CN103382982A - 大比例应力波齿轮速度转换装置 - Google Patents
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Abstract
一种应力波齿轮速度转换装置,将一输入轴的输入转速转换为一输出轴的大为减慢或加快的输出转速,装置包含有一对同轴的圆形栓槽轮,其包括齿数为A的大圆形栓槽轮与齿数为D的小圆形栓槽轮。一对同轴的可变形栓槽轮包括有齿数为B的大可变形栓槽轮与齿数为C的小可变形栓槽轮。大圆形栓槽轮与大可变形栓槽轮齿咬合,而小圆形栓槽轮则与小可变形栓槽轮齿咬合,形成二组齿咬合配对。二组同轴配对的其中一配对的二栓槽轮互相固定。二组同轴配对其中的另一配对的一栓槽轮被固定在该转换装置的壳体框架上,而其另一栓槽轮则被连接至该转换装置的输入与输出轴两者其中的另一。四栓槽轮满足A=K+i,B=K,C=K-j且D=K+i-j的齿数关系。
Description
技术领域
本发明大致涉及速度转换装置(speed changing apparatus),且特别涉及大比例的速度转换装置。更特定而言,本发明涉及大比例应力波齿轮(strainwave gearing)速度转换装置。
背景技术
转速的变换是不可或缺的。原动机(prime mover)时常必须在较高的旋转速度的下运行以求较佳的效率,但其所驱动的负载则常须以其转速的数十甚或数百分的一的速度运转。获得此等大比例的转速减降比的一种方法,是使用减速比例较小但效率较高的,前后串接的一串行(cascade)的个别减速机(或,减速器,reducer)所形成的减速系统。
不过,由于减速系统的整个负载必须接续地逐级通过串行中每一个别减速机级的原因,此等前后串接的串行式速度减降做法,其本质上会有整体转速转换效率低落的问题。此外,亦由于系统中的每一个别串接级皆必须拥有足以承受整个系统所须处理,由原动机所产出的百分的百总动力的明显缘故,此种串行式的安排,亦使整个系统变得庞大笨重。
目前所广泛应用的有一种「单级」型式的减速机,其是为日本东京的住友重工公司(Sumitomo Heavy Industries,Ltd.)所产制的摆线式减速机(cycloidal drive)。其虽然在由数十至超过一百的速度转换比例范围内具有相对较为密实(compact)的构造,但此种摆线式减速机实质上是为在一个摆线齿轮级(cycloidal gearing stage)的后耦接上一个偏轴动力撷取级(off-axis powerextraction stage)的系统构造。
图1以示意图显示这样的一种摆线式减速机(cycloidal speed reducer)的横截面。图1的现有技术装置具有一固定环齿轮(或称内齿轮)11与具特定形状的行星元件(shaped planet element)12,其可为具特定形状的盘(shaped disc),或亦可简单地是为一只齿轮。行星元件12与环齿轮11齿咬合(engage),并在其内进行行星式的周转运动(moves inside epicyclically)。两者的工作节圆直径(或,节径,working pitch diameters)间的差异尽可能地小。
其偏轴动力撷取级具有在轴线19上同轴地固定在行星元件(planetelement)12上的一圆盘(disc)13,其上开有数个圆孔17,以容许分别与圆板(plate)14上相同数量滚柱(roller pin)18中的每一对应者的接合。圆板14被耦接至减速机的输出轴16,并对准于整个系统装置的中心轴线10。此等「动力撷取」机构安排可使摆线式减速机产生-K/i的转速减降比,其中K为行星元件12的节径,而i则为元件11与12两者节径间的差值。在其环齿轮11为80齿且其齿轮式行星元件12为79齿的典型实例中(K=80且i=1),当此减速机所传输的机械动力经由轴15而输入时,此系统的减速比是为–80。
图2的示意图显示图1现有技术摆线式减速机所使用的偏轴动力撷取耦合机构。在任何时刻,其典型八或更多支与摆线盘上的孔接合的滚柱之中,只有一支是在全力地传输力矩。例如,在图中所显示的偏轴相对角度位置以及转动方向的情况下,系统中只有滚柱18C与孔17C的配对正在全力地传输动力。
上述情况是属明显,因为驱动盘13的孔17C与被驱动板14的滚柱18C互相接触的边缘,在顺着旋转方向上必须位于滚柱18C的后方,驱动盘13才得以带动被驱动板14。依此原则,由于其滚柱与孔的配对的接触点相对于盘13与板14的转动方向不对的原因,图中标示为B及D的滚柱与孔的配对皆只局部地产生动力传输作用。依同样原则,由于被驱动的滚柱18G转进到了原应要进行驱动的孔17G的后方,滚柱18G与孔17G的配对因此而完全未有任何传动作用。
现有的摆线式齿轮减速机必须倚赖其轴线互相偏离,且具不同节径的两元件(齿轮)之间的同步咬合才得以运行。但由于前述偏低利用比例的原因,此种机构并非为最佳化的构造:图2中所有的八对滚柱与孔的配对之中,有一半(即四至五对,依角度位置而定)未能处于驱动负载的位置上。在其另一半配对之中,只有一对能处于全力驱动负载的位置上,其余的三对则只产生局部的驱动效果。由于类如此种限制的原因,摆线式齿轮减速机在正常的负载情形下,通常只能达成约80%的效率。
此外,为达到减速比K,摆线齿轮减速机必须拥有具K+1齿的固定环齿轮。若要达成大的减速比,当其必须负载相当大的额定力矩而必须使用尺寸大的强大齿形时,则其环齿轮的大齿数会使减速机变得庞大笨重。换言之,摆线式减速机若要制作得较为密实,则其额定力矩与功率便会受限。
基于诸如没有背隙,构造紧密,以及质量相对轻小等优点,另有一种广泛应用于精密机械以及航天用途的大比例减速机,其是为由日本东京的调谐驱动器系统公司(Harmonic Drive Systems Inc.)所产制的调谐驱动器(harmonicdrive)。调谐驱动器依现有为应力波齿轮传动(strain wave gearing)的基本原理而运行,相对于其它减速装置,其只具有相对较低的传动功率。在正常负载情况下,由于此驱动器于传送机械动力时,其栓槽轮组件(spline element)随时皆在弯曲变形,故此种装置通常亦只能达成低于60%的效率。
图1A以示意图显示此种应力波齿轮减速机的截面构造。图1A的现有技术装置具有一固定圆形栓槽轮(fixed circular spline)111与一可变形栓槽轮(flex spline)112。当通过驱动器的输入轴115而被应力波产生器(wavegenerator)115E所驱动时,可变形栓槽轮112与固定圆形栓槽轮111齿咬合并于其内运动。在图1A所显示的例子中,可变形栓槽轮112的齿数为K,而固定圆形栓槽轮111齿数为K+i,则此驱动器装置的输出轴116上的减速比即为-K/i。
与摆线式驱动器相类似,若此应力波齿轮驱动器要有大减速比,则其两栓槽轮的齿数差异便必须尽可能小。虽然现有技术应力波齿轮速度转换装置的实体结构与摆线式驱动装置不同,但应力波齿轮装置在其运行特性上仍有相同的缺点,即如前述的相对低功率及低动力/重量比等。
此外,除了大比例减降速度转换的减速装置以外,另亦有对于可将低输入转速提升数十至数百倍以上输出转速的增速装置的需求。
发明内容
本发明的一目的在于使用相对小齿数的栓槽轮而提供转换比例达数十至数百以上的大比例速度转换装置。
本发明的另一目的在于提供没有背隙的大比例速度转换装置。
本发明的又一目的在于以大齿形小齿数栓槽轮部件建构高功率密度的大比例速度转换装置。
为达成上述及其它目的,本发明提供一种应力波齿轮速度转换装置,可将一输入轴的输入转速转换为一输出轴的大为减慢或加快的输出转速,该装置包含有一对同轴的圆形栓槽轮,其包括齿数为A的一大圆形栓槽轮与齿数为D的一小圆形栓槽轮。一对同轴的可变形栓槽轮包括有齿数为B的一大可变形栓槽轮与齿数为C的一小可变形栓槽轮。大圆形栓槽轮与大可变形栓槽轮齿咬合,而小圆形栓槽轮则与小可变形栓槽轮齿咬合,以形成二组齿咬合配对。一应力波产生器组件被连接至该转换装置的输入与输出轴两者其中之一。二组同轴配对的其中一配对的二栓槽轮互相固定在一起,以在应力波产生器组件上波动周转。二组同轴配对其中的另一配对的一栓槽轮被固定在该转换装置的壳体框架上,而其另一栓槽轮则被连接至该转换装置的输入与输出轴两者其中的另一。此速度转换装置中,其四栓槽轮满足A=K+i,B=K,C=K-j且D=K+i-j的齿数关系,其中K,i与j为整数。
附图说明
图1的示意图显示现有技术大比例摆线式减速机。
图1A的示意图显示另一现有技术大比例应力波齿轮减速机。
图2的示意图显示现有技术摆线式减速机所使用的偏轴动力撷取耦合机构。
图3的示意图显示依据本发明一转速转换装置的横截面,其中显示本发明装置所使用的偏轴动力撷取级的构造。
图4的示意图显示依据本发明一转速转换装置的横截面,其中显示本发明装置的各组件的尺寸关系。
图4A的示意图显示依据本发明一应力波齿轮转速转换装置的横截面,其中显示本发明装置的各组件的齿数关系。
图4B的示意图显示图4A装置的双可变形栓槽轮。
图4C的示意图显示图4A的速度转换装置沿图中的4C-4C线所截取的横截面。
图4D的示意图显示图4A的速度转换装置沿图中的4D-4D线所截取的横截面。
图5及6的示意图显示依据本发明二种转速转换装置的横截面,其分别具有不同的输入及输出组件安排方式。
图7的示意图显示依据本发明一转速转换装置的横截面,其中显示符合最佳化转速转换用途的本发明装置的各组件的尺寸齿数关系。
图7A及7B的示意图显示与图4A的应力波齿轮速度转换装置相类似,分别沿图4A中的4C-4C及4D-4D线所截取的横截面,其具有图7摆线式装置的构造尺度。
其中,附图标记说明如下:
10,30,40,50,60,70系统中心轴线
110,140,170系统中心轴线
11,31,41,51,61,71大环齿轮
111,141,171大圆形栓槽轮
12,32,42,52,62,72大正齿轮
112,142,172大可变形栓槽轮
142S大可变形栓槽轮栓槽齿
13,33,43,53,63,73小正齿轮
113,143,173小可变形栓槽轮
143S小可变形栓槽轮栓槽齿
14,34,44,54,64,74小环齿轮
114,144,174小圆形栓槽轮
15,35,45,55,65,75输入轴
115,145,175输入轴
35E,45E,55E,65E,75E行星架组件
115E,145E,175E应力波产生器组件
16,36,46,56,66,76输出轴
116,146,176输出轴
17,17C,17G圆孔
18,18C,18G滚柱
19,39,49,59,69,79偏心轴线
具体实施方式
图3的示意图显示依据本发明一转速转换装置的横截面,其中显示本发明装置所使用,相当于现有偏轴动力撷取级构造的一种等效机构。同时参考图1及2,图3中本发明的速度转换装置使用动力撷取的不同安排来取代具有多支滚柱18的板14以及与的咬合的具有同数量对应孔17的摆线盘13。
如图所示,当行星齿轮32在壳体框架上的环齿轮31的内进行行星运动时,与齿轮32同轴固定在一起的行星齿轮33亦在第二对的环齿轮与正齿轮的配对中的环齿轮34内进行行星运动。随着齿轮33在齿轮34内转动并行星式地移动,其(节径圈的)最外缘33P即绘出一个轨迹33T。此轨迹33T被安排与环齿轮34的节径圆圈完全吻合。亦即,第二组配对中的环齿轮34与其互相咬合的正齿轮33两者一起,产生与现有技术摆线式齿轮减速机的偏轴动力撷取机构相似的功能,但同时更容许本发明的速度转换装置产生远为更大的速度转换比例。
图4的示意图显示依据本发明一转速转换装置的横截面,其中显示本发明装置的各组件的尺寸关系。本发明的速度转换装置具有一对同轴的环齿轮,其包括节径为A的一大环齿轮41与节径为D的一小环齿轮44。本发明装置另有一对同轴的正齿轮,其包括有节径为B的一大正齿轮42与节径为C的一小正齿轮43。大正齿轮42与大环齿轮41齿咬合,而小正齿轮43则与小环齿轮44齿咬合,以形成二组齿咬合配对。一行星架组件(行星托架,carrier member)45E被连接至转换装置的输入轴45。行星架组件45E,其为一般行星齿轮系统中常见行星架的一种「扭曲短臂」的版本,利用结合输入轴45(位于整个系统的中心轴线40上)与齿轮42与43的配对(位于其自身的轴线49上)的中心轴所形成。
此外,同轴的二齿轮42与43互相固定在一起,以在行星架45E上周转运行。在图4所绘示的实例中,大环齿轮41被固定在此速度转换装置作为系统的反作用力部件的壳体框架上,而小环齿轮44则被连接至输出轴。
在此速度转换齿轮系统装置之中,其四齿轮41,42,43与44满足A=K+i,B=K,C=K-j且D=K+i-j的尺寸关系。如同熟习于本技艺者所可以理解,当利用齿轮来制作实施本发明的速度转换装置时,其K,i与j尺寸数值应设定为整数。
图4中的速度转换装置利用行星架45E作为输入,小环齿轮44作为输出,大环尺轮41则作为反作用力部件。此时互相固定在一起的同轴二正齿轮42及43则在系统内进行行星式周转运动。图4的速度转换装置所达成的速度转换比例为K(K+i–j)/ij。在以齿轮为基础所建造的此种速度转换系统之中,若其齿数为A=16T(齿),B=15T,C=14T且D=15T,亦即,K=15,i=1且j=1,则其转换比例便为225。
相较之下,现有的摆线式减速机(图1)若其A=16T且B=15T,则其速度转换比例便只有-15。此表示,在相同的齿数条件下,本发明的速度转换装置所可达成的速度转换比例为传统摆线式齿轮系统的平方倍。
图4A的示意图显示依据本发明一应力波齿轮转速转换装置的横截面,其中显示本发明装置的各组件的齿数关系。此应力波齿轮转速转换装置具有一对同轴圆形栓槽轮,其中包括具有齿数为A的一大圆形栓槽轮141,以及具有齿数为D的一小圆形栓槽轮144。此装置亦具有一对同轴可变形栓槽轮,其中包括具有齿数为B的一大可变形栓槽轮142,以及具有齿数为C的一小可变形栓槽轮143。大圆形栓槽轮141与大可变形栓槽轮142互相齿咬合,而小圆形栓槽轮144则与小可变形栓槽轮143互相齿咬合,形成两组齿咬合配对。一应力波产生器145E被连接至此速度转换装置的输入轴145。应力波产生器145E,利用将可变形栓槽轮142与143的配对与输入轴145(与整个系统的中心轴140同轴),两者组合在一起而构成。
此外,同轴的两可变形栓槽轮142及143互相固定在一起,以在应力波产生器145E的上波动运转。在图4A所描述的实例中,大圆形栓槽轮141被固定在此速度转换装置作为系统的反作用力部件的壳体框架上,而小圆形栓槽轮144则被连接至输出轴146。
在此速度转换齿轮系统装置中,其四栓槽轮141,142,143与144满足A=K+i,B=K,C=K-j且D=K+i-j的齿数关系。如同熟习于本技艺者所可以理解,当利用栓槽轮来制作实施本发明的速度转换装置时,其K,i与j尺寸齿数数值应设定为整数。
图4A中的应力波齿轮速度转换装置利用应力波产生器145E作为输入,小圆形栓槽轮144作为输出,大圆形栓槽轮141则作为反作用力部件。此时互相固定在一起的同轴二个可变形栓槽轮142及143则在系统内运动。图4A的速度转换装置所达成的速度转换比例为K(K+i–j)/ij。在以栓槽轮为基础所建造的此种速度转换系统中,若其齿数为A=16T(齿),B=15T,C=14T且D=15T,亦即,K=15,i=1且j=1,则其速度转换比例便为225。
图4B的示意图显示可变形栓槽轮142与143被固定在一起以形成图4A装置的双可变形栓槽轮。在图4A所显示本发明应力波齿轮速度转换装置的一较佳实施例中,组件148可利用单一金属管件加工制造而成。两组栓槽齿142S与143S分别形成在可变形栓槽轮142及143的圆柱形外表面上。注意到图4B中仅只绘示数个栓槽齿,实际上栓槽齿142S与143S应要分别完全环绕可变形栓槽轮142及143的圆柱形外表面。
图4C的示意图显示图4A的速度转换装置沿图中的4C-4C线所截取的横截面,而图4D则显示沿4D-4D线所截取的横截面。
本发明的摆线式速度转换装置,依其各组成齿轮与其行星架组件的不同输入,输出与反作用力部件的功能指定,而可以应用于不同的速度转换组构用途中。本发明用于一般用途的速度转换装置,即,不论是将其环齿轮或正齿轮固定以提供反作用力而使用于减速或升速的用途,其机构建造的安排可有一对同轴的环齿轮,包括节径为A的一大环齿轮与节径为D的一小环齿轮。其亦有一对同轴的正齿轮,包括有节径为B的一大正齿轮与节径为C的一小正齿轮。大正齿轮与大环齿轮齿咬合,而小正齿轮则与小环齿轮齿咬合,以形成二组齿咬合配对。其一行星架组件可被连接至此装置的输入或输出轴两者其中之一。其二组同轴配对其中的一配对的二齿轮互相固定在一起,以在行星架上周转运行。二组同轴配对其中的另一配对的一齿轮被固定在此装置的壳体框架上,而其另一齿轮则被连接至此装置的输入与输出轴两者其中的另一。在此速度转换装置中,其四齿轮须满足A=K+i,B=K,C=K-j且D=K+i-j的尺寸关系。
相较的下,本发明的应力波齿轮速度转换装置,依其各组成栓槽轮与其应力波产生器的不同输入,输出与反作用力部件的功能指定,而可以应用于不同的速度转换组构用途中。本发明用于一般用途的应力波齿轮速度转换装置,即,不论是将其具内齿的一圆形栓槽轮或具外齿的一可变形栓槽轮固定,以便提供反作用力而使用于减速或升速的用途,其机构建造的安排可有一对同轴的圆形栓槽轮,包括齿数为A的一大圆形栓槽轮与齿数为D的一小圆形栓槽轮。其亦有一对同轴的可变形栓槽轮,包括有齿数为B的一大可变形栓槽轮与齿数为C的一小可变形栓槽轮。大圆形栓槽轮与大可变形栓槽轮齿咬合,而小圆形栓槽轮则与小可变形栓槽轮齿咬合,形成二组齿咬合配对。其一应力波产生部件可被连接至此装置的输入或输出轴两者其中之一。其二组同轴配对其中的一配对的二栓槽轮互相固定在一起,以在应力波产生器上波动运转。二组同轴配对其中的另一配对中的一栓槽轮被固定在此装置的壳体框架上,而其另一栓槽轮则被连接至此装置的输入与输出轴两者其中的另一个。在此速度转换装置中,其四栓槽轮须满足A=K+i,B=K,C=K-j且D=K+i-j的齿数关系。
图5及6的示意图显示依据本发明二种转速转换装置的横截面,其分别具有不同的输入及输出组件安排方式。图5及6中的实例各显示利用二对具不同齿轮模数(gear module number)的环齿轮与正齿轮的配对所建构,超过200以上减速比的减速器。两实例其中第一对咬合配对的大环齿轮与大正齿轮,皆为模数2(即,M2),80齿的环齿轮51及61,其节径为160mm,以及皆为75T,M2的正齿轮52及62,其节径为150mm。两实例第二对咬合配对的小环齿轮与小正齿轮,则皆为模数2.5,60齿的环齿轮54及64,其节径为150mm,以及皆为56T,M2.5的正齿轮53及63,其节径为140mm。如此,当图5中的组构将其大正齿轮固定在转换装置系统的壳体框架上以提供反作用力时,其所达成的减速比即为–224。
另一方面,图6的装置的组构型态,其虽然使用了与图5相同的四只齿轮,但其各齿轮的输入,输出与反作用力功能指定则与图4中所描述的系统一样,其大环齿轮61被固定在壳体框架61F上而为反作用力部件。
注意到图5与6中的实例的尺寸组构为K=15,i=1,与j=1。
此外,图5中摆线式装置的应力波齿轮版本亦属可行。例如,此驱动器其固定部件是为具有外齿的圆形栓槽轮(对应于52),而非为正常的内齿部件,而其波动部件则为具有内齿的可变形栓槽轮。
总结而言,例如图4及4A-4D所分别描述的本发明速度转换装置~不论是摆线式或应力波齿轮式~可有列示于表1中的四种不同速度转换设定组态。以下表1及2中,各列中的R,O与I分别表示本发明装置的各转动组件的反作用力,输出与输入功能派定。
表1
如同熟习于本技术领域者所可以理解,只要简单地改变I及O的角色指定,表1中的各减速组构可以很容易地加以变换成为增速组构。
图7的示意图显示依据本发明一摆线式转速转换装置的横截面,其中显示符合重量,尺寸或功率密度上具最佳化转速转换用途的本发明装置的各组件的尺寸关系。相较之下,图7A及7B的示意图显示与图4A的应力波齿轮速度转换装置相类似,分别沿图4A中的4C-4C及4D-4D线所截取的横截面,其具有图7摆线式装置的构造尺度。在此特殊状态中,上列表1的组构即变为以下的表2。
表2
以上二表中所列的摆线式转速减降比例显示,使用K值为中心齿数的齿轮,本发明的装置即可建构实质减速比为K2的减速器。此可对比于传统现有摆线齿轮减速器的减速比数值K。本发明的应力波齿轮转速变换装置就此而言亦有类似的特性对比。
就本发明摆线式的应用而言,注意到,如同习于本技艺者所可以理解的,正常情况下在一环齿轮内部咬合的正齿轮(即,外齿轮),其齿数必须足够地小于环齿轮的齿数。以一般常见的20度压力角(pressure angle)齿轮为例,通常两者必须要有8齿以上的齿数差异。若要在系统中使用较小的齿数差异,则避免两齿轮间的相互齿干扰(gear interference)的一种典型作法是在齿形上施行齿形偏移(profile shifting for the gears)。另一种作法则是采用较大的压力角。
此外,由于本发明速度转换装置的二同轴配对的行星周转组件的尺寸,相对于其所分别咬合的另一同轴配对的尺寸乃是相当接近,因此实际上只能使用一组行星周转组件的配对。因此本发明的转换装置在实际施行时,配重块(counterweight)的使用是有其必要的,此即如同图6的实施例中以示意方式所描绘的配重块65W。此配重块被利用来平衡偏离在系统的旋转对称中心轴外的行星周转的同轴齿轮配对的质量。
另一方面,就本发明应力波齿轮式的应用而言,其栓槽轮齿数差值减降至最低的一或二齿时则未有任何类如传统标准齿形干涉的问题。另外也未有偏心配重的议题。
虽然本发明己经由较佳实施例揭示说明如上,然以上说明并非用以限定本发明。在不脱离于本发明精神的情况下,任何熟悉此项技艺者当可做些许更动与变化。例如,虽然本发明大比例速度转换装置的说明所例举的较佳实施例皆采用齿轮做为咬合传动的组件,但其对应的以牵引驱动(traction drive)等咬合传动组件所建构的版本,其施行于本发明的装置上亦属同样可行。因此,本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (13)
1.一应力波齿轮速度转换装置,能够将一输入轴的输入转速转换为一输出轴的大幅减慢或加快的输出转速,该装置包含:
一对同轴的圆形栓槽轮,其包括齿数为A的一大圆形栓槽轮与齿数为D的一小圆形栓槽轮;
一对同轴的可变形栓槽轮,其包括齿数为B的一大可变形栓槽轮与齿数为C的一小可变形栓槽轮;该大圆形栓槽轮与大可变形栓槽轮齿咬合,而该小圆形栓槽轮则与小可变形栓槽轮齿咬合,形成二组齿咬合配对;与
一应力波产生器组件,其被连接至该转换装置的输入轴与输出轴两者其中之一;其中
二组同轴配对的其中一配对的二栓槽轮互相固定在一起,以在应力波产生器组件上波动周转;
二组同轴配对其中的另一配对的一栓槽轮被固定在该转换装置的壳体框架上,而其另一栓槽轮则被连接至该转换装置的输入轴与输出轴两者其中的另一;且
该些四栓槽轮满足A=K+i,B=K,C=K-j且D=K+i-j的齿数关系,其中K,i与j为整数。
2.如权利要求1的装置,其中i与j皆小于5。
3.如权利要求1的装置,其中K/i小于30/1或K/j小于30/1。
4.如权利要求1的装置,其中i等于j。
5.如权利要求1的装置,其中连接至该应力波产生器组件的输入与输出轴两者其中之一为输入轴。
6.如权利要求1的装置,其中连接至该应力波产生器组件的输入与输出轴两者其中之一为输出轴。
7.一应力波齿轮速度转换装置,能够将一输入轴的输入转速转换为一输出轴的输出转速,该装置包含:
一对同轴的圆形栓槽轮,其包括齿数为A的一大圆形栓槽轮与齿数为D的一小圆形栓槽轮;
一对同轴的可变形栓槽轮,其包括齿数为B的一大可变形栓槽轮与齿数为C的一小可变形栓槽轮;该大可变形栓槽轮与大圆形栓槽轮齿咬合,且该小可变形栓槽轮与小圆形栓槽轮齿咬合,形成二组齿咬合配对;与
一应力波产生器组件,其连接至该转换装置的输入轴;其中
二组同轴配对的其中一配对的二栓槽轮互相固定在一起,以在应力波产生器组件上波动周转;
二组同轴配对其中的另一配对的一栓槽轮被固定在该转换装置的壳体框架上,而其另一栓槽轮则被连接至该输出轴;且
该些四栓槽轮满足A=K+i,B=K,C=K-j且D=K+i-j的齿数关系,其中K,i与j为整数。
8.如权利要求7的装置,其中i与j皆小于5。
9.如权利要求7的装置,其中K/i小于30/1或K/j小于30/1。
10.如权利要求7的装置,其中i等于j。
11.如权利要求7的装置,其中其二栓槽轮被互相固定在一起以在该应力波产生器组件上波动周转的同轴栓槽轮配对为该些可变形栓槽轮的同轴配对。
12.如权利要求7的装置,其中其二栓槽轮被互相固定在一起以在该应力波产生器组件上波动周转的同轴栓槽轮配对为该些圆形栓槽轮的同轴配对。
13.一应力波齿轮速度转换装置,能够将一输入轴的输入转速转换为一输出轴的输出转速,该装置包含:
一对同轴的圆形栓槽轮,其包括齿数为A的一大圆形栓槽轮与齿数为D的一小圆形栓槽轮;
一对同轴的可变形栓槽轮,其包括齿数为B的一大可变形栓槽轮与齿数为C的一小可变形栓槽轮;该大可变形栓槽轮与大圆形栓槽轮齿咬合,且该小可变形栓槽轮与小圆形栓槽轮齿咬合,形成二组齿咬合配对;与
一应力波产生器组件,其连接至该转换装置的输出轴;其中
二组同轴配对的其中一配对的二栓槽轮互相固定在一起,以在该应力波产生器组件上波动周转;
二组同轴配对其中的另一配对的一栓槽轮被固定在该转换装置的壳体框架上,而其另一栓槽轮则被连接至该转换装置的输入轴;且
该些四栓槽轮满足A=K+i,B=K,C=K-j且D=K+i-j的齿数关系,其中K,i与j为整数。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4014224A (en) * | 1973-10-12 | 1977-03-29 | Pitts Drive, Inc. | Speed differential planetary gear train |
US4386540A (en) * | 1977-05-04 | 1983-06-07 | Curtis Machine Company | Hypocyclic drive transmission apparatus |
CN1370937A (zh) * | 2000-12-21 | 2002-09-25 | 住友重机械工业株式会社 | 简单行星齿轮机构中的行星齿轮的支撑结构及其制造方法 |
US6632152B1 (en) * | 1999-09-29 | 2003-10-14 | Assadour Missak Tiufektchian | Eccentric planetary gearing |
EP2270359A1 (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-05 | CAEB International S.r.l. | Mechanical reducer |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU855292A1 (ru) * | 1977-11-24 | 1981-08-15 | Предприятие П/Я Г-4728 | Дифференциальна волнова зубчата передача |
SU804429A1 (ru) * | 1979-04-16 | 1981-02-15 | Харьковский Авиационный Институтим.H.E.Жуковского | Шарнир манипул тора |
FI873139A (fi) * | 1987-07-15 | 1989-01-16 | Antti Mikael Poro | Vaexelsammansaettning. |
JP4902227B2 (ja) * | 2006-03-01 | 2012-03-21 | 本田技研工業株式会社 | 波動歯車装置 |
-
2012
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-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4014224A (en) * | 1973-10-12 | 1977-03-29 | Pitts Drive, Inc. | Speed differential planetary gear train |
US4386540A (en) * | 1977-05-04 | 1983-06-07 | Curtis Machine Company | Hypocyclic drive transmission apparatus |
US6632152B1 (en) * | 1999-09-29 | 2003-10-14 | Assadour Missak Tiufektchian | Eccentric planetary gearing |
CN1370937A (zh) * | 2000-12-21 | 2002-09-25 | 住友重机械工业株式会社 | 简单行星齿轮机构中的行星齿轮的支撑结构及其制造方法 |
EP2270359A1 (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-05 | CAEB International S.r.l. | Mechanical reducer |
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