CN106605082B - 圆形波减速器 - Google Patents

Abstract

本文提供一种圆形波减速器系统以及一种使用圆形波减速器的方法。在一个实施方案中，提供一种圆形波减速器，所述圆形波减速器包括：基本上封闭的外壳，其具有位于其中的腔室；环状轮，其驻留在所述腔室中；波发生器，其具有定向在所述环状轮的中空中心部分内的轮驱动部分；以及输出元件，其具有定向在所述环状轮的与所述波发生器的所述轮驱动部分相对的所述中空中心部分内的轮从动部分。

Description

圆形波减速器

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年5月30日提交的美国临时专利申请号14/291,960的部分继续申请，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。

发明背景

目前已知多种用于传输功率并降低电机输出速度的装置。两种这样的装置是谐波减速器和摆线减速器。

这些装置中的更公知的是20世纪50年代引入并且目前被广泛使用的谐波减速器。然而，谐波减速器需要使用柔性齿轮，所述柔性齿轮在谐波减速器的操作期间重复地故意变形。柔性齿轮的这一变形使得构成所述柔性齿轮的材料疲劳，所述疲劳限制可利用谐波减速器实现的速度降低和扭矩传递。

摆线减速器的典型版本具有相对复杂的构造和操作。摆线减速器需要许多活动零件，所述活动零件中的每一个可能是故障点。除了具有复杂设计之外，摆线减速器通常是不可反向驱动的。摆线转盘的偏心旋转还产生不期望的振动，如果没有补偿，则所述振动可通过输入和输出轴传输。最后，输出辊与摆线转盘中的接收孔之间的接触还可导致两个部件的磨损。

所需要的是不具有已知的谐波和摆线驱动器的所描述的缺陷的功率传输/速度降低装置。这种装置还可提供更为简单的构造以及长寿命。

发明概要

在一个实施方案中，提供一种圆形波减速器，所述圆形波减速器包括：基本上封闭的外壳，其具有位于其中的腔室，其中腔室的周边由圆形壁限定，其中圆形壁包括内径，并且其中圆形壁包括摩擦元件；环状轮，其驻留在腔室中，其中环状轮包括外部摩擦元件和内部摩擦元件两者，其中环状轮包括中空中心部分，所述中空中心部分包括具有内径的内壁，所述内壁包括内部摩擦元件，其中环状轮包括外径，并且其中环状轮的外径小于圆形壁的所述内径；波发生器，其具有定向在环状轮的中空中心部分内的轮驱动部分，其中波发生器包括偏心安装的输入轴，所述偏心安装的输入轴从轮驱动部分延伸并穿过外壳；以及输出元件，其具有定向在环状轮的与波发生器的轮驱动部分相对的中空中心部分内的轮从动部分，其中输出元件包括输出轴，所述输出轴从轮从动部分延伸并沿波发生器的输入轴的相反方向穿过外壳，并且其中轮从动部分的周面包括摩擦元件，所述摩擦元件与环状轮的内部摩擦元件接触。

在一个实施方案中，提供一种圆形波减速器，所述圆形波减速器包括：基本上封闭的外壳，其具有位于其中的腔室，其中腔室的周边由圆形壁限定，其中圆形壁包括内径，并且其中圆形壁包括摩擦元件；环状轮，其驻留在腔室中，其中环状轮包括外部摩擦元件和内部摩擦元件两者，其中环状轮包括中空中心部分，所述中空中心部分包括具有内径的内壁，所述内壁包括内部摩擦元件，其中环状轮的内壁被轴向分成非摩擦元件部分和摩擦元件部分，其中环状轮包括外径，并且其中环状轮的外径小于圆形壁的内径；波发生器，其具有定向在环状轮的中空中心部分内的轮驱动部分，其中波发生器包括偏心安装的输入轴，所述偏心安装的输入轴从轮驱动部分延伸并穿过外壳；以及输出元件，其具有定向在环状轮的与波发生器的轮驱动部分相对的中空中心部分内的轮从动部分，其中输出元件包括输出轴，所述输出轴从轮从动部分延伸并沿波发生器的输入轴的相反方向穿过外壳，并且其中轮从动部分的周面包括摩擦元件，所述摩擦元件与环状轮的内部摩擦元件接触。

附图简述

并入本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了各种示例性系统、装置和方法，并且仅用来说明各种示例性实施方案。在附图中，相同的元件配有相同的参考数字。

图1A是圆形波减速器的一个示例性实施方案的外壳10的示例性实施方案的前部切开视图。

图1B是外壳10的截面侧视图。

图2A是圆形波减速器的一个示例性实施方案的轮100的示例性实施方案的前视图。

图2B是轮100的截面侧视图。

图3A是圆形波减速器的一个示例性实施方案的波发生器200的示例性实施方案的前视图。

图3B是波发生器200的侧视图。

图3C是波发生器200的顶视图。

图4A是圆形波减速器的一个示例性实施方案的输出元件300的示例性实施方案的后视图。

图4B是输出元件300的侧视图。

图5是包括轴承235的圆形波减速器的一个示例性实施方案的截面装配视图。

图6是圆形波减速器的示例性实施方案的各种部件的关系和移动模式的示意性表示。

图7是圆形波减速器700的示例性实施方案的各种部件的关系和移动模式的示意性表示。

图8是圆形波减速器800的示例性实施方案的示意性表示。

图9是示出用于确定圆形波减速器的减速比的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本文所公开的示例性圆形波减速器实施方案可具有比已知的谐波减速器和摆线减速器更简单的构造。本文所公开的示例性圆形波减速器实施方案还可以是大小紧凑的，提供大范围的减速比，并且几乎没有齿隙至零齿隙地操作。

总而言之，本文所公开的示例性圆形波减速器可包括外壳，所述外壳具有位于其中的腔室。外壳可包括盖，所述盖封闭外壳中的空腔，以便形成封闭的圆形腔室。齿可沿腔室的内圆形壁设置。具有中空中心部分的环状轮可驻留在腔室内。轮可包括外齿，所述外齿与沿外壳的圆形内壁定位的齿相啮合。轮直径可小于腔室直径，以使得在给定时间处仅轮齿的一部分与外壳内齿相啮合。轮还可包括沿其内壁的一部分设置的齿。

在另一个实施方案中，腔室的内侧圆形壁和环状轮均不包括齿，而实际上，腔室的内侧环形壁与环状轮之间的摩擦致使彼此至少部分地啮合。摩擦可自然地存在于腔室的内侧圆形壁与环状轮的材料之间，或摩擦可通过放置在腔室的内侧圆形壁与环状轮之间的摩擦元件来增强。这种摩擦元件可包括腔室的内侧圆形壁和环状轮中的至少一个的表面特征或表面处理(包括例如，滚花表面)以增强摩擦。在另一个实施方案中，摩擦元件可包括放置在腔室的内侧圆形壁与环状轮之间的分离材料，诸如橡胶、聚合物等。

本文所公开的示例性圆形波减速器实施方案还可包括波发生器。波发生器可包括输入轴部分和轮驱动部分。波发生器的轮驱动部分可具有圆形形状的截面，并且输入轴部分可偏离轮驱动部分的中心轴线，以便在波发生器旋转时将偏心运动施加到轮驱动部分。波发生器的轮驱动部分的长轴可具有比轮的内径小的尺寸。波发生器的轮驱动部分和轮的中空中心部分可压入配合到轴承的内座圈和外座圈上，以使得波发生器的周表面可与轮内壁的非带齿区段对准并且与其滑动接触。波发生器的输入轴部分可延伸穿过外壳中的开口。

示例性圆形波减速器实施方案还可采用输出元件。输出元件可包括具有外周齿的圆状轮从动部分和从其延伸的输出轴部分。输出元件的轮从动部分可驻留在外壳腔室内并且可位于轮的与波发生器的轮驱动部分相对的中空中心部分内。输出元件的轮从动部分的直径可小于轮的内径，以使得轮从动部分的带齿周表面与轮内壁的带齿区段对准并且与其部分接触。输出元件的输出轴部分可延伸穿过外壳中的开口。输出元件的输出轴部分可与波发生器的输入轴部分同轴地定位，但可从外壳沿相反方向延伸。波发生器的输入轴部分和波发生器的输入轴部分可穿过轴承。

在操作中，波发生器的输入轴部分可连接到旋转施加致动器，诸如电驱动电机。致动器可将旋转运动施加到波发生器，从而可致使所述波发生器的轮驱动部分在轮内旋转。波发生器的轮驱动部分的旋转可引起轮沿外壳的内壁的旋转(其可称为自旋转)，所述轮旋转可致使输出元件以类似的旋转速度旋转。

因为波发生器的轮驱动部分的外周表面与轮的内壁的配合表面可由轴承分开，所以波发生器的轮驱动部分与轮的内壁的配合表面之间的摩擦系数可能极其低。因此，轮可能不继而随波发生器的轮驱动部分旋转，而实际上可沿波发生器的轮驱动部分的周表面滑动。这可导致轮旋转速度小于波发生器和相关联致动器的旋转速度。圆形波减速器的输入侧与输出侧之间的整体速度降低可取决于以下各项中的至少一项：波发生器的直径、轮的外周边的直径、外壳的内壁的直径、输出元件的外周边的直径、以及以上四个表面中的每一个上的齿数。当两个表面会合时，大直径可以不必具有比小直径多的齿。利用直径和齿数各种组合，速度降低的程度可覆盖大范围，例如从30:1至10,000:1，这不可能通过使用现场装置来实现。

图5示出圆形波减速器500的组装的示例性实施方案。图1A-4B示出构成圆形波减速器500的各种部件。如图5所示，圆形波减速器500包括外壳10、轮100、波发生器200、以及输出元件300。

圆形波减速器500可包括多种部件，所述部件中的任一者可包含多种材料中的任一者，所述材料包括例如：金属、合金、复合材料、聚合物、橡胶、陶瓷、有机材料等。

图1A是外壳10的示例性实施方案的前部切开视图。图1B是外壳10的截面侧视图。外壳10可包括具有多种形状中的任一者的外部形状，包括例如盘形形状。外壳10可包括具有圆形形状的内周壁15。在一个实施方案中，外壳10可包括多种外部形状中的任一者，而内周壁15必须具有圆形形状。外壳10可以是基本上中空的。

外壳10可包括主体部分20。主体部分20可包括限定空腔30的基座和至少一个侧面。

外壳10可包括盖元件25。盖元件25可将空腔30选择性地封闭在主体部分20中。盖元件25可将空腔30选择性地封闭在主体部分20中，以便在外壳10内形成圆形腔室35。

盖元件25可使用多种紧固件(包括例如螺纹紧固件(未示出))中的任一者来附接到外壳10的主体部分20。螺纹紧固件可穿过并进入分别位于盖元件25和主体部分20中的对准且配合孔40、45。可利用能够选择性地或永久地使得盖元件25与主体部分20维持接触的任何其他紧固件装置。

主体部分20可包括开口50。盖元件25可包括开口55。开口50和55同轴地对准。同轴地对准的开口50、55可定向在外壳10内，以便分别容许波发生器和输出元件(未示出)的部分通过。开口50和55可与内周壁15同心。

轴承60和65可分别保持在开口50和55中的每一个内。轴承60、65可促进波发生器和输出元件(未示出)的旋转。轴承60、65可附连到外壳10的相应的相对表面，以促进波发生器和输出元件(未示出)的旋转。轴承60、65可按照促进波发生器和输出元件的旋转(未示出)的任何方式操作性地连接到外壳10。

在一个实施方案中，外壳10可包括沿内周壁15定向在腔室35中的一个或多个摩擦元件70。摩擦元件70可被构造来啮合对应轮(未示出)。摩擦元件70可包括用于增加内周壁15与对应轮之间的摩擦的多种元件中的任一者，包括例如：轮齿、滚花表面、凸起元件、凹进元件、橡胶元件、聚合物元件等。

在一个实施方案中，摩擦元件70可包括用于增加内周壁15与对应轮之间的摩擦的橡胶元件。在一个实施方案中，外壳10不包括沿内周壁15定向的摩擦元件70，而实际上摩擦元件可沿轮的对应于内周壁15的外壁定向。

在一个实施方案中，一个或多个摩擦元件70可包括沿内周壁15定向在腔室35中的一个或多个齿。摩擦元件70可被构造来啮合对应的齿轮(未示出)。

图2A和图2B分别示出轮100的示例性实施方案的前视图和轮100的截面侧视图。轮100可以是具有由内壁115所限定的中空中心部分的基本上环状或环形轮。当组装圆形波减速器500时，轮100可定向在位于外壳10中的腔室35内。

轮100可包括用于增加轮100与内周壁15之间的摩擦的外部摩擦元件105。外部摩擦元件105可包括用于增加内周壁15与轮100之间的摩擦的多种元件中的任一者，包括例如：轮齿、滚花表面、凸起元件、凹进元件、橡胶元件、聚合物元件等。

在一个实施方案中，外部摩擦元件105可包括用于增加内周壁15与轮100之间的摩擦的橡胶元件。在一个实施方案中，外壳10不包括沿内周壁15定向的摩擦元件70，而实际上轮100可包括沿轮100的对应于内周壁15的外壁定向的外部摩擦元件105。在另一个实施方案中，轮100不包括外部摩擦元件105，而实际上，外壳100包括沿内周壁15定向的摩擦元件70。

在一个实施方案中，外部摩擦元件105可包括沿轮100定向的一个或多个齿。外部摩擦元件105可被构造来啮合周壁15的摩擦元件70中的位于腔室35中的对应齿。

摩擦元件70和外部摩擦元件105中的至少一个可被构造来进行以下至少一个操作：减少、减轻以及消除内周壁15与轮100之间的滑动。

轮100的外径可小于内周壁15的直径。在一个实施方案中，仅轮100的外部摩擦元件105的一部分在任何给定时间与内周壁15和摩擦元件70啮合。在一个实施方案中，轮100的外径小于内周壁15的直径。

轮100可包括沿内壁115的一部分设置的内部摩擦元件110。内部摩擦元件110可包括用于增加内壁115与圆形波减速器输出元件(图4A和图4B中的300处所示)之间的摩擦的多种元件中的任一者，包括例如：轮齿、滚花表面、凸起元件、凹进元件、橡胶元件、聚合物元件等。

在一个实施方案中，轮100的内壁115被轴向分成摩擦元件部分120和非摩擦元件部分125。

在一个实施方案中，内壁115的非摩擦元件部分125可压入配合到轴承(图5和图6中的235处所示)的外座圈上。

在一个实施方案中，轴承235的内座圈可压入配合到波发生器200的轮驱动部分(图3A-3C中的210处所示)的表面上。

内壁115的摩擦元件部分120可适于与圆形波减速器输出元件300的外部摩擦元件315啮合，所述输出元件300和外部摩擦元件315中的每一个在图4A和图4B中示出。

图3A-3C分别示出波发生器200的示例性实施方案的前视图、波发生器200的侧视图、以及波发生器200的顶视图。

波发生器200可包括输入轴部分205和轮驱动部分210。

输入轴部分205可操作性地连接到旋转施加致动器，例如像电驱动电机。输入轴部分205可连接到多种旋转施加致动器中的任一者。

轮驱动部分210可啮合轮100的内壁115的非摩擦元件部分125。轮驱动部分210可通过轴承235(图5和图6所示)来啮合轮100的非摩擦元件部分125。在一个实施方案中，轮驱动部分210可通过轴承235来啮合轮100的非摩擦元件部分125，以便在轮100和波发生器被组装到圆形波减速器500中时维持轮驱动部分210与轮100之间的极低摩擦。

轮驱动部分210可包括多种截面形状中的任一者，包括例如，圆形形状、跑道形状等。

输入轴部分205的中心可偏离轮驱动部分210的中心轴线Ac，以便在波发生器200旋转时将偏心运动施加到轮驱动部分210。

轮驱动部分210的周面215可不存在摩擦元件。轮驱动部分210的周面215可啮合轴承235的内座圈。轮驱动部分210的周面215可压入配合到轴承235的内座圈中。

轮驱动部分210的沿其长轴A_L的尺寸可小于轮100的内壁115的内径。在一个实施方案中，轮驱动部分210包括沿其长轴A_L的小于内壁115的内径的尺寸。

当组装圆形波减速器500时，波发生器200的轮驱动部分210可定向在外壳10的腔室35内。当组装圆形波减速器500时，轮驱动部分210可位于轮100的中空部分内。当组装圆形波减速器500时，轮驱动部分210可通过轴承235而与轮100的内壁115的非摩擦元件部分125分开。

在利用轴承235的那些实施方案中，在波发生器200旋转时，轮驱动部分210与内壁115的非摩擦元件部分125之间可能几乎不存在摩擦。

波发生器200的输入轴部分205可延伸穿过位于外壳10中的开口55。波发生器200的输入轴部分205可延伸穿过操作性地连接到位于盖元件25中的开口55的轴承65。

轴承65可压入配合到波发生器200的输入轴部分205上。轴承65可包括定位螺钉或其他保持机构，波发生器200的输入轴部分205通过所述保持机构可牢固地保持在轴承65中。在一个实施方案中，保持机构的使用或压入配合可确保轴承65随波发生器200的输入轴部分205旋转，而不是输入轴部分205在所述轴承内旋转。在一个实施方案中，保持机构的使用或压入配合可确保轴承65和输入轴部分205不相对于彼此轴向移动。

在一个实施方案中，波发生器200的位置和取向可反向，以使得输入轴部分205延伸穿过位于外壳10的主体部分20中的开口50和轴承60。

图4A和图4B分别示出输出元件300的示例性实施方案的后视图和输出元件300的侧视图。输出元件300可包括输出轴部分305。输出元件300可包括轮从动部分310。

输出轴部分305可被构造来连接到圆形波减速器500中的负载。所述负载可以是多种负载中的任一者，用户期望致使所述负载移动或用户期望将力施加于所述负载。

轮从动部分310可被构造来接触并啮合圆形波减速器500中的轮100的内壁115的摩擦元件部分120。

轮从动部分310可具有多种截面形状中的任一者，包括例如圆形截面形状。输出轴部分305的中心可与轮从动部分310的中心同轴地对准，从而使得输出轴部分305与轮驱动的部分310同心。当轮驱动的部分310旋转时，可将圆周运动施加到输出轴部分305。摩擦元件315可从输出元件的轮从动部分310的外周面320延伸。

摩擦元件315可包括用于增加轮驱动的部分310与轮100的内壁115之间的摩擦的多种元件中的任一者，包括例如：轮齿、滚花表面、凸起元件、凹进元件、橡胶元件、聚合物元件等。

轮从动部分310的直径可小于轮100的内壁115的内径。在一个实施方案中，轮从动部分310的直径小于轮100的内壁115的内径。当组装圆形波减速器500时，输出元件300的轮从动部分310可驻留在外壳腔室35内，并且可位于轮100的与波发生器200的轮驱动部分210相对的中空部分内。

当组装圆形波减速器500时，周面320上的摩擦元件315可与轮100的内壁115的摩擦元件部分120的齿内部摩擦元件110对准并且可与其恒定地部分啮合。摩擦元件315与内壁115的摩擦元件部分120的内部摩擦元件110的啮合点可随轮100的旋转而改变。

输出轴部分305可延伸穿过位于外壳10中的开口50。输出轴部分305可延伸穿过操作性地连接到外壳10的主体部分20中的开口50的轴承60。轴承60可压入配合到输出轴部分305上。轴承60可包括定位螺钉或其他保持机构，输出轴部分305通过所述保持机构可牢固地保持在轴承60中。在一个实施方案中，保持机构的使用或输出轴部分305与轴承60的压入配合可确保轴承60随输出轴部分305旋转，而不是输出轴部分305在所述轴承内旋转。在一个实施方案中，保持机构的使用或输出轴部分305与轴承60的压入配合可确保输出轴部分305和轴承60不相对于彼此轴向移动。

在另一个实施方案中，输出元件300的位置和取向可反向，以使得输出轴部分305延伸穿过位于外壳10的盖元件25中的开口55和轴承65。换言之，轮100、波发生器200和输出元件300的取向可相对于外壳10反向。

图5示出圆形波减速器500的组装好的示例性实施方案，其包括外壳10、轮100、波发生器200、轴承235和输出元件300的可能的组装关系。

外壳10可由盖元件25封闭，以便与圆形内周壁15形成内部腔室35。轮100可驻留在腔室35中，并且轮100的外部摩擦元件105的一部分可与位于外壳10的内周壁15上的摩擦元件70的一部分啮合。

波发生器200和输出元件300可安装到外壳10中(如上所述)，以使得轮驱动部分210和轮从动部分310可驻留在轮100的中空部分内，并且输入轴部分205和输出轴部分305是方向相反的。

轮驱动部分210的周面215可(例如，包括通过压入配合)定向到轴承235的内座圈上。轮内壁115的非摩擦元件部分125可(例如，包括通过压入配合)定向到轴承235的外座圈上。

外部摩擦元件315的位于输出元件的轮从动部分310上的一部分可与轮内壁115的摩擦元件部分120的内部摩擦元件110的一部分啮合。

波发生器的轮驱动部分210和输出元件的轮从动部分310的厚度(轴向方向)尺寸可以是这样的，使得当波发生器200和输出元件300安装到外壳10中时，相邻面220与325之间存在间隙505。间隙505在圆形波减速器500的操作期间防止以下中的至少一者：波发生器200与输出元件300之间的接触、摩擦和干扰。间隙505可通过波发生器200和输出元件300经由相应的轴承65和60的保持来维持。

在一个实施方案中，轴承235可定向在轮100与波发生器200之间。轴承235可以是多种轴承中的任一者，包括例如滚珠轴承、滚柱轴承、滚针轴承等。轴承235可包括内座圈和外座圈。轴承235可包括操作性地连接到波发生器200的内座圈。轴承235可包括操作性地连接到轮100的外座圈。轴承235可包括连接到波发生器200的内座圈。轴承235可包括连接到轮100的外座圈。

在组装圆形波减速器500的操作中，可将波发生器200的输入轴部分205连接到电驱动电机或另一个旋转施加致动器。输入轴部分205可操作性地连接到多种旋转施加致动器中的任一者，包括例如：电机、发动机、风力涡轮机、水轮、人类输入、动物输入等。

致动器可将旋转运动施加到波发生器200，从而可致使轮驱动部分210在轮100内偏心地旋转。由于轴承235在轮驱动部分210的外周表面215与轮100的内壁115的非摩擦元件部分125的配合表面之间的取向，轮100可不直接随波发生器的轮驱动部分210旋转，而实际上可沿外周表面215滑动。这一动作可导致轮100的旋转速度小于波发生器200和相关联致动器的旋转速度。

如图5和图6所示，由于轮驱动部分210的偏心运动，所以轮100相对于外壳10的内壁15的运动也可是偏心的。轮100随波发生器200的旋转可致使轮100沿外壳10的内壁15行进，从而在轮100的移动期间，轮100的外部摩擦元件105的变化部分与外壳10的摩擦元件70的变化部分啮合。由于轮100的与外壳10啮合的结果，轮100可自旋转。作为轮100的与波发生器200啮合的结果，轮100可转动。作为轮100的与外壳10和波发生器200啮合的结果，轮100相应地可自旋转和转动。

轮驱动部分210可围绕图6所示的旋转轴线RA旋转。旋转轴线RA可偏离轮驱动部分210的中心点CP，这也在图6中示出。以此方式，轮驱动部分210围绕旋转轴线RA的旋转可引起波发生器200内的偏心运动。

外部摩擦元件315的位于输出元件300上的一部分可与内部摩擦元件110的沿轮内壁115的摩擦元件部分120设置的一部分啮合。作为外部摩擦元件315与内部摩擦元件110之间的啮合的结果，轮100随波发生器200的旋转还可致使输出元件300旋转。在轮旋转期间，外部摩擦元件315的位于输出元件300上的变化部分可与轮100的内部摩擦元件110的变化部分啮合和脱开啮合。然而，当轮100的旋转本质上偏心时，输出元件300的旋转不偏心。也就是说，输出元件300的旋转是围绕与输出轴部分305和轮从动部分310基本上同轴的轴线的。

输出元件300的旋转速度可等于、大于或小于轮100的旋转速度。因为输出元件300的输出轴部分305和波发生器200的输入轴部分205同轴地对准，所以输入轴部分205和输出轴部分305具有相同的旋转轴线。

输出元件300的旋转方向可与波发生器200的旋转方向相反。

在一个实施方案中，圆形波减速器500的输入侧与输出侧之间的整体速度降低可取决于外壳10的内壁15的直径、轮100的外周表面的直径、轮100的内壁115的直径、以及轮从动部分310的直径。在另一个实施方案中，圆形波减速器500的输入侧与输出侧之间的整体速度降低可取决于外壳10的内壁15上的摩擦元件70中的齿数、轮100的外周表面上的外部摩擦元件105中的齿数、轮100的内壁115上的内部摩擦元件110中的齿数、以及输出元件的摩擦元件315上的齿数。

在一个实施方案中，外壳10的内壁15上的摩擦元件70中的齿数可等于、大于或小于轮100的外周表面上的外部摩擦元件105中的齿数，尽管内壁15的直径可大于轮100的外周表面的直径。在一个实施方案中，轮100的内壁115上的内部摩擦元件110中的齿数可等于、大于或小于输出元件的摩擦元件315上的齿数，尽管轮100的内壁115的直径可大于输出元件300的轮从动部分310的直径。

在一个实施方案中，因为速度降低由八个参数(包括四个直径和四个齿数)确定，可理解的是，所实现的速度降低的量是高度可调节的且宽范围的，并且速度降低的程度可能相当大。两个特征不能由任何现存装置来实现。

在圆形波减速器500包括具有轮齿的摩擦元件的情况下，并且其中轮齿中的每一个具有相同的圆周长度，可通过以下方程式来计算输入与输出的减速比：

减速比＝(Nl-N3)/N3

其中N1＝位于外壳10的内壁15上的摩擦元件70的齿数；并且

其中N3＝输出元件的摩擦元件315上的齿数。

图7示出圆形波减速器700的示例性实施方案的各种部件的关系和移动模式的示意性表示。圆形波减速器包括具有内半径Rl的外壳10、具有内半径R2并包围波发生器200的轮100、以及具有外半径R3的输出元件300。

波发生器200可围绕旋转轴线RA旋转。波发生器200可具有中心点CP。如图7所示，旋转轴线RA可偏离中心点CP，从而在波发生器200围绕旋转轴线RA旋转时引起波发生器200和轮100的偏心旋转。

在圆形波减速器700包括不具有轮齿的摩擦元件的情况下，并且其中轮100与外壳10之间不存在滑动，可通过以下方程式来计算输入与输出的减速比：

减速比＝(R1-R3)/R3

其中R1＝外壳10的壁15的内半径；并且

其中R3＝输出元件300的外半径。

因此，当波发生器200旋转一次时，输出元件300以减速比旋转。例如，其中减速比为1:100，波发生器200的一次旋转导致输出元件300以l/100旋转。

在一个实施方案中，圆形波减速器500和700是可反向驱动的，以使得输入到输出元件300的力可致使波发生器200和其输入轴旋转。因此，圆形波减速器500和700可以减速比的倒数进行反向驱动。例如，在减速比为1:100的情况下，输出元件300的一次旋转可致使波发生器200和其输入轴的100次旋转。

在轮100与外壳10彼此啮合而不滑动的情况下，轮100自旋转(作为与外壳10啮合的结果)且转动(作为与波发生器200啮合的结果)。在轮100和外壳10不彼此啮合且不滑动的情况下，轮100转动(作为与波发生器200啮合的结果)而不会自旋转。

图8是圆形波减速器800的示例性实施方案的示意性表示。圆形波减速器800可包括具有内半径R2并包含波发生器200的轮100、以及具有外半径R3的输出元件300。圆形波减速器800可包括沿轮100、波发生器200和输出元件300大体径向向外定向的至少两个壁元件810。圆形波减速器800可包括偏置元件815，所述偏置元件815被构造来使壁元件810偏置在大体径向向内的方向上。在一个实施方案中，外壳的形状可以是多种形状中的任一者，包括例如：方形、矩形、五边形、六角形、八角形、椭圆形等。外壳的形状可以是多种规则形状中的任一者。外壳的形状可以是多种不规则形状中的任一者。

轮100、波发生器200和输出元件300可基本上类似于上文所述的那些。波发生器200可围绕旋转轴线RA旋转。波发生器200包括与旋转轴线RA偏离的中心点CP。

至少两个壁元件810可包括能够提供抵靠轮100的力的多种元件中的任一者。至少两个壁元件810可包括刚性元件、弹性元件或它们的组合。至少两个壁元件810可包括基本上平面的元件。

至少两个壁元件810可包括至少三个壁元件、至少四个壁元件、至少五个壁元件、或多于五个壁元件。至少两个壁元件810可基本上包围轮100。

偏置元件815可包括被构造来使至少两个壁元件810偏置成与轮100啮合的任何元件。偏置元件815可包括被构造来使物体偏置的多种元件中的任一者，包括例如：弹簧、缓冲装置、弹性构件诸如橡胶带或条带等。

至少两个壁元件810可代替上文所公开的外壳10起作用。壁元件810可被构造来将力提供在轮100上。壁元件810可被构造来将摩擦提供在轮100上。轮100可通过滑动来与壁元件810啮合，并且因此可转动(归因于与圆形波减速器200的啮合)而不会自旋转。

壁元件810可包括被构造来将减小或消除轮100上的摩擦的滑动元件。滑动元件可包括用于减小两个部件之间的摩擦的多种元件中的任一者，包括例如：轴承、润滑剂、支承表面、刚性表面等。

在圆形波减速器800包括不具有轮齿的摩擦元件的情况下，并且其中轮100与至少一个壁元件810之间存在滑动，可通过以下方程式来计算输入与输出的减速比：

减速比＝(R2-R3)/R3

其中R2＝轮100的内半径；并且

其中R3＝输出元件300的外半径。

要理解，圆形波减速器500、700和800不需要齿来进行操作，但可通过部件(本文所指示的那些)之间的旋转摩擦来简单地操作。可替代地，可使用轮齿来增强摩擦。可设想的是，圆形波减速器500、700和800可替代地通过某些部件之间的旋转摩擦和其他部件之间的轮齿进行操作。

可设想的是，圆形波减速器500、700和800可用于多种致动和/或齿轮减速应用中的任一者中，包括例如：自动致动、机械致动、航空致动、车辆变速器等。

可设想的是，圆形波减速器500、700和800可用来实现多个减速比中的任一个。在一个实施方案中，圆形波减速器500、700和800用来产生约100:1的减速比。在另一个实施方案中，圆形波减速器500、700和800用来产生无限大比率的减速比。在另一个实施方案中，圆形波减速器500、700和800用来产生较小值的减速比，受方程式2(R2)＝R1+R3的限制，以使得可能的最小减速比是在2(R2)＝Rl、假设R3接近值0的情况下的减速比。

图9是示出用于确定圆形波减速器的减速比的示例性方法900的流程图。在一个实施方案中，提供用于圆形波减速器的设计的方法900，所述方法包括：选择圆形波减速器的期望减速比(步骤910)；提供圆形波减速器，所述圆形波减速器包括：定向在外壳内的轮，定向在轮内、位于轮的第一轴向部分中的波发生器，定向在轮内、位于轮的第二轴向部分中的输出元件，其中外壳包括具有内半径R1的内壁，并且其中输出元件包括外半径R3，其中圆形波减速器包括不具有轮齿的摩擦元件，并且其中轮与外壳之间不存在滑动(步骤920)；以及使用方程式来计算减速比：减速比＝(Rl-R3)/R3(步骤930)。

对于本说明书或权利要求中所使用的术语“包括(includes)”或“包括(including)”，其意在以与术语“包括(comprising)”在权利要求中用作过渡词被解释时类似的方式具有包括性。此外，对于所采用的术语“或”(例如，A或B)来说，其意在表示“A或B或两者”。当申请人意图指示“仅A或B而不是两者”时，那么将使用术语“仅A或B而不是两者”。因此，本文的术语“或”的使用是包括性的，而不是排他性的使用。参考Bryan A.Garner,ADictionary of Modem Legal Usage 624(1995年第二版)。另外，对于本说明书或权利要求中所使用的术语“中(in)”或“中(into)”来说，其意在另外表示“上(on)”或“上(onto)”。就这一点而言，术语“基本上”在本说明书或权利要求书中使用，旨在将制造中可用或可靠的精确度考虑在内。对于本说明书或权利要求中所使用的术语“选择性地”，其意在指代部件的状态，其中所述装置的使用者可在装置的使用中按需要或希望来启用或停用部件的特征或功能。对于本说明书或权利要求中所使用的术语“操作性地连接”，其意在表示以执行指定功能的方式连接识别的部件。如在本说明书和权利要求中所使用的，单数形式“一个”、“一种”以及“所述”包括复数。最后，当术语“大约”结合数值使用时，其意在包括所述数值的±10％。换句话说，“大约10”可意指从9至11。

如上所述，虽然本申请通过对其实施方案的描述来说明，并且虽然实施方案已经相当详细地描述，但是本申请人不意图将附加权利要求的范围限定或以任何方式限制于这类细节。其他优势和修改对于受益于本申请的本领域技术人员来说是明显的。因此，本申请在它的更广泛的方面中，不限于具体细节、所示出的说明性实例或所涉及的任何装置。可背离此类细节、实例和装置不背离一般发明概念的精神或范围。

Claims (16)

1.一种圆形波减速器，其包括：

封闭的外壳，其具有位于其中的腔室，

其中所述腔室的周边由圆形壁限定，

其中所述圆形壁包括内径，并且

其中所述圆形壁包括第一摩擦元件；

环状轮，其驻留在所述腔室中，

其中所述环状轮包括外部摩擦元件和内部摩擦元件两者，

其中所述环状轮包括中空中心部分，所述中空中心部分包括具有内径的内壁，所述内壁包括所述内部摩擦元件，

其中所述环状轮的所述内壁被轴向分成非摩擦元件部分和摩擦元件部分，

其中所述环状轮包括外径，并且

其中所述环状轮的外径小于所述圆形壁的所述内径；

波发生器，其具有定向在所述环状轮的所述中空中心部分内的轮驱动部分，

其中所述波发生器包括偏心安装的输入轴，所述偏心安装的输入轴从所述轮驱动部分延伸并穿过所述外壳；

输出元件，其具有定向在所述环状轮的与所述波发生器的所述轮驱动部分相对的所述中空中心部分内的轮从动部分，

其中所述输出元件包括输出轴，所述输出轴从所述轮从动部分延伸并沿所述波发生器的所述输入轴的相反方向穿过所述外壳，并且

其中所述轮从动部分的周面包括第二摩擦元件，所述第二摩擦元件与所述环状轮的所述内部摩擦元件接触；以及

轴承，所述轴承具有内座圈和外座圈，其中所述波发生器的所述轮驱动部分的周表面连接到所述轴承的所述内座圈，并且其中所述环状轮的所述内壁的所述非摩擦元件部分连接到所述轴承的所述外座圈。

2.如权利要求1所述的圆形波减速器，其中定向在所述波发生器与所述环状轮的所述内壁之间的所述轴承被构造来在所述波发生器的旋转期间提供所述环状轮的沿所述波发生器的所述轮驱动部分的所述周表面的滑动运动。

3.如权利要求2所述的圆形波减速器，其中所述环状轮的所述滑动运动致使所述环状轮以比所述波发生器的旋转速度小的旋转速度旋转。

4.如权利要求1所述的圆形波减速器，其还包括所述轴承插入所述波发生器的所述输入轴与所述外壳中的开口之间，所述输入轴穿过所述开口。

5.如权利要求1所述的圆形波减速器，其还包括所述轴承插入所述输出元件的所述输出轴与所述外壳中的开口之间，所述输出轴穿过所述开口。

6.如权利要求1所述的圆形波减速器，其中所述波发生器的所述输入轴和所述输出元件的所述输出轴被同轴地对准。

7.如权利要求1所述的圆形波减速器，其中所述第一摩擦元件、所述第二摩擦元件、所述外部摩擦元件和所述内部摩擦元件中的任一者包括以下各项中的至少一项：多个轮齿、滚花表面、凸起元件、凹进元件、橡胶元件、以及聚合物元件。

8.如权利要求1所述的圆形波减速器，其中所述第一摩擦元件、所述第二摩擦元件、所述外部摩擦元件和所述内部摩擦元件是轮齿，并且其中沿所述腔室的所述圆形壁设置的齿数等于、大于、或小于所述环状轮上的外齿数，并且所述环状轮上的内齿数等于、大于、或小于所述输出元件上的齿数，以便与所述波发生器的旋转速度相比可调节地降低所述输出元件的旋转速度。

9.一种圆形波减速器，其包括：

封闭的外壳，其具有位于其中的腔室，

其中所述腔室的周边由圆形壁限定，

其中所述圆形壁包括内径，并且

其中所述圆形壁包括第一摩擦元件；

环状轮，其驻留在所述腔室中，

其中所述环状轮包括外部摩擦元件和内部摩擦元件两者，

其中所述环状轮包括中空中心部分，所述中空中心部分包括具有内径的内壁，所述内壁包括所述内部摩擦元件，

其中所述环状轮的所述内壁被轴向分成非摩擦元件部分和摩擦元件部分，

其中所述环状轮包括外径，并且

其中所述环状轮的外径小于所述圆形壁的所述内径；

波发生器，其具有定向在所述环状轮的所述中空中心部分内的轮驱动部分，

其中所述波发生器包括偏心安装的输入轴，所述偏心安装的输入轴从所述轮驱动部分延伸并穿过所述外壳；

输出元件，其具有定向在所述环状轮的与所述波发生器的所述轮驱动部分相对的所述中空中心部分内的轮从动部分，

其中所述输出元件包括输出轴，所述输出轴从所述轮从动部分延伸并沿所述波发生器的所述输入轴的相反方向穿过所述外壳，并且

其中所述轮从动部分的周面包括第二摩擦元件，所述第二摩擦元件与所述环状轮的所述内部摩擦元件接触；以及

轴承，所述轴承具有内座圈和外座圈，其中所述波发生器的所述轮驱动部分的周表面连接到所述轴承的所述内座圈，并且其中所述环状轮的所述内壁的所述非摩擦元件部分连接到所述轴承的所述外座圈，

其中定向在所述波发生器与所述环状轮的所述内壁之间的所述轴承被构造来在所述波发生器的旋转期间提供所述环状轮的沿所述波发生器的所述轮驱动部分的所述周表面的滑动运动。

10.如权利要求9所述的圆形波减速器，其中所述外壳包括主体部分和可紧固到所述主体部分的盖元件。

11.如权利要求9所述的圆形波减速器，其还包括所述轴承插入所述波发生器的所述输入轴与所述外壳中的开口之间，所述输入轴穿过所述开口。

12.如权利要求9所述的圆形波减速器，其还包括所述轴承插入所述外壳中的开口与所述输出元件的所述输出轴之间。

13.如权利要求9所述的圆形波减速器，其中所述波发生器的所述输入轴和所述输出元件的所述输出轴被同轴地对准。

14.如权利要求9所述的圆形波减速器，其中所述环状轮的所述滑动运动致使所述环状轮以比所述波发生器的旋转速度小的旋转速度旋转。

15.如权利要求9所述的圆形波减速器，其中所述第一摩擦元件、所述第二摩擦元件、所述外部摩擦元件和所述内部摩擦元件中的任一者包括以下各项中的至少一项：多个轮齿、滚花表面、凸起元件、凹进元件、橡胶元件、以及聚合物元件。

16.如权利要求9所述的圆形波减速器，其中所述第一摩擦元件和所述外部摩擦元件是轮齿，并且其中沿所述腔室的所述圆形壁设置的齿数等于、大于、或小于所述轮上的外齿数，以便与所述波发生器的旋转速度相比可调节地降低所述输出元件的旋转速度。