TWI679359B

TWI679359B - 波動齒輪裝置

Info

Publication number: TWI679359B
Application number: TW107123997A
Authority: TW
Inventors: 三木浩; Hiroshi Miki; 羽泉喬平; Kyohei Haizumi
Original assignee: 日商日本電產新寶股份有限公司; Nidec-Shimpo Corporation
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2019-12-11
Also published as: JP2019019861A; TW201908621A; CN110869645A; WO2019013200A1

Abstract

一種波動齒輪裝置，具備：非真圓凸輪，以上下延長的中心軸為中心進行旋轉；可撓軸承，安裝於非真圓凸輪的外周面上，徑向的長度對應於非真圓凸輪的旋轉而於圓周方向上變化；可撓性外齒齒輪，為於軸方向上延長的筒狀，軸方向的下側端部安裝於可撓軸承的外周面上，多個外齒以固定的間距沿著圓周方向設置於下側端部的外周面上；以及內齒齒輪，配置於可撓性外齒齒輪的徑向外側，具有齒數與多個外齒不同的內齒，並與可撓性外齒齒輪部分地咬合。可撓性外齒齒輪的下側端部的內周面至少接觸可撓軸承的外周面中的軸方向上側。自可撓軸承的外周面與可撓性外齒齒輪的下側端部的內周面的接觸位置起，於軸方向下側設置空間。

Description

波動齒輪裝置

本發明是有關於一種波動齒輪裝置。

於日本專利第5734102號公報中，揭示有一種波動齒輪裝置，使輸入旋轉減速後傳達至負荷側。該公報中所記載的波動齒輪裝置具備：圓環狀的剛性內齒輪；可撓性外齒輪，配置於剛性內齒輪的內側；以及波動產生器，嵌入可撓性外齒輪的內側。可撓性外齒輪因波動產生器而於徑向上產生彎曲，並與內齒輪部分地咬合。而且，藉由對應於兩齒輪的齒數差的相對旋轉，來使輸入旋轉減速。

[專利文獻1]日本專利第5734102號公報

日本專利第5734102號公報的可撓性外齒輪具有圓筒部，於圓筒部的第1端的開口側的外周面部分設置有外齒。於可撓性外齒輪的圓筒部的第1端側的開口中嵌入有波動產生器。圓筒部的第1端側因波動產生器而彎曲成橢圓狀。因此，在可撓性外齒輪的圓筒部的第1端側與內齒輪之間產生接觸壓力。因該接觸壓力，而自可撓性外齒輪對波動產生器施加朝向徑向內側的應力。因此，存在負荷施加至波動產生器的波動軸承上，而導致波動軸承的壽命變短之虞。

鑒於此種問題，本發明的目的在於提供一種波動齒輪裝置，減輕施加至軸承上的負荷。

為了解決所述課題，本發明是一種波動齒輪裝置，具備：非真圓凸輪，以上下延長的中心軸為中心進行旋轉；可撓軸承，安裝於所述非真圓凸輪的外周面上，徑向的長度對應於所述非真圓凸輪的旋轉而於圓周方向上變化；可撓性外齒齒輪，為於軸方向上延長的筒狀，軸方向的下側端部安裝於所述可撓軸承的外周面上，多個外齒以固定的間距沿著圓周方向設置於所述下側端部的外周面上；以及內齒齒輪，配置於所述可撓性外齒齒輪的徑向外側，具有齒數與所述多個外齒不同的內齒，並與所述可撓性外齒齒輪部分地咬合；所述可撓性外齒齒輪的所述下側端部的內周面，至少接觸所述可撓軸承的外周面中的軸方向上側，且所述波動齒輪裝置更包括：應力緩衝部，所述應力緩衝部設置於所述可撓軸承的外周面與所述可撓性外齒齒輪的所述下側端部的內周面之間、且比接觸位置更靠近軸方向下側。

根據本發明，可撓性外齒齒輪的徑向的長度藉由非真圓凸輪的旋轉而於圓周方向上變化。而且，可撓性外齒齒輪與內齒齒輪部分地咬合。在可撓性外齒齒輪與內齒齒輪的咬合位置上產生接觸壓力。因該接觸壓力，而對可撓軸承施加朝向徑向內側的應力。此時，因應力緩衝部，而使應力難以自可撓性外齒齒輪朝可撓軸承傳導。其結果是，施加至可撓軸承上的負荷得到減輕，可抑制由負荷所引起的可撓軸承的損傷。

3‧‧‧內齒齒輪

4‧‧‧波動產生器

5、5A‧‧‧可撓性外齒齒輪

9‧‧‧中心軸

31‧‧‧內齒

41‧‧‧非真圓凸輪

42‧‧‧可撓軸承

50‧‧‧下側端部

51‧‧‧第1內周面

52‧‧‧第2內周面

55‧‧‧空間

100‧‧‧波動齒輪裝置

100A‧‧‧波動齒輪裝置

421‧‧‧第1外周面

422‧‧‧第2外周面

423‧‧‧第1外周面

424‧‧‧第2外周面

501‧‧‧外齒

圖1是本申請案的例示性的實施形態的波動齒輪裝置的剖面圖。

圖2是圖1的II-II線上的剖面圖。

圖3是可撓性外齒齒輪與內齒齒輪的接觸部分的放大圖。

圖4是可撓性外齒齒輪與內齒齒輪的接觸部分的放大圖。

圖5是可撓性外齒齒輪與內齒齒輪的接觸部分的放大圖。

圖6是另一例的波動齒輪裝置的剖面圖。

以下，一面參照圖式，一面對本申請案的例示性的實施形態進行說明。再者，於本申請案中，將與波動齒輪裝置的中心軸平行的方向稱為「軸方向」，將與波動齒輪裝置的中心軸正交的方向稱為「徑向」，將沿著以波動齒輪裝置的中心軸為中心的圓弧的方向稱為「圓周方向」。另外，於本申請案中，將軸方向設為上下方向，相對於旋轉輸入部將旋轉輸出部側設為上方，來對各部的形狀或位置關係進行說明。但是，不存在藉由該上下方向的定義來限定本申請案的波動齒輪裝置的使用時的方向的意圖。

另外，於本申請案中，所謂「平行的方向」，亦包含大致平行的方向。另外，於本申請案中，所謂「正交的方向」，亦包含大致正交的方向。

<1.實施形態1> <1.1.波動齒輪裝置的構成>

圖1是本申請案的例示性的實施形態的波動齒輪裝置100的剖面圖。圖2是圖1的II-II線上的剖面圖。

波動齒輪裝置100具備：以中心軸9為中心進行旋轉的波動產生器4。波動產生器4具有：非真圓凸輪41與可撓軸承42。

於非真圓凸輪41上，連接未圖示的旋轉輸入部。旋轉輸入部例如自馬達傳達旋轉力，而以中心軸9為中心於圓周方向上進行旋轉。非真圓凸輪41自旋轉輸入部傳達旋轉，而與旋轉輸入部一同以中心軸9為中心進行旋轉。自軸方向觀察，非真圓凸輪41為橢圓形。

可撓軸承42是具有可撓性的滾珠軸承。可撓軸承42配置於非真圓凸輪41的徑向外側，且安裝於非真圓凸輪41的外周面上。若安裝於非真圓凸輪41上，則自軸方向觀察，可撓軸承42彎曲成沿著非真圓凸輪41的外周面的橢圓形。

波動齒輪裝置100具備內齒齒輪3。內齒齒輪3為包圍中心軸9的圓筒狀，自軸方向觀察為真圓形。內齒齒輪3配置於可撓軸承42的徑向外側。另外，內齒齒輪3例如不可旋轉地固定於波動齒輪裝置100的未圖示的蓋子等上。多個內齒31以固定的間距沿著圓周方向設置於內齒齒輪3的內周面上。

波動齒輪裝置100具備可撓性外齒齒輪5。可撓性外齒齒輪5是包圍中心軸9，並於軸方向上延長的筒狀構件。可撓性外齒齒輪5的軸方向的下側端部50，配置於可撓軸承42與內齒齒輪3之間。下側端部50的內周面與可撓軸承42的外周面接觸。齒數與內齒齒輪3的多個內齒31不同的多個外齒501，以固定的間距沿著圓周方向設置於下側端部50的外周面上。

可撓性外齒齒輪5的下側端部50安裝於可撓軸承42上。可撓軸承42如所述般彎曲成橢圓形。因此，安裝於可撓軸承42上的可撓性外齒齒輪5的下側端部50亦彎曲成橢圓形。彎曲成橢圓形的下側端部50的短軸，比真圓形的內齒齒輪3的內徑短。另外，下側端部50的長軸與內齒齒輪3的內徑大致相同。因此，於下側端部50的長軸部分中，可撓性外齒齒輪5的外齒501與內齒齒輪3的內齒31咬合。

若非真圓凸輪41進行旋轉，則可撓性外齒齒輪5的徑向的長度於圓周方向上變化。藉此，可撓性外齒齒輪5與內齒齒輪3的咬合位置於圓周方向上移動。另外，內齒齒輪3被不可旋轉地固定。其結果是，當齒數不同的可撓性外齒齒輪5與內齒齒輪3相對旋轉時，可撓性外齒齒輪5以比非真圓凸輪41小的轉數進行旋轉。

可撓性外齒齒輪5的軸方向的上側端部，朝徑向內側擴展。雖然未圖示，但波動齒輪裝置100具備：能夠以中心軸9為中心進行旋轉、且與負荷連接的輸出軸。可撓性外齒齒輪5的軸方向的上側端部固定於輸出軸上。藉此，若可撓性外齒齒輪5以中心軸9為中心進行旋轉，則輸出軸亦進行旋轉。而且，朝負荷傳達旋轉。如上所述，可撓性外齒齒輪5以比非真圓凸輪41小的轉數進行旋轉。即，與可撓性外齒齒輪5一同進行旋轉的輸出軸，亦以比非真圓凸輪41小的轉數進行旋轉。如此，自未圖示的馬達朝非真圓凸輪41中輸入的旋轉被減速，並經由輸出軸而朝負荷輸出。

<1.2.關於可撓性外齒齒輪5與內齒齒輪3的接觸壓力>

在可撓性外齒齒輪5與內齒齒輪3的咬合位置上，於可撓性外齒齒輪5與內齒齒輪3的咬合部分中產生接觸壓力。然而，該波動齒輪裝置100變成：可撓性外齒齒輪5與內齒齒輪3之間的接觸壓力，難以傳達至可撓軸承42中的構成。

圖3是可撓性外齒齒輪5與內齒齒輪3的接觸部分的放大圖。

可撓性外齒齒輪5的下側端部50的內周面具有：第1內周面51，於未施加外力的零件單體的狀態下與軸方向平行；以及第2內周面52，位於比第1內周面51更靠近軸方向下側，並自第1內周面51逐漸地朝徑向外側擴展。可撓軸承42的外周面與軸方向平行。可撓性外齒齒輪5的下側端部50的第1內周面51，與可撓軸承42的外周面接觸。下側端部50的第2內周面52自第1內周面51逐漸地朝徑向外側擴展，因此，在第2內周面52與可撓軸承42的外周面之間設置空間55。空間55為本申請案的「應力緩衝部」的一例。

可撓性外齒齒輪5為圓筒狀，下側端部50因波動產生器4而彎曲成橢圓形。因此，筒狀的可撓性外齒齒輪5變成：於長軸部分中，自軸方向上側朝向下側，直徑逐漸地擴展的形狀。伴隨於此，可撓軸承42的外周面亦變成：自軸方向上側朝向下側，於徑向上擴展的形狀。因此，隨著變成軸方向的下側，可撓性外齒齒輪5與內齒齒輪3的接觸壓力大。

下側端部50的第1內周面51與可撓軸承42的外周面，在比作為滾珠軸承的可撓軸承42的滾珠中心點的高度更靠近軸方向上側的部分進行接觸。即，空間55設置於比作為滾珠軸承的可撓軸承42的滾珠中心點的高度更靠近軸方向下側。因此，空間55設置於軸方向下側的接觸壓力大的部分中。因此，朝向徑向內側的應力，難以自內齒齒輪3經由可撓性外齒齒輪5的下側端部50而傳導至可撓軸承42中。藉此，施加至可撓軸承42上的負荷得到減輕，可抑制由負荷所引起的可撓軸承42的損傷。

<2.實施形態2>

以下對實施形態2進行說明。實施形態2的用以設置作為本申請案的「應力緩衝部」的一例的空間55的構成，與實施形態1不同。

圖4是可撓性外齒齒輪5與內齒齒輪3的接觸部分的放大圖。

可撓性外齒齒輪5的下側端部50的內周面，於未施加外力的零件單體的狀態下與軸方向平行。可撓軸承42的外周面具有：第1外周面421，於未施加外力的零件單體的狀態下與軸方向平行；以及第2外周面422，位於比第1外周面421更靠近軸方向下側，並自第1外周面421逐漸地朝徑向內側擴展。可撓軸承42的第1外周面421與可撓性外齒齒輪5的外周面接觸。可撓軸承42的第2外周面422自第1外周面421逐漸地朝徑向內側擴展，因此，與實施形態1同樣地，在第2外周面422與可撓性外齒齒輪5的下側端部50的內周面之間設置空間55。

藉此，與實施形態1同樣地，朝向徑向內側的應力，難以自內齒齒輪3經由可撓性外齒齒輪5的下側端部50而傳導至可撓軸承42中。藉此，施加至可撓軸承42上的負荷得到減輕，可抑制由負荷所引起的可撓軸承42的損傷。

<3.實施形態3>

以下對實施形態3進行說明。實施形態3的用以設置作為本申請案的「應力緩衝部」的一例的空間55的構成，與實施形態1、實施形態2不同。

圖5是可撓性外齒齒輪5與內齒齒輪3的接觸部分的放大圖。

可撓性外齒齒輪5的下側端部50的內周面，與軸方向平行。可撓軸承42的外周面具有：第1外周面423，於未施加外力的零件單體的狀態下與軸方向平行；以及第2外周面424，位於比第1外周面423更靠近軸方向上側，並自第1外周面423逐漸地朝徑向內側擴展。

如於實施形態1中所說明般，筒狀的可撓性外齒齒輪5變成：於長軸部分中，自軸方向上側朝向下側，直徑逐漸地擴展的形狀。因此，可撓性外齒齒輪5的內周面相對於軸方向傾斜。另外，可撓軸承42的第2外周面424亦相對於軸方向傾斜。而且，可撓性外齒齒輪5的內周面與可撓軸承42的第2外周面424接觸。可撓軸承42的第1外周面423與軸方向平行，可撓性外齒齒輪5的內周面相對於軸方向傾斜。因此，與實施形態1同樣地，在第1外周面423與可撓性外齒齒輪5的下側端部50的內周面之間設置空間55。

<4.變形例>

以上，對本發明的例示性的實施形態進行了說明，但本發明並不限定於所述實施形態。

圖6是另一例的波動齒輪裝置100A的剖面圖。波動齒輪裝置100A所具備的可撓性外齒齒輪5A的軸方向的上側端部，朝徑向外側擴展。於該構成的情況下，可將與負荷連接的輸出軸配置於比圖1的情況更靠近徑向外側。

空間55只要至少設置於可撓軸承42的外周面的下側端部50與下側端部50的第1內周面51之間即可，空間55的軸方向的長度並無特別限定。另外，空間55的徑向的長度並無特別限定。只要來自內齒齒輪3的經由可撓性外齒齒輪5的應力，因空間55而不傳達至可撓軸承42中即可。

另外，於所述實施形態中，將本申請案的「應力緩衝部」設為空間，但只要是可對應力進行緩衝的構件即可，例如亦可為彈性構件等。另外，於空間55中亦可存在對應力進行緩衝的其他構件。

另外，關於波動齒輪裝置100的細微部分的形狀，亦可與本申請案的各圖中所示的形狀不同。另外，亦可於不產生矛盾的範圍內，將所述實施形態或變形例中出現的各元件適宜組合。

[產業上之可利用性]

本申請案可用於波動齒輪裝置。

Claims

一種波動齒輪裝置，其特徵在於，包括：非真圓凸輪，以上下延長的中心軸為中心進行旋轉；可撓軸承，安裝於所述非真圓凸輪的外周面上，徑向的長度對應於所述非真圓凸輪的旋轉而於圓周方向上變化；可撓性外齒齒輪，為於軸方向上延長的筒狀，軸方向的下側端部安裝於所述可撓軸承的外周面上，多個外齒以固定的間距沿著圓周方向設置於所述下側端部的外周面上；以及內齒齒輪，配置於所述可撓性外齒齒輪的徑向外側，具有齒數與所述多個外齒不同的內齒，並與所述可撓性外齒齒輪部分地咬合；所述可撓性外齒齒輪的所述下側端部的內周面，至少接觸所述可撓軸承的外周面中的軸方向上側，且所述波動齒輪裝置更包括：應力緩衝部，所述應力緩衝部設置於所述可撓軸承的外周面與所述可撓性外齒齒輪的所述下側端部的內周面之間、且比接觸位置更靠近軸方向下側；其中，所述可撓性外齒齒輪的所述下側端部的內周面具有：第1內周面，與軸方向平行；以及第2內周面，位於比所述第1內周面更靠近軸方向下側，並自所述第1內周面逐漸地朝徑向外側擴展；所述可撓軸承的外周面至少軸方向的上側部分與軸方向平行，且所述可撓性外齒齒輪的所述第1內周面與平行於軸方向的所述可撓軸承的外周面接觸。
如申請專利範圍第1項所述的波動齒輪裝置，其中，所述應力緩衝部為空間。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的波動齒輪裝置，其中，所述可撓軸承為滾珠軸承，所述應力緩衝部設置於比所述滾珠軸承的滾珠中心更靠近軸方向的下側。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的波動齒輪裝置，其中，所述可撓性外齒齒輪的軸方向上側端部朝徑向內側擴展。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的波動齒輪裝置，其中，所述可撓性外齒齒輪的軸方向上側端部朝徑向外側擴展。