JP2557878B2 - Flexible mesh power transmission device - Google Patents
Flexible mesh power transmission deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は、保守・点検が困難な駆動機構のバックアッ
プや高信頼度が要求される宇宙機器などの冗長駆動機構
として使用するに適する撓み噛合式動力伝達装置の改良
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention is used as a backup for a drive mechanism that is difficult to maintain and inspect, and as a redundant drive mechanism for space equipment that requires high reliability. The present invention relates to an improvement of a flexible mesh type power transmission device suitable for the above.
（従来の技術） 従来、この種の機構としては駆動軸に固着されたウェ
ーブジェネレータと呼ばれる楕円状のベアリングと、こ
のウェーブジェネレータの外側において、開口部外周に
多数の歯を有し、その内周において摩擦接触するフレク
スプラインと、前記歯に噛合う多数の歯を内周に有する
円形のサーキュラスプラインが前記それぞれの歯の噛合
う歯数との相関で相当大きな減速化が得られるようにな
され、構造的にも軽量・小形化が図れるようにしたもの
がある。(Prior Art) Conventionally, as this kind of mechanism, an elliptical bearing called a wave generator fixed to a drive shaft and a large number of teeth on the outer circumference of the opening outside the wave generator In the flex spline in frictional contact with, the circular circular spline having a large number of teeth meshing with the teeth on the inner circumference, a considerably large deceleration is obtained in correlation with the number of meshing teeth of each of the teeth, There are some that are structurally lightweight and compact.
すなわち、第５図及び第６図に示されるように駆動軸
（１）に対し、ウェーブジェネレータハブ（２）（以下
ハブという）、ウェーブジェネレータプラグ（３）（以
下プラグという）及びウェーブジェネレータベアリング
（４）（以下ベアリングという）とからなるウェーブジ
ェネレータが固定されている。前記ベアリング（４）の
外輪（4a）は、可撓性を有し、その外側に位置するカッ
プリング状のフレクスプライン（５）の開口部内周に摩
擦接触しているものである。前記プラグ（３）は、適宜
の楕円状をなす剛性を有するものである。前記フレクス
プライン（５）は、可撓性を有するもので前記開口部の
外周囲には第５図に示されるように多数の歯（5a）…が
形成されている。前記フレクスプライン（５）の外周囲
にはその前記歯（5a）…と噛合う多数の歯（6a）…内周
囲に形成したサーキュラスプライン（６）が設けられて
いる。前記フレクスプライン（５）に形成した歯（5a）
…及びサーキュラスプライン（６）に形成した歯（6a）
…は、それぞれ同ピッチに設けられているもので、前記
サーキュラスプライン（６）側の歯数が前記フレクスプ
ライン（６）側の歯数よりも僅かに多く設けられている
ものである。That is, as shown in FIGS. 5 and 6, with respect to the drive shaft (1), a wave generator hub (2) (hereinafter referred to as a hub), a wave generator plug (3) (hereinafter referred to as a plug), and a wave generator bearing ( 4) (hereinafter referred to as bearing) is fixed. The outer ring (4a) of the bearing (4) has flexibility and is in frictional contact with the inner circumference of the opening of the coupling-shaped flexspline (5) located outside thereof. The plug (3) has an appropriate elliptical rigidity. The flex spline (5) has flexibility, and a large number of teeth (5a) ... Are formed on the outer periphery of the opening as shown in FIG. A large number of teeth (6a) that mesh with the teeth (5a) of the flex spline (5) are provided on the outer circumference of the flex spline (5). Teeth (5a) formed on the flexspline (5)
... and teeth (6a) formed on the circular spline (6)
Are provided at the same pitch, and the number of teeth on the side of the circular spline (6) is slightly larger than the number of teeth on the side of the flexspline (6).
このように構成されているものであるから、駆動軸
（１）が回転すると、これと同時に内輪（4b）はハブ
（２）、プラグ（３）を介して回転することになり、こ
の内輪（4b）は楕円状のままで回転することになる。こ
の回転により外輪（4a）がベアリング球（4c）…を介し
て撓み波打ちするようになると同時にフレクスプライン
（５）の開口部も同様に撓み波打ちとするようになる。With this configuration, when the drive shaft (1) rotates, the inner ring (4b) also rotates through the hub (2) and the plug (3) at the same time, and the inner ring ( 4b) will rotate while remaining elliptical. Due to this rotation, the outer ring (4a) becomes flexurally wavy through the bearing balls (4c), and at the same time, the opening of the flexspline (5) becomes flexurally corrugated.
従って、この撓みにより、前記フレクスプライン
（５）の歯（5a）…とサーキュラスプライン（６）の歯
（6a）…が噛合う。Therefore, due to this bending, the teeth (5a) of the flexspline (5) and the teeth (6a) of the circular spline (6) mesh with each other.
このとき、両歯の歯数差があることにより例えばフレ
クスプライン（５）を固定して前記内輪（4b）が１回転
したとするサーキュラスプライン（６）はその間に前記
フレクスプライン（５）に対し前記内輪（4b）の回転方
向とは逆の方向に歯数比に応じ僅かに反転するようにな
る。At this time, due to the difference in the number of teeth between the two teeth, for example, the flex spline (5) is fixed and the inner ring (4b) rotates once. The inner ring (4b) is slightly reversed in the direction opposite to the rotating direction according to the gear ratio.
この減速作用を利用したのがこの駆動機構である。 This drive mechanism utilizes this deceleration action.
（発明が解決しようとする問題点） 以上述べたように、可撓性を有するフレクスプライン
に形成した歯と前記サーキュラスプラインに形成した歯
が噛合うことにより減速作用を生じるわけであるが、こ
の両者の噛合いは、フレクスプラインが可撓性を有して
いるため非常に複雑な摩擦挙動を示す。フレクスプライ
ンは、可撓性を有するカップ形状であるため、楕円形状
のベアリングがフレクスプライン内面で回転するとフレ
クスプラインは繰り返し弾性変形し、長軸上近傍で生じ
る両歯の噛合時の摩擦には回転中心軸方向すべり摩擦が
加わり、摩擦部の応力状態は非常に複雑になる。また、
両歯のピッチサークル径，歯形状が理想的に作られてい
る場合、上記すべり量は小さいが、実際には製作上の加
工誤差は免れず、すべり量はかなり大きくなる可能性が
ある。このように歯面における複雑な応力状態を発生す
る噛合摩擦の繰り返し数が多くなると歯面の潤滑が良好
でない場合は歯面間の摩擦力が増大することにより摩擦
トルクが増大し、駆動源に大きな負荷をかけ、さらに摩
擦トルクが増大した場合には駆動源の負荷容量を越えて
しまい問題を生じる。また摩耗が進行すると摩耗粉が多
く発生し、これがベアリングの球，保持器，内外輪のす
きまに混入するようになり、これが原因してベアリング
の寿命を著しく短くするという不具合があった。これが
特に人工衛生など宇宙空間において使用される場合には
その環境から油やグリースが使用できず、特別な対策が
要求されるようになっている。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the teeth formed on the flexible flexspline and the teeth formed on the circular spline mesh with each other to cause a deceleration action. The meshing of the two shows a very complicated frictional behavior because the flexspline has flexibility. Since the flexspline is a flexible cup shape, when the elliptical bearing rotates on the inner surface of the flexspline, the flexspline is repeatedly elastically deformed, and the flexspline does not rotate when friction occurs between the two teeth near the long axis. The sliding state in the central axis direction is added, and the stress state in the friction part becomes very complicated. Also,
When the pitch circle diameter and the tooth shape of both teeth are ideally made, the above-mentioned slip amount is small, but in reality, a machining error in manufacturing is unavoidable and the slip amount may be considerably large. In this way, if the number of repetitions of meshing friction that causes a complicated stress condition on the tooth flanks increases, if the lubrication of the tooth flanks is not good, the frictional force between the tooth flanks will increase and the friction torque will increase. When a large load is applied and the friction torque further increases, the load capacity of the drive source is exceeded, causing a problem. Further, as the abrasion progresses, a large amount of abrasion powder is generated, which is mixed in the spheres of the bearing, the cage, and the clearances of the inner and outer rings, which causes a problem that the life of the bearing is significantly shortened. Especially when this is used in outer space such as artificial hygiene, oil and grease cannot be used from the environment, and special measures are required.
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、このように複雑な応力が繰り返し加わる摩
擦部においても長時間良好な潤滑状態を得るようにする
ことにより、撓み噛合式動力伝達装置として正常な機能
を果すことを目的とし、特にフレクスプラインの歯面に
種々の表面改質を行い、長時間摩耗部が良好な潤滑状態
を維持できるようにすることにある。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) According to the present invention, the flexible meshing type power is obtained by obtaining a good lubrication state for a long time even in the friction portion where the complicated stress is repeatedly applied. The purpose is to perform a normal function as a transmission device, and in particular, various surface modifications are made on the tooth surface of the flexspline so that the worn portion can maintain a good lubricating state for a long time.
即ち、本発明はフレクスプラインを特にその歯面を窒
化して得た硬化層に、微小硬球を当てる処理（ショッピ
ーニング処理）をし、その硬化層上に更に軟質金属の層
を付着させた表面処理の層を設けることにより、長寿命
化を図ろうとするものである。That is, according to the present invention, the hardened layer obtained by nitriding the flanks of the flexspline is subjected to a treatment of applying fine hard spheres (shopping treatment), and a surface of the hardened layer on which a soft metal layer is further attached. By providing a treatment layer, it is intended to prolong the service life.
（作用） 上述したようにフレクスプラインの特に歯面に窒化処
理を施し（窒化層形成）、この窒化層に軟質金属の層を
付着させることにより、摩擦現象から考えて次のような
良好な状態が得られる。(Function) As described above, nitriding treatment is applied to the tooth surface of the flexspline (nitriding layer formation) and a soft metal layer is attached to the nitriding layer. Is obtained.
一つは、窒化層の形成により歯の表面硬度が上昇する
ことであり、歯の耐摩耗性が著しく上昇する。さらにそ
の上に軟質金属の層を付着させることにより摩擦時のせ
ん断ひずみをほとんど軟質金属によりもたせることがで
きる。更にヘルツ接触応力の局部的な上昇をも回避する
ことができるため、フレクスプライン，サーキュラスプ
ライン両歯面の摩擦部は非常に複雑な摩擦状態であるに
もかかわらず、良好な潤滑状態を得ることができる。One is that the surface hardness of the teeth increases due to the formation of the nitrided layer, which significantly increases the wear resistance of the teeth. Furthermore, by attaching a layer of a soft metal on it, the shear strain at the time of friction can be almost caused by the soft metal. Furthermore, it is possible to avoid a local increase in Hertzian contact stress, so that a good lubrication state can be obtained even though the friction parts of both the flexspline and circular spline tooth surfaces are in a very complicated friction state. You can
（実施例） 以下、第１図〜第４図における本発明の一実施例を第
５図及び第６図と同一部分に同一符号を付して説明す
る。第１図は、本発明の撓み噛合式動力伝達装置のフレ
クスプライン（５）及びサーキュラスプライン（６）の
噛合う状態を示す。(Embodiment) An embodiment of the present invention in FIGS. 1 to 4 will be described below with the same parts as those in FIGS. FIG. 1 shows the meshing state of the flexspline (5) and the circular spline (6) of the flexible meshing type power transmission device of the present invention.
フレクスプライン（５）の外周には窒化処理層（5b）
が形成され更にサーキュラスプライン（６）の歯（6a）
と噛合う歯（5a）の表面には金などの軟質金属の層（5
c）が設けられる。Nitrided layer (5b) on the outer periphery of flexspline (5)
And the teeth (6a) of the circular spline (6)
The surface of the tooth (5a) that meshes with the surface of the soft metal such as gold (5a)
c) is provided.
前記窒化処理層（5b）は第３図及び第４図に示される
ように、通常のイオン窒化処理の方法により行われる。The nitriding layer (5b) is formed by a normal ion nitriding method as shown in FIGS. 3 and 4.
すなわち、第４図においてイオン窒化処理容器（11）
内にフレクスプライン（５）を位置させ、これを直流高
圧電源のマイナス側とする。前記容器（11）の底部には
プラス側となる電極（12）が位置する。That is, in FIG. 4, the ion nitriding container (11)
The flexspline (5) is located inside, and this is the negative side of the DC high voltage power supply. The positive electrode (12) is located at the bottom of the container (11).
容器（11）内には窒素（N2）及び水素（H2）の混合ガ
ス供給弁（13）より供給されると同時に排気装置（図示
せず）により、排気ダクト（14）を介して排気されるよ
うになっている。The gas is supplied from the mixed gas supply valve (13) of nitrogen (N 2 ) and hydrogen (H 2 ) into the container (11) and exhausted through the exhaust duct (14) by the exhaust device (not shown). It is supposed to be done.
このイオン窒化処理の方法によれば低温，短時間で窒
化が行える。According to this ion nitriding method, nitriding can be performed at low temperature in a short time.
このように窒化処理されたフレクスプライン（５）は
前記容器（11）から取り出され、第４図に示されるよう
にショットピーニング法により所望の表面を得ることが
できる。すなわち、ガン（15）により微少鋼球（16）…
を吐出して前記フレクスプライン（５）の特に歯（5a）
の外表面にたたきつける。The thus-nitrided flexspline (5) is taken out from the container (11) and a desired surface can be obtained by the shot peening method as shown in FIG. In other words, the gun (15) allows the small steel balls (16) ...
To discharge the flexspline (5), especially the teeth (5a)
Hit the outer surface of the.
これにより、前述の窒化処理より硬い層が生成される
ときに付随して生成される脆く付着強度が弱い窒化物が
除去されると同時に窒化面には微少な穴が多く形成され
ることにより実効表面積が増加することになる。これに
よって後述する軟質金属のメッキの際、この付着強度が
著しく向上するものである。This removes the brittle and weakly adherent nitrides that are generated when a layer harder than the above-mentioned nitriding treatment is formed, and at the same time, many micro holes are formed on the nitrided surface, which is effective. The surface area will increase. As a result, the adhesion strength is significantly improved during the plating of soft metal, which will be described later.
次に軟質金属、特に金を用いて前記歯（5a）の表面に
メッキする。この金メッキ場合には酸化物生成などの心
配がなく潤滑特性は一層向上する。The surface of the tooth (5a) is then plated with a soft metal, especially gold. In the case of this gold plating, there is no concern about oxide formation and the lubricating characteristics are further improved.
本発明の撓み噛合式動力伝達装置の性能は以下の試験
および観察により確認した。比較のために、フレクスプ
ラインに金メッキ処理を施したものと同一の条件で試験
を行った。両フレクスプラインとも金メッキ厚は５〜20
μｍである。試験条件は入力回転速度450rpmで、減速さ
れる出力側に90Kg−cmの負荷トルクをかける。また、環
境は真空中常温で行った。この結果を示す第２図につい
て説明すると、金メッキのみを施したもの（試料１）は
入力総回転数22×106回で入力トルクの急な上昇を示
し、1.8Kg・cmに達し、その後も上昇を示し、26×10
6回，入力トルク2.5Kg・cmを越えた時点で試験を中止し
た。一方、本発明のもの（試料２）は31×106回に入力
トルクが1.6Kg・cmに達し、その後再び入力トルクが低
下した時点で試験を中止した。試験後、歯面の摩擦部を
観察したところ、試料１は金メッキのはがれ、下地金属
の摩耗など顕著な損傷が見られたが、試料２の方はほと
んど損傷がなく、歯底に多少の摩耗粉が観察されるのみ
であり、本発明の撓み噛合式動力伝達装置として良好な
潤滑性能を示し、長寿命であることを確認することがで
きた。The performance of the flexible mesh type power transmission device of the present invention was confirmed by the following tests and observations. For comparison, a test was conducted under the same conditions as those of the flexspline subjected to the gold plating treatment. Both flexsplines have a gold plating thickness of 5-20
μm. The test conditions are an input rotation speed of 450 rpm, and a load torque of 90 kg-cm is applied to the output side to be decelerated. Also, the environment was a vacuum at room temperature. Explaining FIG. 2 showing these results, the one plated only with gold (Sample 1) showed a sharp increase in the input torque at the total input speed of 22 × 10 6 times, reaching 1.8 Kg · cm, and thereafter. Shows a rise, 26x10
The test was stopped 6 times when the input torque exceeded 2.5 kg · cm. On the other hand, in the case of the present invention (Sample 2), the input torque reached 1.6 Kg · cm at 31 × 10 6 times, and then the test was stopped when the input torque decreased again. After the test, when the frictional portion of the tooth surface was observed, Sample 1 showed peeling of the gold plating and significant damage such as wear of the base metal, but Sample 2 showed almost no damage and some wear on the tooth bottom. Only powder was observed, and it was confirmed that the flexible meshing type power transmission device of the present invention showed good lubricating performance and had a long life.
ここではフレクスプラインに軟質金属を付着させる実
施例のみを示したが、サーキュラスプラインに軟質金属
を付着させるか、または両歯面に付着させても同様に良
好な潤滑特性を示すことも勿論である。Although only the example in which the soft metal is attached to the flexspline is shown here, it is needless to say that even if the soft metal is attached to the circular spline or is attached to both tooth surfaces, similarly good lubricating characteristics are exhibited. .
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、フレクスプライ
ンの少なくとも歯面が窒化処理された後、ショットピー
ニング処理を施して得た硬化層の表面に軟質金属を付着
させることにより良好な潤滑状態が得られる。すなわ
ち、ショットピーニング処理の結果、表面に多くできる
微小な穴により実効面積が増し、軟質金属の付着強度が
強くなるものである。従って、長寿命、高信頼性のある
撓み噛合式動力伝達装置を提供することができる。[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, at least the tooth surface of the flexspline is nitrided, and then a soft metal is attached to the surface of the hardened layer obtained by shot peening. Good lubrication can be obtained. That is, as a result of the shot peening treatment, the effective area is increased due to the minute holes that can be formed on the surface, and the adhesion strength of the soft metal is increased. Therefore, it is possible to provide a flexible mesh type power transmission device having a long life and high reliability.
第１図〜第４図は、本発明を示す図で第１図は撓み噛合
式動力伝達装置のフレクスプラインとサーキュラスプラ
インの噛合い状態を示す要部の拡大断面図，第２図は本
発明及び従来例の撓み噛合式動力伝達装置の駆動軸にか
かる平均入力トルクと入力総回転数との関係を示す図，
第３図はフレクスプラインの窒化方法を示す窒化処理装
置の概略図，第４図はフレクスプラインの窒化後ショッ
トピーニング処理する方法を示す概略説明図，第５図は
ウェーブジェネレータ，フレクスプライン及びサーキュ
ラスプラインとの相互関係を示す正面図で、第６図は従
来の撓み噛合式動力伝達装置を示す一部縦断側面図であ
る。 フレクスプライン……5,窒化処理層……5b 軟質金属の層……5C,サーキュラスプライン……６1 to 4 are views showing the present invention. FIG. 1 is an enlarged sectional view of an essential part showing a meshing state of a flexspline and a circular spline of a flexible mesh type power transmission device, and FIG. And a diagram showing the relationship between the average input torque applied to the drive shaft of the flexible mesh type power transmission device of the conventional example and the total input rotation speed,
FIG. 3 is a schematic diagram of a nitriding apparatus showing a nitriding method of a flexspline, FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing a method of shot peening after nitriding the flexspline, and FIG. 5 is a wave generator, a flexspline and a circular spline. FIG. 6 is a front view showing a mutual relationship with FIG. 6, and FIG. 6 is a partially longitudinal side view showing a conventional flexible mesh type power transmission device. Flexspline …… 5, nitriding layer …… 5b Soft metal layer …… 5C, Circular spline …… 6
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 敏郎 川崎市幸区小向東芝町１ 株式会社東芝 小向工場内 (72)発明者 和知 重雄 川崎市幸区小向東芝町１ 株式会社東芝 小向工場内 (72)発明者 大坪 康郎 川崎市幸区小向東芝町１ 株式会社東芝 総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Toshiro Ohashi 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi Toshiba Komukai Co., Ltd. (72) Inventor Shigeo Wachi 1 Komukai-Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki Toshiba Corporation Inside the Komukai Plant (72) Inventor Yasuro Otsubo 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki City Inside Toshiba Research Laboratory
Claims (2)
ベアリングを備えたウェーブジェネレータと、前記ウェ
ーブジェネレータの外表面と摩擦接触するフレクスプラ
インと、前記フレクスプラインが前記ウェーブジェネレ
ータの作用で楕円状に撓まれた状態でこのフレクスプラ
インの開口部外周に形成した多数の歯と噛合うよう内周
に多数の歯を形成した円形のサーキュラスプラインを具
備したものにおいて、前記フレクスプラインは、その少
なくとも歯面が窒化処理された後ショットピーニング処
理を施して得た硬化層と、この硬化層の表面に付着した
軟質金属の層を有することを特徴とする撓み噛合式動力
伝達装置。1. A wave generator having a wave generator bearing mounted on a drive shaft, a flexspline that makes frictional contact with the outer surface of the wave generator, and the flexspline is bent into an elliptical shape by the action of the wave generator. In a state in which a circular circular spline having a large number of teeth formed on its inner circumference so as to mesh with a large number of teeth formed on the outer circumference of the opening of this flexspline, at least the tooth surface of the flexspline is nitrided. A flexible mesh type power transmission device comprising: a hardened layer obtained by subjecting the hardened layer to a shot peening process after the treatment, and a soft metal layer attached to the surface of the hardened layer.
する特許請求範囲第１項記載の撓み噛合式動力伝達装
置。2. The flexible mesh type power transmission device according to claim 1, wherein the soft metal layer is gold.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9966587A JP2557878B2 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | Flexible mesh power transmission device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP9966587A JP2557878B2 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | Flexible mesh power transmission device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63266250A JPS63266250A (en) | 1988-11-02 |
| JP2557878B2 true JP2557878B2 (en) | 1996-11-27 |
Family
ID=14253331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP9966587A Expired - Fee Related JP2557878B2 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | Flexible mesh power transmission device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2557878B2 (en) |
Cited By (1)
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| CN103306930A (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-18 | 日立建机株式会社 | Slantwise axial type hydraulic rotary machine and method for manufacturing same |
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-
1987
- 1987-04-24 JP JP9966587A patent/JP2557878B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPS63266250A (en) | 1988-11-02 |
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