CN115559996A - 柔性轴承、波发生器、谐波减速器及传动装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种柔性轴承、波发生器、谐波减速器及传动装置,该保持架包括同轴设置的柔性内圈和柔性外圈，柔性内圈和柔性外圈分别呈椭圆形结构设置于凸轮外周；保持架，设置于柔性内圈和柔性外圈之间，保持架包括环形本体，环形本体的圆周方向设置有间隔分布的多个引导兜孔；多个滚动元件，滚动元件可转动地设置于引导兜孔内，其中，位于柔性内圈和柔性外圈的长轴两端的引导兜孔的密度大于位于柔性内圈和柔性外圈的短轴两端的引导兜孔的密度。引导兜孔在长轴附近较多，使长轴附近排布较多的滚动元件，短轴附近较少，使短轴附近滚动元件变的稀疏，在同样负载的情况下，单个滚动元件所受接触应力减小，从而整机寿命得到提升。

Description

柔性轴承、波发生器、谐波减速器及传动装置

技术领域

本申请涉及减速器技术领域，尤其涉及一种柔性轴承、波发生器、谐波减速器及传动装置。

背景技术

谐波减速器主要由刚性环形体、柔性环形体和波发生器组成。柔性环形体在波发生器的作用下产生弹性变形，其上的柔齿与刚轮互相作用，从而达到传动目的。挠曲成椭圆状的柔轮在其长轴的两端部分与刚性环形体的钢齿啮合，传递扭矩。波发生器具有椭圆形外周面的凸轮，以及安装于该凸轮椭圆外周面的柔性轴承，柔性轴承的柔性内外圈通过凸轮挠曲为椭圆形，多个滚动元件在柔性内外圈之间，保持架设于柔性内外圈之间，沿其圆周方向等间隔设有多个引导兜孔，用于包裹滚动元件，用以隔离滚动元件避免相互接触。

因柔性外齿与刚性内齿在波发生器在长轴两端啮合，长轴两端附近的滚动元件受力而导致接触应力变大，而在短轴附近的滚珠不受力，处于一种松散的状态，导致长轴两端滚动元件应力较大、各个滚动元件受力不均衡使得整机寿命有所下降的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种柔性轴承、波发生器、谐波减速器及传动装置，可以使长轴两端的滚动元件所受接触应力减小，各个滚动元件受力均匀，从而使滚动元件、滚道等使用寿命增加，整机寿命得到相应提升。

为此，第一方面，本申请实施例提供了一种柔性轴承，包括同轴设置的柔性内圈和柔性外圈，所述柔性内圈和所述柔性外圈分别呈椭圆形结构设置于凸轮外周；保持架，设置于所述柔性内圈和柔性外圈之间，所述保持架包括环形本体，所述环形本体的圆周方向设置有间隔分布的多个引导兜孔；以及多个滚动元件，所述滚动元件可转动地设置于所述引导兜孔内，其中，位于所述柔性内圈和所述柔性外圈的长轴两端的所述引导兜孔的密度大于位于所述柔性内圈和所述柔性外圈的短轴两端的所述引导兜孔的密度。

本申请的一种实施例中，所述环形本体包括沿圆周方向依次连续分布的第一弧形段、第二弧形段、第三弧形段和第四弧形段；其中，所述柔性内圈和所述柔性外圈的长轴两端分别落入所述第一弧形段和第三弧形段上，所述柔性内圈和所述柔性外圈的短轴两端分别落入所述第二弧形段和第四弧形段上；所述第一弧形段和所述第三弧形段中任一者的所述引导兜孔的密度大于所述第二弧形段和第四弧形段中任一者的所述引导兜孔的密度。

本申请的一种实施例中，所述第一弧形段中的所述引导兜孔的密度和所述第三弧形段中所述引导兜孔的密度相同；以及/或者，所述第二弧形段中的所述引导兜孔的密度和所述第四弧形段中所述引导兜孔的密度相同。

本申请的一种实施例中，所述第一弧形段、第二弧形段、第三弧形段和第四弧形段的圆心角均相同。

本申请的一种实施例中，所述第一弧形段、第二弧形段、第三弧形段和第四弧形段中任一者内的多个所述引导兜孔等间距间隔分布。

本申请的一种实施例中，所述第一弧形段和所述第三弧形段内分别设有五个所述引导兜孔；以及/或者，所述第二弧形段和所述第四弧形段内分别设有两个所述引导兜孔。

本申请的一种实施例中，所述滚动元件为滚珠。

第二方面，本申请实施例提供了一种波发生器，包括：如第一方面任一项所述的柔性轴承；以及凸轮，具有椭圆形外周面，所述凸轮连接于所述柔性内圈，所述凸轮转动带动所述柔性轴承同步转动，并使所述柔性轴承呈椭圆形结构。

第三方面，本申请实施例提供了一种谐波减速器，包括：刚性环形体，具有多个刚性内齿；柔性环形体，可转动地设置于所述刚性环形体内，所述柔性环形体具有多个柔性外齿，所述多个刚性内齿的数量大于所述多个柔性外齿的数量，且部分所述刚性内齿与部分所述柔性外齿相互啮合；以及如第二方面所述的波发生器，所述波发生器可转动地设置于所述柔性环形体内圈，使所述柔性环形体呈椭圆形结构并以差速相对所述波发生器转动。

第四方面，本申请实施例提供了一种传动装置，包括：电机和负载部件；以及如第三方面所述的谐波减速器，所述电机的输出端与所述凸轮连接，所述负载部件与所述柔性环形体连接。

根据本申请实施例提供的柔性轴承、波发生器、谐波减速器及传动装置，其中，柔性轴承包括同轴设置的柔性内圈和柔性外圈，所述柔性内圈和所述柔性外圈分别呈椭圆形结构设置于凸轮外周；保持架，设置于所述柔性内圈和柔性外圈之间，所述保持架包括环形本体，所述环形本体的圆周方向设置有间隔分布的多个引导兜孔；以及多个滚动元件，所述滚动元件可转动地设置于所述引导兜孔内，其中，位于所述柔性内圈和所述柔性外圈的长轴两端的所述引导兜孔的密度大于位于所述柔性内圈和所述柔性外圈的短轴两端的所述引导兜孔的密度。其中，该保持架的多个引导兜孔采用非等间距设置，引导兜孔的数量在柔性轴承的长轴两端附近较多，使长轴两端附近排布较多的滚动元件，短轴两端附近引导兜孔的数量较少，使短轴两端附近滚珠变的稀疏，在同样负载的情况下，长轴两端的单个滚动元件所受接触应力减小，各个滚动元件受力均匀，从而使滚动元件、滚道使用寿命增加，整机寿命得到相应提升。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。另外，在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，且附图并未按照实际的比例绘制。

图1示出本申请实施例提供的一种谐波减速器的主视图；

图2示出本申请实施例提供的一种波发生器的的主视图；

图3示出本申请实施例提供的一种柔性轴承的一种实施方式的主视图；

图4示出本申请实施例提供的一种柔性轴承的另一种实施方式的主视图。

附图标记说明：

100、谐波减速器；10、波发生器；1、柔性轴承；11、柔性内圈；12、柔性外圈；13、滚珠；14、保持架；141、引导兜孔；2、凸轮；20、柔性环形体；21、柔性外齿；30、刚性环形体；31、刚性内齿；AX1、长轴；AX2、短轴。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种传动装置，包括：电机和负载部件；以及谐波减速器100，所述电机的输出端与所述谐波减速器100的输入端连接，所述负载部件与所述谐波减速器100的输出端连接。

图1示出本申请实施例提供的一种谐波减速器100的主视图。

请参见图1所示，谐波减速器100包括刚性环形体30，具有多个刚性内齿31；柔性环形体20，可转动地设置于所述刚性环形体30内，所述柔性环形体20具有多个柔性外齿21，所述多个刚性内齿31的数量大于所述多个柔性外齿21的数量，且部分所述刚性内齿31与部分所述柔性外齿21相互啮合；以及波发生器10，所述波发生器10可转动地设置于所述柔性环形体20内圈，使所述柔性环形体20呈椭圆形结构并以差速相对所述波发生器10转动。

具体地，谐波减速器100具有刚性环形体30、置于其内的柔性环形体20以及与该柔性环形体20内孔配合的椭圆形轮廓的上述波发生器10，其中，刚性环形体30内圈具有沿周向均匀间隔布置的多个刚性内齿31，柔性环形体20外圈具有沿周向均匀间隔布置的多个柔性外齿21，刚性内齿31和柔性外齿21尺寸相同，且刚性内齿31的数量大于柔性内齿的数量，具体差值可以为两个齿，在波发生器10的转动下，推抵部分柔性外齿21与部分刚性内齿31啮合，且柔性环形体20以差速与波发生器10相对运动。

另外，所述电机的输出端与所述波发生器10连接，所述负载部件与所述柔性环形体20连接。在波发生器10连接有电机轴等高速旋转输入轴，如果波发生器10沿顺时针旋转，则位于波发生器10长轴AX1两端的柔性刚性内齿31和柔性外齿21的啮合位置在圆周方向上沿顺时针方向移动，因刚性内齿31和柔性外齿21之间存在齿数差，从而柔性环形体20与波发生器10之间产生相对旋转，且柔性环形体20的转动速度小于波发生器10的转动速度，因此产生差速，实现减速输出。例如，将刚性环形体30固定为不旋转，将柔性环形体20与负荷侧的负载部件连接，从刚性外齿导出减速旋转并传递至负荷侧的负载部件。

图2示出本申请实施例提供的一种波发生器10的的主视图。

请参见图2所示，所述波发生器10包括柔性轴承1以及凸轮2，所述凸轮2连接于所述柔性轴承1的内圈，所述凸轮2转动带动所述柔性轴承1同步转动，并使所述柔性轴承1呈椭圆形结构。

具体地，波发生器10具有一定厚度的凸轮2、以及安装于该凸轮2的椭圆形状外周面的柔性轴承1。该柔性轴承1采用滚珠13轴承，具有能够向半径方向挠曲的圆形的柔性内圈11、柔性外圈12、滚珠13以及保持滚珠13间隔分布的保持架14，柔性内圈11和柔性外圈12同轴设置，滚珠13和保持架14位于柔性内圈11和柔性外圈12之间。

柔性轴承1以通过凸轮2而挠曲为椭圆形状的状态装配于柔性环形体20的内孔，将柔性环形体20和高速旋转输入轴连接的凸轮2保持为能够相对旋转的状态。插入于挠曲为椭圆形状的柔性内圈11和柔性外圈12之间的滚珠13沿内外圈滚道进行滚动，由此，凸轮2以及柔性环形体20能够以较小的扭矩顺滑地进行相对旋转。

现有技术中，因柔性外齿21与刚性内齿31在波发生器10在长轴AX1两端啮合，长轴AX1两端附近的滚动元件受力而导致接触应力变大，而在短轴附近的滚珠13不受力，处于一种松散的状态，导致长轴AX1两端滚动元件应力较大、各个滚动元件受力不均衡使得整机寿命有所下降的问题。

图3示出本申请实施例提供的一种柔性轴承1的一种实施方式的主视图；图4示出本申请实施例提供的一种柔性轴承1的另一种实施方式的主视图。

请参见图3-图4所示，本申请实施例提供一种柔性轴承1，包括同轴设置的柔性内圈11和柔性外圈12，所述柔性内圈11和所述柔性外圈12分别呈椭圆形结构设置于凸轮2外周；保持架14，其作用为使滚动元件以一定的规律分布在滚柔性内圈11和柔性外圈12之间，所述保持架14设置于所述柔性内圈11和柔性外圈12之间，所述保持架14包括环形本体，所述环形本体的圆周方向设置有间隔分布的多个引导兜孔141；以及多个滚动元件，所述滚动元件可转动地设置于所述引导兜孔141内，其中，位于所述柔性内圈11和所述柔性外圈12的长轴AX1两端的所述引导兜孔141的密度大于位于所述柔性内圈11和所述柔性外圈12的短轴两端的所述引导兜孔141的密度。

为了缓解在椭圆形状的柔性环形体20的长轴AX1附近的滚珠13承受接触压力，均衡每个滚珠13的接触应力，本发明通过设计保持架14引导兜孔141的分布距离，使其在长轴AX1附近分布紧密，其他部分分布稀疏，从而达到增加承受接触压力大的位置的滚珠13数量。

其中，该保持架14的多个引导兜孔141采用非等间距设置，引导兜孔141的数量在柔性轴承1的长轴AX1两端附近较多，使长轴AX1两端附近排布较多的滚动元件，短轴两端附近引导兜孔141的数量较少，使短轴两端附近滚珠13变的稀疏，在同样负载的情况下，长轴AX1两端的单个滚动元件所受接触应力减小，各个滚动元件受力均匀，从而使滚动元件、滚道使用寿命增加，整机寿命得到相应提升。

请继续参见图2所示，所述环形本体包括沿圆周方向依次连续分布的第一弧形段、第二弧形段、第三弧形段和第四弧形段；其中，所述柔性内圈11和所述柔性外圈12的长轴AX1两端分别落入所述第一弧形段和第三弧形段上，所述柔性内圈11和所述柔性外圈12的短轴两端分别落入所述第二弧形段和第四弧形段上；所述第一弧形段和所述第三弧形段中任一者的所述引导兜孔141的密度大于所述第二弧形段和第四弧形段中任一者的所述引导兜孔141的密度。

本实施例中，在椭圆形状的柔性环形体20的长轴AX1上以及位于其附近的多个滚珠13是以紧密状态夹持于柔性内圈11和柔性外圈12之间的多个紧密滚珠13，与柔性内圈11和柔性外圈12的滚道面进行点接触，处于滚动的运动状态，除长轴AX1附近的其他位置的剩余滚珠13在柔性内圈11和柔性外圈12之间存在间隙，且保持为能自由进行滚动运动的松散状态的多个松散滚珠13。请继续参见图2所示，角度范围a1对应第一弧形段，角度范围a2对应第三弧形段，其内的滚珠13为紧密滚珠13，角度范围b1对应第二弧形段，角度范围b2对应第四弧形段，其内的滚珠13为松散滚珠13。

本实施例在滚珠13之间使用非均匀分布的保持架14，使滚珠13在角度范围a1、a2内分布较密集，在角度范围b1、b2内分布较稀疏。在椭圆形状的柔性环形体20的长轴AX1附近分布较密，其他位置稀疏。保持架14通过配合与凸轮2固连，此方法可使椭圆形状的柔性环形体20的长轴AX1附近滚珠13及滚道的接触应力减小，从而降低剥落失效的风险，提高波发生器10的使用寿命。

作为示例，所述第一弧形段中的所述引导兜孔141的密度和所述第三弧形段中所述引导兜孔141的密度相同；以及/或者，所述第二弧形段中的所述引导兜孔141的密度和所述第四弧形段中所述引导兜孔141的密度相同。第一弧形段和第三弧形段的引导兜孔141较第二弧形段和第四弧形段的引导兜孔141更为密集即可，为了便于加工，可以使第一弧形段和第三弧形段内的引导兜孔141密度相同，第二弧形段和第四弧形段的引导兜孔141密度相同，从而各处压力进一步均衡，从而降低剥落失效的风险，提高波发生器10的使用寿命。

在一些实施例中，所述第一弧形段、第二弧形段、第三弧形段和第四弧形段的圆心角均相同，即第一弧形段、第二弧形段、第三弧形段和第四弧形段的圆心角均为90°，相当于椭圆形状的柔性环形体20的长轴AX1和短轴分别引出角平分线与柔性环形体20连接，从而分隔成第一弧形段、第二弧形段、第三弧形段和第四弧形段，这样长轴AX1两端的两侧以对称的范围容纳紧密滚珠13，短轴两端的两侧以对称的范围容纳松散滚珠13，长轴AX1两端和短轴两端受力均衡且便于加工。

进一步地，所述第一弧形段、第二弧形段、第三弧形段和第四弧形段中任一者内的多个所述引导兜孔141等间距间隔分布，各个弧形段内的引导兜孔141均匀间隔分布，使得压力一致的位置范围内各个滚珠13受力均匀，进一步均衡滚珠13受力，提升整机可靠性。

在一些实施例中，所述第一弧形段和所述第三弧形段内分别设有五个所述引导兜孔141；以及/或者，所述第二弧形段和所述第四弧形段内分别设有两个所述引导兜孔141。

请继续参见图3所示，在其中一种实施方式中，所述第一弧形段和所述第三弧形段内分别设有五个所述引导兜孔141，所述第二弧形段和所述第四弧形段内分别设有两个所述引导兜孔141。

请继续参见图4所示，在另外一种实施方式中，所述第一弧形段和所述第三弧形段内分别设有五个所述引导兜孔141。在短轴两端附近不设置滚珠13，因在谐波减速器100的运行过程中，只有长轴AX1两端附近的滚珠13在承受接触压力，所以在短轴两端附近，保持架14无需对滚珠13进行分隔，保证长轴AX1两端附近滚珠13有效工作即可。

需要指出的是，本实施例中各弧形段的圆心角，各弧形段内的引导兜孔141的设置数量以及是否均匀分布可以根据具体需要而定，在此不再列举。

应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。

应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本公开中的“在……上”、“在……以上”和“在……之上”，以使得“在……上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在……以上”或者“在……之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层(即，直接处于某物上)的含义。

此外，文中为了便于说明可以使用空间相对术语，例如，“下面”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等，以描述一个元件或特征相对于其他元件或特征的如图所示的关系。空间相对术语意在包含除了附图所示的取向之外的处于使用或操作中的器件的不同取向。装置可以具有其他取向(旋转90度或者处于其他取向上)，并且文中使用的空间相对描述词可以同样被相应地解释。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种柔性轴承，其特征在于，包括：

同轴设置的柔性内圈和柔性外圈，所述柔性内圈和所述柔性外圈分别呈椭圆形结构设置于凸轮外周；

保持架，设置于所述柔性内圈和柔性外圈之间，所述保持架包括环形本体，所述环形本体的圆周方向设置有间隔分布的多个引导兜孔；以及

多个滚动元件，所述滚动元件可转动地设置于所述引导兜孔内，其中，位于所述柔性内圈和所述柔性外圈的长轴两端的所述引导兜孔的密度大于位于所述柔性内圈和所述柔性外圈的短轴两端的所述引导兜孔的密度。

2.根据权利要求1所述的柔性轴承，其特征在于，所述环形本体包括沿圆周方向依次连续分布的第一弧形段、第二弧形段、第三弧形段和第四弧形段；

其中，所述柔性内圈和所述柔性外圈的长轴两端分别落入所述第一弧形段和第三弧形段上，所述柔性内圈和所述柔性外圈的短轴两端分别落入所述第二弧形段和第四弧形段上；

所述第一弧形段和所述第三弧形段中任一者的所述引导兜孔的密度大于所述第二弧形段和第四弧形段中任一者的所述引导兜孔的密度。

3.根据权利要求2所述的柔性轴承，其特征在于，所述第一弧形段中的所述引导兜孔的密度和所述第三弧形段中所述引导兜孔的密度相同；以及/或者，所述第二弧形段中的所述引导兜孔的密度和所述第四弧形段中所述引导兜孔的密度相同。

4.根据权利要求2所述的柔性轴承，其特征在于，所述第一弧形段、第二弧形段、第三弧形段和第四弧形段的圆心角均相同。

5.根据权利要求2所述的柔性轴承，其特征在于，所述第一弧形段、第二弧形段、第三弧形段和第四弧形段中任一者内的多个所述引导兜孔等间距间隔分布。

6.根据权利要求2所述的柔性轴承，其特征在于，所述第一弧形段和所述第三弧形段内分别设有五个所述引导兜孔；以及/或者，所述第二弧形段和所述第四弧形段内分别设有两个所述引导兜孔。

7.根据权利要求1所述的柔性轴承，其特征在于，所述滚动元件为滚珠。

8.一种波发生器，其特征在于，包括：

如权利要求1-7任一项所述的柔性轴承；以及

凸轮，具有椭圆形外周面，所述凸轮连接于所述柔性内圈，所述凸轮转动带动所述柔性轴承同步转动，并使所述柔性轴承呈椭圆形结构。

9.一种谐波减速器，其特征在于，包括：

刚性环形体，具有多个刚性内齿；

柔性环形体，可转动地设置于所述刚性环形体内，所述柔性环形体具有多个柔性外齿，所述多个刚性内齿的数量大于所述多个柔性外齿的数量，且部分所述刚性内齿与部分所述柔性外齿相互啮合；以及

如权利要求8所述的波发生器，所述波发生器可转动地设置于所述柔性环形体内圈，使所述柔性环形体呈椭圆形结构并以差速相对所述波发生器转动。

10.一种传动装置，其特征在于，包括：

电机和负载部件；以及

如权利要求9所述的谐波减速器，所述电机的输出端与所述凸轮连接，所述负载部件与所述柔性环形体连接。

Images