CN113357317A - 挠曲啮合式齿轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于抑制垫片的变形。本发明的挠曲啮合式齿轮装置(1)具备：起振体轴(10)，具有起振体(10A)；外齿轮(11)，被起振体(10A)挠曲变形；及内齿轮，与外齿轮(11)啮合。本发明的挠曲啮合式齿轮装置(1)还具备：输出侧轴承(37)，支承起振体轴(10)；第2轴承壳体(35)，支承输出侧轴承(37)的外圈(37a)；及间隔件(62)及垫片(61)，配置于第2轴承壳体(35)与外圈(37a)之间。第2轴承壳体(35)具有与外圈(37a)的外周对置的外圈配置面(35a)及与外圈(37a)的轴向端面对置的带有台阶的面(35c)。间隔件配置于比垫片更靠带有台阶的面侧，且其轴向宽度大于垫片的轴向宽度，从轴向观察时，其与垫片重叠的面积大于其与带有台阶的面重叠的面积。

Description

挠曲啮合式齿轮装置

本申请主张基于2020年3月4日申请的日本专利申请第2020-036325号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考而援用于本说明书中。

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，已知有具备挠曲变形的外齿轮的挠曲啮合式齿轮装置(例如，参考专利文献1)。在外齿轮，经由起振体轴承而内嵌有起振体轴，且起振体轴在外齿轮的内侧旋转从而使外齿轮挠曲变形。起振体轴经由配置于外齿轮的轴向两侧的轴承支承于轴承壳体。

在这种挠曲啮合式齿轮装置中，为了确保能够使外齿轮旋转自如的轴向空隙(游隙)，需要调整轴承之间的轴向距离。因此，有时在轴承与轴承壳体之间夹设调整用垫片。

专利文献1：日本专利第5337008号公报

然而，只是在轴承与轴承壳体之间配置垫片，垫片可能会因来自轴承的轴向荷载等而变形(包括磨损、损伤、断裂)。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于抑制垫片的变形。

本发明提供一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备：起振体轴，具有起振体；外齿轮，被所述起振体挠曲变形；及内齿轮，与所述外齿轮啮合，

所述挠曲啮合式齿轮装置具有：轴承，支承所述起振体轴；支承部件，支承所述轴承的外圈；及间隔件及垫片，配置于所述支承部件与所述外圈之间，

所述支承部件具有与所述外圈的外周对置的外圈配置面及与所述外圈的轴向端面对置的轴向限制面，

所述间隔件配置于比所述垫片更靠所述轴向限制面侧，且其轴向宽度大于所述垫片的轴向宽度，从轴向观察时，其与所述垫片重叠的面积大于其与所述轴向限制面重叠的面积。

根据本发明，能够抑制垫片的变形。

附图说明

图1是表示本实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图。

图2是图1的A部的放大图。

图3是表示将垫片及间隔件配置于输入侧轴承的变形例的图。

图中：1-挠曲啮合式齿轮装置，10-起振体轴，10A-起振体，11-外齿轮，31-第1内齿轮部件，31G-第1内齿轮，32-第2内齿轮部件，32G-第2内齿轮，34-第1轴承壳体(支承部件)，34a-外圈配置面，34c-带有台阶的面(轴向限制面)，34d-凹陷(凹部)，35-第2轴承壳体(支承部件)，35a-外圈配置面，35c-带有台阶的面(轴向限制面)，35d-凹陷(凹部)，36-输入侧轴承，36a-外圈，37-输出侧轴承，37a-外圈，38-主轴承，61-垫片，62-间隔件，L1-轴承间距离，O1-旋转轴。

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。

[挠曲啮合式齿轮装置的结构]

图1是表示本发明所涉及的挠曲啮合式齿轮装置1的剖视图。

如图1所示，挠曲啮合式齿轮装置1为筒型的挠曲啮合式齿轮装置，其具备起振体轴10、外齿轮11、第1内齿轮31G、第2内齿轮32G、起振体轴承12、外壳33、第1轴承壳体34及第2轴承壳体35。

起振体轴10为以旋转轴O1为中心进行转动的空心筒状的轴，其具有与旋转轴O1垂直的截面的外形为非圆形(例如，椭圆形)的起振体10A、设置于起振体10A的轴向上的两侧的轴部10B、10C。椭圆形并不只限定于几何学严格意义上的椭圆，其还包括大致椭圆。轴部10B、10C为与旋转轴O1垂直的截面的外形为圆形的轴。

另外，在以下说明中，将沿旋转轴O1的方向称为“轴向”，将与旋转轴O1垂直的方向称为“径向”，将以旋转轴O1为中心的旋转方向称为“周向”。并且，将轴向上的与外部的被驱动部件连结在一起且向该被驱动部件输出减速后的运动的一侧(图中的左侧)称为“输出侧”，将与输出侧相反的一侧且输入旋转运动的一侧(图中的右侧)称为“输入侧”。

外齿轮11为具有挠性并且以旋转轴O1为中心的圆筒状的部件，且在其外周设置有齿。

第1内齿轮31G及第2内齿轮32G以旋转轴O1为中心在起振体轴10的周围进行旋转。这些第1内齿轮31G及第2内齿轮32G在轴向上排列设置，病与外齿轮11啮合。具体而言，第1内齿轮31G及第2内齿轮32G中的一个与外齿轮11的比轴向上的中央更靠一侧的齿部啮合，另一个则与外齿轮11的比轴向上的中央更靠另一侧的齿部啮合。

在此，第1内齿轮31G通过在第1内齿轮部件31的内周部的相应部位设置内齿而构成。另一方面，第2内齿轮32G通过在第2内齿轮部件32的内周部的相应部位设置内齿而构成。

起振体轴承12例如为滚子轴承，且其配置于起振体10A与外齿轮11之间。起振体10A与外齿轮11经由起振体轴承12而能够相对旋转。

起振体轴承12具有：外圈12a，其嵌入于外齿轮11的内侧；多个滚动体(滚子)12b；及保持器12c，其保持多个滚动体12b。

多个滚动体12b具有：第1组滚动体12b，其配置于第1内齿轮31G的径向内侧且沿周向排列；及第2组滚动体12b，其配置于第2内齿轮32G的径向内侧且沿周向排列。这些滚动体12b以起振体10A的外周面及外圈12a的内周面为滚动面而进行滚动。关于外圈12a，对应于多个滚动体12b的排列而在轴向上排列设置有两个相同形状的外圈。另外，起振体轴承12也可以具有与起振体10A分体的内圈。

在起振体轴承12及外齿轮11的轴向上的两侧设置有与它们抵接而限制它们沿轴向移动的间隔圈41、42作为限制部件。

外壳33通过螺栓51与第1内齿轮部件31连结在一起，且覆盖第2内齿轮32G的径向外侧。外壳33具有形成于其内周部的主轴承38(例如，交叉滚子轴承)的外圈部，外壳33经由该主轴承38将第2内齿轮部件32支承为旋转自如。在将挠曲啮合式齿轮装置1连接于外部的对象装置时，将外壳33及第1内齿轮部件31一同紧固连结于对象装置(与被驱动部件不同的固定部件)。

第1轴承壳体34通过螺栓52与第1内齿轮部件31连结在一起，并从轴向上的输入侧覆盖外齿轮11与第1内齿轮31G之间的啮合部位。第1轴承壳体34支承配置于其与起振体轴10的轴部10B之间的输入侧轴承36(例如，球轴承)的外圈36a。即，第1轴承壳体34经由输入侧轴承36将起振体轴10支承为旋转自如。输入侧轴承36的外圈36a通过过盈配合嵌合于第1轴承壳体34(的后述的外圈配置面34a)。

并且，第1轴承壳体34并不受特别限定，但出于轻型化等的目的，由铝或树脂等构成。这些材料的线膨胀系数大于由钢铁系材料构成的输入侧轴承36的外圈36a的线膨胀系数。

第2轴承壳体35通过螺栓53与第2内齿轮部件32连结在一起，并从轴向上的输出侧覆盖外齿轮11与第2内齿轮32G之间的啮合部位。第2轴承壳体35支承配置于其与起振体轴10的轴部10C之间的输出侧轴承37(例如，球轴承)的外圈37a。即，第2轴承壳体35经由输出侧轴承37将起振体轴10支承为旋转自如。输出侧轴承37的外圈37a通过过盈配合嵌合于第2轴承壳体35(的后述的外圈配置面35a)。在将挠曲啮合式齿轮装置1连接于外部的对象装置时，第2轴承壳体35和第2内齿轮部件32一同紧固连结于对象装置的被驱动部件，并向该被驱动部件输出减速后的旋转。

并且，第2轴承壳体35并不受特别限定，但出于轻型化等的目的，由铝或树脂等构成。这些材料的线膨胀系数大于由钢铁系材料构成的输出侧轴承37的外圈37a的线膨胀系数。

而且，挠曲啮合式齿轮装置1还具备密封用的油封43、44、45及O型环46、47、48。

油封43配置在轴向上的输入侧端部的起振体轴10的轴部10B与第1轴承壳体34之间，并抑制润滑剂向输入侧流出。油封44配置在轴向上的输出侧端部的起振体轴10的轴部10C与第2轴承壳体35之间，并抑制润滑剂向输出侧流出。油封45配置于外壳33与第2内齿轮部件32之间，并抑制润滑剂从该部分流出。

O型环46设置于第1内齿轮部件31与第1轴承壳体34之间，O型环47设置于第1内齿轮部件31与外壳33之间，O型环48设置于第2内齿轮部件32与第2轴承壳体35之间，从而抑制润滑剂从它们之间流出。

[调整垫片]

图2是图1的A部的放大图。

如图2所示，在第2轴承壳体35的内周部且在该第2轴承壳体35与输出侧轴承37之间，配置有用于调整输入侧轴承36与输出侧轴承37之间的轴向距离的垫片61及间隔件62。

具体而言，第2轴承壳体35的内周部具有：外圈配置面35a，与输出侧轴承37的外圈37a的外周对置；密封件配置面35b，在比外圈配置面35a更靠输出侧且直径比外圈配置面35a的直径小并且与油封44的外周对置；及带有台阶的面35c，连结外圈配置面35a及密封件配置面35b之间。

带有台阶的面35c为与轴向垂直的圆环状的平面，其与外圈37a的轴向上的输出侧的端面对置从而成为限制该外圈37a(输出侧轴承37)沿轴向移动的轴向限制面。

并且，在外圈配置面35a中的输出侧的端部(与带有台阶的面35c的连结部)形成有凹陷(凹部)35d。另外，也可以到带有台阶的面35c为止实施避让槽加工或R加工等来代替凹陷35d。但是，凹陷35d更容易确保较大的带有台阶的面35c的面积(与间隔件62的接触面积)，因此在这一点上更为优选。

垫片61及间隔件62在轴向上重叠配置于第2轴承壳体35的带有台阶的面35c与输出侧轴承37的外圈37a之间。

其中，垫片61例如由不锈钢(SUS材料)或碳素工具钢(SK材料)等构成，并且形成为薄的圆环板状。垫片61具有与间隔件62大致相同的外径和小于间隔件62的内径，并与间隔件62的大致整个面接触。

另一方面，间隔件62例如与垫片61同样地由不锈钢或碳素工具钢等构成，并且形成为圆环板状，其配置于比垫片61更靠带有台阶的面35c侧(输出侧)并与该带有台阶的面35c抵接。间隔件62具有稍小于外圈配置面35a的外径和小于密封件配置面35b的内径，并与带有台阶的面35c的大致整个面接触。并且，间隔件62形成为大于凹陷35d的规定的轴向宽度(厚度)，以避免掉落在外周侧的凹陷35d内。

另外，间隔件62的轴向宽度只要至少大于垫片61的轴向宽度即可。即，间隔件62只要是比垫片61更不易变形的部件即可。

并且，间隔件62的径向上的形状及大小只要设为从轴向观察时与垫片61重叠的面积大于与带有台阶的面35c重叠的面积的形状及大小即可。即，从轴向观察时，只要间隔件62与垫片61重叠的面积大于带有台阶的面35c与垫片61重叠的面积即可。由此，与垫片61不经由间隔件62而直接和带有台阶的面35c接触的情况相比，能够增加垫片61的接触面积从而能够减小垫片61的表面压力。而且，间隔件62只要是这种形状即可，其并不只限定于圆环状。

如上述，垫片61调整输入侧轴承36与输出侧轴承37之间的轴向距离。更详细而言，垫片61调整支承起振体轴10的壳体侧上的输入侧轴承36与输出侧轴承37之间的轴承间距离L1(参考图1)。壳体侧上的轴承间距离L1是指：在轴向上与输入侧轴承36的外圈36a抵接从而限制输入侧轴承36的输入侧的轴向位置的第1轴承壳体34的带有台阶的面34s至限制输出侧轴承37的输出侧的轴向位置的间隔件62的输入侧端面为止的距离。

垫片61的实际厚度在组装时实际测量各部的轴向尺寸来确定，以使轴承间距离L1成为规定的长度。

由此，能够将输入侧轴承36与输出侧轴承37之间的轴承间距离L1调整为适当的值。进而能够很好地确保用于使外齿轮11旋转自如的轴向空隙(游隙)，并且能够很好地抑制起振体轴10沿轴向移动。

[挠曲啮合式齿轮装置的减速动作]

接着，对挠曲啮合式齿轮装置1的减速动作进行说明。

若马达等驱动源驱动起振体轴10旋转，则起振体10A的运动传递至外齿轮11。此时，外齿轮11的形状被限制为顺应起振体10A的外周面，由此，从轴向观察时，外齿轮11挠曲成具有长轴部分及短轴部分的椭圆形形状。而且，外齿轮11的长轴部分与被固定的第1内齿轮31G啮合。因此，外齿轮11不会以与起振体10A相同的转速进行旋转，起振体10A在外齿轮11的内侧进行相对旋转。而且，伴随该相对旋转，外齿轮11以其长轴位置及短轴位置沿周向移动的方式挠曲变形。该变形的周期与起振体轴10的旋转周期成比例。

在外齿轮11挠曲变形时，其长轴位置移动，因此，外齿轮11与第1内齿轮31G之间的啮合位置在旋转方向上发生变化。在此，例如，若将外齿轮11的齿数设为100且将第1内齿轮31G的齿数设为102，则啮合位置每转一圈，外齿轮11与第1内齿轮31G的啮合齿逐渐错开，由此，外齿轮11进行旋转(自转)。若设为上述齿数，则起振体轴10的旋转运动以100:2的减速比减速后传递至外齿轮11。

另一方面，由于外齿轮11还与第2内齿轮32G啮合，因此通过起振体轴10的旋转，外齿轮11与第2内齿轮32G的啮合位置也沿旋转方向发生变化。在此，若将第2内齿轮32G的齿数设为与外齿轮11的齿数相同，则外齿轮11与第2内齿轮32G并不相对旋转，外齿轮11的旋转运动以1:1的减速比传递至第2内齿轮32G。由此，起振体轴10的旋转运动以100:2的减速比减速后传递至第2内齿轮部件32及第2轴承壳体35，接着该旋转运动输出至被驱动部件。

在此，在挠曲啮合式齿轮装置1中，在调整输入侧轴承36与输出侧轴承37之间的轴承间距离L1的垫片61与第2轴承壳体35的带有台阶的面35c之间存在间隔件62。并且，该间隔件62比垫片61厚且从轴向观察时间隔件62与垫片61重叠的面积大于间隔件62与带有台阶的面35c重叠的面积。

由此，与使垫片61直接和带有台阶的面35c接触的情况相比，能够利用比垫片61更不易变形的间隔件62来减少垫片61的表面压力。因此，即使轴向荷载(例如，基于主轴承38的中心线不重合或外齿轮11的转矩的扭曲变形等引起的感应轴向荷载)作用于垫片61的情况下，也能够抑制垫片61变形(包括磨损、损伤、断裂)，能够利用垫片61的调整来很好地维持适当的轴承间距离L1。

[本实施方式的技术效果]

如上所述，根据本实施方式，在第2轴承壳体35与输出侧轴承37的外圈37a之间配置有间隔件62和垫片61。间隔件62配置于比垫片61更靠第2轴承壳体35的带有台阶的面35c侧，其轴向宽度大于垫片61的轴向宽度，从轴向观察时，其与垫片61重叠的面积大于其与带有台阶的面35c重叠的面积。

由此，与使垫片61直接和带有台阶的面35c接触的情况相比，能够利用比垫片61更不易变形的间隔件62来减少垫片61的表面压力。因此，即使轴向荷载作用于垫片61的情况下，也能够抑制垫片61的变形。

并且，根据本实施方式，间隔件62的轴向宽度大于形成在外圈配置面35a的输出侧端部上的凹陷(凹部)35d的轴向宽度，因此间隔件62不会掉落在凹陷35d内。

并且，根据本实施方式，第2轴承壳体35为输出减速后的旋转的输出部件，在第2轴承壳体35的外周侧配置有支承该第2轴承壳体35的主轴承38，外圈37a通过过盈配合嵌合于第2轴承壳体35。

因此，若径向荷载作用于输出部件(即，第2轴承壳体35)则可能会产生主轴承38的中心线不重合，而且径向荷载还作用于支承起振体轴10的输出侧轴承37从而会产生蠕变(外圈相对于轴承壳体旋转的现象)，但在本实施方式中，外圈37a与第2轴承壳体35过盈配合，因此能够抑制产生蠕变。

并且，根据本实施方式，第2轴承壳体35由线膨胀系数大于输出侧轴承37的外圈37a的线膨胀系数的材料制成。因此，相对于外圈37a容易产生蠕变且垫片61容易受损，即使采用上述结构，也能够使用间隔件62而适当地抑制垫片61的变形。

[其他]

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不只限于上述实施方式。

例如，在上述实施方式中，针对输出侧轴承37配置了间隔件62及垫片61，但间隔件62及垫片61仅配置于输入侧轴承36及输出侧轴承37中的任一个轴承上即可。即，间隔件62及垫片61也可以配置于输入侧轴承36与支承该输入侧轴承36的第1轴承壳体34之间从而代替配置于输出侧轴承37与第2轴承壳体35之间。

此时，只要将各部的形状左右颠倒并且与配置于输出侧轴承37侧的情况同样地构成即可。具体而言，如图3所示，将第1轴承壳体34的内周部设为如下形状，即，具有：外圈配置面34a，与输入侧轴承36的外圈36a的外周对置；密封件配置面34b，在比外圈配置面34a更靠输入侧且其直径小于外圈配置面34a的直径并且与油封43的外周对置；带有台阶的面34c，连结外圈配置面34a与密封件配置面34b之间。在外圈配置面34a中的输入侧端部(与带有台阶的面34c的连结部)形成凹陷(凹部)34d。并且，将间隔件62及垫片61从输入侧依次重叠配置于第1轴承壳体34的带有台阶的面34c与输入侧轴承36的外圈36a之间即可。其他结构则采用与上述实施方式的配置于输出侧轴承37侧的情况相同的结构即可。

如此，即使将间隔件62及垫片61配置于输入侧轴承36，也能够获得与上述实施方式的配置于输出侧轴承37侧的情况相同的效果。并且，也可以在输入侧轴承36及输出侧轴承37这两者侧均配置间隔件62及垫片61。

并且，在上述实施方式中，对象装置的被驱动部件与第2轴承壳体35及第2内齿轮部件32连结在一起，对象装置中的与被驱动部件不同的固定部件与外壳33及第1内齿轮部件31连结在一起。但是，也可以设为对象装置的被驱动部件与外壳33、第1内齿轮部件31及第1轴承壳体34连结在一起，对象装置的固定部件与第2轴承壳体35及第2内齿轮部件32连结在一起。即，可以将第2轴承壳体35及第2内齿轮部件32固定于对象装置并从外壳33、第1内齿轮部件31及第1轴承壳体34输出减速后的运动。

并且，在上述实施方式中，作为挠曲啮合式齿轮装置1，举例说明了筒型的啮合式齿轮装置。但是，本发明并不只限定于此，例如，本发明也可以很好地适用于杯型或礼帽型的挠曲啮合式齿轮装置等。

此外，在上述实施方式中示出的细节部分能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行适当变更。

Claims (5)

1.一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备：起振体轴，具有起振体；外齿轮，被所述起振体挠曲变形；及内齿轮，与所述外齿轮啮合，

所述挠曲啮合式齿轮装置具有：轴承，支承所述起振体轴；支承部件，支承所述轴承的外圈；及间隔件及垫片，配置于所述支承部件与所述外圈之间，

所述支承部件具有与所述外圈的外周对置的外圈配置面及与所述外圈的轴向端面对置的轴向限制面，

所述间隔件配置于比所述垫片更靠所述轴向限制面侧，且其轴向宽度大于所述垫片的轴向宽度，从轴向观察时，其与所述垫片重叠的面积大于其与所述轴向限制面重叠的面积。

2.根据权利要求1所述的挠曲啮合式齿轮装置，其中，

所述支承部件在所述外圈配置面中的所述轴向限制面侧的端部具有凹部，

所述间隔件的轴向宽度大于所述凹部的轴向宽度。

3.根据权利要求1或2所述的挠曲啮合式齿轮装置，其中，

所述轴承具有输入侧轴承及输出侧轴承，

所述间隔件及所述垫片仅配置于所述输入侧轴承及所述输出侧轴承中的任一个轴承侧。

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，其中，

所述支承部件由线膨胀系数大于所述外圈的线膨胀系数的材料制成。

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，其中，

所述支承部件为输出减速后的旋转的输出部件，

在所述支承部件的外周侧配置有支承所属支承部件的主轴承，

所述外圈通过过盈配合嵌合于所述支承部件。

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