CN111417794A - 杯型的波动齿轮装置 - Google Patents

Abstract

波动齿轮装置(1)具有刚性的内齿齿轮(2)、挠性的外齿齿轮(3)、以及波动发生器(4)。在被波动发生器(4)挠曲之前的状态下，关于外齿齿轮(3)的圆筒状主体部(11)的内径，其后端内径D最小，并从后端(11a)朝向开口端(11b)逐渐增大。在被波动发生器(4)挠曲的状态下，当圆筒状主体部(11)的开口端(11b)的椭圆状内周面的短径设为D1时，D1≤D。具备锥状的圆筒状主体部(11)的外齿齿轮(3)适合于基于铸造等模具成型的制造，还能够使波动轴承的过度的一端接触得到缓和。

Description

杯型的波动齿轮装置

技术领域

本发明涉及一种波动齿轮装置，特别是涉及具备杯状的挠性的外齿齿轮的杯型的波动齿轮装置。

背景技术

作为杯型的波动齿轮装置，已知杯状的外齿齿轮的圆筒状主体部形成为锥状的结构。专利文献1中提出了具备该形状的外齿齿轮的波动齿轮装置。

在专利文献1所记载的波动齿轮装置中，外齿齿轮的圆筒状主体部的隔膜侧的后端的半径小于用于使该圆筒状主体部的开口端部分挠曲成椭圆状的旋转传递部件(波动发生器)的椭圆状轮廓的短轴半径。在外齿齿轮的开口端部分挠曲成椭圆状的状态下，形成有外齿的开口端部分形成为在圆周方向上的所有位置处朝向开口端侧且朝半径方向的外侧扩展的锥状。

专利文献1：日本特开2017-137882号公报

发明内容

一般情况下，用于使外齿齿轮挠曲成椭圆状的波动发生器构成为包括：作为刚体的插塞，其具备椭圆状外周面；以及波动轴承，其装配于插塞的椭圆状外周面与外齿齿轮的圆筒状主体部的开口端侧的部分之间。当在外齿齿轮的圆筒状主体部朝向其开口端侧形成有较大的锥角时，波动轴承的外圈和圆筒状主体部的开口端侧的内周面部分之间的接触陷入过度一端接触的状态。

在一端接触的状态下，若形成有外齿的开口端部分由波动轴承支承，则产生如下弊端等：不必要的推力作用于各部分，外齿齿轮相对于内齿齿轮的啮合深度在齿线方向上大不相同而无法形成适当的啮合状态。为了改善齿线方向上的啮合状态，需要采取使内齿齿轮形成为圆锥齿廓等对策，由此还相伴产生制造成本提升等弊端。

本发明是着眼于以往的具备锥状的圆筒状主体部的外齿齿轮而完成的。本发明的目的在于提供具有如下外齿齿轮的杯型的波动齿轮装置，该外齿齿轮具备锥状的圆筒状主体部，该圆筒状主体部适合于基于冲压成型、锻造、铸造等模具成型的制造、且能够缓和因波动轴承的一端接触而引发的弊端。

本发明的杯型的波动齿轮装置具备刚性的内齿齿轮、挠性的外齿齿轮、以及波动发生器。外齿齿轮具备：圆筒状主体部，其能够在半径方向上挠曲；隔膜，其从上述圆筒状主体部的作为一端的后端朝向圆筒状主体部的中心轴线侧延伸；刚体的圆环状或者圆盘状的凸台，其形成于上述隔膜的中心侧部分；以及外齿，其形成于圆筒状主体部的作为另一端的开口端那侧的外周面部分。另外，波动发生器将圆筒状主体部的形成有外齿的开口端那侧的部分挠曲成椭圆形状，并在圆周方向上分离的多处位置形成与内齿齿轮啮合的啮合部分。

并且，外齿齿轮的圆筒状主体部形成为满足以下条件的形状。即，在被波动发生器挠曲之前的状态下，关于圆筒状主体部的内径，其后端的内径(后端内径)最小，并从该后端朝向开口端而逐渐增大。关于圆筒状主体部的外径，也是其后端的外径最小，并从该后端朝向开口端而逐渐增大。另外，在被波动发生器挠曲的状态下，圆筒状主体部的开口端的椭圆状内周面的短径与圆筒状主体部的后端内径相同、或者小于该后端内径。即，作为最小内径的后端内径设为D，在被波动发生器挠曲的状态下，圆筒状主体部的开口端的椭圆状内周面的短径设为D1，此时，D1≤D。

在本发明的波动齿轮装置中，外齿齿轮的圆筒状主体部的初始形状(挠曲前的形状)为朝向其开口端的那侧略微扩展的锥状。外齿齿轮可以形成为具有通过锻造、铸造、冲压成型等模具成型的方式制造的情况下的拔模斜度的形状。

另外，挠曲成椭圆状的状态的圆筒状主体部如下。在形成有外齿的开口端那侧的部分的椭圆形状的长轴位置处，形成为朝向开口端、且朝半径方向的外侧略微扩展的锥状状态。与此相对，在短轴位置处，形成为朝向开口端无斜度的状态、或者朝向半径方向的内侧略微收缩的倒锥状状态。由于圆筒状主体部的锥角极小，因此，在形成两个齿轮的啮合状态的长轴位置处，因开口端的部分的斜度而引起的波动轴承的一端接触也得到缓和。

此处，作为隔膜，可以使用从圆筒状主体部的后端沿与中心轴线正交的正交方向而延伸的规定厚度的圆盘状隔膜。

另外，作为隔膜，还可以使用从后端沿相对于与中心轴线正交的方向以规定的角度倾斜的方向而延伸的圆锥台状隔膜。例如，作为隔膜，还可以使用从圆筒状主体部的后端沿着中心轴线朝向开口端的相反侧而内径以及内径逐渐减小的规定厚度的前端收缩形状的隔膜。

无论任何形状的隔膜，与圆筒状主体部的后端连结的部分都形成为最大外径、最大内径，且与凸台连结的部分形成为最小外径、最小内径。

附图说明

图1(a)是示出应用了本发明的波动齿轮装置的概要纵剖视图，图1(b)是其概要端面图。

图2(a)是示出挠曲成椭圆状之前的外齿齿轮的纵剖视图，图2(b)是示出挠曲成椭圆状的状态下的、包含长轴在内的截面的纵剖视图，图2(c)是示出挠曲成椭圆状的状态下的、包含短轴在内的截面的纵剖视图。

图3(a)是示出杯状的外齿齿轮的圆筒状主体部的锥状的说明图，图3(b)是示出其后端的圆形内周面形状、开口端的圆形内周面形状、以及开口端的椭圆状内周面形状的说明图。

图4是示出具备不同形状的隔膜的外齿齿轮的例子的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的杯型的波动齿轮装置的实施方式进行说明。图1(a)是示出应用了本发明的杯型的波动齿轮装置的概要纵剖视图，图1(b)是其概要端面图。杯型的波动齿轮装置1(以下，简称为“波动齿轮装置1”。)具备：圆环状的刚性的内齿齿轮2；杯状的挠性的外齿齿轮3，其同轴地配置于上述内齿齿轮2的内侧；以及波动发生器4，其嵌入于上述外齿齿轮3的内侧。

杯状的外齿齿轮3具备：圆筒状主体部11；圆盘状的隔膜12，其从作为上述圆筒状主体部11的一端的后端11a向半径方向的内侧延伸；作为圆环状的刚体的凸台13，其与隔膜12的内周缘连结；以及外齿3a，其形成于作为圆筒状主体部11的另一端的开口端11b那侧的外周面部分。圆筒状主体部11的初始形状为从后端11a朝向开口端11b略微扩展的锥状。

隔膜12具备：弯曲部分12a，其与圆筒状主体部11的后端11a平滑地连结、且向中心轴线1a侧成直角地弯曲；隔膜主体部分12b，其从弯曲部分12a的端部沿半径方向呈直线状地延伸；以及凸台侧根部12c，其相对于隔膜主体部分12b的内周缘连续、且厚度逐渐增大地与凸台13连结。

波动发生器4具备：圆筒状的轮毂21；插塞23，其借助十字接头22而安装于上述轮毂21的外周面；以及波动轴承25，其装配于上述插塞23的椭圆状外周面24。本例中的波动轴承25由滚珠轴承构成。波动发生器4嵌入于外齿齿轮3的圆筒状主体部11的形成有外齿3a的部分的内侧。利用波动发生器4而使得正圆的圆筒状主体部11的开口端11b那侧的部分挠曲成椭圆形状。挠曲成椭圆形状的外齿3a在椭圆形状的长轴Lmax的两端与内齿齿轮2的内齿2a啮合。

若波动发生器4旋转，则外齿齿轮3相对于内齿齿轮2的啮合位置在圆周方向上移动。其结果，众所周知，在两个齿轮之间产生与两个齿轮2、3的齿数差相应的相对旋转，能够将一个齿轮固定、且从另一个齿轮输出减速旋转。

图2(a)是示出挠曲成椭圆状之前的初始状态的外齿齿轮3的纵剖视图，图2(b)是示出挠曲成椭圆状的状态下的、包含长轴Lmax在内的截面的纵剖视图，图2(c)是示出挠曲成椭圆状的状态下的、包含短轴Lmin在内的截面的纵剖视图。图3(a)是示出杯状的外齿齿轮的圆筒状主体部的锥状的说明图，图3(b)是示出其后端11a的挠曲前的圆形内周面形状、开口端11b的挠曲前的圆形内周面形状、以及开口端11b的挠曲后的椭圆状内周面形状的说明图。

图2(a)示出了外齿齿轮3的圆筒状主体部11的初始状态、即波动发生器4嵌入于内部而挠曲成椭圆状之前的状态。在该状态下，中心轴线1a的方向上的各位置处的内周面形状为正圆。另外，圆筒状主体部11形成为从后端11a朝向开口端11b扩展的锥状。具体而言，关于初始状态的圆筒状主体部11的内径，其后端11a的后端内径D最小，从该后端11a朝向开口端11b逐渐增大，开口端11b的开口端内径Do最大。

在本例中，当以包含中心轴线1a在内的截面而观察时，圆筒状主体部11的内周面11c从后端11a至开口端11b以一定的锥角呈直线状地向半径方向的外侧扩展。另外，圆筒状主体部11的板厚大致相同，即使是圆筒状主体部11的外周面11d，其外径也从后端11a朝向开口端11b那侧的外齿3a以一定的锥度呈直线状地逐渐增大。外齿齿轮3整体形成为具有通过锻造、铸造、冲压成型等模具成型的方式制造的情况下的拔模斜度的形状。

如图2(b)、图2(c)、图3所示，在被波动发生器4挠曲成椭圆状之后的状态下，圆筒状主体部11的开口端11b形成为椭圆状内周面。对椭圆状内周面进行规定的椭圆设为C(D1，D2)，其短径设为D1，其长径设为D2。另外，对挠曲前的圆筒状主体部11的后端11a的后端内周面进行规定的正圆设为C(D)，其内径(后端内径)设为D，对开口端11b的开口端内周面进行规定的正圆设为C(Do)，其内径设为Do。短径D1、长径D2、后端11a的内径D、以及开口端11b的内径Do满足以下关系。

D1≤D＜Do＜D2

在挠曲成椭圆状的状态下，圆筒状主体部11的形成有外齿3a的部分在椭圆形状的长轴Lmax的位置处于朝向开口端11b且朝半径方向的外侧略微扩展的锥状状态。与此相对，在短轴Lmin的位置处，形成有外齿3a的部分处于朝向开口端11b无斜度的状态、或者朝向半径方向的内侧略微收缩的倒锥状状态。由于圆筒状主体部11的锥角极小，因此，在形成内齿2a和外齿3a的啮合状态的长轴Lmax的位置处，因开口端11b部分的斜度而引起的波动轴承25的一端接触得到缓和。

此外，关于锥状的圆筒状主体部11，当以包含中心轴线1a在内的截面而观察时，还可以从后端11a朝向开口端11b利用凸曲线或者凹曲线而对内周面11c以及外周面11d进行规定。另外，还可以在内周面11c和外周面11d形成不同的锥角。

图4(a)～图4(d)是示出具备不同形状的隔膜的外齿齿轮的各例的说明图。在这些附图中，对与上述外齿齿轮3的各部分对应的部位标注相同的附图标记。

图4(a)所示的外齿齿轮3A的隔膜12A形成为如下圆锥台形状：从圆筒状主体部11的后端11a相对于与其中心轴线1a正交的方向朝开口端11b的相反侧沿以规定的角度倾斜的方向而延伸。相反，图4(b)所示的外齿齿轮3B的隔膜12B形成为如下扁平圆锥台形状：从圆筒状主体部11的后端11a以极小的角度向开口端11b那侧倾斜。

图4(c)所示的外齿齿轮3C的隔膜12C形成为如下前端收缩形状：从圆筒状主体部11的后端11a沿着中心轴线1a朝向开口端11b的相反侧而内径以及内径逐渐减小。隔膜12C的外周面由凸曲面规定，其内周面由凹曲面规定。图4(d)所示的外齿齿轮3D的隔膜12D也形成为如下规定厚度的前端收缩形状：从圆筒状主体部11的后端11a沿着中心轴线1a朝向开口端11b的相反侧而内径以及内径逐渐减小。隔膜12D的外周面由凸曲面以及凹曲面规定，其内周面由凹曲面以及凸曲面规定。

无论何种形状的外齿齿轮3A～3D都具备锥状的圆筒状主体部11。另外，关于隔膜12A～12D，与圆筒状主体部11的后端11a连结的部分形成为最大外径、最大内径，与凸台13连结的部分形成为最小外径、最小内径。可以使用具备上述隔膜12A～12D的外齿齿轮3A～3D来取代上述外齿齿轮3。

Claims (2)

1.一种杯型的波动齿轮装置，其中，

所述波动齿轮装置具备刚性的内齿齿轮、挠性的外齿齿轮、以及波动发生器，

所述外齿齿轮具备：圆筒状主体部，其能够在半径方向上挠曲；隔膜，其从所述圆筒状主体部的作为一端的后端朝向所述圆筒状主体部的中心轴线侧延伸；刚体的圆环状或者圆盘状的凸台，其形成于所述隔膜的中心侧部分；以及外齿，其形成于所述圆筒状主体部的作为另一端的开口端那侧的外周面部分，

所述波动发生器将所述圆筒状主体部的所述开口端那侧的部分挠曲成椭圆形状，在圆周方向上分离的多处位置，形成所述外齿齿轮的外齿与所述内齿齿轮的内齿啮合的啮合部分，

在被所述波动发生器挠曲之前的状态下，关于所述圆筒状主体部的内径，所述后端处的后端内径最小，并从该后端朝向所述开口端逐渐增大，关于所述圆筒状主体部的外径，在所述后端最小，并从该后端朝向所述开口端逐渐增大，

在被所述波动发生器挠曲的状态下，所述圆筒状主体部的所述开口端的椭圆状内周面的短径与所述圆筒状主体部的所述后端的内径相同、或者小于该后端的内径。

2.根据权利要求1所述的杯型的波动齿轮装置，其中，

所述隔膜是从所述圆筒状主体部的所述后端沿与所述中心轴线正交的正交方向而延伸的规定厚度的圆盘状的隔膜，或者是从所述后端沿相对于所述正交方向以规定的角度倾斜的方向而延伸的圆锥台状的隔膜。

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