CN110388421A - 挠曲啮合式齿轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，在挠曲啮合式齿轮装置中抑制在外齿轮与起振体轴承的外圈之间产生异常磨损。本发明的挠曲啮合式齿轮装置具备：内齿轮；外齿轮(12)，与内齿轮啮合；起振体(10A)，使外齿轮挠曲变形；及起振体轴承，配置于起振体与外齿轮之间，该挠曲啮合式齿轮装置构成为，起振体轴承具有滚动体及外圈，外齿轮的最小内周长度大于所述外圈的最大外周长度。

Description

挠曲啮合式齿轮装置

本申请主张基于2018年4月16日申请的日本专利申请第2018-078068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，其具备被起振体挠曲变形的外齿轮及与外齿轮啮合的内齿轮(例如，参考专利文献1)。在挠曲啮合式齿轮装置中，通常，在外齿轮与起振体之间配置有轴承(起振体轴承)，轴承的外圈通过过盈配合等嵌合于外齿轮的内周。在挠曲啮合式齿轮装置中，轴承的外圈和外齿轮通过起振体的旋转而挠曲变形，由此使外齿轮的一部分与内齿轮啮合，从而进行减速动作。

专利文献1：日本特开2017-106626号公报

在挠曲啮合式齿轮装置中，在外齿轮挠曲变形时，基于机构性作用有时在外圈与外齿轮之间产生滑动，使得在嵌合面出现异常磨损。异常磨损会产生如下问题：使该部位的温度上升，并且使磨损粉增加。而且，若异常磨损进展，则会产生使齿轮的啮合部变得松动的问题。

发明内容

本发明的目的在于，在挠曲啮合式齿轮装置中抑制在外齿轮与外圈之间产生异常磨损。

本发明的挠曲啮合式齿轮装置具备：内齿轮；外齿轮，与所述内齿轮啮合；起振体，使所述外齿轮挠曲变形；及起振体轴承，配置于所述起振体与所述外齿轮之间，该挠曲啮合式齿轮装置构成为，所述起振体轴承具有滚动体及外圈，所述外齿轮的最小内周长度大于所述外圈的最大外周长度。

根据本发明，可获得如下效果：在挠曲啮合式齿轮装置中能够抑制在外齿轮与外圈之间产生异常磨损。

附图说明

图1为本发明的实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图。

图2是从轴向观察图1的外齿轮、起振体及起振体轴承的概念图。

图3(A)是为了表示间隙尺寸而将外齿轮及起振体轴承配置成正圆状态的图，图3(B)是图3(A)的局部放大图。

图4(A)是长轴位置上的外齿轮及起振体轴承的剖视图，图4(B)是短轴位置上的外齿轮及起振体轴承的剖视图。

图中：1-挠曲啮合式齿轮装置，10-起振体轴，10A-起振体，12-外齿轮，22g、23g-内齿轮，30-起振体轴承，31-滚动体，32-外圈，33-保持器，g-间隙，e-退避部。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是本发明的实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图。图2是从轴向观察图1的外齿轮、起振体及起振体轴承的概念图。在本说明书中，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。旋转轴O1相当于本发明所涉及的旋转中心。

如图1所示，本实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置1具备起振体轴10、被起振体轴10挠曲变形的外齿轮12、与外齿轮12啮合的两个内齿轮22g、23g及起振体轴承30。挠曲啮合式齿轮装置1还具备第1壳体22、内齿轮部件23、第2壳体24、第1罩体26、第2罩体27、轴承41、42及主轴承43。

起振体轴10为中空轴状，其具有：起振体10A，其与旋转轴O1垂直的截面的外形呈椭圆形；及轴部10B、10B，其设置在起振体10A的轴向上的两侧且其与旋转轴O1垂直的截面的外形呈圆形。在此，椭圆形并不限于几何学严格意义上的椭圆形，还包括大致椭圆形。起振体轴10以旋转轴O1为中心进行转动，起振体10A的与旋转轴O1垂直的截面的外形形状的中心与旋转轴O1一致。

外齿轮12为具有挠性的圆筒状的金属，且在其外周设置有齿。

两个内齿轮22g、23g中的一个内齿轮与外齿轮12的比轴向上的中央更靠一端侧的齿部啮合，而另一个内齿轮则与外齿轮12的比轴向上的中央更靠另一端侧的齿部啮合。内齿轮22g通过在第1壳体22的内周部的相应部位上设置内齿而构成。内齿轮23g通过在内齿轮部件23的内周部的相应部位上设置内齿而构成。

起振体轴承30配置在起振体10A的外周面与外齿轮12的内周面之间。起振体轴承30具有：多个滚动体(滚子)31；外圈32，其为具有挠性的圆筒状的金属部件；以及保持器33，其保持多个滚动体31的轴向上的位置及周向上的间隔。多个滚动体31具有：第1组滚动体31，在一侧内齿轮22g的径向内侧沿周向排列配置；及第2组滚动体31，在另一侧内齿轮23g的径向内侧沿周向排列配置。多个滚动体31以起振体10A的外周面和外圈32的内周面作为滚动面进行滚动。在本实施方式中，外圈32被分割成与外齿轮12的从轴向上的中央部起一端侧的部位对置的部分及从外齿轮12的从中央部起另一端侧的部位对置的部分，但是，外圈32也可以构成为一体。另外，起振体轴承30也可以具有专用的内圈。

在外齿轮12、外圈32及保持器33的轴向上的两侧设置有与它们抵接从而抑制它们沿轴向位移的间隔圈36、37。

第1壳体22与第2壳体24彼此连结在一起并且覆盖内齿轮22g、23g及外齿轮12的径向外侧。第1罩体26与第1壳体22连结并且覆盖起振体轴10的一端侧的外周部。第2罩体27与内齿轮部件23连结并且覆盖起振体轴10的另一端侧的外周部。第1罩体26经由轴承41将起振体轴10支承为旋转自如，第2罩体27经由轴承42将起振体轴10支承为旋转自如。内齿轮部件23经由主轴承43将第2壳体24支承为彼此相对旋转自如。

＜外齿轮12及外圈32之间的尺寸关系＞

如图2所示，外圈32的外周面的最大周长短于外齿轮12的内周面的最小周长。在此，比较外圈32的外周面的最大周长是因为：例如在外圈32的外周缘部上形成有倒角的情况下，以外圈32的与外齿轮12接触的部位的周长作为比较対象而不会以倒角部分的周长作为比较対象。同样地，比较外齿轮12的内周面的最小周长是因为：例如在外齿轮12的内周缘部上形成有倒角等的情况下，以外齿轮12的与外圈32接触的部位的周长作为比较対象而不会以倒角部分的周长作为比较対象。

根据上述外圈32的外周长度与外齿轮12的内周长度之间的关系，在外齿轮12的短轴位置的周边，在外齿轮12与外圈32之间产生间隙g。间隙g出现在外圈32与外齿轮12接触的部位的轴向上的全长上。在此，短轴位置表示，以旋转轴O1为中心的从旋转轴O1至起振体10A的周面为止的距离变得最短的角度位置(图2中，以旋转轴O1为中心的左右方向位置)。长轴位置表示，以旋转轴O1为中心的从旋转轴O1至起振体10A的周面为止的距离变得最长的角度位置(图2中，以旋转轴O1为中心的上下方向位置)。外齿轮12及外圈32的短轴位置和长轴位置相当于与起振体10A的短轴位置和长轴位置相同的角度位置。

起振体轴承30具有内部间隙。关于内部间隙，如图3(A)及图3(B)所示，在将外齿轮12及起振体轴承30配置成正圆并且假设存在相当于内圈的圆筒81的情况下，在圆筒81的外周面与滚动体31之间、或在滚动体31与外圈32的内周面之间、或在这两处存在间隙。

图3(A)是为了表示间隙尺寸而将外齿轮及起振体轴承配置成正圆状态的图，图3(B)是图3(A)的局部放大图。图3(A)及图3(B)的圆筒81是为了定义尺寸而准备的假想的部件，是具有与起振体10A的外周长度相同的外周长度且截面外形为正圆的部件。

如图3(A)所示，在将外齿轮12及起振体轴承30配置成同心状且正圆状态的情况下，外齿轮12与外圈32之间的间隙的径向长度L1和起振体轴承30的内部间隙的径向长度L2之间的关系为L1＞L2。内部间隙的径向长度L2相当于使滚动体31接触于具有与起振体10A的外周长度相同的外周长度的圆筒81的状态下的滚动体31与外圈32之间的间隙的最小径向长度。

根据施加于挠曲啮合式齿轮装置1的外部荷载，作用于外圈32的荷载有时产生偏差。在此，假设L1(外齿轮12与外圈32之间的间隙长度)与L2(起振体轴承30的内部间隙长度)之间的关系为与本实施方式的结构相反的L1＜L2。此时，荷载的偏差会导致外圈32偏向两个短轴方向中的一侧，并在该侧上外圈32与外齿轮12之间的间隙g会消失，有可能会导致该侧的面产生磨损。另一方面，通过像本实施方式那样设置L1(外齿轮12与外圈32之间的间隙长度)＞L2(起振体轴承30的内部间隙长度)，即使荷载的偏差导致外圈32偏向两个短轴方向中的一侧，在该侧上外圈32与外齿轮12之间的间隙g也不会消失。因此，能够避免出现上述不良情况。

＜润滑剂的积蓄结构＞

图4(A)是长轴位置上的外齿轮及起振体轴承的剖视图，图4(B)是短轴位置上的外齿轮及起振体轴承的剖视图。

如图4(A)及图4(B)所示，在各外圈32外周部的轴向上的两端部设置有退避部e，该退避部e以随着朝向轴向上的端部而靠近内周侧的方式倾斜。退避部e设置在外圈32的周向上的整周上。在图4(A)及图4(B)的例子中，外圈32在轴向上的中央被分割，因此外圈32的与外齿轮12的轴向上的中央部对置的部位也具有退避部e。另外，退避部e无需一定要倾斜，只要比外圈32与外齿轮12彼此对置的面更加凹陷即可。或者，退避部e也可以设置在外齿轮12上。在退避部e设置在外圈32上的情况下，退避部e只要向径向内侧凹陷即可，在退避部e设置在外齿轮12上的情况下，退避部e只要向径向外侧凹陷即可。并且，退避部e也可以仅设置在外齿轮12的轴向上的两侧，而在轴向上的中央可以不具有退避部e。或者，也可以仅设置在中央而未设置在两侧。

在通过旋转轴O1的平坦的截面上，外齿轮12与外圈32的长轴位置上的接触部的轴向长度A＝L11+L12、短轴方向上的间隙g的径向长度B及长轴位置上的退避部e的总面积(截面积)C＝S1+S2+S3+S4满足A×B＜C的关系。退避部e的面积S1～S4是指：与退避部e的部分为未形成倒角的边缘的情况相比，通过退避部e能够确保的空间的面积。退避部e的总面积C是轴向上的两侧与中央的四个退避部e的面积的总和。在此，间隙g的径向长度B定义为，在挠曲啮合式齿轮装置1无负载且未旋转时产生的间隙g的径向长度。

在外齿轮12与外圈32之间产生间隙g的情况下，通过起振体轴10旋转，润滑剂会进入到在短轴方向上产生的间隙g中(参考图4(B))，另一方面，在长轴方向上的间隙g消失的范围中润滑剂则从间隙g被挤出(参考图4(A))。润滑剂的一部分会随着间隙g沿周向移动而沿周向移动，但大部分润滑剂会随着间隙g沿周向移动而朝向轴向被挤出或在轴向上被吸收。

因此，通过具有上述尺寸关系的退避部e，在无间隙g或间隙g较小的角度范围中，能够将润滑剂积存在退避部e。并且，在产生间隙g的角度范围中，能够使积存在退避部e的润滑剂利用张力移动到间隙g，从而能够向间隙g的部分供给充足的润滑剂。并且，通过这种润滑剂的流动，能够获得如下作用：将在外齿轮12与外圈32之间产生的微量磨损粉排出至退避部e。

另外，在讨论润滑剂的余缺时，润滑剂积存部位的体积会成为问题，但是，若着眼于周向上的一个部位，则在该部位上产生润滑剂在退避部e与间隙g之间移动的现象，因此能够根据截面面积的大小来表示润滑剂的余缺。

＜减速动作＞

在实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1中，作为一例，起振体轴10成为输入轴，第1壳体22及第2壳体24被固定，内齿轮部件23及第2罩体27成为输出轴。并且，将一个内齿轮23g的齿数设为与外齿轮12的齿数相同，将另一个内齿轮22g的齿数设为与外齿轮12的齿数不同。

根据这种结构，若起振体轴10旋转，则起振体轴10的运动经由振体轴承30传递至外齿轮12。此时，由于外齿轮12在长轴位置上与被固定的内齿轮22g啮合，因此外齿轮12不会以与起振体轴10的转速相同的转速进行旋转，起振体轴10在外齿轮12的内侧经由起振体轴承30进行相对旋转。而且，外齿轮12被限制成其内周面的一部分顺应起振体10A的长轴位置附近的范围，因此外齿轮12随着起振体轴10的旋转而挠曲变形。该变形的周期与起振体轴10的旋转周期成比例。

在外齿轮12通过起振体轴10的旋转而变形时，由于起振体10A的长轴位置会沿旋转方向移动，因此外齿轮12与内齿轮22g的啮合位置沿旋转方向变化。由于外齿轮12的齿数与内齿轮22g的齿数不同，因此啮合位置每旋转一圈，外齿轮12与内齿轮22g的啮合齿偏移，从而使外齿轮12进行旋转(自传)。例如，若内齿轮22g的齿数为102且外齿轮12的齿数为100，则起振体轴10的旋转运动以100:2的减速比进行减速后传递至外齿轮12。

另一方面，由于外齿轮12还与内齿轮23g啮合，因此通过起振体轴10的旋转，外齿轮12与内齿轮23g的啮合位置也沿旋转方向变化。由于内齿轮23g的齿数与外齿轮12的齿数相同，因此外齿轮12与内齿轮23g不会进行相对旋转，外齿轮12的旋转运动以1:1的减速比传递至内齿轮23g。由此，起振体轴10的旋转运动被减速后输出至输出轴(即，内齿轮部件23及第2罩体27)。

另外，减速比可以通过设定外齿轮12与内齿轮22g、23g的齿数来进行改变。并且，输入轴、输出轴及支承部等构成要件可以在起振体轴10、第2壳体24及内齿轮部件23之间任意改变。

在外齿轮12通过起振体轴10的旋转而挠曲变形时，在起振体10A的短轴方向上，润滑剂进入外齿轮12与外圈32之间的间隙g。而且，若着眼于外齿轮12的周向上的一处，则随着外齿轮12与外圈32的短轴位置及长轴位置的移动，间隙g变大或变小。而且，从具有间隙g的状态变成间隙g消失而在外齿轮12的内周面与外圈32的外周面之间产生压力的状态。此时，原本进入到间隙g的润滑剂受到使润滑剂进入外齿轮12与外圈32之间的同时被压缩的楔子作用，在外齿轮12与外圈32之间形成油膜，能够大幅减少摩擦力。

并且，在外齿轮12与外圈32通过起振体轴10的旋转而挠曲变形时，由于润滑剂进入到它们之间，因此，在长轴位置上，外圈32有时也会相对于外齿轮12滑动。然而，在产生该滑动的部位，外齿轮12与外圈32之间夹有较厚的润滑剂，因而不会产生金属彼此直接接触。因此，能够抑制外齿轮12的内周面或外圈32的外周面出现异常磨损。

并且，在外齿轮12与外圈32通过起振体轴10的旋转而挠曲变形时，润滑剂在外圈32的退避部e与间隙g之间往复流动以抑制润滑剂流向他处。因此，即使起振体轴10长期旋转，润滑剂也能够充分地供给到间隙g，能够抑制外齿轮12的内周面或外圈32的外周面出现异常磨损。

以上，根据本发明的实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1，外齿轮12的最小内周长度大于外圈32的最大外周长度。因此，在短轴方向上，在外齿轮12与外圈32之间产生可使润滑剂进入的间隙g，由此，能够抑制外齿轮12的外周面与外圈32的内周面出现异常磨损。

并且，根据本发明的实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1，上述间隙g设置遍及外齿轮12的轴向上的全长而设置。由此，能够在轴向上的整个区域上抑制外齿轮12的外周面与外圈32的内周面出现异常磨损。

并且，根据本发明的实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1，退避部e设置在外圈32上，退避部e的截面总面积C大于短轴位置上的外齿轮12与外圈32之间的间隙部分的面积(A×B)(参考图4(A)及图4(B))。因此，能够减少出现起振体轴10长期旋转导致润滑剂流向他处使得供给到间隙g的润滑剂不足的情况。

并且，如图3(A)及图3(B)所示，根据本发明的实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1，起振体轴承30的内部间隙的径向长度L2小于外齿轮12与外圈32之间的间隙的径向长度L1。因此，即使在外圈32上产生偏载，也能够避免在短轴方向上外齿轮12与外圈32之间的间隙g消失，由此能够抑制外齿轮12的外周面与外圈32的内周面出现异常磨损。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不只限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，对具有两列滚动体的起振体轴承的例子进行了说明，但滚动体也可以采用排成一列的结构，还可采用排成三列以上的结构。并且，在上述实施方式中，举例说明了具备筒型且具有挠性的外齿轮的平坦型挠曲啮合式齿轮装置。但是，本发明的挠曲啮合式齿轮装置也可以应用于例如具备杯型、礼帽型且具有挠性的齿轮的各种形式的挠曲啮合式齿轮装置。另外，在不脱离发明的主旨的范围内的情况下，能够适当改变实施方式中示出的细节。

Claims (4)

1.一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备：内齿轮；外齿轮，与所述内齿轮啮合；起振体，使所述外齿轮挠曲变形；及起振体轴承，配置于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，

所述起振体轴承具有滚动体及外圈，

所述外齿轮的最小内周长度大于所述外圈的最大外周长度。

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，

在从旋转中心至所述起振体的周面为止的距离最短的短轴位置上的所述外齿轮与所述外圈之间，遍及所述外齿轮的轴向上的全长而设置有间隙。

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，

所述外圈或所述外齿轮或这两处具有从所述外圈与所述外齿轮彼此对置的面凹陷的退避部，

从旋转中心至所述起振体的周面为止的距离最长的长轴位置上的所述外齿轮与所述外圈的接触部的轴向长度A、从旋转中心至所述起振体的周面为止的距离最短的短轴位置上的所述外齿轮与所述外圈之间的间隙的径向长度B及通过旋转中心的截面上的所述退避部的面积C满足A×B＜C的关系。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

在以使与旋转中心垂直的截面上的所述外圈的外周及所述外齿轮的内周成为正圆的方式将所述外圈和所述外齿轮配置成同心状并且使所述滚动体接触于与所述外圈同心状配置且具有与所述起振体的周长相同周长的圆筒的外周面的情况下，

所述外圈与所述外齿轮之间的间隙的径向长度大于所述滚动体与所述外圈之间的间隙的最小径向长度。