CN103958929A - 齿轮传动装置 - Google Patents

Abstract

齿轮传动装置具有壳体、齿轮架、曲轴、外齿轮以及轴向间隙型电动机。内齿轮形成于壳体的内周。齿轮架支承于壳体。曲轴由一对轴承支承于齿轮架。曲轴具有偏心体。外齿轮与偏心体卡合，并且一边与内齿轮啮合一边偏心旋转。轴向间隙型电动机的转子安装于曲轴上。轴向间隙型电动机的转子位于上述一对轴承之间。

Description

齿轮传动装置

技术领域

本发明基于2011年11月10日提出申请的日本特许出愿第2011-246285号主张优先权。该申请的全部内容作为参照被引用到本说明书中。本申请涉及一种具有轴向间隙型电动机的齿轮传动装置。

背景技术

公知有外齿轮一边与内齿轮啮合一边偏心旋转的齿轮传动装置(以下，有时称为偏心摆动型的齿轮传动装置)。这样的齿轮传动装置有时被称为摆线减速器。在国际公开WO2009/081793号中公开有这样的齿轮传动装置的例子。在以下的说明中，将国际公开WO2009/081793号称为专利文献1。在专利文献1的齿轮传动装置中，偏心体固定于曲轴。外齿轮与偏心体卡合而偏心旋转。在曲轴上安装有径向间隙型电动机的转子。

发明内容

发明要解决的问题

为了使齿轮传动装置在全长上都变薄，优选使用薄型的电动机。因此，为了实现薄型的齿轮传动装置，优选使用轴向间隙型电动机。

轴向间隙型电动机是转子和定子在轴向相面对的电动机。因此，在轴向间隙型电动机中，转子和定子的间隙宽度容易变化。当在轴向间隙型电动机的驱动中产生间隙的宽度变化时，所产生的转矩将发生变化。在本说明书中，提供一种具有新结构的齿轮传动装置，对偏心摆动型的齿轮传动装置利用特有的结构，恒定地保持转子和定子的间隙宽度。

用于解决问题的方案

本说明书公开的齿轮传动装置具有壳体、齿轮架、曲轴、外齿轮以及轴向间隙型电动机。内齿轮形成于壳体的内周。齿轮架与内齿轮同轴地支承于壳体。曲轴由一对轴承支承于齿轮架。此外，曲轴具有偏心体。外齿轮与偏心体卡合，并且一边与内齿轮啮合一边偏心旋转。轴向间隙型电动机的转子安装于曲轴上。在该齿轮传动装置中，轴向间隙型电动机的转子位于支承曲轴的一对轴承之间。

曲轴会在旋转中发生振动。然而，在一对轴承之间，即使是在曲轴的旋转中，曲轴的振动也能够被严格地抑制。另一方面，因为在一对轴承的外侧，曲轴被悬臂支承，所以伴随着旋转，曲轴将会发生轴偏摆。只要在一对轴承之间，将轴向间隙型电动机的转子固定于曲轴，就能够抑制转子的振动。因为能够将转子维持在固定位置，也就能够恒定地维持转子和定子的间隙的宽度。其结果，能够恒定地维持轴向间隙型电动机的输出转矩。

本说明书所公开的技术，是在具有轴向间隙型电动机的齿轮传动装置中，能够实现使用于驱动曲轴的轴向间隙型电动机输出稳定的转矩的齿轮传动装置。

附图说明

图1是表示第1实施例的齿轮传动装置的剖视图。

图2是表示被图1的虚线包围住的部分II的放大剖视图。

图3是表示在第1实施例的齿轮传动装置中，从齿轮架拆下了外罩的状态的俯视图。

图4是表示第2实施例的齿轮传动装置的剖视图。

具体实施方式

下面，记载有本说明书所公开的几个技术特征。此外，以下所记载的事项都各自具有技术上的有用性。

2个轴向间隙型电动机可以相面对地配置。在该情况下，两方的轴向间隙型电动机的转子位于用于支承曲轴的一对轴承之间即可。2个轴向间隙型电动机所产生的吸引力彼此抵消。由于2个轴向间隙型电动机所产生的吸引力的平衡保持良好，因此，能够使转子和定子的间隙更加难发生变化。

曲轴可以与齿轮架同轴配置，也可以位于自齿轮架的轴线偏置的位置。如果曲轴与齿轮架同轴配置，则能够向外齿轮的中央部分传递转矩。从而能够向外齿轮均匀地传递转矩。

在曲轴与齿轮架同轴配置的情况下，可以在该曲轴上形成与齿轮架的轴线同轴的通孔。而且，可以在该通孔内固定轴向间隙型电动机的转子。能够有效地利用曲轴的通孔，实现具有紧凑型电动机的齿轮传动装置。

在曲轴与齿轮架同轴配置的情况下，也可以具有伴随外齿轮的偏心旋转而旋转的多个从动曲轴。在该情况下，多个从动曲轴在自齿轮架的轴线偏置的位置处与外齿轮卡合。此外，在该情况下，各从动曲轴也可以围绕齿轮架的轴线等间隔地配置。由于具有从动曲柄，因此能够抑制外齿轮的振动，使外齿轮顺畅地旋转。

曲轴可以具有多个偏心体。在该情况下，各偏心体的偏心方向可以不同。而且，可以在与曲轴的轴线同轴的圆上等间隔地配置各偏心体的中心。如果多个偏心体的偏心方向不同，则多个外齿轮的偏心方向也不同。各外齿轮与内齿轮啮合的位置平衡性良好地分散在齿轮传动装置的周向。其结果，能够使齿轮传动装置的驱动平衡良好。

偏心体可以位于用于支承曲轴的一对轴承之间。因为能够抑制偏心体的振动，因此，能够进一步顺畅地使与偏心体卡合的外齿轮旋转。

(实施例)

(第1实施例)

图1所示的齿轮传动装置100是外齿轮24一边与内齿轮32啮合一边进行偏心旋转的偏心摆动型的减速装置。在齿轮传动装置100中，对应外齿轮24的齿数与内齿轮32的齿数之差，齿轮架8相对于壳体6旋转。内齿轮32由壳体6和配置于壳体6的内周的多个内齿销34构成。此外，该类型的齿轮传动装置被称为摆线减速器。

齿轮传动装置100具有壳体6、齿轮架8、曲轴12、外齿轮24以及轴向间隙型电动机18、48。齿轮架8具有第1板件8a和第2板件8c。在第1板件8a和第2板件8c之间存在间隙。柱状部8b从第1板件8a向第2板件8c延伸。柱状部8b和第2板件8c固定在一起。柱状部8b贯穿外齿轮24的通孔52。外齿轮24配置在第1板件8a和第2板件8c之间的间隙中。齿轮架8由一对轴承4支承于壳体6。轴承4是角接触球轴承。齿轮架8和内齿轮32同轴配置。通过一对角接触球轴承4来限制齿轮架8向轴向和径向移动。轴线40相当于齿轮架8的轴线。轴线40也相当于内齿轮32(壳体6)的轴线。此外，形成于齿轮架8的槽相当于角接触球轴承4的内圈。

曲轴12与齿轮架8同轴配置。即，曲轴12的轴线等同于齿轮架8的轴线40。曲轴12由一对轴承50支承于齿轮架8上。轴承50是深沟球轴承。即，通过一对深沟球轴承50限制曲轴12向轴向和径向移动。曲轴12具有2个偏心体22。

2个偏心体22在轴线40方向上位于一对深沟球轴承50之间。此外，各偏心体22相对于轴线40对称地偏心配置。各偏心体22由圆柱滚子轴承23与对应的外齿轮24卡合。2个外齿轮24在轴线40方向上位于一对深沟球轴承50之间。曲轴12具有通孔12a(参照图2)。轴向间隙型电动机18、48安装于通孔12a内。编码器20安装于曲轴12上。对于编码器20和轴向间隙型电动机18、48，将在后面详细描述。

从动曲轴26配置在自轴线40偏置的位置。从动曲轴26与曲轴12平行地延伸。因此，从动曲轴26的轴线36与曲轴12的轴线40平行。从动曲轴26由一对圆锥滚子轴承38支承于齿轮架8上。从动曲轴26具有2个从动偏心体35。从动偏心体35在轴线36方向上位于一对圆锥滚子轴承38之间。此外，各从动偏心体35相对于轴线36对称地偏心配置。各从动偏心体35与对应的外齿轮24卡合。在从动曲轴26的一个端部上安装有制动器28。此外，在从动曲轴26上未安装有电动机。

当曲轴12旋转时，偏心体22绕着轴线40偏心旋转。伴随着偏心体22的偏心旋转，外齿轮24一边与内齿轮32啮合一边绕着轴线40偏心旋转。外齿轮24的齿数与内齿轮32的齿数(内齿销34的数量)不同。因此，当外齿轮24偏心旋转时，对应于外齿轮24和内齿轮32的齿数差，齿轮架8相对于内齿轮32(壳体6)旋转。此外，并不向从动曲轴26直接传递电动机的转矩。从动曲轴26伴随着外齿轮24的偏心旋转而旋转。从动曲轴26抑制外齿轮24的振动，并辅助外齿轮24顺畅地偏心旋转。

参照图1和图2，详细说明轴向间隙型电动机18、48。在下面的说明中，轴向间隙型电动机18会被称为第1轴向间隙型电动机18，轴向间隙型电动机48会被称为第2轴向间隙型电动机48。第1轴向间隙型电动机18具有第1转子16和第1定子14。在第1转子16和第1定子14之间存在有间隙60。第1转子16具有转子叶片17和第1永磁体15。第1永磁体15固定于转子叶片17的一侧的表面。转子叶片17被压入曲轴12的通孔12a的内壁。因此，第1转子16也能表现为在曲轴12的通孔12a内安装于曲轴12上的状态。此外，通孔12a与齿轮架8的轴线40同轴地形成。此外，转子叶片17具有从一侧的表面沿着轴线40延伸的延长部17a。

第1定子14具有第1定子芯13和第1绕线11。第1定子14配置于通孔12a内。因此，第1轴向间隙型电动机18能够表现为配置于曲轴12的通孔12a内的状态。第1绕线11卷绕于第1定子芯13上。第1定子芯13由压粉磁芯形成。第1定子芯13固定于第1定子叶片21。第1定子叶片21固定于齿轮架8(第1板件8a)。因此，第1定子14也能够表现为固定于齿轮架8。通孔13a形成于第1定子芯13。转子叶片17的延长部17a穿过通孔13a。编码器20安装于延长部17a的端部。即，在轴线40方向上，编码器20在第1定子叶片21的外侧固定于转子叶片17的延长部17a。能够利用编码器20检测出曲轴12的旋转角度。

还有，虽然省略图示，但第1永磁体15包括N极朝向外侧的永磁体和S极朝向外侧的永磁体。在转子叶片17上沿周向交替固定有N极朝向外侧的永磁体和S极朝向外侧的永磁体。在第1定子14中，沿周向按顺序排列有供U相的电流流动的绕线、供V相的电流流动的绕线以及供W相的电流流动的绕线。

实际上，第2轴向间隙型电动机48的构造与第1轴向间隙型电动机18的构造相同。对于第2轴向间隙型电动机48，省略与第1轴向间隙型电动机18重复的说明并在下面简单地进行说明。

第2轴向间隙型电动机48具有第2转子46和第2定子44。在第2转子46和第2定子44之间存在有间隙62。第2转子46具有转子叶片17和第2永磁体45。第2转子46与第1转子16一体化形成。即，第1转子16和第2转子46利用通用的转子叶片17一体形成。更详细而言，在转子叶片17的一侧的表面固定有第1永磁体15，在转子叶片17的另一侧的表面固定有第2永磁体45。

第2定子44具有第2定子芯43和第2绕线41。第2定子芯43固定于第2定子叶片39。第2定子叶片39固定于齿轮架8(第2板件8c)。第2定子44也能够表为固定于齿轮架8。此外，第2轴向间隙型电动机48也能够表现为配置于曲轴12的通孔12a内。此外，第1轴向间隙型电动机18和第2轴向间隙型电动机48的相位相等。

下面说明齿轮传动装置100的特征。如上所述，曲轴12由一对深沟球轴承50支承于齿轮架8上。在一对深沟球轴承50所包夹的范围72内，曲轴12被双支承。即，在范围72内，即使是在曲轴12的旋转中，曲轴12的径向和轴向的移动(振动)也被严格限制。另一方面，在范围72的外侧，曲轴12被悬臂支承。因此，在范围72的外侧，当曲轴12旋转时，曲轴12容易振动。

在齿轮传动装置100中，转子16、46在范围72内被安装于曲轴12上。因为转子16、46的位置不发生变化，从而能够恒定地维持第1转子16和第1定子14的间隙60以及第2转子46和第2定子44的间隙62。因为能够恒定地维持轴向间隙型电动机18、48的输出转矩，因此能够恒定地维持齿轮传动装置100的输出转矩。

说明齿轮传动装置100的其他的特征。第1轴向间隙型电动机18和第2轴向间隙型电动机48相面对地配置。更具体而言，第1转子16和第2转子46在第1定子14和第2定子44之间安装在曲轴12上。在使用轴向间隙型电动机的情况下，在转子和定子之间作用有吸引力。通过使2个轴向间隙型电动机18、48相面对地配置，从而2个轴向间隙型电动机18、48的吸引力彼此沿反方向作用于曲轴12。在轴线40方向上，施加于曲轴12的力相互抵消。其结果，施加于曲轴12的力的平衡变好，曲轴12能够顺畅地旋转。

如上所述，轴向间隙型电动机18、48配置于曲轴12的通孔12a内。在使用轴向间隙型电动机的情况下，伴随直径的变大，电动机的惯性力变大。如果轴向间隙型电动机的惯性力变大，则例如在停止齿轮传动装置的驱动的情况下，停止动作发生迟滞。通过将轴向间隙型电动机18、48配置于曲轴12的通孔12a内，从而能够以惯性力较小的电动机驱动齿轮传动装置100。此外，通过将2个轴向间隙型电动机配置于通孔12a内，从而能够使安装有电动机的齿轮传动装置的整体尺寸小型化。尤其是，在轴向方向上，能够缩短安装有电动机的齿轮传动装置的长度。

如上所述，2个偏心体22相对于轴线40对称地偏心配置。外齿轮24的偏心方向对称，在驱动齿轮传动装置100时，能够维持良好的平衡。此外，偏心体22和曲轴12的关系也能够表现为如下那样。曲轴12具有2个偏心体22。各偏心体22的偏心方向不同。偏心体22以各偏心体22的中心位于绕着曲轴的轴线40间隔180°的位置的方式固定于曲轴12。

2个油封70配置于曲轴12和齿轮架8之间(参照图2)。油封70分别配置于一对深沟球轴承50的外侧。换言之，一对深沟球轴承50配置于2个油封70之间。能够利用油封70防止润滑剂从曲轴12的外侧(外齿轮24、内齿轮32等所处的空间)移动到曲轴12的内侧(轴向间隙型电动机18、48以及编码器20所处的空间)。

油封25配置在从动曲轴26和齿轮架8之间(参照图1)。油封25在轴线36方向上位于圆锥滚子轴承38和制动器28之间。能够利用油封25防止润滑剂从外齿轮24等所处的空间移动到制动器28所处的空间。此外，外罩30以覆盖编码器20和制动器的方式固定于齿轮架8。

2个油封2配置于壳体6和齿轮架8之间。油封2分别配置于一对角接触球轴承4的外侧。换言之，一对角接触球轴承4配置于2个油封2之间。此外，在形成于第2板件8c上的孔内嵌入有盖37。能够利用上述油封70、油封25、油封2以及盖37，防止封装于齿轮传动装置100内(外齿轮24、内齿轮32等所存在的空间)的润滑剂漏到齿轮传动装置100的外部。

参照图1和图3，说明具有从动曲轴26的优点。图3表示从齿轮架8拆下了外罩30的状态的齿轮传动装置100的俯视图。沿着图3的I-I线的剖面与图1的剖面图相对应。如图3所示，齿轮传动装置100具有3个从动曲轴26。3个从动曲轴26绕着轴线40等间隔地配置。此外，3个从动曲轴26分别安装于制动器28。

如上述那样，从动曲轴26不向外齿轮24传递电动机的转矩。从动曲轴26用于抑制外齿轮24的振动。换言之，从动曲轴26用于保持外齿轮24的姿势。使外齿轮24的偏心旋转变得顺畅，能够难以产生齿隙等。此外，通过将制动器28安装于从动曲轴26上，就没有必要在曲轴12上安装编码器20和制动器这两个部件。其结果，能够缩短齿轮传动装置100的轴向的长度。

(第2实施例)

参照图4，说明齿轮传动装置200。齿轮传动装置200是齿轮传动装置100的变形例。对于齿轮传动装置200而言，针对与齿轮传动装置100相同的部件标记为相同的附图标记或者后两位数字相同的附图标记，从而省略说明。

齿轮传动装置200具有与轴线40同轴的中央通孔80。在齿轮传动装置200中，使用2个中空轴向间隙型电动机218、248。更详细而言，在第1中空轴向间隙型电动机218的第1定子叶片221上形成有通孔221a，在第1定子214上形成有通孔214a，在第1转子216上形成有通孔216a。此外，在第2中空轴向间隙型电动机248的第2转子246上形成有通孔246a，在第2定子244上形成有通孔244a，在第2定子叶片239上形成有通孔239a。在齿轮传动装置200中，还在外罩230上形成有通孔230a。

中空轴82固定于通孔230a、239a。中空轴82穿过通孔221a、214a、216a、244a以及246a。能够通过利用中央通孔80使线缆、轴等沿着轴线40方向穿过齿轮传动装置200的内部。

齿轮传动装置200与齿轮传动装置100一样，具有3个从动曲轴226。此外，在图4中仅示出了1根曲轴226，并未示出其他2根曲轴226。在齿轮传动装置200中，在1个从动曲轴226上安装有编码器220。在其他2个从动曲轴226上安装有制动器(省略图示)。

在上述实施例中，对使用一对深沟球轴承支承曲轴的实施方式进行了说明。作为支承曲轴的轴承，也可以使用角接触球轴承、角接触滚子轴承以及圆锥滚子轴承等。用于支承曲轴的轴承是负担轴向和径向载荷的类型即可。

在上述实施例中，对曲轴具有2个偏心体的实施方式进行了说明。偏心体的数量也可以是1个，也可以是3个以上。换言之，外齿轮的数量可以是1个，也可以是3个以上。此外，在曲轴具有多个偏心体的情况下，优选的是，各偏心体的偏心方向不同。此外，优选的是，偏心体以使各偏心体的中心绕着曲轴的轴线等间隔地配置的方式固定于曲轴。此外，偏心体的数量(外齿轮的数量)越多，越能够提高齿轮传动装置的平衡性。

在上述实施例中，对具有3个从动曲轴的实施方式进行了说明。从动曲轴的数量也可以是2个，也可以是4个以上。或者，齿轮传动装置也可以不具有从动曲轴。因为齿轮传动装置的直径、即、外齿轮的直径变得越大，外齿轮越容易振动，从而增添了从动曲轴的有用性。

以上详细地说明了本发明的具体例，但这些只不过是例示，不用于限定权利要求书的范围。在权利要求书的范围所记载的技术中包含对以上所例示的具体例进行各种变形、变更的技术方案。本说明书或者附图中说明的技术特征单独地或通过各种组合来发挥技术上的有用性，并不限定于申请时的权利要求项所记载的组合。另外，本说明书或附图所例示的技术能够同时实现多个目的，实现其中之一的目的的技术本身具有技术上的有用性。

Claims (7)

1.一种齿轮传动装置，其特征在于，具有：

壳体，在其内周形成有内齿轮；

齿轮架，其与内齿轮同轴地支承于壳体上；

曲轴，其由一对轴承支承于齿轮架上，并且具有偏心体；

外齿轮，其与偏心体卡合，一边与内齿轮啮合一边偏心旋转；

轴向间隙型电动机，其转子安装于曲轴上，

上述转子位于上述一对轴承之间。

2.根据权利要求1所述的齿轮传动装置，其特征在于，

2个轴向间隙型电动机相面对地配置，

两方的轴向间隙型电动机的转子位于上述一对轴承之间。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮传动装置，其特征在于，

曲轴与齿轮架同轴配置。

4.根据权利要求3所述的齿轮传动装置，其特征在于，

在曲轴上形成有与齿轮架的轴线同轴的通孔，

在上述通孔内固定有轴向间隙型电动机的转子。

5.根据权利要求3或4所述的齿轮传动装置，其特征在于，具有：

多个从动曲轴，其在自齿轮架的轴线偏置的位置与外齿轮卡合，并伴随外齿轮的偏心旋转而旋转，

各从动曲轴绕着齿轮架的轴线等间隔地配置。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的齿轮传动装置，其特征在于，

曲轴具有多个偏心体，

各偏心体的偏心方向不同，

各偏心体的中心在与曲轴的轴线同轴的圆上等间隔地配置。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的齿轮传动装置，其特征在于，

偏心体位于上述一对轴承之间。