CN105452715A - 谐波齿轮装置 - Google Patents
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Abstract
扁平式谐波齿轮装置(1)具有：第1内齿轮(2)以及第2内齿轮(3)、筒状的柔性外齿轮(4)、椭圆状轮廓的波发生器(5)。波发生器(5)支承外齿的支承中心(P2)在中心轴线(1a)的方向上，相对于外齿轮(4)的外齿的齿宽中心(P1)，沿着中心轴线(1a)的方向以偏离量Δ偏离。通过适当设定偏离方向和偏离量，可以实现：适合于谐波齿轮装置的第1及第2内齿轮(2、3)的机械特性、运转条件的谐波齿轮装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种被称为具有能够柔性变形成非圆形的圆筒状的外齿轮的扁平式谐波齿轮装置的谐波齿轮装置。
背景技术
扁平式谐波齿轮装置具有：并排配置的第1及第2内齿轮、配置在内侧的圆筒状的外齿轮、以及配置于外齿轮内侧的波发生器。一般情况下，第1内齿轮是不旋转地被固定着的静止侧内齿轮，其齿数比第2内齿轮多。第2内齿轮是齿数与外齿轮相同的齿轮，并且是能够与外齿轮一体旋转的驱动侧内齿轮。通过波发生器，外齿轮被柔性变形成非圆形，能够与第1及第2刚性内齿轮局部啮合。
一旦通过马达等而使波发生器高速旋转，第1及第2内齿轮与外齿轮之间的啮合位置则沿着圆周方向移动。在第1内齿轮与外齿轮之间发生与齿数差值相对应的相对旋转。由于第1内齿轮是不旋转地被固定着，因此外齿轮旋转。从与外齿轮一体旋转的第2内齿轮获取外齿轮的旋转，并将之传递到负载一侧的部件。
在专利文献1、2中，公开了：作为波发生器而使用了具有柔性的内外圈的滚珠轴承的扁平式谐波齿轮装置。在专利文献3中，公开了：作为波发生器而使用了具有柔性的内外圈的滚针轴承的扁平式谐波齿轮装置。在专利文献4中公开了具备具有一对磙子的波发生器的扁平式谐波齿轮装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开第2008-240876号公报
专利文献2：日本特开第2008-180259号公报
专利文献3：日本特开第2011-190826号公报
专利文献4：日本特开第2007-205450号公报
发明内容
以往的扁平式谐波齿轮装置如专利文献1～4所公开的那样，构成为满足以下的条件A1～A4。参照图4进行说明。
条件A1：静止侧的第1内齿轮102和驱动侧的第2内齿轮103是具有相同的齿宽的齿轮。
条件A2：外齿轮104是具有第1及第2内齿轮102、103各自齿宽的大约2倍齿宽的齿轮。
条件A3：以通过外齿轮104的齿宽中心P1(齿宽方向的中央位置)且与谐波齿轮装置100的中心轴线100a正交的正交面PL为中心，第1及第2内齿轮102、103被配置成左右对称。换句话说，第1及第2内齿轮102、103之间的中央位置P3与外齿轮104的齿宽中心P1一致。
条件A4：以正交面PL为中心，波发生器105被配置成左右对称。换句话说，波发生器105支承外齿的支承中心P2(球中心)与外齿轮104的齿宽中心P1一致。
在此，在扁平式谐波齿轮装置中，关于上述条件的变更方面，至今为止，没有受到任何关注。然而，本案发明人等则发现：在考虑了第1内齿轮的机械特性以及第2内齿轮的机械特性、扁平式谐波齿轮装置的运转条件等的情况下，满足上述条件A1～A4的以往构成并不一定就一直是最合适的。例如，将这些部件配置成使第1及第2内齿轮之间的中央位置与外齿轮的齿宽方向的中央位置一致，并且与波发生器的球中心一致，这并不一定一直是最合适的。
本发明的课题在于，鉴于上述的问题点，提供一种基于与以往不同的条件而构成的扁平式谐波齿轮装置。
参照图1(a)、(b)进行说明，本发明的谐波齿轮装置(1、1A)具有:
第1内齿轮(2、2A)以及第2内齿轮(3、3A)，该第1内齿轮(2、2A)以及该第2内齿轮(3、3A)在中心轴线(1a)的方向上并排配置，
柔性外齿轮(4)，该柔性外齿轮(4)呈筒状，配置在第1及第2内齿轮(2、3)的内侧，并且能够与该第1及第2内齿轮(2、3)分别啮合，以及
波发生器(5)，该波发生器(5)配置在外齿轮(4)的内侧，使外齿轮(4)在半径方向柔性变形而使外齿轮(4)与第1及第2内齿轮(2、3)分别局部啮合，
外齿轮(4)的外齿(4a)具有：能够在第1及第2内齿轮(2、3)(2A、3A)双方的内齿(2a、3a)(2b、3b)的齿宽方向的整个宽度上与这些内齿(2a、3a)(2b、3b)啮合的齿宽，
波发生器(5)具有：抵接于外齿轮(4)的内周面且使该外齿轮在半径方向柔性变形成非圆形的外齿支承面(5a)，
将中心轴线(1a)的方向上的外齿支承面(5a)的中心位置称作支承中心(P2)，将外齿(4a)的齿宽方向上的中央位置称作齿宽中心(P1)时，
支承中心(P2)被设定于：相对于齿宽中心(P1)，沿着中心轴线(1a)的方向而偏向第1内齿轮(2)一侧或第2内齿轮(3)一侧的位置。
在此，图1(a)、(b)是为了能够容易地理解本发明而供参照之用，并不是要将本发明限定于图1(a)、(b)的构成。
在本发明中，如图1(a)所示，在第1内齿轮(2)的齿宽(W2)和第2内齿轮(3)的齿宽(W3)相同的情况下，以通过齿宽中心(P1)且与中心轴线(1a)正交的正交面(PL)为中心时，第1及第2内齿轮(2、3)被配置在对称的位置。
例如，在使第1内齿轮(2)不旋转而进行固定地来作为静止侧内齿轮，并将第2内齿轮(3)作为输出减速旋转的驱动侧内齿轮的情况下，如果使支承中心(P2)相对于外齿的齿宽中心(P1)向驱动侧内齿轮(3)一侧偏移，则会获得：能够对产生相对旋转的静止侧内齿轮(2)和外齿轮(4)之间的齿面磨损进行抑制的效果。相反，如果使支承中心(P2)相对于齿宽中心(P1)向静止侧内齿轮(2)一侧偏移，则会获得增大棘轮扭矩的效果。
在本发明中，如图1(b)所示，当第1内齿轮(2A)的齿宽(W2A)和第2内齿轮(3A)的齿宽(W3A)不同的情况下，以通过支承中心(P2)且与中心轴线(1a)正交的正交面(PL)为中心时，第1内齿轮(2A)则位于中心轴线(1a)的方向上的其中一侧的位置，第2内齿轮(3A)则位于其中另一侧的位置。
在此，支承中心(P2)相对于齿宽中心(P1)的偏离量(Δ)最好是在外齿轮(4)的节圆直径的1％～4％范围内的值。偏离量(Δ)根据具体的运转条件等而被设定在适当的量。偏离量(Δ)一旦增多，则从支承中心(P2)偏离的一侧的内齿轮的机械特性大幅降低的可能性变高。据此，在实用方面，只要将偏离量(Δ)设在外齿轮(4)的节圆直径的1％～4％范围内的值即可。
波发生器(5)一般情况下如图1所示，具有波动插头(waveplug)(6)、和安装于该波动插头(6)的外周面的波动轴承(7)。所述波动轴承(7)具有在半径方向上能够柔性变形的外圈(8)，外圈(8)的外周面是外齿支承面(5a)。这种情况下，支承中心(P2)是波动轴承(7)的滚动体(9)的中心轴线(1a)方向上的中央位置。如图所示，滚动体(9)为球体的情况下，支承中心(P2)与球中心一致。
另外，一般情况下，所述第1内齿轮(2)的齿数为第1齿数，第2内齿轮(3)的齿数为比第1齿数少的第2齿数，外齿轮(4)的齿数设定为与第2齿数相同。
附图说明
图1(a)以及(b)是表示本发明的谐波齿轮装置的示意图。
图2(a)以及(b)是表示适用本发明的实施方式的谐波齿轮装置的端面图以及纵向截面图。
图3是表示图2的谐波齿轮装置的变形例子的纵向截面图。
图4是表示以往的谐波齿轮装置的端面图以及纵向截面图。
具体实施方式
下面，参照附图，说明适用了本发明的谐波齿轮装置的实施方式。
图2(a)是实施方式的谐波齿轮装置的端面图，图2(b)是其纵向截面图。谐波齿轮装置10具有：在中心轴线10a的方向上并排配置的第1内齿轮12以及第2内齿轮13。在这些第1及第2内齿轮12、13的内侧，同轴地配置有能够在半径方向上柔性变形的筒状的外齿轮14。外齿轮14能够与第1及第2内齿轮12、13分别啮合。在外齿轮14的内侧，同轴地配置有波发生器15。波发生器15使外齿轮14在半径方向上柔性变形成非圆形，并使外齿轮14与第1及第2内齿轮12、13分别局部啮合。
第1内齿轮12是固定于未图示的固定侧部件的静止侧内齿轮，第2内齿轮13是输出减速旋转的驱动侧内齿轮。静止侧的第1内齿轮12的齿数比驱动侧的第2内齿轮13的齿数多。另外，第1及第2内齿轮12、13的内齿12a、13a的齿宽是相同的。
外齿轮14的外齿14a具有：能够在第1及第2内齿轮12、13双方的内齿12a、13a的齿宽方向的整个宽度上与这些内齿12a、13a啮合的齿宽。第1及第2内齿轮12、13以微小的间隙并排配置，外齿14a的齿宽大约等于这些内齿12a、13a的大致2倍。外齿轮14的齿数与驱动侧的第2内齿轮13的齿数相同。
波发生器15具有：呈椭圆状轮廓的规定厚度的波动插头16、安装于该波动插头16的椭圆状外周面的波动轴承17。在波动插头16的中心部，形成有具备用于安装马达轴(未图示)等的轴孔16a的轴套16b。波动轴承17具有：能够在半径方向柔性变形的外圈18a及内圈18b、以能够滚动的状态安装在外圈18a和内圈18b之间的多个球19。外圈18a的柔性变形成椭圆状的外周面是与外齿轮14的内周面14b抵接的外圈支承面15a。
外齿轮14通过波发生器15而被柔性变形成椭圆形，在该椭圆形状的长轴的两端位置，与第1及第2内齿轮12、13的双方啮合。一旦使波发生器15旋转，第1及第2内齿轮12、13与外齿轮14的啮合位置即在圆周方向上移动。在本实施例中，第1内齿轮12的齿数比第2内齿轮13的齿数及外齿轮14的齿数多出2n个(n：正整数)。例如，多2个。波发生器15一旦旋转1圈，与该齿数的差值相对应地在第1内齿轮12与外齿轮14之间产生相对旋转。由于第1内齿轮12是不旋转而被固定的静止侧内齿轮，因此外齿轮14进行旋转。由于与外齿轮14啮合的另一方第2内齿轮13，其齿数与外齿轮14的齿数相同，因此，与外齿轮14一体地进行旋转。
在此，将外齿轮14的外齿14a的齿宽方向上的中央位置作为齿宽中心P1。另外，将波发生器15的外齿支承面15a的中心轴线10a方向上的中央位置作为支承中心P2。支承中心P2在中心轴线10a的方向上，与作为滚动体的球19的中心一致。
在本实施例中，波发生器15的支承中心P2被设定在：相对于外齿轮14的齿宽中心P1，沿着中心轴线10a的方向偏向静止侧的第1内齿轮12一侧的位置。这些偏离量Δ被设定在柔性变形成椭圆状之前的正圆状态的外齿轮14的节圆直径的1％～4％范围内的值。第1及第2内齿轮12、13被配置在：以通过齿宽中心P1且与中心轴线10a正交的正交面PL为中心时，呈左右对称的位置。
这样，如果使波发生器15的外齿的支承中心P2偏向静止侧的第1内齿轮12一侧，则与外齿的支承中心P2和齿宽中心P1一致时相比(参照图4)，可以提高内齿13a和外齿14a之间的棘轮扭矩。
图3是表示图2的谐波齿轮装置10的变形例子的纵向截面图。根据图3所示的谐波齿轮装置10A，使波发生器15支承外齿14a的支承中心P2相对于外齿14a的齿宽中心P1，沿着中心轴线10a的方向偏向驱动侧的第2内齿轮13一侧。这样，与外齿的支承中心P2和齿宽中心P1一致时相比(参照图4)，可以抑制由内齿13a和外齿14a的啮合引起的齿面磨损。
(其它实施方式)
在上述实施方式中，第1及第2内齿轮12、13的齿宽虽然相同，但是如图1(b)所示，当第1及第2内齿轮12、13的齿宽不同时也能够适用本发明。在这种情况下，外齿4a的齿宽几乎等于第1内齿轮2A的内齿2b和第2内齿轮3A的内齿3b的齿宽之和。另外，以通过波发生器支承外齿的支承中心P2的正交面PL为中心时，第1及第2内齿轮2A、3A被配置在其两侧。
另外，在上述实施方式中，将具有柔性的内外圈的滚珠轴承使用于波发生器。也可以代替它，而如在前面引用的专利文献3所公开的那样，将具有柔性的内外圈的滚针轴承使用于波发生器。
此外，作为波发生器，也可以使用：具有在前面引用的专利文献4所公开的一对磙子的波发生器、或者具有多对磙子的波发生器。
Claims (6)
1.一种谐波齿轮装置(1、1A)，其特征在于，
具有：
第1内齿轮(2、2A)以及第2内齿轮(3、3A)，该第1内齿轮(2、2A)以及该第2内齿轮(3、3A)在中心轴线(1a)的方向上并排配置，
柔性外齿轮(4)，该柔性外齿轮(4)呈筒状，配置在所述第1及第2内齿轮(2、3)的内侧，并且能够与该第1及第2内齿轮(2、3)分别啮合，以及
波发生器(5)，该波发生器(5)配置在所述外齿轮(4)的内侧，使该外齿轮(4)在半径方向上柔性变形而使该外齿轮(4)与所述第1及第2内齿轮(2、3)分别局部啮合，
所述外齿轮(4)的外齿(4a)具有：能够在所述第1及第2内齿轮(2、3)(2A、3A)双方的内齿(2a、3a)(2b、3b)的齿宽方向的整个宽度上与这些内齿(2a、3a)(2b、3b)啮合的齿宽，
所述波发生器(5)具有：抵接于所述外齿轮(4)的内周面且使该外齿轮在半径方向上柔性变形成非圆形的外齿支承面(5a)，
将所述中心轴线(1a)的方向上的所述外齿支承面(5a)的中心位置称作支承中心(P2)，将所述外齿(4a)的齿宽方向上的中央位置称作齿宽中心(P1)时，
所述支承中心(P2)被设定于：相对于所述齿宽中心(P1)，沿着所述中心轴线(1a)的方向而偏向所述第1内齿轮(2)一侧或所述第2内齿轮(3)一侧的位置。
2.根据权利要求1所述的谐波齿轮装置(1、1A)，其特征在于：
所述第1内齿轮(2)的齿宽(W2)和所述第2内齿轮(3)的齿宽(W3)相同，
以通过所述齿宽中心(P1)且与所述中心轴线(1a)正交的正交面(PL)为中心时，所述第1及第2内齿轮(2、3)被配置在对称的位置。
3.根据权利要求1所述的谐波齿轮装置(1、1A)，其特征在于：
所述第1内齿轮(2A)的齿宽(W2A)和所述第2内齿轮(3A)的齿宽(W3A)不同，
以通过所述支承中心(P2)且与所述中心轴线(1a)正交的正交面(PL)为中心时，所述第1内齿轮(2A)位于所述中心轴线(1a)的方向上的其中一侧，所述第2内齿轮(3A)位于其中另一侧。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的谐波齿轮装置(1、1A)，其特征在于：
所述支承中心(P2)相对于所述齿宽中心(P1)的偏离量(Δ)是在所述外齿轮(4)的节圆直径的1％～4％范围内的值。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的谐波齿轮装置(1、1A)，其特征在于:
波发生器(5)具有波动插头(6)、和安装于该波动插头(6)的外周面的波动轴承(7)，
所述波动轴承(7)具有在半径方向上能够柔性变形的外圈(8)，
所述外圈(8)的外周面是所述外齿支承面(5a)，所述支承中心(P2)是所述波动轴承(7)的滚动体(9)的所述中心轴线(1a)方向上的中央位置。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的谐波齿轮装置(1、1A)，其特征在于：
所述第1内齿轮(2)的齿数为第1齿数，
所述第2内齿轮(3)的齿数为比所述第1齿数少的第2齿数，
所述外齿轮(4)的齿数设定为与所述第2齿数相同。
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