CN117836539A - 波动齿轮装置 - Google Patents

Abstract

关于波动齿轮装置(1)，利用增速运转时作用于外齿齿轮(4)的推力(F1)而使得外齿齿轮(4)沿着轴线向第1方向(a1)移动，利用规定的力而将其输出侧端面(4c)按压于与波动发生器(5)的旋转轴部(5a)实现了一体化的摩擦板(11)的摩擦面(11a)。因外齿齿轮(4)与摩擦板(11)之间产生的摩擦损失而能够仅使得增速时的扭矩传递效率降低。在从作为减速旋转的输出侧部件的输出轴(8)侧施加较大的负载扭矩的情况下，能够减小作为减速旋转的输入侧部件的波动发生器(5)侧的保持扭矩。

Description

波动齿轮装置

技术领域

本发明涉及一种称为盘饼型或扁平型的波动齿轮装置。更详细而言，涉及一种组装有使得增速运转时的效率降低的机构的波动齿轮装置。

背景技术

关于波动齿轮装置，在减速运转时和增速运转时内部损失扭矩相同，所以，其扭矩传递效率在增速时稍低，但是与减速时的效率成正比例。关于波动齿轮装置，为了实现基于运转条件的总耗电量的降低，有时要求较低的增速效率(较低的反向输入时的效率)。

本发明人在专利文献1中提出了一种方法，能够大幅降低杯型或礼帽型的波动齿轮装置的作为输入侧旋转部件的波动发生器保持为不因负载侧扭矩而旋转所需的输入侧保持扭矩。在该方法中，关于呈杯形或礼帽形且具备挠性的外齿齿轮的波动齿轮装置，能够利用减速时及增速时作用于波动发生器的推力的方向的不同而降低输入侧保持扭矩。关于波动齿轮装置，在减速时对波动发生器作用有朝向减速旋转输出侧的方向的推力，在增速时作用有相反方向的推力。着眼于这一点，利用减速时作用的推力而使得波动发生器的构成部件移动，并将其按压于马达壳体等固定部件，且利用由此产生的摩擦力而约束波动发生器不旋转。其结果，能够降低波动发生器或与其连结的马达轴等输入侧旋转轴保持为不因输出侧扭矩(负载侧扭矩)而旋转所需的输入侧保持扭矩。由于减速时不产生摩擦力，所以，还不会因摩擦力而导致效率降低。

作为波动齿轮装置，已知称为盘饼型或扁平型的波动齿轮装置。这种形式的波动齿轮装置具备：2个内齿齿轮；挠性的外齿齿轮，其同轴地配置于这2个内齿齿轮的内侧且形成为圆筒形，以及波动发生器，其同轴地装配于该外齿齿轮的内侧。一个内齿齿轮为齿数与外齿齿轮不同的固定侧(静止侧)齿轮，另一个内齿齿轮为齿数与外齿齿轮相同且一体旋转的输出侧(驱动侧)齿轮。在减速运转中，若从马达等向波动发生器输入高速旋转，则波动发生器的旋转根据固定侧的内齿齿轮与外齿齿轮的齿数差而大幅减速，由此使得外齿齿轮减速旋转。减速旋转从与外齿齿轮一体旋转的输出侧的内齿齿轮向负载侧输出。相反，在增速运转中，来自输出侧的内齿齿轮的输入旋转在外齿齿轮与固定侧的内齿齿轮之间大幅增速，并从波动发生器输出高速旋转。

盘饼型或扁平型的波动齿轮装置的外齿齿轮与杯形、礼帽形的外齿齿轮不同，并且不与输出轴等部件直接连结。因减速运转、增速运转中产生的推力而引起外齿齿轮在轴线方向(推力方向)上移动的称为行走的现象。为了将外齿齿轮的轴线方向上的移动限制在允许的可动范围内而配置对外齿齿轮的移动进行限制的限制部件。关于专利文献2记载的挠曲啮合式齿轮装置(波动齿轮装置)，在外齿齿轮的两侧配置限制部件而对外齿齿轮的轴线方向上的移动进行限制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007－231996号公报

专利文献2：日本特开2019－105314号公报

发明内容

关于盘饼型或扁平型的波动齿轮装置，为了实现基于运转条件的总耗电量的降低，也优选仅使得增速效率(反向输入时的效率)降低而不使减速效率降低。这样，即便从输出侧施加较大的负载扭矩，也能够降低波动发生器或与其连结的马达轴等输入侧旋转轴保持为不因负载扭矩(输出侧扭矩)而旋转所需的输入侧保持扭矩。

本发明的目的在于提供盘饼型或扁平型的波动齿轮装置，为了实现基于运转条件的总耗电量的降低，能够利用外齿齿轮的轴线方向上的移动不降低减速效率地仅使得增速效率(反向输入时的效率)降低。

作为本发明的对象的波动齿轮装置为盘饼型或扁平型的波动齿轮装置，并且具备：第1内齿齿轮及第2内齿齿轮，它们的齿数不同；挠性的外齿齿轮，其能够与上述第1、第2内齿齿轮啮合、且齿数与第2内齿齿轮相同；以及波动发生器，其使得外齿齿轮挠曲成非圆形、且使该外齿齿轮分别与第1、第2内齿齿轮在局部啮合。

本发明的波动齿轮装置包括具备摩擦面的摩擦部件，当沿着轴线从第1内齿齿轮侧朝向第2内齿齿轮侧的方向设为第1方向时，该摩擦面能够与向第1方向移动的外齿齿轮抵接。摩擦部件以相对于波动发生器的旋转轴部一体旋转且不在轴线的方向上相对移动的方式安装于该旋转轴部或一体形成于该旋转轴部。

发明效果

利用增速运转时的推力而使得外齿齿轮向第1方向移动，并将其按压于与波动发生器的旋转轴部实现了一体化或安装于该旋转轴部的摩擦部件的摩擦面。因外齿齿轮与摩擦部件之间产生的摩擦损失而能够仅使得增速时的扭矩传递效率降低。因而，即便从减速旋转的输出侧施加较大的负载扭矩，也能够减小输入侧的保持扭矩。

附图说明

图1A是示出应用本发明的波动齿轮装置的一例的概要纵剖视图。

图1B是示出挠曲成椭圆状的外齿齿轮与固定侧内齿齿轮之间的啮合状态的说明图。

图2A是示出在波动齿轮装置减速运转时外齿齿轮离开摩擦板的状态的说明图。

图2B是示出在波动齿轮装置增速运转时外齿齿轮与摩擦板接触的状态的说明图。

具体实施方式

如图1A、图1B所示，波动齿轮装置1的基本结构与普通的盘饼型或扁平型的波动齿轮装置相同。波动齿轮装置1具备在轴线1a的方向上同轴地排列的第1内齿齿轮2及第2内齿齿轮3。沿着轴线1a从第1内齿齿轮2朝向第2内齿齿轮3的方向设为第1方向a1，从第2内齿齿轮3朝向第1内齿齿轮2的方向设为第2方向a2。在第1、第2内齿齿轮2、3的内侧同轴地配置有呈圆筒形的挠性的外齿齿轮4。外齿齿轮4能够在半径方向上挠曲，其外齿4a能够与第1内齿齿轮2的第1内齿2a及第2内齿齿轮3的第2内齿3a的双方啮合。在外齿齿轮4的内侧同轴地装配有波动发生器5。波动发生器5使得外齿齿轮4在半径方向上挠曲，且使之分别与第1、第2内齿齿轮2、3在局部啮合。在本例中，波动发生器5形成有椭圆状的轮廓，使得外齿齿轮4挠曲成椭圆形，并使得位于椭圆形的长轴Lmax的两端部分的外齿齿轮4的外齿4a分别与第1内齿齿轮2的第1内齿2a及第2内齿齿轮3的第2内齿3a啮合。

第1内齿齿轮2为固定侧(或静止侧)的内齿齿轮，并固定于装置壳体等未图示的固定侧部件。第1内齿齿轮2的齿数与外齿齿轮4的齿数不同。在本例中，第1内齿齿轮2的齿数比外齿齿轮4的齿数多2n个(n为正整数)。通常多2个。与此相对，第2内齿齿轮3为减速旋转的输出侧(驱动侧)的内齿齿轮，且其齿数与外齿齿轮4的齿数相同。

固定侧的第1内齿齿轮2和输出侧的第2内齿齿轮3由主轴承6(交叉滚子轴承)支承为能够自如地相对旋转。主轴承6为外圈分割型的轴承，并具备外圈分割片6a、6b、内圈6c、以及装配于它们之间的多个滚子6d。位于第1内齿齿轮2侧的外圈分割片6a一体形成于第1内齿齿轮2，内圈6c一体形成于第2内齿齿轮3。此外，在第1内齿齿轮2还一体形成有呈圆环形的端板7。在第2内齿齿轮3一体形成有内圈6c以及呈圆环形的减速旋转的输出轴8。

波动发生器5具备：中空的旋转轴部5a，从马达等向该旋转轴部5a输入旋转；椭圆形轮廓的波动发生器插塞5b，其一体形成于该旋转轴部5a的外周面；以及波动发生器轴承5d，其装配于波动发生器插塞5b的椭圆状外周面5c。旋转轴部5a的第2方向a2侧的轴端部借助轴承9由端板7支承为旋转自如。旋转轴部5a的相反侧的轴端部借助轴承10由输出轴8支承为旋转自如。

在此，外齿齿轮4的第2方向a2侧的端面称为输入侧端面4b，第1方向a1侧的端面称为输出侧端面4c。外齿齿轮4的输入侧端面4b与端板7的圆环状的内侧端面7a以规定的间隔而对置。内侧端面7a为与轴线1a正交的面。与此相对，外齿齿轮4的输出侧端面4c与一体形成于波动发生器5的旋转轴部5a的摩擦板11(摩擦部件)的摩擦面11a以规定的间隔而对置。

外齿齿轮4的轴线1a的方向上允许的可动范围设为可动范围S。若外齿齿轮4超出可动范围S而移动，则无法维持第1、第2内齿齿轮2、3的适当的啮合状态。可动范围S为从第1方向a1的第1位置S1至第2方向a2的第2位置S2的范围。关于外齿齿轮4，在初始位置处，其齿向的中心处于作为第1、第2位置S1、S2的中间位置的中立位置S0。中立位置S0通常为波动发生器轴承5d的支承中心(滚珠中心)。摩擦板11的摩擦面11a配置于比第1位置S1更靠中立位置S0侧的位置S3。与此相对，端板7的内侧端面7a配置于第2位置S2。

摩擦板11为从旋转轴部5a的外周面向半径方向的外侧扩展的圆盘状板，形成于摩擦板11的一个端面的摩擦面11a为包含外齿齿轮4的输出侧端面4c的大小的面。具体而言，摩擦面11a的外径为挠曲成椭圆状的外齿齿轮4的输出侧端面4c的长轴Lmax的外径以上，摩擦面11a的内径为输出侧端面4c的短轴Lmin的内径以下。摩擦板11的材质还取决于外齿齿轮4的材质(钢、不锈钢、铝合金、树脂等)，但是，考虑磨损、散热、强度等而进行选择。另外，还可以对摩擦面11a实施各种表面改性。

在本例中，在波动发生器5的旋转轴部5a一体形成有摩擦板11，摩擦板11不相对于旋转轴部5a在轴线1a的方向上相对移动，并且与旋转轴部5a一体旋转。摩擦板11设为与波动发生器5的旋转轴部5a不同的部件，摩擦板11还可以安装为相对于旋转轴部5a或波动发生器插塞5b不在轴线1a的方向上相对移动并且一体旋转。

图2A、2B是示出波动齿轮装置1减速时及增速时的外齿齿轮4的轴线1a的方向上的动作的说明图。

在从马达等向波动发生器5输入旋转的减速运转中，在外齿齿轮4产生根据固定侧的第1内齿齿轮2与外齿齿轮4的齿数差而大幅减速的旋转。如图2A所示，在减速运转中，如箭头所示那样对外齿齿轮4作用有沿着轴线1a朝向第2方向a2(减速旋转的输入侧)的推力F2，从而使得外齿齿轮4向第2方向a2移动。外齿齿轮4的输入侧端面4b与端板7的内侧端面7a抵接而限制外齿齿轮4的移动。内侧端面7a与摩擦板11的摩擦面11a不同，为摩擦阻力较小的平滑面等，因外齿齿轮4与内侧端面7a的接触而引起的摩擦损失实质上可以忽略。外齿齿轮4的另一个输出侧端面4c向离开摩擦板11的摩擦面11a的方向移动，从而使得其与摩擦面11a之间的间隙扩大。不会使得外齿齿轮4与摩擦板11摩擦接触而产生摩擦损失。

相反，在增速运转中，从输出轴8侧输入旋转，从波动发生器5输出增速的旋转。在增速运转中，如图2B中箭头所示，对外齿齿轮4作用有沿着轴线1a朝向第1方向a1(减速旋转的输出侧)的推力F1，从而使得外齿齿轮4向第1方向a1移动。外齿齿轮4的输出侧端面4c在到达可动范围S的端部的第2位置S2之前与摩擦板11的摩擦面11a抵接。外齿齿轮4的移动受到限制并形成为外齿齿轮4被按压于摩擦面11a的状态。因外齿齿轮4与摩擦板11之间的滑动摩擦而产生摩擦损失，因该摩擦损失而能够实现增速时的扭矩传递效率的降低。此外，外齿齿轮4的另一个输入侧端面4b离开端板7侧的内侧端面7a。

利用增速运转时的推力F1而使得外齿齿轮4的输出侧端面4c与和波动发生器5的旋转轴部5a一体化的摩擦板11接触，由此产生的摩擦损失使得仅增速时的扭矩传递效率降低。由此，即便从输出侧施加较大的负载扭矩，也能够减小输入侧的保持扭矩。即，能够降低波动发生器5或与其连结的马达轴等输入侧旋转轴保持为不因输出侧扭矩(负载侧扭矩)而旋转所需的输入侧保持扭矩。

Claims (5)

1.一种波动齿轮装置，具备：第1内齿齿轮及第2内齿齿轮，它们的齿数不同；挠性的外齿齿轮，其能够与所述第1、第2内齿齿轮啮合、且齿数与所述第2内齿齿轮相同；以及波动发生器，其使得所述外齿齿轮挠曲成非圆形、且使所述外齿齿轮分别与所述第1、第2内齿齿轮在局部啮合，

其中，

所述波动齿轮装置包括具备摩擦面的摩擦部件，当沿着轴线从所述第1内齿齿轮侧朝向所述第2内齿齿轮侧的方向设为第1方向时，该摩擦面配置于使得所述外齿齿轮向所述第1方向移动时能够与该摩擦面抵接的位置，

所述摩擦部件以相对于所述波动发生器的旋转轴部一体旋转且不在所述轴线的方向上相对移动的方式安装于该旋转轴部或一体形成于该旋转轴部。

2.根据权利要求1所述的波动齿轮装置，其中，

所述波动发生器具备：波动发生器插塞，其具备非圆形外周面；以及波动发生器轴承，其装配于所述非圆形外周面，

在所述波动发生器插塞一体形成有所述旋转轴部及所述摩擦部件。

3.根据权利要求1所述的波动齿轮装置，其中，

所述外齿齿轮借助所述波动发生器而挠曲成椭圆形且与所述第1、第2内齿齿轮啮合，

所述摩擦部件的所述摩擦面为圆环形的端面，

所述摩擦面的外径为挠曲成椭圆形的所述外齿齿轮的与所述摩擦面抵接那侧的端面的长轴外径以上，所述摩擦面的内径为所述端面的短轴内径以下。

4.根据权利要求1所述的波动齿轮装置，其中，

当沿着所述轴线从所述第2内齿齿轮侧朝向所述第1内齿齿轮侧的方向设为第2方向时，

所述外齿齿轮包括具备抵接面的限制部件，该抵接面配置于使得所述外齿齿轮向所述第2方向移动时能够与该抵接面抵接的位置。

5.根据权利要求4所述的波动齿轮装置，其中，

对所述外齿齿轮的所述轴线的方向上允许的可动范围进行规定的所述第1方向的位置设为第1位置，所述第2方向的位置设为第2位置，所述第1、第2位置的中间位置设为中立位置，

所述摩擦面配置于所述第1位置与所述中立位置之间，所述抵接面配置于所述第2位置。