KR100245288B1 - Flexing contact type gears of non-profile-shifted two-circular-arc composite tooth profile - Google Patents
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Abstract
컵형상의 가요물림식 기어장치(1)에 있어서, 그의 강성 내기어(2) 및 컵형상 가요성 외기어(3)의 각 치형은, 치말부분이 데이타 점 근방의 직선 MA와, 그에 원할하게 접속하는 제1의 凸원호 AB와, 그리고 이에 원활하게 접속함과 동시에 이 제1의 凸 원호보다도 곡율반경이 큰 제2의 凸원호 BC로 형성되고, 치저를 제외한 치원부분이 데이타 점에 관한 치말치형의 점대칭의 곡선 또는 그의 수정곡선에 의하여 형성되어 있는 치형으로 된 기준랙에 의하여 형성된 것이다. 상기 제1 및 제2의 凸원호에 의하여 규정되는 곡선은 컵형상 가요성 외기어의 치근방향의 각 위치에서의 축 직각단면에서의 강성 내기어에 대한 당해 외기어의 랙 근사에 의한 운동궤적을 하나의 축 직각평면상에 중첩함으로써 얻어지는 이들의 운동궤적의 포락선에 다이아프램측의 치근단부 근방의 축 직각단면에서의 가요성 외기어의 치의 이동 궤적을 접속시킴으로써 얻은 복합곡선을, 이 복합곡선상에 선정한 맞물림의 한계점에서 축비 1/2로 상시변환해서 얻어지는 상사곡선의 근사곡선이다.In the cup-shaped flexible meshing gear device 1, each tooth shape of the rigid inner gear 2 and the cup-shaped flexible external gear 3 has a toothed portion of the straight MA near the data point, and smoothly thereon. A first arc arc AB to be connected to, and a second arc arc BC which is smoothly connected to the first arc arc and has a larger radius of curvature than the first arc arc. It is formed by a toothed reference rack formed by a point symmetric curve of a tooth or a correction curve thereof. The curves defined by the first and second arc arcs represent the motion trajectory of the rack by approximating the rack to the rigid internal gear at the right angled cross section at each position in the root direction of the cup-shaped flexible external gear. The composite curve obtained by connecting the movement trajectory of the teeth of the flexible external gear in the axial perpendicular section near the root end portion of the diaphragm to the envelope of these motion trajectories obtained by superimposing on one axial rectangular plane on this composite curve It is an approximation curve of the similarity curve obtained by constantly converting at the axial ratio 1/2 at the limit of the engagement selected in.
Description
[발명의 명칭][Name of invention]
무전위 2원호 복합치형의 가요물림식 기어장치Zero-potential two-way compound toothed flexible gear unit
[기술분야][Technical Field]
본 발명은 컵형상 가요성 외기어를 구비한 가요물림식 기어장치에 관한 것이며, 특히 당해장치의 강성원형 내기어와 컵형상의 가요성 외기어의 치형에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a flexible mesh gear having a cup-shaped flexible external gear, and more particularly to a tooth shape of a rigid circular internal gear and a cup-shaped flexible external gear.
[배경기술][Background]
대표적인 가요물림식 기어장치는, 강성원형 내기어와, 이 내기어의 안쪽에서 이것과 예컨대 2곳에서 맞물리도록 타원형상으로 취여져서, 내기어보다도 2n(n은 양의 정수)만큼 적은 치수(齒數)를 가지며, 축방향의 전 길이와 직경이 거이 같은 길이인 가요성 외기어와, 이 외기어의 내측에 끼워져서 이 외기어를 타원형상으로 휘어지게 하는 웨이브 제너레이터로 구성되고 있다.Representative flexible mesh gears are rigidly rounded internal gears, and are taken elliptically so as to engage with these inside, for example, at two locations, so that the dimensions are as small as 2n (n is a positive integer) than the internal gears. And a flexible external gear having a total length and diameter in the axial direction, and a wave generator fitted inside the outer gear to bend the outer gear into an elliptical shape.
이 가요물림식 기어장치의 내기어 및 외기어의 기본적인 치형은 직선이다(미국특허 제2,906,143호). 이외에 본 발명자 중의 한사람에 의해서 인벌류트형 치형 (involute tooth)도 발명되어 있다(일본국 특공소 45-41171호). 이들 치형을 채용한 경우에는 내기어와 외기어의 치형의 연속적인 맞물림을 실현할 수는 없다.The basic teeth of the inner gear and the outer gear of the flexible gear unit are straight lines (US Pat. No. 2,906,143). In addition, an involute tooth is also invented by one of the present inventors (JP-A-45-41171). If these teeth are adopted, continuous engagement of the teeth of the inner gear and the external gear cannot be realized.
따라서, 본 발명자 등은, 양기어가 치끝단부(齒未)의 치형을 맞물리는 전과정에서 연속적으로 맞물리고 하고, 가요물림식 기어장치의 부하능력을 높이려는 목적으로, 양기어의 치끝단부의 치형을 내기어에 대한 외기어의 치의 랙 근사에 의한 이동궤적의 소요범위를 이 궤적상의 맞물림 한계로부터, 축비 1/2로 상사 변환해서 얻어지는 곡선이 되게 하는 방식을 제안하고 있다(일본국 특개소 63-115943호).Therefore, the present inventors have continuously engaged in the entire process of engaging the teeth of the tooth tip, and the present invention is intended to increase the load capacity of the flexible gear type gear. It proposes a method that the required range of the movement trajectory by the rack approximation of the tooth of the external gear to the internal gear becomes a curve obtained by similarly converting from the engagement limit on the trajectory to 1/2 of the ratio. 63-115943).
그러나, 상기의 각 발명은 어느 것이나, 원통형상의 가요성 외기어를 구비한 플래트형 혹은 팬케이크형이라고 불리우는 가요물림식 기어장치를 대상으로 하는 것이다. 이때문에, 컵형상의 가요성 외기어를 사용한 경우에 있어서, 이 외기어의 소위 코닝(coning)에 의한 축방향의 휘어지는 양의 변화, 즉 편위량의 변화라는 3차원의 현상을 고려하지 않고 있다. 따라서, 각각 제창하고 있는 치형은, 치근(齒筋)이 있는 특정한 단면(예컨대, 무편위의 단면)에서는 바르게 기능하지만, 다른 단면에서는 치의 비접촉이나 간섭 등의 문제점을 발생한다. 이와같이, 상기 각 발명의 치형은 원통형상 가요성 외기어에는 유효하지만, 컵형상의 가요성 외기어에는 그 상태대로는 부적당하다.However, each of the above-described inventions is directed to a flexible mesh gear device called a flat type or a pancake type with a cylindrical flexible external gear. For this reason, in the case of using a cup-shaped flexible external gear, a three-dimensional phenomenon such as a change in the amount of deflection in the axial direction due to the so-called coning of the external gear, that is, a change in the amount of deflection is not considered. have. Therefore, the teeth protruded from each other function properly at a specific cross section (for example, a non-displacement cross section) with a root, but other problems cause problems such as non-contact or interference of teeth. As described above, the teeth of each of the inventions are effective for cylindrical flexible external gears, but are unsuitable for the cup-shaped flexible external gears as they are.
또한, 용량삭감의 목적에서, 컵형상의 가요성 외기어의 전체 길이(full length)를 단축한 경우에는, 코닝이 더욱 크게 되므로, 상기 각 발명의 치형을 사용한 경우의 불편의 정도가 가일층 증대된다.In addition, when the full length of the cup-shaped flexible external gear is shortened for the purpose of capacity reduction, the corning becomes even larger, so that the degree of inconvenience in using the teeth of the above-described inventions is further increased. .
이와같은 점에서, 이전부터 개량이 요망되어 왔다. 일본국 특개소 62-75153호 공보 및 특개평 2-62461호 공보 등은, 이와같은 불편을 해소하기 위한 개선책에 관한 것이다. 그러나, 이들 방법은 어느것이나 치의 크라우닝(crowing)이나 릴리이빙(relieving)등의 특별한 추가공정을 필요로 한다. 또한, 컵형상의 가요성 외기어의 전장 단축에 대한 고려는 시사되어 있지 않고 있다.In this regard, improvements have been desired in the past. Japanese Patent Laid-Open No. 62-75153 and Japanese Patent Laid-Open No. 2-62461 relate to improvement measures to solve such inconvenience. However, these methods all require special additional steps such as crowning or relieving teeth. Further, consideration of shortening of the overall length of the cup-shaped flexible external gear has not been suggested.
본 발명이 과제는, 크라우닝이나 릴리빙 등의 특별한 추가공정이 없이, 컵형상의 가요성 외기어의 전 치근에 걸쳐 간섭이 없이, 보다 넓은 범위의 맞물림을 가능하게 하고, 또한 공작이 용이하고, 축방향의 길이를 단축할 수 있는 가요물림식 기어장치를 제공하는데 있다.The object of the present invention is to enable a wider range of engagement and to facilitate the operation without interference over the anterior root of the cup-shaped flexible external gear, without any additional process such as crowning or releasing. In addition, the present invention provides a flexible gear unit capable of shortening an axial length.
[발명의 개시][Initiation of invention]
이와같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명자들 중의 한사람의 발명인 일본국 특원평 3-357036호에 처음으로 개시된 다음 사실을 참조한다. 즉, 가요물림식 기어장치의 컵형상의 가요성 외기어의 치근의 각 단면에 있어서의 치의 이동궤적이 개구부로부터 다이아프램에 걸친 휘여진 량의 점진적 감소와 함께 점차 변화하고, 이러한 이동궤적을 하나의 면에 겹쳐 맞춘 경우에는, 그들이 개구부의 무편위의 이동궤적을 1/2로 축소한 상사의 포락선을 발생한다는 사실이다.In order to achieve this object, reference is made to the following fact disclosed for the first time in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-357036, which is the invention of one of the inventors. That is, the movement trajectory of the teeth in each cross section of the root of the cup-shaped flexible external gear of the flexible fold gear device gradually changes with the gradual decrease in the amount of warpage from the opening to the diaphragm. In the case of superimposing on the surface of the surface, it is true that they generate an envelope of the superior that reduces the non-displacement movement trajectory of the opening by 1/2.
본 발명에선는, 해석을 간단히 하기 위해서 랙 근사의 수법을 도입해서, 상기 포락선의 식을 발견하고, 다시 다이어프램측 치근 단부의 외측 근방의 축 직각단면에 있어서의 가요성 외기어의 치의 이동궤적을 이 포락선에 접속시켜서 복합 곡선을 만들고, 이 복합곡선의 위에 선정한 맞물림 한계점으로 부터 축비 1/2로 복합곡선의 소요 부분을 상사변환해서 얻어지는 곡선을, 이 외기어 및 이 내기어의 치끝단부의 凸치형으로 함으로써, 전위없이 치근방향으로 연속적으로 맞물리는 가요물림식 기어장치를 얻도록 하고 있다.In the present invention, in order to simplify the analysis, a method of rack approximation is introduced, the equation of the envelope is found, and the movement trajectory of the teeth of the flexible external gear in the right angled cross section of the outer side of the diaphragm-side root end is again obtained. A composite curve is formed by connecting the envelope to the curve, and the curve obtained by similarly converting the required portion of the composite curve at an axial ratio 1/2 from the selected engagement threshold on the composite curve is a quench type of the tooth gear of the outer gear and the inner gear. By doing so, it is possible to obtain a flexible gear type device that continuously engages in the root direction without dislocations.
본 발명에 있어서는, 상기의 일본국 특원평 3-357036호에 개시된 발명의 치형을 규정하고 있는 고차의 곡선을, 이와 비슷한 곡률을 갖는 2개의 凸 원호로 치환하고, 이들 2개의 凸 원호에 의해서 치형을 규정하도록 하고 있다. 이와같이 2개의 凸원호로 치형을 규정함으로써, 치 절삭가공이 용이하게 되고, 염가로 제조할 수가 있게 된다.In the present invention, the higher-order curve that defines the tooth profile of the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-357036 is replaced with two arc arcs having similar curvature, and the tooth arc is formed by these two arc arcs. To be prescribed. By defining the tooth shape with two circular arcs in this way, the tooth cutting process becomes easy and can be manufactured at low cost.
여기서, 이와 같이 凸원호에 의해서 비슷하게 할 수 있는 이론적인 근거는 본 발명자 등에 의한 일본국 특개평 1-295051호 공보에 개시되어 있다. 또한 이 공보에 나타내고 있는 바와같이, 본 발명에서도 공구 칫수 및 치 절삭 칫수의 관리를 용이하게 하기 위하여, 치형의 기준점(datum point)근방에 직선을 삽입하고 있다.Here, the theoretical basis which can be similarly referred to by the original arc is disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1-295051. In addition, as shown in this publication, in the present invention, a straight line is inserted near the datum point of the tooth in order to facilitate the management of the tool dimension and the tooth cutting dimension.
또한, 이와 같이 치근방향에 연속적으로 맞물림 치형을 사용함으로써, 소용량화를 도모하기 위한 가요성 외기어의 전체 길이의 단축을 수반하는 코닝량 증대에 따른 가요성 외기어의 림 응력에 불균일 분포를 회피할 수 있게 된다. 즉, 컵형상의 가요성 외기어의 축방향의 전체길이와 직경과의 비율을 일반적으로 사용되고 있는 1에서부터, 약 0.2와 약 0.7사이의 범위로 작게 할 수 있게 된다.In addition, by using the teeth continuously engaged in the rooting direction in this way, a nonuniform distribution is avoided in the rim stress of the flexible external gear due to the increase in the amount of corning accompanied by the shortening of the overall length of the flexible external gear for small capacity. You can do it. That is, the ratio between the total length in the axial direction and the diameter of the cup-shaped flexible external gear can be made small in the range of from about 1 to about 0.2 and about 0.7.
[도면의 간단한 설명][Brief Description of Drawings]
제1도는 컵형상 가요물림식 기어장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a cup-shaped flexible clutch device.
제2도는 제1도의 컵형상 가요물림식 기어장치의 개략 정면도이다.2 is a schematic front view of the cup-shaped flexible gear device of FIG.
제3도는 제1도의 가요물림식 기어장치에 있어서의 코닝에 의한 컵형상의 가요성 외기어의 비틀림 상황을 설명하기 위한 컵형상의 가요성 외기어의 변형전의 단면도이다.3 is a cross-sectional view before deformation of the cup-shaped flexible external gear for explaining the torsional state of the cup-shaped flexible external gear due to corning in the flexible gear type gear of FIG. 1.
제4도는 제1도의 가요물림식 기어장치에 있어서의 코닝에 의한 컵형상의 가요성 외기어의 비틀림 상황을 설명하기 위하여 컵형상의 가요성 외기어를 타원 형상으로 변형한 후에 있어서의 장축(長軸)을 포함하는 단면도이다.FIG. 4 shows the long axis after deformation of the cup-shaped flexible external gear into an elliptic shape in order to explain the torsional situation of the cup-shaped flexible external gear due to corning in the flexible meshing gear device of FIG. It is sectional drawing containing (iii).
제5도는 제1도의 가요물림식 기어장치에 있어서의 코닝에 의한 컵형상의 가요성 외기어의 비틀림 상황을 설명하기 위하여 컵형상의 가요성 외기어를 타원 형상으로 변형한 후에 있어서의 단축(短軸)을 포함하는 단면도이다.FIG. 5 shows the short axis after deformation of the cup-shaped flexible external gear into an ellipse shape in order to explain the torsional situation of the cup-shaped flexible external gear due to corning in the flexible-engrave gear device of FIG. It is sectional drawing containing (iii).
제6도는 컵형상의 가요성 외기어의 하나의 치가 강성 내기어의 치구(齒溝, tooth space)에 대해서 운동하는 상황과 궤적을 설명하기 위한 도면으로서, 이 컵형상의 가요성 외기어의 개구부 위치의 축 직각단면(무편위 단면)에 있어서의 치의 운동과 궤적을 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a view for explaining the situation and the trajectory of one tooth of the cup-shaped flexible external gear with respect to the tooth space of the rigid inner gear, and the opening of the cup-shaped flexible external gear It is a figure which shows the movement and a trajectory of the tooth in the axis perpendicular cross section (non-displacement cross section) of a position.
제7도는 컵형상의 가요성 외기어의 하나의 치가 강성 내기어의 치구에 대해서 운동하는 상황과 궤적을 설명하기 위한 도면이며, 이 컵형상의 가요성 외기어의 치근방향의 중앙위치에 있어서의 축 직각단면의 치의 운동과 궤적을 보여주는 도면이다.FIG. 7 is a view for explaining the situation and trajectory of one tooth of the cup-shaped flexible external gear with respect to the jig of the rigid inner gear. This figure shows the movement and the trajectory of the teeth of the perpendicular cross section.
제8도는 컵형상의 가요성 외기어의 하나의 치가 강성 내기어의 치구에 대해서 운동하는 상황과 궤적을 설명하기 위한 도면이며, 이 컵형상의 가요성 외기어의 치근의 다이어프램측 단부 위치의 축 직각단면의 치의 운동과 궤적을 보여주는 도면이다.8 is a view for explaining the situation and trajectory of one tooth of the cup-shaped flexible outer gear with respect to the jig of the rigid inner gear, and the axis of the diaphragm side end position of the root of the cup-shaped flexible external gear. This figure shows the movement and trajectory of the teeth of the cross section.
제9도는 연속 접촉 치형을 유도하기 위한 모체가 되는 복합곡선을 보여주는 도면이다.9 is a diagram showing a compound curve which is a parent for inducing continuous contact teeth.
제10도는 제9도의 복합곡선에 있어서의 포락선을 유도하기 위한 컵형상 가요성 외기어의 하나의 치의 강성 내기어의 치구에 대한 운동궤적을 보여주는 도면이다.FIG. 10 is a view showing a motion trajectory of the jig of a rigid internal gear of one tooth of a cup-shaped flexible external gear for inducing an envelope in the complex curve of FIG.
제11도는 제9도의 복합곡선에 기인하여 치형을 유도하는 설명도이다.FIG. 11 is an explanatory diagram inducing teeth due to the complex curve of FIG.
제12도는 제9도의 복합곡선에 기인하여 치형이 결정된 컵형상의 가요성 외기어의 하나의 치가 강성 내기어의 치구에 대해서 운동하는 상황과 궤적을 설명하기 위한 도면으로서, 이 컵형상의 가요성 외기어의 개구부 위치의 축 직각단면(무편위 단면)의 치의 운동과 궤적을 보여주는 도면이다.FIG. 12 is a diagram for explaining the situation and trajectory of one tooth of the cup-shaped flexible external gear whose tooth shape is determined due to the complex curve of FIG. 9 with respect to the jig of the rigid inner gear. This figure shows the movement and trajectory of the teeth of the axially perpendicular cross section (disrupted cross section) of the opening position of the external gear.
제13도는 제9도의 복합곡선에 기인하여 치형이 결정된 컵형상의 가요성 외기어의 하나의 치가 강성 내기어의 치구에 대해서 운동하는 상황과 궤적을 설명하기 위한 도면으로서, 이 컵형상의 가요성 외기어의 치근방향의 중앙위치에 있어서의 축 직각단면의 치의 운동과 궤적을 보여주는 도면이다.FIG. 13 is a diagram for explaining the situation and trajectory of one tooth of the cup-shaped flexible external gear whose teeth are determined due to the compound curve of FIG. 9 with respect to the jig of the rigid inner gear. The figure shows the movement and the trajectory of the teeth of the right angle cross section at the central position in the root direction of the external gear.
제14도는 제9도의 복합곡선에 기인하여 치형이 결정된 컵형상의 가요성 외기어의 하나의 치가 강성 내기어의 치구에 대해서 운동하는 상황과 궤적을 설명하기 위한 도면이며, 이 컵형상의 가요성 외기어의 치근의 다이어프램측 단부위치의 축 직간단면의 치의 운동과 궤적을 보여주는 도면이다.FIG. 14 is a diagram for explaining the situation and trajectory of one tooth of the cup-shaped flexible external gear whose tooth shape is determined due to the compound curve of FIG. 9 with respect to the jig of the rigid inner gear. FIG. Figure showing the movement and trajectory of the teeth of the intersecting cross section of the diaphragm side end position of the root of the external gear.
제15도는 랙 근사의 이동궤적과 치끝단부 치형이 각각 원호에 가깝게 설계될 수 있는 것을 보여주는 도면이다.FIG. 15 is a diagram showing the movement of the rack approximation and the tooth tip teeth can be designed to be close to the arc.
제16도는 본 발명의 치형의 기준랙의 한 실시예를 보여주는 도면이다.16 is a view showing an embodiment of a tooth reference rack of the present invention.
제17도는 본 발명에 기인하여 치형이 결정된 컵형상의 가요성 외기어의 하나의 치가 강성 내기어의 치구에 대해서 운동하는 상황과 궤적을 설명하기 위한 도면으로서, 이 컵형상의 가요성 외기어의 개구부 위치의 축 직각단면(무편위 단면)의 치의 운동과 궤적을 보여주는 도면이다.FIG. 17 is a view for explaining the situation and the trajectory of one tooth of the cup-shaped flexible external gear whose tooth shape is determined according to the present invention with respect to the jig of the rigid inner gear. The figure shows the movement and the trajectory of the teeth of the axially perpendicular cross section (displacement cross section) of the opening position.
제18도는 본 발명에 기인하여 치형이 결정된 컵형상의 가요성 외기어의 하나의 치가 강성 내기어의 치구에 대해서 운동하는 상황과 궤적을 설명하기 위한 도면으로서, 이 컵형상의 가요성 외기어의 측근방향의 중앙위치에서의 축 직간단면의 치의 운동과 궤적을 보여주는 도면이다.FIG. 18 is a view for explaining the situation and the trajectory of one tooth of the cup-shaped flexible external gear whose tooth shape is determined according to the present invention with respect to the jig of the rigid inner gear. This figure shows the movement and the trajectory of the teeth of the cross section between the axes at the central position in the near direction.
제19도는 본 발명에 기인하여 치형이 결정된 컵형상의 가요성 외기어의 하나의 치가 강성 내기어의 치구에 대해서 운동하는 상황과 궤적을 설명하기 위한 도면이며, 이 컵형상의 가요성 외기어의 치근의 다이어프램측 단부위치의 축 직각단면의 치의 운동과 궤적을 보여주는 도면이다.19 is a view for explaining the situation and the trajectory of one tooth of the cup-shaped flexible external gear whose teeth are determined according to the present invention with respect to the jig of the rigid inner gear. Fig. 3 shows the movement and trajectory of the teeth in the right angled cross section of the diaphragm side end position of the root.
[발명을 실시하기 위한 가장 양호한 형태]Best Mode for Carrying Out the Invention
다음에 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
제1도 및 제2도는 공지의 컵형상 가요 물림식 기어장치의 사시도 및 정면도이다. 이 가요물림식 기어장치(1)는 원통형상의 강성 내기어(2)와, 이 내측에 위치된 컵형상의 가요성 외기어(3)와, 이 내측에 장착된 타원형상의 웨이브 제네레이터(4)로 구성되어 있다. 컵형상의 가요성 외기어(3)는 타원형상의 웨이브 제네레이터(4)에 의하여 타원형상으로 비틀려진 상태에 있다.1 and 2 are a perspective view and a front view of a known cup-shaped flexible gear device. This flexible meshing gear device 1 is composed of a cylindrical rigid internal gear 2, a cup-shaped flexible external gear 3 located therein, and an elliptical wave generator 4 mounted therein. Consists of. The cup-shaped flexible external gear 3 is in an elliptical shape twisted by the elliptical wave generator 4.
제3도, 제4도 및 제5도는 코닝에 의한 가요성 외기어의 비틀림 상황을 축을 포함하는 단면으로 보여주는 것이다. 제3도는 웨이브 제네레이터(4)에 의해 비틀리기전(변형전)의 상태이다. 제4도는 웨이브 제네레이터(4)에 의해서 비틀려진 상태에서의 웨이브 제네레이터의 장축을 포함하는 단면이다. 제5도는 웨이브 제네레이터에 의하여 비틀려진 상태에 있어서의 웨이브 제네레이터의 단축을 포함하는 단면이다. 이들 도면에서 알 수 있는 바와같이, 컵형상의 가요성 외기어(3)는 코닝에 의하여 그의 개구부(3a)에 있어서 비틀림양이 최대이며, 그의 다이어프램(3b)측으로 향하여 비틀림 양이 점차 감소하고 있다.3, 4 and 5 show the torsional state of the flexible external gear by Corning in cross section including the axis. 3 is a state before twisting (before deformation) by the wave generator 4. 4 is a cross section including the long axis of the wave generator in a twisted state by the wave generator 4. 5 is a cross section including the short axis of the wave generator in a twisted state by the wave generator. As can be seen from these figures, the cup-shaped flexible external gear 3 has the largest amount of torsion in its opening 3a by Corning, and the amount of torsion toward the diaphragm 3b side gradually decreases. .
[연속 접촉 가능한 치형곡선][Continuous contact tooth curve]
먼저, 본 발명자 중의 한 사람에 의한 일본국 특원평 3-357036호에 개시된 치형을 규정하고 있는 복합곡선의 산출방법을 설명한다.First, the calculation method of the compound curve which prescribes the tooth shape disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 3-357036 by one of this inventor is demonstrated.
제6도 및 제7도 및 제8도는 가요물림식 기어장치(1)에 있어서, 컵형상의 가요성 외기어(3)의 하나의 치가 강성 내기어(2)의 치구에 대해서 운동하는 모습과 궤적(ℓ)을 양기어(2), (3)의 치수(齒數)가 무한대로 된 경우의 랙과 근사하게 보여주는 것이다. 여기서, 제6도에 도시하는 운동과 궤적은 컵형상의 가요성 외기어(3)이 치(齒, 30)에 있어서의 개구부(3a)의 위치(31)에서의 축 직각단면(정규 휘여짐 양을 갖는 무편위 단면)에서 얻어지는 것이며, 제7도에 도시하는 운동과 궤적은 치근 중앙의 위치(32)에서의 축 직각단면에서 얻어지는 것이며, 제8도에서 보여주는 운동과 궤적은 치근의 다이어프램(36)측 단부의 위치(33)에서의 축 직각단면에서 얻어지는 것이다. 도면에 나타내어지는 치형은, 전술한 일본국 특개소 63-115943호 공보에 개시되어 있는 방식에 의해 결정된 凹凸의 곡선치형이다. 이들 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 제6도에 도시하는 개구부(3a)의 축 직각단면(무편위 단면)에서 연속적인 맞물림 상태가 형성되어 있으나, 제7도 및 제8도에서 도시하는 치근방향의 타위치에 있어서는 치의 간섭이 발생하고 있다.6 and 7 and 8 show the movement of the teeth of the rigid internal gear 2 with one tooth of the cup-shaped flexible external gear 3 in the flexible gear device 1; The locus L is shown to be close to the rack in the case where the dimensions of the two gears 2 and 3 become infinite. Here, the motion and the trajectory shown in FIG. 6 show that the cup-shaped flexible external gear 3 is perpendicular to the axial cross section (normal bending) at the position 31 of the opening portion 3a in the teeth 30. The movement and the trajectory shown in FIG. 7 are obtained at the right angle cross section of the axis at the position 32 in the center of the root, and the movement and the trajectory shown in FIG. 8 are the diaphragms of the root 36) is obtained at the right angle cross section of the shaft at the position 33 at the side end. The tooth shape shown in the figure is a curved tooth tooth shape determined by the method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-115943. As can be seen from these figures, although a continuous engagement state is formed in the axially perpendicular end surface (non-displacement end face) of the opening part 3a shown in FIG. 6, the root direction shown in FIG. 7 and FIG. In other positions, tooth interference occurs.
이 운동궤적을 임의의 축 직각단면에 대해서 수식으로 나타내면, (1)식과 같이 된다.This motion trajectory is expressed by the formula for any right angle cross section, as shown in (1).
x = 0.5mn(η - κ sin η)x = 0.5mn (η-κ sin η)
y = mn(l - κ cos η) (1)y = mn (l-κ cos η) (1)
여기서, x : 랙의 피치선 방향의 좌표Where x is the coordinate in the direction of the pitch line of the rack
y : 랙의 치의 깊이방향 좌표y: the depth coordinate of the rack value
m : 모듈m: module
n : 강성 내기어와 가요성 외기어의 치수(齒藪)의 차이의 2분의 1n: 1/2 of the difference between the dimensions of the rigid internal gear and the flexible external gear
η : 각도 매개변수η: angle parameter
κ : 휘여짐 계수κ: warpage coefficient
(1)식으로부터 η를 소거하면, (2)식이 얻어진다.When? Is removed from equation (1), equation (2) is obtained.
x-0.5mn[cos-1{(1-y/m/n/κ}-κ√1-{1-y/m/n/κ}2] = 0 (2)x-0.5mn [cos -1 {(1-y / m / n / κ} -κ√1- {1-y / m / n / κ} 2 ] = 0 (2)
여기서, κ를 변수로 보고, (2)식을 κ로 편미분하고, 그것을 κ에 따라서 풀으면 (3)식이 얻어진다.Here, κ is considered as a variable, and equation (2) is partially differentiated into κ and solved according to κ, whereby equation (3) is obtained.
κ = √1-y/m/n (3)κ = √1-y / m / n (3)
(2)식과 (3)식으로부터 κ를 소거하면, 구하고자 하는 운동궤적의 포락선이(4)식으로부터 얻어진다.When k is eliminated from equations (2) and (3), the envelope of the motion trajectory to be obtained is obtained from equation (4).
x-0.5mn{cos-1√1-y/m/n/-√y/m/n)(1-y/m/n)} = 0 (4)x-0.5mn {cos -1 √1-y / m / n / -√y / m / n) (1-y / m / n)} = 0 (4)
포락선의 정의로부터 다음과 같은 사실을 알 수 있다. 하나의 휘어짐 계수 κ의 값을 결정하면, 이것은 컵형상의 가요성 외기어의 치근방향에 있어서의 상기 결정한 계수 κ의 값에 대응하는 휘여짐 양을 갖는 축 직각단면을 선정하는 것에 상당하다. 이 축 직각단면에서는, 이 계수 κ의 값을 식(3)에 대입해서 얻어지는 y값의 장소에서 포락선과 치의 운동궤적이 접하게 된다. 다시 말하면, 포락선은 이 y의 값에 상당하는 근처에서는 치(齒)의 운동궤적의 역할을 수행한다는 사실이다.From the definition of the envelope we can see: Determining the value of one bending coefficient κ corresponds to selecting an axis right angle cross section having a bending amount corresponding to the determined value of the coefficient κ in the root direction of the cup-shaped flexible external gear. In this perpendicular cross section, the motion trajectory of the envelope and the tooth comes in contact with the y value obtained by substituting the value of the coefficient κ into equation (3). In other words, the envelope plays the role of the motion trajectory of the tooth in the vicinity of the value of y.
그러나, 이 포락선만으로는 유효한 치(齒)의 깊이를 형성할 만큼의 높이가 부족하다. 따라서, 본 발명에서는 다이아프램측 치근단부(33)의 근방에 치를 상정하고, 이 치(齒)의 축 직각단면(이하, 이것을 한계단면이라고 한다)에 있어서의 운동궤적을 상기의 방법과 똑같이 랙 근사에 의해서 구하고, 이 운동궤적을 상기의 포락선에 접속함으로써 복합곡선을 작성하고, 이 복합곡선을 치형 형성의 모체로 삼고 있다. 이 경우, 일본국 특원평 3-357036호에 개시한 바와같이 치(齒)를 상정하는 곳을 다이아프램측 치근단부의 외측근방에 취할 때에는, 치근 전체에 걸친 치근에 따라서 연속접촉을 유지하면서 소요되는 치의 깊이를 얻을 수 있게 되는 것이다. 또한, 이 개소를 다이아프램측 치근단부(33)에 취할 경우는, 이 개소의 축 직각단면내의 치형의 연속적 맞물림을 이용할 수 있게 된다. 더욱이, 이 후자는 본원에서 처음으로 제기하는 것이다.However, this envelope alone lacks a height sufficient to form an effective depth of teeth. Therefore, in the present invention, a tooth is assumed in the vicinity of the diaphragm-side tooth root end 33, and the motion trajectory in the axial perpendicular cross section of the tooth (hereinafter referred to as the limit cross section) is racked in the same manner as the above method. By approximation, a compound curve is created by connecting this motion trajectory to the above envelope, and the compound curve is used as a matrix for tooth formation. In this case, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-357036, when a tooth is assumed to be in the vicinity of the diaphragm-side root end, it is required to maintain continuous contact along the root throughout the root. Can get the depth of the tooth. In addition, when this location is taken into the diaphragm side tooth root end part 33, it becomes possible to utilize the continuous engagement of the tooth shape in the axial perpendicular cross section of this location. Moreover, this latter is the first to be raised here.
제9도에는, 이와같이 해서 형성한 복합곡선을 표시하고 있다. 이도면에서와 같이 복합곡선 C는 포락선 E의 부분과, 상기의 단부 근방에 상정한 한계단면의 치의 운동궤적 L의 부분으로 구성되어 있다. 제10도에는 포락선 E를 구하기 위해서 사용한 가요성 외기어의 치근방향의 각각의 축의 직각단면에 있어서의 치(齒)의 운동궤적을 참고로 해서 5개만을 표시하고 있다.9 shows a composite curve formed in this way. As shown in the diagram, the compound curve C is composed of the portion of the envelope E and the portion of the motion trajectory L of the teeth of the critical section assumed near the end. In FIG. 10, only five are shown with reference to the motion trajectory of the teeth in the perpendicular cross section of each axis in the root direction of the flexible external gear used to obtain the envelope E. FIG.
제11도는 이 복합곡선 C로부터 연속접속가능한 치형을 유도하기 위한 설명도이다. 지금, 복합곡선 C의 소요부분으로서, 그의 정점 A에서 부터 B점까지의 곡선부분 C(A,B)를 취한다. 이 경우, 곡선부분 C(A,B)의 높이방향의 간격을 치끝단부 높이의 2배로 취한다. 한쪽의 단점 B로부터 곡선부분 C(A,B)를 축비 2분의 1로 상사변환한 상사곡선 C1(M,B)을 강성 내기어의 치끝단부의 凸치형이 되게 한다. 도면에 보여주는 예에서는, 이 곡선부분 C1(M,B)의 점 M(이점이 피치점 혹은 기준점으로 된다)에 관한 점 대칭의 곡선 C2(M,A)를 컵형상의 가요성 외기어의 치끝단부의 凸치형이 되게 한다. 마찬가지로, 이들 곡선부분 C2(M,A), C1(M,B)를 사용하여 각각 강성 내기어의 치원(齒元, deddendum)의 凹치형 및 컵형상의 가요성 외기어의 치원(齒元)의 凹치형이 되게 한다.11 is an explanatory diagram for deriving a tooth shape that can be continuously connected from the compound curve C. Now, as the required portion of the compound curve C, the curved portion C (A, B) from its vertex A to the B point is taken. In this case, the space | interval in the height direction of curved part C (A, B) is taken as 2 times the height of a tooth tip part. The similarity curve C1 (M, B), which is similarly converted from the one side disadvantage B by the curved portion C (A, B) to the axial ratio 1/2, is to be quenched at the tooth tip of the rigid internal gear. In the example shown in the figure, the point-symmetrical curve C2 (M, A) with respect to the point M (this point becomes the pitch point or the reference point) of the curved portion C1 (M, B) is the tooth of the cup-shaped flexible external gear. To be quenched at the end. Similarly, the curved portions C2 (M, A) and C1 (M, B) are used to form the helical and cup-shaped flexible external gears of the rigid inner gear, respectively. To be the quench shape of.
이와같이 형성한 치끝단부의 치형끼리는,외기어의 치가 내기어의 치구내에서 운동할 때, 경과하는 y의 값마다에 상응하는 κ에 상당하는 단면에서 거의 올바르게 접촉하는 것이 보증된다. 이것은, 랙 근처에서 볼 때, 예컨대 제11도의 점 Q에서 서로 접촉하는 치끝단부의 Q점에 관해서 대칭이며, 강성 내기어의 치에 대해서 상기 치끝단부 치형 형성의 경위(經緯)에서, 도면에 도시되는 바와 같이 가요성 외접기어의 이끝점 P가, 직선 BQ를 Q점을 초과해서 2배로 연정한 점과 일치하고, 또한 Q점에서 양 치형의 접선의 기울기가 같아지는 것에 기인하는 것이다.The teeth of the tooth tip formed in this way are guaranteed to contact each other almost correctly in the cross-section corresponding to κ for each value of y that passes when the teeth of the external gear move in the jig of the internal gear. This is symmetrical with respect to the Q points of the tooth tips contacting each other at the point Q of FIG. 11 when viewed near the rack, and in the process of forming the tooth tips teeth form with respect to the teeth of the rigid internal gear. As shown, this end point P of the flexible external gear coincides with the point where the straight line BQ is doubled beyond the Q point, and the inclination of the tangent of the tooth shape is the same at Q point.
여기서, 이와같이 치형이 형성된 치의 맞물림을 치근에 따라서, 보면, 복합곡선의 정점에서 부터 포락선의 구간은, 가요성 외기어의 개구부로 부터 다이아프램측 치근단부 근처에 이르기까지의 맞물림에 상당하고, 복합곡선의 그 이후의 부분은 다이어프램측 치근단부 근처에 상정한 치의 연속접촉이 된다. 다만, 이 단부의 외측 근방에 한계단면을 설정한 경우는, 실제로는 이 부분에는 치(齒)가 존재하지 않고, 이 한계단면내의 맞물림은 가공의 것이된다.Here, according to the root of the tooth-formed tooth engagement, the section of the envelope from the apex of the compound curve corresponds to the meshing from the opening of the flexible external gear to the vicinity of the diaphragm-side tooth root end. The subsequent part of the curve is a continuous contact of the teeth assumed near the diaphragm side root end. However, in the case where the limit cross section is set in the vicinity of the outer end of the end, the teeth do not actually exist in this portion, and the engagement in the limit cross section is a work.
제12도, 제13도 및 제14도에는, 이 단부(33)에 한계단면을 설정해서 형성한 치형의 맞물림의 예를 나타내고 있다. 제12도는 개구부의 위치(31)에서의 축 직각단면(무편위 단면), 제13도는 치근 중앙의 위치(32)에서의 축 직각단면, 제14도는 치근의 다이아프램측 단부의 위치(33)에서의 축 직각단면에 있어서의 맞물림이다(각 위치에 대해서는 제3도를 참도할 것). 이들 도면에서 알 수 있는 바와같이, 치근방향의 각 축 직각단면에서 포락선과 이 단면의 운동궤적의 접촉의 정도에 따라서 연속접촉의 일부를 실현하고 있다.12, 13, and 14 show examples of engagement of teeth formed by setting a limit cross section at this end 33. 12 is a right angle cross section (displacement cross section) at the position 31 of the opening, 13 is a right angle cross section at the position 32 at the center of the root, and 14 is a position 33 of the diaphragm side end of the root. Engagement at right angles to the axis of Ess (refer to Figure 3 for each position). As can be seen from these figures, a part of the continuous contact is realized according to the degree of contact between the envelope and the motion trajectory of this cross section at each perpendicular cross section of the root direction.
이들 도면을 종래의 치에 있어서의 치근방향의 동일한 위치에서의 운동궤적을 보여주는 제6도, 제7도 및 제8도와 비교해보면 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 치형을 채용하면, 치근방향의 모든 축 직각단면에 걸쳐 연속적인 맞물림 상태가 형성되고 있으며, 간섭 등의 불편은 발생되지 않는 다는 것을 알 수 있다.As can be seen by comparing these figures with Figs. 6, 7 and 8 showing the motion trajectories at the same position in the root direction of the conventional teeth, the tooth profile of the present invention is adopted. It can be seen that a continuous engagement state is formed over all the cross sections at right angles, and no inconvenience such as interference occurs.
[본 발명에 의한 2원호 복합곡선][Combined Two-Circle Arc Curve According to the Present Invention]
그러나, 상기의 치형은 초월항수로 정의된 고차의 곡선이며, 이것을 실제로 정확하게 가공하는 것은 컴퓨터에 의한 수치제어를 사용한다해도 용이하지 않고, 또한 그의 가공은 많은 비용을 요한다. 본 발명은 이 난점을 해결하는 것으로서, 그 주안점은 상기 곡선의 2개의 구성 곡선의 곡률반경의 변화가 완만하다는 것에 착안하여 상기 구성 곡선의 각각을 각기 1개의 원호로 치환하는데 있다. 이 곡률반경의 변화가 완만하다는 것은, 전술한 바와같이 본 발명자 등의 선행발명인 일본국 특개평 1-295051호 공보에서 처음으로 명시하였으며, 이 공보에 기재된 발명의 근거가 된 것이다. 제15도는 랙 근사의 이동궤적과 치끝단부 치형이 각각 원호근사가 가능한 것을 포시하고 있다.However, the tooth profile is a higher-order curve defined by transcendental terms, and it is not easy to actually process this precisely even by using numerical control by a computer, and its processing is expensive. The present invention solves this difficulty. The main point is to replace each of the constituent curves with one arc in consideration of the gentle change in the radius of curvature of the two constituent curves of the curve. As described above, the change in the radius of curvature is clarified for the first time in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-295051, which is the invention of the present inventors and the like, and is the basis of the invention described in this publication. Fig. 15 shows that the movement trajectory of the rack approximation and the tooth tip teeth can be circularly approximated, respectively.
제16도는 본 발명의 치형의 기준랙의 한 실시예를 보여준다. 공구작성의 필요와 편의상, 치끝단부 치형의 데이타 점 M의 근방은 압력각 α를 갖는 직선 L이며, 그에 원활하게 접속하는 원호 AB는 상기 이동궤적의 포락선의 1/2상사곡선에 근사한 것이며, 더욱이 그에 원활하게 접속하는 원호 BC는, 이 포락선에 원활하게 접속하는 다이아프램측 치근단부 근방의 축 직각단면에 있어서의 가요성 외기어의 치의 이동궤적의 1/2상사곡선에 근사한 것이다. 그러나, 실제로는 기준점 점의 직선부의 압력각이 영이 아닌 유한의 값을 갖는다는 점에서 연속접촉의 성질을 보유하기 위해 상기 2개의 원호반경은 약간 크게 취하는 편이 좋다. 이 사실은 치면의 접촉응력을 경감시키는 결과로 되어 편리하기도 하다.Figure 16 shows one embodiment of a toothed reference rack of the present invention. For the necessity and convenience of tool making, the vicinity of the data point M of the tooth tip tooth tooth is a straight line L having a pressure angle α, and the circular arc AB connected smoothly to it is approximated to the 1/2 similarity curve of the envelope of the movement trajectory, Moreover, circular arc BC connected smoothly to this is approximated by 1/2 similarity curve of the movement trace of the teeth of the flexible external gear in the axial perpendicular | vertical cross section of the diaphragm side tooth root part which connects smoothly to this envelope. However, in practice, the two arc radii should be slightly larger in order to retain the property of continuous contact in that the pressure angle of the straight portion of the reference point has a non-zero finite value. This fact is convenient as a result of reducing the contact stress of the tooth surface.
제17도, 제18도 및 제19도는 본 발명의 치형의 맞물림 예를 보여주는 도면이다. 제17도는 개구부 축 직각단면, 제18도는 치근중앙 축 직각단면, 제19도는 치근의 다이아프램측 단부 축 직각단면에 있어서의 맞물림이다. 본 발명의 치의 맞물림을 치근에 따라서 보면, 기준점에 가까운 반경이 작은 원호의 구간은 가요성 외기어의 개구부로 부터 다이어프램측 치근단부에 이르기까지의 주로 치근에 따른 맞물림에 상당하고, 이 원호에 이어지는 반경이 큰 원호 부분은 다이아프램측 치근단부 근방의 축 직각단면내의 치형의 연속접촉에 상당한다. 앞에서 기술한 바와같이, 만약 이 축 직각단면을 다이아프램측 치근단부의 외측 근방에 취할 때에는, 엄밀하게는 이 부분에는 치(齒)는 존재하지 않고, 이 면내에 맞물림은 가공의 것의 되지만, 디아이프램측 치근 단부의 치는 이에 가까운 맞물림을 하는 것이라고 보아도 좋다.17, 18 and 19 show examples of tooth engagement of the present invention. Fig. 17 is a right angle cross section of the opening axis, Fig. 18 is a right angle cross section of the root axis of the root, and Fig. 19 is an engagement of the right axis of the diaphragm side end shaft of the root. According to the root of the tooth engagement of the present invention, the section of the circular arc with a small radius close to the reference point corresponds to the engagement along the root, mainly from the opening of the flexible external gear to the diaphragm-side root end, which follows the circular arc. The large circular arc portion corresponds to the continuous contact of the teeth in the axial perpendicular section near the diaphragm-side tooth root end. As described above, if this right angle cross section is taken near the outer side of the diaphragm-side tooth root end, the tooth is not strictly present in this part, and the engagement in this plane is a thing of machining, but the diaphragm The teeth at the lateral root end may be regarded as having close engagement therewith.
기준랙의 기준점의 직선부의 역할에 대해서는, 이 부분에 대응하는 양 기어의 치형은 인벌류트 치형으로 되며, 치(齒)의 두께 등의 치수를 관리한다는 점에서 가공을 현저히 용이하게 한다. 또한 전술한 바와같이 이 직선부의 압력각이 유한의 값을 갖는다는 점에서, 연속접촉의 성질을 보유하기 위해 2개의 원호의 반경을 약간 크게 할 필요가 있으나, 이것은 치면의 접촉응력을 경감시키는 것이 되므로 유리한 점이 된다.As for the role of the straight portion of the reference point of the reference rack, the teeth of both gears corresponding to this part become involute teeth, which greatly facilitates machining in terms of managing dimensions such as the thickness of the teeth. In addition, as described above, since the pressure angle of the straight portion has a finite value, it is necessary to slightly increase the radius of the two circular arcs in order to retain the property of continuous contact, but this reduces the contact stress of the tooth surface. This is an advantage.
상기한 것으로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 치형을 이용하면, 코닝상태대로 치근방향으로 원활한 맞물림을 실현할 수 있으며, 치근방향의 치맞물림도 한결같이 좋게 된다. 따라서, 종래에는 코닝에 의하여 치근의 개구부쪽으로 맞물림이 쏠리고, 치의 맞물림이 치근의 절반 이하로 되기 때문에, 가요성 외기어의 축방향의 길이전체와 직경의 비를 1전후의 값으로 취하지 않을 수 없었으나, 본 발명에서는 그것을 0.2내지 0.7정도의 범위, 바람직하게는 0.5 내지 0.7정도의 범위로 줄일 수 있게 된다. 더우기 코닝의 증대는 가요성 외기어의 치부 이외의 부분의 응력의 증대를 가져오기 때문에, 그 부분의 두께를 부분적으로 약간 얇게 하는 등의 부가적인 배려가 필요하게 된다.As can be seen from the above, by using the teeth of the present invention, smooth engagement in the root direction can be realized in the corning state, and the engagement in the root direction is also uniformly good. Therefore, conventionally, the engagement is directed toward the opening of the root by Corning, and the engagement of the tooth is less than half of the root. Therefore, the ratio of the entire length and the diameter in the axial direction of the flexible external gear has to be taken as the value before and after. However, in the present invention, it can be reduced to a range of about 0.2 to about 0.7, preferably about 0.5 to about 0.7. Moreover, since the increase in Corning brings about an increase in the stress of portions other than the teeth of the flexible external gear, additional considerations such as partially thinning the thickness of the portion are necessary.
[산업상의 이용 가능성][Industry availability]
본 발명에 의하면, 컵형상의 가요성 외기어를 갖는 가요물림식 기어장치에 있어서, 그의 외기어에 대해서 크라우닝 내지 릴리이빙 등의 추가공정을 필요로 하는 일이 없으며, 따라서, 치의 두께를 일정하게 유지하면서 다이아프램측 치근단부에 이르기까지 치근전반에 걸친 원활한 맞물림을 하게되고, 또한 공작이 용이한 고강도. 고강성. 고정도. 소용량의 가요물림식 기어장치를 얻을 수 있다.According to the present invention, in the flexible mesh gear having a cup-shaped flexible external gear, the external gear does not require additional steps such as crowning or relieving, and therefore the thickness of the tooth is fixed. High-strength for smooth engagement throughout the root, up to the diaphragm-side root end, and easy operation. High rigidity. High accuracy. A small capacity flexible gear device can be obtained.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20110829 Year of fee payment: 13 |
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