CN107076268B - 波动发生器及波动齿轮装置 - Google Patents

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Abstract

波动齿轮装置的波动发生器(4)包括刚性的插塞(42)和滚柱轴承(43)，该刚性的插塞(42)具备椭圆状的外周面(41)。插塞(42)的外周面(41)包括：在长轴位置L1形成的长轴侧外周面部分(41a)和在短轴位置(L2)形成的短轴侧外周面部分(41b)。长轴侧外周面部分(41a)为沿着中心轴线(42a)带有锥度的锥面，短轴侧外周面部分(41b)为在相反方向带有锥度的倒锥面。采用使用了滚柱轴承的波动发生器，能够非一端接触地支撑外齿齿轮而将其弯曲变形成椭圆状。

Description

波动发生器及波动齿轮装置
技术领域
本发明涉及波动齿轮装置的波动发生器，特别涉及用于具备杯形状或者礼帽形状的柔性外齿齿轮的波动齿轮装置的波动发生器。
背景技术
波动齿轮装置的波动发生器包括：刚性的插塞和安装在该插塞的椭圆状外周面的波动轴承。专利文献1中提出一种使用滚针轴承作为波动轴承的波动发生器。
专利文献
专利文献1：日本特开2011－190826号公报
发明内容
以往的使用滚柱轴承的波动发生器被用于具备圆筒状的外齿齿轮的称之为扁平型的波动齿轮装置。如果将该构成的波动发生器用于具备杯形状或者礼帽形状的外齿齿轮的称之为杯型或者礼帽型的波动齿轮装置，则会产生如下弊端。
关于杯形状或者礼帽形状的外齿齿轮，如果其外齿形成部分被波动发生器弯曲变形成椭圆状，则会产生三维的弯曲变形状态。图3(a)给出了将杯形状的外齿齿轮弯曲变形成椭圆状的情形，实线为变形前的状态，单点划线为包含椭圆的长轴在内的截面上的变形状态，双点划线为包含短轴在内的截面上的变形状态。
如该图所示，外齿齿轮100的开口端101侧的圆筒形状的外齿形成部分102被波动发生器弯曲变形成椭圆状。由此，弯曲变形量从外齿齿轮100的开口端101侧到隔膜103侧与距开口端101的距离大致成正比地发生变化。圆筒形状的外齿形成部分102在椭圆形状的长轴侧如单点划线所示向半径方向的外方弯曲变形，在椭圆形状的短轴侧如双点划线所示向半径方向的内侧弯曲变形。
外齿形成部分102在其圆周方向的各位置，伴随波动发生器的旋转，在单点划线所示的位置至双点划线所示的位置之间反复地向半径方向弯曲变形。将伴随波动发生器的旋转而产生的外齿齿轮的三维的弯曲变形状态称为“倾倒”，将该弯曲变形状态的形状称为“倾倒形状”，将发生倾倒的部分相对于中心轴线的弯曲变形角度称为“倾角”。
通常使用的采用球轴承作为波动轴承的波动发生器的情况下，如图3(e)所示，对外齿齿轮100的外齿形成部分102进行支撑的波动发生器104的外周部分(波动轴承的外圈)105可能追随倾倒而倾斜。相对于此，如图3(b)～图3(d)所示，采用滚柱轴承106的情况下，通过各滚柱109与中心轴线的方向平行地支撑波动发生器107的外周部分108。因此，除了图3(c)所示的长轴位置与短轴位置之间的中间位置以外，在图3(b)的长轴位置的情况下，像图3(d)的短轴位置的情形那样，无法追随杯形状或者礼帽形状的外齿齿轮的外齿形成部分的倾倒形状。
因此，使用滚柱轴承106的波动发生器107的外周面在外齿齿轮100的椭圆形状的长轴上如图3(b)的箭头所示强烈接触隔膜侧，在短轴上如图3(d)的箭头所示强烈接触开口侧，因此，接触部位发生偏置。结果，作为波动齿轮装置的重要特性的角度传递误差、定位精度发生劣化。另外，还有可能导致波动齿轮装置的短寿命及磨损。
本发明的课题鉴于这一点，提供一种使用滚柱轴承的波动发生器及使用该波动发生器的波动齿轮装置，该波动发生器能够追随杯形状或者礼帽形状的外齿齿轮的三维的弯曲变形状态。
为了解决上述的课题，本发明提供一种将杯状或者礼帽状的柔性的外齿齿轮弯曲变形成椭圆状而与刚性的内齿齿轮局部啮合的波动齿轮装置的波动发生器，该波动齿轮装置的波动发生器包括：具备椭圆状的外周面的刚性的插塞和安装在所述插塞的所述外周面的滚柱轴承。所述插塞的所述外周面包括在其长轴位置形成的长轴侧外周面部分和在其短轴位置形成的短轴侧外周面部分。所述长轴侧外周面部分为在沿着所述插塞的中心轴线的第一方向带有锥度的锥面，所述短轴侧外周面部分为在沿着所述中心轴线的与所述第一方向相反的方向亦即第二方向带有锥度的倒锥面。
此处，优选，所述插塞的所述外周面在所述中心轴线的方向的各垂直于轴的截面上的椭圆状轮廓线的周长相同。
本发明的波动发生器中，与被弯曲变形成椭圆状的外齿齿轮的倾倒形状对应地，在插塞的外周面的长轴侧外周面部分及短轴侧外周面部分，分别在相反方向带有锥度。因此，安装在插塞的外周面的滚柱轴承的滚柱也被支撑为向同一方向倾斜的状态。由此，能够使滚柱轴承以没有一端接触的状态或者抑制了一端接触的状态与外齿齿轮的内周面接触。
结果，能够降低外齿齿轮与波动发生器的接触部分的磨损，能够抑制这些部件的寿命减少。另外，能够降低滚柱偏斜，能够提高转动疲劳寿命。此外，通过波动发生器可靠地支撑外齿齿轮，因此，能够防止由这些部件之间的一端接触状态所引起的波动齿轮装置的角度传递误差及定位精度的劣化。
本发明的波动发生器中，优选，所述插塞的所述外周面在其周向的各位置带有不同的锥角，所述锥角为在将所述外齿齿轮的外齿形成部分的齿宽方向的规定位置弯曲变形成预先确定的设定椭圆形状的情况下与所述外齿形成部分的圆周方向的各位置上的倾角相对应的角度。由此，能够使滚柱轴承在圆周方向的各位置不偏置地与外齿齿轮的内周面接触。
本发明的波动发生器中，可以在所述插塞上一体形成有所述滚柱轴承的内圈。这种情况下，所述外周面作为内圈轨道面发挥作用。
接下来，本发明的波动齿轮装置的特征在于，其包括：刚性的内齿齿轮；柔性的外齿齿轮，该柔性的外齿齿轮呈杯形状或者礼帽形状；以及波动发生器，该波动发生器将所述外齿齿轮弯曲变形成椭圆状而与所述内齿齿轮啮合，并使这两个齿轮的啮合位置在周向上移动，所述波动发生器为上述构成的波动发生器。
此处，可以在所述外齿齿轮的外齿形成部分一体形成有所述波动发生器的所述滚柱轴承的外圈。
附图说明
图1(a)是应用了本发明的杯型波动齿轮装置的主视图，图1(b)是其剖视简图。
图2(a)是波动发生器的主视简图，图2(b)是在波动发生器的长轴位置的剖视简图，图2(c)是在波动发生器的短轴位置的剖视简图。
图3(a)是表示波动齿轮装置的弯曲变形状态的说明图，图3(b)～图3(e)分别是表示波动发生器与外齿齿轮的接触状态的说明图。
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。
(整体构成)
图1(a)是杯型波动齿轮装置的主视简图，图1(b)是其纵向剖视简图。杯型波动齿轮装置1包括：环状的刚性内齿齿轮2、同心状地配置在内齿齿轮2内侧的杯形状的柔性外齿齿轮3、以及嵌入在外齿齿轮3内侧的椭圆形轮廓的波动发生器4。
外齿齿轮3包括：圆筒状的主体部31、与其一端相连续的环状的隔膜32、一体形成在该隔膜32的中心部分的圆盘状的凸台33、以及形成在主体部31的开口部34的外周面的外齿35。外齿齿轮3的外齿形成部分36被波动发生器4弯曲变形成椭圆状，位于其长轴方向的两端部分的外齿35与内齿齿轮2的内齿25啮合。
当通过马达等使波动发生器4进行旋转时，两个齿轮2、3的啮合位置在圆周方向上移动。两个齿轮2、3的齿数差为2n个(n为正整数)，在波动发生器4进行1次旋转期间，在两个齿轮2、3之间发生与齿数差相对应的角度的相对旋转。
波动发生器4包括：具备椭圆状的外周面41的刚性的插塞42和安装在插塞42的外周面41的滚柱轴承43。滚柱轴承43包括：嵌于波动发生器4的外周面41的内圈44、对外齿齿轮3的外齿形成部分36的内周面36a进行支撑的外圈45、以及以能够转动的状态安装在该内圈44与外圈45之间的多根滚柱46。滚柱46通过圆筒状的保持器47在圆周方向上被保持在等角度间隔的位置。
(插塞外周面的形状)
图2(a)是波动发生器4的主视简图，图2(b)是在其长轴位置切断的情形下的纵向剖视简图，图2(c)是在其短轴位置切断的情形下的纵向剖视简图。应予说明，图2(b)、图2(c)中，夸张地给出了插塞42的外周面41的形状。
参照这些图进行说明，插塞42的外周面41被设定成在其中心轴线42a的方向的各垂直于轴的截面上的椭圆状轮廓线的周长相同。另外，外周面41包括：包含其长轴位置L1在内的长轴侧外周面部分41a、包含其短轴位置L2在内的短轴侧外周面部分41b、以及形成在这两个部分之间的外周面部分41c。
长轴侧外周面部分41a为在沿着插塞42的中心轴线42a的第一方向带有锥度的第一锥角θ1的锥面。即，从外齿齿轮3的开口部34侧朝向隔膜32(参照图1(b))侧，外径逐渐减小。短轴侧外周面部分41b为沿着中心轴线42a在与第一方向相反的方向亦即第二方向带有锥度的第二锥角θ2的倒锥面。即，从隔膜32侧朝向开口部34侧，外径逐渐减小。通常，θ1与θ2的绝对值相同。从长轴侧外周面部分41a到短轴侧外周面部分41b之间的外周面部分41c的锥角顺滑地从第一锥角θ1向第二锥角θ2切换。
该形状的插塞42的外周面41例如可以按照以下步骤设计。首先，根据波动齿轮装置1的设定椭圆量确认滚柱轴承43在轴线方向的中心位置的长轴尺寸、短轴尺寸、圆周长。接下来，利用波动齿轮装置1的设定椭圆量，确认外齿齿轮3的外齿形成部分36的内周面的倾角。接下来，基于倾角，确定插塞42的外周面41在中心轴线42a的方向的各垂直于轴的截面上的长轴尺寸。然后，在各垂直于轴的截面上不改变椭圆形状的周长地确定短轴尺寸。
结果，得到形成有在其周向的各位置锥角不同的锥面的插塞42的外周面41。各位置的锥角为在将外齿齿轮3的外齿形成部分36弯曲变形成椭圆形状的情况下与外齿形成部分36在圆周方向的各位置的倾角相对应的角度。
由此，插塞42的外周面41为与外齿齿轮3的外齿形成部分36的内周面的倾倒形状相对应的三维的锥面。因此，波动发生器4的滚柱轴承的外圈45的外周面能够以非一端接触地接触外齿形成部分36的内周面的状态支撑外齿形成部分36。
上述的例子中，还可以将滚柱轴承的内圈44一体形成于波动发生器4的插塞42。这种情况下，插塞42的三维的锥度形状的外周面41成为内圈侧轨道面，在此直接支撑各滚柱46。
另外，上述的例子中，还可以将滚柱轴承的外圈45一体形成于外齿齿轮3的外齿形成部分36的内周面部分。这种情况下，外齿形成部分36的内周面36a作为外圈侧轨道面发挥作用。
应予说明，上述的例子将本发明应用于杯型波动齿轮装置。本发明还可以同样地应用于礼帽型波动齿轮装置。

Claims (6)

1.一种波动齿轮装置的波动发生器，其将杯状或者礼帽状的柔性的外齿齿轮弯曲变形成椭圆状而与刚性的内齿齿轮局部啮合，
所述波动齿轮装置的波动发生器的特征在于，包括：
刚性的插塞，该刚性的插塞具备椭圆状的外周面；和
滚柱轴承，该滚柱轴承安装在所述插塞的所述外周面，
所述插塞的所述外周面在所述外周面的长轴位置为在沿着所述插塞的中心轴线的第一方向带有锥度的锥面，
所述插塞的所述外周面在所述外周面的短轴位置为在沿着所述中心轴线的与所述第一方向相反的方向亦即第二方向带有锥度的倒锥面。
2.根据权利要求1所述的波动齿轮装置的波动发生器，其特征在于，
所述插塞的所述外周面在所述中心轴线的方向的各垂直于轴的截面上的椭圆状轮廓线的周长相同。
3.根据权利要求1所述的波动齿轮装置的波动发生器，其特征在于，
所述插塞的所述外周面在其周向的各位置带有不同的锥角，
所述锥角为在将所述外齿齿轮的外齿形成部分的齿宽方向的规定位置弯曲变形成预先确定的设定椭圆形状的情况下与所述外齿形成部分的圆周方向的各位置上的倾角相对应的角度。
4.根据权利要求1所述的波动齿轮装置的波动发生器，其特征在于，
在所述插塞上一体形成有所述滚柱轴承的内圈，
所述外周面为内圈轨道面。
5.一种波动齿轮装置，其特征在于，包括：
刚性的内齿齿轮；
柔性的外齿齿轮，该柔性的外齿齿轮呈杯形状或者礼帽形状；以及
波动发生器，该波动发生器将所述外齿齿轮弯曲变形成椭圆状而与所述内齿齿轮啮合，并使这两个齿轮的啮合位置在周向上移动，
所述波动发生器为权利要求1～4中的任意一项所述的波动发生器。
6.根据权利要求5所述的波动齿轮装置，其特征在于，
在所述外齿齿轮的外齿形成部分一体形成有所述波动发生器的所述滚柱轴承的外圈。
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