TW201706526A - 大比例應力波齒輪速度轉換裝置 - Google Patents

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Abstract

一種應力波齒輪速度轉換裝置，可將一輸入軸之輸入轉速轉換為一輸出軸之大為減慢或加快之輸出轉速，該裝置具有一對同軸之圓形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TA之一第一圓形栓槽輪與栓槽齒齒數為TD之一第二圓形栓槽輪。一對同軸之可變形栓槽輪包括有栓槽齒齒數為TB之一第一可變形栓槽輪與栓槽齒齒數為TC之一第二可變形栓槽輪。第一圓形栓槽輪與第一可變形栓槽輪於二或更多咬合處齒咬合，且第二圓形栓槽輪則與第二可變形栓槽輪於二或更多咬合處齒咬合，以形成二組齒咬合配對。一應力波產生器組件被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中之一。二組同軸配對之其中一配對之二栓槽輪係互相固定在一起，以在應力波產生器組件上波動周轉，並具有相等之栓槽輪齒咬合節圓周長。二組同軸配對其中之另一配對之一栓槽輪被固定在該轉換裝置之殼體框架上，而其另一栓槽輪則被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中未被連接至應力波產生器組件之另一。圓形與可變形栓槽輪之該些配對滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係。

Description

大比例應力波齒輪速度轉換裝置
本發明大致係有關於速度轉換裝置，且特別係有關於大比例之速度轉換裝置。更特定而言，本發明係有關於具有增進之功率能量及使用壽命，可供減速及增速之大比例應力波齒輪速度轉換裝置。
轉速之變換是不可或缺的。原動機(prime mover)時常必須在較高的旋轉速度之下運作以求較佳之效率，但其所驅動之負載則常須以其轉速之數十分之一，數百分之一，甚或更低之速度運轉。獲得此等大比例之轉速減降比的一種方法，是使用減速比例較小但效率較高的，前後串接的一串列(cascade)的個別減速機(或，減速器，reducer)所形成的減速系統。
不過，由於減速系統之整個負載必須接續地逐級通過串列中每一個別減速機級之故，此等前後串接的串列式速度減降做法，其本質上會有整體速度轉換效率低落的問題。此外，亦由於系統中的每一個別串接級皆必須擁有足以承受整個系統所須處理，由原動機所產出的百分之百總動力之明顯緣故，此種串列式的安排，亦使整個系統變得龐大笨重。
目前所廣泛應用的有一種「單級」型式的減速機，其是為日本東京之住友重機公司(Sumitomo Heavy Industries,Ltd.)所產製之擺線式減速機(cycloidal drive)。其雖然在由數十至超過一百的速度轉換比例範 圍內具有相對較為密實的構造，但此種單級擺線式減速機實質上是為在一個擺線齒輪半級(cycloidal gearing half stage)之後耦接上一個偏軸動力擷取半級(off-axis power extraction half stage)的系統構造。
圖1以示意圖顯示這樣的一種擺線式減速機(cycloidal speed reducer)之橫截面。圖1之習知技術裝置具有一固定環齒輪(或稱內齒輪)11與具特定形狀之行星元件(shaped planet element)12，其可為具特定形狀之盤(shaped disc，即，具擺線齒形(cycloidal gear profile)之盤)，或亦可簡單地是為一只齒輪。行星元件12與環齒輪11齒咬合(engage)，並在其內進行游星式的周轉運動(moves inside epicyclically or hypocyclically)。兩者之工作節圓直徑(或，節徑，working pitch diameters)間之差異係盡可能地小。
其偏軸動力擷取級具有在軸線19上同軸地固定在行星元件(planet element)12上的一圓盤(disc)13，其上開有數個圓孔17，以容許分別與圓板(plate)14上相同數量滾柱(roller pin)18中之每一對應者之接合(在許多情況中，圓孔17係直接形成於行星元件12上，省卻了圓盤13之使用)。圓板14被耦接至減速機的輸出軸16，並係對準於整個系統裝置的中心軸線10。此等「動力擷取」機構安排可使擺線式減速機產生-K/i的轉速減降比，其中K為行星元件12的節徑，而i則為元件11與12兩者節徑間之差值。在其環齒輪11為80齒且其齒輪式行星元件12為79齒的典型實例之中(K=80且i=1)，當此減速機所傳輸之機械動力係經由軸15而輸入時，此系統之減速比是為-80。
圖2之示意圖顯示圖1習知技術擺線式減速機所使用之偏軸動力擷取耦合機構。在任何時刻，其典型八支或更多支與擺線盤上之孔接合的滾柱之中，只有一支是在全力地傳輸力矩。例如，在圖中所顯示的偏軸相對角度位置以及轉動方向的情況下，系統中只有滾柱18C與孔 17C的配對正在全力地傳輸動力。
上述情況是屬明顯，因為驅動盤13之孔17C與被驅動板14的滾柱18C互相接觸的邊緣，在順著旋轉方向上必須位於滾柱18C的後方，驅動盤13才得以帶動被驅動板14。依此原則，由於其滾柱與孔之配對的接觸點相對於盤13與板14的轉動方向不對之故，圖中標示為B及D的滾柱與孔之配對皆只局部地產生動力傳輸作用。依同樣原則，由於被驅動的滾柱18G轉進到了原應要進行驅動的孔17G之後方，滾柱18G與孔17G之配對因此而完全未有任何傳動作用。
習知之擺線式齒輪減速機必須倚賴其軸線互相偏離，且具不同節徑的兩元件(齒輪)之間的同步咬合才得以運作。但由於前述偏低利用比例之故，此種機構並非為最佳化的構造：圖2中所有的八對滾柱與孔之配對之中，有一半(即四至五對，依角度位置而定)未能處於驅動負載的位置上。在其另一半配對之中，只有一對能處於全力驅動負載的位置上，其餘的三對則只產生局部的驅動效果。由於類如此種限制之故，擺線式齒輪減速機由於必須依賴單支之滾柱而運作，因此只能達成相對較低的效率。此外，在正常的負載情形之下，由於其精密滾柱必須要在其對應孔之內緣上滾行以繞著其各自對應之縱向軸線而運作，其因此需要有良好的軸承才能達成約80%的效率。
此外，為達到減速比K，擺線式齒輪減速機必須擁有具K+1齒的固定環齒輪。若要達成大的減速比，當其必須負載相當大之額定力矩而必須使用尺寸大的強大齒形時，則其環齒輪之大齒數會使減速機變得龐大笨重。換言之，擺線式減速機若要製作得較為密實，則其額定力矩與功率便會受限。
基於諸如沒有背隙，構造緊密，以及質量相對輕小等優點，另有一種廣泛應用於精密機械以及航太用途的大比例減速機，其是為 由日本東京之調諧驅動器系統公司(Harmonic Drive Systems Inc.)所產製的調諧驅動器(harmonic drive)。調諧驅動器係依習知為應力波齒輪傳動(strain wave gearing)之原理而運作，相對於其他減速裝置，其只具有相對較低的傳動功率。在正常負載情況之下，由於此驅動器於傳送機械動力時，其栓槽輪組件(spline element)隨時皆在彎曲變形，故此種裝置通常亦只能達成約60%的效率。
圖1A以示意圖顯示此種應力波齒輪減速機之截面構造。圖1A之習知技術裝置具有一固定圓形栓槽輪(fixed circular spline)111與一可變形栓槽輪(flex spline)112。當透過驅動器的輸入軸115而被應力波產生器(wave generator)115E所驅動時，可變形栓槽輪112與固定圓形栓槽輪111齒咬合並於其內運動。在圖1A所顯示之例子中，可變形栓槽輪112之齒數為K，而固定圓形栓槽輪111齒數為K+i，則此驅動器裝置之輸出軸116上的減速比即為-K/i。
與擺線式驅動器相類似，若此應力波齒輪驅動器要有大減速比，則其兩栓槽輪之齒數差異便必須盡可能小。雖然習知技術應力波齒輪速度轉換裝置之實體結構與擺線式驅動裝置不同，但應力波齒輪裝置在其運作特性上仍有相同的缺點，即如前述之相對低功率及低動力/重量比等。
此外，除了大比例減降速度轉換之減速裝置以外，另亦有對於可將低輸入轉速提升數十至數百倍以上輸出轉速的增速裝置之需求。與減速之用途相反，增速，特別是大速度轉換比例之增速，亦是同樣重要。
本發明之一目的在於提供一種應力波齒輪速度轉換裝置，其利用二個或以上之齒咬合而可以增進之功率密度進行大比例之速度 轉換。
本發明之另一目的亦在於提供一種應力波齒輪速度轉換裝置，其利用組件之較小變形而以較高效率進行大比例之速度轉換。
本發明之又一目的亦在於提供一種應力波齒輪速度轉換裝置，其利用組件之較小變形而得以較長使用壽命進行大比例之速度轉換。
為達成上述及他目的，本發明提供一種應力波齒輪速度轉換裝置，可將一輸入軸之輸入轉速轉換為一輸出軸之大為減慢或加快之輸出轉速，該裝置具有一對同軸之圓形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TA之一第一圓形栓槽輪與栓槽齒齒數為TD之一第二圓形栓槽輪。一對同軸之可變形栓槽輪包括有栓槽齒齒數為TB之一第一可變形栓槽輪與栓槽齒齒數為TC之一第二可變形栓槽輪。第一圓形栓槽輪與第一可變形栓槽輪於二或更多咬合處齒咬合，且第二圓形栓槽輪則與第二可變形栓槽輪於二或更多咬合處齒咬合，以形成二組齒咬合配對。一應力波產生器組件被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中之一。二組同軸配對之其中一配對之二栓槽輪係互相固定在一起，以在應力波產生器組件上波動周轉，並具有相等之栓槽輪齒咬合節圓周長。二組同軸配對其中之另一配對之一栓槽輪被固定在該轉換裝置之殼體框架上，而其另一栓槽輪則被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中未被連接至應力波產生器組件之另一。圓形與可變形栓槽輪之該些配對滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係。
本發明提供一種應力波齒輪速度轉換裝置，可將一輸入軸之輸入轉速轉換為一輸出軸之大為減慢或加快之輸出轉速，該裝置具有一對同軸之圓形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TA之一第一圓形栓槽輪與栓槽齒齒數為TD之一第二圓形栓槽輪。一對同軸之可變形栓槽輪包括有 栓槽齒齒數為TB之一第一可變形栓槽輪與栓槽齒齒數為TC之一第二可變形栓槽輪。第一圓形栓槽輪與第一可變形栓槽輪齒咬合，第二圓形栓槽輪則與第二可變形栓槽輪齒咬合，形成二組齒咬合配對。一應力波產生器組件被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中之一。其中，二組同軸配對之其中一配對之二栓槽輪係互相固定在一起，以在應力波產生器組件上波動周轉，並具有相等之栓槽輪齒咬合節圓周長。二組同軸配對其中之另一配對之一栓槽輪被固定在該轉換裝置之殼體框架上，而其另一栓槽輪則被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中之另一。圓形與可變形栓槽輪之該些配對滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係。
本發明更提供一種應力波齒輪速度轉換裝置，可將一輸入軸之輸入轉速轉換為一輸出軸之大為減慢或加快之輸出轉速，該裝置具有一對同軸之圓形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TA之一第一圓形栓槽輪與栓槽齒齒數為TD之一第二圓形栓槽輪。一對同軸之可變形栓槽輪包括栓槽齒齒數為TB之一第一可變形栓槽輪與栓槽齒齒數為TC之一第二可變形栓槽輪。第一圓形栓槽輪與第一可變形栓槽輪於一單一咬合處齒咬合，第二圓形栓槽輪則與第二可變形栓槽輪於一單一咬合處齒咬合。一應力波產生器組件被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中之一。其中，二組同軸配對之其中一配對之二栓槽輪係互相固定在一起以在應力波產生器組件上周轉，並具有相等之栓槽輪齒咬合節圓周長。二組同軸配對其中之另一配對之一栓槽輪被固定在該轉換裝置之殼體框架上，而其另一栓槽輪則被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中之另一。圓形與可變形栓槽輪之該些配對滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係。
10,30,40,50,60,70‧‧‧系統中心軸線
110,140,180,190‧‧‧系統中心軸線
11,31,41,51,61,71‧‧‧大環齒輪
111,141‧‧‧大圓形栓槽輪
181,191‧‧‧第一圓形栓槽輪
12,32,42,52,62,72‧‧‧大正齒輪
112,142‧‧‧大可變形栓槽輪
182,192‧‧‧第一可變形栓槽輪
142S,182S‧‧‧可變形栓槽輪栓槽齒
13,33,43,53,63,73‧‧‧小正齒輪
143‧‧‧小可變形栓槽輪
183,193‧‧‧第二可變形栓槽輪
143S,183S‧‧‧可變形栓槽輪栓槽齒
14,34,44,54,64,74‧‧‧小環齒輪
144‧‧‧小圓形栓槽輪
184,194‧‧‧第二圓形栓槽輪
148,188‧‧‧雙可變形栓槽輪組件
15,35,45,55,65,75‧‧‧輸入軸
115,145,185,195‧‧‧輸入軸
33P,33T‧‧‧節徑圈外緣軌跡
1812a,1812b,1812c‧‧‧圓形與可變形栓槽輪咬合點
1834a,1834b,1834c‧‧‧圓形與可變形栓槽輪咬合點
35E,45E,55E,65E,75E‧‧‧行星架組件
115E,145E,185E,195E‧‧‧應力波產生器組件
16,36,46,56,66,76‧‧‧輸出軸
116,146,186‧‧‧輸出軸
17,17C,17G‧‧‧圓孔
18,18C,18G‧‧‧滾柱
19,39,49,59,69,79‧‧‧偏心軸線
52F,61F‧‧‧殼體框架
65W‧‧‧配重塊
圖1之示意圖顯示習知技術大比例擺線式減速機。
圖1A之示意圖顯示另一習知技術大比例應力波齒輪減速機。
圖2之示意圖顯示習知技術擺線式減速機所使用之偏軸動力擷取耦合機構。
圖3之示意圖顯示依據本發明一速度轉換裝置之橫截面，其中顯示本發明裝置所使用之偏軸動力擷取級之構造。
圖4之示意圖顯示依據本發明一速度轉換裝置之橫截面，其中顯示本發明裝置之各組件之尺寸關係。
圖4A之示意圖顯示依據本發明一應力波齒輪速度轉換裝置之橫截面，其中顯示本發明裝置之各組件之尺寸關係。
圖4B之示意圖顯示圖4A裝置之雙可變形栓槽輪。
圖4C之示意圖顯示圖4A之速度轉換裝置沿圖中之4C-4C線所截取之橫截面。
圖4D之示意圖顯示圖4A之速度轉換裝置沿圖中之4D-4D線所截取之橫截面。
圖5及6之示意圖顯示依據本發明二種速度轉換裝置之橫截面，其分別具有不同之輸入及輸出組件安排方式。
圖7之示意圖顯示依據本發明一速度轉換裝置之橫截面，其中顯示符合最佳化速度轉換用途之本發明裝置之各組件之尺寸關係。
圖8A之示意圖顯示依據本發明另一應力波齒輪速度轉換裝置之橫截面，其中顯示本發明裝置之各組件之尺寸關係。
圖8B之示意圖顯示圖8A裝置之雙可變形栓槽輪，其二栓槽輪之齒咬合節圓周長相同。
圖8C之示意圖顯示類同圖8A之一速度轉換裝置沿圖中之8C-8C線所截取之橫截面。
圖8D之示意圖顯示圖8A之速度轉換裝置沿圖中之8D-8D線所截取之橫截面。
圖9A之示意圖顯示具有類同圖8C及8D構造之另一速度轉換裝置之一橫截面。
圖9B之示意圖顯示具有類同圖8C及8D構造之速度轉換裝置之另一橫截面。
圖3之示意圖顯示依據本發明一速度轉換裝置之橫截面，其中顯示本發明裝置所使用，相當於習知偏軸動力擷取級構造的一種等效機構。同時參考圖1及2，圖3中本發明之速度轉換裝置使用動力擷取的不同安排來取代具有多支滾柱18的板14以及與之咬合的具有同數量對應孔17的擺線盤13。
如圖所示，當行星齒輪32在殼體框架上的環齒輪31之內進行行星運動時，與齒輪32同軸固定在一起的行星齒輪33亦在第二對的環齒輪與正齒輪的配對中之環齒輪34內進行行星運動。隨著齒輪33在齒輪34內轉動並游星式地移動，其(節徑圈之)最外緣33P即繪出一個軌跡33T。此軌跡33T被安排與環齒輪34的節徑圓圈完全吻合。亦即，第二組配對中之環齒輪34與其互相咬合之正齒輪33兩者一起，產生與習知技術擺線式齒輪減速機之偏軸動力擷取機構相似的功能，但同時更容許本發明之速度轉換裝置產生遠為更大的速度轉換比例。
圖4之示意圖顯示依據本發明一速度轉換裝置之橫截面，其中顯示本發明裝置之各組件之尺寸關係。本發明之速度轉換裝置具有一對同軸之環齒輪，其包括節徑為A之一大環齒輪41與節徑為D之一 小環齒輪44。本發明裝置另有一對同軸之正齒輪，其包括有節徑為B之一大正齒輪42與節徑為C之一小正齒輪43。大正齒輪42與大環齒輪41齒咬合，而小正齒輪43則與小環齒輪44齒咬合，以形成二組齒咬合配對。一行星架組件(行星托架，carrier member)45E被連結至轉換裝置之輸入軸45。行星架組件45E，其為一般行星齒輪系統中常見行星架的一種短臂的版本，係利用結合輸入軸45(位於整個系統的中心軸線40上)與齒輪42與43之配對(位於其自身之軸線49上)的中心軸所形成。
此外，同軸之二齒輪42與43係互相固定在一起，以在行星架45E上周轉運作。在圖4所繪示之實例中，大環齒輪41係被固定在此速度轉換裝置做為系統之反作用力部件的殼體框架上，而小環齒輪44則被連結至輸出軸。
在此速度轉換齒輪系統裝置之中，其四齒輪41,42,43與44滿足A=K+i,B=K,C=K-j且D=K+i-j之尺寸關係，其中K為大正齒輪42之節徑，i為大環齒輪41與大正齒輪42節徑之差(亦為小環齒輪44與小正齒輪43節徑之差)，而j則為大環齒輪41與小環齒輪44節徑之差(亦為大正齒輪42與小正齒輪43節徑之差)。
圖4中之速度轉換裝置係利用行星架45E做為輸入，小環齒輪44做為輸出，大環齒輪41則做為反作用力部件。此時互相固定在一起的同軸二正齒輪42及43則在系統內進行游星式周轉運動。圖4之速度轉換裝置所達成之速度轉換比例為K(K+i-j)/ij。在以齒輪為基礎所建造的此種速度轉換系統之中，若圖中依A,B,C及D標示其齒輪節徑之各齒輪齒數分別為16T(齒)，15T,14T及15T，且其各齒輪之模數(module)為10，亦即，K=150mm(15cm),i=10mm(1cm)且j=10mm(1cm)，則其轉換比例便為225。注意到此裝置同樣亦可供升速之用途，只需反轉輸入及輸出軸之安排即可。
相較之下，習知之擺線式減速機(圖1)若其A節徑為16T且B節徑為15T之情況，則其速度轉換比例便只有-15。此表示，在相同的齒數條件之下，本發明之速度轉換裝置所可達成的速度轉換比例為傳統擺線式齒輪系統的平方倍。
圖4A之示意圖顯示依據本發明一應力波齒輪速度轉換裝置之橫截面，其中顯示本發明裝置之各組件之尺寸關係。此應力波齒輪速度轉換裝置具有一對同軸圓形栓槽輪，其中包括具有齒數為A之一大圓形栓槽輪141，以及具有齒數為D之一小圓形栓槽輪144。此裝置亦具有一對同軸可變形栓槽輪，其中包括具有齒數為B之一大可變形栓槽輪142，以及具有齒數為C之一小可變形栓槽輪143。大圓形栓槽輪141與大可變形栓槽輪142互相齒咬合，而小圓形栓槽輪144則與小可變形栓槽輪143互相齒咬合，形成兩組齒咬合配對。一應力波產生器145E被連接至此速度轉換裝置之輸入軸145。應力波產生器145E，係利用將可變形栓槽輪142與143之配對與輸入軸145(與整個系統的中心軸140同軸)，兩者組合在一起而構成。
此外，同軸的兩可變形栓槽輪142及143係互相固定在一起，以在應力波產生器145E之上波動運轉。在圖4A所描述之實例之中，大圓形栓槽輪141係被固定在此速度轉換裝置做為系統之反作用力部件的殼體框架上，而小圓形栓槽輪144則被連結至輸出軸146。
在此速度轉換齒輪系統裝置之中，其四栓槽輪141，142,143與144滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係，其中TK為大可變形栓槽輪142之齒數，i為大圓形栓槽輪141與大可變形栓槽輪142齒數之差(亦為小圓形栓槽輪144與小可變形栓槽輪143齒數之差)，而Tj則為大圓形栓槽輪141與小圓形栓槽輪144齒數之差(亦為大可變形栓槽輪142與小可變形栓槽輪143齒數之差)。
圖4A中之應力波齒輪速度轉換裝置係利用應力波產生器145E做為輸入，小圓形栓槽輪144做為輸出，大圓形栓槽輪141則做為反作用力部件。此時互相固定在一起的同軸二個可變形栓槽輪142及143則在系統內變形運動。圖4A之速度轉換裝置所達成之速度轉換比例為TK(TK+Ti-Tj)/TiTj。在以栓槽輪為基礎所建造的此種速度轉換系統之中，若TA=16T(齒)，TB=15T,TC=14T及TD=15T，即，TK=15,Ti=1 and Tj=1，則其速度轉換-減速-比例便為225。當然，此裝置同樣亦可供升速之用途，只需反轉輸入及輸出軸之安排即可。
圖4B之示意圖顯示可變形栓槽輪142與143係被固定在一起以形成圖4A裝置之雙可變形栓槽輪。在圖4A所顯示本發明應力波齒輪速度轉換裝置之一較佳實施例之中，組件148可利用單一金屬管件加工製造而成。兩組栓槽齒142S與143S係分別形成在可變形栓槽輪142及143的圓柱形外表面上。注意到圖4B中僅只繪示數個栓槽齒，實際上栓槽齒142S與143S應要分別完全環繞可變形栓槽輪142及143的圓柱形外表面。
圖4C之示意圖顯示圖4A之速度轉換裝置沿圖中之4C-4C線所截取之橫截面，而圖4D則顯示沿4D-4D線所截取之橫截面。
本發明之速度轉換裝置，依其各組成齒輪與其行星架組件之不同輸入，輸出與反作用力部件之功能指定，而可以應用於不同的速度轉換組構用途之中。本發明用於一般用途的速度轉換裝置，即，不論是將其環齒輪或正齒輪固定以提供反作用力而使用於減速或升速之用途，其機構建造之安排可有一對同軸之環齒輪，包括節徑標示為A之一大環齒輪與節徑為D之一小環齒輪。其亦有一對同軸之正齒輪，包括有節徑為B之一大正齒輪與節徑為C之一小正齒輪。大正齒輪與大環齒輪齒咬合，而小正齒輪則與小環齒輪齒咬合，以形成二組齒咬合配對。其一行星架組件 可被連結至此裝置之輸入或輸出軸兩者其中之一。其二組同軸配對其中之一配對之二齒輪係互相固定在一起，以在行星架上周轉運作。二組同軸配對其中之另一配對之一齒輪被固定在此裝置之殼體框架上，而其另一齒輪則被連結至此裝置之輸入與輸出軸兩者其中之另一。在此速度轉換裝置之中，其四齒輪須滿足A=K+i,B=K,C=K-j且D=K+i-j之尺寸關係。
圖5及6之示意圖顯示依據本發明二種速度轉換裝置之橫截面，其分別具有不同之輸入及輸出組件安排方式。圖5及6中之實例各顯示利用二對具不同齒輪模數(gear module number)之環齒輪與正齒輪之配對所建構，超過200以上減速比之減速器。兩實例其中第一對咬合配對之大環齒輪與大正齒輪，皆為模數2(即，M2),80齒之環齒輪51及61，其節徑為160mm，以及皆為75T,M2之正齒輪52及62，其節徑為150mm。兩實例第二對咬合配對之小環齒輪與小正齒輪，則皆為模數2.5,60齒之環齒輪54及64，其節徑為150mm，以及皆為56T,M2.5之正齒輪53及63，其節徑為140mm。如此，當圖5中之組構將其大正齒輪固定在轉換裝置系統的殼體框架上以提供反作用力時，其所達成之減速比即為-224。
另一方面，圖6之裝置之組構型態，其雖然使用了與圖5相同的四只齒輪，但其各齒輪之輸入，輸出與反作用力功能指定則與圖4中所描述之系統一樣，其大環齒輪61係被固定在殼體框架61F上而為反作用力部件。
注意到圖5與6中之實例之尺寸組構為K：i：j=15：1：1(75TxM2：(80TxM2-75TxM2)：(80TxM2-60TxM2.5)=150mm：10mm：10mm=15：1：1)。
總結而言，例如圖4所描述之本發明速度轉換裝置可有列示於表1中之四種不同速度轉換設定組態。以下表1及2中，各列中之R,O與I分別表示本發明裝置之各轉動組件的反作用力，輸出與輸入功 能派定。
如同可以理解者，只要簡單地改變I及O的角色指定，表1中之各減速組構可以很容易地加以變換成為增速組構。
圖7之示意圖顯示依據本發明一速度轉換裝置之橫截面，其中顯示符合重量，尺寸或功率密度上具最佳化速度轉換用途之本發明裝置之各組件之尺寸關係。在此特殊狀態之中，上列表1的組構即變為以下之表2。
以上二表中所列之轉速減降比例顯示，使用K值為中心齒數(其i與j值簡化為1)的齒輪，本發明之裝置即可建構實質減速比為K2的減速器。此可對比於傳統習知擺線齒輪減速器之減速比數值K。
注意到，如同習於本技藝者所可以理解的，正常情況之下在一環齒輪內部咬合的正齒輪(即，外齒輪)，其齒數必須足夠地小於環齒輪之齒數。以一般常見之20度壓力角(pressure angle)齒輪為例，通常兩者必須要有8齒以上的齒數差異。若要在系統中使用較小的齒數差異，則避免兩齒輪間之相互齒干擾(gear interference)的一種典型作法是在齒形上施行齒形偏移(profile shifting for the gears)。另一種作法則是採用較大的壓力角。
此外，由於本發明速度轉換裝置之二同軸配對之游星周轉組件之尺寸，相對於其所分別咬合之另一同軸配對之尺寸乃是相當接近，因此實際上只能使用一組游星周轉組件之配對。因此本發明之轉換裝置在實際施行時，配重塊(counterweight)的使用是有其必要的，此即如同圖6之實施例中以示意方式所描繪的配重塊65W。此配重塊係被利用來平衡偏離在系統之旋轉對稱中心軸外的游星周轉之同軸齒輪配對的質量。
例如圖4A所描述之本發明應力波齒輪速度轉換裝置可有列示於表3中，至少二種實用之不同速度轉換設定組態。以下表3及4中，各列中之R,O與I分別表示本發明裝置之各轉動組件的反作用力，輸出與輸入功能派定。表3及4所列者，係對應於前述表1及2中以漸開 線或擺線齒形(involute or cycloidal gear profiles)所建構本發明速度轉換裝置之組構1及2。不過，當以應力波齒輪來建構本發明之速度轉換裝置時，前述組構3及4之構造亦屬可行。
此外，表3中所列應力波齒輪減速構形亦同樣可輕易地轉換為升速構形，只須簡單轉換輸入輸出軸之角色即可。
雖然圖式中並未明確描繪，但本發明圖4A所描述應力波齒輪速度轉換裝置之一最佳化構形，可於表4中列出其特性。此構形係對比於前述圖7之以一般標準齒輪(漸開線或擺線齒形)所建構之本發明速度轉換裝置，其重量，體積，以及對應之功率密度可獲得最佳化。
圖8A之示意圖顯示依據本發明另一應力波齒輪速度轉換裝置之橫截面，其中顯示本發明裝置之各組件之尺寸關係。
類如圖4A之實施例所描述者，本發明此應力波齒輪速度轉換裝置具有一對同軸圓形栓槽輪，其中包括具有齒數為TA之一第一圓形栓槽輪181，以及具有齒數為TD之一第二圓形栓槽輪184。此裝置亦具有一對同軸可變形栓槽輪，其中包括具有齒數為TB之一第一可變形栓槽輪182，以及具有齒數為TC之一第二可變形栓槽輪183。第一圓形栓槽輪181與第一可變形栓槽輪182互相齒咬合，而第二圓形栓槽輪184則與第二可變形栓槽輪183互相齒咬合，形成兩組齒咬合配對。一應力波產生器185E被連接至此速度轉換裝置之輸入軸185。應力波產生器185E，係利用將可變形栓槽輪182與183之配對與輸入軸185(與整個系統的中心軸180同軸)，兩者組合在一起而構成。
此外，同軸的兩可變形栓槽輪182及183係互相固定在一起，以在應力波產生器185E之上波動運轉。在圖8A所描述之實例之中，第一圓形栓槽輪181係被固定在此速度轉換裝置做為系統之反作用力部件的殼體框架上，而第二圓形栓槽輪184則被連結至輸出軸186。
在此速度轉換齒輪系統裝置之中，其四栓槽輪181,182,183與184滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係，其中TK為第一可變形栓槽輪182之齒數，i為第一圓形栓槽輪181與第一可變形栓槽輪182齒數之差(亦為第二圓形栓槽輪184與第二可變形栓槽輪183齒數之差)，而Tj則為第一圓形栓槽輪181與第二圓形栓槽輪184齒數之差(亦為第一可變形栓槽輪182與第二可變形栓槽輪183齒數之差)。
與利用一般齒輪所建造之速度轉換裝置相較之下，本發明應力波齒輪速度轉換裝置之尺寸構形，如同前述，其四只栓槽輪之齒數必須滿足一關係式。應力波齒輪速度轉換裝置之二只圓形栓槽輪當然具有其等效節徑，然其二只可變形栓槽輪，由於其運作時隨時皆改變其形狀，因此並無固定圓形之節徑可言。不論是以一般漸開線齒形齒輪或以應力波齒輪所建造，若要獲得相對較大之速度轉換比例，不論是減速或升速，依據本發明之速度轉換裝置，其i及j值(一般齒輪)或其Ti及Tj(應力波齒輪)需要越小值越好。
圖8A中之應力波齒輪速度轉換裝置係利用應力波產生器185E做為輸入，第二圓形栓槽輪184做為輸出，第一圓形栓槽輪181則做為反作用力部件。此時互相固定在一起的同軸二個可變形栓槽輪182及183則在系統內變形運動。圖8A之速度轉換裝置所達成之速度轉換比例為TK(TK+Ti-Tj)/TiTj。在以栓槽輪為基礎所建造的此種速度轉換系統之中，若TA=63T(齒)，TB=60T,TC=57T及TD=60T，即，TK=60,Ti=3且Tj=3，則其速度轉換-減速-比例便為400。當然，此裝置同樣亦可供升速之用途，只需反轉輸入及輸出軸之安排即可。
圖8B之示意圖顯示可變形栓槽輪182與183係被固定在一起以形成圖8A裝置之雙可變形栓槽輪。在圖8A所顯示本發明應力波齒輪速度轉換裝置之一較佳實施例之中，組件188可利用單一金屬管件加工製造而成。兩組栓槽齒182S與183S係分別形成在可變形栓槽輪182及183的圓柱形外表面上。注意到圖8B中僅只繪示數個栓槽齒，實際上栓槽齒182S與183S應要分別完全環繞可變形栓槽輪182及183的圓柱形外表面。
另亦注意到圖8B所示可應用於圖8A裝置中之雙可變形栓槽輪組件188，其二可變形栓槽輪182及183之齒咬合節圓周長(tooth engagement pitch circle circumference lengths)是相同的。換言之，即便此二可變形栓槽輪在本發明之速度轉換裝置運作時隨時皆在變形，然其各與對應圓形栓槽輪以齒咬合位置所在之周緣，即其節圓周長，兩者是相同的。與圖4B所描述，其齒咬合節圓周長不同的雙可變形栓槽輪組件148相較之下，圖8B之雙可變形栓槽輪組件188具有其優點。運作時，組件188可降低其兩可變形栓槽輪182與183之間的機械應力集中，並因而可以獲得較長之使用壽命。
另亦再注意到，為使圖8B中二可變形栓槽輪182與183具有實質相等之齒咬合節圓周長，兩者其各自「等效齒模數」(“effective gear module”)，即其栓槽輪中之咬合齒對應於一般齒輪模數之等效模數，由於兩者具有不同齒數之故，必須為不同之等效模數。由於栓槽輪之齒(spline)並非標準齒(如具特定齒形之漸開線齒)，此需求並無特別不利後果，並且，栓槽齒亦相對較容易製作。
圖8C之示意圖顯示類同圖8A之一速度轉換裝置沿圖中之8C-8C線所截取之橫截面，而圖8D則顯示沿8D-8D線所截取之橫截面。當與圖4C及4D中之對應構形互相對照時，注意到圖8C及8D之構形在其兩組圓形與可變形栓槽輪咬合安排之中各有三組齒咬合處，即第一組圓形栓槽輪181與可變形栓槽輪182咬合處(圖8C)1812a,1812b與1812c，以及第二組圓形栓槽輪184與可變形栓槽輪183咬合處(圖8D)1834a,1834b與1834c。圖8C及8D之構形因此可以具有較大之負載能力。
作為一實例，若圖8A之裝置具有前述之400比1速度轉換比例，其齒數分別為TA=63T(齒)，TB=60T,TC=57T及TD=60T，或者，其TK=60,Ti=3且Tj=3。在此系統中，第一圓形栓槽輪181上，在其與第一可變形栓槽輪182互相咬合的每二相鄰咬合處之間，如1812a 與1812b之間，其有21只栓槽齒(總共63只栓槽齒平均分配於三個咬合處)。相較之下，第一可變形栓槽輪182上，在其與第一圓形栓槽輪181互相咬合的每二相鄰咬合處之間，如1812a與1812b之間，則有20只栓槽齒(總共60只栓槽齒平均分配於三個咬合處)。此等平均之咬合分配是可能的，因在二相鄰咬合處1812a與1812b之間，兩栓槽輪181與182之間出現了至少剛好一齒的整數齒差，即栓槽輪181的21齒與栓槽輪182的20齒之間差異為1齒。同樣的情形亦出現在咬合處1812b與1812c之間，以及咬合處1812c與1812a之間。
另一方面，就圖8D所顯示第二對的栓槽輪184與183之間的咬合而言，在第二圓形栓槽輪184上，在其與第二可變形栓槽輪183互相咬合的每二相鄰咬合處之間，如1834a與1834b之間，其有20只栓槽齒(60只栓槽齒分配於三咬合處)。第二可變形栓槽輪183上，在其與第二圓形栓槽輪184互相咬合的每二相鄰咬合處之間，如1834a與1834b之間，則有19只栓槽齒(57只栓槽齒分配三咬合處)。在其二相鄰咬合處1834a與1834b之間，兩栓槽輪184與183之間亦出現了至少剛好一齒的整數齒差，即栓槽輪184的20齒與栓槽輪183的19齒。同樣的情形亦出現在咬合處1834b與1834c之間，以及咬合處1834c與1834a之間。
在上述配合圖8C及8D所描述之實例之中，對應栓槽輪間的齒咬合分配可以完美對稱，而這使得本發明應力波齒輪速度轉換裝置中的旋轉元件，即其二只可變形栓槽輪182與183，在被應力波產生器185E所驅動而運轉之時，其雖然隨時變形，但其形狀仍隨時為具有完全對稱之形狀，其亦因此而沒有質心偏移之問題，亦因而不需要使用配重塊。
作為另一實例，假設圖8A之裝置構形為TA=63T,TB=59T,TC=57T且TD=61T，或者，TK=63,Ti=4且Tj=2。根據表3， 此系統之減速比為449.875。此系統中三個齒咬合處之安排可為，參考圖8C，在第一圓形栓槽輪181上，其咬合處1812a與1812b之間可有21只栓槽齒，而在第一可變形栓槽輪182上則有20只栓槽齒。此一齒之整數齒差容許第一圓形栓槽輪181與第一可變形栓槽輪182間之咬合。同樣的情形，在咬合處1812b與1812c之間，第一圓形栓槽輪181與第一可變形栓槽輪182間分別有21只與20只栓槽齒。不過，在咬合處1812c與1812a之間，第一圓形栓槽輪181與第一可變形栓槽輪182間則分別有21只與19只栓槽齒，兩者之間出現了二齒之整數齒差。
另一方面，就圖8D的第二對的栓槽輪184與183之間的咬合而言，在第二圓形栓槽輪184上，其與第二可變形栓槽輪183互相咬合的咬合處1834a與1834b之間，其有20只栓槽齒。第二可變形栓槽輪183上，在相同的咬合處1834a與1834b之間則有19只栓槽齒。此為一齒的整數齒差。在咬合處1834b與1834c之間，同樣安排了相同的一齒的整數齒差。不過，在咬合處1834c與1834a之間，第二圓形栓槽輪184上有21只栓槽齒，而在第二可變形栓槽輪183上則仍為19只栓槽齒，此為二齒的整數齒差。
在此例中，每一組相鄰咬合處之間的栓槽齒整數齒差無法完美安排，致使此部應力波齒輪速度轉換裝置中的旋轉元件，即其二只可變形栓槽輪182與183，在被應力波產生器185E驅動而運轉之時，其隨時變形的形狀無法形成完全對稱之形狀，其亦因此產生了質心偏移離開軸心的問題。然而，由於此偏移量相對極為微小，因此利用諸如在應力波產生器185E上適當位置移除質量即可獲得平衡。
圖9A之示意圖顯示類同具有圖8C及8D構造之另一速度轉換裝置之一橫截面，而圖9B則顯示其另一橫截面。此實施例中其圓形栓槽輪191及194與其對應可變形栓槽輪192及193間之咬合處數量為 四處，其因此亦可擁有更大的功率。
不過，注意到若咬合處之數目減降為一處，雖然功率亦相對減降，但其可變形栓槽輪卻可以另一組圓形栓槽輪來取代。換言之，系統中的持續變形因素被排除掉了，系統之壽命亦因此而得以增加。
雖然本發明己經由較佳實施例描繪說明如上，然以上說明並非用以限定本發明。在不脫離於本發明精神之情況下，任何熟悉本技藝者當可做些許更動與變化。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
180‧‧‧系統中心軸
181‧‧‧第一圓形栓槽輪
182‧‧‧第一可變形栓槽輪
183‧‧‧第二可變形栓槽輪
184‧‧‧第二圓形栓槽輪
185‧‧‧輸入軸
185E‧‧‧應力波產生器組件
186‧‧‧輸出軸
188‧‧‧雙可變形栓槽輪組件

Claims (27)

  1. 一種應力波齒輪速度轉換裝置，可將一輸入軸之輸入轉速轉換為一輸出軸之輸出轉速，該裝置包含：一對同軸之圓形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TA之一第一圓形栓槽輪與栓槽齒齒數為TD之一第二圓形栓槽輪；一對同軸之可變形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TB之一第一可變形栓槽輪與栓槽齒齒數為TC之一第二可變形栓槽輪；第一圓形栓槽輪與第一可變形栓槽輪齒咬合，且第二圓形栓槽輪則與第二可變形栓槽輪齒咬合，以形成二組齒咬合配對；與一應力波產生器組件，其被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中之一；其中二組同軸配對之其中一配對之二栓槽輪係互相固定在一起，以在應力波產生器組件上波動周轉，並具有相等之栓槽輪齒咬合節圓周長；二組同軸配對其中之另一配對之一栓槽輪被固定在該轉換裝置之殼體框架上，而其另一栓槽輪則被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中未被連接至應力波產生器組件之另一；且圓形與可變形栓槽輪之該些配對滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係。
  2. 如申請專利範圍項1之裝置，其中Ti與Tj皆小於5。
  3. 如申請專利範圍項1之裝置，其中TK/Ti小於30/1或TK/Tj小於30/1。
  4. 如申請專利範圍項1之裝置，其中Ti等於Tj。
  5. 如申請專利範圍項1之裝置，其中連結至應力波產生器組件之輸入與輸出軸兩者其中之一是為輸入軸。
  6. 如申請專利範圍項1之裝置，其中連結至應力波產生器組件之輸入與輸出軸兩者其中之一是為輸出軸。
  7. 一種應力波齒輪速度轉換裝置，可將一輸入軸之輸入轉速轉換為一輸出軸之輸出轉速，該裝置包含：一對同軸之圓形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TA之一第一圓形栓槽輪與栓槽齒齒數為TD之一第二圓形栓槽輪；一對同軸之可變形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TB之一第一可變形栓槽輪與栓槽齒齒數為TC之一第二可變形栓槽輪；第一圓形栓槽輪與第一可變形栓槽輪齒咬合，且第二圓形栓槽輪則與第二可變形栓槽輪齒咬合，以形成二組齒咬合配對；與一應力波產生器組件，其被連結至該轉換裝置之輸入軸；其中二組同軸配對之其中一配對之二栓槽輪係互相固定在一起，以在應力波產生器組件上波動周轉，並具有相等之栓槽輪齒咬合節圓周長；二組同軸配對其中之另一配對之一栓槽輪被固定在該轉換裝置之殼體框架上，而其另一栓槽輪則被連結至該轉換裝置之未被連接至應力波產生器組件之輸出軸；且圓形與可變形栓槽輪之該些配對滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係。
  8. 如申請專利範圍項7之裝置，其中Ti與Tj皆小於5。
  9. 如申請專利範圍項7之裝置，其中TK/Ti小於30/1或TK/Tj小於30/1。
  10. 如申請專利範圍項7之裝置，其中Ti等於Tj。
  11. 如申請專利範圍項7之裝置，其中其二栓槽輪被互相固定在一起以在應力波產生器組件上波動周轉之同軸栓槽輪配對係為該些可變形栓槽輪之同軸配對。
  12. 如申請專利範圍項7之裝置，其中其二栓槽輪被互相固定在一起以在應力波產生器組件上波動周轉之同軸栓槽輪配對係為該些圓形栓槽輪之同軸配對。
  13. 一種應力波齒輪速度轉換裝置，可將一輸入軸之輸入轉速轉換為一輸出軸之輸出轉速，該裝置包含：一對同軸之圓形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TA之一第一圓形栓槽輪與栓槽齒齒數為TD之一第二圓形栓槽輪；一對同軸之可變形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TB之一第一可變形栓槽輪與栓槽齒齒數為TC之一第二可變形栓槽輪；第一圓形栓槽輪與第一可變形栓槽輪齒咬合，且第二圓形栓槽輪則與第二可變形栓槽輪齒咬合，以形成二組齒咬合配對；與一應力波產生器組件，其被連結至該轉換裝置之輸出軸；其中 二組同軸配對之其中一配對之二栓槽輪係互相固定在一起，以在應力波產生器組件上波動周轉，並具有相等之栓槽輪齒咬合節圓周長；二組同軸配對其中之另一配對之一栓槽輪被固定在該轉換裝置之殼體框架上，而其另一栓槽輪則被連結至該轉換裝置之未被連接至應力波產生器組件之輸入軸；且圓形與可變形栓槽輪之該些配對滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係。
  14. 一種應力波齒輪速度轉換裝置，可將一輸入軸之輸入轉速轉換為一輸出軸之輸出轉速，該裝置包含：一對同軸之圓形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TA之一第一圓形栓槽輪與栓槽齒齒數為TD之一第二圓形栓槽輪；一對同軸之可變形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TB之一第一可變形栓槽輪與栓槽齒齒數為TC之一第二可變形栓槽輪；第一圓形栓槽輪與第一可變形栓槽輪於二或更多咬合處齒咬合，且第二圓形栓槽輪則與第二可變形栓槽輪於二或更多咬合處齒咬合，以形成二組齒咬合配對；與一應力波產生器組件，其被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中之一；其中二組同軸配對之其中一配對之二栓槽輪係互相固定在一起，以在應力波產生器組件上波動周轉；二組同軸配對其中之另一配對之一栓槽輪被固定在該轉換裝置之殼體框架上，而其另一栓槽輪則被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中未被連接至應力波產生器組件之另一；且圓形與可變形栓槽輪之該些配對滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係。
  15. 如申請專利範圍項14之裝置，其中Ti與Tj皆小於5。
  16. 如申請專利範圍項14之裝置，其中TK/Ti小於30/1或TK/Tj小於30/1。
  17. 如申請專利範圍項14之裝置，其中Ti等於Tj。
  18. 如申請專利範圍項14之裝置，其中連結至應力波產生器組件之輸入與輸出軸兩者其中之一是為輸入軸。
  19. 如申請專利範圍項14之裝置，其中連結至應力波產生器組件之輸入與輸出軸兩者其中之一是為輸出軸。
  20. 一種應力波齒輪速度轉換裝置，可將一輸入軸之輸入轉速轉換為一輸出軸之輸出轉速，該裝置包含：一對同軸之圓形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TA之一第一圓形栓槽輪與栓槽齒齒數為TD之一第二圓形栓槽輪；一對同軸之可變形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TB之一第一可變形栓槽輪與栓槽齒齒數為TC之一第二可變形栓槽輪；第一圓形栓槽輪與第一可變形栓槽輪於二或更多咬合處齒咬合，且第二圓形栓槽輪則與第二可變形栓槽輪於二或更多咬合處齒咬合，以形成二組齒咬合配對；與一應力波產生器組件，其被連結至該轉換裝置之輸入軸；其中二組同軸配對之其中一配對之二栓槽輪係互相固定在一起，以在應力波產生器組件上波動周轉； 二組同軸配對其中之另一配對之一栓槽輪被固定在該轉換裝置之殼體框架上，而其另一栓槽輪則被連結至該轉換裝置未被連接至應力波產生器組件之輸出軸；且圓形與可變形栓槽輪之該些配對滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係。
  21. 如申請專利範圍項20之裝置，其中Ti與Tj皆小於5。
  22. 如申請專利範圍項20之裝置，其中TK/Ti小於30/1或TK/Tj小於30/1。
  23. 如申請專利範圍項20之裝置，其中Ti等於Tj。
  24. 如申請專利範圍項20之裝置，其中其二栓槽輪被互相固定在一起以在應力波產生器組件上波動周轉之同軸栓槽輪配對係為該些可變形栓槽輪之同軸配對。
  25. 如申請專利範圍項20之裝置，其中其二栓槽輪被互相固定在一起以在應力波產生器組件上波動周轉之同軸栓槽輪配對係為該些圓形栓槽輪之同軸配對。
  26. 一種應力波齒輪速度轉換裝置，可將一輸入軸之輸入轉速轉換為一輸出軸之輸出轉速，該裝置包含：一對同軸之圓形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TA之一第一圓形栓槽輪與栓槽齒齒數為TD之一第二圓形栓槽輪；一對同軸之可變形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TB之一第一可變形 栓槽輪與栓槽齒齒數為TC之一第二可變形栓槽輪；第一圓形栓槽輪與第一可變形栓槽輪於二或更多咬合處齒咬合，且第二圓形栓槽輪則與第二可變形栓槽輪於二或更多咬合處齒咬合，以形成二組齒咬合配對；與一應力波產生器組件，其被連結至該轉換裝置之輸出軸；其中二組同軸配對之其中一配對之二栓槽輪係互相固定在一起，以在應力波產生器組件上波動周轉；二組同軸配對其中之另一配對之一栓槽輪被固定在該轉換裝置之殼體框架上，而其另一栓槽輪則被連結至該轉換裝置未被連接至應力波產生器組件之輸入軸；且圓形與可變形栓槽輪之該些配對滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係。
  27. 一種應力波齒輪速度轉換裝置，可將一輸入軸之輸入轉速轉換為一輸出軸之輸出轉速，該裝置包含：一對同軸之圓形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TA之一第一圓形栓槽輪與栓槽齒齒數為TD之一第二圓形栓槽輪；一對同軸之可變形栓槽輪，其包括栓槽齒齒數為TB之一第一可變形栓槽輪與栓槽齒齒數為TC之一第二可變形栓槽輪；第一圓形栓槽輪與第一可變形栓槽輪於一單一咬合處齒咬合，且第二圓形栓槽輪則與第二可變形栓槽輪於一單一咬合處齒咬合，以形成二組齒咬合配對；與一應力波產生器組件，其被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中之一；其中二組同軸配對之其中一配對之二栓槽輪係互相固定在一起，以在應力波產生器組件上周轉，並具有相等之栓槽輪齒咬合節圓周長； 二組同軸配對其中之另一配對之一栓槽輪被固定在該轉換裝置之殼體框架上，而其另一栓槽輪則被連結至該轉換裝置之輸入與輸出軸兩者其中未被連接至應力波產生器組件之另一；且圓形與可變形栓槽輪之該些配對滿足TA=TK+Ti,TB=TK,TC=TK-Tj且TD=TK+Ti-Tj之齒數關係。
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