に即して与える。この様にして求められた点Ａ′
から理論歯形に接する直線Ａ’ＢＣ’が歯先の近似歯形
となる。

■　歯元の近似（歯元修正） 理論歯形の龍元部に接する直線で最も誤差が小さくなる
様にすなわちＤＤＩ−ＦＦ／となる直線ＤＩＥＦ／が歯
元の近似歯形となるこの例の場合、近似誤差（歯先修正
部を除く）は最大１５μｍでＪｉＳ２’ｌｔｆ＆、程度
に収まる。

以上の＝うであるから、歯車性能についてはインボリュ
ート歯形に比べ面圧が低下すると共に、インボリュート
歯形に比べすべり率が低下するとの効果を有する。ｔた
、生産性について（仕工具費低減効果、つまり旋回輪軸
受用の内歯車の様な大型内歯車は一般に第４図、第５図
に示す如く総形カッタによるフライス加工で歯切りされ
るが、直線歯形を採用することによりチップ形状が第６
図（ａｌ　、　（５）のように単純化されるため、チッ
プ単価が下がると共に、使用コーナ数が倍増するので、
工具費が６０〜７０チ低減される。

第４図において、内歯車６は旋回テーブル２０上にセッ
トされ、上下動する主軸ヘッド２１に設けた総形のフラ
イスカッタ２２で歯切りされるされる共に、フライスカ
ッタ２２は第５図に示すように本体２３にチップ２４を
設けたものであり、このチップ２４はインボリュート歯
形の場合には第す図（α）の形状となると共に、直線歯
形の場合には第６図（ｂ）の形状となり、チップ単価と
使用可能コーナ数とギヤ１ケ邑りの工具費（比）を比較
すると下記表３のようになる。

表　　　　　　　　３ ｔ’ｃ、工具の共通化をはかることができる。

つまり、インボリュート歯形の場合は、モジュールや歯
数かかわると歯形がかわるが直線歯形の場合は傾斜角を
統一すればモジュール、歯数にかかわらず歯形が一定に
なるため、多機種のスイングサークルに対し、工具を共
通化することができる。

発明の効果 内歯車６の歯を簡単に加工できると共に、加工コストを
安（でき、しかも必セな回転伝達性能を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は歯形
解析の座標系を示す説明図、第３図は小歯車の歯形近似
法の説明図、第４図にフライスカッタによる歯切り説明
図、第５図はフライスカッタの断面図、第６図＜ＣＩ）
　、　（４はチップの正面図、第７図はパワーショベル
の正面図、第８図は旋回部の断面図、第９図は従来例の
正面図である。 ６は内歯車、９は小歯車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 旋回輪軸受用の内歯車６の歯形を直線歯形とすると共に
   、小歯車９の歯形を複数のインボリュート曲線で囲まれ
   た形状としたことを特徴とする旋回輪軸受用内歯車対。