CN111623103A - 应变波齿轮装置和包括应变波齿轮装置的车辆升降系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种紧凑型带式应变波齿轮装置和包括该紧凑型带式应变波齿轮装置的车辆升降系统。波齿轮装置包括具有顶表面、底表面、外表面和内表面的花键。多个花键齿从内表面朝向中心轴线延伸。波发生器能够旋转地设置在花键中。带绕波发生器延伸。该带包括多个带齿，该多个带齿从带径向向外延伸，由此带齿的总数小于花键齿的总数。输出构件限定凹部，该凹部容纳波发生器和带，由此响应于来自波发生器的旋转运动，输出构件沿与波发生器相同或相反的方向旋转。本文还公开了一种包括该波齿轮装置的车辆升降系统。

Description

应变波齿轮装置和包括应变波齿轮装置的车辆升降系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年6月7日提交的序列号为62/858,776的美国临时申请专利的权益，其全部公开内容在此通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体涉及应变波齿轮装置，并且尤其涉及与车辆升降系统一起使用的应变波齿轮装置。

背景技术

谐波驱动器在本领域中是众所周知的。通常，谐波驱动器是具有三个主要部件的单级齿轮传动装置。这些部件被称为圆形花键或刚轮(circular spline)、柔性花键或柔轮(flex spline)和波发生器。刚轮是内表面带有齿的圆形刚性太阳齿轮。柔轮是外表面带有齿的薄壁杯形件，这些齿被设计成与刚轮的齿啮合。柔轮具有径向柔性和扭转刚度，并且具有比刚轮更少的齿和更小的半径。波发生器是非圆形凸轮，该凸轮安装在柔轮内部并使柔轮变形，以致使柔轮的一些齿与刚轮的齿啮合，而使其它齿完全不啮合。波发生器的每圈完整旋转致使柔轮以等于柔轮的齿数与刚轮的齿数之差的速率绕刚轮行走。例如，如果刚轮具有100个齿，而柔轮具有98个齿，则波发生器的每圈旋转将使柔轮绕刚轮行走等于两个齿的距离。例如，如果刚轮具有100个齿，而柔轮具有98个齿，并且输出构件具有98个齿，则波发生器的每圈旋转将使柔轮绕刚轮行走等于两个齿的距离。在这种情况下，输出构件沿与波发生器相反的方向旋转。在另一种情况下，如果刚轮具有98个齿，并且柔轮具有98个齿，而输出构件具有100个齿，则波发生器的每圈旋转将同样使柔轮绕刚轮行走等于两个齿的距离。在这种情况下，输出构件沿与波发生器相同的方向旋转。

从谐波驱动齿轮装置受益的行业包括半导体、机床、工厂自动化、机器人、医疗设备和航空航天。从谐波驱动齿轮装置受益的医疗应用包括病床、康复设备和MRI/CAT扫描门架。谐波驱动器的其它用途包括放射治疗设备、成像摄像头定位和手术机器人。半导体部件制造中使用的机器人使用谐波驱动器来准确地定位晶圆，以进行处理、装载、卸载、检查和测试。谐波驱动齿轮装置在军事和航空航天领域的应用包括通信、军事监视和气象卫星、一些深空探测器、包括哈勃太空望远镜的望远镜以及国际空间站。使用谐波驱动器来准确地控制天线和指南针万向架、对准科学仪器、调节光圈和太阳能电池板以及打开和关闭舱口和门口。

这些应用需要高位置精度、可重复性和低振动。谐波驱动齿轮组对于要求紧凑设计和高扭矩重量比的精密应用是理想的。它们能够在没有输出级反馈的益处的情况下，实现小于1弧分的位置精度和+/-5弧秒的重复性。

谐波驱动齿轮装置的传统设计涉及与刚轮相比少两个齿的柔轮和椭圆波发生器，该椭圆波发生器被设计成使其致使柔轮的齿与刚轮的齿在两个区域(这两个区域在直径上彼此相对且对应于椭圆的长轴)中啮合。波发生器的短轴足够短，以使其允许柔轮的齿在沿着短轴的区域中完全不啮合，并且允许刚轮与柔轮之间在无接触区域中存在一个齿的长度差异。齿轮系统的扭矩能力等于致使接触齿失效所需的剪切力。因此，这允许存在“棘轮扭矩(ratcheting torque)”，在该扭矩下，柔轮可以相对于刚轮滑动一个齿的距离。这增加了接触齿的数量，并且因此增加了扭矩能力和扭转刚度。然而，这种情况会大大增加柔轮上的力，大大缩短柔轮的疲劳寿命。此外，它使系统失去平衡，大大增加了噪声和振动并降低了定位精度。

在美国专利3,906,527中公开了一种这种谐波驱动齿轮装置。该谐波驱动齿轮装置包括具有顶表面、底表面、外表面和内表面的花键。顶表面和底表面在轴向上彼此间隔开。外表面和内表面绕中心轴线延伸，以连接顶表面和底表面。多个花键齿从内表面朝向中心轴线延伸。波发生器能够旋转地设置在该花键中。

因此，需要提供一种谐波驱动器，该谐波驱动器使马达尺寸最小、适用于不同的车辆架构、重量轻并且具有低的噪声、振动和不平顺性(NVH)。

发明内容

本发明提供了一种重量轻且紧凑的波齿轮装置。本发明还提供了一种易于组装的波齿轮装置。本发明进一步提供了一种具有减小的噪声、振动和不平顺性(NVH)的波齿轮装置。

本发明的一个方面提供了一种波齿轮装置。该波齿轮装置包括具有顶表面、底表面、外表面和内表面的花键(spline)。顶表面和底表面在轴向上彼此间隔开。外表面和内表面绕中心轴线延伸，以连接顶表面和底表面。多个花键齿从内表面朝向中心轴线延伸。波发生器能够旋转地设置在花键中。带绕波发生器延伸。该带包括多个带齿，该多个带齿从带径向向外延伸以与花键齿接合，由此带齿的总数小于花键齿的总数。输出构件限定凹部，该凹部容纳波发生器和带并且与波发生器和带接合，由此，响应于来自波发生器的旋转运动，输出构件沿与波发生器相同或相反的方向旋转。

本发明的另一方面提供了一种波齿轮装置。该波齿轮装置包括具有顶表面、底表面、外表面和内表面的花键。顶表面和底表面在轴向上彼此间隔开。外表面和内表面绕中心轴线延伸，以连接顶表面和底表面。多个花键齿从内表面朝向中心轴线延伸。波发生器能够旋转地设置在花键中。带绕波发生器延伸。该带包括多个带齿，该多个带齿从带径向向外延伸以与花键齿接合，由此带齿的总数小于花键齿的总数。输出构件容纳波发生器和带并且与波发生器和带接合，由此输出构件包括具有多个壁齿的壁，并且壁齿具有第二齿形，该第二齿形不同于第一齿形。

附图说明

因为当结合附图考虑时，通过参照以下详细描述可以更好地理解本发明的其它优点，所以本发明的其它优点将容易领会，其中：

图1是根据本发明的一个实施方式构造的波齿轮装置的俯视立体图；

图2是波齿轮装置的分解图；

图3是根据本发明的一个实施方式的波齿轮装置沿着图1的线3-3的组装的截面立体图；

图4是在根据本发明一个实施方式的波齿轮装置中使用的带的立体图；

图5是图4中的带的局部放大图；

图6是根据本发明的另选实施方式构造的波齿轮装置的俯视立体图；

图7是图6的波齿轮装置的仰视立体图；

图8是包括具有波齿轮装置的车辆升降系统的减震器的截面立体图；

图9是根据本发明的另一实施方式构造的波齿轮装置的分解图；

图10是波齿轮装置的仰视立体图；

图11是波齿轮装置的俯视立体图；以及

图12是根据本发明的另一实施方式构造的波齿轮装置的分解图。

具体实施方式

参照这些附图，其中，相同的附图标记在所有视图中指示对应的部分，图1中总体示出了根据本发明的一个实施方式构造的波齿轮装置20。

如图1至图3最佳所示，波齿轮装置20包括花键22、波发生器24、带26和输出构件28。花键22具有顶表面30、底表面32、外表面34和内表面36。顶表面30和底表面32彼此间隔开。外表面34和内表面36绕中心轴线A延伸，以连接顶表面30和底表面32。花键22包括突出部38，该突出部38位于内表面36上并且邻近顶表面30，朝向中心轴线A径向向内并且绕中心轴线A呈环形。突出部38还沿着内表面36从顶表面30朝向底表面32延伸到与底表面32间隔开的终端40。突出部38包括多个花键齿42，这些花键齿42从内表面36径向向内地沿着突出部38延伸，并且彼此周向地间隔开。根据本发明的一个实施方式，多个花键齿42中的每个花键齿具有大体梯形形状以呈现第一齿形。

波发生器24能够旋转地设置在花键22中以与花键22接合。波发生器24具有底部44和顶部46。具有大体椭圆形状的底部44绕中心轴线A延伸。具有大体圆形形状的顶部46从底部44向外延伸。突起48从顶部46平行于中心轴线A向外延伸。波发生器24限定了沿着中心轴线A延伸穿过顶部46和底部44延伸的镗孔50。带26绕底部44延伸。带26包括多个带齿52，该多个带齿52从带26径向向外延伸以与花键齿42接合，即，带齿52与花键齿42沿直径方向啮合，由此带齿52的总数小于花键齿42的总数。根据本发明的实施方式，带26可以由弹性材料制成。根据本发明的一个实施方式，花键齿42的总数与带齿52的总数之差等于2或4。因为带齿52的总数小于花键齿42的总数，所以这在转子的旋转速度与波发生器24的旋转速度之间产生减速比。

输出构件28限定用于容纳波发生器24和带26的凹部54。输出构件28与波发生器24和带26接合，由此响应于来自波发生器24的旋转运动，输出构件28沿与波发生器24相同或相反的方向旋转。通过将波发生器24容纳在输出构件28的凹部54中，使得波齿轮装置20更紧凑并且允许容易地组装波齿轮装置20。输出构件28包括大体圆形形状的基板56，该基板56被设置在中心轴线A上并且与带26和波发生器24成抵接关系。基板56具有绕中心轴线A延伸的外围58。壁60从外围58向外并绕中心轴线A延伸以与花键22接合。壁60包括彼此间隔开的多个壁齿62，该多个壁齿62朝向中心轴线A径向地从壁60向外延伸以与带26接合，以允许输出构件28以与带26和波发生器24相同的速度旋转。壁齿62具有不同于花键齿42的第一齿形的第二齿形，以允许输出构件28以与带和波发生器24相同的速度旋转。根据本发明的一个实施方式，多个壁齿62中的各个壁齿具有大体三角形形状以呈现第二齿形。输出构件28包括绕中心轴线A环形地从基板56向外延伸的轴环64，以限定在轴环64、基板56与壁60之间绕中心轴线A延伸的凹部54。轴环64延伸穿过膛孔50，并限定沿着中心轴线A延伸的孔66。

图4至图7例示了本发明的另选实施方式。如图4至图5最佳例示的，多个带齿52中的各个带齿包括金属插入件68，该金属插入件68被设置在各个带齿中，以为带齿52提供增强和刚性。金属插入件68沿着中心轴线A穿过带26延伸到与带26间隔开的插入件端70。如图6至图7最佳例示的，基板56限定绕中心轴线A设置的开孔72，以容纳插入件端70，从而将输出构件28联接到波发生器24和带26，以与波发生器24和带26一起旋转。

在操作中，首先经由波发生器24将旋转运动或扭矩负载的输入引入到波齿轮装置20。应当理解，可以经由电马达或任何其它旋转运动生成源来施加该输入。根据本发明的一个实施方式，波发生器24的突起48可以联接到电马达或旋转运动生成源，以允许波发生器24将旋转运动引入到波齿轮装置20。在波发生器24在花键22中旋转时，带26响应于波发生器24的运动而变形并且绕波发生器24滑动。在带26绕波发生器24滑动时，带齿52的上半部与花键齿42啮合。因为带齿52的总数小于花键齿42的总数，所以当波发生器24在花键22中旋转时，波发生器24的旋转速度减小。另外，在带26绕波发生器24滑动时，带齿52的下半部与壁齿62啮合。因为壁齿62的总数等于带齿52的总数，所以输出构件28沿与波发生器24的旋转方向相同或相反的方向旋转。因此，由于带齿52与花键齿42和壁齿62二者接合，所以由于扭矩负载的引入而生成剪切力。根据本发明的一个实施方式，带26可以由弹性材料(例如，橡胶)制成。通过使带26由弹性材料制成，带26可以承受由于旋转运动或扭矩负载的引入而生成的剪切力，从而减小了波齿轮装置的噪声、振动和不平顺性级别(NVH)。

本发明的另一方面提供了车辆升降系统74。在图8中总体示出了根据本发明的一个实施方式构造的车辆升降系统74。

车辆升降系统74可以与车辆的减震器76结合使用。应当理解，减震器76可以是液压减震器或磁流变(MR)减震器。如在图8中最佳例示的，减震器76包括设置在中心轴线A上的具有大体圆柱形状的壳体78。壳体78在第一端80与第二端82之间延伸，并限定在第一端80与第二端82之间延伸的用于容纳工作流体的流体室84、86。应当理解，工作流体可以是液压流体或MR流体。具有大体圆形形状的安装环88附接到壳体78的第一端80，以与车辆附接。

滑动地设置在流体室84、86中的活塞90将流体室84、86分成压缩室84和回弹室86。压缩室84在壳体78的第一端80与活塞90之间延伸。回弹室86在壳体78的第二端82与活塞90之间延伸。设置在回弹室86中的杆引导件92附接到活塞90的第二端82以关闭流体室84、86。活塞杆94沿着中心轴线A穿过杆引导件92延伸到回弹室86中，并且附接到活塞90，以使活塞90在压缩行程与回弹行程之间沿着中心轴线A移动。压缩行程被限定成活塞杆94和活塞90朝向壳体78的第一端80移动。回弹行程被限定成活塞杆94和活塞90朝向壳体78的第二端82移动。

致动器96附接到壳体78，以改变车辆的高度，允许车辆适应不同的驾驶模式。致动器96包括螺纹轴98、螺纹衬套100和多个衬套球轴承102。具有大体管状形状的螺纹轴98附接到壳体78的外表面，并且在第一开口端104与第二开口端106之间绕中心轴线A环形地延伸。第一开口端104邻近壳体78的第一端80定位并附接到壳体78。第二开口端106在轴向上与第一端80间隔开，并且附接到壳体78。具有大体圆形形状的卡环108邻近第一开口端104定位在螺纹轴98与壳体78之间，并且绕中心轴线A延伸，以将螺纹轴98固定到壳体78。换句话说，螺纹轴98固定到壳体78上并且绕壳体78环形地延伸。绕螺纹轴98布置的螺纹衬套100能够绕中心轴线A旋转并且能够沿着螺纹轴98轴向地移动。螺纹衬套100在初级端110与次级端112之间延伸。螺纹衬套100的初级端110邻近螺纹轴98的第一开口端104定位。螺纹衬套100的次级端112与第二开口端106轴向地间隔开地定位。多个衬套球轴承102位于螺纹衬套100与螺纹轴98之间，以允许螺纹衬套100绕螺纹轴98旋转，并且将螺纹衬套100的旋转运动转换成沿着螺纹轴98的轴向运动。

具有大体管状形状的罩114绕中心轴线A设置并且与螺纹衬套100径向地间隔开。罩114沿着中心轴线A在近端116与远端118之间延伸，其中，近端116邻近螺纹衬套100的初级端110定位，而远端118邻近螺纹衬套100的次级端112定位。罩114和螺纹衬套100共同限定了在罩114与螺纹衬套100之间绕中心轴线A延伸的隔室120。端板122从近端116径向地向内延伸到初级端110，并且与初级端110成抵接关系。多个紧固件124邻近罩114的近端116设置，并且延伸穿过罩114和端板122，以将端板122附接到罩114。设置在隔室120中的弹簧座126在罩114的远端118与螺纹衬套100的次级端112之间延伸。弹簧座126附接到罩114和螺纹衬套100，以容纳绕壳体78螺旋地延伸的螺旋弹簧(未示出)。多个螺栓128邻近罩114的远端118设置，并且延伸穿过罩114和弹簧座126，以将弹簧座126附接到罩114。多个罩球轴承128设置在弹簧座126与螺纹衬套100之间，以允许螺纹衬套100绕弹簧座126旋转。

电马达130设置在隔室120中，并联接到螺纹衬套100，用于向螺纹衬套100提供旋转运动，以使螺纹衬套100沿着螺纹轴98轴向地移动，以升高和降低车辆的高度。换句话说，电马达130发起旋转运动以升高和降低车辆的高度。电马达130包括具有大体管状形状的转子132，该转子132邻近螺纹衬套100的次级端112设置并且能够绕中心轴线A旋转。具有圆筒状形状的主体134绕转子132设置并且绕中心轴线A环形地延伸。轴向地彼此间隔开并邻近主体134的一对线轴(bobbin)136绕中心轴线A环形地延伸，并将主体134夹在一对线轴136之间。线轴136中的各个线轴均包括绕中心轴线A延伸的线圈138，该线圈138与电源电连接以向线圈138提供电流，从而生成磁场以旋转隔室120中的转子132。

波齿轮装置20被设置成定位在隔室120中，并且联接到螺纹轴98的初级端110和转子132，以减小转子132的旋转速度并增加电马达130的扭矩，以使螺纹衬套100绕中心轴A旋转。根据本发明的一个实施方式，花键22设置在隔室120中，邻近转子132，并附接到罩114。波发生器24能够旋转地设置在花键22中，以与电马达130接合，以将转子132的旋转运动传递到螺纹轴98。从波发生器24的顶部46向外延伸的突起48将波发生器24联接到电马达130的转子132，以与转子132一起旋转运动。

容纳波发生器24和带26的输出构件28联接到螺纹衬套100，以将转子132的旋转运动传递到螺纹衬套100。输出构件的轴环64绕中心轴线A延伸，并且联接到螺纹衬套100，以与螺纹衬套100一起旋转。

在操作中，为了升高和降低车辆的高度，电马达130经由转子132向波齿轮装置20发起旋转运动。响应于转子132的旋转运动，联接到转子132的波发生器24与转子132一起旋转。因为带齿52的总数小于花键齿42的总数，所以当波发生器24在花键22中旋转时，波发生器24减小了转子132的旋转速度。另外，因为波发生器24与输出构件28接合，所以输出构件28与波发生器24一起旋转。因为壁齿64的总数等于带齿52的总数，所以这允许输出构件28以与波发生器24相同的速度旋转。因此，附接到输出构件28的螺纹衬套100以与波发生器24相同的旋转速度与输出构件28一起旋转，并且沿着螺纹轴98轴向地移动以升高和降低车辆的高度。

图9至图11例示了根据本发明的另一实施方式构造的波齿轮装置200。波齿轮装置200包括花键202、波发生器204、带206和输出构件208。花键202具有顶表面210、底表面212、外表面214和内表面216。顶表面210和底表面212彼此间隔开。外表面214和内表面216绕中心轴线A延伸，以连接顶表面210和底表面212。花键202包括多个花键齿218，这些花键齿218围绕中心轴线A从内表面216径向地向内延伸并且彼此周向地间隔开。根据本发明的实施方式，多个花键齿218中的各个花键齿可以具有大体梯形形状以呈现第一齿形。

波发生器204能够旋转地设置在花键202中以与花键202接合。具有大体环形形状的波发生器204绕中心轴线A延伸。根据本发明的实施方式，波发生器204可以具有椭圆形状。波发生器204限定了沿着中心轴线A延伸穿过波发生器204的膛孔220。带206绕波发生器204延伸。带206包括多个带齿222，该多个带齿222从带206径向向外延伸以与花键齿218接合，即，带齿222与花键齿218沿直径方向啮合，由此带齿222的总数小于花键齿218的总数。根据本发明的一个实施方式，花键齿218的总数与带齿222的总数之差等于2或4。因为带齿222的总数小于花键齿218的总数，所以这在转子的旋转速度与波发生器204的旋转速度之间产生减速比。

输出构件208限定用于容纳波发生器204和带206的凹部224。输出构件208与波发生器204和带206接合，由此响应于波发生器204的旋转运动，输出构件208沿与波发生器204相同或相反的方向旋转。通过将波发生器204容纳在输出构件208的凹部224中，使得波齿轮装置200更紧凑并且允许容易地组装波齿轮装置200。输出构件208包括大体圆形形状的基板226，该基板226被设置在中心轴线A上并且与带206和波发生器204成抵接关系。基板226具有绕中心轴线A延伸的外围228。壁230从外围228绕中心轴线A向外延伸以与花键202接合。壁230包括彼此间隔开的多个壁齿232，该多个壁齿232朝向中心轴线A径向地从壁230向外延伸以与带206接合，以允许输出构件208以与带206和波发生器204相同的速度旋转。壁齿232具有不同于花键齿218的第一齿形的第二齿形，以允许输出构件208以与带206和波发生器204相同的速度旋转。根据本发明的实施方式，多个壁齿232中的各个壁齿具有大体三角形形状以呈现第二齿形。输出构件208包括轴环234，该轴环234从壁230径向向内地定位并且绕中心轴线A环形地延伸，以限定在轴环234、基板226与壁230之间绕中心轴线A延伸的凹部224。多个连接构件236从轴环234径向向外地延伸并且联接到基板226以将轴环234连接到基板226。轴环234延伸穿过膛孔220，并限定沿着中心轴线A延伸的孔238。

多个带齿222中的各个带齿222包括金属插入件240，该金属插入件240被设置在各个带齿222中，以为带齿222提供增强和刚性。金属插入件240沿着中心轴线A穿过带206延伸到与带206间隔开的插入件端242。插入件端242与壁齿232啮合，以将波发生器204的旋转运动传递到输出构件208。根据本发明的实施方式，带206是绕波发生器204缠绕的链244。链244包括彼此联接的多个单元246，由此多个单元246中的各个单元246包括带齿222中的带齿222。波发生器204可限定多个孔口248，用于将波发生器204联接到电马达。轴环234包括多个接合构件250，该多个接合构件250彼此周向地间隔开，并且朝向中心轴线A径向向内延伸以与轴接合并且将电马达的旋转运动传递到该轴。花键202的外表面214限定从顶表面210延伸到底表面212的多个通道252，该多个通道252彼此周向地间隔开。

在操作中，首先通过电马达或任何其它旋转运动生成源经由波发生器204将旋转运动或扭矩负载的输入引入到波齿轮装置200。根据本发明的实施方式，波发生器204的多个孔口248可以联接到电马达或旋转运动生成源，以允许波发生器204将旋转运动引入到波齿轮装置200。当波发生器204在花键202中旋转时，带206响应于波发生器204的运动而变形并且绕波发生器204滑动。在带206绕波发生器204滑动时，带齿222与花键齿218啮合。因为带齿222的总数小于花键齿218的总数，所以当波发生器204在花键202中旋转时，波发生器204的旋转速度减小。另外，在带206绕波发生器204滑动时，带插入件240的插入件端242与壁齿232啮合地接合。因为壁齿232的总数等于带齿222的总数，所以输出构件208沿与波发生器204的旋转方向相同或相反的方向旋转。因此，由于带齿222与花键齿218和壁齿232二者接合，所以由于扭矩负载的引入而生成剪切力。根据本发明的一个实施方式，带206可以由弹性材料(例如，橡胶)制成。通过使带206由弹性材料制成，带206可以承受由于旋转运动或扭矩负载的引入而生成的剪切力，从而减小了波齿轮装置200的噪声、振动和不平顺性级别(NVH)。

图12例示了根据本发明的另一实施方式构造的波齿轮装置300。波齿轮装置300包括花键302、波发生器304、带306和输出构件308。花键302具有顶表面310、底表面312、外表面314和内表面316。顶表面310和底表面312彼此间隔开。外表面314和内表面316绕中心轴线A延伸，以连接顶表面310和底表面312。花键302包括多个花键齿318，这些花键齿318围绕中心轴线A从内表面316径向地向内延伸并且彼此周向地间隔开。根据本发明的实施方式，多个花键齿318中的各个花键齿可以具有大体梯形形状以呈现第一齿形。

波发生器304能够旋转地设置在花键302中以与花键302接合。具有大体环形形状的波发生器304绕中心轴线A延伸。根据本发明的实施方式，波发生器304可以具有椭圆形状。波发生器304限定了沿着中心轴线A延伸穿过波发生器304的膛孔320。带306绕波发生器304延伸。带206包括多个带齿322，该多个带齿322从带306径向向外延伸以与花键齿318接合，即，带齿322与花键齿318沿直径方向啮合，由此带齿322的总数小于花键齿318的总数。根据本发明的一个实施方式，花键齿318的总数与带齿322的总数之差等于2或4。因为带齿322的总数小于花键齿318的总数，所以这在转子的旋转速度与波发生器304的旋转速度之间产生减速比。

输出构件308限定用于容纳波发生器304和带306的凹部324。输出构件308与波发生器304和带306接合，由此响应于来自波发生器304的旋转运动，输出构件308沿与波发生器304相同或相反的方向旋转。通过将波发生器304容纳在输出构件308的凹部324，使得波齿轮装置300更紧凑并且允许容易地组装波齿轮装置300。输出构件308包括大体圆形形状的基板326，该基板326被设置在中心轴线A上并且与带306和波发生器304成抵接关系。基板326具有绕中心轴线A延伸的外围328。壁330绕中心轴线A从外围328向外延伸以与花键302接合。壁330包括彼此间隔开的多个壁齿332，该多个壁齿332朝向中心轴线A径向地从壁330向外延伸以与带306接合，以允许输出构件308以与带306和波发生器304相同的速度旋转。壁齿332可以具有不同于花键齿318的第一齿形的第二齿形，以允许输出构件308以与带306和波发生器304相同的速度旋转。根据本发明的实施方式，多个壁齿332中的各个壁齿332具有大体三角形形状以呈现第二齿形。输出构件308限定穿孔334，该穿孔334具有大体圆形形状，位于中心轴线A上并与膛孔320连通。

多个带齿322中的各个带齿322包括金属插入件340，该金属插入件240被设置在各个带齿322中，以为带齿322提供增强和刚性。根据本发明的实施方式，带306是绕波发生器304缠绕的链344。链344包括彼此联接的多个单元346，由此多个单元346中的各个单元346包括带齿322中的带齿322。波发生器304可限定多个孔口348，用于将波发生器304联接到电马达。基板326包括多个接合构件350，该多个接合构件350彼此周向地间隔开，并且朝向中心轴线A径向向内延伸以与轴接合并且将电马达的旋转运动传递到该轴。波发生器304包括凸缘352，该凸缘352邻近孔口348定位，从波发生器304径向向外并且绕中心轴线A环形地延伸。凸缘352与花键302成抵接关系，以将花键302夹在输出构件308与波发生器304之间，并防止花键302的轴向移动。

在操作中，首先通过电马达或任何其它旋转运动生成源经由波发生器304将旋转运动或扭矩负载的输入引入到波齿轮装置300。根据本发明的实施方式，波发生器304的多个孔口348可以联接到电马达或旋转运动生成源，以允许波发生器304将旋转运动引入到波齿轮装置300。在波发生器304在花键302中旋转时，带306响应于波发生器304的运动而变形并且绕波发生器304滑动。在带306绕波发生器304滑动时，带齿322与花键齿318啮合。因为带齿322的总数小于花键齿318的总数，所以当波发生器304在花键302中旋转时，波发生器304的旋转速度减小。另外，在带306绕波发生器304滑动时，带306也与壁齿332啮合地接合。因为壁齿332的总数等于带齿322的总数，所以输出构件308沿与波发生器304的旋转方向相同或相反的方向旋转。因此，由于带齿322与花键齿318和壁齿332二者接合，所以由于扭矩负载的引入而生成剪切力。根据本发明的一个实施方式，带306可以由弹性材料(例如，橡胶)制成。通过使带306由弹性材料制成，带206可以承受由于旋转运动或扭矩负载的引入而生成的剪切力，从而减小了波齿轮装置300的噪声、振动和不平顺性级别(NVH)。

显然，根据以上教导，可以对本发明进行许多修改和变型，并且可以在所附权利要求的范围内以除了具体描述的以外的方式来实践本发明。这些先前的叙述应被解释为涵盖本发明新颖性发挥其效用的任何组合。在装置权利要求中使用的词语“所述”是意味着被包括在权利要求的范围内的肯定性陈述的先行词，而在词语前面的词语“该”不意味着被包括在权利要求的范围内。

Claims (28)

1.一种波齿轮装置，所述波齿轮装置包括：

花键，所述花键具有顶表面、底表面、外表面和内表面，其中，所述顶表面和所述底表面彼此轴向地间隔开，并且所述外表面和所述内表面绕中心轴线延伸，以连接所述顶表面与所述底表面；

多个花键齿，所述多个花键齿从所述内表面朝向所述中心轴线延伸；

波发生器，所述波发生器能够旋转地设置在所述花键中；

带，所述带绕所述波发生器延伸，所述带包括多个带齿，所述多个带齿从所述带径向向外延伸以与所述花键齿接合，由此所述带齿的总数小于所述花键齿的总数；以及

输出构件，所述输出构件限定凹部，所述凹部容纳所述波发生器和所述带并且与所述波发生器和所述带接合，由此，响应于来自所述波发生器的旋转运动，所述输出构件沿与所述波发生器相同或相反的方向旋转。

2.根据权利要求1所述的波齿轮装置，其中，所述输出构件包括基板，所述基板被设置成与所述带和所述波发生器成抵接关系，并且所述基板具有绕所述中心轴线延伸的外围。

3.根据权利要求2所述的波齿轮装置，所述波齿轮装置还包括壁，所述壁绕所述中心轴线从所述外围向外延伸，以与所述花键接合。

4.根据权利要求3所述的波齿轮装置，其中，所述壁包括彼此间隔开的多个壁齿，所述多个壁齿朝向所述中心轴线径向地从所述壁向外延伸，以与所述带接合。

5.根据权利要求4所述的波齿轮装置，其中，所述壁齿的总数等于所述带齿的总数。

6.根据权利要求2所述的波齿轮装置，其中，所述输出构件包括轴环，所述轴环从所述基板径向向内地定位，联接到所述基板，并绕所述中心轴线环形地延伸，并且限定沿着所述中心轴线延伸的孔。

7.根据权利要求6所述的波齿轮装置，其中，所述轴环包括朝向所述中心轴线径向向内延伸的多个接合构件，所述多个接合构件彼此周向地间隔开。

8.根据权利要求4所述的波齿轮装置，其中，所述带齿中的各个齿包括金属插入件，所述金属插入件被设置在所述各个带齿中，以为所述带齿提供增强和刚性。

9.根据权利要求8所述的波齿轮装置，其中，所述金属插入件沿着所述中心轴线穿过所述带延伸到与所述带轴向地间隔开的插入件端。

10.根据权利要求8所述的波齿轮装置，其中，所述带是链，所述链包括彼此连接的多个单元，由此所述多个单元中的各个单元包括所述带齿中的带齿。

11.根据权利要求9所述的波齿轮装置，其中，所述插入件端与所述壁齿啮合地接合。

12.根据权利要求9所述的波齿轮装置，其中，所述基板限定绕所述中心轴线设置的多个开孔，以容纳所述插入件端，从而将所述输出构件联接到所述波发生器和所述带，以与所述波发生器和所述带一起旋转。

13.根据权利要求4所述的波齿轮装置，其中，所述花键齿具有第一齿形，并且所述壁齿具有第二齿形，所述第一齿形不同于所述第二齿形。

14.根据权利要求13所述的波齿轮装置，其中，所述花键齿中的各个齿具有大体梯形形状，以限定所述第一齿形；并且

所述壁齿中的各个齿具有三角形形状以限定所述第二齿形。

15.根据权利要求1所述的波齿轮装置，其中，所述波发生器包括凸缘，所述凸缘从所述波发生器径向向外并且绕所述中心轴线环形地延伸，所述凸缘与所述花键成抵接关系，以将所述花键夹在所述输出构件与所述波发生器之间，以防止所述花键的轴向移动。

16.一种波齿轮装置，所述波齿轮装置包括：

花键，所述花键具有顶表面、底表面、外表面和内表面，其中，所述顶表面和所述底表面彼此轴向地间隔开，并且所述外表面和所述内表面绕中心轴线延伸，以连接所述顶表面与所述底表面；

多个花键齿，所述多个花键齿具有第一齿形，并从所述内表面朝向所述中心轴线延伸；

波发生器，所述波发生器能够旋转地设置在所述花键中；

带，所述带绕所述波发生器延伸，所述带包括多个带齿，所述多个带齿从所述带径向向外延伸以与所述花键齿接合，由此所述带齿的总数小于所述花键齿的总数；以及

输出构件，所述输出构件容纳所述波发生器和所述带并且与所述波发生器和所述带接合，由此所述输出构件包括具有多个壁齿的壁，并且所述壁齿具有第二齿形，所述第二齿形不同于所述第一齿形。

17.根据权利要求16所述的波齿轮装置，其中，响应于来自所述波发生器的旋转运动，所述输出构件沿与所述波发生器相同或相反的方向旋转。

18.根据权利要求16所述的波齿轮装置，其中，所述输出构件包括基板，所述基板具有绕所述中心轴线环形地延伸的外围；并且

所述壁绕所述中心轴线从所述外围向外延伸以与所述花键接合。

19.根据权利要求18所述的波齿轮装置，其中，彼此间隔开的所述壁齿朝向所述中心轴线径向地从所述壁向外延伸，以与所述带接合。

20.根据权利要求18所述的波齿轮装置，其中，所述壁齿的总数等于所述带齿的总数。

21.根据权利要求16所述的波齿轮装置，其中，所述花键齿中的各个齿具有大体梯形形状，以限定所述第一齿形；并且

所述壁齿中的各个齿具有大体三角形形状以限定所述第二齿形。

22.根据权利要求18所述的波齿轮装置，其中，所述输出构件包括轴环，所述轴环从所述基板径向向内地定位，联接到所述基板，并绕所述中心轴线环形地延伸，并且限定沿着所述中心轴线延伸的孔。

23.根据权利要求22所述的波齿轮装置，其中，所述轴环包括朝向所述中心轴线径向向内延伸的多个接合构件，所述多个接合构件彼此周向地间隔开。

24.根据权利要求16所述的波齿轮装置，其中，所述带齿中的各个齿包括金属插入件，所述金属插入件被设置在所述各个带齿中，以为所述带齿提供增强和刚性。

25.根据权利要求24所述的波齿轮装置，其中，所述金属插入件沿着所述中心轴线穿过所述带延伸到与所述带轴向地间隔开的插入件端。

26.根据权利要求24所述的波齿轮装置，其中，所述带是链，所述链包括彼此连接的多个单元，由此所述多个单元中的各个单元包括所述带齿中的带齿。

27.根据权利要求26所述的波齿轮装置，其中，所述插入件端与所述壁齿啮合地接合。

28.根据权利要求16所述的波齿轮装置，其中，所述波发生器包括凸缘，所述凸缘从所述波发生器径向向外并且绕所述中心轴线环形地延伸，所述凸缘与所述花键成抵接关系，以将所述花键夹在所述输出构件与所述波发生器之间，以防止所述花键的轴向移动。

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