JPH01220751A - Flexible mesh type gear wheel device - Google Patents
Flexible mesh type gear wheel deviceInfo
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- 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
- 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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Abstract
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a flexible mesh gear device, and particularly to improvements in the shape of the teeth of internal gears and external gears used in the flexible mesh gear device.
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ェーブ・ジェネレータとか
ら成り、このウェーブ・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、ウェーブ・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。A typical conventional flexible mesh gear device includes a rigid circular internal gear, which is provided inside the internal gear and is deformed into an elliptical shape so as to mesh with the gear at, for example, two places, and the teeth of the internal gear. A flexible external gear whose number of teeth is 2n fewer than the number of teeth (n is a positive integer), and a wave gear that fits inside the external gear and bends the external gear into an elliptical shape. This wave generator consists of an inner oval cam plate and a ball bearing fitted to the outer periphery of this cam plate and bent into an oval shape. is fitted to the external gear.
このような構成で成る撓み噛み合い式歯車装置は、ウェ
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。In a flexible mesh gear device with such a configuration, when the input shaft provided on the cam plate of the wave generator is rotated, the oval shape of the external gear is rotated, and this rotation of the oval shape causes both gears to rotate. They rotate relative to each other in accordance with the difference in the number of teeth, and when an output shaft is provided on an internal gear or an external gear, the output shaft rotates at a large reduction ratio with respect to the input shaft.
従って、この撓み噛み合い式歯車装置は、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。Therefore, this flexible mesh type gear device is often used in precision machinery and the like because it can obtain a large reduction ratio with a small number of elements.
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４５−４１１７
１号には、インポリニート歯形を各歯車に採用すること
が提案されている。Regarding gears used in conventional flexible mesh gear devices, various improvements have been proposed to improve the meshing suitability of the gears and to improve driving performance and load capacity. The most basic tooth profile is described in U.S. Patent No. 2.906.
It is disclosed in detail in the specification of No. 143. The gears of this device were formed into linear tooth profiles, and as a result, the oval external gear meshed with the internal gear only at one point on the long axis, resulting in low allowable transmission torque. For this reason, the
No. 1 proposes that an impolyne tooth profile be adopted for each gear.
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、連続接触をさせるためには直線
歯形やインポリｓ −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
図の曲線すに見られるように、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。However, even with the gear of Japanese Patent Publication No. 45-41171, it was difficult to bring both gears into continuous contact at all points until they were completely separated. More specifically, in the case of zero or negative deviation as seen in curves a or C in Figure 6 of the same publication, the representative point of the tooth of the flexible external gear that meshes with the rigid internal gear. The motion trajectory of (
In the case of C, the teeth (except for a small part of the top) have a concave shape with respect to the rigid gear, and in order to make continuous contact, the tooth profile of the rigid gear must be different from a straight tooth profile or an impolished tooth profile. It must be convex. Also, the 6th part of the above publication
As can be seen in the curve in the figure, when the motion locus of the representative point of the tooth of the flexible external gear is convex (in the case of positive deviation), the flexible external gear This is not preferable because the deflection becomes large, leading to an increase in the bending stress of the gear, and the usable motion locus is short and the number of contact teeth is small. Therefore, even in the flexible mesh gear device described in the above-mentioned publication, there is room for improvement in terms of allowable transmission torque.
本発明者等は、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
門歯形を形成し、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。In Japanese Patent Application No. 61-262930, the present inventors proposed that the tooth profiles of internal gears and external gears have a specific convex tooth profile on the tooth end surface and a specific shape on the dedendum surface. We have proposed a flexible mesh gear device in which the incisors are formed in the shape of , and the convex tooth shapes are brought into continuous contact by meshing with each other. This flexible mesh gear device operated extremely well in a type of so-called cup-type flexible mesh gear device consisting of one internal gear and external gears with different numbers of teeth.
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。Problems to be Solved by the Invention However, even in the flexible mesh gear device of Japanese Patent Application No. 61-262930, both gears mesh continuously on the tooth end surfaces, but do not participate in meshing on the tooth root surfaces. I found out that I didn't.
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撓み噛み合い式歯車装置を提供する
にある。Therefore, an object of the present invention is to provide a flexible mesh gear device in which the internal gear and the external gear mesh not only on the tooth end surfaces but also on the tooth root surfaces so that continuous contact can be made over a wide range. It is an object of the present invention to provide a flexible mesh gear device which further improves load capacity by reducing stress caused by deformation of gears.
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、核外両歯車
を撓ませて変形させその形状を回転させるウェーブ・ジ
ェネレータとから成り、ウェーブ・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、ウェーブ・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。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides a structure in which a rigid circular internal gear, a flexible external gear located inside the circular internal gear, and both non-nuclear gears are flexed and deformed. This is a flexible mesh gear device consisting of a wave generator that rotates the shape, and is configured so that the rotation of the wave generator causes relative rotation between the two gears.・Determined by the shape of the generator,
It is formed by a mapping curve of a motion trajectory obtained by rack approximation of an external gear to an internal gear, and a similarity transformation with a reduction ratio of 2, with the origin at the limit position of contact between both gears at a concave part with respect to the internal gear. The tooth profile on the root surface of the internal gear is formed by a second curve created by the tooth profile on the tooth end surface of the external gear moving along a convex portion of the movement locus with respect to the internal gear. A flexible mesh gear device is provided.
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。Note that the tooth root surface of the external gear may be formed to be the same as the tooth root surface of the internal gear, or may be formed with a slight relief.
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ｌ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ェーブ・ジェ
ネレータ４とから成る。ウェーブ・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
、ウェーブ・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、ウェーブ・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。EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the principle of a flexible mesh gear device 1. FIG. This flexible mesh gear device 1 includes a rigid circular internal gear 2, a flexible ring-shaped external gear 3 provided inside the internal gear, and a flexible ring-shaped external gear 3 that fits inside the external gear. and a wave generator 4 which bends the external gear into an elliptical shape. Wave generator 4 is
It consists of an inner elliptical cam plate 5 and a ball bearing 6 that fits around the outer periphery of the cam plate 5 and is bent into an elliptical shape, and the outer ring 7 of the wave generator bearing fits into the external gear. are doing. Since the external gear 3 is bent into an elliptical shape by the wave generator 4, it meshes with the circular rigid internal gear 2 only partially on both sides of the two diametrically opposed points. do not have. In FIG. 1, two points in the direction of arrows A and B are meshing points.
また、ウェーブ・ジェネレータ４はボールベアリング６
を有するので、ウェーブ・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。In addition, the wave generator 4 has a ball bearing 6
Therefore, when the cam plate 5 of the wave generator 4 rotates, the elliptical shape of the external gear 3 is only rotated, and the external gear 3 is not directly rotated by the cam plate. Note that the number of teeth of the external gear 3 is 2n (n
is a positive integer) fewer teeth (in Fig. 1, 4 teeth than the internal gear)
(less).
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。ウェーブ・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の楕円形の長袖において、内歯歯車２０１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。The operation of this flexible mesh gear device 1 is shown in Fig. 2 (
This will be explained using a) to (d). When the cam plate 5 of the wave generator 4 is in the position shown in FIG. (Some teeth are also engaged on both sides of tooth groove 8 and tooth 9.) When the cam plate 5 is rotated 90 degrees as shown in FIG. 2(b), the ellipse of the external gear 3 rotates, and the meshing point of the external gear 3 moves according to the movement of the long axis of the ellipse. The tooth groove 8 and the tooth 9 are separated. As shown in FIG. 2(C), when the cam plate 5 rotates 180 degrees, the tooth grooves 8 and teeth 9 mesh again, but the position is different from the number of teeth (in the example shown, 4
In other words, it is shifted by half of n; 2), that is, by n sheets (in the illustrated example, two sheets). As shown in FIG. 2(d), when the cam plate 5 rotates 360 degrees, the tooth grooves 8 and 9 are shifted by the difference in the number of teeth (4 teeth). If the movement in which the meshing positions are sequentially shifted in this way is extracted as an output, a large reduction ratio can be obtained.
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６
１−２６２９３０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、特願昭６１−２６２９３０号出願において既に提案
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
、上記特許出頭において特定されるように、ウェーブ・
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２の相似変換による写像曲線によって形成さ
れる。It is preferable that the meshing range between the external gear and the internal gear is wide because the transmitted torque is large. The inventor filed a patent application in
In the application of No. 1-262930, in order to expand the meshing range of a cup-type flexible mesh gear device, the tooth profiles of the tooth end surfaces of both internal gears and external gears are made into convex tooth profiles, and
It has already been proposed in Japanese Patent Application No. 61-262930 to form the tooth flanks of internal gears and external gears into concave tooth shapes. As a result, both gears come into continuous contact with each other through the meshing of the convex tooth profiles on the tooth end surfaces, successfully expanding the range of meshing in the conventional cup-type flexible mesh gear device. In addition, the detailed shape of the tooth profile of both gears is as specified in the above-mentioned patent application.
It is formed by a mapping curve of the motion locus of the external gear relative to the internal gear, determined by the shape of the generator, by a similarity transformation with a reduction ratio of 2, with the origin at the limit position of contact between both gears.
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、ウェ
ーブ・ジェネレータによって生成される運動軌跡を、縮
比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図の曲線す及び曲線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。This curve treats the meshing between the internal gear and the external gear as approximating the meshing between the teeth of a rack, and obtains a mapping curve using a similarity transformation with a reduction ratio of 2 for the motion trajectory generated by the wave generator. This provides tooth profile curves for the tooth end surfaces of each of the rigid internal gear and the flexible external gear. This approximation method shows that even if the number of teeth of a gear in a flexible mesh gear device is at least 100,
Since it is usually 160 or more, the error is within a sufficiently tolerable range. Figure 3 is an example showing the degree of approximation described above, where curve a is the motion trajectory for a rack, and curve a' is the motion trajectory for a rack with a number of teeth of 10.
The motion trajectory of the flexible mesh gear device in the case of 0,
There is almost no difference. Curved lines and curved lines C in FIG. 3 are examples of the tooth profiles of the tooth end surfaces of internal gears and external gears, which will be described later. By the way, Figure 3 shows the motion trajectory in the case of no deviation, and the coordinate value
and Y are given by the following equation.
Ｘ＝′Ａｍ（２φ−５ｉｎ２φ） Ｙ＝ ｍ（１−ｃｏｓ２φ） ここで、φは媒介変数、ｍは歯のモジニールである。X='Am(2φ-5in2φ) Y= m(1-cos2φ) Here, φ is a parametric variable and m is the tooth modinir.
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は用いられたウェーブ・
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
。FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of obtaining the above-mentioned tooth profile curve. In this figure, point 10 indicates the tip point of the flexible external gear, and curve 11 indicates the waveform used.
Tooth tip point 10 determined by the shape of the generator cam plate
The trajectory of the motion is shown. Next, point 12 indicates the position where both gears are farthest apart and contact each other, that is, the limit position of contact between both gears (the outermost meshing position from the meshing center).
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１４０回りに１８
０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
。Curve 13 shows the tooth profile of the tooth end surface of a rigid internal gear. This curve 13 is a mapping curve obtained by similar transformation of the curved portion between points 10 and 12 of the curve 11 with a reduction ratio of 2 using the contact limit position 12 as a reference point, where the point 14 is a point This is the point obtained by 10 transformations. The curve 15 between the points 14 and 10 is the curve 13 around the point 140 by 18
This curve 15, which was obtained by rotating 0 degrees, shows the tooth profile of the tooth end surface of a flexible external gear. Also, curve 16
1 shows the tooth profile of the tooth flank of a flexible external gear, and the curve 17 shows the tooth profile of the tooth flank of a rigid internal gear.
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。The tooth profiles of the tooth end surfaces of the rigid internal gear and the flexible external gear obtained in FIG. 4 are obtained assuming that both gears are racks with an infinite number of teeth. However, in the case of a flexible mesh gear device, the number of teeth is finite, but compared to general gears, the number of teeth is extremely large, usually 160 or more, so it can be inferred from the example in Figure 3. As if
This is an acceptable approximation and has sufficient accuracy for practical use. In other words, it will be understood that by the above approximation, it is possible to relatively easily create a tooth profile that allows continuous contact, which has been difficult to achieve in the past. The shape of the tooth end surface obtained as shown in FIG. 4 is preferable because it makes continuous contact in the meshing portion of the cup-type flexible mesh gear device.
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。Therefore, also in the present invention, the tooth profiles of the internal gear and the external gear are applied as they are.
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、従来のカップ型撓み噛み合い式歯車装
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。In this way, the tooth profiles of the internal gear and the external gear are formed in a unique shape, so that the convex tooth profiles on the end surfaces of the teeth engage with each other continuously and contact each other. The meshing range has been expanded and the transmitted torque has been improved.
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
の歯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。By the way, in the gear of the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 45-41171, in the case of negative deviation as seen in the curve C of Fig. 6, the flexible external gear meshing with the rigid internal gear The locus of motion of the representative point of the tooth has a concave shape with respect to the internal gear for most of the way to the top, but has a convex shape in a part including the top.
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。FIG. 5 shows the locus 21 of the movement of one tooth of the flexible external gear of the flexible mesh gearing with its negative excursion relative to the tooth space of the rigid internal gear, and the trajectory 21 of the teeth of both gears. This is shown as a rack approximation obtained assuming that the number is infinite. If you look closely at the curve 21 in the graph of FIG.
Although it has a concave shape in most of its parts, it has a convex shape in its vicinity including the top, that is, the bottom surface of the drawing. In this convex portion, as described above, both gears do not participate in meshing.
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、歯車の歯形の成形について更に詳しく考察
する。In the present invention, even in this convex portion, both gears can participate in meshing and make continuous contact over a wide range, and further improve load capacity by reducing stress caused by deformation of the external gear. To provide a flexible mesh gear device. Therefore, in the present invention, the tooth flank of the internal gear is formed into a constant shape. Below, we will discuss in more detail the shaping of the gear tooth profile, including the shaping of the tooth end surface.
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６１−２６２９
３０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。First, with reference to FIG. 6, the shaping of the tooth end surfaces of both gears will be explained. In this figure, the motion trajectory is curve 21
The point 22 is the starting point of meshing of both gears. Further, point 23 represents an inflection point in the case of the above-mentioned negative deviation, and at this point 23, the curve 21 changes from a concave shape to a convex shape. As mentioned above, in the present invention, patent application No. 61-2629
The tooth end surfaces of external gears and internal gears are molded in the shape proposed in No. 30. That is, regarding the curve 21 of the motion trajectory, from the curve from point 22 to point 23, the intermediate point 24 is
A mapping curve 25 (curve portion from point 22 to point 24) and mapping curve 26 (curve portion from point 23 to point 24) are obtained by similarity transformation with a reduction ratio of 2. The shape of the surface is molded, and the shape of the tooth end surface of the external gear is molded by the curve 26. As described above, by shaping the tooth end surfaces in this manner, both gears are brought into continuous contact over a wide range where the curve 21 is concave.
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。Next, with reference to FIG. 6, a method of forming a tooth root surface of an internal gear according to the present invention will be explained. In the figure, the tooth profile curve 26 of the tooth end surface of the external gear moves on a convex curved portion toward a point 27 which is the lowest point of the motion trajectory with respect to the internal gear on the motion trajectory 21. In other words, point 28 is the limit point of the desired contact in this convex curved part.
Then, the tooth profile curve 26 of the tooth end surface of the external gear moves from point 23 to point 27, and this movement creates a second curve 29 from point 24 to point 27 on the internal gear.
この第２の曲線２９が内歯歯車の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。This second curve 29 determines the shape of the tooth flank of the internal gear, and by shaping the tooth flank of the internal gear in this way, the tooth flank of the external gear follows the motion locus 21. Even the convex part can mesh with the internal gear. Note that the point 28 is a point on the motion locus 21 that makes the pressure angle (the angle of inclination of the tooth profile with respect to the Y axis) equal to that of the point 23, and this point 28 is the very limit of contact as described above.
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。Note that if the shape of the tooth flank of the external gear is curve 30, which is the same curve as the shape of the tooth flank of the internal gear, the tooth flank of the external gear can mesh with the internal gear. . but,
The shape of the tooth root surface of this external gear may be a shape slightly deviated from the shape of the curve 30 in the direction of non-contact.
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ふいて、一般
に両歯車の歯数が８０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。FIG. 7 shows the overall shape of the tooth profile according to the present invention formed as described above, approximated to a rack. This rack approximation has sufficient accuracy as a tooth profile forming method due to the fact that both gears generally have more than 80 teeth and the external gear has flexibility, especially in a flexible mesh gear device. In addition, each data in the case of the tooth profile of FIG. 7 is as follows.
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／ｄ、 ＝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、ウェ
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。Module m = 1 Effective tooth depth coefficient he" = 1 Top height coefficient c" = 0.1 Tooth thickness correction coefficient k" = 0.3 Deviation coefficient d/d, = 0.7° Effects of the invention According to the present invention For example, in a flexible mesh gear device, the tooth profiles of the end surfaces of both internal gears and external gears are determined by the shape of the wave generator, and the locus of motion of the external gear relative to the internal gear is determined by the shape of the wave generator. The tooth profile of the tooth root surface of the internal gear is formed by a mapping curve by a similarity transformation with a reduction ratio of 2 with the origin at the limit position of contact of the gears, and the tooth profile of the tooth root surface of the external gear is formed by the above-mentioned motion locus. Since the internal gear is formed by the second curve created by the movement along the convex part of the internal gear, the internal gear and the external gear are However, the tooth end surfaces of the external gears mesh, which allows both gears to be in continuous contact over a wider range.Moreover, the stress caused by deformation of the external gears is reduced, and the load capacity is further increased. be able to.
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つの歯が剛性内向歯車の
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・・・・・・ウェーブ・ジェネレータ５・・・・・・
ウェーブ・ジェネレータのカム坂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・・・・・・運動軌跡の画部分での接触の限界点２
９・・・・・・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つの曲線第１図
第２図
第３図FIG. 1 is a schematic front view of a flexible mesh gear device. FIGS. 2(a) to 2(d) are explanatory diagrams of the operation of the flexible mesh gear device. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the degree of approximation of the motion trajectories of the internal gear and external gear of the flexible mesh gear device using the rack tooth profile approximation method. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a tooth profile in which an internal gear and an external gear are in continuous contact in the flexible mesh gear device of Japanese Patent Application No. 61-262930. FIG. 5 is a schematic diagram of the motion trajectory of one tooth of a flexible external gear relative to the tooth space of a rigid internal gear. FIG. 6 is an explanatory view showing the procedure for forming tooth profiles of the flexible mesh gear device of the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating the tooth profile of the gear of the flexible mesh gear device according to the present invention in a rack approximation. Explanation of symbols 1...Flexible mesh gear device 2...
Rigid internal gear 3... Flexible external gear 4... Wave generator 5...
Wave generator cam slope 6...Ball bearing 11...Curve 12 showing the motion trajectory of the external gear
...Meshing contact limit position 13...Tooth profile curve 15 on tooth end surface of internal gear...Tooth profile curve 21 on tooth end surface of external gear...・Motion trajectory 22...Start point of contact 23...Inflection point of motion trajectory 24...Intermediate point of mapping curve 25...of internal gear End surface curve 26...
・・Curve 27 of the tooth end surface of external gear ・・Lowest point 28 of the motion trajectory ・・・Limit point 2 of contact in the image part of the motion trajectory
9...Curve 30 of the tooth flank of the internal gear to be found...
...One curve of the tooth flank of an external gear Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3
Claims (3)
と、該外歯歯車を撓ませて変形させその形状を回転させ
るウェーブ・ジェネレータとから成り、ウェーブ・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、ウェーブ・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。(1) Consists of a rigid circular internal gear, a flexible external gear inside the circular gear, and a wave generator that bends and deforms the external gear and rotates its shape. In a flexible mesh gear device configured to cause relative rotation between the gears, the tooth profiles of the end surfaces of both gears are determined by the shape of the wave generator, and the motion trajectory is obtained by rack approximation of the external gear relative to the internal gear. It is formed by a mapping curve by similarity transformation with a reduction ratio of 1/2, with the origin at the limit position of contact between both gears at the concave part with respect to the internal gear, and the tooth flank of the internal gear is The tooth profile is a flexible mesh type characterized in that the tooth profile of the tooth end surface of the external gear is formed by a second curve created by movement along a convex portion of the movement locus with respect to the internal gear. gearing.
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。(2) Claim 1 characterized in that the tooth profile of the tooth flank of the external gear is formed to be the same as the tooth profile of the tooth flank of the internal gear.
The described flexible mesh gear device.
歯形に対して若干の逃げを有するものとして形成されて
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。(3) The flexible mesh type according to claim 1, wherein the tooth profile of the tooth flank of the external gear is formed to have a slight relief from the tooth profile of the tooth flank of the internal gear. gearing.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP63047144A JP2612585B2 (en) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Flexible mesh gear |
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