TWI572796B - Harmonic gear differential gearbox - Google Patents
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Description
本發明係有關一種齒差變速裝置，尤指一種具有兩列外齒的外齒環設置在二個並列的內齒環中，並透過一諧波產生器輸入或輸出動力的諧波齒差變速裝置。
習知的諧波減速裝置係一種高減速比的傳動裝置，例如美國專利第2906143號所揭示的諧波傳動裝置(harmonic drive transmission)，其減速原理係透由一橢圓形的凸輪組設於一呈杯狀或環狀的撓性齒輪中，使凸輪於受傳動力運轉後，凸輪輪面長軸向的之兩端可將撓性齒輪予于以撐張，使撓性齒輪與所匹配安置的一圓形剛性的內齒花鍵產生一緊密無間隙的嚙合狀態，藉由於撓性齒輪與內齒花鍵所設計的齒數差，來產生一減速傳動效用。然而，習知的諧波減速裝置的減速比設計只適用於1：30~1：320此一區段之速比，過大速比或過小速比之需求，則無法實施應用。
鑑於上述諧波傳動裝置只能適用於單一區段減速比的技術問題，本發明人深感尚有克服改善之空間，於是提出本發明諧波齒差變速裝置，期使此一變速裝置實際安裝應用時，不受傳統諧波傳動裝置於速比上的區段範
圍所限制，能夠選擇應用成減速傳統型態、加速傳統型態或微調速比型態來輕易達成1：8~1：640之速比範圍。
本發明之目的在提供一種諧波齒差變速裝
置，進而達到可選擇應用成減速傳統型態、加速傳統型態或微調速比型態來輕易達成1：8~1：640之速比範圍。
為了達到上述目的，本發明諧波齒差變速裝置
之較佳技術特徵包括：一第一內齒環，其內環面具有第一內齒；一第二內齒環，其同軸並列在該第一內齒環，其內環面具有第二內齒；一外齒環，其同軸設置在該第一內齒環與該第二內齒環之中，其外環面具有對應該第一內齒的第一外齒，及對應該第二內齒的第二外齒；該第一外齒的齒數小於該第一內齒與該第二內齒的齒數，該第二外齒的齒數不大於該第一內齒與該第二內齒的齒數，且該第一外齒的齒數與該第二外齒的齒數相同或不同；及一諧波產生器，其設置在該外齒環之中，其支撐該外齒環朝半徑方向偏移，使該外齒環的部分第一外齒嚙合在該第一內齒，及部分第二外齒嚙合在該第二內齒。
依上述較佳技術特徵所述諧波齒差變速裝
置，其中，當第一外齒的齒數與第二外齒的齒數相同時，該第一內齒的齒數與該第二內齒的齒數必不相同。
依上述較佳技術特徵所述諧波齒差變速裝
置，其中，當第一外齒的齒數與第二外齒的齒數不相同時，該第一內齒的齒數與該第二內齒的齒數可相同或不同。
依上述較佳技術特徵所述諧波齒差變速裝置，其中該第一內齒環作為固定端，該諧波產生器作為動力輸入端，該第二內齒環作為減速動力輸出端。
依上述較佳技術特徵所述諧波齒差變速裝置，其中該第一內齒環作為固定端，該第二內齒環作為動力輸入端，該諧波產生器作為加速動力輸出端。
依上述較佳技術特徵所述諧波齒差變速裝置，其中該諧波產生器作為固定端，該第二內齒環作為動力輸入端，該第一內齒環作為變速動力輸出端。
1‧‧‧第一內齒環
11‧‧‧第一內齒
11a‧‧‧齒數
2‧‧‧第二內齒環
21‧‧‧第二內齒
21b‧‧‧齒數
3‧‧‧外齒環
31‧‧‧第一外齒
31c‧‧‧齒數
32‧‧‧第二外齒
32d‧‧‧齒數
4‧‧‧諧波產生器
41‧‧‧凸輪
42‧‧‧滾子
第一圖為本發明諧波齒差變速裝置較佳實施例之分解示意圖。
第二圖為本發明諧波齒差變速裝置較佳實施例之側視示意圖。
第三圖為本發明諧波齒差變速裝置較佳實施例之剖面示意圖。
第四圖為本發明諧波齒差變速裝置應用成減速狀況之示意圖。
第五圖為本發明諧波齒差變速裝置應用成加速狀況之示意圖。
第六圖為本發明諧波齒差變速裝置應用成調速狀況之示意圖。
茲依附圖實施例將本發明之結構特徵及其他
之作用、目的詳細說明如下：參閱第一圖、第二圖及第三圖所示，本發明之諧波齒差變速裝置，係用於連接在機械動力輸出源，進而達到調整動力之轉速者，其較佳的實施例包括：一第一內齒環1，其實施為正圓環體，其一內環面具有第一內齒11，第一內齒11具有齒數11a。一第二內齒環2，其實施為正圓環體，其同軸並列在第一內齒環1一側，其一內環面具有第二內齒21，第二內齒21具有齒數21b。一外齒環3，其同軸設置在第一內齒環1與第二內齒環2之中，其外環面具有對應第一內齒11的第一外齒31，及對應第二內齒21的第二外齒32，第一外齒31具有齒數31c，第二外齒32具有齒數32d。
及一諧波產生器4，其設置在該外齒環3之中，其包括一凸輪41及多數個排列設置在凸輪41圓周的滾子42，該凸輪41之形式可為單側偏移中心之單側凸輪，或是對向雙側偏移中心之雙側凸輪(如附圖所示之橢圓形凸輪)，使諧波產生器4支撐外齒環3朝半徑方向偏移，致使外齒環3的部分第一外齒31嚙合在第一內齒環1的第一內齒11，及部分第二外齒32嚙合在第二內齒環2的第二內齒21。
參閱第三圖及第四圖所示，上述該第一內齒環
1的第一內齒11的齒數11a大於該外齒環3的第一外齒31的齒數31c，第二內齒21的齒數21b大於該外齒環3的第二外齒32的齒數32d，而且第一外齒31的齒數31c與第二外齒32的齒
數32d可實施為相同或不同齒數，藉此組成本發明之諧波齒差變速裝置，能夠應用於大速比的減速、加速或微變速。
以下針對本發明諧波齒差變速裝置之各較佳應用模式之齒配運算，予以說明：減速型態：固定外圈(內齒輪)，由凸輪入力，另一外圈(內齒輪)出力(如第四圖所示)，速比計算公式如下：[外圈內齒非固定圈齒數(21b)/(外圈內齒非固定圈齒數(21b)-外圈內齒固定圈齒數(11a)]×(內圈外齒與外圈非固定圈嚙合的齒數(32d)/內圈外齒與外圈固定圈嚙合的齒數(31c))=速比
例如：外圈內齒非固定圈齒數(21b)=51
外圈內齒固定圈齒數(11a)=50
內圈外齒與外圈固定圈嚙合的齒數(31c)=30
內圈外齒與外圈非固定圈嚙合的齒數(32d)=30
51/(51-50)×(30/30)=51
所求出之速比為51，出力迴轉方向與入力迴轉方向相同。
加速型態：固定外圈(內齒輪)，由另一外圈(內齒輪)入力，凸輪出力(如第五圖所示)，速比計算公式如下：[外圈內齒非固定圈齒數(21b)/(外圈內齒非固定圈齒數(21b)-外圈內齒固定圈齒數(11a)]×(內圈外齒與
外圈非固定圈嚙合的齒數(32d)/內圈外齒與外圈固定圈嚙合的齒數(31c))=加速比
例如：外圈內齒非固定圈齒數(21b)=50
外圈內齒固定圈齒數(11a)=51
內圈外齒與外圈固定圈嚙合的齒數(31c)=30
內圈外齒與外圈非固定圈嚙合的齒數(32d)=30
50/(50-51)×(30/30)=-50
所求出之速比為50，出力迴轉方向與入力迴轉方向相反。
微調速型態：固定凸輪(如第六圖所示)，速比計算公式如下：(外圈內齒輸入齒數(21b)/外圈內齒輸出齒數(11a))×(內圈外齒輸出齒數(31c)/內圈外齒輸入齒數(32d))=速比
此一狀態之條件為其中一齒數與其餘三者齒數不同，即可產生微調速，同時，出力迴轉方向與入力迴轉方向是為相同之轉向。
例如：外圈內齒非固定圈齒數(21b)=51
外圈內齒固定圈齒數(11a)=50
內圈外齒與外圈固定圈嚙合的齒數(31c)=30
內圈外齒與外圈非固定圈嚙合的齒數(32d)=31
(51/50)×(30/31)=0.987
所求出之速比為0.987，出力迴轉方向與入力迴轉方向相同。
加速/減速型態之迴轉方向說明：當所求速比為正值：出力迴轉與入力迴轉方向相同。
當所求速比為負值：出力迴轉與入力迴轉方向相反。
參閱第四圖所示，本發明應用為大減速的變速型態：可使上述該第一內齒1環作為固定端，諧波產生器4作為動力輸入端，而第二內齒環2作為減速動力輸出端；並根據上述齒數11a、21b、31c及32d的定義，所能得到的減速比為：[21b/(21b-11a)]×(32d/31c)=速比
例如：第二內齒環2的齒數21b=51T
第一內齒1的齒數(11a)=50T
外齒環3第一外齒31的齒數31c=30T
外齒環3第二外齒32的齒數32d=30T
[51/(51-50)]×(30/30)=51
所求出之速比為51，出力迴轉方向與入力迴轉方向相同。
再參閱第五圖所示，本發明應用為大加速的變速型態：該第一內齒環1作為固定端，該第二內齒環2作為動力輸入端，而該諧波產生器4作為加速動力輸出端；藉
此，根據上述齒數11a、21b、31c及32d的定義，所能得到的減速比為：[21b/(21b-11a)]×(32d/31c)=加速比
例如：第二內齒環2的齒數21b=50T
第一內齒環1的齒數11a=51T
外齒環3第一外齒31的齒數31c=30T
外齒環3第二外齒32的齒數32d=30T
[50/(50-51)]×(30/30)=-50
所求出之速比為50，出力迴轉方向與入力迴轉方向相反。
再閱第六圖所示，本發明應用為微調速的變速型態：可使上述該諧波產生器4作為固定端，該第二內齒環2作為動力輸入端，而該第一內齒環1作為變速動力輸出端；因此，根據上述齒數11a、21b、31c及32d的定義，所能得到的減速比為：(21b/11a)×(31c/32d)=速比
此一狀態之條件為其中一齒數與其餘三者齒數不同，即可產生微調速，同時，出力迴轉方向與入力迴轉方向是為相同之轉向。
例如：第二內齒環2的齒數21b=51T
第一內齒環1的齒數11a=50T
外齒環3第一外齒31的齒數31c=30T
外齒環3第二外齒32的齒數32d=31T
(51/50)×(30/31)=0.987
所求出之速比為0.987，出力迴轉方向與入力迴轉方向相同。
綜上所述，本發明諧波齒差變速裝置，在具體安裝應用時，可選擇應用成減速傳統型態、加速傳統型態或微調速比型態來輕易達成1：8~1：640之速比範圍。本發明已確具實用性與創作性，其技術手段之運用亦出於新穎無疑，且功效與設計目的誠然符合，已稱合理進步至明。為此，依法提出發明專利申請，惟懇請 鈞局惠予詳審，並賜准專利為禱，至感德便。
1‧‧‧第一內齒環
11‧‧‧第一內齒
11a‧‧‧齒數
2‧‧‧第二內齒環
21‧‧‧第二內齒
21b‧‧‧齒數
3‧‧‧外齒環
31‧‧‧第一外齒
31c‧‧‧齒數
32‧‧‧第二外齒
32d‧‧‧齒數
4‧‧‧諧波產生器
41‧‧‧凸輪
42‧‧‧滾子
Claims (4)
- 一種諧波齒差變速裝置，其包括：一第一內齒環，其內環面具有第一內齒；一第二內齒環，其同軸並列在該第一內齒環，其內環面具有第二內齒；一外齒環，其同軸設置在該第一內齒環與該第二內齒環之中，其外環面具有對應該第一內齒的第一外齒，及對應該第二內齒的第二外齒；該第一外齒的齒數小於該第一內齒與該第二內齒的齒數，該第二外齒的齒數小於該第一內齒與該第二內齒的齒數，且該第一外齒的齒數與該第二外齒的齒數相同或不同；及一諧波產生器，其設置在該外齒環之中，其支撐該外齒環朝半徑方向變形，使該外齒環相對二側的部分第一外齒嚙合在該第一內齒，及相對二側的部分第二外齒嚙合在該第二內齒；及該第一外齒的齒數與該第二外齒的齒數相同時，該第一內齒的齒數與該第二內齒的齒數必不相同；該第一內齒環作為固定端，該第二內齒環作為動力輸入端，該諧波產生器作為加速動力輸出端。
- 如請求項1所述諧波齒差變速裝置，其中該諧波產生器作為固定端取代該加速動力輸出端，該第二內齒環作為動力輸入端，該第一內齒環作為變速動力輸出端取代該固定端。
- 一種諧波齒差變速裝置，其包括：一第一內齒環，其內環面具有第一內齒；一第二內齒環，其同軸並列在 該第一內齒環，其內環面具有第二內齒；一外齒環，其同軸設置在該第一內齒環與該第二內齒環之中，其外環面具有對應該第一內齒的第一外齒，及對應該第二內齒的第二外齒；該第一外齒的齒數小於該第一內齒與該第二內齒的齒數，該第二外齒的齒數小於該第一內齒與該第二內齒的齒數，且該第一外齒的齒數與該第二外齒的齒數相同或不同；及一諧波產生器，其設置在該外齒環之中，其支撐該外齒環朝半徑方向變形，使該外齒環相對二側的部分第一外齒嚙合在該第一內齒，及相對二側的部分第二外齒嚙合在該第二內齒；及該第一外齒的齒數與第二外齒的齒數不相同時，該第一內齒的齒數與該第二內齒的齒數可相同或不同；該第一內齒環作為固定端，該第二內齒環作為動力輸入端，該諧波產生器作為加速動力輸出端。
- 如請求項3所述諧波齒差變速裝置，其中該諧波產生器作為固定端取代該加速動力輸出端，該第二內齒環作為動力輸入端，該第一內齒環作為變速動力輸出端取代該固定端。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104115526A TWI572796B (zh) | 2015-05-15 | 2015-05-15 | Harmonic gear differential gearbox |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104115526A TWI572796B (zh) | 2015-05-15 | 2015-05-15 | Harmonic gear differential gearbox |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201640038A TW201640038A (zh) | 2016-11-16 |
| TWI572796B true TWI572796B (zh) | 2017-03-01 |
Family
ID=57850610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW104115526A TWI572796B (zh) | 2015-05-15 | 2015-05-15 | Harmonic gear differential gearbox |
Country Status (1)
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|---|---|
| TW (1) | TWI572796B (zh) |
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2015
- 2015-05-15 TW TW104115526A patent/TWI572796B/zh active
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|---|---|
| TW201640038A (zh) | 2016-11-16 |
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