CN108150612A - 挠曲啮合式齿轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提高经由主轴承而相对旋转的部件之间的同轴度的技术。挠曲啮合式齿轮装置(100)具备：外壳(10)；内齿轮(6)，与外壳(10)分体设置并与外壳(10)一体化；外齿轮(4)，与内齿轮(6)啮合；轮架部件(8)，与外齿轮(4)的自转成分同步；及主轴承(16)，配置于外壳(10)与轮架部件(8)之间。外壳(10)具有主轴承(16)的滚动体的滚动面(10a)，外壳(10)与内齿轮(6)中的一个的外周与另一个的内周以过硬配合方式锁扣嵌合，至少外壳(10)与内齿轮(6)的锁扣嵌合部(48)中的外壳(10)的表面硬度高于锁扣嵌合部(48)中的内齿轮(6)的表面硬度。

Description

挠曲啮合式齿轮装置

本申请主张基于2016年12月6日申请的日本专利申请第2016-236575号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种挠曲啮合式齿轮装置。

背景技术

专利文献1中公开有如图3所示的挠曲啮合式齿轮装置(波动齿轮装置单元)。

在图3中，波动齿轮装置单元200具有杯形的波动齿轮装置110及作为主轴承的交叉滚子轴承150。波动齿轮装置110具备在内周面形成有内齿123的环状的刚性内齿轮120、配置于该刚性内齿轮120的内侧的杯形的挠性外齿轮130及嵌入于该挠性外齿轮130的内侧的波动发生器140。交叉滚子轴承150以使刚性内齿轮120和挠性外齿轮130相对旋转自如的状态连结刚性内齿轮120和挠性外齿轮130。

若波动发生器140旋转，则在挠性外齿轮130与刚性内齿轮120之间产生与齿数差相对应的相对旋转，即波动发生器140的旋转被大幅减速后的相对旋转。例如，在刚性内齿轮120固定的情况下，挠性外齿轮130进行旋转，被大幅减速的旋转传递至与挠性外齿轮130连接的交叉滚子轴承150的内圈155。

专利文献1：日本特开2000-186718号公报

在专利文献1中记载的以往的挠曲啮合式齿轮装置中，经由主轴承而相对旋转的部件之间的同轴度以及挠曲啮合式齿轮装置的旋转精度上存在改善的余地。若旋转精度得到改善，则能够进一步降低挠曲啮合式齿轮装置的振动及噪音。

发明内容

本发明是鉴于这种状况而完成的，其目的在于提供一种能够提高经由主轴承而相对旋转的部件之间的同轴度的技术。

为了解决上述课题，本发明的一种实施方式提供一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备：外壳；内齿轮，与外壳分体设置并与外壳一体化；外齿轮，与内齿轮啮合；轮架部件，与外齿轮的自转成分同步；主轴承，配置于外壳与轮架部件之间，其中，外壳具有主轴承的滚动体的外圈侧滚动面。外壳与内齿轮中的一个的外周与另一个的内周以过盈配合方式锁扣嵌合，至少外壳与内齿轮的锁扣嵌合部中的外壳的表面硬度高于该锁扣嵌合部中的内齿轮的表面硬度。

另外，在方法、装置、系统等之间相互替换以上构成要件的任意组合、本发明的构成要件和表征，也作为本发明的方式而有效。

根据本发明，能够提高经由主轴承而相对旋转的部件之间的同轴度。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图。

图2是放大表示图1中的内齿轮及其周边的放大剖视图。

图3是表示以往的波动齿轮装置单元的剖视图。

图中：4-外齿轮，6-内齿轮，6d-外周，8-轮架部件，10-外壳，10a-滚动面，10b-内周，16-主轴承，48、100-挠曲啮合式齿轮装置。

具体实施方式

以下，在各附图中，对相同或相等的构成要件、部件、工序标注相同的符号，并适当省略重复说明。并且，为了便于理解，在各附图中，适当放大或缩小表示部件的尺寸。并且，在各附图中，省略表示对实施方式的说明并不重要的部件的一部分。

图1是表示实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置100的剖视图。挠曲啮合式齿轮装置100将输入的旋转减速后输出。挠曲啮合式齿轮装置100具备波动发生器2、外齿轮4、内齿轮6、轮架部件8、外壳10、第1限制部件12、第2限制部件14、主轴承16、第1轴承壳体18及第2轴承壳体20。

波动发生器2包括起振体轴22、多个第1滚动体24a、多个第2滚动体24b、第1保持器26a、第2保持器26b、第1外圈部件28a及第2外圈部件28b。起振体轴22为输入轴，其例如与马达等旋转驱动源连接，并以旋转轴R为中心进行旋转。在起振体轴22上一体地形成有与旋转轴R正交的截面呈大致椭圆形的起振体22a。

多个第1滚动体24a分别具有大致圆柱形形状，并以其轴向朝向与旋转轴R方向大致平行的方向的状态沿周向隔着间隔而设置。第1滚动体24a被第1保持器26a保持为转动自如，第1滚动体24a在起振体22a的外周面22b上滚动。第2滚动体24b的结构与第1滚动体24a的结构相同。多个第2滚动体24b被以与第1保持器26a在轴向上并排的方式配置的第2保持器26b保持为转动自如，第2滚动体24b在起振体22a的外周面22b上滚动。以下，将第1滚动体24a与第2滚动体24b统称为“滚动体24”。并且，将第1保持器26a与第2保持器26b统称为“保持器26”。

第1外圈部件28a环绕于多个第1滚动体24a。第1外圈部件28a具有挠性，其经由多个第1滚动体24a而被起振体22a挠曲成椭圆状。若起振体22a(即起振体轴22)旋转，则第1外圈部件28a随着起振体22a的形状而连续挠曲变形。第2外圈部件28b的结构与第1外圈部件28a的结构相同。第2外圈部件28b与第1外圈部件28a分体形成。另外，第2外圈部件28b也可以与第1外圈部件28a形成为一体。以下，将第1外圈部件28a与第2外圈部件28b统称为“外圈部件28”。

外齿轮4为具有挠性的环状部件，在其内侧嵌入有起振体22a、滚动体24及外圈部件28。由于在外齿轮4内嵌入有起振体22a、滚动体24及外圈部件28，因此外齿轮4能够挠曲成椭圆状。若起振体22a旋转，则外齿轮4随着起振体22a的形状而连续挠曲变形。外齿轮4包括第1外齿部4a、第2外齿部4b及基材4c。第1外齿部4a与第2外齿部4b形成于单一的基材(即基材4c)上，且齿数相同。

内齿轮6为具有刚性的环状部件。内齿轮6的第1内齿部6a环绕于挠曲成椭圆状的外齿轮4的第1外齿部4a，并且在起振体22a的长轴附近的规定区域与第1外齿部4a啮合。第1内齿部6a的齿数多于第1外齿部4a的齿数。

轮架部件8为具有刚性的圆筒状的部件。在本实施方式中，在轮架部件8的内周形成有第2内齿部8a。轮架部件8的第2内齿部8a环绕于挠曲成椭圆状的外齿轮4的第2外齿部4b，并且在起振体22a的长轴方向的两个区域与第2外齿部4b啮合。第2内齿部8a的齿数与第2外齿部4b的齿数相同。因此，轮架部件8与第2外齿部4b(甚至外齿轮4)的自转同步旋转。

第1限制部件12为平坦的环状部件，其以与外齿轮4、第1外圈部件28a及第1保持器26a各自的轴向端面对置的方式配置于外齿轮4、第1外圈部件28a及第1保持器26a与第1轴承壳体18之间。第2限制部件14为平坦的环状部件，其以与外齿轮4、第2外圈部件28b及第2保持器26b各自的轴向端面对置的方式配置于外齿轮4、第2外圈部件28b及第2保持器26b与第2轴承壳体20之间。第1限制部件12及第2限制部件14限制外齿轮4、外圈部件28及保持器26沿轴向移动。

外壳10为大致圆筒状的部件，其环绕于轮架部件8。内齿轮6如同后述连结于外壳10从而与外壳10一体化。在外壳10与轮架部件8之间配置有主轴承16。在本实施方式中，主轴承16为交叉滚子轴承，其包括沿周向隔着间隔而设置的多个滚柱(滚动体)46。多个滚柱46在轮架部件8的滚动面8b及外壳10的滚动面10a上滚动。即，轮架部件8的外周侧作为主轴承16的内圈而发挥功能，外壳10的内周侧作为主轴承16的外圈而发挥功能。外壳10经由主轴承16支承轮架部件8以使外壳10与轮架部件8相对旋转自如。

第1轴承壳体18为环状的部件，且其环绕于起振体轴22。相同地，第2轴承壳体20为环状的部件，且其环绕于起振体轴22。第1轴承壳体18与第2轴承壳体20配置成在轴向上夹持外齿轮4、滚动体24、保持器26、外圈部件28、第1限制部件12及第2限制部件14。第1轴承壳体18通过锁扣嵌合与内齿轮6连结。第2轴承壳体20通过锁扣嵌合于轮架部件8连结。在第1轴承壳体18的内周组装有轴承30，在第2轴承壳体20的内周组装有轴承32，第1轴承壳体18及第2轴承壳体20经由轴承30及轴承32将起振体轴22支承为旋转自如。

在起振体轴22与第1轴承壳体18之间配置有油封40，在第1轴承壳体18与内齿轮6之间配置有O型环34，在内齿轮6与外壳10之间配置有O型环36，在外壳10与轮架部件8之间配置有油封42，在轮架部件8与第2轴承壳体20之间配置有O型环38，在第2轴承壳体20与起振体轴22之间配置有油封44。由此，能够抑制挠曲啮合式齿轮装置100内的润滑剂泄漏。

下面，对上述结构的挠曲啮合式齿轮装置100的动作进行说明。在此，举例说明第1外齿部4a的齿数为100、第2外齿部4b的齿数为100、第1内齿部6a的齿数为102、第2内齿部8a的齿数为100时的情况。并且，举例说明内齿轮6及第1轴承壳体18处于固定状态时的情况。

第1外齿部4a在椭圆形状的长轴方向上的两个部位与第1内齿部6a啮合的状态下，若起振体轴22旋转，则第1外齿部4a与第1内齿部6a的啮合位置也随之沿周向移动。由于第1外齿部4a的齿数与第1内齿部6a的齿数不同，因此，此时第1外齿部4a相对于第1内齿部6a进行旋转。由于内齿轮6及第1轴承壳体18处于固定状态，因此第1外齿部4a自转相当于齿数差的量。即，起振体轴22的旋转被大幅减速后输出至第1外齿部4a。其减速比如下。

减速比＝(第1外齿部4a的齿数-第1内齿部6a的齿数)/第1外齿部4a的齿数

＝(100-102)/100

＝-1/50

由于第2外齿部4b与第1外齿部4a形成为一体，因此第2外齿部4b与第1外齿部4a一体地旋转。由于第2外齿部4b的齿数与第2内齿部8a的齿数相同，因此不发生相对旋转，第2外齿部4b与第2内齿部8a一体地旋转。因此，与第1外齿部4a的自转相同的旋转输出至第2内齿部8a。其结果，能够从第2内齿部8a输出将起振体轴22的旋转减速到-1/50的输出。

接着，对内齿轮6与外壳10及第1轴承壳体18之间的连结结构进行详细说明。

图2是放大表示内齿轮6及其周边的放大剖视图。内齿轮6具有内侧部分6b及外侧部分6c，在内侧部分6b形成有第1内齿部6a，外侧部分6c位于内侧部分6b的径向外侧。在外侧部分6c的轴向上的端面6g抵接有外壳10的轴向上的端面10c。内侧部分6b的轴向上的端面6h在轴向上比外侧部分6c的轴向上的端面6g更向轮架部件8侧(图2中为左侧)突出，内侧部分6b的外周6d与外壳10的内周10b嵌合。即，内齿轮6的内侧部分6b的外周6d与外壳10的内周10b锁扣嵌合。尤其，内侧部分6b的外周6d与外壳10的内周10b以过盈配合方式锁扣嵌合。

在内侧部分6b形成有从轴向上的端面6h向与轮架部件8相反的一侧(图2中为右侧)凹陷的凹部6e。凹部6e优选形成为无端环状的凹部。并且，凹部6e形成为，其在轴向上的最大深度D大于锁扣嵌合部48在轴向上的长度H。并且，凹部6e设置于锁扣嵌合部48的径向内侧，从径向观察时，凹部6e与锁扣嵌合部48重叠。

并且，外壳10及内齿轮6形成为，至少锁扣嵌合部48中的外壳10的表面硬度高于锁扣嵌合部48中的内齿轮6的表面硬度。例如，通过对与锁扣嵌合部48相对应的外壳10的表面实施渗碳热处理或高频热处理等热处理，从而能够实现上述表面硬度。在本实施方式中，由于外壳10具有主轴承16的滚动面10a，因此为了确保作为滚动面的硬度，对外壳10实施了热处理。其结果，锁扣嵌合部48中的外壳10的表面硬度也确保为与滚动面10a的表面硬度相同的表面硬度。

另外，“表面硬度”是指：例如在实施了高频热处理的情况下，通过JIS G0559中所规定的测量方法在相当于维氏硬度试验的凹痕的对角线长度的2.5倍的深度位置测量的硬度，例如在实施了渗碳热处理的情况下，通过JIS B0557中所规定的测量方法在相当于维氏硬度试验的凹痕的对角线长度的2.5倍的深度位置测量的硬度。外壳10及内齿轮6优选形成为，锁扣嵌合部48中的外壳10的表面硬度(维氏硬度的值)成为比锁扣嵌合部48中的内齿轮6的表面硬度(维氏硬度的值)大50以上。

并且，内齿轮6的内侧部分6b的内周6f与第1轴承壳体18的外周18a嵌合。即，内齿轮6的内侧部分6b的内周6f与第1轴承壳体18的外周18a锁扣嵌合。尤其，在本实施方式中，内齿轮6的内侧部分6b的内周6f与第1轴承壳体18的外周18a以过渡配合方式锁扣嵌合。另外，只要内齿轮6与第1轴承壳体18的锁扣嵌合部50的过盈量小于内齿轮6与外壳10的锁扣嵌合部48的过盈量，则内齿轮6与第1轴承壳体18的嵌合的种类并不受限制。

根据以上说明的实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置100，内齿轮6与外壳10锁扣嵌合。由此，能够在连结内齿轮6与外壳10时高精度地进行定心。并且，根据挠曲啮合式齿轮装置100，以过盈配合方式进行锁扣嵌合。由此，与以过渡配合或间隙配合方式连结内齿轮6和外壳10的情况相比，不易产生偏芯。而且，根据挠曲啮合式齿轮装置100，锁扣嵌合部48中的外壳10的表面硬度高于锁扣嵌合部48中的内齿轮6的表面硬度。由此，以过盈配合方式锁扣嵌合时，能够抑制出现卡住的现象。综上，根据本实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置100，能够提高内齿轮6与外壳10的同轴度，其结果，经由主轴承16而相对旋转的内齿轮6与轮架部件8的同轴度得到提高。

并且，根据实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置100，在内齿轮6的内侧部分6b形成有从轴向上的端面6h朝向与轮架部件8相反的一侧凹陷的凹部6e。而且凹部6e优选形成为无端环状。并且，优选地，凹部6e形成为，其在轴向上的最大深度D大于锁扣嵌合部48在轴向上的长度H。由此，即使在将内齿轮6的内侧部分6b嵌入于外壳10时向锁扣嵌合部48施加过大的力量，也只有内侧部分6b的一部分(即锁扣嵌合部48附近的部分)变形，能够抑制外壳10及内齿轮6的内侧部分6b整体变形。其结果，能够抑制外壳10的滚动面10a的变形。

并且，在挠曲啮合式齿轮装置100中，通过更换不同尺寸的外齿轮4而选择可获得最佳啮合的外齿轮4，因此装卸第1轴承壳体18的机会变多，因此，优选内齿轮6与第1轴承壳体18的过盈量较小。相对于此，根据实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置100，内齿轮6与第1轴承壳体18的锁扣嵌合部50的过盈量小于内齿轮6与外壳10的锁扣嵌合部48的过盈量。即，内齿轮6与第1轴承壳体18的锁扣嵌合部50的过盈量构成为较小。由此，提高组装性。

以上，对实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置进行了说明。该实施方式仅为例示，本领域技术人员应当理解，这些各构成要件或各处理程序的组合中可存在各种变形例，而且这种变形例也属于本发明的范围内。以下，对变形例进行说明。

(变形例1)

在实施方式中，对外壳10的内周10b与内齿轮6的外周6d锁扣嵌合的情况，即对锁扣嵌合部48设置于外壳10的径向内侧的情况进行了说明，但是本发明并不限定于此。如图3所示，锁扣嵌合部也可以设置在外壳10(即，作为主轴承16的外圈而发挥功能的部件)的径向外侧。即，也可以是外壳10的外周与内齿轮6的内周以过盈配合方式锁扣嵌合。

(变形例2)

在实施方式中，对具有两个内齿部(第1内齿部6a、第2内齿部8a)且外齿轮4为筒形的平坦型挠曲啮合式齿轮装置进行了说明，但是本发明并不限定于此。本实施方式的技术思想也可以适用于内齿部为一个的杯型、礼帽型或其他类型的挠曲啮合式齿轮装置。

例如，在如图3所示的杯型的挠曲啮合式齿轮装置中，刚性内齿轮120的内周120a可以与相当于外壳的外圈151的外周151a以过盈配合方式锁扣嵌合，并且刚性内齿轮120及外圈151可以形成为，刚性内齿轮120与外圈151的锁扣嵌合部148中的外圈151的表面硬度(即外周151a的表面硬度)高于锁扣嵌合部148中的刚性内齿轮120的表面硬度(即内周120a的表面硬度)。此时，能够提高刚性内齿轮120与外圈151的同轴度，其结果，经由作为主轴承的交叉滚子轴承150而相对旋转的刚性内齿轮120与内圈155的同轴度得到提高。

上述实施方式和变形例的任意组合均作为本发明的实施方式而有效。通过组合而产生的新的实施方式兼具所组合的实施方式及变形例各自的效果。

Claims (5)

1.一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备：外壳；内齿轮，与所述外壳分体设置并与所述外壳一体化；外齿轮，与所述内齿轮啮合；轮架部件，与所述外齿轮的自转成分同步；主轴承，配置于所述外壳与所述轮架部件之间，所述挠曲啮合式齿轮装置的特征在于，

所述外壳具有所述主轴承的滚动体的外圈侧滚动面，

所述外壳与所述内齿轮中的一个的外周与另一个的内周以过盈配合方式锁扣嵌合，

至少所述外壳与所述内齿轮的锁扣嵌合部中的所述外壳的表面硬度高于该锁扣嵌合部中的所述内齿轮的表面硬度。

2.根据权利要求1所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

所述外壳的内周与所述内齿轮的外周锁扣嵌合，

在所述内齿轮的所述外壳与所述内齿轮的锁扣嵌合部的径向内侧设置有凹部。

3.根据权利要求2所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

所述凹部为无端环状。

4.根据权利要求2或3所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

所述凹部的轴向上的深度大于所述外壳与所述内齿轮的锁扣嵌合部的轴向上的长度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，还具备：

轴承壳体，其锁扣嵌合于所述内齿轮，所述轴承壳体中组装有支承使所述外齿轮挠曲变形的起振体轴的轴承，

所述内齿轮与所述轴承壳体的锁扣嵌合部的过盈量小于所述内齿轮与所述外壳的锁扣嵌合部的过盈量。