KR20010060375A - 최대 이 높이를 보유한 통과 치형을 갖는 음편위 가요성물림식 치차 장치 - Google Patents

최대 이 높이를 보유한 통과 치형을 갖는 음편위 가요성물림식 치차 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20010060375A
KR20010060375A KR1020000069556A KR20000069556A KR20010060375A KR 20010060375 A KR20010060375 A KR 20010060375A KR 1020000069556 A KR1020000069556 A KR 1020000069556A KR 20000069556 A KR20000069556 A KR 20000069556A KR 20010060375 A KR20010060375 A KR 20010060375A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tooth
flexible
teeth
toothed
convex
Prior art date
Application number
KR1020000069556A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100648776B1 (ko
Inventor
쇼이치 이시카와
Original Assignee
가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈 filed Critical 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
Publication of KR20010060375A publication Critical patent/KR20010060375A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100648776B1 publication Critical patent/KR100648776B1/ko

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/08Profiling
    • F16H55/0833Flexible toothed member, e.g. harmonic drive
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/19Gearing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/19Gearing
    • Y10T74/19949Teeth

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

강성 내치차, 가요성 외치차 및 파동 발생기를 포함하여 이루어지며, 상기 가요성 외치차는 원통형 몸체와 상기 원통형 몸체 상에 형성된 외치(external teeth)를 포함하고, 상기 파동 발생기는 상기 외치차로 하여금 상기 강성 내치차와 부분적으로 물릴 수 있도록 기어 축에 수직인 외치차의 단면을 굴절시켜 타원형상으로 만들고, 상기 강성 내치차 및 가요성 외치차는 모듈이 m인 평치차(spur gear)이고, 가요성 외치차의 잇수는 강성 내치차의 잇수보다 2n (n은 양의 정수)개 적고, 상기 파동발생기는 회전하여 상기 2개의 치차 간의 상대적인 회전을 발생시키는 가요성 물림식 치차 장치이다. 1보다 작은 휨상수를 갖는 가요성 외치차의 기본적인 치형에 볼록한 원호의 형상을 제공하고, 상기 볼록한 원호 치형의 중심이 강성 내치차의 이(teeth)에 대해 그려진 이동 궤적의 변곡점에서의 법선 및 상기 궤적의 축폐선을 새로이 도입함으로써, 치형의 간섭 한계를 명확히하고 따라서 주요한 물림을 수행하는 강성 내치차의 오목한 치형부분 및 가요성 외치차의 볼록한 치형부분의 이 높이를 최대로 하는 것이 가능하고, 또한 치형 간섭없이 강성 내치차의 전체 이높이의 극대화가 가능하다.

Description

최대 이 높이를 보유한 통과 치형을 갖는 음편위 가요성 물림식 치차 장치{NEGATIVE DEFLECTION FLEXIBLE MESHING TYPE GEAR DEVICE HAVING PASSING TOOTH PROFILE WITH MAXIMIZED TOOTH HEIGHT}
본 발명은 로봇 관절, 반도체 생산 장치 등의 분야에 널리 사용되는 형태의 가요성 물림식 치차 장치에 관한 것이고, 특히 상기 장치에 사용되는 가요성 외치차 및 강성 내치차의 치형(tooth profile)에 관한 것이다.
C. W. Musser에 의한 가요성 물림식 치차 장치의 발명(미국 특허 제2,906,143호)으로부터 현재에 이르기까지, Musser 및 본 발명의 발명자를 포함한 다른 많은 연구자들이 다양한 형태의 기술 혁신을 이루어왔다. 독자적으로 제안된 치형에 있어서의 다양한 개선점들만도 상당하다.
가요성 물림식 치차 장치의 치형에 관하여, 본 발명자는 종전에 2개의 치차 사이에서 광범위한 치의 물림을 가능하게 하는 이뿌리측(deddendum) 형상을 유도하기 위해 강성 내치차와 가요성 외치차의 이(tooth)들간의 물림의 래크-근사화(rack approximation)를 이용한 치형 설계 방법을 제안한 바 있다 (JP-B 45-41171 참고). 본 발명자는 또한 래크 근사화를 이용하여 치형 간섭을 방지하는 방법을 제안하였다 (JP-A 7-167228).
본 발명자에 의해 개발된 특정 치형 중 하나로서, 가요성 외치차에 원호를 부여하고 원호의 포용 곡선(envelope curve)을 강성 내치차의 치형으로 이용하는 것이 있다 (일본 특허 제2,828,542호). 그러나, 아치형 치형을 이용하는 것은 이미 공지되어 있었고, 이 발명은 포용의 상태나 다른 간섭의 문제에 대해 불충분한 해결책을 제공하므로, 이 발명의 효능은 제한적인 것으로 보인다.
따라서, 시장에서는 보다 나은 성능을 제공하는 가요성 물림식 치차 장치에 대한 강력한 요청이 있어 왔다. 특히, 부하 능력(load capacity) 및 과부하 조건에서의 치의 미끄러짐 방지(라쳇팅; racheting)에 대한 개선이 절실하다.
대체적으로, 가요성 물림식 치차 장치의 부하 능력을 지배하는 주요 인자는가요성 외치차 이뿌리(teeth root)의 림(rim) 강도와, 파동 발생기의 내부 링의 회동면의, 특히 장축 근방에서의, 강도이다. 그러나, 라쳇팅에 저항하는 능력은 이 높이에 밀접하게 관련된다.
본 발명의 목적은 부하 능력을 증가시키는데 특히 유리한, 통과 물림 형태(pass meshing profile)의 이 높이를 극히 확대시키고, 간섭없이 전체 이 높이를 연장시킴으로써 보다 큰 라쳇팅 저항을 달성하고, 그리고 이뿌리 림의 굽힘 응력이 최대인 장축 부근에서 물림을 방지하는 것을 가능하게 하고 또한 가요성 외치차의 가요성 정도를 감소시키는 음 편위(negative deflection)를 채용함으로써, 가요성 물림식 치차 장치의 부하 능력을 향상시키는 것이다.
도 1은 통상적인 가요성 물림식 치차 장치의 개략적인 정면도이다.
도 2는 컵형상 또는 실크 모자형상의 가요성 외치차가 굴곡되는 방식을 설명하는 일련의 도면인데, 여기서 (a)는 변형 전의 축에 따른 단면도, (b)는 치차의 장축(major axis)을 포함한 단면도, (c)는 단축(minor axis)을 포함한 단면도이다.
도 3은 가요성 외치차와 강성 내치차 간의 물림의 상대적 위치 관계를 설명한 도면이다.
도 4는 본 발명의 방법을 결정하는 치형을 설명한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 치형의 일례를 설명한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 치형 물림의 일례를 나타낸 일련의 도면이다.
도 7은 이(teeth)에 가하여진 릴리이빙(relieving)을 설명한 도면이다.
*도면의 주요부호의 설명*
1: 가요성 물림식 치차 장치 2: 강성 내치차
3: 가요성 외치차 4: 파동 발생기
t: 가요성 외치차의 이 IR: 림 중립원에 대한 법선
OF: 림 중립원과 치 중심선 간의 교점
a: 가요성 외치차의 치형의 주요부인 볼록한 원호
A: 볼록한 원호의 중심
lC: 볼록한 원호의 중심(A)의 강성 내치차에 대해 고정된 공간내의 이동궤적
e: 이동궤적(lC)의 축폐선 (이동궤적의 각 지점에서의 곡률중심의 궤적)
H: 이동궤적의 변곡점
z: 점근선 (변곡점H를 통한 이동궤적의 법선)
ρF: 가요성 외치차의 보록한 원호치형의 반지름
b: 이동궤적(lC)에 평행한 곡선
I: 평행 곡선(b)에 있는 점근선(z)와의 교점
R: 평행 곡선(b)에 있는 축폐선상의 반환점
본 발명은 1보다 작은 휨상수를 갖는 가요성 외치차의 기본적인 치형에 볼록한 원호의 형상을 제공하고, 상기 볼록한 원호 치형의 중심이 강성 내치차의 이(teeth)에 대해 그려진 이동 궤적의 변곡점에서의 법선 및 상기 궤적의 축폐선(evolute)을 새로이 도입함으로써, 치형의 간섭한계를 명확히하고 따라서 주요한 물림을 수행하는 강성 내치차의 오목한 치형부분 및 가요성 외치차의 볼록한 치형부분의 이높이를 최대로 하는 것이 가능하고, 또한 치형 간섭없이 강성 내치차의 전체 이높이의 극대화가 가능하도록 함으로써 상기의 목적을 달성한다.
상세하게는, 본 발명은, 강성 내치차, 가요성 외치차 및 파동 발생기를 포함하여 이루어지며, 상기 가요성 외치차는 원통형 몸체와 상기 원통형 몸체 상에 형성된 외치(external teeth)를 포함하고, 상기 파동 발생기는 상기 외치차로 하여금상기 강성 내치차와 부분적으로 물릴 수 있도록 기어 축에 수직인 외치차의 단면을 굴절시켜 타원형상으로 만들고, 상기 강성 내치차 및 가요성 외치차는 모듈이 m인 평치차(spur gear)이고, 가요성 외치차의 잇수는 강성 내치차의 잇수보다 적은 2n (n은 양의 정수)이고, 상기 파동발생기는 회전하여 상기 2개의 치차 간의 상대적인 회전을 발생시키는 가요성 물림식 치차 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가요성 물림식 치차 장치는 하기와 같은 점을 갖는 것에 특징이 있다.
임의의 위치에서 기어 축에 대해 수직한 가요성 외치차의 잇줄(tooth trace)의 단면이 주단면으로 정의된다. 가요성 외치차의 변형 이후의 타원형 림의 중립원의 최대 반지름과 변형 전의 림의 중립원의 반지름 간의 주 단면에서의 차이를 모듈(m)로 나눈다. 그 결과는 타원형 림 중립원의 휨상수로서 정의된다. 타원의 장축의 근방이 2개의 치차의 이(teeth)들의 물림 영역으로부터 벗어나도록 하기 위해, 휨상수는 기준값인 1보다 작은 음 편위에서 설정된다.
가요성 외치차의 기본 치형은 볼록한 원호로서 정의된다. 강성 내치차 내에서 상기 볼록 원호가 생성한 오목 곡선은 강성 내치차의 치형의 주요부로서 적용된다. 상기 오목한 곡선의 이끝 방향의끝점은, 상기 가요성 외치차의 볼록한 원호 치형의 중심이 상기 강성 내치차에 대해 그려지는 이동 궤적의 변곡점에서 그어진 법선 상에 취해진다. 상기 끝점과 물리는 상기 가요성 외치차의 볼록한 원호상의 점을 볼록한 원호의 이뿌리측 방향의 끝점으로 정의한다. 상기 끝점으로부터 이뿌리측 방향으로 계속되는 오목한 곡선은 가요성 외치차의 이뿌리측으로서 적용된다.
가요성 외치차의 볼록한 원호 치형의 중심에 의해 그려지는 궤적의 변곡점에서 그어진 법선 상의 점과 상기 궤적의 축폐선(evolute)상에 나타나는 피생성 곡선의 반환점 사이의 피생성 볼록 곡선은, 강성 내치차의 오목한 치형의 끝점으로부터 연속되는 이끝면상의 치형으로서 채용된다. 가요성 외치차와 간섭됨없이 피생성 볼록 곡선에 볼록 곡선이 더욱 부가된다.
또한, 가요성 외치차의 볼록한 원호 치형의 이끝점은 상기 반환점에서 상기 강성 내치차의 피생성 볼록 곡선 치형과 물리는 지점으로 정의된다.
본 발명에 따른 이러한 구성은, 가요성 외치차의 주단면에서 상기 장축과는 이격되어 오목 및 볼록 치형이 통과 물림(pass meshing)이 이루어지는 효과를 수행하는, 최대 이높이를 갖는 가요성 물림식 치차 장치를 실현할 수 있다.
외측 둘레면에 형성된 외치를 갖는 원통형 부재로 구성된 평편하고 가요성인 외치차에 부가하여, 공지의 컵 및 실크 모자 형상의 가요성 외치차가 있다. 이러한 형태의 가요성 외치차는 원통형 몸체, 상기 몸체의 일단부와 연속하는 고리형 격벽, 상기 몸체의 타단부에 형성된 개구부, 개구부의 단부에서 상기 몸체의 외측 둘레면상에 형성된 내치(internal teeth)와 물리기 위한 외치(external teeth)를 포함한다. 이러한 형태의 가요성 외치차가 사용되는 경우, 상기 파동 발생기는 가요성 외치차의 몸체의 단면을 타원형으로 굴곡시켜서, 휨의 정도가 격벽으로부터 개구부로 향할수록 대략 상기 격벽으로부터의 거리에 비례하여 증가하고, 따라서 외치차를 내치차와 부분적으로 물리게한다.
필요한 경우, 가요성 외치차의 주단면으로부터 개구부를 향하여, 그리고 상기 몸체의 격벽으로부터 연속되는 내측 모서리를 향하여 이(teeth)에 릴리이빙이가해진다.
강성 내치차의 이끝면상에서 볼록 치형에 공차를 부여함으로써, 상기 볼록치형과 가요성 외치차의 볼록 치형 간의 맞물림을 제거하는 것 또한 가능하다.
또한, 강성 내치차의 피생성 볼록 치형을 물림 영역의 대표점에서 치형의 곡률원에 근사하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예는 도면을 참조하여 설명되는데, 여기서 강성 내치차와 가요성 외치차 간의 이의 갯수 차이는 2n (n은 양의 정수)이고, 가요성 외치차의 주단면 내의 림 중립 곡선의 형상은, 반지름 rn인 진원(true circle)에 총 진폭 2κmn(κ는 휨 상수이고 m은 모듈임)이고 원주의 1/2과 동일한 주파수를 갖는 사인 곡선을 중첩시킴으로써 얻어진 근사적인 타원이다.
도 1은 통상적인 가요성 물림식 치차 장치의 정면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 가요성 물림식 치차 장치(1)는 고리모양의 강성 내치차(2), 상기 강성 내치차(2) 내부에 배치된 가요성 외치차(3) 및 상기 가요성 외치차(3) 내부에 끼워진 파동 발생기(4)를 보유한다. 상기 파동 발생기(4)는 타원형을 갖는다. 이것은 외치차(3)를 타원형으로 구부려서, 2개의 치차가 그 장축의 양단부에서 상기 타원의 일부와 부분적으로 맞물리게 한다.
도 2는 가요성 외치차의 축을 통한 일련의 단면도를 나타낸다. 컵 형상의 가요성 외치차(3A)는 실선으로 지시되어 있고 실크모자 형상의 가요성 외치차(3B)는 점선으로 지시되었다. 도 2에서, (a)는 변형 전의 형상을 나타내고, (b)는 타원형곡선의 장축을 포함하는 단면도이며, (c)는 단축을 포함하는 단면도이다. 도면상에 표시된 직선(L)은 주단면의 일례로서 상기 축에 대해 수직으로 취한 단면을 가리킨다.
컵형상의 가요성 외치차(3A)는 원통형 몸체(31), 상기 원통형 몸체의 일단부와 연속으로 형성되어 내부로 반경방향으로 연장되는 고리형 격벽(diaphragm)(32), 상기 격벽(32)의 내측 둘레부와 연속으로 형성된 고리형 보스(boss)(33), 및 원통형 몸체(31)의 외측 둘레부상에서 그 개구부(34)측에 형성된 외치(35)를 포함하여 이루어진다.
타원형 파동 발생기(4)의 원통형 몸체(31)가 상기 개구부(34)로부터 끼워지면, 원통형 몸체(31)는 격벽상의 내측 모서리(36)로부터 개구부(34)로 갈수록 상기 격벽으로부터의 거리에 대략 비례하여 휨의 정도가 증가하는 방식으로 휘어져서 타원형상으로 된다.
실크 모자 형상의 가요성 외치차(3B)에서, 원통형 몸체(31)의 내측 모서리(36)로부터 고리형 격벽(32B)이 반경방향으로 외측으로 연장되도록 형성되고, 그 외측 둘레와 연속하여 고리형 보스(33B)가 형성된다. 다른 구조적 태양에서, 실크 모자 형상의 가요성 외치차(3B)는 컵형상의 가요성 외치차(3A)와 동일하다.
도 3은 본 발명에 따른 치형의 구성에 기초한 주단면에서 치차(2,3) 간의 상대 운동을 나타낸다. 가요성 외치차(3)의 이(t)상에, 림 중립 원과 (림 중립 원에대한 법선 IR과 일치하는) 이 중심선 간의 교점(OF)을 원점으로 하는 xF, yF좌표계를 작성한다. 그 다음, (도 3에 도시되지 않은) 파동 발생기(4)에 의해 발생되는, 강성 내치차(2)의 치 영역에 배치된 좌표계 OC- xC, yC에 대한 가요성 외치차의 이(t)의 운동을 좌표계 OC- xC, yC에 대한 좌표계 OF- xF, yF의 운동에 따라 표시한다.
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 치형을 결정하는 과정은 설명한다. 도면상에서 볼록한 원호(a)가 가요성 외치차(3)의 치형의 주요부로서 제일 먼저 적용된다. 그 다음, 강성 내치차에 대해 고정된 영역 내의 볼록한 원호의 중심(A)의 이동 궤적(lC)을 그리는데, 이것이 본 발명의 가장 중요한 포인트이다. 그 다음, 이동 궤적(lC)의 축폐선(e) (상기 이동 궤적의 각 지점에서의 곡률중심의 궤적)을 구한다. 본 발명자는 본 발명에서와 같이, 휨 상수가 1보다 작을 때, 즉, 음 편위의 경우, 변곡점(H)이 원호의 중심의 이동 궤적에 나타나고, 이로써 축폐선이 2개의 분기를 취하고 상기 변곡점을 통과하는 이동 궤적에 대한 법선이 점근선(z)이 된다는 것을 발견하였다.
가요성 외치차(3)의 볼록 원호 치형의 반지름(ρF)이 주어지면, 원호 중심의 이동 궤적(lC)과 나란한 곡선(b)으로서 강성 내치차(2)에서 생성된 치형이 얻어진다. 본 발명자는, 상기 나란한 곡선(b)이 상기 점근선과 점(I)에서 교차하고 점(I)의 이뿌리측 측면상에서 오목한 곡선으로 되며 그것의 이끝(teeth crest)상에서는볼록한 곡선이 되고, 축폐선상에서 반환점(R)을 갖는다는 것을 발견하였다. 본 발명은 반환점(R)까지의 피생성 곡선에 의해 구성된 나란한 곡선을 강성 내치차(2)의 치형으로서 채용하고, 가요성 외치차(3)의 볼록한 원호 치형의 범위를, 물림의 개시시에 점(R)과 접촉하는 지점을 이끝으로 채택하고, 볼록한 치형들 사이의 물림의 종료기 (또는 볼록한 치형과 오목한 치형 간의 물림의 개시기이기도 함) 에서 점(R)과 접촉하는 지점을 이뿌리측으로 채택함으로써 정한다.
도 5는 도 4의 방법에 의해 얻어진 치형의 일례를 나타낸다. 이 도면에서 보듯이, 가요성 외치차의 이뿌리가 이끝과 간섭됨을 방지할 수 있는 이높이 범위 내에 머무르면서 이높이를 증가시키기 위해, 강성 내치차의 이끝측(addendum)에서 아치형의 부가가 이루어졌다. 이와같은 이높이 증가는 라쳇팅 토크를 증가시키기 위함이다.
도 6(a) 내지 6(f)는 도 5의 치형을 갖는 가요성 물림식 치차 장치의 이의 물림을 예시적으로 나타낸 것인데, 장축 위치로부터 단축 위치까지의 90°에 걸쳐 2개의 치차가 맞물리는 방법을 나타낸다.
본 발명은 가요성 외치차의 볼록한 원호 형상과 강성 내치차의 볼록한 곡선 치형과의 소위 통과 물림을 채용하고, 또한 물림에 참여하는 이높이를 최대화함으로써, 장치의 부하 능력을 급격히 증가시킨다. 또한, 음 편위의 특성으로서, 물림은 장축으로부터 떨어진 위치에서 이루어진다. 따라서, 타원형 변형에 의해 생성된 굽힘 응력이 감소되는 지점에서 물림에 의해 생성되는 응력이 나타나고, 가요성 외치차의 림의 타원형 변형에 의해 발생된 굽힘 응력이 최대가 되는 장축의 근방에서이의 물림에 의해 생성된 응력의 중첩됨이 없다. 이것은 또한 가요성 외치차의 부하 능력을 향상시킨다.
본 발명의 치형의 물림은 주로 볼록한 치형과 오목한 치형의 물림이고, 볼록한 치형들간의 물림은 어떠한 부정적인 영향없이 제거될 수 있다.
강성 내치차의 오목한 곡선 치형이 곡률의 원을 닮아감에 따라, 이것을 곡률의 원으로 대체시킬 수 있다.
전기한 설명은 가요성 외치차의 주단면에 관련된다. 주단면으로부터 개구부 및 격벽 방향으로의 이격된 단면에 대하여, 이의 간섭을 방지하기 위해, 필요한 경우, 도 7에 도시된 바와 같은 릴리이빙이 바람직하다. 그러나, 평편한 가요성 물림식 치차 장치의 경우, 릴리이빙이 불필요하다.
상기에 설명된 바와 같이, 물림 영역을 장축으로부터 이격되도록 위치시키기 위해 음 편위를 채용함으로써, 본 발명은 타원형 변형에 의해 장축 주변에서 발생된 굽힘 응력과 이의 물림에 의해 생성된 장력이 가요성 외치차의 림에서 중첩되는 것을 방지한다. 또한, 본 발명은 파동 발생기의 구형의(spherical) 부하를 장축의 근처로부터 이격되도록 분산시키고, 표면 압력의 측면에서 볼 때 유리한, 최대 이높이를 갖는 오목 및 볼록 치형의 통과 물림으로서 치차의 물림을 실행시킨다. 따라서 본 발명은 가요성 물림식 치차 장치의 부하 능력을 현저히 향상시킨다.
또한, 이 높이의 최대화는 라쳇팅 토크를 증가시키고 장치의 실제 적용을 보다 신뢰성있게 만드는데 도움을 준다.

Claims (5)

  1. 가요성 물림식 치차 장치에 있어서,
    강성 내치차,
    가요성 외치차, 및
    파동 발생기를 포함하여 이루어지고,
    상기 가요성 외치차는 원통형 몸체와 상기 원통형 몸체의 외표면상에 형성된 외치를 포함하고, 상기 파동 발생기는 상기 외치차로 하여금 상기 강성 내치차와 부분적으로 맞물리도록 하기 위해 치차 축에 직각인 외치차의 단면을 타원 형상으로 굴곡시키고, 상기 강성 내치차 및 상기 가요성 외치차는 모두 모듈이 m인 평치차이고, 상기 가요성 외치차의 잇수는 상기 강성 내치차의 잇수보다 적은 2n (n은 양의 정수) 개 적고, 그리고 상기 파동 발생기는 상기 2개의 치차 사이에 상대적인 회전을 발생시키기 위해 회전하며,
    상기 가요성 물림식 치차 장치는,
    임의의 위치에서 선택된 치차 축에 대해 직각인 가요성 외치차의 잇줄의 단면을 주단면으로 정의하고,
    이러한 주단면에서 상기 가요성 외치차의 변형 이후의 타원형 림의 중립원의 최대 반지름과 변형 이전의 림 중립원의 반지름 간의 차이를 상기 모듈(m)로 나누고, 그 결과를 상기 타원형 림 중립원의 휨 상수로 정의 하고,
    상기 타원의 장축 부근을 상기 2개의 기어 이들의 물림 영역으로부터 벗어나게 하기 위해, 기준값 1보다 작은 음 변위에 상기 휨 상수를 설정하고,
    상기 가요성 외치차의 기본 치형을 볼록 원호로서 정의하고,
    상기 볼록 원호가 상기 강성 내치차에서 생성하는 오목 곡선을 상기 강성 내치차의 치형의 주요부로서 적용하고,
    상기 오목 곡선의 이끝 방향의 끝점을, 상기 가요성 외치차의 상기 볼록 원호 치형의 중심이 상기 강성 내치차에 대해 그려진 이동 궤적의 변곡점에서 그어진 법선상에 취하고,
    상기 끝점과 물리는 상기 가요성 외치차의 볼록 원호상의 점을 상기 볼록 원호의 이뿌리측 방향의 끝점으로 정하고,
    상기 끝점으로부터 이뿌리측 방향으로 연속되는 오목 곡선을 가요성 외치차의 이뿌리측으로 적용하고,
    상기 가요성 외치차의 상기 볼록 원호 치형의 중심에 의해 그려진 이동 궤적의 변곡점에서 그어진 법선상의 점과, 상기 궤적의 축폐선상에 나타나는 피생성 곡선의 반환점 사이의 피생성 볼록 곡선을, 상기 강성 내치차의 오목 치형의 끝점으로부터 연속하는 이끝면상의 치형으로서 채택하고,
    상기 가요성 외치차와 간섭하지 않고 상기 피생성 볼록 곡선에 볼록 곡선을 추가하며, 그리고
    상기 가요성 외치차의 상기 볼록 원호 치형의 이끝점을, 상기 반환점에서의 상기 강성 내치차의 피생성 볼록 곡선 치형과 맞물리는 지점으로 정함으로써,
    상기 가요성 외치차의 상기 주단면에서, 장축과 이격되어 오목 및 볼록 치형의 통과 물림 효과를 일으킬 수 있고, 최대화된 이높이를 갖는 가요성 물림식 치차 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가요성 외치차는 원통형 몸체, 상기 몸체의 일단부와 연속되는 고리형 격벽, 상기 몸체의 타단부에 형성된 개구부, 상기 개구부의 단부에서 상기 몸체의 외측 둘레 표면상에 형성된 내치와 맞물릴 수 있는 외치를 구비하고, 상기 파동 발생기는 상기 가요성 외치차를, 상기 격벽으로부터 상기 개구부를 향하여 대략 상기 격벽으로부터의 거리에 비례하여 굴곡의 정도가 증가하도록, 몸체의 단면을 타원형으로 굴곡시켜서 상기 외치차가 상기 내치차와 부분적으로 맞물리도록 하기에 적합한 가요성 물림식 치차 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가요성 외치차의 주단면으로부터 상기 개구부를 향해, 그리고 상기 몸체의 격벽으로부터 연속되는 내측 모서리를 향해 이(teeth)에 대해 릴리이빙이 적용되는 가요성 물림식 치차 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강성 내치차의 이끝면상의 볼록 치형에 공차를 부여함으로써, 상기 볼록 치형과 상기 가요성 외치차의 볼록 치형 간의 맞물림이 제거되는 가요성 물림식 치차 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강성 내치차의 피생성볼록 치형을 근사하기 위해, 맞물림 영역의 대표점에서 치형의 곡률원을 이용하는 가요성 물림식 치차 장치.
KR1020000069556A 1999-11-22 2000-11-22 최대의 치 높이를 보유한 통과 치형을 갖는 음편위 가요성 물림식 기어 장치 KR100648776B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33075199A JP4357054B2 (ja) 1999-11-22 1999-11-22 追い越し型極大歯たけの歯形を有する負偏位撓みかみ合い式歯車装置
JP1999-330751 1999-11-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010060375A true KR20010060375A (ko) 2001-07-06
KR100648776B1 KR100648776B1 (ko) 2006-11-23

Family

ID=18236154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000069556A KR100648776B1 (ko) 1999-11-22 2000-11-22 최대의 치 높이를 보유한 통과 치형을 갖는 음편위 가요성 물림식 기어 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6526849B1 (ko)
JP (1) JP4357054B2 (ko)
KR (1) KR100648776B1 (ko)
DE (1) DE10057595A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100800449B1 (ko) * 2007-03-14 2008-02-04 한국과학기술연구원 하모닉 감속기

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6925426B1 (en) * 2000-02-22 2005-08-02 Board Of Trustees Operating Michigan State University Process for high fidelity sound recording and reproduction of musical sound
JP4165810B2 (ja) * 2001-03-29 2008-10-15 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 3次元偏位噛み合い歯形を有する波動歯車装置
JP4392787B2 (ja) * 2003-08-29 2010-01-06 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 広域3次元かみ合い歯形を有する波動歯車装置
DE112004002092B4 (de) * 2003-10-30 2015-09-10 Harmonic Drive Systems Inc. Wellgetreibe mit ausgedehnten Eingriff lieferndem Zahnprofil
US7530292B2 (en) 2004-06-07 2009-05-12 Harmonic Drive Systems Inc. Wave gear drive having high ratcheting torque tooth profile
WO2005124189A1 (ja) * 2004-06-21 2005-12-29 Harmonic Drive Systems Inc. 負偏位噛み合い歯形を有する波動歯車装置
US7581463B2 (en) * 2004-07-30 2009-09-01 Xerox Corporation Gear modification that enables direct off-center engagement
JP4877837B2 (ja) * 2007-12-04 2012-02-15 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ フラット型波動歯車装置の同歯数側歯車の歯形設定方法
US8028603B2 (en) * 2007-12-04 2011-10-04 Harmonic Drive Systems Inc. Method for setting gear tooth profile in flat wave gear device on side where gears have same number of teeth
KR100988215B1 (ko) * 2008-06-24 2010-10-18 한국과학기술연구원 전위기어를 이용하는 하모닉 감속기
US8661939B2 (en) * 2008-08-29 2014-03-04 Harmonic Drive Systems Inc. Wave gear device having compound tooth profile of positive deflection meshing
WO2010070712A1 (ja) * 2008-12-18 2010-06-24 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 3次元接触可能な転位歯形を有する波動歯車装置
US8770064B2 (en) * 2009-01-13 2014-07-08 Harmonic Drive Systems Inc. Wave generator for wave gear device
JP5275150B2 (ja) * 2009-06-23 2013-08-28 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 波動歯車装置
KR100955093B1 (ko) * 2009-08-14 2010-04-28 주식회사 아이디엠 정밀 감속기 및 정밀 감속기의 설계방법
JP5423460B2 (ja) * 2010-02-12 2014-02-19 株式会社ジェイテクト 揺動歯車の加工方法および加工装置
US8661940B2 (en) * 2011-05-09 2014-03-04 Harmonic Drive Systems Inc. Wave gear device having three-dimensional continuous contact tooth profile
JP5755545B2 (ja) * 2011-10-11 2015-07-29 トヨタ自動車株式会社 歯車及び変速装置
CN103748382B (zh) * 2012-08-17 2016-12-07 谐波传动***有限公司 具有三维接触齿形的波动齿轮装置
CN104285076A (zh) * 2013-05-08 2015-01-14 谐波传动***有限公司 波动齿轮装置的波动产生器
WO2015079576A1 (ja) * 2013-11-29 2015-06-04 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 2度接触の負偏位歯形を有する波動歯車装置
CN105899847B (zh) * 2014-12-09 2018-02-06 谐波传动***有限公司 超越型啮合的负偏位波动齿轮装置
US10066724B2 (en) 2015-02-26 2018-09-04 Harmonic Drive Systems Inc. Strain wave gearing
DE102015104135A1 (de) 2015-03-19 2016-09-22 Harmonic Drive Ag Wellgetriebe mit Trockenlauf
US10871213B2 (en) * 2015-06-02 2020-12-22 Harmonic Drive Systems Inc. Strain wave gearing with compound meshing that involves congruity of tooth surfaces
KR102548810B1 (ko) 2016-07-07 2023-06-29 에이치엘만도 주식회사 차량의 유니버설 조인트
US10955039B2 (en) * 2017-09-15 2021-03-23 Nidec Corporation Transmission and actuator
JP2020012532A (ja) * 2018-07-19 2020-01-23 株式会社エンプラス 波動歯車装置
CN110160763B (zh) * 2019-05-31 2020-11-17 西安工业大学 一种波发生器工作性能的测量方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2906143A (en) 1955-03-21 1959-09-29 United Shoe Machinery Corp Strain wave gearing
US2828542A (en) 1955-06-07 1958-04-01 S & S Ind Products Peeler
JP2828542B2 (ja) 1992-06-03 1998-11-25 住友重機械工業株式会社 撓み噛合い式歯車噛合構造
US5458023A (en) * 1992-11-24 1995-10-17 Harmonic Drive Systems, Inc. Flexing contact type gear drive of non-profile-shifted two-circular-arc composite tooth profile
US5662008A (en) * 1993-08-30 1997-09-02 Teijin Seiki Boston, Inc. Extended contact harmonic drive devices
US5456139A (en) 1993-08-30 1995-10-10 Teppin Seiki Boston, Inc. Tooth profile arrangement to eliminate tooth intererence in extended contact harmonic drive devices
JP3441160B2 (ja) * 1994-04-19 2003-08-25 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 追い越し接触型歯形の撓み噛み合い式歯車装置
KR100340814B1 (ko) * 1994-12-19 2002-11-30 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈 마이너스편위추월치형의휨맞물림식기어장치
JP3739017B2 (ja) * 1995-12-15 2006-01-25 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 非干渉広域かみ合い歯形を有する撓みかみ合い式歯車装置
JP3942249B2 (ja) * 1997-11-28 2007-07-11 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 3次元非干渉広域かみ合い歯形を有する撓み噛み合い式歯車装置
DE19835571A1 (de) * 1998-08-06 2000-02-17 Ims Morat Soehne Gmbh Wellgetriebe und Verfahren zu dessen Zahnoptimierung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100800449B1 (ko) * 2007-03-14 2008-02-04 한국과학기술연구원 하모닉 감속기

Also Published As

Publication number Publication date
JP4357054B2 (ja) 2009-11-04
DE10057595A1 (de) 2001-05-23
US6526849B1 (en) 2003-03-04
KR100648776B1 (ko) 2006-11-23
JP2001146945A (ja) 2001-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20010060375A (ko) 최대 이 높이를 보유한 통과 치형을 갖는 음편위 가요성물림식 치차 장치
JP2503027B2 (ja) 撓みかみ合い式歯車装置
KR101771186B1 (ko) 원호 치형을 이용하여 형성한 연속 접촉 치형을 갖는 파동 기어 장치
KR100721228B1 (ko) 편위 물림 인벌류우트 치형을 갖는 가요성 물림식 기어 장치
JP5913378B2 (ja) リム厚を考慮したインボリュート正偏位歯形を有する波動歯車装置
JP3739017B2 (ja) 非干渉広域かみ合い歯形を有する撓みかみ合い式歯車装置
JP3942249B2 (ja) 3次元非干渉広域かみ合い歯形を有する撓み噛み合い式歯車装置
JP5165120B2 (ja) 3次元連続接触歯形を有する波動歯車装置
KR101411588B1 (ko) 3차원 접촉의 인볼류트 양편위 치형을 가지는 파동기어장치
US5782143A (en) Flexible meshing type gear device with negative deflection passing tooth profile
CN108980299B (zh) 2个应力纯分离的波动齿轮装置
JPWO2010070712A1 (ja) 3次元接触可能な転位歯形を有する波動歯車装置
JPH07167228A (ja) ハーモニックドライブ伝動装置および該装置に用いる歯形の形成方法
CN108474453B (zh) 2个应力纯分离的波动齿轮装置
JPWO2014027384A1 (ja) 3次元接触歯形を有する波動歯車装置
WO1995028583A1 (fr) Dispositif a engrenage du type a engrenement souple dote d'un profil de dents continu
JPWO2016194239A1 (ja) 歯面の一致を伴う複合かみ合い波動歯車装置
WO1994012808A1 (en) Tertiary negative-deflection flexing contact gears of non-profile-shifted tooth profile
JP3230595B2 (ja) 撓み噛み合い式歯車装置の3次元無転位歯形の形成方法
JP3230596B2 (ja) 撓み噛み合い式歯車装置の3次元無転位歯形の形成方法
JP3323502B2 (ja) 無転位2円弧複合歯形の撓み噛み合い式歯車装置
JP2529703B2 (ja) 撓み噛み合い式歯車装置
JP2612585B2 (ja) 撓み噛み合い式歯車装置
KR20220058926A (ko) 3차원 치형을 구비한 파동기어장치
JP3323501B2 (ja) 無転位歯形の3次元負偏位撓み噛み合い式歯車装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120822

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130917

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140922

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150916

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170913

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180913

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190910

Year of fee payment: 14