CN204647211U - 复合齿构的变速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种复合齿构的变速装置，其主要使变速装置的一个或二个并排的内齿环具有一金属材质的外环体，其内环面设有一个以上的附着部，及一嵌入射出成型在外环体的塑料材质的内环体，使内环体结合在附着部，且内环体的内面形成有内齿，用以于设置在内齿环之中的外齿环匹配，利用设置在外齿环之中的一驱动器顶推，使外齿环的一部分外齿啮合在内齿环的内齿中，达到变速传动的功能。借此，本实用新型复合齿构的变速装置，能通过内齿环的嵌入射出成型构造，使变速装置的内齿环更易于制造成型，并能降低变速装置的重量。

Description

复合齿构的变速装置

技术领域

本实用新型有关一种变速装置，尤指一种具有嵌入射出成型的复合齿型结构，应用在变速装置的齿环，而能提升齿环制造效率并降低重量的变速装置。

背景技术

现有的自动化机械领域中，机械手臂(robotic arm)是具有模仿人类手臂功能并可完成各种作业的自动控制设备，这种机械手臂有多关节连接，并允许在平面或三度空间进行运动或使用线性位移移动。目前机械手臂在机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，除了主要用于工业制造上，商业农业、医疗救援、娱乐服务、军事保全甚至在太空探索等领域都可以发现其应用装置。

而上述机械手臂的轴部关节多以传统应用金属弹性力学的谐和式减速机(Harmonic Drive，以下简称HD)构成，该HD应用的柔性齿条(Flex Spline)为一杯型或帽型的金属薄壳弹性体，在其外周开口部分切割有齿型，而于齿型的底部为一膜片(Diaphrgam)。由于该柔性齿条由疲劳性强度极高的特殊钢所制成，且谐和式减速机传动方式与一般齿轮的啮合动力传达方式相异，其齿型背隙值极小，因此其金属齿型的加工，必须以特制刀具施作，除了刀具及特殊钢素材取得不易之外，造价亦不斐，如果遇到成型齿型所在的位置不适合以刀具来施作时，则增添了加工的难度及制作成本。此外，由于此一HD整体结构均由金属材质组合构成，因此对于组装在机械手臂中段及末端部位时，会增加手臂前端关节处的负荷扭矩，致使机械手臂的有效负载值不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在提供一种复合齿构的变速装置，通过嵌入射出成型的复合齿型结构的改进，进而达到变速装置的构件降低重量及快速生产的目的。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种复合齿构的变速装置，包括：一内齿环，其具有一第一材质构成的外环体，该外环体的内环面设有一个以上的附着部，及一与该第一材质不同的第二材质构成的内环体，该内环体具有内齿，该内环体同轴结合在该外环体的内环面，并固定地结合在该附着部；一外齿环，其能够转动地设置在该内齿环内，其外环面具有匹配该内齿的外齿；及一驱动器，其能够转动地设置在该外齿环内，其顶推该外齿环的一部分外齿，使该外齿环的一部分外齿啮合在该内齿环的一部分内齿中。

其中该外齿环为可挠性外齿环。

其中该驱动器具有一椭圆形凸轮，该椭圆形凸轮两端的凸轮面顶推该外齿环的二部分外齿，使该外齿环的二部分外齿啮合在该内齿环的二部分内齿中。

其中该外齿环为刚性外齿环。

其中该驱动器具有一偏心凸轮，该偏心凸轮的凸轮面顶推该外齿环的一部分外齿，使该外齿环的一部分外齿啮合在该内齿环的一部分内齿中。

其中该内齿环的附着部为矩形凸块或矩形凹槽。

其中该内齿环的附着部为T形凸块或T形凹槽。

其中该内齿环的附着部为鸠尾形凸块或鸠尾形凹槽。

其中该外齿环的一端设有一弹性折环，该弹性折环具有一直径大于该外齿环的固定环，及一体成型或组接在该固定环与该外齿环一端之间的弹性折部。

本实用新型还提供一种复合齿构的变速装置，包括：二个同轴并排设置的内齿环，各该内齿环具有一第一材质构成的外环体，该外环体的内环面设有一个以上的附着部，及一与该第一材质不同的第二材质构成的内环体，该内环体具有内齿，该内环体同轴结合在该外环体的内环面，并固定地结合在该附着部；一外齿环，其能够转动地设置在该二内齿环内，其外环面具有匹配该二内齿环内齿的外齿；及一驱动器，其能够转动地设置在该外齿环内，其顶推该外齿环的一部分外齿，该外齿环的一部分外齿啮合在该二内齿环的一部分内齿中。

本实用新型具有的优点在于：

本实用新型提供的复合齿构的变速装置，可利用工程塑料以模具射出直接成型制造出内齿环的内齿结构，同时使内齿结构附着在外环体的附着部，如此构成复合齿构的变速装置，可改善现有内齿切削加工制法麻烦的工序，提升变速装置的生产效率。再者，本实用新型的内齿环为嵌入射出成型的复合结构，因此其外环体可采用合金金属材质，而具有内齿的外环体可采用高强度的工程塑料，因此能降低内齿环的重量，同时具有一定的强度，适于应用在轻负载的自动化机器中。另者，本案的外齿环也能与内环体采用相同的工程塑料材质，使其以相同的材质相互啮合，以获取最佳的磨合配置，而且不受现有齿形切削刀具的限制，能够在制作模具时改变齿宽，通过齿宽的增加来克服材质强度的差异性，致使齿啮合传动的抗扭矩强度获得提升。

附图说明

图１为本实用新型第一较佳实施例的分解示意图。

图２为本实用新型内齿环的外环体剖面示意图。

图３为本实用新型内齿环的内环体剖面示意图。

图４为图１较佳实施例的组合示意图。

图５为本实用新型外齿环一端实施弹性折环的示意图。

图６为本实用新型外齿环与外环结合的剖面示意图。

图７为本实用新型驱动器的椭圆形凸轮的组合侧视示意图。

图８为本实用新型驱动器的偏心凸轮的组合侧视示意图。

图９为本实用新型附着部矩形凸块或凹槽的剖面示意图。

图10为本实用新型附着部T形凸块或凹槽的剖面示意图。

图11为本实用新型附着部鸠尾形凸块或凹槽的剖面示意图。

图12为本实用新型第二较佳实施例分解示意图。

图13为本实用新型第二较佳实施例的二内齿环的剖面示意图。

图中：

1 内齿环； 11 外环体；

111 附着部； 111a 矩形凸块；

111b 矩形凹槽； 111c T形凸块；

111d T形凹槽； 111e 鸠尾形凸块；

111f 鸠尾形凹槽；  12 内环体；

121 内齿； 13 滚子沟；

2 外齿环； 21 外齿；

22 弹性折环；   221 固定环；

222 弹性折部；  3 驱动器 ；

31 椭圆形凸轮； 32 偏心凸轮；

33 滚动体；  4 外环；

41 滚子沟；  5 滚子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参阅图１所示，本实用新型的复合齿构的变速装置，其第一较佳实施例包括一内齿环1、一外齿环2及一驱动器3，可以应用成为机械转动动力减速或加速的变速装置，其中：该内齿环1实施有一第一材质构成的外环体11(如图２及图３所示)，其第一材质较佳的可为轻质金属，例如铝合金等材质，并在外环体1的内环面设有一个以上的附着部111；而内齿环1的内环面实施有一与第一材质不同的第二材质构成的内环体12，第二材质较佳的为适于模具成型的塑料，例如工程塑料等，可使上述外环体11置入模具内，利用嵌入射出成型工法使工程塑料成型在外环体11的内环面，且该内环体12的内环面同时射出成型有内齿121，借此使内环体12同轴结合在外环体11的内环面，并固定地结合在外环体11的附着部111，如此构成复合材质与构造的内齿环1。该外齿环2为一可挠性的或刚性的金属齿轮环体或塑料齿轮环体，其可转动地设置在内齿环1的内部(如图４所示)，其外环面实施有匹配内齿121的外齿21。该驱动器3用于输入转动力或输出转动力的转动单元，其具有一椭圆形凸轮或偏心凸轮，其可转动地设置在该外齿环2的内部(如图４所示)，使椭圆形凸轮或偏心凸轮的凸轮面顶推该外齿环2的内环面，致使外齿环2的一部分外齿21啮合在内齿环1的一部分内齿121中，用于减速传动或加速传动。借此，可组成本实用新型复合齿构的变速装置，通常利用驱动器3作为动力输入端(或输出端)，用于连接在马达的输出轴(或连接在转动体或轴动轴)，内齿环1作为固定端，固定在马达壳或其他固定构件，而外齿环2为动力输出端(或输入端)，连接在转动体或轴动轴(或连接在马达的输出轴)，以此达到减速或加速传动的变速作用。

如图１及图４所示，上述该外齿环2可以实施成一可挠性的外齿环，而该驱动器3实施成一椭圆形凸轮31，使椭圆形凸轮31两端的凸轮面顶推外齿环2的内环面，致使其相对称的二部分外齿21啮合在内齿环1的二部分内齿121中(如图７所示)，如此即可应用成为谐和式减速机(Harmonic Drive)；且上述该椭圆形凸轮31的凸轮面可设置有多个滚动体33(如图１所示)，降低凸轮面与外齿环2内环面之间的摩擦力。再如图５及图６所示，上述该外齿环2作为动力输出端或可作为固定端，其较佳的可在外齿环2的一端设有一弹性折环22，该弹性折环22具有一直径大于外齿环2的固定环221，及一体成型或组接在固定环221与外齿环2一端之间的弹性折部222；另可在内齿环1的外围转动地套设一传动或固定用的外环4，内齿环1与外环4分别设有滚子沟13、41，并在滚子沟13、41之间设置多个滚子5，借此可将上述的固定环221结合在外环4一端。

再如图８所示，本实用新型该外齿环2也可以实施为一刚性的外齿环，而在刚性的外齿环实施例中，该驱动器3实施有一偏心凸轮32，该偏心凸轮32的凸轮面顶推外齿环2的内环面，使其一部分外齿21啮合在内齿环1的一部分内齿121中，该内齿环1的复合齿形构造与上述相同，通过以上的构造设计，同样可应用成为变速装置。

本实用新型主要的特征为上述该内齿环1通过附着部111的设计，而能够采用嵌入射出成型工法制成内环体12及其内齿121，该附着部111较佳的实施例如图３及图９所示，可为形成在外环体11的内环面上的矩形凸块111a或矩形凹槽111b；或如图10所示，可为形成在外环体11的内环面上的T形凸块111c或T形凹槽111d；或如图11所示，可为形成在外环体11的内环面上的鸠尾形凸块111e或鸠尾形凹槽111f，以上构造均适于内环体12成型及与外环体11结合在一起。

另参阅图12及图13所示，为本实用新型复合齿构的变速装置的第二较佳实施例，其包括二个同轴并排设置的内齿环1，各该内齿环1与前述相同具有一第一材质构成的外环体11，外环体11的内环面设有一个以上的附着部111，及一与第一材质不同的第二材质构成的内环体12，内环体12具有内齿121，并固定地结合在附着部111；一外齿环2，其可转动地设置在二内齿环1内，其外环面具有二圈匹配二内齿环1内齿121的外齿21；及一驱动器3，其可转动地设置在外齿环2内，使驱动器3顶推外齿环2的内环面，致使其一部分外齿21分别啮合在二内齿环1的一部分内齿121中。在本实施例中，外齿环2与前述相同，可实施为可挠性的或刚性的金属齿轮环体或塑料齿轮环体；而在本实施例中，该驱动器3与前述相同，可实施有一椭圆形凸轮或偏心凸轮，因此其详细构造不另赘述。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种复合齿构的变速装置，其特征在于，包括：一内齿环，其具有一第一材质构成的外环体，该外环体的内环面设有一个以上的附着部，及一与该第一材质不同的第二材质构成的内环体，该内环体具有内齿，该内环体同轴结合在该外环体的内环面，并固定地结合在该附着部；一外齿环，其能够转动地设置在该内齿环内，其外环面具有匹配该内齿的外齿；及一驱动器，其能够转动地设置在该外齿环内，其顶推该外齿环的一部分外齿，使该外齿环的一部分外齿啮合在该内齿环的一部分内齿中。

2.根据权利要求１所述复合齿构的变速装置，其特征在于，其中该外齿环为可挠性外齿环。

3.根据权利要求２所述复合齿构的变速装置，其特征在于，其中该驱动器具有一椭圆形凸轮，该椭圆形凸轮两端的凸轮面顶推该外齿环的二部分外齿，使该外齿环的二部分外齿啮合在该内齿环的二部分内齿中。

4.根据权利要求１所述复合齿构的变速装置，其特征在于，其中该外齿环为刚性外齿环。

5.根据权利要求４所述复合齿构的变速装置，其特征在于，其中该驱动器具有一偏心凸轮，该偏心凸轮的凸轮面顶推该外齿环的一部分外齿，使该外齿环的一部分外齿啮合在该内齿环的一部分内齿中。

6.根据权利要求１至５中任一项所述复合齿构的变速装置，其特征在于，其中该内齿环的附着部为矩形凸块或矩形凹槽。

7.根据权利要求１至５中任一项所述复合齿构的变速装置，其特征在于，其中该内齿环的附着部为T形凸块或T形凹槽。

8.根据权利要求１至５中任一项所述复合齿构的变速装置，其特征在于，其中该内齿环的附着部为鸠尾形凸块或鸠尾形凹槽。

9.根据权利要求１至５中任一项所述复合齿构的变速装置，其特征在于，其中该外齿环的一端设有一弹性折环，该弹性折环具有一直径大于该外齿环的固定环，及一体成型或组接在该固定环与该外齿环一端之间的弹性折部。

10.一种复合齿构的变速装置，其特征在于，包括：二个同轴并排设置的内齿环，各该内齿环具有一第一材质构成的外环体，该外环体的内环面设有一个以上的附着部，及一与该第一材质不同的第二材质构成的内环体，该内环体具有内齿，该内环体同轴结合在该外环体的内环面，并固定地结合在该附着部；一外齿环，其能够转动地设置在该二内齿环内，其外环面具有匹配该二内齿环内齿的外齿；及一驱动器，其能够转动地设置在该外齿环内，其顶推该外齿环的一部分外齿，该外齿环的一部分外齿啮合在该二内齿环的一部分内齿中。