CN109555819B - 挠曲啮合式齿轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于实现挠曲啮合式齿轮装置的进一步轻量化和低惯性化。该挠曲啮合式齿轮装置(1)具备：起振体(10)；外齿轮(21)，被起振体挠曲变形；内齿轮(22、23)，与外齿轮啮合；以及起振体轴承(30)，配置在起振体与外齿轮之间。而且，起振体(10)的外周面构成起振体轴承的滚动体(31)进行滚动的滚动面，起振体(10)通过将树脂部件(j)与金属部件(m)沿轴向连结而构成，金属部件(m)配置在滚动面。

Description

挠曲啮合式齿轮装置

本申请主张基于2017年9月25日申请的日本专利申请第2017-183119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

以往，有一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备：起振体；外齿轮，被起振体挠曲变形；内齿轮，与外齿轮啮合；以及起振体轴承，配置在起振体与外齿轮之间。

专利文献1中公开了一种具有波动发生器的波动插塞的波动齿轮装置。该波动插塞包括：金属制的外侧中空体，该金属制的外侧中空体形成有波动插塞外周面；金属制的内侧中空体，该金属制的内侧中空体形成有波动插塞内周面；以及中间中空体，该中间中空体夹在外侧中空体与内侧中空体之间。而且，中间中空体具备CFRP(Carbon FiberReinforced Plastic/碳纤维增强塑料)层，其实现了波动插塞的轻量化。

专利文献1：国际公开公报第2015/151146号

挠曲啮合式齿轮装置存在如下问题：如果起振体的重量大，则起振体的惯性增加，因此需要较大的起动转矩，并且在改变旋转速度时的响应性下降。

专利文献1的技术是实现波动插塞(相当于起振体)的轻量化的技术。但是，在专利文献1的波动插塞中，金属部件占据轴向上的一端至另一端，因而无法得到充分的轻量化。

发明内容

本发明的目的在于实现挠曲啮合式齿轮装置的进一步轻量化和低惯性化。

本发明提供一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备：起振体；外齿轮，被所述起振体挠曲变形；内齿轮，与所述外齿轮啮合；以及起振体轴承，配置在所述起振体与所述外齿轮之间，其中，所述起振体的外周面构成所述起振体轴承的滚动体进行滚动的滚动面，所述起振体通过将树脂部件与金属部件沿轴向连结而构成，所述金属部件配置在所述滚动面。

根据本发明，能够实现挠曲啮合式齿轮装置的进一步轻量化和低惯性化。

附图说明

图1中(a)是表示本发明的第1实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图，(b)是其局部放大图。

图2是表示图1的起振体的详细结构的说明图。

图3中(a)是表示本发明的第2实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图，(b)是其局部放大图。

图4中(a)是表示本发明的第3实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图，(b)是其局部放大图。

图5是表示图4的起振体的一例的分解立体图。

图中：1、1A、1B-挠曲啮合式齿轮装置，10、10A、10B-起振体，11、12-轴部，13-起振体主体，15-槽，21-外齿轮，22、23-内齿轮，30、30B-起振体轴承，31-滚珠(滚动体)，31B-滚子(滚动体)，52、53-轴承，j、j1、j2-树脂部件，m、m1-金属部件，f-棒材，d-嵌合孔。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的各个实施方式进行详细说明。

(第1实施方式)

图1中(a)是表示本发明的第1实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图，(b)是其局部放大图。以下，将沿挠曲啮合式齿轮装置1的旋转轴O1的方向定义为轴向，将与旋转轴O1正交的方向定义为径向，将以旋转轴O1为中心的旋转方向定义为周向。

本发明的第1实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置1具备：起振体10；外齿轮21，被起振体10挠曲变形；两个内齿轮22、23，与外齿轮21啮合；以及起振体轴承30，配置在起振体10与外齿轮21之间。并且，挠曲啮合式齿轮装置1还具备：第1连结部件41；第2连结部件42；外壳部件43；盖部件44、45；主轴承51；轴承52、53。

起振体轴承30是环状的球轴承，该起振体轴承30具有：作为滚动体的多个滚珠31；未图示的保持器，其保持多个滚珠31在周向上的间隔和轴向上的位置；以及外圈32，其夹在外齿轮21的内周面与多个滚珠31之间。起振体轴承30配置在起振体10的外周面与外齿轮21的内周面之间，并且将起振体10支承为相对于外齿轮21能够旋转。多个滚珠31在周向上排成列，而且在轴向上设置有两列。另外，也可以省略外圈32从而采用多个滚珠31与外齿轮21的内周面接触的结构。

起振体10呈中空轴状，该起振体10具有：起振体主体13，其与旋转轴O1垂直的截面的外周线呈非圆形(椭圆状等)；轴部11、12，其设置在起振体主体13的轴向上的两侧，且其与旋转轴O1垂直的截面的外周线呈圆形。起振体主体13隔着起振体轴承30而配置在外齿轮21的内周侧，并且通过起振体主体13的旋转，使外齿轮21挠曲变形。起振体10的外周面兼作起振体轴承30的内圈，且其具有供起振体轴承30的滚珠31接触并进行滚动的滚动面。

图2是表示图1的起振体的详细结构的说明图。图2是沿轴向分解表示了起振体10的各部件的图。

如图2所示，起振体10通过将树脂部件j与金属部件m沿轴向连结而构成。金属部件m在径向上占据从起振体10的外周面至内周面的范围。树脂部件j在径向上也占据从起振体10的外周面至内周面的范围。并且，从径向观察时，金属部件m与树脂部件j设置成并未彼此重叠。

如图1中(b)所示，金属部件m配置在形成于起振体10的外周面的用于接收滚珠31的槽15的最小径部，并且与滚珠31接触。在起振体10中，对应于两列滚珠31，设置有两列槽15及两个金属部件m。一个金属部件m的宽度小于槽15的宽度。

树脂部件j构成起振体10中的除了金属部件m配置部位以外的部分。即，树脂部件j构成槽15中的除了最小径部以外的部分、除了槽15以外的部分以及轴部11、12的部分。作为树脂部件j，例如可以使用FRP(Fiber Reinforced Plastic/纤维增强塑料)或CFRP(CarbonFiber Reinforced Plastic/碳纤维增强塑料)等具有高刚性的树脂材料。

只要能够保证较大的推力负载不会施加到起振体轴承30上，滚珠31就会在槽15内与金属部件m的外周面接触而向金属部件m施加负载，滚珠31不会与树脂部件j强有力地接触。因此，不会产生树脂部件j与滚珠31接触而被磨损的不良情况。因此，该金属部件m的配置适于起振体轴承30主要承受径向负载而不会施加有较大的推力负载的情况。

由金属部件m和树脂部件j构成的起振体10可以利用金属与树脂的一体接合技术来制造。作为一例，首先成型出环状的金属部件m，并对金属部件m的轴向上的侧面实施能够接合树脂的表面处理(primer/底漆加工等)。之后，将金属部件m固定在模具上后对树脂部件j进行嵌件成型。由此，能够牢固地接合金属部件m与树脂部件j从而制造出起振体10。

或者，起振体10也可以在分别成型出各个树脂部件j和各个金属部件m之后用粘接剂将这些部件进行粘接而制造出。

其他结构如下，但其并不只限于此。第1连结部件41呈环状，且在其内周面的一部分设置有一个内齿轮23。第2连结部件42呈环状，且在其内周面的一部分设置有另一个内齿轮22。内齿轮22、23具有刚性且与外齿轮21的一部分啮合，而且，通过外齿轮21的挠曲变形，其啮合部位改变，从而传递旋转运动。外壳部件43与第1连结部件41连结，并且覆盖第2连结部件42的外周部。一个盖部件44呈环状，且其与第1连结部件41连结，并且覆盖起振体轴承30及外齿轮21的轴向上的一侧。并且，盖部件44覆盖起振体10的一个轴部12的外周侧。另一个盖部件45呈环状，且其与第2连结部件42连结，并且覆盖起振体轴承30及外齿轮21的轴向上的另一侧。并且，盖部件45覆盖起振体10的另一个轴部11的外周侧。主轴承51配置在外壳部件43与第2连结部件42之间，并且将第2连结部件42支承为相对于外壳部件43能够旋转。轴承52配置在盖部件44与起振体10的轴部12之间，轴承53配置在盖部件45与起振体10的轴部11之间，这些轴承52、53将起振体10支承为相对于盖部件44能够旋转。第1连结部件41、第2连结部件42以及起振体10上分别连结有装置外部的基底部、输出轴以及输入轴。但是，它们之间的连接关系是任意的。

上述结构的挠曲啮合式齿轮装置1的典型的结构如下：起振体10上连接有输入轴，一个内齿轮22上连接有输出轴，另一个内齿轮23上固定有支承部件。而且，一个内齿轮22的齿数与外齿轮21的齿数设为相同，而另一个内齿轮23的齿数与外齿轮21的齿数则设为不同。根据这种结构，如果基于输入轴的旋转驱动而起振体10进行旋转，则起振体10的运动经由起振体轴承30传递至外齿轮21。由于外齿轮21的一部分与固定的内齿轮23啮合，因此外齿轮21不会追随起振体10的旋转而旋转，而是得到起振体10相对于外齿轮21进行相对旋转的运动。此时，外齿轮21会调整为追随起振体主体13的外周面的形状，因此外齿轮21随着起振体10的旋转而挠曲变形。该变形周期与起振体10的旋转周期成比例。如果通过起振体10的旋转而外齿轮21变形，则起振体主体13上的直径大的部分沿旋转方向移动，由此外齿轮21与内齿轮23之间的啮合位置沿旋转方向发生变化。由于外齿轮21与内齿轮23的齿数不同，因此啮合位置每转一圈，外齿轮21与内齿轮23的啮合齿会产生位移，由此外齿轮21进行旋转。例如，如果内齿轮23的齿数为102、外齿轮21的齿数为100，则起振体10的旋转运动会以100:2的减速比进行减速后传递至外齿轮21。另一方面，由于外齿轮21也同样与内齿轮22啮合，因此通过起振体10的旋转，外齿轮21与内齿轮22的啮合位置也同样沿旋转方向发生变化。但是，由于内齿轮22的齿数与外齿轮21的齿数相同，因此外齿轮21与内齿轮22不会相对旋转，外齿轮21的旋转运动以1:1的减速比传递至内齿轮22。由此，内齿轮22进行旋转，从输出轴输出已减速后的旋转运动。另外，减速比可以根据外齿轮21与内齿轮23、22的齿数设定而改变。并且，连接到输入轴及输出轴的部件、固定于支承部件的部件并不限于上述例子，可以在起振体10、一个内齿轮22及另一个内齿轮23之间进行任意改动。

如上所述，根据第1实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1，起振体10通过将树脂部件j与金属部件m沿轴向连结而构成。而且，金属部件并不占据起振体10的轴向上的一端至另一端。并且，金属部件m配置在起振体轴承30的滚珠31的滚动面。因此，能够实现起振体10的大幅轻量化，并且不会损害起振体10的滚动面的耐磨性。尤其，在具有轴部11、12的、轴向上较长的起振体10中，能够实现大幅轻量化。由此，能够实现挠曲啮合式齿轮装置1的低惯性化，并且能够减小起动转矩，能够提高加减速时的响应性。在将挠曲啮合式齿轮装置1用于周期性地重复同一动作的用途中时，加减速时的响应性得到提高，因此能够缩短周期性动作的循环时间(cycle time)。

(第2实施方式)

图3中(a)是表示本发明的第2实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图，(b)是其局部放大图。

在第2实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1A中，构成起振体10A的金属部件m的配置及数量与第1实施方式不同，而其他结构要件则与第1实施方式相同。以下，对与第1实施方式相同的结构要件标注相同的符号，并省略详细说明。

第2实施方式的起振体10A通过将树脂部件j、j1与金属部件m沿轴向连结而构成。金属部件m在径向上占据从起振体10A的外周面至内周面的范围。树脂部件j、j1在径向上也占据从起振体10A的外周面至内周面的范围。并且，从径向观察时，金属部件m与树脂部件j、j1设置成并未彼此重叠。

在第2实施方式中，树脂部件j1配置在槽15的最小径部。并且，金属部件m配置在占据最小径部的树脂部件j1的轴向上的两侧。树脂部件j1的外周面形成为稍微小的直径，从而在树脂部件j1的外周面与滚珠31之间形成间隙以免树脂部件j1与滚珠31接触。优选地，将占据最小径部的树脂部件j1与其两侧的金属部件m的总宽度设为槽15的宽度以下。

树脂部件j、j1与金属部件m之间的接合可以通过第1实施方式中示出的方法来实现。

根据这种起振体10A，当起振体10A进行旋转使得起振体轴承30的滚珠31滚动时，金属部件m从槽15内的轴向上的两侧与滚珠31接触而承受负载，槽15内的树脂部件j则不与滚珠31接触或者不会强有力地与滚珠31接触。

如上所述，根据第2实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1A，起振体10A通过将树脂部件j、j1与金属部件m沿轴向连结而构成。而且，金属部件并不占据起振体10A的轴向上的一端至另一端。并且，金属部件m配置在起振体轴承30的滚珠31的滚动面。因此，能够实现起振体10A的大幅轻量化，并且不会损害起振体10A的滚动面的耐磨性。由此，能够实现挠曲啮合式齿轮装置1A的低惯性化，并且能够减小起动转矩，能够提高加减速时的响应性。

而且，根据第2实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1A，两个金属部件m在槽15内从轴向上的两侧与滚珠31接触而承受负载。因此，即使在径向负载及推力负载施加到起振体轴承30的情况下，也能够维持高耐磨性。

(第3实施方式)

图4中(a)是表示本发明的第3实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图，(b)是其局部放大图。

在第3实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1B中，起振体轴承30B的滚动体采用滚子31B，并且起振体10B的金属部件m1对应于该滚子31B而设置，而其他结构要件则与第1实施方式相同。以下，对相同的结构要件标注与第1实施方式相同的符号，并省略详细说明。

第3实施方式的起振体轴承30B为环状的滚子轴承，该起振体轴承30B具有：作为滚动体的多个滚子31B；未图示的保持器，其保持多个滚子31B在周向上的间隔和轴向上的位置；以及外圈32B。多个滚子31B在周向上排成列，而且在轴向上设置有两列。滚子31B与起振体10B的外周面接触并进行滚动。

第3实施方式的起振体10B通过将树脂部件j、j2与金属部件m1沿轴向连结而构成。金属部件m1在径向上占据从起振体10B的外周面至内周面的范围。树脂部件j、j2在径向上也占据从起振体10B的外周面至内周面的范围。并且，从径向观察时，金属部件m1与树脂部件j、j2设置成并未彼此重叠。

如图4中(b)所示，金属部件m1的轴向上的宽度尺寸L1大于滚子31B的接触面的宽度尺寸L2(滚子31B与滚动面接触的部分的轴向上的宽度尺寸)。具体而言，宽度尺寸L1可以设定为如下长度以上或与该长度大致相等，该长度为：滚子31B的接触面的宽度尺寸L2加上滚子31B基于间隙而能够在轴向上移动的长度而得到的长度。金属部件m1配置成与滚子31B的接触面的轴向上的整个区域重叠。金属部件m1对应于两列滚子31B而设置有两个。另外，金属部件m1的宽度尺寸L1也可以设为大于滚子31B的轴向上的长度。

图5是表示图4的起振体的一例的分解立体图。

树脂部件j、j2与金属部件m1的接合可以通过第1实施方式中示出的方法来实现。或者，可以通过如图5所示的部件之间的嵌合来接合树脂部件j、j2与金属部件m1，从而形成起振体10B。在图5的例子中，在金属部件m1、m1的轴向上的侧部及树脂部件j、j2的轴向上的侧部上设置有沿轴向延伸的多个嵌合孔d，并且准备分别与这些嵌合孔d嵌合的多个棒材f。从轻量化的观点考虑，棒材f优选由树脂制成，但并不限于此。而且，通过将多个棒材f以贯穿金属部件m1、m1及树脂部件j、j2的方式嵌合于多个嵌合孔d中，能够接合金属部件m1、m1与树脂部件j、j2。并且，也可以组合使用基于这种嵌合结构的接合和基于粘接剂的接合。根据这种嵌合结构，能够通过简单的制造工序来实现牢固的接合。

根据这种起振体10B，当起振体10B进行旋转使得起振体轴承30B的滚子31B滚动时，金属部件m1与滚子31B接触而承受负载，树脂部件j、j2不与滚子31B接触。

如上所述，根据第3实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1B，起振体10B通过将树脂部件j、j2与金属部件m1沿轴向连结而构成，金属部件并不占据起振体10B的轴向上的一端至另一端。并且，金属部件m1配置在起振体轴承30B的滚子31B的滚动面。因此，能够实现起振体10B的大幅轻量化，并且，不会损害起振体10B的滚动面的耐磨性。由此，能够实现挠曲啮合式齿轮装置1B的低惯性化，并且能够减小起动转矩，能够提高加减速时的响应性。

而且，根据第3实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1B，金属部件m1配置成与滚子31B的外周面的轴向上的整个区域重叠，并从滚子31B承受负载。因此，即使有非常大的径向负载施加到起振体轴承30B的情况下，也能够实现起振体10B的顺畅的旋转，而且能够维持起振体10B的滚动面的高耐磨性。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，对具有轴部11、12及起振体主体13的起振体10为例进行了说明，但是，起振体也可以采用不具有轴部11、12的结构。并且，在上述实施方式中，对具有两列滚动体的起振体轴承为例进行了说明，但是，滚动体也可以是一列结构，还可以是三列以上的结构。并且，在上述实施方式中，对平坦型的挠曲啮合式齿轮装置为例进行了说明，但是，本发明的挠曲啮合式齿轮装置例如也可以采用杯型、礼帽型等各种形式的挠曲啮合式齿轮装置。并且，起振体的树脂部件与金属部件的接合也可以通过在彼此相对的一对接合面上分别设置突起和与该突起嵌合的槽从而使两者接合的锁扣结构而实现。此时，从径向观察时，树脂部件与金属部件的一部分彼此重叠，但是，树脂部件和金属部件中的一个部件的轴向上的整个范围不会与另一个部件重叠。此外，实施方式中示出的详细结构可在不脱离本发明的宗旨的范围内进行适当变更。

Claims (6)

1.一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备：起振体；外齿轮，被所述起振体挠曲变形；内齿轮，与所述外齿轮啮合；以及起振体轴承，配置在所述起振体与所述外齿轮之间，所述挠曲啮合式齿轮装置的特征在于，

所述起振体的外周面构成所述起振体轴承的滚动体进行滚动的滚动面，

所述起振体通过将树脂部件与金属部件沿轴向连结而构成，

所述金属部件配置在所述滚动面，

所述起振体具备：

起振体主体，配置在所述起振体轴承的内侧且其截面的外周线呈非圆形；以及

轴部，配置在所述起振体主体的轴向上的两侧且其截面的外周线呈圆形，

所述轴部被轴承支承，所述轴部由所述树脂部件构成。

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，

所述金属部件设置在从所述起振体的内周面至外周面的范围。

3.根据权利要求1或2所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

所述滚动体为滚珠，

所述金属部件配置在供所述滚珠嵌入的槽的最小径部。

4.根据权利要求1或2所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

所述滚动体为滚珠，

所述金属部件配置在树脂部件的两侧，所述树脂部件配置在供所述滚珠嵌入的槽的最小径部，

配置在所述最小径部的树脂部件具有不与滚珠接触的直径。

5.根据权利要求1或2所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

所述滚动体为滚子，所述金属部件的外周面在所述轴向上的长度大于所述滚子的接触面在所述轴向上的长度。

6.根据权利要求1或2所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

所述树脂部件及所述金属部件具有嵌合孔，

通过使棒材与所述树脂部件的所述嵌合孔及所述金属部件的所述嵌合孔嵌合，从而连结所述树脂部件与所述金属部件。

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