BR112017000370B1

BR112017000370B1 - Engrenagem com onda de tensão do tipo duplo

Info

Publication number: BR112017000370B1
Application number: BR112017000370-8A
Authority: BR
Inventors: Yoshihide Kiyosawa; Jun Handa; Noboru Takizawa; Xin Yue Zhang
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2023-02-14
Also published as: EP3173659B1; RU2658846C1; MX2017001006A; BR112017000370A2; JP6370624B2; WO2016013380A1; US10309513B2; EP3173659A4; TWI608185B; EP3173659A1; US20170211679A1; CN106536976A; KR101918011B1; KR20170010320A; JP2016023744A; CN106536976B; TW201610324A

Abstract

Trata-se de uma engrenagem externamente dentada (4) de uma engrenagem com onda de tensão do tipo duplo (1) dotada de primeiros e segundos dentes externos (7, 8) que têm diferentes números de dentes, e é flexionada em um formato de elipse por um gerador de onda. Quando os valores teóricos (d1, d2) das quantidades de flexão radial em posições de eixo geométrico principal dos primeiros e segundos dentes externos (7, 8) flexionados no formato de elipse são expressados por d1=m1n1 e d2=m2n2 (m1 e m2 representam os módulos dos primeiros e dos segundos dentes externos, e n1 e n2 representam números inteiros positivos), as quantidades de flexão radial (d1a, d2a) dos primeiros e dos segundos dentes externos (7, 8) flexionados pelo gerador de onda (5) satisfazem d1a=ód1 e d2a= ód2, em que 1,25 óóó3. Consequentemente, uma engrenagem com onda de tensão do tipo duplo pode ser alcançada com a qual os primeiros e os segundos dentes externos que têm diferentes números podem ser adequadamente flexionados para formar excelentes estados de correlação com respectivas engrenagens internamente dentadas.

Description

[CAMPO DA TÉCNICA]

[0001] A presente invenção refere-se a uma engrenagem com onda de tensão que tem um par de engrenagens internamente dentadas, uma engrenagem externamente dentada cilíndrica com capacidade de se flexionar em uma direção radial, e um gerador de onda.

[ANTECEDENTES DA TÉCNICA]

[0002] As engrenagens com onda de tensão que têm engrenagens externamente dentadas cilíndricas são tipicamente dotadas de uma engrenagem internamente dentada de lado estacionário presa com a finalidade de não girar, um gerador de onda que é um elemento de inserção de rotação, uma engrenagem internamente dentada de lado de acionamento que é um elemento de emissão de rotação reduzida, e uma engrenagem externamente dentada cilíndrica com capacidade de se flexionar na direção radial e entrelaçar com a engrenagem internamente dentada de lado estacionário e a engrenagem internamente dentada de lado de acionamento. Em engrenagens com onda de tensão típicas, a engrenagem externamente dentada é provocada a se flexionar em um formato de elipse, em que engrenagem externamente dentada flexionada em formato de elipse entrelaça com as engrenagens internamente dentadas de lado de acionamento e de lado estacionário em ambas as posições de extremidade ao longo do eixo geométrico principal do formato de elipse.

[0003] O Documento de Patente 1 revela uma engrenagem com onda de tensão típica na qual o número de dentes da engrenagem internamente dentada de lado estacionário é duas vezes maior do que o da engrenagem externamente dentada, e o número de dentes da engrenagem internamente dentada de lado de acionamento é igual ao da engrenagem externamente dentada. Os dentes externos da engrenagem externamente dentada são bisseccionados na porção central de direção de traço de dente dos mesmos, em que uma das porções de dente externo tem capacidade de entrelaçar com a engrenagem internamente dentada de lado estacionário, e a outra das porções de dente externo tem capacidade de entrelaçar com a engrenagem internamente dentada de lado de acionamento. Quando o gerador de onda gira, a engrenagem externamente dentada é girada a uma razão de velocidade de acordo com a diferença em número de dentes entre a engrenagem externamente dentada e a engrenagem internamente dentada de lado estacionário. A rotação de velocidade reduzida da engrenagem externamente dentada é emitida a partir da engrenagem internamente dentada de lado de acionamento, que gira integralmente com a engrenagem externamente dentada.

[0004] O Documento de Patente 2 revela uma engrenagem com onda de tensão na qual o número de dentes da engrenagem internamente dentada de lado estacionário é duas vezes maior que o da engrenagem externamente dentada, e o número de dentes da engrenagem internamente dentada de lado de acionamento é duas vezes menor que o da engrenagem externamente dentada. Nessa engrenagem com onda de tensão, quando o gerador de onda gira, a engrenagem externamente dentada gira mais lentamente em uma razão de velocidade que corresponde à diferença no número de dentes em relação à engrenagem internamente dentada de lado estacionário. A rotação da engrenagem externamente dentada é aumentada em uma razão de velocidade que corresponde à diferença em número e dentes entre a engrenagem externamente dentada e a engrenagem internamente dentada de lado de acionamento, e é emitida a partir da engrenagem internamente dentada de lado de acionamento. A rotação emitida a partir da engrenagem internamente dentada de lado de acionamento é reduzida a uma razão de velocidade de menos que 50 em relação à rotação inserida no gerador de onda.

[0005] Os Documentos de Patente 2 e 3 revelam engrenagens com onda de tensão que têm geradores de onda que têm duas fileiras de mancais esféricos. Esse tipo de gerador de onda é configurado a partir de um plugue rígido que tem uma superfície periférica externa de contorno em elipse, e duas fileiras de mancais esféricos encaixados na superfície periférica externa. A engrenagem internamente dentada flexível é pressionada radialmente para fora pelas duas porções de extremidade de eixo geométrico principal das superfícies periféricas externas dos traços externos flexionados em forma de elipse dos mancais esféricos, e o entrelaçamento da engrenagem internamente dentada flexível em relação às primeira e segunda engrenagens internamente dentadas rígidas é sustentado.

DOCUMENTOS DE TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTOS DE PATENTE

[0006] Documento de Patente 1: JP-A 2011-112214

[0007] Documento de Patente 2: JP-A 02-275147

[0008] Documento de Patente 3: JP-U01-91151

[SUMÁRIO DA INVENÇÃO] [PROBLEMAS A SEREM SOLUCIONADOS PELA INVENÇÃO]

[0009] Considera-se que, na engrenagem externamente dentada usada no presente documento, os primeiros dentes com capacidade de entrelaçar com uma primeira engrenagem internamente dentada e os segundos dentes com capacidade de entrelaçar com uma outra segunda engrenagem internamente dentada são formados na superfície periférica externa de um corpo cilíndrico radialmente flexível, em que os segundos dentes diferem em número dos primeiros dentes. A adoção de tal configuração torna possível realizar uma engrenagem com onda de tensão que tem uma razão de engrenagem menor que 50 de uma maneira similar como na engrenagem com onda de tensão revelada no Documento de Patente 2. Adicionalmente, essa configuração permite que uma engrenagem com onda de tensão que tem uma razão de velocidade menor que 50 seja projetada com um grau de liberdade maior do que na engrenagem com onda de tensão revelada do Documento de Patente 2.

[0010] No presente relatório descritivo, uma engrenagem com onda de tensão que tem uma engrenagem externamente dentada na qual os primeiros e segundos dentes externos diferem em número são formados na superfície periférica externa de um corpo cilíndrico flexível é chamada de "engrenagem com onda de tensão de tipo duplo".

[0011] Em uma engrenagem com onda de tensão de tipo duplo, os primeiros dentes externos e os segundos dentes externos de uma engrenagem externamente dentada são formados na superfície periférica externa de um corpo cilíndrico compartilhado, e as partes de aro de fundo de dente dos primeiros e dos segundos dentes externos são conectadas entre si. Quando o corpo cilíndrico é provocado pelo gerador de onda a flexionar em um formato de elipse, os primeiros e segundos dentes externos, que diferem em número, respectivamente, se entrelaçam com engrenagens internamente dentadas.

[0012] A determinação da quantidade de flexão de cada um desses dentes externos tem um efeito maior do estado de entrelaçamento, resistência a desgaste e resistência à fadiga de aro de dente de cada um dos dentes externos. Adicionalmente, o estado de flexão de cada um dos dentes externos tem um efeito maior na distribuição de carga de esfera de cada um dos mancais de onda do gerador de onda, em que os mancais de onda sustentam os primeiros e os segundos dentes externos, respectivamente. Isso também tem efeito sobre a vida útil desses mancais de onda.

[0013] Quando os primeiros e os segundos dentes externos são formados em engrenagens separadas, as respectivas engrenagens podem ser flexionadas em formato de elipse com a finalidade de ter uma quantidade de flexão adequada para cada engrenagem. Através disso é possível que os primeiros e os segundos dentes externos se entrelacem com os dentes internos correspondentes em um estado de entrelaçamento adequado.

[0014] Entretanto, quando a engrenagem com onda de tensão do tipo duplo é considerada, uma vez que os primeiros e os segundos dentes externos são formados em um corpo cilíndrico compartilhado, os mesmos não podem ser flexionados separadamente por diferentes quantidades de flexão de acordo com os números desses dentes externos. Adicionalmente, quando o corpo cilíndrico é provocado a flexionar por uma quantidade de flexão adequada para os dentes externos, não é possível em alguns casos manter o estado de entrelaçamento dos outros dentes externos em um estado apropriado. Adicionalmente, uma vez um dos estados de entrelaçamento dos primeiros e segundos dentes externos tem um efeito sobre outro dentre os estados de entrelaçamentos dos mesmos, cada um dos dentes externos não pode flexionar em um estado apropriado se a interação mútua entre os estados de entrelaçamento desses dentes externos não for considerada.

[0015] Em vista das desvantagens descritas acima, um objetivo da presente invenção consiste em fornecer uma engrenagem com onda de tensão do tipo duplo na qual os primeiros e os segundos dentes externos têm diferentes números de dente podem ser flexionados apropriadamente para formar estados de entrelaçamento adequados em relação às respectivas engrenagens internamente dentadas.

[0016] Um outro objetivo da presente invenção consiste em fornecer uma engrenagem com onda de tensão do tipo duplo na qual é possível ponderar a distribuição de carga de esfera de mancal do mancal de onda do gerador de onda para que sustenta os primeiros e os segundos dentes externos ao flexionar os primeiros e os segundos dentes externos com diferentes números de dente de uma maneira adequada.

MEIOS PARA SOLUCIONAR OS PROBLEMAS

[0017] A fim de solucionar o problema descrito acima, uma engrenagem com onda de tensão de tipo duplo da presente invenção é caracterizada por incluir:

[0018] uma primeira engrenagem internamente dentada rígida na qual primeiros dentes internos são formados;

[0019] uma segunda engrenagem internamente dentada rígida na qual segundos dentes internos são formados, em que a segunda engrenagem internamente dentada é disposta com a finalidade de ser coaxialmente alinhada em paralelo com a primeira engrenagem internamente dentada;

[0020] uma engrenagem externamente dentada flexível na qual primeiros dentes externos com capacidade de entrelaçar com os primeiros dentes internos e os segundos dentes externos com capacidade de entrelaçar com os segundos dentes internos são formados na superfície periférica externa de um corpo cilíndrico radialmente flexível, em que os segundos dentes diferem em número dos primeiros dentes, e a engrenagem externamente dentada é disposta coaxialmente dentro da primeira e da segunda engrenagens internamente dentadas; e

[0021] um gerador de onda que faz com que a engrenagem externamente dentada se flexione em um formato de elipse, fazendo com que os primeiros dentes externos entrelacem parcialmente com os primeiros dentes internos e fazendo com que os segundos dentes externos entrelacem parcialmente com os segundos dentes internos;

[0022] em que, quando m1 é o módulo dos primeiros dentes externos, m2 é o módulo dos segundos dentes externos,

[0023] n1 e n2 são números inteiros positivos, 2n1 é a diferença em número de dentes entre os primeiros dentes externos e os primeiros dentes internos, e 2n2 é a diferença em número de dentes entre os segundos dentes externos e os segundos dentes internos, e

[0024] o valor teórico d1 da quantidade pela qual os primeiros dentes externos são radialmente flexionados em posições de eixo geométrico principal e o valor teórico d2 da quantidade pela qual os segundos dentes externos são radialmente flexionados quando a engrenagem externamente flexionada é flexionada em um formato de elipse são respectivamente representados pelas relações

[0025] as quantidades d1a e d2a satisfazem as relações

[0026] em que d1a é uma quantidade pela qual os primeiros dentes externos são radialmente flexionados pelo gerador de onda, d2a é a quantidade pela qual os segundos dentes externos são radialmente flexionados pelo gerador de onda, e w é um coeficiente que tem um valor maior do que 1.

[0027] Em outras palavras, as quantidades de flexão radial d1a e d2a dos primeiros e segundos dentes externos são ambas definidas como maiores que seus valores teóricos d1 e d2, respectivamente. Mais especificamente, o formato de perfil do gerador de onda é definida de modo que os primeiros e os segundos dentes externos sejam flexionados por tais quantidades flexíveis.

[0028] É preferencial que o valor do coeficiente w esteja dentro da seguinte faixa:

[0029] O círculo neutro de aro é o círculo que atravessa o centro de espessura do corpo cilíndrico (aro de fundo de dente) em um estado no qual a engrenagem externamente dentada é perfeitamente circular antes de ser flexionada em um formato de elipse. O círculo neutro de aro é deformado em um formato de elipse devido à engrenagem externamente dentada que é flexionada em um formato de elipse. Esse círculo deformado é chamado de "curva neutra de aro em formato de elipse". A quantidade pela qual a engrenagem externamente dentada é radialmente flexionada é a diferença entre o raio do eixo geométrico principal da curva neutra de aro em formato de elipse e o raio do círculo neutro de aro. Essa quantidade é representada por Kmn, em que m é o módulo da engrenagem externamente dentada, 2n é a diferença em número de dentes em relação às engrenagens internamente dentadas (n é um número positivo inteiro), e K é o coeficiente de deflexão. A quantidade mn de flexão radial quando K é igual a 1 é um valor obtido pela divisão do diâmetro de círculo de arfagem da engrenagem externamente dentada pela razão de redução de quando a engrenagem internamente dentada rígida é presa; esse é o valor teórico (quantidade de flexão em uma deflexão padrão) da quantidade de flexão radial.

[0030] Dessa forma, no caso dos primeiros e dos segundos dentes externos 7 e 8 que diferem em número e são formados na superfície periférica externa do mesmo corpo cilíndrico, os diâmetros de círculo de intervalos dos dentes em ambos os lados são aproximadamente iguais e, portanto, o valor teórico mn da quantidade de flexão radial é menor para os dentes externos que têm números de dente maiores.

[0031] Na presente invenção, as quantidades de flexão radial dos primeiros e dos segundos dentes externos que diferem em número são definidas como maiores que os valores teóricos (w>1) conforme descrito acima. Quando as quantidades de flexão dos primeiros e dos segundos dentes externos são definidas como maiores que os valores teóricos, ambos os dentes externos podem ser entrelaçados com os dentes internos, respectivamente, de uma maneira adequada, de modo que seja é possível melhorar a resistência a desgaste e a resistência à fadiga de fundo de dente dos primeiros e dos segundos dentes externos. Em particular, ao definir o valor de w conforme descrito acima, é possível estabelecer um estado de entrelaçamento adequado dos primeiros e dos segundos dentes externos, e a resistência a desgaste e resistência à fadiga de fundo de dente dos mesmos pode ser melhorada.

[0032] Em um caso em que o gerador de onda é dotado de duas fileiras de mancais de onda para sustentar os primeiros e os segundos dentes externos, é possível ponderar a distribuição de carga de esfera de mancal de cada um dos mancais de onda. Com isso, o tempo de vida dos mancais de onda pode ser prolongado.

[0033] Na engrenagem com onda de tensão do tipo duplo da presente invenção, uma razão de velocidade R1 entre a primeira engrenagem internamente dentada e a engrenagem externamente dentada que tem primeiros dentes externos, uma razão de velocidade R2 entre a segunda engrenagem internamente dentada e a engrenagem externamente dentada que tem segundos dentes externos e uma razão de velocidade R da engrenagem com onda de tensão são respectivamente definidas da seguinte forma:

[0034] em que Zc1 é o número de dente dos primeiros dentes internos, Zc2 é o número de dente dos segundos dentes internos, Zf1 é o número de dente dos primeiros dentes externos, e Zf2 é o número de dente dos segundos dentes externos.

[0035] Consequentemente, é possível obter uma razão de velocidade menor do que 50, por exemplo, uma razão de velocidade apreciavelmente menor do que 30. Adicionalmente, diferentemente da técnica anterior, os primeiros dentes externos e os segundos dentes externos que diferem em número e módulo são formados como os dentes externos da engrenagem externamente dentada. Consequentemente, há um grau de liberdade maior no projeto para definir a razão de velocidade, e uma engrenagem com onda de tensão que tem uma razão de velocidade baixa pode ser realizada mais facilmente do que na técnica anterior.

[0036] Na engrenagem com onda de tensão de tipo duplo da presente invenção, o número Zf1 dos primeiros dentes externos difere do número Zc1 dos primeiros dentes internos, e o número Zf2 de segundos dentes externos difere do número Zc2 de segundos dentes internos. Por exemplo, o número Zf1 de primeiros dentes externos é menor que o número Zc1 de primeiros dentes internos, e o número Zc1 de primeiros dentes internos e o número Zc2 de segundos dentes internos são iguais entre si.

[0037] Além disso, o que gerador de onda é definido como um elemento de inserção de rotação; e uma dentre a primeira engrenagem internamente dentada e a segunda engrenagem internamente dentada é definida como uma engrenagem internamente dentada de lado estacionário presa com a finalidade de não girar, e a outra dentre a primeira engrenagem internamente dentada e a segunda engrenagem internamente dentada é uma engrenagem internamente dentada de lado de acionamento que é um elemento de emissão de rotação reduzida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0038] A Figura 1 é uma vista de superfície de extremidade e uma vista em corte transversal longitudinal de uma engrenagem com onda de tensão de tipo duplo à qual a presente invenção é aplicada;

[0039] A Figura 2 é um diagrama esquemático da engrenagem com onda de tensão de tipo duplo mostrada na Figura 1;

[0040] A Figura 3 é uma vista em corte transversal parcial ampliada da engrenagem com onda de tensão mostrada na Figura 1;

[0041] A Figura 4 é um diagrama que mostra o estado flexionado da engrenagem externamente dentada mostrada na Figura 1; e

MODOS PARA EXECUTAR A INVENÇÃO

[0042] Uma modalidade de uma engrenagem com onda de tensão de tipo duplo à qual a presente invenção é aplicada é descrita abaixo em referência aos desenhos anexos.

[0043] A Figura 1(a) é uma vista de superfície de extremidade e uma vista em corte transversal longitudinal que mostram uma engrenagem com onda de tensão do tipo duplo (chamada abaixo simplesmente de "engrenagem com onda de tensão") de acordo com uma modalidade da presente invenção, e a Figura 1(b) é uma vista em corte transversal longitudinal que mostra uma porção cortada ao longo da linha b-b da Figura 1(a). A Figura 2 é um diagrama esquemático da mesma. A engrenagem com onda de tensão 1, que é usada como, por exemplo, um redutor de engrenagem, tem uma primeira engrenagem internamente dentada rígida anular 2, uma segunda engrenagem internamente dentada rígida anular 3, uma engrenagem internamente dentada flexível cilíndrica 4 que compreende um corpo elástico de parede fina radialmente flexível e um gerador de onda com contorno de elipse 5.

[0044] A primeira e a segunda engrenagens internamente dentadas 2, 3 são dispostas com a finalidade de serem coaxialmente alinhadas em paralelo entre si, com um vão previsto entre as mesmas, ao longo da direção de um eixo geométrico central 1a. No presente exemplo, a primeira engrenagem internamente dentada 2 é uma engrenagem internamente dentada de lado estacionário presa com a finalidade de girar, o número de primeiros dentes internos 2a da mesma é indicado por Zc1. A segunda engrenagem internamente dentada 3 é uma engrenagem internamente dentada de lado de acionamento sustentada de modo giratório, o número de segundos dentes internos 3a da mesma é indicado por Zc2. A segunda engrenagem internamente dentada 3 é o elemento de emissão de rotação reduzida da engrenagem com onda de tensão 1.

[0045] A engrenagem externamente dentada cilíndrica 4 é disposta coaxialmente dentro da primeira e da segunda engrenagens internamente dentadas 2, 3. A engrenagem externamente dentada 4 tem um corpo cilíndrico 6 que é um corpo elástico de parede fina radialmente flexível, primeiros dentes externos 7 e segundos dentes externos 8 formados na superfície periférica externa circular do corpo cilíndrico 6, e um vão 9 (em referência à Figura 3) formado entre os dentes externos 7, 8 em cada lado, em que o vão 9 funciona como uma área de folga de cortador. Os primeiros dentes externos 7 são formados em um lado ao longo da direção do eixo geométrico central 1a da superfície periférica externa circular do corpo cilíndrico 6, e os segundos dentes externos 8 são formados no outro lado de segundo dentes internos 3a da superfície periférica externa circular. Os primeiros e os segundos dentes externos 7, 8 são formados de modo que a direção do eixo geométrico central 1a seja a direção de traço de dente.

[0046] Especificamente, os primeiros dentes externos 7 são formados no lado oposto aos primeiros dentes internos 2a, e têm capacidade de entrelaçar com os primeiros dentes internos 2a, o número de primeiros dentes externos 7 é indicado por Zf1. Os segundos dentes externos 8 são formados no lado oposto aos segundos dentes internos 3a, e têm capacidade de entrelaçar com os segundos dentes internos 3a, o número de segundos dentes externos 8 é indicado por Zf2. Os números Zf1, Zf2 de dentes são diferentes uns dos outros.

[0047] O gerador de onda 5 tem um plugue rígido com formato de elipse 11, e um primeiro mancal de onda 12 e segundo mancal de onda 13, em que o primeiro e o segundo mancais de onda são encaixados na superfície periférica externa em formato de elipse do plugue rígido 11. O primeiro e o segundo mancais de onda 12, 13 são formados a partir de mancais esféricos.

[0048] O gerador de onda 5 é inserido na superfície periférica interna do corpo cilíndrico 6 da engrenagem externamente dentada 4, e faz com que o corpo cilíndrico 6 se flexione em um formato de elipse. Portanto, os primeiros e os segundos dentes externos 7, 8 são também flexionados em um formato de elipse. A engrenagem externamente dentada flexionada em formato de elipse 4 entrelaça com a primeira e a segunda engrenagens internamente dentadas 2, 3 em ambas as posições de extremidade ao longo do eixo geométrico principal Lmax do formato de elipse. Especificamente, os primeiros dentes externos 7 se entrelaçam com os primeiros dentes internos 2a em ambas as posições de extremidade ao longo do eixo geométrico principal do formato de elipse, e os segundos dentes externos 8 se entrelaçam com os segundos dentes internos 3a em ambas as posições de extremidade ao longo do eixo geométrico principal.

[0049] O gerador de onda 5 é o elemento de inserção de rotação da engrenagem com onda de tensão 1. O plugue rígido 11 do gerador de onda 5 tem um orifício de eixo 11c, no qual um eixo de rotação de entrada 10 (em referência à Figura 2) é conectado seguramente em uma disposição coaxial. Por exemplo, um eixo de saída de motor pode ser seguramente conectado em uma disposição coaxial no orifício de eixo 11c. Quando o gerador de onda 5 gira, as posições nas quais os primeiros dentes externos 7 da engrenagem externamente dentada 4 e os primeiros dentes internos de lado estacionário 2a se entrelaçam, e as posições nas quais os segundos dentes externos 8 da engrenagem externamente dentada 4 e os segundos dentes internos de lado de acionamento 3a se entrelaçam, se movem ao longo da direção circunferencial.

[0050] O número Zf1 de primeiros dentes externos 7 e o número Zf2 de segundos dentes externos 8 diferem um do outro; no presente exemplo, o número Zf2 de segundos dentes externos é maior. O número Zc1 de primeiros dentes internos 2a e o número Zf1 de primeiros dentes externos 7 também diferem um do outro; no presente exemplo, o número Zc1 de primeiros dentes internos 2a é maior. O número Zc2 de segundos dentes internos 3a e o número Zf2 de segundos dentes externos 8 diferem um do outro; no presente exemplo, o número Zc2 de segundos dentes internos 3a é menor.

[0051] No presente exemplo, a engrenagem externamente dentada 4 é provocada a flexionar em um formato de elipse, e entrelaça com as engrenagens internamente dentadas 2 e 3 em dois locais ao longo da direção circunferencial. Portanto, a diferença entre o número Zc1 de primeiros dentes internos 2a e o número Zf1 de primeiros dentes externos 7 é 2n1, em que n1 é um número inteiro positivo. A diferença entre o número Zc2 de segundos dentes internos 3a e o número Zf2 de segundos dentes externos 8 é 2n2, em que n2 é um número inteiro positivo. Zc1=Zf1+2n1 Zc2=Zf2-2n2

[0052] Em um exemplo específico, os números de dentes são definidos da seguinte forma (n1=n2=1): Zc1=62 Zf1=60 Zc2=62 Zf2=64

[0053] A razão de velocidade R1 entre a primeira engrenagem internamente dentada 2 e os primeiros dentes externos 7, e a razão de velocidade R2 entre a segunda engrenagem internamente dentada 3 e os segundos dentes externos 8, são respectivamente definidas da seguinte forma: i1=1/R1=(Zf1-Zc1)/Zf1=(60-62)/60=-1/30 i2=1/R2=(Zf2-Zc2)/Zf2=(64-62)/64=1/32

[0054] Portanto, R1=-30 e R2=32.

[0055] A razão de velocidade R da engrenagem com onda de tensão 1 é representada pela seguinte fórmula com o uso das razões de velocidade R1 e R2. Dessa forma, de acordo com a presente invenção, uma engrenagem com onda de tensão que tem uma razão de velocidade dramaticamente baixa (razão de redução baixa) pode ser realizada (uma razão de velocidade negativa indica que a rotação de saída progride na direção oposta à da rotação de entrada). R=(R1xR2-R1)/(-R1+R2) =(-30x32+30)/(30+32) = -930/62 = -15

(VÃO: ÁREA DE FOLGA DE CORTADOR)

[0056] A Figura 3 é uma vista em corte transversal ampliada parcial da engrenagem com onda de tensão, que mostra a engrenagem externamente dentada 4 bem como o primeiro e o segundo mancais de onda 12 e 13 do gerador de onda 5. O vão 9 formado entre os primeiros e os segundos dentes externos 7 e 8 funciona como uma área de folga de cortador para cortadores de corte de dente usados para cortar os primeiros e os segundos dentes externos 7 e 8.

[0057] Os primeiros e os segundos dentes externos 7 e 8 serão explicados primeiramente. Uma vez que os primeiros e os segundos dentes internos 2a e 3a têm substancialmente a mesma largura de dente, os primeiros dentes externos 7 e os segundos dentes externos 8 que têm a mesma largura de dente são formados em um estado simétrico em relação à posição de direção de traço de dente de centro 6a do corpo cilíndrico 6. Quando os primeiros e os segundos dentes internos têm diferentes larguras de dente um do outro, os primeiros e os segundos dentes externos 7 e 8 também terão larguras de dente diferentes.

[0058] O vão 9 tem uma largura prescrita ao longo da direção de traço de dente; a parte mais profunda, que é a parte do vão 9 que é formada mais profundamente ao longo da direção de profundidade de dente, é formada na porção central de direção de traço de dente. No presente exemplo, a parte mais profunda 9a é uma porção na qual a porção central de direção de traço de dente é definida por uma linha reta que se estende paralela à direção de traço de dente, conforme visualizado a partir da direção de espessura de dente. Nas duas extremidades de direção de traço de dente da parte mais profunda 9a, uma curva arqueada côncava que define a superfície de extremidade interna de direção de traço de dente 7a dos primeiros dentes externos 7 e uma curva arqueada côncava que define a superfície de extremidade interna de direção de traço de dente 8a dos segundos dentes externos 8 são suavemente conectadas. Também é possível adotar uma configuração na qual a parte mais profunda 9a é definida por uma superfície curva côncava e as duas superfícies de extremidade interna 7a, 8a são definidas por linhas retas inclinadas. É adicionalmente possível adotar uma configuração na qual a parte mais profunda 9a é definida por uma linha reta e as duas superfícies de extremidade interna 7a, 8a são definidas por linhas retas inclinadas.

[0059] A direção de traço de dente largura do vão 9 no presente exemplo aumenta gradualmente a partir da parte mais profunda 9a ao longo da direção de profundidade de dente. A largura máxima L1 na direção de traço de dente é a distância, ao longo da direção de traço de dente, a partir da extremidade interna de direção de traço de dente 7b do círculo adendo dos primeiros dentes externos 7 para a extremidade interna de direção de traço de dente 8b do círculo adendo dos segundos dentes externos 8.

[0060] A relação

[0061] 0,1L<L1<0,3L

[0062] é estabelecida, em que L é a largura a partir da extremidade externa de direção de traço de dente 7c dos primeiros dentes externos 7 para a extremidade externa de direção de traço de dente 8c dos segundos dentes externos 8, e L1 é a largura máxima de direção de traço de dente do vão 9.

[0063] A profundidade da parte mais profunda 9a do vão 9 é definida da seguinte forma. As relações

[0064] 0,9h1<t1<1,3h1 e

[0065] 0,9h2<t2<1,3h2

[0066] são estabelecidas, em que h1 é a profundidade de dente dos primeiros dentes externos 7, h2 é a profundidade de dente dos segundos dentes externos 8, t1 é a profundidade de direção de profundidade de dente da área de contato de topo 7d dos primeiros dentes externos 7 até a parte mais profunda 9a, e t2 é a profundidade de direção de profundidade de dente da área de contato de topo 8d dos segundos dentes externos 8 até a parte mais profunda 9a.

[0067] Adicionalmente, na engrenagem externamente dentada 4 da engrenagem com onda de tensão de tipo duplo 1, diferentes cortadores de dente são usados para cortar os primeiros e os segundos dentes externos. Por essa razão, o vão 9 que funciona como uma área de folga de cortador é formado na porção central de direção de traço de dente da engrenagem externamente dentada 4, a saber, entre os primeiros e os segundos dentes externos 7 e 8.

[0068] A maneira na qual o vão 9 é formado tem um efeito proeminente sobre o contato de dente dos primeiros dentes externos 7 em relação aos primeiros dentes internos 2a ao longo da direção de traço de dente, bem como sobre a distribuição de carga de área de contato de dente. A maneira na qual o vão 9 é formado tem de modo similar um efeito proeminente sobre o contato de dente dos segundos dentes externos 8 em relação aos segundos dentes internos 3a ao longo da direção de traço de dente, bem como sobre a distribuição de carga de área de contato de dente.

[0069] Em vista desses pontos, a largura máxima L1 do vão é definida dentro de uma faixa de 0,1 a 0,3 vezes a largura L da engrenagem externamente dentada, e as profundidades máximas t1, t2 são definidas dentro de uma faixa de 0,9 a 1,3 vezes as profundidades de dente h1, h2 dos primeiros e segundos dentes externos 7 e 8. Foi confirmado que a formação do vão 9 dessa maneira torna possível manter a uniformidade nas distribuições de área de contato de dente de direção de traço de dente dos primeiros e dos segundos dentes externos 7 e 8 e manter um estado satisfatório para o contato de dente dos primeiros e dos segundos dentes externos 7, 8 em relação aos primeiros e aos segundos dentes internos 2a, 3a em cada posição de direção de traço de dente.

[0070] Consequentemente, é possível realizar uma engrenagem com onda de tensão que tem uma razão de velocidade menor que 30, e realizar uma engrenagem com onda de tensão que tem uma alta resistência à fadiga de fundo de dente e uma alta capacidade de carga.

[DISTÂNCIA ENTRE CENTROS DE ESFERA DE MANCAL NO GERADOR DE ONDA]

[0071] A distância entre os centros de esfera de mancal do primeiro e do segundo mancais de onda 12, 13 é descrita a seguir em referência à Figura 3.

[0072] No plugue rígido 11 do gerador de onda 5, uma primeira superfície periférica externa com contorno de elipse 11a de largura fixa é formada em um lado da direção de eixo geométrico central, e uma segunda superfície periférica externa com contorno de elipse 11b de largura fixa é formada no outro lado da direção de eixo geométrico central. A primeira superfície periférica externa 11a e a segunda superfície periférica externa 11b são superfícies periféricas externas em formato de elipse que têm o mesmo formato e a mesma fase.

[0073] O primeiro mancal de onda 12 é encaixado na primeira superfície periférica externa 11a em um estado que é flexionado em um formato de elipse, e o segundo mancal de onda 13 é encaixado na segunda superfície periférica externa 11b em um estado que é flexionado em um formato de elipse. O primeiro e o segundo mancais de onda 12, 13 são do mesmo tamanho.

[0074] Os centros de mancal 12a, 13a do primeiro mancal de onda 12 e do segundo mancal de onda 13 estão localizados em posições que são equidistantes, ao longo da direção de largura de dente, a partir da posição central de direção de traço de dente 6a na engrenagem externamente dentada 4. A distância entre centros de esfera de mancal é definida com a finalidade de aumentar correspondentemente com um aumento na largura máxima L1 do vão 9. Adicionalmente, a distância de centro entre esferas Lo é definida com a finalidade de alcançar um valor dentro da faixa indicado pela seguinte fórmula, Lo sendo a distância entre centros de esfera de mancal.

[0075] 0,35L<Lo<0,7L

[0076] Na técnica anterior, um gerador de onda que tem duas fileiras de mancais esféricos é usado a fim de aumentar a área na qual a engrenagem externamente dentada é sustentada. As duas fileiras de mancais de esfera foram dispostas em relação à porção central de direção de largura de dente da engrenagem externamente dentada, independentemente da distância de centro entre esferas.

[0077] No presente exemplo, a distância de centro entre esferas Lo entre duas fileiras de mancais de onda 12, 13 é aumentada de modo que seja possível aumentar a rigidez para sustentar os primeiros e os segundos dentes externos 7, 8 que diferem em número, e para aprimorar o contato de dente de cada um dos dentes externos 7, 8 em relação aos dentes internos 2a em cada posição de direção de traço de dente. Especificamente, conforme descrito acima, é adotada uma configuração na qual a distância de centro entre esferas Lo se estende (aumenta) em correspondência com um aumento no comprimento máximo de direção de traço de dente L1 do vão 9, que é formado entre os primeiros e os segundos dentes externos 7,8 e funciona como uma área de folga de cortador. A faixa de aumento da distância de centro entre esferas Lo é definida como 0,35 a 0,7 vezes a largura L da engrenagem externamente dentada 4.

[0078] Isso torna possível dispor o primeiro e o segundo mancais de onda 12, 13 de modo que os centos da esfera sejam posicionados nas posições de direção de traço de dente adequadas em relação a cada um dos primeiros e segundos dentes externos 7, 8 de acordo com a largura do vão que é formado. Isso torna possível sustentar confiavelmente os primeiros e os segundos dentes externos 7, 8, com o uso dos primeiro e segundo mancais de onda 12, 13, em cada posição de direção de traço de dente de cada um dos primeiros e segundos dentes externos 7, 8 (isto é, para aumentar a rigidez de sustentação do gerador de onda 5).

[0079] Como um resultado, é possível aprimorar o contato de dente dos primeiros e segundos dentes externos 7, 8 em cada posição de direção de traço de dente, e aumentar a resistência à fadiga de fundo de dente dos mesmos. Também é possível ponderar a distribuição de carga de esfera de mancal de cada um dos mancais de onda 12, 13 do gerador de onda 5, e reduzir a carga máxima; portanto, a vida útil do gerador de onda 5 pode ser aprimorada.

(QUANTIDADE PELA QUAL A ENGRENAGEM EXTERNAMENTE DENTADA É FLEXIONADA)

[0080] Os primeiros e segundos dentes externos 7, 8 da engrenagem externamente dentada 4 no presente exemplo são ambos provocados a flexionar em um formato de elipse pelo gerador de onda 5 que tem as duas fileiras de mancais de onda 12, 13. m1 é o módulo dos primeiros dentes externos 7, e m2 é o módulo dos segundos dentes externos 8. 2n1 é a diferença em número entre os primeiros dentes externos 7 e os primeiros dentes internos 2a, e 2n2 é a diferença em número entre os segundos dentes externos 8 e os segundos dentes internos 3a.

[0081] O valor teórico d1 da quantidade pela qual os primeiros dentes externos 7 são radialmente flexionados em posições de eixo geométrico principal Lmax e o valor teórico d2 da quantidade pela qual os segundos dentes externos 8 são radialmente flexionados quando os dentes externos são flexionados em um formato de elipse são respectivamente representados pelas seguintes relações

[0082] No presente exemplo, a quantidade d1a pela qual os primeiros dentes externos 7 são radialmente flexionados pelo gerador de onda 5 é maior do que o valor teórico d1. De modo semelhante, a quantidade d1a pela qual os segundos dentes externos 8 são radialmente flexionados pelo gerador de onda 5 é maior do que o valor teórico d2. Em particular, no presente exemplos, as quantidades de flexão radial d1a e d2a são definidas dentro das seguintes faixas:

[0083] A Figura 4 é um diagrama que mostra o estado flexionado da engrenagem externamente dentada 4 de uma maneira exagerada. Na Figura 4, o círculo neutro de aro C é o círculo que atravessa o centro de espessura do corpo cilíndrico (aro de fundo de dente) 6 em um estado no qual a engrenagem externamente dentada 4 é perfeitamente circular antes de ser flexionada em um formato de elipse. O círculo neutro de aro C é deformado em um formato de elipse devido à engrenagem externamente dentada 4 que é flexionada em um formato de elipse. Esse círculo deformado é chamado de "curva neutra de aro em formato de elipse C1". A quantidade b pela qual a engrenagem externamente dentada 4 é radialmente flexionada é a diferença entre o raio do eixo geométrico principal Lmax da curva neutra de aro em formato de elipse C1 e o raio do círculo neutro de aro C.

[0084] No presente exemplo, a quantidade de flexão radial dos primeiros dentes externos 7 é maior do que a quantidade de flexão radial dos segundos dentes externos 8. Consequentemente, a quantidade de flexão da engrenagem externamente dentada 4 aumenta a partir da extremidade externa 8c dos segundos dentes externos 8 em direção à extremidade externa 7c dos primeiros dentes externos 7 em proporção aproximada em relação à distância da extremidade externa 8c no corte transversal que inclui o eixo geométrico principal Lmax conforme mostrado de uma maneiras exagerada na Figura 4. As quantidades de flexão radial d1a e d2a descritas acima são quantidades de flexão médias dos primeiros e dos segundos dentes externos 7 e 8, respectivamente. Essas são aproximadamente as mesmas quantidades de flexão nas posições centrais de direção de traço de dente dos primeiros e dos segundos dentes externos (as diferenças entre os círculos neutros de aro em formato de elipse C1, C2 e o círculo de aro neutro C).

[0085] As quantidades de flexão radial dos primeiros e dos segundos dentes externos 7, 8 que diferem em número são definidas como maiores que os valores teóricos conforme descrito acima. Foi confirmado que ambos os dentes externos 7 8 podem ser entrelaçados com as engrenagens internamente dentadas correspondentes de uma maneira adequada, e que a resistência a desgaste e resistência à fadiga de fundo de dente dos primeiros e dos segundos dentes externos pode ser melhorada. Também foi confirmado que as distribuições de carga de esfera de mancal das duas fileiras dos mancais de onda 12 e 13 para sustentar os primeiros e os segundos dentes externos 7 e 8 podem ser uniformes e que o tempo de vida dos mancais de onda 12 e 13 pode ser prolongado.

[OUTRAS MODALIDADES]

[0086] No exemplo descrito acima, a primeira engrenagem internamente dentada 2 é configurada como uma engrenagem internamente dentada de lado estacionário, e a segunda engrenagem internamente dentada 3 é configurada como uma engrenagem internamente dentada de lado de acionamento. Adversamente, é possível, em vez disso, configurar a primeira engrenagem internamente dentada 2 como uma engrenagem internamente dentada de lado de acionamento, e configurar a segunda engrenagem internamente dentada 3 como uma engrenagem internamente dentada de lado estacionário.

Claims

1. Engrenagem com onda de tensão (1) compreendendo: uma primeira engrenagem internamente dentada rígida (2) na qual primeiros dentes internos (2a) são formados; uma segunda engrenagem internamente dentada rígida (3) na qual segundos dentes internos (3a) são formados, em que a segunda engrenagem internamente dentada (3) é disposta com a finalidade de ser coaxialmente alinhada em paralelo com a primeira engrenagem internamente dentada (2); uma engrenagem externamente dentada flexível (4) na qual primeiros dentes externos (7) com capacidade de entrelaçar com os primeiros dentes internos (2a) e os segundos dentes externos (8) com capacidade de entrelaçar com os segundos dentes internos (3a) são formados na superfície periférica externa de um corpo cilíndrico radialmente flexível (6), em que os segundos externos (8) dentes diferem em número dos primeiros dentes externos (7), e a engrenagem externamente dentada (4) é disposta coaxialmente dentro da primeira e da segunda engrenagens internamente dentadas (2, 3); e um gerador de onda (5) que faz com que a engrenagem externamente dentada (4) se flexione em um formato de elipse, fazendo com que os primeiros dentes externos (7) entrelacem parcialmente com os primeiros dentes internos (2a) e fazendo com que os segundos dentes externos (8) entrelacem parcialmente com os segundos dentes internos (3a); em que o gerador de onda (5) tem: um plugue rígido (11); uma superfície periférica externa de contorno em formato de elipse formada em uma superfície periférica externa do plugue (11); um primeiro mancal de onda (12) encaixado na superfície periférica externa, em que o primeiro mancal de onda (12) compreende mancais de esfera para sustentar os primeiros dentes externos (7); e um segundo mancal de onda (13) encaixado na superfície periférica externa, em que o segundo mancal de onda (13) compreende mancais de esfera para sustentar os segundos dentes externos (8), em que, quando m1 é um módulo dos primeiros dentes externos (7), m2 é um módulo dos segundos dentes externos (8), n1 e n2 são números inteiros positivos, 2n1 é uma diferença em número de dentes entre os primeiros dentes externos (7) e os primeiros dentes internos (2a), e 2n2 é uma diferença em número de dentes entre os segundos dentes externos (8) e os segundos dentes internos (3a), um valor teórico d1 de uma quantidade pela qual os primeiros dentes externos (7) são radialmente flexionados em posições de eixo geométrico principal e um valor teórico d2 de uma quantidade pela qual os segundos dentes externos (8) são radialmente flexionados em posições de eixo geométrico principal quando a engrenagem externamente dentada (4) é flexionada em um formato de elipse são respectivamente representadas pelas relações

CARACTERIZADA pelo fato de que: as quantidades de flexão radial d1a e d2a satisfazem as relações

em que d1a é uma quantidade pela qual os primeiros dentes externos (7) são radialmente flexionados pelo gerador de onda (5), d2a é uma quantidade pela qual os segundos dentes externos (8) são radialmente flexionados pelo gerador de onda (5), e w é um coeficiente que tem um valor maior do que i e satisfaz:

em que a quantidade de flexão radial dia dos primeiros dentes externos (7) é maior que a quantidade de flexão radial d2a dos segundos dentes externos (8), e a quantidade de flexão da engrenagem externamente dentada (4) aumenta a partir da extremidade externa (8c) dos segundos dentes externos (8) em direção à extremidade externa (7c) dos primeiros dentes externos (7) em proporção aproximada em relação à distância da extremidade externa (8c) no corte transversal que inclui o eixo geométrico principal (Lmax), e as quantidades de flexão radial (d1a e d2a) são quantidades de flexão médias dos primeiros e dos segundos dentes externos (7 e 8), respectivamente.

2. Engrenagem com onda de tensão (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o número dos primeiros dentes externos (7) difere de um número dos primeiros dentes internos (2a), e o número de segundos dentes externos (8) difere de um número de segundos dentes internos (3a).

3. Engrenagem com onda de tensão (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o número de primeiros dentes externos (7) é menor do que o número de primeiros dentes internos (2a), e o número de primeiros dentes internos (2a) e o número de segundos dentes internos (3a) são iguais entre si.

4. Engrenagem com onda de tensão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o gerador de onda (5) é um elemento de inserção de rotação; e uma dentre a primeira engrenagem internamente dentada (2) e a segunda engrenagem internamente dentada (3) é uma engrenagem internamente dentada de lado estacionário presa com a finalidade de não girar, e a outra dentre a primeira engrenagem internamente dentada (2) e a segunda engrenagem internamente dentada (3) é uma engrenagem internamente dentada de lado de acionamento que é um elemento de emissão de rotação reduzida.

5. Engrenagem com onda de tensão, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato de que o gerador de onda (5) é um elemento de inserção de rotação; e uma dentre a primeira engrenagem internamente dentada (2) e a segunda engrenagem internamente dentada (3) é uma engrenagem internamente dentada de lado estacionário presa com a finalidade de não girar, e a outra dentre a primeira engrenagem internamente dentada (2) e a segunda engrenagem internamente dentada (3) é uma engrenagem internamente dentada de lado de acionamento que é um elemento de emissão de rotação reduzida.