CN103649586A - 波动齿轮装置及可挠性外齿齿轮 - Google Patents

波动齿轮装置及可挠性外齿齿轮 Download PDF

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Abstract

波动齿轮装置(1)的杯子形状的可挠性外齿齿轮(3)包括圆筒状主体部(31)，其外齿形成部分(37)包括：被波动发生器(4)朝径向外侧推压的被推压部分(38a)；以及在隔膜(33)一侧与被推压部分(38a)相邻接的位置处所形成的槽(38d)。在不影响外齿(36)的齿底强度的部分形成有槽(38d)而局部变薄，因此，能降低波动发生器(4)的反作用力。能抑制使外齿(36)的齿底增厚时齿底应力的增加，能有效地提高齿底强度。由此，能提高波动齿轮装置(1)的负载扭矩。

Description

波动齿轮装置及可挠性外齿齿轮
技术领域
本发明涉及一种波动齿轮装置，尤其涉及对作为其构成零件之一的可挠性外齿齿轮的改进。
背景技术
在波动齿轮装置中，杯子形状或礼帽形状的可挠性外齿齿轮上的外齿形成部分在波动发生器的作用下挠曲成非圆形、例如椭圆状，从而使可挠性外齿齿轮的外齿与圆环状的刚性内齿齿轮的内齿局部啮合。若通过电动机使波动发生器旋转，则两个齿轮的啮合位置在圆周方向上移动，在两个齿轮之间产生基于两个齿轮的齿数差的相对旋转。在将波动齿轮装置用作减速机的情况下，一般将刚性内齿齿轮固定为不旋转，从电动机输入波动发生器的高速旋转被大幅度地减速，并从可挠性外齿齿轮一侧输出。
专利文献1中提出了一种包括杯子形状的可挠性外齿齿轮的波动齿轮装置。此处公开的波动齿轮装置中，以抑制可挠性外齿齿轮与刚性内齿齿轮的啮合不良为目的，通过使杯子形状及礼帽形状的可挠性外齿齿轮的外齿的齿宽变窄，能将可挠性外齿齿轮与刚性内齿齿轮的啮合状态维持在恰当的状态。此外，为了使外齿形成部分能容易地进行挠曲，在可挠性外齿齿轮的圆筒状主体部上与外齿形成部分相邻接的部分形成薄壁部分，能使整个外齿形成部分适当地挠曲，由此改善两个齿轮的啮合状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平10―159917号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
此处，扭矩经由刚性内侧齿轮与可挠性外齿齿轮的啮合部分进行传递。因此，可挠性外齿齿轮的外齿的齿底强度在确定传递扭矩时成为重要的因素。为了提高外齿的齿底强度，只要增加齿底的厚度，降低在齿底产生的应力即可。然而，若使齿底增厚，则可挠性外齿齿轮的外齿形成部分相应地难以挠曲，从而作用于使该外齿形成部分发生挠曲的波动发生器的应力增加。尤其是，在杯子形状及礼帽形状的可挠性外齿齿轮的情况下，它们的圆筒状主体部的开口端侧的外齿形成部分在波动发生器的作用下挠曲成非圆形，因此，该外齿形成部分进行复杂的三维变形，作用于波动发生器的应力也较大。其结果是，波动发生器的作用于外齿形成部分的反作用力也增加，在外齿的齿底产生的应力也随之增加，因齿底厚度的增加所带来的提高齿底强度的效果不佳。
本发明的技术问题在于提出一种能更加有效地降低波动发生器的作用于可挠性外齿齿轮上的外齿的齿底的反作用力、缓和在外齿的齿底产生的应力的波动齿轮装置。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的波动齿轮装置的杯子形状或礼帽形状的可挠性外齿齿轮包括：圆筒状主体部；与该圆筒状主体部的一个端相连地形成的隔膜；以及在圆筒状主体部的另一个端一侧的部位的外周面部分所形成的外齿。可挠性外齿齿轮的外齿形成部分(圆筒状主体部的形成有外齿的部分)包括：被波动发生器朝径向外侧推压的被推压部分；以及在相对于该被推压部分偏向隔膜一侧的位置上所形成的槽。槽沿着外齿形成部分的内周面绕其整个一周形成，外齿形成部分上的形成有槽的槽形成部分与外齿形成部分上的槽形成部分以外的部位相比壁厚较薄。此外，槽的截面形状由凹曲线确定。
因此，在外齿形成部分中，被波动发生器朝径向推压的被推压部分能确保足够的齿底厚度，与其邻接的部位因槽而厚度变薄。
发明效果
本发明中，可挠性外齿齿轮的外齿形成部分中，在偏离被波动发生器推压的被推压部分的部位，即在不影响外齿的齿底强度的部位形成有槽而局部变薄。因此，能降低作用于波动发生器的反作用力。其结果是，能抑制使外齿的齿底增厚时在齿底产生的应力的增加，能有效地提高齿底强度。由此，能提高波动齿轮装置的传递负载扭矩。
附图说明
图1是应用了本发明的波动齿轮装置的示意主视图。
图2是图1的波动齿轮装置的纵剖视图。
图3是对图2的波动齿轮装置的杯子形状的可挠性外齿齿轮上形成有槽的部分进行放大表示的局部放大剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对应用了本发明的波动齿轮装置的实施方式进行说明。
参照图1及图2来说明本实施方式所涉及的波动齿轮装置的整体结构。波动齿轮装置1具有：圆环状的刚性内齿齿轮2；配置在该刚性内齿齿轮2内侧的可挠性外齿齿轮3；以及配置在该可挠性外齿齿轮3内侧的波动发生器4。
刚性内齿齿轮2包括整体呈矩形截面形状的刚性的圆环构件21。在该圆环构件21的内周缘侧的部分，形成有从一个端面22以一定厚度圆筒状突出的圆主体部分23，从而成为宽度较大的部分。在该宽度较大的部分的圆形内周面上形成有内齿24。在圆环构件21上，沿着其圆周方向以规定的角度间隔形成有安装用的螺栓孔25。螺栓孔25在与齿轮中心轴线1a平行的方向上贯通圆环构件21地延伸。
可挠性外齿齿轮3整体呈杯子形状，并包括：在径向上能挠曲的圆筒状主体部31；与圆筒状主体部31的后端缘32相连并朝径向内侧扩展的隔膜33；以及与该隔膜33的内周缘相连地形成的厚壁的圆环状的轮毂34。在轮毂34上，沿着圆周方向以规定的角度间隔形成有安装用的螺栓孔34a。圆筒状主体部31的另一个开口缘35一侧的部位成为在其外周面部分形成有外齿36的外齿形成部分37。
波动发生器4包括将可挠性外齿齿轮3的圆筒状主体部31上的外齿形成部分37的内周面部分38朝径向外侧进行推压的外齿推压面41。可挠性外齿齿轮3的外齿形成部分37在外齿推压面41的作用下挠曲成非圆形，外齿36在圆周方向上分开的多个部位与刚性内齿齿轮2的内齿24啮合。若使波动发生器4旋转，则外齿36及内齿24的啮合位置也在周向上移动，从而在可挠性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮2之间产生基于外齿36与内齿24的齿数差的相对旋转。
波动发生器4包括：中空输入轴42；具有同轴地固定在该中空输入轴42的圆形外周面上的非圆形、例如椭圆状的外周面43的塞子(plug)44；以及具有能在径向上挠曲的内圈45及外圈46的波形轴承(wave bearing)47。波形轴承47以被挠曲成椭圆状的状态安装在塞子44的外周面43上。波形轴承47的外圈46的外周面是将外齿形成部分37朝径向外侧推压的外齿推压面41。
也参照图3进行说明，可挠性外齿齿轮3的圆筒状主体部31上的外齿形成部分37的宽度(齿轮中心轴线1a方向上的宽度)比外圈46的外周面即外齿推压面41的宽度长。即，外齿形成部分37包括：被外齿推压面41朝径向外侧推压的被推压部分38a；从该被推压部分38a延伸到外齿36上的隔膜33一侧的齿线方向的端36a的邻接部分38b；以及从被推压部分38a上的与隔膜33相反一侧的端延伸到开口缘35的前端侧部分38c。
在与被推压部分38a相邻接的邻接部分38b的部位形成有一定宽度的一条槽38d。即，在相对于被推压部分38a偏向隔膜33一侧的位置、本例中为邻接的位置形成有槽38d。槽38d在外齿形成部分37的内周面37a绕整个一周延伸。此外，在用包含齿轮中心轴线1a的平面剖切外齿形成部分37时的槽38d的截面形状由凹曲线、本例中由同一半径的圆弧38e来确定。由此，外齿形成部分37中的槽形成部分的壁厚从被推压部分38a一侧起逐渐减小之后逐渐增加，从而不会发生应力集中。
由此，本例中，在从波动发生器4的波形轴承47的外圈46与隔膜一侧邻接的位置处，外齿36的齿底36b的厚度局部变薄。因此，能缓和在外齿36的齿底36b产生的应力，降低波动发生器4的反作用力(波形轴承反作用力)。因此，能增加齿底36b的厚度，高效地提高齿底强度，容易提高波动齿轮装置1的负载扭矩。
此处，在前面引用的专利文献1(日本专利特开平10－159917号公报)中，以抑制可挠性外齿齿轮与刚性内齿齿轮的啮合不良为目的，减小可挠性外齿齿轮的外齿的齿宽。此外，在偏离外齿形成部分的位置形成槽，能使整个外齿形成部分适当地进行挠曲，从而改善两个齿轮的啮合。与此相对，本发明中，以增加外齿形成部分的厚度、高效地提高外齿的齿底强度为目的，因此，在外齿形成部分中偏离被波形轴承推压的部位的位置形成槽，从而降低波动发生器的波形轴承的反作用力。根据本发明，具有无需减小外齿的齿宽就能缓和对波形轴承的应力这样的优点。
另外，上述示例涉及包括杯子形状的可挠性外齿齿轮的波动齿轮装置，但同样适用于包括礼帽形状的可挠性外齿齿轮的波动齿轮装置。
此外，上述示例中，通过椭圆状的轮廓的波动发生器使可挠性外齿齿轮挠曲成椭圆状，在圆周方向的两个部位使外齿与内齿啮合，并将两个齿轮的齿数差设定为2n个(n为正整数)。也可取而代之，将可挠性外齿齿轮挠曲成非圆形，以在圆周方向的三处使两个齿轮啮合。
而且，上述示例中，作为波动发生器使用了包括具有非圆形的外周面的刚性塞子的结构。但也可以取代塞子，例如使用通过一对辊子使可挠性外齿齿轮挠曲成椭圆状的结构的波动发生器。

Claims (5)

1.一种波动齿轮装置(1)，具有：圆环状的刚性内齿齿轮(2)；配置在该刚性内齿齿轮(2)内侧的可挠性外齿齿轮(3)；以及配置在该可挠性外齿齿轮(3)内侧的波动发生器(4)，
所述可挠性外齿齿轮(3)包括：在径向上能挠曲的圆筒状主体部(31)；与该圆筒状主体部(31)的一个缘(32)相连并朝径向内侧或外侧扩展的隔膜(33)；以及在所述圆筒状主体部(31)的另一个开口缘(35)一侧的该圆筒状主体部(31)的外周面部分所形成的外齿(36)，
所述波动发生器(4)包括将所述圆筒状主体部(31)上的形成有所述外齿(36)的外齿形成部分(37)的内周面部分朝径向外侧推压的外齿推压面(41)，
所述可挠性外齿齿轮(3)的所述外齿形成部分(37)在所述外齿推压面(41)的作用下挠曲成非圆形，所述外齿(36)在圆周方向上分开的多个部位与所述刚性内齿齿轮(2)的内齿(24)啮合，若使所述波动发生器(4)旋转，则所述外齿(36)与所述内齿(24)的啮合位置也在周向上移动，从而在所述可挠性外齿齿轮(3)与所述刚性内齿齿轮(2)之间产生和所述外齿(36)与所述内齿(24)的齿数差相对应的相对旋转，其特征在于，
所述圆筒状主体部(31)上的所述外齿形成部分(37)包括：被所述外齿推压面(41)朝径向外侧推压的被推压部分(38a)；在所述隔膜(33)一侧与所述被推压部分(38a)相邻接的邻接部分(38b)；以及在该邻接部分(38b)形成的槽(38d)，
所述槽(38d)是沿着所述外齿形成部分(37)的内周面绕其整个一周延伸的槽。
2.如权利要求1所述的波动齿轮装置(1)，其特征在于，
在用包含齿轮中心轴线(1a)的平面剖切所述外齿形成部分(37)时的所述槽(38d)的截面形状由凹曲线(38e)来确定。
3.如权利要求1或2所述的波动齿轮装置(1)，其特征在于，
所述波动发生器(4)包括：具有非圆形的外周面(43)的刚性构件(44)；以及具有在径向上能挠曲的外圈(46)及内圈(45)的波形轴承(47)，所述波形轴承(47)在被挠曲成非圆形的状态下安装在所述刚性构件(44)的所述外周面(43)上，
所述外圈(46)的外周面是所述外齿推压面(41)。
4.一种波动齿轮装置的可挠性外齿齿轮(3)，其特征在于，
包括：在径向上能挠曲的圆筒状主体部(31)；与该圆筒状主体部(31)的一个缘(32)相连并朝径向内侧或外侧扩展的隔膜(33)；以及在所述圆筒状主体部(31)的另一个开口缘(35)一侧的该圆筒状主体部(31)的外周面部分所形成的外齿(36)，
所述圆筒状主体部(31)上的外齿形成部分(37)包括：被外齿推压面(41)朝径向外侧推压的被推压部分(38a)；在所述隔膜(33)一侧与所述被推压部分(38a)相邻接的邻接部分(38b)；以及在该邻接部分(38b)形成的槽(38d)，
所述槽(38d)是沿着所述外齿形成部分(37)的内周面绕其整个一周延伸的槽。
5.如权利要求4所述的波动齿轮装置的可挠性外齿齿轮(3)，其特征在于，
在用包含齿轮中心轴线(1a)的平面进行剖切时的所述槽(38d)的截面形状由凹曲线(38e)来确定。
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