JP3441160B2 - 追い越し接触型歯形の撓み噛み合い式歯車装置 - Google Patents
追い越し接触型歯形の撓み噛み合い式歯車装置Info
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- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Gears, Cams (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は撓み噛み合い式歯車装置
に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、撓み
噛み合い式歯車装置に用いられる剛性内歯車と可撓性外
歯車の歯の形状に関するものである。
に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、撓み
噛み合い式歯車装置に用いられる剛性内歯車と可撓性外
歯車の歯の形状に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】代表的な撓み噛み合い式歯車装置は、剛
性円形内歯車と、この内歯車の内側でこれと例えば２か
所で噛み合うように楕円状に撓まされ、内歯車よりも２
ｎ枚（ｎは正の整数）だけ少ない歯数を有する可撓性外
歯車と、この外歯車の内側に嵌められて当該外歯車を楕
円状に撓ませるウエーブ・ジェネレータとから成ってい
る。
性円形内歯車と、この内歯車の内側でこれと例えば２か
所で噛み合うように楕円状に撓まされ、内歯車よりも２
ｎ枚（ｎは正の整数）だけ少ない歯数を有する可撓性外
歯車と、この外歯車の内側に嵌められて当該外歯車を楕
円状に撓ませるウエーブ・ジェネレータとから成ってい
る。
【０００３】両歯車の基本的な歯形は直線であるが（米
国特許第２，９０６，１４３号参照）、インボリュート
歯形も考案されている（特公昭４５−４１１１７１
号）。さらに、当該装置の負荷能力を高めるために、本
発明者は、両歯車の歯末面の歯形を、内歯車に対する外
歯車の歯のラック近似による移動軌跡上の噛み合いの限
界点から、該軌跡の所要の範囲を縮比１／２で相似変換
して得られる曲線とする方式を考案した（特開昭６３−
１１５９４３号）。これは両歯車が歯末の歯形同士を連
続的に接触させ得るようにした方式である。
国特許第２，９０６，１４３号参照）、インボリュート
歯形も考案されている（特公昭４５−４１１１７１
号）。さらに、当該装置の負荷能力を高めるために、本
発明者は、両歯車の歯末面の歯形を、内歯車に対する外
歯車の歯のラック近似による移動軌跡上の噛み合いの限
界点から、該軌跡の所要の範囲を縮比１／２で相似変換
して得られる曲線とする方式を考案した（特開昭６３−
１１５９４３号）。これは両歯車が歯末の歯形同士を連
続的に接触させ得るようにした方式である。
【０００４】ここに、撓み噛み合い式歯車装置として
は、コップ状の可撓性外歯車が組み込まれた形式のもの
が知られている。この形式の装置では、楕円状のウエー
ブ・ジェネレータを挿入することによって、コップ状可
撓性外歯車のダイヤフラム側から開口部にかけてダイヤ
フラムからの距離にほぼ比例して撓み量（楕円の長径と
短径との差）が漸増する、いわゆるコーニングという３
次元の現象が発生する。しかし、上記の各公報に記載の
歯形はこのコーニングを考慮していない。したがって、
歯筋のある特定断面（例えば、正規の撓み量に対応する
無偏位の断面）では両歯車の歯形の連続的な噛み合いを
実現できるが、歯筋の他の断面では歯の干渉等の不具合
が生ずる。
は、コップ状の可撓性外歯車が組み込まれた形式のもの
が知られている。この形式の装置では、楕円状のウエー
ブ・ジェネレータを挿入することによって、コップ状可
撓性外歯車のダイヤフラム側から開口部にかけてダイヤ
フラムからの距離にほぼ比例して撓み量（楕円の長径と
短径との差）が漸増する、いわゆるコーニングという３
次元の現象が発生する。しかし、上記の各公報に記載の
歯形はこのコーニングを考慮していない。したがって、
歯筋のある特定断面（例えば、正規の撓み量に対応する
無偏位の断面）では両歯車の歯形の連続的な噛み合いを
実現できるが、歯筋の他の断面では歯の干渉等の不具合
が生ずる。
【０００５】その後、本発明者はコップ状可撓性外歯車
の全歯筋に渡って、干渉が無く、より広い範囲の噛み合
いを可能とする撓み噛み合い式歯車装置を提案してい
る。例えば、特願平３−３５７０３６号、特願平３−３
５７０３７号において提案している。
の全歯筋に渡って、干渉が無く、より広い範囲の噛み合
いを可能とする撓み噛み合い式歯車装置を提案してい
る。例えば、特願平３−３５７０３６号、特願平３−３
５７０３７号において提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】現在、撓み噛み合い式
歯車装置の性能に対する要求はますます高度化してい
る。これに応えるためには、その強度と耐摩耗性を一層
向上させる必要がある。特に歯面の耐摩耗性をできるだ
け改善することが必要である。
歯車装置の性能に対する要求はますます高度化してい
る。これに応えるためには、その強度と耐摩耗性を一層
向上させる必要がある。特に歯面の耐摩耗性をできるだ
け改善することが必要である。
【０００７】前記の諸発明はいずれも歯筋に沿っての連
続的な噛み合いを可能とする。しかし、その噛み合い
は、いわゆるすれ違い接触である。ここに、すれ違い接
触とは、歯形の接触点で両歯形の線素の端点同士が接触
する状態を考えたとき、両歯形の線素が接触点を挟んで
反対側に位置するような噛み合いを意味する（参考文
献：「歯車の研究」１．歯形論（１），養賢堂，１９６
０，ｐ．２３）。従って、歯面間の潤滑油膜保持の点か
らは不利を免れず、油膜破断からの歯面摩耗によって許
容伝達トルクには一定の限界が存在する。このため、そ
の改善が強く望まれている。
続的な噛み合いを可能とする。しかし、その噛み合い
は、いわゆるすれ違い接触である。ここに、すれ違い接
触とは、歯形の接触点で両歯形の線素の端点同士が接触
する状態を考えたとき、両歯形の線素が接触点を挟んで
反対側に位置するような噛み合いを意味する（参考文
献：「歯車の研究」１．歯形論（１），養賢堂，１９６
０，ｐ．２３）。従って、歯面間の潤滑油膜保持の点か
らは不利を免れず、油膜破断からの歯面摩耗によって許
容伝達トルクには一定の限界が存在する。このため、そ
の改善が強く望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の改善を達成するた
め、本発明では、すれ違い接触を行う両凸の歯形を、潤
滑油保持特性の良い追い越し接触を行う凸と凹との歯形
に変えることを試み、後述の歯数逆転の手法を考案し、
位相が反転した移動軌跡から歯形を誘導するようにして
いる。ここに、追い越し接触とは、歯形の接触点の両歯
形の線素の端点同士が接触する状態を考えたとき、両歯
形の線素が接触点の同じ側に位置するような噛み合いを
意味する（参考文献：「歯車の研究」１．歯形論
（１），養賢堂，１９６０，ｐ．２３）。
め、本発明では、すれ違い接触を行う両凸の歯形を、潤
滑油保持特性の良い追い越し接触を行う凸と凹との歯形
に変えることを試み、後述の歯数逆転の手法を考案し、
位相が反転した移動軌跡から歯形を誘導するようにして
いる。ここに、追い越し接触とは、歯形の接触点の両歯
形の線素の端点同士が接触する状態を考えたとき、両歯
形の線素が接触点の同じ側に位置するような噛み合いを
意味する（参考文献：「歯車の研究」１．歯形論
（１），養賢堂，１９６０，ｐ．２３）。
【０００９】すなわち、本発明は、剛性内歯車と、その
内側の円筒状可撓性外歯車と、この円筒状可撓性外歯車
の横断面を楕円状に撓ませて、当該円筒状可撓性外歯車
を部分的に前記剛性内歯車に噛み合わせ、これらの噛み
合わせ位置を円周方向に回転させるウェーブ・ジェネレ
ータとを有し、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撓み噛み合い式歯車装置に
おいて次の構成を採用したことを特徴としている。
内側の円筒状可撓性外歯車と、この円筒状可撓性外歯車
の横断面を楕円状に撓ませて、当該円筒状可撓性外歯車
を部分的に前記剛性内歯車に噛み合わせ、これらの噛み
合わせ位置を円周方向に回転させるウェーブ・ジェネレ
ータとを有し、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撓み噛み合い式歯車装置に
おいて次の構成を採用したことを特徴としている。
【００１０】（ａ）剛性内歯車及び円筒状可撓性外歯車
を共に平歯車とする。 （ｂ）円筒状可撓性外歯車の歯数を剛性内歯車の歯数よ
りも２枚多くする。 （ｃ）円筒状可撓性外歯車の歯形を凸歯形とし、その形
状を、円筒状可撓性外歯車の任意の軸直角断面で、剛性
内歯車に対して当該円筒状可撓性外歯車の歯が描く、ラ
ック近似による移動軌跡における剛性内歯車に対して凸
の部分を、この軌跡上の両歯車歯形の接触の限界点を原
点として、縮小比λで相似変換した曲線とする。 （ｄ）剛性内歯車の歯形を凹歯形とし、その形状を、前
記移動軌跡における剛性内歯車に対して凸の前記と同一
部分を前記接触の限界点を原点として、拡大比（１＋
λ）で相似変換した曲線とすることにより、両歯形の噛
み合いを連続接触可能でかつ追い越し接触型とする。こ
こに、追い越し接触型とは、歯形の接触点で両歯形の線
素の端点同士が接触する状態を考えたとき、両歯形の線
素が接触点の同じ側に位置するような噛み合いの型を意
味する。
を共に平歯車とする。 （ｂ）円筒状可撓性外歯車の歯数を剛性内歯車の歯数よ
りも２枚多くする。 （ｃ）円筒状可撓性外歯車の歯形を凸歯形とし、その形
状を、円筒状可撓性外歯車の任意の軸直角断面で、剛性
内歯車に対して当該円筒状可撓性外歯車の歯が描く、ラ
ック近似による移動軌跡における剛性内歯車に対して凸
の部分を、この軌跡上の両歯車歯形の接触の限界点を原
点として、縮小比λで相似変換した曲線とする。 （ｄ）剛性内歯車の歯形を凹歯形とし、その形状を、前
記移動軌跡における剛性内歯車に対して凸の前記と同一
部分を前記接触の限界点を原点として、拡大比（１＋
λ）で相似変換した曲線とすることにより、両歯形の噛
み合いを連続接触可能でかつ追い越し接触型とする。こ
こに、追い越し接触型とは、歯形の接触点で両歯形の線
素の端点同士が接触する状態を考えたとき、両歯形の線
素が接触点の同じ側に位置するような噛み合いの型を意
味する。
【００１１】一方、本発明は、コップ状可撓性外歯車を
備えた撓み噛み合い式歯車装置において、次の構成を採
用したことを特徴としている。
備えた撓み噛み合い式歯車装置において、次の構成を採
用したことを特徴としている。
【００１２】（ａ）剛性内歯車及びコップ状可撓性外歯
車を共に平歯車とする。 （ｂ）コップ状可撓性外歯車の歯数を剛性内歯車の歯数
よりも２枚多くする。 （ｃ）コップ状可撓性外歯車の歯形を凸歯形とし、その
歯形の形状を、剛性内歯車に対してコップ状可撓性外歯
車の軸直角断面のうちで基準にとる一断面、即ち基準軸
直角断面（通常は可撓性外歯車の歯幅中央に採る。）内
で描く、ラック近似による移動軌跡における剛性内歯車
の歯に対して凸の部分を、この軌跡上の両歯車歯形の接
触の限界点を原点として、縮小比λで相似変換した曲線
とする。 （ｄ）剛性内歯車の歯形を凹歯形とし、その形状を、前
記移動軌跡における剛性内歯車に対して凸の前記と同一
部分を前記接触の限界点を原点として、拡大比（１＋
λ）で相似変換した曲線とすることにより、両歯形の噛
み合いを連続接触可能でかつ追い越し接触型とする。 （ｅ）コップ状可撓性外歯車の歯筋の基準軸直角断面よ
り開口部側の歯にはレリービングを施こす。
車を共に平歯車とする。 （ｂ）コップ状可撓性外歯車の歯数を剛性内歯車の歯数
よりも２枚多くする。 （ｃ）コップ状可撓性外歯車の歯形を凸歯形とし、その
歯形の形状を、剛性内歯車に対してコップ状可撓性外歯
車の軸直角断面のうちで基準にとる一断面、即ち基準軸
直角断面（通常は可撓性外歯車の歯幅中央に採る。）内
で描く、ラック近似による移動軌跡における剛性内歯車
の歯に対して凸の部分を、この軌跡上の両歯車歯形の接
触の限界点を原点として、縮小比λで相似変換した曲線
とする。 （ｄ）剛性内歯車の歯形を凹歯形とし、その形状を、前
記移動軌跡における剛性内歯車に対して凸の前記と同一
部分を前記接触の限界点を原点として、拡大比（１＋
λ）で相似変換した曲線とすることにより、両歯形の噛
み合いを連続接触可能でかつ追い越し接触型とする。 （ｅ）コップ状可撓性外歯車の歯筋の基準軸直角断面よ
り開口部側の歯にはレリービングを施こす。
【００１３】ここで、両歯車の噛み合い領域を更に広げ
るためには、上記の（ｅ）の構成に加えて、コップ状可
撓性外歯車の上記の基準軸直角断面よりダイヤフラム側
の歯に逆レリービング（レリービングと反対に歯をせり
上げること。）を施すようにすることが好ましい。
るためには、上記の（ｅ）の構成に加えて、コップ状可
撓性外歯車の上記の基準軸直角断面よりダイヤフラム側
の歯に逆レリービング（レリービングと反対に歯をせり
上げること。）を施すようにすることが好ましい。
【００１４】
【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。
しながら説明する。
【００１５】図１および図２は、本発明を適用可能な公
知の撓み噛み合い式歯車装置の斜視図および正面図であ
る。この撓み噛み合い式歯車装置１は、円筒状の剛性内
歯車２と、この内側に配置されたコップ状可撓性外歯車
３と、この内側に装着された楕円状のウエーブ・ジェネ
レータ４から構成されている。コップ状の可撓性外歯車
３は、楕円状のウエーブ・ジェネレータ４によって楕円
状に撓められた状態にある。
知の撓み噛み合い式歯車装置の斜視図および正面図であ
る。この撓み噛み合い式歯車装置１は、円筒状の剛性内
歯車２と、この内側に配置されたコップ状可撓性外歯車
３と、この内側に装着された楕円状のウエーブ・ジェネ
レータ４から構成されている。コップ状の可撓性外歯車
３は、楕円状のウエーブ・ジェネレータ４によって楕円
状に撓められた状態にある。
【００１６】図３は、コップ状の可撓性外歯車３の開口
部を楕円状に撓ませることによる、いわゆるコーニング
による可撓性外歯車の撓み状況を含軸断面で示すもので
ある。図３（ａ）は変形前の状態を示す図であり、
（ｂ）はウエーブ・ジェネレータ４の長軸を含む含軸断
面であり、（ｃ）はその短軸を含む含軸断面である。こ
れらの図から分かるように、コップ状可撓性外歯車３
は、コーニングによって、その開口部３ａにおいて撓み
量が最大であり、そのダイヤフラム３ｂの側に向けて撓
み量が漸減している。
部を楕円状に撓ませることによる、いわゆるコーニング
による可撓性外歯車の撓み状況を含軸断面で示すもので
ある。図３（ａ）は変形前の状態を示す図であり、
（ｂ）はウエーブ・ジェネレータ４の長軸を含む含軸断
面であり、（ｃ）はその短軸を含む含軸断面である。こ
れらの図から分かるように、コップ状可撓性外歯車３
は、コーニングによって、その開口部３ａにおいて撓み
量が最大であり、そのダイヤフラム３ｂの側に向けて撓
み量が漸減している。
【００１７】本発明が従来の撓み噛み合い式歯車装置と
基本的に異なる点は、可撓性外歯車の歯数が剛性内歯車
の歯数よりも２枚多いことである。このように歯数差を
従来の装置とは逆となるように設定しているので、本発
明を適用した可撓性外歯車の移動軌跡は図４に示すよう
になる。
基本的に異なる点は、可撓性外歯車の歯数が剛性内歯車
の歯数よりも２枚多いことである。このように歯数差を
従来の装置とは逆となるように設定しているので、本発
明を適用した可撓性外歯車の移動軌跡は図４に示すよう
になる。
【００１８】すなわち、図４は、コップ状可撓性外歯車
の基準軸直角断面（歯形を誘導する移動軌跡を考える軸
直角断面で、通常、歯筋中央の断面をとる）における該
外歯車の歯の剛性内歯車に対するラック近似における移
動軌跡Ｌであり、撓み量（可撓性外歯車のピッチ円が楕
円状に変形したときの長径と短径の差）が正規の値ｄ
（可撓性外歯車のピッチ円直径を減速比で割った値）の
κ（κ＜１）倍、即ちκｄの場合を示す。これはいわゆ
る負偏位の状態である。また従来の同種装置における外
歯車の移動軌跡とは上下の位相が反転している。
の基準軸直角断面（歯形を誘導する移動軌跡を考える軸
直角断面で、通常、歯筋中央の断面をとる）における該
外歯車の歯の剛性内歯車に対するラック近似における移
動軌跡Ｌであり、撓み量（可撓性外歯車のピッチ円が楕
円状に変形したときの長径と短径の差）が正規の値ｄ
（可撓性外歯車のピッチ円直径を減速比で割った値）の
κ（κ＜１）倍、即ちκｄの場合を示す。これはいわゆ
る負偏位の状態である。また従来の同種装置における外
歯車の移動軌跡とは上下の位相が反転している。
【００１９】なお、撓み噛み合い式歯車装置では歯数が
多く噛み合いを近似的にラックとみなすことができる。
したがって、本図を始めとし、以下ラック近似として取
り扱っている。
多く噛み合いを近似的にラックとみなすことができる。
したがって、本図を始めとし、以下ラック近似として取
り扱っている。
【００２０】図５は、本発明の歯形誘導の手法を示す説
明図である。Ａ点は移動軌跡Ｌ上の噛み合いの上部（剛
性内歯車の歯溝の奥の部分）の限界点である。Ｂ点は該
軌跡の剛性内歯車に対して凸となっている曲線部分に取
った下部の限界点である。Ａ点を原点（相似の中心）と
して軌跡のＡＢ間の曲線を縮小比λで相似変換した曲線
ＡＣを求め、この曲線ＡＣを、可撓性外歯車の歯形とし
て採用する。したがってこれは凸歯形である。
明図である。Ａ点は移動軌跡Ｌ上の噛み合いの上部（剛
性内歯車の歯溝の奥の部分）の限界点である。Ｂ点は該
軌跡の剛性内歯車に対して凸となっている曲線部分に取
った下部の限界点である。Ａ点を原点（相似の中心）と
して軌跡のＡＢ間の曲線を縮小比λで相似変換した曲線
ＡＣを求め、この曲線ＡＣを、可撓性外歯車の歯形とし
て採用する。したがってこれは凸歯形である。
【００２１】次に同じく、Ａ点を原点（相似の中心）と
して、曲線ＡＢを拡大比（１＋λ）で相似変換した曲線
ＡＤを求め、この曲線ＡＤを、剛性内歯車の歯形として
採用する。したがって、これは凹歯形である。ただし、
反対側の歯形と交差することの無いような範囲に、予め
Ｂ点を設定する。
して、曲線ＡＢを拡大比（１＋λ）で相似変換した曲線
ＡＤを求め、この曲線ＡＤを、剛性内歯車の歯形として
採用する。したがって、これは凹歯形である。ただし、
反対側の歯形と交差することの無いような範囲に、予め
Ｂ点を設定する。
【００２２】なお、このままでは、可撓性外歯車の歯は
歯先が尖点となるため、実際は図に示したように、若干
歯たけを低くし、頂部にランドを持たせる。
歯先が尖点となるため、実際は図に示したように、若干
歯たけを低くし、頂部にランドを持たせる。
【００２３】さて、上記の両歯形が正しく噛み合うこと
は、以下のように示される。
は、以下のように示される。
【００２４】剛性内歯車の歯形ＡＤ上の任意の点をＲと
し、直線ＡＲを引く。この直線ＡＲが可撓性外歯車の歯
形ＡＣ及び移動軌跡ＡＢと交わる点を、それぞれＰ、Ｑ
とする。このとき、歯形設定の経緯から、次の関係が成
立する。
し、直線ＡＲを引く。この直線ＡＲが可撓性外歯車の歯
形ＡＣ及び移動軌跡ＡＢと交わる点を、それぞれＰ、Ｑ
とする。このとき、歯形設定の経緯から、次の関係が成
立する。
【００２５】
ＡＰ＝λ・ＡＱ
ＡＲ＝（１＋λ）・ＡＱ
【００２６】従って、
ＱＲ＝ＡＲ−ＡＱ＝λ・ＡＱ＝ＡＰ
【００２７】また、相似の性質から、Ｐ、Ｑ、Ｒの３点
におけるそれぞれの曲線への接線は互いに平行である。
におけるそれぞれの曲線への接線は互いに平行である。
【００２８】この二つのことから、凸歯形ＡＣのＡ点が
Ｑ点に位置したとき、凸歯形ＡＣがＲ点で凹歯形ＡＤに
接することが分かる。すなわち、凸歯形ＡＣと凹歯形Ａ
Ｄとの連続的な噛み合いが保証される。かつ、その噛み
合いは、図５で凸歯形ＡＣが移動軌跡ＡＢに沿って平行
移動するとき、Ｑ点が移動軌跡ＡＢ上の任意の点で、直
線ＡＱ上とその延長上にそれぞれ設けた凸歯形上の点Ｐ
と凹歯形上の点Ｒは、段落（００２５）に示すＡＰ＝λ
・ＡＱ、ＡＲ＝（１＋λ）・ＡＱの関係とＡＲ＝ＡＰ＋
ＰＲの関係から、ＰＲ＝ＡＱの関係を持つ。従って、こ
の図でＱ点をＢ点に採ったとき、Ｐ点はＣ点に、Ｒ点は
Ｄ点に来て、この状態でＡＣ＝λ・ＡＢ、ＡＤ＝（１＋
λ）・ＡＢの関係がある。従って、ＣＤ＝ＡＢ、共通部
分のＢＣを除けばＡＣ＝ＢＤの関係が成り立つ。次に、
歯形の動きを考える。今、凸歯形ＡＣが図で凹歯形ＡＤ
に対して下から上に進むとき、噛み合いはＣ点がＤ点と
接触している位置で始まり（このときの歯形ＡＣは図に
は示されていない。）、こ のときＡＣ＝ＢＤからＡ点は
Ｂ点の位置にある。噛み合いの終わりには、図の上部に
示した凸歯形ＡＣの位置にある。従って、両歯形の線素
が接触点の同じ側に位置するような噛み合いの型であ
り、いわゆる追い越し接触型の噛み合いである。
Ｑ点に位置したとき、凸歯形ＡＣがＲ点で凹歯形ＡＤに
接することが分かる。すなわち、凸歯形ＡＣと凹歯形Ａ
Ｄとの連続的な噛み合いが保証される。かつ、その噛み
合いは、図５で凸歯形ＡＣが移動軌跡ＡＢに沿って平行
移動するとき、Ｑ点が移動軌跡ＡＢ上の任意の点で、直
線ＡＱ上とその延長上にそれぞれ設けた凸歯形上の点Ｐ
と凹歯形上の点Ｒは、段落（００２５）に示すＡＰ＝λ
・ＡＱ、ＡＲ＝（１＋λ）・ＡＱの関係とＡＲ＝ＡＰ＋
ＰＲの関係から、ＰＲ＝ＡＱの関係を持つ。従って、こ
の図でＱ点をＢ点に採ったとき、Ｐ点はＣ点に、Ｒ点は
Ｄ点に来て、この状態でＡＣ＝λ・ＡＢ、ＡＤ＝（１＋
λ）・ＡＢの関係がある。従って、ＣＤ＝ＡＢ、共通部
分のＢＣを除けばＡＣ＝ＢＤの関係が成り立つ。次に、
歯形の動きを考える。今、凸歯形ＡＣが図で凹歯形ＡＤ
に対して下から上に進むとき、噛み合いはＣ点がＤ点と
接触している位置で始まり（このときの歯形ＡＣは図に
は示されていない。）、こ のときＡＣ＝ＢＤからＡ点は
Ｂ点の位置にある。噛み合いの終わりには、図の上部に
示した凸歯形ＡＣの位置にある。従って、両歯形の線素
が接触点の同じ側に位置するような噛み合いの型であ
り、いわゆる追い越し接触型の噛み合いである。
【００２９】なお、図６は、これに対し、参考までに、
本発明者による既発明の、すれ違い接触型の噛み合いの
例を示したものである。潤滑油保持の観点からは、追い
越し接触型が優れていることは良く知られている。
本発明者による既発明の、すれ違い接触型の噛み合いの
例を示したものである。潤滑油保持の観点からは、追い
越し接触型が優れていることは良く知られている。
【００３０】本発明の歯形の噛み合いを、剛性内歯車の
一つの歯溝について相対的に、時間の経過を追って描い
たものが図７である。また、歯の半数に渡って空間的に
描いたものが図８である。図８からは、更に歯の噛み合
い領域が長軸付近を除外していることが分かる。このこ
とは、楕円状の変形に伴う曲げ応力が長軸で最大になる
ことを考えると、リム強度を確保する上でも本歯形が優
れていることを示している。
一つの歯溝について相対的に、時間の経過を追って描い
たものが図７である。また、歯の半数に渡って空間的に
描いたものが図８である。図８からは、更に歯の噛み合
い領域が長軸付近を除外していることが分かる。このこ
とは、楕円状の変形に伴う曲げ応力が長軸で最大になる
ことを考えると、リム強度を確保する上でも本歯形が優
れていることを示している。
【００３１】次に、可撓性外歯車のコーニングに対する
性質について考える。本発明の歯形は、基準軸直角断面
の移動軌跡から誘導されたものであり、この歯形が他の
軸直角断面にはそのまま適合しない。これを示したもの
が図９である。図９（ａ）は基準軸直角断面より開口部
側の断面における噛み合いを示し、（ｃ）は基準軸直角
断面よりダイヤフラム側の断面における噛み合いを示
す。
性質について考える。本発明の歯形は、基準軸直角断面
の移動軌跡から誘導されたものであり、この歯形が他の
軸直角断面にはそのまま適合しない。これを示したもの
が図９である。図９（ａ）は基準軸直角断面より開口部
側の断面における噛み合いを示し、（ｃ）は基準軸直角
断面よりダイヤフラム側の断面における噛み合いを示
す。
【００３２】これにより基準軸直角断面よりダイヤフラ
ム側の断面では、両歯形に隙間が生じ干渉の危険が無い
ことが分かる。これに対して、基準軸直角断面より開口
部側の断面では歯が互いに干渉していることが分かる。
このため、本発明では、図１０（ａ）に示すように、基
準軸直角断面より開口部側の歯の干渉量に見合うだけの
レリービングを施し、干渉を避けて正常な噛み合いに近
づける手法を併用する。図９（ｂ）はこのレリービング
を施した場合の開口部側断面における噛み合いを示して
いる。
ム側の断面では、両歯形に隙間が生じ干渉の危険が無い
ことが分かる。これに対して、基準軸直角断面より開口
部側の断面では歯が互いに干渉していることが分かる。
このため、本発明では、図１０（ａ）に示すように、基
準軸直角断面より開口部側の歯の干渉量に見合うだけの
レリービングを施し、干渉を避けて正常な噛み合いに近
づける手法を併用する。図９（ｂ）はこのレリービング
を施した場合の開口部側断面における噛み合いを示して
いる。
【００３３】基準軸直角断面よりダイヤフラム側の断面
では、このままでも差し支えないが、図１０（ｂ）に示
すように、更に基準軸直角断面よりダイヤフラム側の歯
に隙間に見合うだけの逆レリービング（レリービングと
は逆に歯をせり上げること。）を施し、積極的に噛み合
い領域を広げることも可能である。図９（ｄ）はこの場
合の該断面の噛み合いを示すものである。
では、このままでも差し支えないが、図１０（ｂ）に示
すように、更に基準軸直角断面よりダイヤフラム側の歯
に隙間に見合うだけの逆レリービング（レリービングと
は逆に歯をせり上げること。）を施し、積極的に噛み合
い領域を広げることも可能である。図９（ｄ）はこの場
合の該断面の噛み合いを示すものである。
【００３４】以上、本発明をコップ状可撓性外歯車が組
み込まれた撓み噛み合い式歯車装置の歯形に適用した例
を説明した。しかし、本発明は、コーニングを考慮する
必要のない、所謂フラット型の環状をした円筒状可撓性
外歯車が組み込まれた撓み噛み合い式歯車装置の歯形に
も適用できる。この場合には、コーニングによる両歯車
の干渉等を考慮する必要がないので、上記のようなレリ
ービングは不要である。
み込まれた撓み噛み合い式歯車装置の歯形に適用した例
を説明した。しかし、本発明は、コーニングを考慮する
必要のない、所謂フラット型の環状をした円筒状可撓性
外歯車が組み込まれた撓み噛み合い式歯車装置の歯形に
も適用できる。この場合には、コーニングによる両歯車
の干渉等を考慮する必要がないので、上記のようなレリ
ービングは不要である。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、歯面間の潤滑油膜保持
力を大きく高めることができ、歯面摩耗に基づく撓み噛
み合い式歯車装置の許容伝達トルクを大幅に向上するこ
とができる。また、可撓性外歯車の長軸付近を噛み合い
の範囲から除くことにより、可撓性外歯車のリム強度の
向上も計られる。
力を大きく高めることができ、歯面摩耗に基づく撓み噛
み合い式歯車装置の許容伝達トルクを大幅に向上するこ
とができる。また、可撓性外歯車の長軸付近を噛み合い
の範囲から除くことにより、可撓性外歯車のリム強度の
向上も計られる。
【００３６】更に、本発明をコップ状可撓性外歯車を備
えた装置に適用する場合には、可撓性外歯車のコーニン
グの角度によらず適用できる。よって、コップ状可撓性
外歯車の胴長の短いタイプのものにも、本発明はそのま
ま適用できるという利点がある。
えた装置に適用する場合には、可撓性外歯車のコーニン
グの角度によらず適用できる。よって、コップ状可撓性
外歯車の胴長の短いタイプのものにも、本発明はそのま
ま適用できるという利点がある。
【図１】コップ状可撓性外歯車を備えた撓み噛み合い式
歯車装置の斜視図である。
歯車装置の斜視図である。
【図２】図１の装置の概略正面図である。
【図３】コーニングによるコップ状可撓性外歯車の撓み
状況を示す説明図であり、（ａ）はその変形前の含軸断
面、（ｂ）はウエーブ・ジェネレータの長軸を含む含軸
断面であり、（ｃ）は短軸を含む含軸断面である。
状況を示す説明図であり、（ａ）はその変形前の含軸断
面、（ｂ）はウエーブ・ジェネレータの長軸を含む含軸
断面であり、（ｃ）は短軸を含む含軸断面である。
【図４】撓み噛み合い式歯車装置において、剛性内歯車
に対するコップ状可撓性外歯車の歯の、負偏位の場合の
基準軸直角断面上の移動軌跡である。
に対するコップ状可撓性外歯車の歯の、負偏位の場合の
基準軸直角断面上の移動軌跡である。
【図５】本発明の歯形誘導の手法を示す説明図である。
【図６】従来のすれ違い接触型の歯形の噛み合いを示す
説明図である。
説明図である。
【図７】本発明の基準軸直角断面における歯形の噛み合
いを、剛性内歯車の一つの歯溝について相対的に、時間
の経過を追って描いた説明図である。
いを、剛性内歯車の一つの歯溝について相対的に、時間
の経過を追って描いた説明図である。
【図８】本発明の基準軸直角断面における歯形の噛み合
いを、剛性内歯車の半数の歯に渡って空間的に描いた説
明図である。
いを、剛性内歯車の半数の歯に渡って空間的に描いた説
明図である。
【図９】本発明の基準軸直角断面以外の断面における歯
形の噛み合いを示す説明図であり、（ａ）は基準軸直角
断面から開口部側の断面のもの、（ｂ）はそれにレリー
ビングを施した場合、（ｃ）は基準軸直角断面からダイ
ヤフラム側の断面のもの、（ｄ）はそれに逆レリービン
グを施した場合のものである。
形の噛み合いを示す説明図であり、（ａ）は基準軸直角
断面から開口部側の断面のもの、（ｂ）はそれにレリー
ビングを施した場合、（ｃ）は基準軸直角断面からダイ
ヤフラム側の断面のもの、（ｄ）はそれに逆レリービン
グを施した場合のものである。
【図１０】コップ状可撓性外歯車の歯に施す修正の説明
図で、（ａ）は基準軸直角断面から開口部側に施すレリ
ービングを示す図、（ｂ）は更に基準軸直角断面からダ
イヤフラム側に施す逆レリービングを示す図である。
図で、（ａ）は基準軸直角断面から開口部側に施すレリ
ービングを示す図、（ｂ）は更に基準軸直角断面からダ
イヤフラム側に施す逆レリービングを示す図である。
１・・・撓み噛み合い式歯車装置
２・・・剛性内歯車
３・・・可撓性外歯車
３ａ・・・開口部
３ｂ・・・ダイヤフラム
４・・・ウェーブ・ジェネレータ
Ｌ・・・外歯の移動軌跡
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16H 1/32
Claims (3)
- 【請求項１】 剛性内歯車と、その内側の円筒状可撓性
外歯車と、この円筒状可撓性外歯車の横断面を楕円状に
撓ませて、当該円筒状可撓性外歯車を部分的に前記剛性
内歯車に噛み合わせ、これらの噛み合わせ位置を円周方
向に回転させるウェーブ・ジェネレータとを有し、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
じさせる撓み噛み合い式歯車装置であって以下の構成を
備えたことを特徴とする追い越し接触型歯形の撓み噛み
合い式歯車装置。 （ａ）剛性内歯車及び円筒状可撓性外歯車を共に平歯車
とする。 （ｂ）円筒状可撓性外歯車の歯数を剛性内歯車の歯数よ
りも２枚多くする。 （ｃ）円筒状可撓性外歯車の歯形を凸歯形とし、その形
状を、円筒状可撓性外歯車の任意の軸直角断面で剛性内
歯車に対して当該円筒状可撓性外歯車の歯が描く、ラッ
ク近似による移動軌跡における剛性内歯車に対して凸の
部分を、この軌跡上の両歯車歯形の接触の限界点を原点
として、縮小比λで相似変換した曲線とする。 （ｄ）剛性内歯車の歯形を凹歯形とし、その形状を、前
記移動軌跡における剛性内歯車に対して凸の前記と同一
部分を前記接触の限界点を原点として、拡大比（１＋
λ）で相似変換した曲線とすることにより、両歯形の噛
み合いを連続接触可能でかつ追い越し接触型とする。 - 【請求項２】 剛性内歯車と、その内側のコップ状可撓
性外歯車と、このコップ状可撓性外歯車をそのダイヤフ
ラム側から開口部にかけてダイヤフラムからの距離にほ
ぼ比例した撓み量を生ずるように、当該コップ状可撓性
外歯車の横断面を楕円状に撓ませて、当該コップ状可撓
性外歯車を部分的に前記剛性内歯車に噛み合わせ、これ
らの噛み合わせ位置を円周方向に回転させるウェーブ・
ジェネレータとを有し、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撓み噛み合い式歯
車装置であって以下の構成を備えたことを特徴とする追
い越し接触型歯形の撓み噛み合い式歯車装置。 （ａ）剛性内歯車及びコップ状可撓性外歯車を共に平歯
車とする。 （ｂ）コップ状可撓性外歯車の歯数を剛性内歯車の歯数
よりも２枚多くする。 （ｃ）コップ状可撓性外歯車の歯形を凸歯形とし、その
歯形の形状を、コップ状可撓性外歯車の軸直角断面のう
ち、基準に選んだ一つの軸直角断面上で剛性内歯車に対
して当該コップ状可撓性外歯車の歯が描く、ラック近似
による移動軌跡における剛性内歯車の歯に対して凸の部
分を、この軌跡上の両歯車歯形の接触の限界点を原点と
して、縮小比λで相似変換した曲線とする。 （ｄ）剛性内歯車の歯形を凹歯形とし、その形状を、前
記移動軌跡における剛性内歯車に対して凸の前記と同一
部分を前記接触の限界点を原点として、拡大比（１＋
λ）で相似変換した曲線とすることにより、両歯形の噛
み合いを連続接触可能でかつ追い越し接触型とする。 （ｅ）コップ状可撓性外歯車の前記基準に選んだ一つの
軸直角断面より開口部側の歯にレリービングを施こす。 - 【請求項３】 請求項２において、更に、コップ状可撓
性外歯車の前記基準に選んだ一つの軸直角断面よりダイ
ヤフラム側の歯に逆レリービングを施すことを特徴とす
る追い越し接触型歯形の撓み噛み合い式歯車装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10444194A JP3441160B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 追い越し接触型歯形の撓み噛み合い式歯車装置 |
| EP95915326A EP0703385B1 (en) | 1994-04-19 | 1995-04-14 | Flexible meshing type gear device with a passing tooth profile |
| KR1019950705793A KR100360925B1 (ko) | 1994-04-19 | 1995-04-14 | 패스형 치형의 굽힘 기어결합식 기어장치 |
| CA002165571A CA2165571C (en) | 1994-04-19 | 1995-04-14 | Flexible meshing type gear device with a passing tooth profile |
| PCT/JP1995/000738 WO1995028583A1 (fr) | 1994-04-19 | 1995-04-14 | Dispositif a engrenage du type a engrenement souple dote d'un profil de dents continu |
| DE69507559T DE69507559T2 (de) | 1994-04-19 | 1995-04-14 | Harmonisches getriebe mit zahnprofil für durchgehenden eingriff |
| US08/564,209 US5687620A (en) | 1994-04-19 | 1995-04-14 | Flexible meshing type gear device with a passing tooth profile |
| TW085213233U TW324488U (en) | 1994-04-19 | 1995-05-03 | Flexible engagement gear device of transcendental teeth type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10444194A JP3441160B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 追い越し接触型歯形の撓み噛み合い式歯車装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07293643A JPH07293643A (ja) | 1995-11-07 |
| JP3441160B2 true JP3441160B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=14380751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10444194A Expired - Lifetime JP3441160B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 追い越し接触型歯形の撓み噛み合い式歯車装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5687620A (ja) |
| EP (1) | EP0703385B1 (ja) |
| JP (1) | JP3441160B2 (ja) |
| KR (1) | KR100360925B1 (ja) |
| CA (1) | CA2165571C (ja) |
| DE (1) | DE69507559T2 (ja) |
| TW (1) | TW324488U (ja) |
| WO (1) | WO1995028583A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4357054B2 (ja) * | 1999-11-22 | 2009-11-04 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 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 |
| JP2003176857A (ja) * | 2001-12-11 | 2003-06-27 | Teijin Seiki Co Ltd | 噛み合い式歯車装置用フレクススプラインおよびそのフレクススプラインを備えた噛み合い式歯車装置 |
| CN100453846C (zh) * | 2003-10-30 | 2009-01-21 | 谐波传动系统有限公司 | 具有宽范围啮合齿形的波动齿轮驱动装置 |
| DE112004002890B4 (de) * | 2004-06-07 | 2015-12-31 | Harmonic Drive Systems Inc. | Wellgetriebe-Trieb mit Zahnprofil für hohes Drehmoment des Ratschens |
| 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 |
| 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 |
| US8776638B2 (en) | 2008-12-18 | 2014-07-15 | Harmonic Drive Systems Inc. | Wave gear device having three-dimensionally contactable shifted tooth profile |
| 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 |
| JP5165120B2 (ja) * | 2011-05-09 | 2013-03-21 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | ３次元連続接触歯形を有する波動歯車装置 |
| KR101485863B1 (ko) * | 2012-08-17 | 2015-01-26 | 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈 | 3 차원 접촉 치형을 가지는 파동 기어 장치 |
| CN103939575B (zh) * | 2014-04-10 | 2016-05-11 | 重庆大学 | 基于共轭曲线的点接触齿轮、啮合副及其加工刀具 |
| KR101743675B1 (ko) | 2014-12-09 | 2017-06-05 | 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈 | 추월형 맞물림의 음편위 파동 기어 장치 |
| US11092224B2 (en) | 2017-10-10 | 2021-08-17 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method of developing spline profile |
| JP2019199893A (ja) | 2018-05-14 | 2019-11-21 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット、歯車装置および歯車装置ユニット |
| USD937332S1 (en) * | 2020-06-30 | 2021-11-30 | Harmonic Drive Systems Inc. | Speed reducer |
| USD971978S1 (en) * | 2020-09-09 | 2022-12-06 | Harmonic Drive Systems Inc. | Speed reducer |
| CN117377839A (zh) * | 2021-06-01 | 2024-01-09 | 谐波传动系统有限公司 | 波动齿轮装置的齿廓设计方法 |
| CN117772808B (zh) * | 2024-02-23 | 2024-05-10 | 太原理工大学 | 一种校准异速比的齿轮装置及异步轧机 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0113375B1 (en) * | 1982-06-18 | 1987-09-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Reduction gear |
| JPH0784896B2 (ja) * | 1986-11-05 | 1995-09-13 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 撓み噛み合い式歯車装置 |
| JP2503027B2 (ja) * | 1987-09-21 | 1996-06-05 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 撓みかみ合い式歯車装置 |
| JP2612591B2 (ja) * | 1988-05-18 | 1997-05-21 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | たわみ噛み合い式歯車装置 |
| JP2535503Y2 (ja) * | 1991-05-20 | 1997-05-14 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | カップ型歯車式調和変速装置における外歯および内歯の噛み合わせ構造 |
| JP3230596B2 (ja) * | 1991-12-24 | 2001-11-19 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 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 |
| JP3230595B2 (ja) * | 1991-12-24 | 2001-11-19 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 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 |
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-
1994
- 1994-04-19 JP JP10444194A patent/JP3441160B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-04-14 DE DE69507559T patent/DE69507559T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-14 EP EP95915326A patent/EP0703385B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 1995-04-14 CA CA002165571A patent/CA2165571C/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-14 WO PCT/JP1995/000738 patent/WO1995028583A1/ja active IP Right Grant
- 1995-04-14 US US08/564,209 patent/US5687620A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-03 TW TW085213233U patent/TW324488U/zh unknown
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