TWI571573B - Spiral Lubrication Harmonic Reducer - Google Patents

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TWI571573B TW104126610A TW104126610A TWI571573B TW I571573 B TWI571573 B TW I571573B TW 104126610 A TW104126610 A TW 104126610A TW 104126610 A TW104126610 A TW 104126610A TW I571573 B TWI571573 B TW I571573B
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Zheng-Ming Su
Jian-An Lin
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Hiwin Tech Corp
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螺旋潤滑式諧波減速機
本發明與諧波減速機有關，特別是指一種螺旋潤滑式諧波減速機。
諧波減速機是一種具有高減速比的減速裝置，在習知的結構配置上主要包含有一剛性內齒環、一設於剛性內齒環內之撓性外齒杯，以及一可轉動地設於撓性外齒杯內之波產生器，當波產生器組裝於撓性外齒杯之後，撓性外齒杯會被波產生器之外周緣所推頂而變成橢圓形，藉此，當波產生器受到動力源之驅動而開始轉動時，剛性內齒環與撓性外齒杯之間在波產生器之長軸處可以完全咬合，而在波產生器之短軸處會完全脫離，由於剛性內齒環與撓性外齒杯之間有齒數的差異，所以當波產生器持續轉動時，此一齒數差異便能達到高減速比的效果，如此即可產生高力矩之輸出。
為了達到延長壽命及降低磨耗的效果，在習用技術方面具有不同的潤滑設計，例如US7,905,326專利案主要是讓潤滑油經由剛性內齒環之供油路注入撓性外齒杯之供油孔內，讓波產生器獲得潤滑效果，但是由於撓性外齒杯在作動過程中會不斷地產生彈性變形，所以在供油孔的位置很容易發生應力集中的現象而導致撓性外齒杯的結構損壞。另一方面，JPY1994015151專利案是用凹凸配合的方式將撓性外齒杯與潤滑油容置機構組裝在一起，但是潤滑油容置機構跟撓性外齒杯及 軸承之間可能會產生額外的碰撞，使得整體的潤滑效率會連帶受到影響。
本發明之主要目的在於提供一種螺旋潤滑式諧波減速機，其能夠充分地進行潤滑，藉以達到延長壽命及降低磨耗的效果。
為了達成上述目的，本發明之諧波減速機包含有一剛性內齒環、一撓性外齒杯、一波產生器，以及一擾流件。該波產生器具有一軸承、一橢圓輪，以及一聯軸器，該軸承設於該撓性外齒杯內，該橢圓輪設於該軸承內，該聯軸器連接於橢圓輪，使得該波產生器與該撓性外齒杯之間形成一儲油空間；該擾流件位於該儲油空間內且具有一轉軸部與一葉片，該轉軸部連接該波產生器之聯軸器，該葉片設於該轉軸部之外周面且沿著該轉軸部之軸向呈螺旋狀延伸。
由上述可知，當該聯軸器受到一動力源之驅動而開始轉動時，該擾流件會透過該葉片帶動潤滑油於該儲油空間內產生對流，使該波產生器之軸承能夠獲得充分的潤滑效果。
10‧‧‧螺旋潤滑式諧波減速機
20‧‧‧剛性內齒環
30‧‧‧撓性外齒杯
40‧‧‧波產生器
41‧‧‧軸承
42‧‧‧橢圓輪
421‧‧‧第一凹部
43‧‧‧聯軸器
431‧‧‧聯軸部
432‧‧‧底盤部
433‧‧‧軸孔
434‧‧‧第二凹部
44‧‧‧內環
45‧‧‧外環
47‧‧‧轉接板
471‧‧‧第一凸部
472‧‧‧第二凸部
48‧‧‧儲油空間
50‧‧‧擾流件
51‧‧‧轉軸部
52‧‧‧葉片
53‧‧‧牙峰
54‧‧‧牙谷
55‧‧‧注油通道
56‧‧‧縱向段
57‧‧‧橫向段
60‧‧‧防漏蓋板
第1圖為本發明第1實施例之立體組合圖。
第2圖為本發明第1實施例之立體分解圖。
第3圖為本發明第1實施例之剖視圖，主要顯示潤滑油在聯軸器正轉時之對流狀態。
第4圖類同於第3圖，主要顯示潤滑油在聯軸器反轉時之對流狀態。
第5圖為本發明第1實施例之另一剖視圖，主要顯示波產生器與擾流件之間的尺寸關係。
第6圖為本發明第2實施例之剖視圖，主要顯示波產生器與擾流件之間的尺寸關係。
第7圖為本發明第3實施例之剖視圖。
第8圖為本發明第4實施例之擾流件的立體圖。
請先參閱第1及2圖，本發明第1實施例之螺旋潤滑式諧波減速機10包含有一剛性內齒環20、一撓性外齒杯30、一波產生器40，以及一擾流件50。
撓性外齒杯30設於剛性內齒環20內且與剛性內齒環20之間嚙接在一起。
如第2及3圖所示，波產生器40具有一軸承41、一橢圓輪42，以及一聯軸器43。軸承41設於撓性外齒杯30內且具有一內環44及一環繞於內環44之外環45；橢圓輪42設於軸承41之內環44內；聯軸器43具有一聯軸部431、一連接聯軸部431之底盤部432，以及一貫穿聯軸部431與底盤部432之軸孔433，而且，聯軸器43與橢圓輪42之間藉由一轉接板47組裝在一起，轉接板47之兩相對側面分別具有二相對之第一凸部471與二相對之第二凸部472，橢圓輪42朝轉接板47之一側面具有二相對之第一凹部421，聯軸器43之底盤部432的周緣具有二相對之第二凹部434，藉此，如第2及3圖所示，橢圓輪42藉由第一凹部421卡接於轉接板44之第一凸部471，聯軸器43藉由第二凹部434卡接於轉接板44之第二 凸部472，如此即完成聯軸器43與橢圓輪42之間的組裝。此外，在波產生器40安裝於撓性外齒杯30內之後，波產生器40與撓性外齒杯30之間會形成一儲油空間48(如第3及4圖所示)，用以儲存潤滑油。
如第2及3圖所示，擾流件50位於儲油空間49內且具有一轉軸部51，擾流件50藉由轉軸部51之頂端卡接於聯軸器43之軸孔433內，使得擾流件50能夠隨著聯軸器43轉動，此外，擾流件50在本實施例中具有一葉片52，葉片52連接於轉軸部51之外周面且沿著轉軸部51之軸向呈螺旋狀延伸，用以對儲油空間48內之潤滑油進行擾動。
當擾流件50之轉軸部51為圓柱體結構時(如第5圖所示)，擾流件50與波產生器40之間滿足以下關係式：L 1=L 2 r 1，當擾流件50之轉軸部51為圓錐體結構時(如第6圖所示)，擾流件50與波產生器40之間滿足以下關係式：L 1 r 1，且r 1 L 1<L 2 r 2，其中：L 1為擾流件50之轉軸部51的上表面的半徑，L 2為擾流件50之轉軸部51的下表面的半徑，r 1為聯軸器43之底盤部432的半徑，r 2為軸承41之內環44的外徑。
此外，為了進一步限定葉片52之尺寸範圍，使擾流件50之葉片52與儲油空間48之周壁之間可以保持有適當的間隔，擾流件50與波產生器40之間滿足以下兩個關係式，第一個關係式為r 2-r 1 h r 3-r 1，第二個關係式為r 1<L 3 r 2，且r 2 L 4 r 3，當擾流件50之轉軸部51為圓柱體結構時，r 2 L 3=L 4 r 3，其中：r 3為軸承41之外環45的內徑，h為葉片52之牙峰53與葉片52之牙谷54之間的直線距離，L 3為擾流件50之轉軸部51的軸心與葉片52之牙峰53之間的最小距離，L 4為擾流件50之 轉軸部51的軸心與葉片52之牙峰53之間的最大距離。藉此，擾流件50在轉動過程中能夠藉由葉片52對潤滑油產生良好的擾動效果。
在實際操作時，當聯軸器43受到一動力源之驅動而開始正轉的過程中，擾流件50會藉由螺旋狀葉片52擾動儲油空間48內之潤滑油，使潤滑油沿著如第3圖所示之箭頭方向產生流動，讓波產生器40之軸承41獲得潤滑效果，當動力源以反轉方式啟動聯軸器43時，擾流件50之螺旋狀葉片52會帶動潤滑油在儲油空間48內沿著如第4圖所示之箭頭方向產生流動，如此同樣可以讓波產生器40之軸承41獲得潤滑效果。
由上述可知，本發明之螺旋潤滑式諧波減速機10藉由葉片52的螺旋狀設計及流體在密閉空間內的對流原理，使動力源不論在正反轉的情況之下都能透過擾流件50對波產生器40之軸承41達到充分的潤滑效果，相較於習用技術確實能夠讓整體結構達到延長壽命及降低磨耗的目的。
在此需要補充說明的是，為了避免潤滑油溢出，本發明更提供一防漏蓋板60，如第2至4圖所示，防漏蓋板60設於剛性內齒環20之一端面且遮蓋住波產生器40，防漏蓋板60具有一被聯軸器43所穿設之穿孔62。此外，為了不用拆卸波產生器40就能進行潤滑油的補充，擾流件50之轉軸部51具有一注油通道55，如第7圖所示，注油通道55區分成一縱向段56與多數橫向段57，縱向段56自轉軸部51之下表面往上延伸，各橫向段57自縱向段56之頂端水平地朝儲油空間48的方向延伸至轉軸部51之外周面，使注油通道55與儲油空間48之間相互連通，藉此可以經由注油通道55將潤滑油補充於儲油空間48內。再就擾流件50之葉片52 來說，葉片52的截面形狀可以是三角形或梯形，在此並不特別加以限定，而且如第8圖所示，葉片52的數量可以是多數個，這些葉片52之間以相互間隔的方式設於轉軸部51之外周面且共同沿著轉軸部51之軸向呈螺旋狀延伸，如此在擾流件50轉動的過程中亦可對儲油空間48內之潤滑油進行擾動。
20‧‧‧剛性內齒環
30‧‧‧撓性外齒杯
40‧‧‧波產生器
41‧‧‧軸承
42‧‧‧橢圓輪
421‧‧‧第一凹部
43‧‧‧聯軸器
431‧‧‧聯軸部
432‧‧‧底盤部
433‧‧‧軸孔
434‧‧‧第二凹部
44‧‧‧內環
45‧‧‧外環
47‧‧‧轉接板
471‧‧‧第一凸部
472‧‧‧第二凸部
50‧‧‧擾流件
51‧‧‧轉軸部
52‧‧‧葉片
60‧‧‧防漏蓋板

Claims (5)

  1. 一種螺旋潤滑式諧波減速機，包含有：一剛性內齒環；一撓性外齒杯，設於該剛性內齒環內且與該剛性內齒環之間嚙接在一起；一波產生器，具有一設於該撓性外齒杯內之軸承、一設於該軸承內之橢圓輪，以及一連接該橢圓輪之聯軸器，使得該波產生器與該撓性外齒杯之間形成一儲油空間；以及一擾流件，位於該儲油空間內且具有一轉軸部與至少一葉片，該轉軸部連接該波產生器之聯軸器，該葉片設於該轉軸部之外周面且沿著該轉軸部之軸向呈螺旋狀延伸；該波產生器之軸承具有一內環，該波產生器之聯軸器具有一聯軸部與一連接該聯軸部之底盤部，該波產生器與該擾流件之間具有以下關係式：L 1 r 1，且r 1 L 2 r 2，其中：L 1為該擾流件之轉軸部的上表面的半徑，L 2為該擾流件之轉軸部的下表面的半徑，r 1為該聯軸器之底盤部的半徑，r 2為該軸承之內環的外徑。
  2. 一種螺旋潤滑式諧波減速機，包含有：一剛性內齒環；一撓性外齒杯，設於該剛性內齒環內且與該剛性內齒環之間嚙接在一起； 一波產生器，具有一設於該撓性外齒杯內之軸承、一設於該軸承內之橢圓輪，以及一連接該橢圓輪之聯軸器，使得該波產生器與該撓性外齒杯之間形成一儲油空間；以及一擾流件，位於該儲油空間內且具有一轉軸部與至少一葉片，該轉軸部連接該波產生器之聯軸器，該葉片設於該轉軸部之外周面且沿著該轉軸部之軸向呈螺旋狀延伸；該波產生器之聯軸器具有一聯軸部與一連接該聯軸部之底盤部，該波產生器與該擾流件之間具有以下關係式：L 1=L 2 r 1，其中：L 1為該擾流件之轉軸部的上表面的半徑，L 2為該擾流件之轉軸部的下表面的半徑，r 1為該聯軸器之底盤部的半徑。
  3. 一種螺旋潤滑式諧波減速機，包含有：一剛性內齒環；一撓性外齒杯，設於該剛性內齒環內且與該剛性內齒環之間嚙接在一起；一波產生器，具有一設於該撓性外齒杯內之軸承、一設於該軸承內之橢圓輪，以及一連接該橢圓輪之聯軸器，使得該波產生器與該撓性外齒杯之間形成一儲油空間；以及一擾流件，位於該儲油空間內且具有一轉軸部與至少一葉片，該轉軸部連接該波產生器之聯軸器，該葉片設於該轉軸部之外周面且沿著該轉軸部之軸向呈螺旋狀延伸； 該波產生器之軸承具有一內環與一環繞該內環之外環，該波產生器之聯軸器具有一聯軸部與一連接該聯軸部之底盤部，該波產生器與該擾流件之間具有以下關係式：L 3 L 4且滿足r 2<L 3 r 3與r 2 L 4 r 3，其中：L 3為該擾流件之轉軸部的軸心與該葉片之牙峰之間的最小距離，L 4為該擾流件之轉軸部的軸心與該葉片之牙峰之間的最大距離，r 1為該聯軸器之底盤部的半徑，r 2為該軸承之內環的外徑，r 3為該軸承之外環的內徑。
  4. 一種螺旋潤滑式諧波減速機，包含有：一剛性內齒環；一撓性外齒杯，設於該剛性內齒環內且與該剛性內齒環之間嚙接在一起；一波產生器，具有一設於該撓性外齒杯內之軸承、一設於該軸承內之橢圓輪，以及一連接該橢圓輪之聯軸器，使得該波產生器與該撓性外齒杯之間形成一儲油空間；以及一擾流件，位於該儲油空間內且具有一轉軸部與至少一葉片，該轉軸部連接該波產生器之聯軸器，該葉片設於該轉軸部之外周面且沿著該轉軸部之軸向呈螺旋狀延伸；該軸承具有一內環與一環繞該內環之外環，該波產生器之聯軸器具有一聯軸部與一連接該聯軸部之底盤部，該擾流件之葉片具有一牙峰與一牙谷，該波產生器與該擾流件之間具有以下關係式：r 2-r 1 h r 3-r 1，其中：r 1為該聯軸器之底盤部 的半徑，r 2為該軸承之內環的外徑，r 3為該軸承之外環的內徑，h為該葉片之牙峰與該葉片之牙谷之間的直線距離。
  5. 一種螺旋潤滑式諧波減速機，包含有：一剛性內齒環；一撓性外齒杯，設於該剛性內齒環內且與該剛性內齒環之間嚙接在一起；一波產生器，具有一設於該撓性外齒杯內之軸承、一設於該軸承內之橢圓輪，以及一連接該橢圓輪之聯軸器，使得該波產生器與該撓性外齒杯之間形成一儲油空間；以及一擾流件，位於該儲油空間內且具有一轉軸部與至少一葉片，該轉軸部連接該波產生器之聯軸器，該葉片設於該轉軸部之外周面且沿著該轉軸部之軸向呈螺旋狀延伸；該橢圓輪與該聯軸器之間藉由一轉接板連接在一起，該轉接板之兩相對側面分別具有至少一第一凸部與至少一第二凸部，該橢圓輪具有至少一第一凹部，該橢圓輪藉由該第一凹部卡接於該轉接板之第一凸部，該聯軸器具有至少一第二凹部，該聯軸器藉由該第二凹部卡接於該轉接板之第二凸部。
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US3407902A (en) * 1966-03-15 1968-10-29 United Shoe Machinery Corp Lubrication systems

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