CN113795688A - 具备滚子轴承式波动发生器的波动齿轮装置 - Google Patents

Abstract

波动齿轮装置(1)的波动发生器(4)具备：装配在插塞(40)的椭圆状外周面(42)与外齿齿轮(3)的内周面(36a)之间的多个滚子(51)。在插塞(40)上沿着椭圆状外周面(42)形成有凹部(43)。凹部(43)在朝向外齿齿轮(3)的隔膜(32)侧的插塞(40)的第1端面(44)呈开口。对于插塞(40)的半径方向的刚性而言，在插塞轴线(4a)方向上第1端面(44)侧相对较低。在沿着插塞轴线(4a)方向观察的情况下，使各滚子(51)在挠曲成椭圆状的外齿齿轮(3)的长轴(Lmax)位置处以不会成为单侧接触状态的方式与外齿齿轮(3)的内周面线接触。

Description

具备滚子轴承式波动发生器的波动齿轮装置

技术领域

本发明涉及一种具备滚子轴承式波动发生器的杯型或者礼帽型的波动齿轮装置。

背景技术

在具备杯形外齿齿轮的杯型波动齿轮装置、或者具备礼帽形外齿齿轮的礼帽型波动齿轮装置中，外齿齿轮在其外齿形成部分被波动发生器挠曲成椭圆状时，就会产生三维的挠曲状态。图4(a)是夸张地表示使杯形外齿齿轮挠曲成椭圆状的状况的说明图。在该图中，实线是变形前的状态，单点划线是包括椭圆的长轴在内的剖面上的变形状态，双点划线是包括短轴在内的剖面上的变形状态。

外齿齿轮100的开口端101侧的外齿形成部分102被波动发生器(未图示)挠曲成椭圆状。外齿齿轮100的挠曲量从其开口端101到隔膜103，与距开口端101的距离大致呈正比地发生变化。圆筒形状的外齿形成部分102在椭圆形状的长轴侧如单点划线所示的那样朝向半径方向的外侧挠曲，在椭圆形状的短轴侧如双点划线所示的那样朝半径方向的内侧挠曲。

外齿形成部分102在其圆周方向的各位置处，随着波动发生器的旋转，而在单点划线所示的位置到双点划线锁所示的位置之间反复地沿半径方向挠曲。随着波动发生器的旋转而产生的外齿齿轮的三维的挠曲状态被称为“锥旋(corning)”，该挠曲状态的形状称为“锥旋形状”。

作为波动齿轮装置的波动发生器，公知有使用了滚子轴承的波动发生器。在该情况下，如图4(b)～图4(d)所示的那样，波动发生器107的外周部分108被各滚子109支承为与中心轴线的方向平行。图4(a)是表示长轴位置的状态的说明图，图4(c)是表示长轴位置与短轴位置之间的中间位置的状态的说明图，图4(d)是表示短轴位置的状态的说明图。除图4(c)的中间位置的情况以外，在图4(b)的长轴位置的情况及图4(d)的短轴位置的情况下，波动发生器107的外周部分108无法追随外齿形成部分102的锥旋形状。

因此，对于使用了滚子轴承106的波动发生器107的外周面而言，在外齿齿轮100的椭圆形状的长轴上如图4(b)中箭头所示的那样接触部位偏向隔膜侧，在短轴上如图4(d)中箭头所示的那样接触部位偏向开口侧。特别是在外齿齿轮100的与内齿齿轮啮合的长轴位置附近，因径向载荷而产生伴随着较强的按压力的单侧接触状态。其结果，作为波动齿轮装置的重要特性的角度传递误差、定位精度发生劣化。另外，也可能导致波动齿轮装置的寿命变短、发生磨损。

本发明人在专利文献1中提出了如下波动发生器以及使用了该波动发生器的波动齿轮装置，该波动发生器能够追随杯形或礼帽形的外齿齿轮的三维挠曲状态，并使用了滚子轴承。在该波动齿轮装置中，在保持波动发生器的刚性插塞的椭圆状外周面的周长的状态下，将该椭圆状外周面形成为在长轴位置及短轴位置处在插塞轴线方向上具有相反锥度的形状。由此，使滚子轴承的各滚子与外齿齿轮的内周面以沿着其挠曲形状的状态接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/079876号公报

发明内容

如上所述，对于使用了滚子轴承的波动发生器的外周面而言，在外齿齿轮100的椭圆形状的长轴上，如图4(b)中箭头所示的那样，在偏向隔膜侧的位置处，以较强的按压力与外齿齿轮100的外齿形成部分102接触。因此，在外齿齿轮与内齿齿轮啮合的长轴位置附近，需要使得波动发生器的外周面与外齿齿轮的内周面之间不会产生单侧接触状态。

本发明的目的在于提供一种具备如下滚子轴承式波动发生器的波动齿轮装置：不会使波动发生器的插塞的椭圆状外周面形成为锥形，而是在挠曲成椭圆状的外齿齿轮与内齿齿轮啮合的长轴位置附近，使滚子轴承的各滚子能够与外齿齿轮的内周面以无单侧接触状态适当地接触。

本发明涉及一种动齿轮装置，将形成为杯形或礼帽形的挠性的外齿齿轮通过滚子轴承式波动发生器挠曲成椭圆状而与刚性的内齿齿轮局部啮合，在该波动齿轮装置中，波动发生器具备：插塞，其具备椭圆状外周面；以及滚子轴承，其装配在插塞的椭圆状外周面与外齿齿轮的圆筒状主体部的内周面之间，将外齿齿轮以能够相对旋转的状态支承于插塞，在插塞上形成有沿着椭圆状外周面呈圆环状或者椭圆状延伸的凹部(欠缺部)，当将插塞轴线方向的两侧的端面作为第1、第2端面时，凹部在朝向外齿齿轮的隔膜侧的第1端面呈开口，并在插塞的半径方向上具有规定宽度，且从第1端面朝向第2端面具有规定深度。

通过波动发生器的插塞的椭圆状外周面，将外齿齿轮的形成有外齿的圆筒状主体部挠曲成椭圆状。对于插塞的半径方向的刚性而言，在插塞轴线方向上，凹部呈开口的第1端面侧相对较低，第2端面侧相对较高。利用插塞轴线方向上的刚性的差异，在沿着轴线方向观察的情况下，能够使滚子轴承的各滚子在挠曲成椭圆状的外齿齿轮的长轴位置处以不会成为单侧接触状态的方式与外齿齿轮的内周面线接触。

在此，作为滚子轴承的滚子，可以使用圆筒形或杯形的滚子。在使用杯形的滚子的情况下，将各滚子排列成：其杯形的开口端朝向外齿齿轮的隔膜侧的状态。对于各滚子的直径方向的刚性而言，在沿其轴线方向观察的情况下，开口端侧相对较低，相反侧端相对较高。利用各滚子的轴线方向的刚性的差异，能够使各滚子在挠曲成椭圆状的外齿齿轮的长轴位置处以不会成为单侧接触状态的方式与外齿齿轮的内周面线接触。

此外，存在滚子轴承具备用于将各滚子保持于在周向上呈等角度间隔的位置的保持架的情况。在该情况下，作为用于对保持架的轴线方向的移动进行阻止的保持架按压件，有时在插塞的椭圆状外周面的边缘端部形成有大径的凸缘部。在沿着插塞的椭圆状外周面中的第1端面侧的边缘端部形成有大径的凸缘部的情况下，优选适当地形成凸缘部，以便能够抑制因设置凸缘部而引起的第1端面侧的半径方向上的刚性的增加。例如，在凸缘部上沿着圆周方向以等角度间隔形成有圆弧状的缺口部分，使得凸缘部的半径方向上的刚性降低。由此，能够抑制：因在插塞设置凸缘部而引起的插塞的半径方向上的刚性的增加。

附图说明

图1(a)是本发明的实施方式所涉及的杯型波动齿轮装置的示意性端面图，(b)是其示意性剖视图。

图2(a)是波动发生器的插塞的示意性端面图，(b)是其示意性剖视图。

图3是用于表示在挠曲成椭圆状的外齿齿轮的长轴位置处外齿齿轮与波动发生器的接触状态的说明图。

图4(a)是表示杯型波动齿轮装置的挠曲状态的说明图，(b)～(d)分别是表示波动发生器与外齿齿轮的接触状态的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的波动齿轮装置的实施方式进行说明。

图1(a)是实施方式所涉及的杯型波动齿轮装置的示意性端面图，图1(b)是其示意性纵向剖视图。杯型波动齿轮装置1具备：环状的刚性的内齿齿轮2；挠性的外齿齿轮3，其呈同心状地配置于该内齿齿轮2的内侧且形成为杯形；以及椭圆形轮廓的波动发生器4，其嵌入到该外齿齿轮3的内侧。

外齿齿轮3具备：圆筒状主体部31；环状的隔膜32，其与圆筒状主体部31的轴线方向的一端连续；圆盘状的凸台33，其一体形成于该隔膜32的中心部分；以及外齿35，其形成于圆筒状主体部31的轴线方向的另一端即开口端34侧的外周面部分。圆筒状主体部31的形成有外齿35的外齿形成部分36被波动发生器4挠曲成椭圆状，位于其长轴Lmax上及长轴附近的外齿35与内齿齿轮2的内齿25啮合。

波动发生器4具备：刚性的插塞40；以及装配于该插塞40的椭圆状外周面42的滚子轴承50。插塞40借助滚子轴承50而将外齿齿轮3的外齿形成部分36支承为能够相对旋转的状态。若通过马达等使波动发生器4旋转，则两齿轮2、3的啮合位置就会沿着圆周方向移动。两齿轮2、3的齿数差为2n个(n为正整数)，在波动发生器4旋转1圈的期间，两齿轮2、3之间产生与齿数差对应的角度的相对旋转。

图2(a)是表示波动发生器4的插塞40的示意性端面图，图2(b)是沿着图2(a)的b-b线剖切的部分的示意性剖视图。参照图1、图2进行说明，波动发生器4的插塞40具备圆环状的插塞主体部41，在插塞主体部41的外周面形成有椭圆状外周面42。在插塞主体部41上形成有沿着椭圆状外周面42延伸的圆环状或者椭圆状的凹部43(欠缺部)。

在此，将插塞主体部41的插塞轴线4a的方向上的一端面作为第1端面44，将另一端面作为第2端面45。第1端面44是在将波动发生器4装配到外齿齿轮3的状态下朝向隔膜32侧的端面。凹部43在第1端面44中开口于从椭圆状外周面42朝向半径方向的内侧离开的位置。凹部43在半径方向上具有恒定的宽度，并且从第1端面44朝向第2端面45具有恒定的深度。插塞主体部41通过凹部43而将第1端面44侧的部分在半径方向上切断，第2端面45侧的部分保持为在半径方向上相连的状态。因此，在形成有椭圆状外周面42的插塞外周侧部分，第1端面44侧的部分44a通过凹部43而成为半径方向的厚度较薄的薄壁部分，第2端面45侧部分45a成为厚壁部分。换言之，对于插塞主体部41的半径方向的刚性而言，在插塞轴线4a的方向上，形成有薄壁部分44a的第1端面44侧相对较低，形成有厚壁部分45a的第2端面45侧相对较高。

在插塞主体部41的椭圆状外周面42上装配的滚子轴承50具备：多个滚子51、保持架52以及保持架按压件46。滚子51以滚动自如的状态装配在插塞40的椭圆状外周面42与外齿齿轮3的外齿形成部分36的内周面36a之间。各滚子51是滚子轴线方向的一端被封闭而另一端为开口端51a的圆筒形状的滚子、即杯形的滚子。各滚子51以开口端51a朝向外齿齿轮3的隔膜侧的方式排列。作为滚子51还能够使用两端被封闭的圆筒形状的滚子。

保持架52将各滚子51保持于在圆周方向上呈等角度间隔的位置。保持架52是普通结构的部件，具备圆环部52a；以及从圆环部52a的圆环状端面以等角度间隔沿轴线方向延伸的分隔部52b，在相邻的分隔部52b之间形成有滚子插入用的兜孔。保持架按压件46对保持架52的轴线方向的移动进行限制，以使保持架52在轴线方向上不会脱离滚子51。

本例的保持架按压件46是凸缘部，该凸缘部一体形成于插塞主体部41的椭圆状外周面42的第1端面44侧的边缘端部。在保持架按压件46上沿着边缘端部以等角度间隔设置有缺口部47。缺口部47形成为恒定宽度且恒定深度的圆弧形状。通过设置缺口部47，能够抑制因将保持架按压件47一体形成于插塞主体部41而引起的插塞的第1端面44侧的半径方向上的刚性的增加。

图3是表示在挠曲成椭圆状的外齿齿轮3的长轴Lmax(参照图1)的位置处外齿齿轮3与波动发生器4的接触状态的说明图。在长轴Lmax的位置处，外齿齿轮3因锥旋而使其隔膜32侧的部分较强地按压于滚子轴承50的滚子51。在对滚子51进行支承的插塞主体部41上形成有凹部43。对于插塞主体部41的形成有椭圆状外周面42的外周侧部分而言，在插塞轴线4a的方向上的第1端面44侧的部分的刚性相对较低。

由来自外齿齿轮3侧的负载扭矩引起的径向载荷使得插塞主体部41的外周侧部分中的第1端面44侧(隔膜32侧)的薄壁部分44a稍微朝向半径方向的内侧发生变形。插塞主体部41的椭圆状外周面42也以成为沿着外齿齿轮3的外齿形成部分36的挠曲形状的形状的方式发生变形。在外齿齿轮3的外齿形成部分36与插塞主体部41的椭圆状外周面42之间，滚子51相对于外齿齿轮3的内周面36a及插塞40的椭圆状外周面42这双方，不是处于单侧接触状态，而是成为线接触状态。

另外，在长轴附近，与滚子51接触的插塞40的椭圆状外周面42发生变形，从而该椭圆状外周面42的与滚子51线接触的部分的等效曲率半径变大。由此，还能够期望赫兹应力的降低。

此外，插塞主体部41、滚子51能够由钢、非铁金属、塑料等各种材料来制造。形成于插塞主体部41的凹部43的形状、滚子51的杯形只要根据这些材料的机械特性、在外齿齿轮与波动发生器之间产生的径向载荷等而适当地设定即可。

Claims (4)

1.一种波动齿轮装置，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，其同轴地配置于所述内齿齿轮的内侧；以及

波动发生器，其同轴地配置于所述外齿齿轮的内侧，将所述外齿齿轮挠曲成椭圆状而使所述外齿齿轮与所述内齿齿轮局部啮合，

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一端朝向半径方向的外侧或者内侧延伸；以及

外齿，其形成于所述圆筒状主体部的另一端侧的外周面部分，

所述波动发生器具备：

插塞，其具备椭圆状外周面；以及

滚子轴承，其装配在所述插塞的所述椭圆状外周面与所述外齿齿轮的所述圆筒状主体部的内周面之间，将所述外齿齿轮以能够相对旋转的状态支承于所述插塞，

在所述插塞上形成有沿着所述椭圆状外周面呈圆环状或者椭圆状延伸的凹部，

当将插塞轴线方向的两侧的端面作为第1端面、第2端面时，所述凹部在朝向所述隔膜侧的第1端面呈开口，并在所述插塞的半径方向上具有规定宽度，且从所述第1端面朝向所述第2端面具有规定深度。

2.根据权利要求1所述的波动齿轮装置，其中，

所述滚子轴承具备杯形的滚子，

所述滚子以所述杯形的开口端朝向所述隔膜侧的状态排列。

3.根据权利要求1所述的波动齿轮装置，其中，

所述滚子轴承的滚子以与所述插塞的所述椭圆状外周面以及所述外齿齿轮的所述圆筒状主体部的内周面分别直接接触的状态排列。

4.根据权利要求3所述的波动齿轮装置，其中，

所述滚子轴承具备：以恒定的角度间隔保持所述滚子的保持架，

在所述插塞上沿着所述椭圆状外周面的边缘端部，一体形成有对所述保持架的轴线方向的移动进行约束的凸缘部，

在所述凸缘部上沿着所述边缘端部以等角度间隔形成有缺口部。

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