TWM497208U - 複差動減速傳動軸承 - Google Patents

Description

複差動減速傳動軸承

本創作係有關一種減速傳動軸承，尤指一種可供傳動機構穩固地支承並兼有高減速比傳動作用之複差動減速傳動軸承設計。

習知的軸承係作為轉軸的轉動元件，能提供轉軸的徑向及軸向支撐，用來保持軸的中心位置，並增進轉軸的滑動性及降低磨擦力，除此之外，一般的軸承就不具有其他功能。因此當軸承應用在減速傳動的機構中，例如馬達若要減速帶動一傳動軸轉動時，不能利用上述軸承達到兼具有減速的功能；一般作法只能利用一變速裝置(例如變速箱)連接在馬達與傳動軸之間，使馬達轉軸的動力先輸入變速裝置，經過變速裝置內的多個齒輪減速後，再帶動變速裝置另一端的傳動軸；因此整體傳動機構的體積無法有效地減縮，難以應用在精密機器(例如機械手臂)或安裝空間有限的機具上。

另外，現今所慣用於機械手臂的減速裝置，如諧波傳動裝置(Harmonic drive)，多由金屬零組件與馬達所組成的結構，如此之金屬結構體應用於機械手臂的各軸部時，其所加總造成之重量慣性運動勢必加劇，而減速裝置 亦須具備更高之剛性來抗荷該慣性力，使機械手臂能精準定位運作。因此對於諧波減速裝置其內部齒輪為了能達到高減速比所形成之小齒型而言，乃是其使用壽命的一大致命傷。而且，現今許多輕工業的機器手臂，例如電子零件封裝產業所使用的機器手臂，力求輕量化及敏捷的作動，更必須減少減速裝置因重量而發生的慣性運動問題。

為此，如何將傳動裝置輕量化，可減少質量運動慣性，又不失齒輪傳遞負荷的減速裝置與軸承融合為一體，構成一個最簡單的減速傳動軸承，可以直接裝入機械產品中(如機械手臂)，達到軸承兼有減速傳動作用，同時在體積、重量與加工製造上，均具有極大的改進，乃為本創作所要積極揭露的技術。

本創作之目的在提供一種複差動減速傳動軸承，其透過兩個併合的外環，及置於兩外環內部的內齒環架構出兩減速齒組，再加上一輕量化的偏位游星齒輪組搭構成的諧波器來驅動該內齒環，進而達到複合式減速齒組之配置，使各齒組的齒型可於高減速齒比之要求下而依舊保有大模數齒型，以強化齒輪傳遞負荷能力，並使整體體積縮小、結構精簡、兼具減速傳動與軸承功能之目的。

為了達到上述目的，本創作複差動減速傳動軸承之較佳技術手段包括：一第一外環，其一內環面設有第一內齒；一第二外環，其轉動地組設在該第一外環一端，其一內環面設有第二內齒，該第二內齒與該第一內齒的齒 數具有齒數差；一內齒環，其轉動地設置在該第一外環及該第二外環內，其一外環面設有嚙合在該第一內齒與該第二內齒的外齒，其一內環面設有一第三內齒；一諧波器，其轉動地設置在該內齒環之中，其包括一主齒輪及嚙合在該主齒輪周圍的行星齒輪，該主齒輪驅動該行星齒輪，該行星齒輪推擠該內齒環產生偏心使至少一部分的該外齒嚙合於該第一內齒及該第二內齒。

依上述較佳技術手段之複差動減速傳動軸承，其中該第一外環具有一第一外環面、第一內環面及一第二內環面，該第一內環面的直徑大於該第二內環面，該第一內環面設有一第一滾子溝槽，該第二內環面設有該第一內齒；該第二外環轉動地埋設在該第一外環的第一內環面之中，其具有一第二外環面及一第三內環面，該第二外環面凹設有一第二滾子溝槽，該第三內環面設有該第二內齒；及多數個滾動件，該滾動件排列設置於該第一滾子溝槽與該第二滾子溝槽之間。

依上述較佳技術手段之複差動減速傳動軸承，其中該內齒環的內環面具有一鄰靠該第三內齒的圓滑環面，該行星齒輪包括一軸部及一齒輪部，該軸部抵靠在該圓滑環面滾轉，該齒輪部嚙合在該第三內齒。

依上述較佳技術手段之複差動減速傳動軸承，其中該主齒輪包括一外軸面及一鄰靠在該外軸面一端的齒輪部，該外軸面抵靠在該行星齒輪的軸部滾轉。

依上述較佳技術手段之複差動減速傳動軸 承，其中該主齒輪的中心具有一傳動心軸。

依上述較佳技術手段之複差動減速傳動軸承，其中該第二外環具有一軸孔，該傳動心軸穿置於該軸孔，該傳動心軸與該軸孔之間設有一個以上的軸承。

依上述較佳技術手段之複差動減速傳動軸承，其中包括一外套環，其套住該第一外環與該第二外環；該第一外環的一端具有一第一凸肩部，該第一凸肩部軸向擋止在該外套環的一第一位置；該第二外環具有一第二凸肩部，該第二凸肩部軸向擋止在該外套環的一第二位置。

本創作之複差動減速傳動軸承，能夠將動力傳遞至諧波器的主齒輪，當諧波器的主齒輪轉動時，使各行星齒輪同部轉動，使行星齒輪推擠並帶動內齒環，進而使內齒環的外齒嚙合於第一與第二外環的第一及第二內齒，藉由第一內齒及第二內齒有齒數差，當第一外環被固定時，將使第二外環被內齒環驅動而形成減速轉動，進而達到減速傳動兼具軸承的功效。

本創作所達到的功效為：(一)透過偏位游星齒輪帶動內齒環，形成第一次減速傳動作用，而內齒環再與第一與第二外環的第一及第二內齒進行第二次減速傳動，因此達到高減速比的效果。(二)高減速比之下，各部位的齒可實施成大模數齒型，以強化齒輪傳遞負荷能力。(三)且因大模數齒型具有較佳的負荷能力，該內齒環可採用成本較低的工程塑料模塑製成，比金屬更節省成本。

1‧‧‧第一外環

11‧‧‧第一內齒

12‧‧‧第一外環面

13‧‧‧第一內環面

14‧‧‧第二內環面

15‧‧‧第一滾子溝槽

16‧‧‧第一凸肩部

17‧‧‧第一干涉部

2‧‧‧第二外環

21‧‧‧第二內齒

22‧‧‧第二外環面

23‧‧‧第三內環面

24‧‧‧第二滾子溝槽

25‧‧‧第二凸肩部

26‧‧‧軸孔

3‧‧‧內齒環

31‧‧‧外齒

32‧‧‧第三內齒

33‧‧‧圓滑環面

4‧‧‧諧波器

41‧‧‧主齒輪

411‧‧‧外軸面

412‧‧‧齒輪部

413‧‧‧傳動心軸

42‧‧‧行星齒輪

421‧‧‧軸部

422‧‧‧齒輪部

5‧‧‧滾動件

6‧‧‧外套環

61‧‧‧階級部

62‧‧‧第二干涉部

7‧‧‧軸承

第一圖為本創作第一較佳實施例之組合立體示意圖。

第二圖為本創作第一較佳實施例之組合剖面示意圖。

第三圖為本創作第一較佳實施例之局部分解立體示意圖。

第四圖為本創作第一較佳實施例之全部分解立示意圖。

第五圖為本創作第一較佳實施例之第一端示意圖。

第六圖為本創作第一較佳實施例之第二端示意圖。

第七圖為本創作第一較佳實施例之組合立體示意圖。

第八圖為本創作第二較佳實施例之組合剖面示意圖。

第九圖為本創作第二較佳實施例之局部分解立體示意圖。

第十圖為本創作第二較佳實施例之局部分解立體示意圖。

茲依附圖實施例將本創作之結構特徵及其他之作用、目的詳細說明如下：一併如第一圖、第二圖及第三圖所示，本創作之複差動減速傳動軸承，其主要的技術特徵包括一第一外環1、一第二外環2、一內齒環3及一諧波器4，其中：該第一外環1係為一圓環體，其一內環面設有第一內齒11。該第二外環2係為一圓環體，其轉動地併排組設在該第一外環1的一端或組設在該第一外環1內部，其一內環面設有第二內齒21，該第二內齒21與該第一內齒11的齒數具有齒數差。 該內齒環3係內外環面都實施有齒的環體，其轉動地設置在該第一外環1及該第二外環2內，該內齒環3的一外環面設有嚙合在該第一內齒11與該第二內齒21的外齒31，該內齒環3的一內環面設有第三內齒32。而該諧波器4轉動地設置在該內齒環3之中，該諧波器4較佳的實施包括一主齒輪41及嚙合在該主齒輪41周圍的一個以上的行星齒輪42，如此透過該主齒輪41驅動該行星齒輪42，進而使該行星齒輪42推擠該內齒環3產生偏心滾轉，使得至少一部分的該內齒環3的外齒31嚙合於該第一外環1的第一內齒11及該第二外環2的第二內齒21，進而產生高減速比傳動的目的。

基於上述技術特徵，再一併如第二圖至第四圖所示，該第一外環1具體的可實施有一第一外環面12、一第一內環面13及一第二內環面14，第一內環面13的直徑大於第二內環面14的直徑，使第一外環1形成有階級狀的內孔；且第一內環面13凹設有一第一滾子溝槽15，而第二內環面14則設有上述該第一內齒11。該第二外環2具體的可實施成轉動地設置在第一外環1的第一內環面13之中，用以縮短複差動減速傳動軸承的軸向寬度尺寸；該第二外環2具體的實施有一第二外環面22及一第三內環面23，第二外環面22凹設有一第二滾子溝槽24，第三內環面23設有上述該第二內齒21，使第二內齒21與第一內齒11的齒數具有齒數差，舉例第二內齒21的總數為60齒時，第一內齒11的總數可為62齒，其具有2齒的齒數差(具體的齒數差係依減速比製造需求而定)。藉由上述該第一外環1與該第二外環2的設計，可 在第一滾子溝槽15與第二滾子溝槽24之間設置多數個滾動件5，使滾動件5作為第一外環1與第二外環2的連接與限位的元件，防止其彼此軸向分離，同時也能降低第一外環1與第二外環2轉動時彼此的磨擦力；該滾動件5可為圖示的交叉排列的滾柱，亦可為滾珠或滾針等滾動體，於本創作都具有相同的目的與功效。

如第三圖及第四圖所示，上述該內齒環3轉動地設置在第一外環1與第二外環2之中，其寬度等於第一內齒11與第二內齒21的總寬度，使其外齒31嚙合在第一與第二內齒11、21；而該內齒環3的內環面較佳的實施有一鄰靠該第三內齒32的圓滑環面33，使圓滑環面33能將諧波器4向外徑向推擠，而致其外齒31可緊密完全嚙合於該第一與第二內齒11、21而減少齒隙產生，如此使該諧波器4的行星齒輪42的齒只負責嚙合與驅動內齒環3的第三內齒32，推擠該內齒環3的功能則由無齒隙的圓滑環面33結構來達成。具體而言，上述該行星齒輪42可以實施有一軸部421及一齒輪部422，如此使圓柱狀的軸部421抵靠在上述內齒環3的圓滑環面33滾轉，進而產生推擠內齒環3的作用，而該齒輪部422則嚙合在該內齒環3的第三內齒32，由齒輪部422負責嚙合與驅動內齒環3。

為實現上述該內齒環3的圓滑環面33與該行星齒輪42的軸部421的結構、作用與目的，再如第四圖所示，本創作該主齒輪41較佳實施有一外軸面411及一鄰靠在該外軸面411一端的齒輪部412，而主齒輪41的中心具有一傳 動心軸413，藉此可以使該外軸面411抵靠在各該行星齒輪42的軸部421滾轉，俾促使軸部421擠壓內齒環3的圓滑環面33，至於該主齒輪41的齒輪部412，則用以驅動各該行星齒輪42的齒輪部422。若此之動力傳遞方式，即不致有虛浮之徑向間隙產生，導致作用於內齒環3的偏心滾轉量有所不足，令整體的傳動動作更加確實精密。

再如第五圖及第六圖所示，透過上述內齒環3與諧波器4具體實施例設計，可從主齒輪41輸入馬達的動力，透過主齒輪41帶動周邊的行星齒輪42轉動，同時頂推行星齒輪42，如此行星齒輪42就能同時擠壓內齒環3，並帶動內齒環3旋轉，進而使內齒環帶動第一外環1或第二外環2其中一個轉動，第一外環1或第二外環2視具體實施例而定，一個外環為轉動件時，另一個外環則為固定件，如此透過主齒輪41與行星齒輪42形成第一次減速傳動作用，而內齒環3再與第一與第二外環1、2進行第二次減速傳動，因此達到高減速比的效果。而在高減速比之條件設定下，各元件的齒可實施成大模數齒型(如圖所示)，以強化齒輪傳遞負荷能力。再者，因大模數齒型具有較佳的負荷能力，本創作該內齒環3與諧波器4的齒輪可採用成本較低、製造速度較快的工程塑料製成，比金屬更節省成本，而該第一外環1與第二外環2亦可選用鋁合金等質輕的金屬材質實施，俾達整體輕量化之效能。

再一併如第七圖至第十圖所示，本創作該內齒環3與諧波器4的基本構造相同，但是第一外環1與第二外環 2可實施為其他構造，並可以不實施上述的滾動件5，如圖所示，可另外實施一外套環6，該外套環6套住第一外環1與第二外環2，用以防止第一與第二外環1、2軸向分離；因此該第一外環1的一端具有一第一凸肩部16，使第一凸肩部16軸向擋止在外套環6的一第一位置，可為如圖所示的外套環6一端；而該第二外環2具有一第二凸肩部25，該第二凸肩部25軸向擋止在該外套環6的一第二位置，例如圖示的外套環6內壁的一階級部61，如此達到防止第一與第二外環1、2軸向分離的作用。又上述該第一外環1的外環面可設有第一干涉部17，例如圖示之外卡齒，而該外套環6的內環面可設有第二干涉部62，例如圖示之內卡齒，因此當該外套環6套住第一外環1時，使上述第一與第二干涉部17、62組成干涉結構，達到防止外套環6轉動的功能。

再如第八圖及第十圖所示，本創作該第二外環2可以實施有一軸孔26，使上述主齒輪41的傳動心軸413穿置於軸孔26，並可在傳動心軸413與軸孔26之間設有一個以上的軸承7，起到主齒輪41與第二外環2精密同心轉動的功用。另者，本創作可採用複合材料組成，例如上述外套環6、第一外環1及第二外環2可為鋁合金之金屬材質，該內齒環3與諧波器4的主齒輪41與行星齒輪42等為工程塑料材質，達到整體結構輕量化的目的。

綜上所述，本創作複差動減速傳動軸承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 法提出新型專利申請，惟懇請 鈞局惠予詳審，並賜准專利為禱，至感德便。

1‧‧‧第一外環

11‧‧‧第一內齒

12‧‧‧第一外環面

13‧‧‧第一內環面

14‧‧‧第二內環面

2‧‧‧第二外環

21‧‧‧第二內齒

23‧‧‧第三內環面

3‧‧‧內齒環

31‧‧‧外齒

32‧‧‧第三內齒

33‧‧‧圓滑環面

4‧‧‧諧波器

41‧‧‧主齒輪

411‧‧‧外軸面

412‧‧‧齒輪部

413‧‧‧傳動心軸

42‧‧‧行星齒輪

421‧‧‧軸部

422‧‧‧齒輪部

Claims (7)

1. 一種複差動減速傳動軸承，包括：一第一外環，其一內環面設有第一內齒；一第二外環，其轉動地組設在該第一外環一端，其一內環面設有第二內齒，該第二內齒與該第一內齒的齒數具有齒數差；一內齒環，其轉動地設置在該第一外環及該第二外環內，其一外環面設有嚙合在該第一內齒與該第二內齒的外齒，其一內環面設有第三內齒；一諧波器，其轉動地設置在該內齒環之中，其包括一主齒輪及嚙合在該主齒輪周圍的行星齒輪，該主齒輪驅動該行星齒輪，該行星齒輪推擠及驅動該內齒環，該內齒環至少一部分的該外齒嚙合於該第一內齒及該第二內齒。
2. 如請求項1所述之複差動減速傳動軸承，其中該第一外環具有一第一外環面、第一內環面及一第二內環面，該第一內環面的直徑大於該第二內環面，該第一內環面設有一第一滾子溝槽，該第二內環面設有該第一內齒；該第二外環轉動地埋設在該第一外環的第一內環面之中，其具有一第二外環面及一第三內環面，該第二外環面凹設有一第二滾子溝槽，該第三內環面設有該第二內齒；及多數個滾動件，該滾動件排列設置於該第一滾子溝槽與該第二滾子溝槽之間。
3. 如請求項1所述之複差動減速傳動軸承，其中包括一外套環，其套住該第一外環與該第二外環；該第一外環的一端具有一第一凸肩部，該第一凸肩部軸向擋止 在該外套環的一第一位置；該第二外環具有一第二凸肩部，該第二凸肩部軸向擋止在該外套環的一第二位置。
4. 2或3所述之複差動減速傳動軸承，其中該內齒環的內環面具有一鄰靠該第三內齒的圓滑環面，該行星齒輪包括一軸部及一齒輪部，該軸部抵靠在該圓滑環面滾轉，該齒輪部嚙合在該第三內齒。
5. 如請求項4所述之複差動減速傳動軸承，其中該主齒輪包括一外軸面及一鄰靠在該外軸面一端的齒輪部，該外軸面抵靠在該行星齒輪的軸部滾轉。
6. 如請求項5所述之複差動減速傳動軸承，其中該主齒輪的中心具有一傳動心軸。
7. 如請求項6所述之複差動減速傳動軸承，其中該第二外環具有一軸孔，該傳動心軸穿置於該軸孔，該傳動心軸與該軸孔之間設有一個以上的軸承。