JPH04128558U - カツ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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カップ型の歯車式調和変速装置において、コ
ーニング角の増大に伴って外歯と内歯との噛み合いが波
動発生器によって適切に支持されなくなる事態を回避す
ること。 【構成】 減速機１において、その波動発生器４におけ
る外歯歯車部材３の支持面の中心Ｏ２の位置を、外歯歯
車部材３の開放端３ａからこの中心Ｏ２までの距離Ｌ１
が、３Ｄ・ｔａｎΘ ＜ Ｌ１ ＜ １０Ｄ・ｔａｎ
Θの範囲内となるように設定してある。これにより、中
心Ｏ２は、実質的に、外歯と内歯との噛み合い領域の中
心、あるいはその近傍位置に配置される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はカップ型の歯車式調和変速装置に関し、その外歯および内歯の噛み合 わせ構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般的なカップ型歯車式調和変速装置は、本考案の実施例を示す図１および図 ２を参照して説明すると、剛性の環状内歯歯車部材２と、その内側に配置した可 撓性のカップ型外歯歯車部材３と、この外歯歯車部材の内側に嵌め込んだ楕円形 の波動発生器４から基本的に構成されている。図２に示すように、カップ型外歯 歯車部材３は、波動発生器４によって楕円形に撓まされて長軸両端の位置で剛性 内歯歯車部材２に噛み合っている。波動発生器４を回転させると、これら２か所 の噛み合い位置が円周方向に移動する。ここに、外歯と内歯の歯数は異なってお り、これらの歯数差に応じてカップ型外歯歯車部材３と内歯歯車部材２との間に 相対回転運動が発生する。波動発生器４の側は通常は高速回転源に接続され、剛 性の内歯歯車部材２は固定されて、カップ型の外歯歯車部材３から変速後の回転 出力が取り出される。

【０００３】 ここに、カップ型の外歯歯車部材３は、筒状の胴部３１と、この一端側に連続 してカップ形状の底部を形成する円板状ダイヤフラム部３２と、このダイヤフラ ム部３２の中心部に形成した肉厚のボス部３３とから構成されている。筒状の胴 部の開放端側の外周には外歯３４が形成されている。一方、波動発生器４は、楕 円形状をした剛性カム板４２と、この外周に嵌めたボールベアリング４３とから 構成され、ボールベアリングの外輪４３１の外周面が、カップ型の外歯歯車部材 ３の支持面を規定している。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

この構成の変速装置の小型化を図るためにはカップ型の外歯歯車部材３の軸長 を短くすることが考えられる。この変速装置を短胴型変速装置と呼ぶものとする と、この短胴型の変速装置においては、波動発生器によるカップ型外歯歯車部材 の開き角度が大きくなる。図３を参照して説明すると、一般的に使用されている カップ型外歯歯車部材３Ａに対して、軸長を短くした短胴型の変速装置における カップ型外歯歯車部材３は、半径方向の撓み量が同一であっても、その開き角度 、すなわちコーニング角Θが大きくなる。この結果、外歯と内歯との噛み合い位 置が移動する。

【０００５】 図４および図５を参照して説明すると、図４に示すように、コーニング角Θが 小さい場合には、内歯２１と外歯３４とは斜線で示すような噛み合い領域Ａで噛 み合っており、この領域Ａに対応する位置にボールベアリング４３が位置してい る。しかるに、図５に示すように、コーニング角Θが大きくなると、外歯３４は その先端側の僅かな部分で内歯２１と噛み合う状態となるので、相互の噛み合い 領域Ａは全体として先端側が移動し、ボールベアリング４３から離れてしまう。

【０００６】 このような状態になると、ボールベアリングによって外歯と内歯との噛み合いが 適正な状態に保持されなくなり、ここを介してのトルク伝達も不確実となる。

【０００７】 しかしながら、従来においてはこのような問題点については何ら認識されてお らず、従って、その改善策についても何ら提案されていないのが現状である。

【０００８】 本考案の課題は、このようなカップ型の歯車式調和変速装置を短胴型とするこ とに伴って発生する新たな問題点に着目して、外歯と内歯との噛み合いを常に望 ましい状態に保持可能な構造を実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するために、本考案のカップ型の歯車式調和変速装置におい ては、歯幅方向における外歯と内歯との間の噛み合い領域の中心に対して、波動 発生器におけるカップ型外歯歯車部材の支持面の中心位置を、歯幅方向において 実質的に一致させる構成を採用している。

【００１０】 一般的には、波動発生器の支持面における上記中心位置は、カップ型外歯歯車 部材の開放端から歯幅方向に測定した場合、外歯の歯幅の１／２以内にあること が望ましい。

【００１１】 また、波動発生器によって半径方向に撓まさせることによって発生するカップ 型外歯歯車部材のコーニング角をΘとし、外歯のピッチ円の直径をＤとすると、 波動発生器の支持面における上記中心位置は、カップ型外歯歯車部材の開放端側 からこの中心位置までの距離Ｌ１がほぼ、３Ｄ・ｔａｎΘと１０Ｄ・ｔａｎΘの 間となるように設定することが望ましい。

【００１２】 さらには、このＬ１の値がほぼＤ／１０以下となるように、上記中心位置を設 定することが望ましい。

【００１３】

【実施例】

以下に、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

【００１４】 図１および図２には、本例のカップ型歯車式調和減速機の縦断面および側面の 概略をそれぞれ示してある。本例の減速機の基本的構成は一般的に知られている ものと同一であるので詳細な説明は省略する。

【００１５】 本例においては、内歯２１と外歯３４との噛み合い領域の中心に対して、波動 発生器４のボールベアリング４３の中心とを一致させるように構成してある。図 ４を参照して説明すると、内歯と外歯との噛み合い領域とはこれらの図において 斜線で示す領域Ａであり、この中心とは、斜線で示す領域の重心位置Ｏ１を意味 している。また、波動発生器４のボールベアリング４３の中心（支持面の中心） とは、ボール４３２の中心Ｏ２を意味している。

【００１６】 本例では、この構成を実現するために、ボールベアリング中心Ｏ２の位置を次 のように設定している。これを、図６を参照して説明する。この図において、ｌ はカップ型外歯歯車部材３の底面からボールベアリング中心Ｏ２までの距離であ る。ｄはボールベアリング中心Ｏ２の位置での外歯歯車部材３の半径方向への撓 み量である。Ｄは外歯のピッチ円の直径である。Θはコーニング角である。また 、Ｌは外歯の歯幅である。ボールベアリング中心Ｏ２から、カップ型外歯歯車部 材３の開放端３ａまでの距離をＬ１とすると、本例においては、このＬ１が以下 の式（１）および式（２）で規定される範囲内となるように設定されている。

【００１７】 ３Ｄ・ｔａｎΘ ＜ Ｌ１ ＜ １０Ｄ・ｔａｎΘ （１） Ｌ１ ＜ Ｄ／１０ （２） ここで、ｔａｎΘは、式（３）によって近似できる。

【００１８】 ｔａｎΘ＝ｄ／２ｌ （３） よって、ｘ＝（ｄ／２ｌ）・Ｄとすると、式（１）は式（４）のように近似でき る。

【００１９】 ３ｘ ＜ Ｌ１ ＜ １０ｘ （４） 一般的に、コーニング角Θは減速機の速比により異なる。速比が１／５０程度 と小さい場合には、Ｌ１は３ｘに近い値に設定され、速比が１／１６０程度と大 きい場合には、Ｌ１は１０ｘに近い値に設定される。

【００２０】 なお、外歯と内歯との干渉等を回避するために、外歯の歯幅Ｗの上限を式（５ ）によって制限することが好ましい。

【００２１】 Ｌ ＜ ０．２４Ｄ （５） このようにして、ベアリング中心Ｏ２の位置を設定すれば、コーニング角が増 減しても、常に、外歯と内歯の噛み合い領域の中心、あるいはその近傍位置にベ アリング中心Ｏ２を位置させることができる。よって、本実施例によれば、ボー ルベアリングによって外歯と内歯との噛み合いが適正な状態で支持される。

【００２２】 なお、本例においては、波動発生器として楕円形状のものを用い、カップ型外 歯歯車部材を楕円形状に撓めて、２か所で外歯と内歯とを噛み合わせるようにし ている。しかし、本発明はこの形式の減速機に限定されるものではなく、３か所 以上の位置において噛み合いが形成されるカップ型の歯車式調和変速装置につい ても同様に適用できる。

【００２３】 次に、図７から図１０を参照して、更に詳しく外歯と内歯との噛み合い状態を 考察する。これらの図に示すように、コーニング角が増大すると、内歯２１に対 する外歯３４の接触領域が減少すると共に、相互の歯部の干渉の危険性が増大す る。すなわち、ボールベアリング４３によって支持されている噛み合いの中央部 分においては、図９に示すように適正な噛み合い状態が形成される。しかし、胴 部３１寄りの噛み合いは、図８に示すように、噛み合いが不十分となると共に、 歯部の噛み合わせ側において干渉が発生する。同様に、先端側寄りの噛み合いも 、図１０に示すように、噛み合いが過剰となると共に、歯部の噛み合わせ側にお いて干渉が発生する。

【００２４】 このような干渉を回避するためには、歯幅の胴長に対する比率を小さくすると 共に、図１１において実線で示すように、外歯歯車部材３の外歯３４に施すレリ ービング量を調整して、どの断面においても円滑な噛み合いを実現することが望 ましい。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のカップ型の歯車式調和変速装置においては、外 歯と内歯との噛み合い領域の中心に、波動発生器におけるカップ型外歯歯車部材 の支持面の中心が実質的に位置する構成を採用している。従って、本考案によれ ば、カップ型の歯車式調和変速装置をいわゆる短胴型にすることによって外歯歯 車部材のコーニング角が増大したとしても、外歯と内歯の噛み合い位置を波動発 生器の側によって適正な状態で支持することができる。よって、コーニング角の 増大に伴って発生する弊害を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例であるカップ型の歯車
式調和減速機を示す概略縦断面図である。

【図２】図１の減速機の概略側面図である。

【図３】コーニング角の増加を説明するための説明図で
ある。

【図４】外歯と内歯との噛み合い状態とコーニング角と
の関係を誇張して示す説明図である。

【図５】外歯と内歯との噛み合い状態とコーニング角と
の関係を誇張して示す説明図である。

【図６】図１の減速機における各部分の寸法パラメータ
を示す説明図である。

【図７】カップ形の歯車式調和減速機にける外歯と内歯
との噛み合い部分を示す部分断面図である。

【図８】図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した
部分の噛み合い状態を示すための説明図である。

【図９】図７におけるＩＸ−ＩＸ線で切断した部分の噛
み合い状態を示すための説明図である。

【図１０】図７におけるＸ−Ｘ線で切断した部分の噛み
合い状態を示すための説明図である。

【図１１】外歯に施すレリービングを示すための説明図
である。

【符号の説明】

１・・・減速機 ２・・・内歯歯車部材 ２１・・・内歯 ３・・・外歯歯車部材 ３ａ・・・開放端 ３１・・・胴部 ３４・・・外歯 ４・・・波動発生器 ４２・・・楕円形カム板 ４３・・・ボールベアリング ４３１・・・外輪 ４３２・・・ボール Ａ・・・外歯と内歯の噛み合い領域 Ｏ１・・・噛み合い領域Ａの中心（重心） Ｏ２・・・ボールの中心（支持面の中心） Ｌ１・・・外歯歯車部材の開放端から中心Ｏ２までの距
離 Θ・・・コーニング角

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 剛性の環状内歯歯車部材と、この内側に
   配置された可撓性のカップ型外歯歯車部材と、このカッ
   プ形外歯歯車部材を半径方向に撓ませて、外歯を前記環
   状内歯歯車部材の内歯に対して部分的に噛み合わせると
   共に、この噛み合わせ位置を円周方向に移動させること
   により、前記環状内歯歯車部材および前記カップ形外歯
   歯車部材の間に相対回転を発生させる波動発生器とを有
   するカップ型歯車式調和変速装置において、歯幅方向に
   おける前記外歯と前記内歯との間の噛み合い領域の中心
   に対して、前記波動発生器における前記カップ型外歯歯
   車部材の支持面の中心位置が、前記歯幅方向において実
   質的に一致するように設定されていることを特徴とする
   外歯および内歯の噛み合わせ構造。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記波動発生器の前
   記支持面の中心位置は、前記カップ型外歯歯車部材の開
   放端側から前記歯幅方向に測定した場合、前記外歯の歯
   幅をＷとすると、Ｗ／２以内のにあることを特徴とする
   外歯および内歯の噛み合わせ構造。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記波動発生器によ
   って半径方向に撓まさせることによって発生する前記カ
   ップ型外歯歯車部材のコーニング角をΘとし、外歯のピ
   ッチ円の直径をＤとすると、前記カップ型外歯歯車部材
   の開放端から前記波動発生器の前記支持面の中心位置ま
   での距離距離Ｌ１が、ほぼ、３Ｄ・ｔａｎΘから１０Ｄ
   ・ｔａｎΘまでの範囲内の値となるように、この支持面
   の中心位置が決定されていることを特徴とする外歯およ
   び内歯の噛み合わせ構造。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記Ｌ１の値は、ほ
   ぼＤ／１０以下の値であることを特徴とする外歯および
   内歯の噛み合わせ構造。