WO2017064549A2 - 内啮合传动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种内啮合传动机构,包括:外轮,所述外轮内边缘上设有第一数量的圆弧齿m,所述第一数量的圓弧齿围绕所述外轮内边缘设置;内轮,所述内轮外边缘上设有第二数量的齿n,所述第二数量的齿围绕所述内轮外边缘设置,所述m>n;偏心转动装置,所述偏心转动装置能够使得所述内轮偏心布置;其中,所述外轮、内轮和偏心转动装置中的任意一者连接动力输入端,所述外轮、内轮和偏心转动装置中的任意另一者连接动力输出端,以通过外轮和内轮之间的啮合传动传输动力;并且其中,所述内轮上的齿型的设计使得在内轮和外轮啮合传动的任何时候,所述第二数量的齿中的一部分与所述第一数量的圆弧齿中的一部分啮合或接触,并且所述第二数量的齿的其余部分与所述第一数量的圆弧齿脱离。

Description

说 明 书
内啮合传动机构 技术领域
本发明大体上涉及内啮合传动机构。
背景技术
这部分是为了提供权利要求书中所详述的本发明的背景或环境。 这里的 描述可包括可能被寻求的构思, 但不必是先前已被想到或寻求的构思。 因 此, 除非这里另有说明, 在这部分中所描述的内容并不是本申请说明书和权 利要求书的现有技术, 并且并不承认包括在这部分中的内容为现有技术。
与外啮合传动机构相比, 内啮合传动机构体积较小, 单级传动速比大, 并且容易实现多齿啮合。 对于内啮合传动机构而言, 当内外轮的齿差数为 1 的时候, 传动速比是最大的, 但是这样的齿数差采用传统渐开线齿轮, 内外 轮之间存在干涉, 导致外轮齿与内轮齿卡住, 从而使得外轮与内轮不能转 动。 因此, 对于内啮合传动机构而言, 实现大传动速比时需要解决内外轮之 间的干涉问题。
目前较为广泛使用的内啮合传动机构主要有谐波传动机构和摆线针轮传 动机构等。 谐波传动机构采用柔轮作为外齿轮进行传动, 通过外齿轮的变形 解决内外轮啮合的干涉, 然而柔轮的制造难度较大, 输出扭矩小, 使得谐波 传动机构难以广泛使用。
摆线针轮传动机构采用摆线轮作为内轮, 通过摆线轮上的摆线轮廓与外 轮上的滚针啮合进行传动, 摆线轮廓为摆线 (即, 一个圆在一条定直线上滚 动时, 圆周上一个定点的轨迹) 或经过修型以后的摆线。 采用摆线轮廓能够 实现内外轮啮合的无干涉, 但是在内外轮相对转动的过程中, 摆线轮上的轮 廓始终与外轮上的滚针啮合。 这样的啮合方式导致内外轮之间具有较大的摩 擦力。 为了减小该摩擦力, 摆线针轮传动机构外轮上的滚针上通常采用针 套, 将滚针的滑动摩擦变成针套的滚动摩擦, 但滚针两端支撑中间受力的布
1
确认本 置方式使滚针受力时容易弯曲变形, 使得摆线针轮减速机体积增大, 承载能 力小。
由于存在以上问题, 无论是谐波传动机构还是摆线针轮传动机构都无法 满足需要体积小、 大速比、 大功率或大扭矩输出的应用领域。 发明内容
本发明的目的是提供一种内啮合传动机构, 其能够解决现有的内啮合传 动机构存在的问题。 '
根据本发明的第一方面, 本发明提供了一种内啮合传动机构, 包括外轮 和内轮。 外轮的内边缘上设有第一数量的圆弧齿, 所述第一数量的圆孤齿围 绕所述外轮的内边缘设置。 内轮的外边缘上设有第二数量的齿, 所述第二数 量的齿围绕所述内轮的外边缘设置, 所述 m >n。 内轮上的每个齿包括: 一个 齿顶, 齿顶的形状设计成在内轮与外轮啮合传动时, 齿顶在任何时候与外轮 上的圓弧齿都不接触; 以及两个齿腰, 分别连接在齿顶的两侧, 齿腰的形状 设计成在内轮与外轮啮合传动时, 齿腰与外轮上的圆弧齿周期性地接触和分 离, 以使所述内轮上的齿与外轮上的圆弧齿之间在无干涉的情况下实现多齿 同时啮合。 所述内轮的外边缘上还包括数个齿根, 将相邻的两个齿相连。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 齿根为一段曲线或直 线, 齿顶为一段曲线或直线, 以及齿腰是平滑的复合曲线, 其由曲线、 直 线、 圓弧及样条线中的一种或多种组成。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 齿腰的一部分是曲线, 该曲线是内轮与外轮啮合传动时, 在设定的啮合区域内内轮齿和外轮上的圆 弧齿的一系列啮合点形成的一段包络线, 以使得在设定的啮合区域内多齿同 时啮合并无干涉, 而在设定的啮合区域外内轮齿与外轮上的圆弧齿无接触或 啮合。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 包络线的长度和在齿腰 的位置取决于所期望的内轮上的齿与外轮上的圓弧齿的啮合数量和啮合区 间。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 形成所述齿顶的曲线或 直线与所述齿腰的包络线通过过渡曲线光滑连接。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 可以使得形成所述齿根 的曲线或直线与所述齿腰的包络线通过过渡曲线和 /或直线光滑连接, 从而使 得齿根在任何时候与外轮上的圓弧齿都不接触; 也可以使得形成所述齿根的 曲线与所述齿腰的包络线为同一根包络线。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 还包括偏心转动装置, 所述偏心转动装置能够驱动所述内轮, 以使得所述内轮相对于所述外轮内边 缘进于偏心平动和 /或转动。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 在所述内轮与外轮啮合 传动的任何时候, 所述第二数量的齿中的一部分与所述第一数量的圆弧齿中 的一部分啮合或接触, 并且所述第二数量的齿的其余部分与所述第一数量的 圓弧齿脱离。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 所述 m-n=a a ( 1, 2, 3... 自然数) , 在所述偏心转动装置转动一个周期时, 内轮旋转 a个齿的角度, 且内轮的旋转方向与偏心转动装置转动方向相反。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 所述外轮上的第一数量 的圆弧齿为滚针。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 偏心转动装置的偏心量 d大于 r/2, 其中 r是滚针半径。 '
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 所述外轮上的第一数量 的圓弧齿为滚针; 在内轮的齿与滚针的所有啮合位置, 滚针中心到相对应的 齿根上的任何一点的距离大于或等于滚针的半径。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 所述外轮的内边缘上设 有滚针安装槽, 滚^ ·槽的半径与滚 半径相同。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 滚针由滚针定位圈定位 在外轮的滚针槽内或者滚针由内轮间隔环控制在滚针槽内。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 在所述内轮与外轮啮合 传动时, 在所述内轮上的每一个齿顶与圆弧齿没有接触。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 在所述内轮与外轮啮合 传动时, 在所述内轮上的每一个齿顶和每一个齿根与圆弧齿没有接触。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 在所述偏心转动装置转 动一个周期的过程中, 所述内轮的每一个齿与所述外轮上的圆弧齿至少脱离 一次。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 所述内啮合传动机构设 有至少四片平行布置的内轮。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 在所述内轮与外轮啮合 传动的任何时候, 所述第一数量的圆弧齿与所述第二数量的齿啮合的数量小 于所述圆弧齿的总数量的 60%。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 所述内啮合传动机构还 包括行星架, 所述内轮安装在所述行星架内, 以在内轮和行星架之间传输动 力。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 所述行星架要装在所述 外轮内部, 并用于安装所述偏心转动装置。
上述根据本发明第一方面的内啮合传动机构中, 每个齿的一半齿顶及其 相邻的齿腰和一半齿根由一条光滑连续曲线组成或者由多条连续曲线光滑连 接而成
根据本发明的第二方面, 本发明提供了一种内啮合传动机构, 包括: 外 轮, 所述外轮内边缘上设有第一数量的圆弧齿, 所述第一数量的圆弧齿围绕 所述外轮内边缘设置; 内轮, 所述内轮外边缘上设有第二数量的齿, 所述第 二数量的齿围绕所述内轮外边缘设置, 所述 m > n; 偏心转动装置, 所述偏心 转动装置能够使得所述内轮偏心布置; 其中, 所述外轮、 内轮和偏心转动装 置中的任意一者连接动力输入端, 所述外轮、 内轮和偏心转动装置中的任意 另一者连接动力输出端, 以通过外轮和内轮之间的啮合传动传输动力; 并且 其中, 所述内轮上的齿型的设计使得在内轮和外轮啮合传动的任何时候, 所 述第二数量的齿中的一部分与所述第一数量的圆弧齿中的一部分啮合或接 触, 并且所述第二数量的齿的其余部分与所述第一数量的圆弧齿脱离。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 内轮上的每个齿包括: 一个齿顶, 齿顶的形状设计成在内轮与外轮啮合传动时, 齿顶在任何时候与 外轮上的圆弧齿都不接触; 以及两个齿腰, 分别连接在齿顶的两侧, 齿腰的 形状设计成在内轮与外轮啮合传动时, 齿腰与外轮上的圆弧齿周期性地接触 和分离, 以在所述内轮上的齿与外轮上的圓弧齿之间在无干涉的情况下实现 多齿同时啮合; 所述内轮的外边缘上还包括数个齿根, 将相邻的两个齿相 连。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 齿根为一段曲线或直 线; 齿顶为一段曲线或直线; 以及齿腰是平滑的复合曲线, 其由曲线、 直 线、 圆弧及样条线中的一种或多种组成。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 所述齿腰的一部分是曲 线, 该曲线是内轮与外轮啮合传动时, 在设定的啮合区域内内轮齿和外轮上 的圓弧齿的一系列啮合点形成的一段包络线, 以使得在设定的啮合区域内多 齿同时啮合并无干涉, 而在设定的啮合区域外内轮齿与外轮上的圆弧齿无接 触或啮合。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 包络线的长度和在齿腰 的位置取决于所期望的内轮上的齿与外轮上的圆弧齿的啮合数量和啮合区 间。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 形成所述齿顶的曲线或 直线与所述齿腰的包络线通过过渡曲线光滑连接。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 可以使得形成所述齿根 的曲线或直线与所述齿腰的包络线通过过渡曲线和 /或直线光滑连接, 从而使 得齿根在任何时候与外轮上的圆弧齿都不接触; 也可以使得形成所述齿根的 曲线与所述齿腰的包络线为同一根包络线。
上述才艮据本发明第二方面的内啮合传动机构中 , 所述 m-n=a a 6 ( 1, 2, 3.. 自然数) ; 在所述偏心转动装置转动一个周期 (360度) 时, 内轮旋转 a个齿 的角度, 且内轮的旋转方向与偏心转动装置转动方向相反。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 所述外轮上的第一数量 的圆弧齿为滚针。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 所述外轮上的第一数量 的圆弧齿为滚针, 在内轮的齿与滚针的所有啮合位置, 滚针中心到相对应的 齿根上的任何一点的距离大于或等于滚针的半径。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 偏心转动装置的偏心量 d大于 r/2, 其中 r是滚针半径。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 所述外轮的内边缘上设 有滚针安装槽, 滚针槽的半径与滚针半径相同。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 所述滚针由滚针定位圏 定位在外轮的滚针安装槽内或者滚针由内轮间隔环控制在滚针安装槽内。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 在所述内轮与外轮上的 圆弧齿啮合传动时, 在所述内轮上的每一个齿顶与圓弧齿没有接触。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 在所述内轮与外轮啮合 传动时, 在所述内轮上的每一个齿顶和每一个齿根与圆弧齿没有接触。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 在所述偏心转动装置转 动一个周期的过程中, 所述内轮中的每一个齿与所述外轮上的圆弧齿至少脱 离一次。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 所述内啮合传动机构设 有至少四片平行布置的内轮。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 在所述内轮和外轮啮合 传动的任何时候, 所述第一复数个圆弧齿与所述第二复数个齿啮合的数量小 于所述圆弧齿的总数量的 60%。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 所述内啮合传动机构还 包括行星架, 所述内轮安装在所述行星架内, 以在内轮和行星架之间传输动 力。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 所述行星架安装在所述 外轮内部, 并用于安装所述偏心转动装置。
上述根据本发明第二方面的内啮合传动机构中, 每个齿的一半齿顶及其 相邻的齿腰和一半齿根由一条光滑连续曲线组成或者由多条连续曲线光滑连 接而成„
根据本发明的第三方面, 本发明提供了一种内轮, 用于在内啮合传动机 构中与外轮啮合传动, 所述内轮的外边缘上设有第二数量的齿, 用于与所述 外轮的内边缘上所设置的第一数量的圆弧齿啮合传动, 所述第二数量的齿围 绕所述内轮的外边缘设置, 其中每个齿包括: 一个齿顶, 齿顶的形状设计成 在内轮与外轮啮合传动时, 齿顶在任何时候与外轮上的圆弧齿都不接触; 以 及两个齿腰, 分别连接在齿顶的两侧, 齿腰的形状设计成在内轮与外轮啮合 传动时, 齿腰与外轮周期性地接触和分离, 以使所述内轮与外轮之间在无干 涉的情况下实现多齿同时啮合; 所述内轮的外边缘上还包括数个齿根, 将相 邻的两个齿相连。
上述根据本发明第三方面的内轮中, 齿根为一段曲线或直线, 齿顶为一 段曲线或直线, 以及齿腰是平滑的复合曲线, 其由曲线、 直线、 圆弧及样条 线中的一种或多种组成。
上述根据本发明第三方面的内轮中, 所述齿腰的一部分是曲线, 该曲线 是内轮与外轮啮合传动时, 在设定的啮合区域内内轮齿和外轮上的圓弧齿的 一系列啮合点形成的一段包络线, 以使得在设定的啮合区域内多齿同时啮合 并无干涉, 而在设定的啮合区域外内轮齿与外轮上的圓弧齿无接触或啮合。
上述根据本发明第三方面的内轮中, 包络线的长度和在齿腰的位置取决 于所期望的内轮上的齿与外轮上的圓弧齿的啮合数量和啮合区间。
上述根据本发明第三方面的内轮中, 形成所述齿顶的曲线或直线与所述 齿腰的包络线通过过渡曲线光滑连接。
上述根据本发明第三方面的内轮中, 可以使得形成所述齿根的曲线或直 线与所述齿腰的包络线通过过渡曲线和 /或直线光滑连接, 从而使得齿根在任 何时候与外轮上的圓弧齿都不接触; 也可以使得形成所述齿根的曲线与所述 齿腰的包络线为同一根包络线。
上述根据本发明第三方面的内啮合传动机构中, 每个齿的一半齿顶及其 相邻的齿腰和一半齿根由一条光滑连续曲线组成或者由多条连续曲线光滑连 接而成„
与现有的内啮合传动机构相比, 根据发明的内啮合传动机构由于能够很 好地解决内外轮的干涉问题, 并且内外轮之间的摩擦极小, 因此具有传动机 构的体积小、 速比大以及输出扭矩大, 且使用寿命长, 传动效率高等优点。 附图说明
从下面结合附图的详细描述中, 将更加全面地理解本发明, 其中相似的 参考标记表示相似的元件, 附图中:
图 1为本发明的内啮合传动机构轴向示意图;
图 2为本发明的内轮的结构示意图;
图 3A为本发明的内轮上齿型示意图;
图 3B为本发明的内轮上的齿与外轮上的滚针啮合示意图;
图 4A- 4F 为根据本发明的内啮合传动机构的筒化的啮合示意图, 这些图 示出了在根据本发明的内啮合传动结构的偏心转动装置转动一周的过程中, 内轮的齿与外轮上的滚针是如何啮合与分离的;
图 5 为根据本发明的内啮合传动机构的简化的啮合结构图, 其示出了在 偏心转动装置的两个不同的转动位置中, 内轮所处的相应位置的对比;
图 6 为根据本发明的外轮的局部视图, 其示出了外轮上用于安装滚针的 结构;
图 7A为根据本发明的内啮合传动机构的立体结构示意图;
图 7B为根据本发明的内啮合传动机构的剖视图。
具体实施方式
下面将参考构成本说明书一部分的附图对本发明的各种具体实施方式进 行描述。 应该理解的是, 虽然在本发明中使用表示方向的术语, 诸如 "前" 、 "后" 、 "上" 、 "下" 、 "左" 、 "右" 等描述本发明的各种示 例结构部分和元件, 但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的, 基于 附图中显示的示例方位而确定的。 由于本发明所公开的实施例可以按照不同 的方向设置, 所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。 在 可能的情况下, 本发明中使用的相同或者相类似的附图标记指的是相同的部 件。
根据本发明的内啮合传动机构如图 1所示包括外轮 102、 内轮 108和偏 心转动装置 116。 偏心转动装置 U6布置在内 4仑 108内部, 外轮 102布置在内 轮 108外部。 内啮合传动机构还包括行星架 400 (图 1未示出, 请参见图 7A 和图 7B ) , 内轮 108通过行星架 400实现传动啮合, 并与行星架 400整体布 置在外轮 102 内部。 通过这些部件的相互作用, 能够实现外轮 102和内轮 108 的啮合传动, 从而能够实现减速或增速的目的。 当需要实现减速时, 偏 心转动装置 116作为高速输入机构, 采用外轮 102或行星架 400将低速输 出, 其中当需要实现外轮 102输出低速时, 行星架 400必须固定; 当需要实 现行星架 400低速输出时, 外轮 102必须固定。 当需要实现增速时, 外轮 102或行星架 400作为低速输入机构, 偏心转动装置 116作为高速输出机构。. 本发明的内啮合传动机构可以实现多种减速和增速模式。 为了更好地介绍本 发明的内啮合传动机构, 下面将结合通过偏心转动装置 116作为高速输入, 通过行星架 400将低速输出的减速模式进行描述。 在这种减速模式中, 偏心 转动装置 116连接至外部的高速动力源, 行星架 400实现低速动力输出, 而 外轮 102则固定不动。
如图 1所示, 在根据本发明的内啮合传动机构中, 外轮 102具有内边缘 103, 内边缘 103上设有第一数量的圆弧齿 104 (i) (i=l, 2, …, m, ) 。 内轮 108具有外边缘 109, 外边缘 109上设有第二数量的齿 110 (j) (j = 1, 2, ..., η) 。 外轮 102的内边缘 103形成容纳空间, 以使内轮 108能够偏心 布置在其中, 并使外轮 1Ό2和内轮 108能够通过外轮 102上的第一数量的圆 弧齿 104 (i) (i=l, 2, …, m,)和内轮 108上的第二数量的齿 110 (j) (j = l, 2, …, n)进行啮合。
外轮 102上的第一数量的圓弧齿 104 (i) (i=l, 2, ..., m,)可以采用 多种形式进行设置, 例如可以是直接在外轮的内边缘上设计出的圓弧齿, 也 可以是在外轮的内边缘上安装的具有滚针形状的部件, 此时滚针凸出于外轮 102的内边缘的形状也是圆弧齿形状。 除此以外, 无论采用哪一种方式设置 圓弧齿都是可以的, 只要该圆弧齿的形状能够与内轮 108上的齿产生啮合, 从而使得内轮 108与外轮 102之间产生针齿啮合传动即可。 根据本发明的一 个实施例, 第一数量的圓弧齿 104 (i) (i=l, 2, ..., m,) 采用滚针的形 式, 滚针安装在外轮 102的内边缘 103上设置的相应的滚针槽内。 滚针的具 体安装形式将在后面结合附图 6详细介绍。 才艮据本发明的一个示例, 图 1 所 示的即为滚针形式的圆弧齿, 下面为了方便描述, 以 "滚针 " 替代 "圆弧 齿" 来对本发明的实施例进行描述。 仍然如图 1所示, 内轮 108的中心部位设有容纳空间以将偏心转动装置 1 16容纳在其中, 偏心转动装置 116能够使内轮 108偏置。 内轮 108通过偏心 轴承 (详见图 7B ) 布置在偏心转动装置 116上, 内轮 108上设置数个孔 126, 用来将内轮安装在行星架 400 (图中未示出)上。
当偏心转动装置 1 16高速旋转时, 内轮 108通过偏心转动装置 1 16实现 平动, 同时, 由于外轮 102上的滚针与内轮 108上的齿的啮合关系及少齿差 原理, 内轮 108 实现低速转动 (自转) , 继而通过行星架实现低速动力输 出。 外轮上的滚针(即圆弧齿) 的数量 m大于内轮齿的数量 n, 从而形成少 齿差啮合。 其中, m-n=a。 根据本发明的一个示例, a=l。 当然 a选取其它自 然数也是可以的。
本发明的内啮合传动机构通过内轮 108上的齿型设计, 使得即使当外轮 上的滚针的数量 m与内轮齿的数量 n差值为 1 (即一齿差) 的时候, 也能够 实现内轮与滚针之间无干涉。 也即, 使所述内轮 108上的齿与外轮 102上的 滚针之间在无干涉的情况下实现多齿同时啮合, 从而通过内轮 108上的齿与 外轮 102上的滚针实现内轮与外轮之间的啮合传动。 并且本发明齿型的设计 使得在内轮 108和外轮 102相对转动的任何时候, 内轮 108上的第二数量的 齿 1 10 ( j ) ( j = l, 2, ..., n ) 只有一部分与外轮 102上的滚针进行啮合, 而其余部分与外轮 102上的滚针脱离。 下面结合图 2和图 3A详细介绍本发明 内轮 108上的齿型。
如图 2所示的本发明内轮 108的结构示意图, 内轮 108上的第二数量的 齿 1 10 ( j ) ( j = 1 , 2, ... , η ) 围绕内轮的外边缘 109设置。 图 3Α为根据 本发明的内轮的齿型示意图, 该图示出了本发明内轮上的齿型。 如图 3Α所 示, 每个齿具有一个齿顶 202和连接在齿顶 202 的相对两侧的两个齿腰 203。 相邻的两个齿之间通过齿根 201连接起来。 齿根 201、 齿顶 202和齿腰 203共同构成了根据本发明的内轮的齿型。 根据本发明, 每个齿的一半齿顶 202及其相邻的齿腰 203和一半齿根 201由一条光滑连续曲线组成或者由多条 连续曲线光滑连接而成。
图 3Β 为根据本发明的内轮齿与滚针啮合的示意图, 该图示出了一个滚 针和与其相邻的左侧齿处于啮合状态。 本发明的齿顶 202的形状设计成在内轮 108与外轮 102啮合传动时, 齿 顶 202在任何时候与滚针都不接触 (这一点将在后面结合附图 4A- 4G进行详 细说明) 。 为此, 如图 3A和图 3B所示, 齿顶 202设计为一段曲线或直线。 作为一个示例, 如图 2所示, 齿顶 202设计为与内轮 108的圓心同心的一段 圆弧, 也就是说, 内轮 108上的所有齿的齿顶 202都位于与内轮 108同心的 一个圆上。
而齿腰 203的形状则设计成在内轮 108与外轮 102相对转动时, 齿腰 203 与滚针周期性地接触和分离, 以使所述内轮 108上的齿与外轮 102上的滚针 之间在无干涉的情况下实现多齿同时啮合, 从而在内轮 108和外轮 102之间 传递动力。 为此, 齿腰 203设计为平滑的复合曲线, 其由曲线、 直线、 圆弧 及样条线中的一种或多种组合组成。 其中, 齿腰 203 的其中一部分为啮合曲 线 210, 用于与滚针进行啮合。 根据本发明的一个实施例, 当滚针与内轮 108 进行啮合时, 滚针仅与齿腰 203上的啮合曲线 210相接触, 而不与齿腰 203 的其它部分相接触 (这一点将在后面结合附图 4A- 4G进行详细说明) 。 作为 一个示例, 啮合曲线 210是一种包络线, 它是内轮 108作平动和转动时, 在 设定的啮合区域(即啮合曲线区域) 内内轮齿和滚针的一系列啮合点形成的 一段连续曲线, 以使得在设定的啮合区域内多齿同时啮合并无干涉, 而在设 定的啮合区域外内轮齿与滚针无接触或啮合。 包络线的长度和在齿腰的位置 取决于所期望的内轮齿与滚针的啮合数量和啮合区间。
本发明的齿根 201 也设计为一段圓弧曲线或直线。 在内轮 108与外轮 102啮合传动时, 本发明的齿根 201可以与外轮 102上的滚针接触, 也可以与 之不接触, 这取决于滚针与内轮齿同时啮合的数量和啮合区间。 当啮合区间 涵盖齿根位置时, 齿根 201与齿腰 203的啮合曲线 210为同一根包络线, 此 时齿根 201和齿腰 203的啮合曲线 210都与外轮 102上的滚针接触。 当啮合 区间不涵盖齿 ^位置时, 齿才艮 201通过一段过渡曲线和 /或直线 214与相邻齿 腰 203的包络线(啮合曲线 210 )光滑连接, 此时齿根 201与外轮 102上的滚 针不接触, 可以在一定程度上减小内外轮之间的摩擦。
根据本发明图 3B所示的实施例, 齿才 201设计成在内轮 108与外轮 102 相对转动时, 齿根 201 在任何时候与滚针都不接触。 从图 3B可以清楚地看 到, 这样设计的滚针与其相邻的两个齿之间所处的啮合状态, 滚针只与齿腰
203接触 (啮合) , 而不与齿根 201接触, 即, 滚针与齿 ^ 201是脱离的。 从 图 3B 中可以看到, 滚针中心到齿根上的任何一点的距离 d大于滚针的半径 r。 为此, 如图 3A所示, 齿腰 203还包括将啮合曲线 210与齿根 201光滑连 接的一段过渡直线和 /或曲线 214。
此外, 作为一个示例, 如图 3A所示, 除了啮合曲线 210之外, 齿腰 203 还包括将齿腰 203与齿顶 202光滑连接的一段过渡曲线 212。 也就是说, 在 如图 3A所示的实施例中, 齿腰 203从上到下依次包括一段过渡曲线 212、 一 段啮合曲线 210和一段过渡直线和 /或曲线 214。
当然, 除了图 3A所示出的示例以外, 齿腰 203还可以具有其它形状, 只要能够保证滚针与内轮 108能在齿腰 203上实现连续啮合即可。 由于具有 上述齿型设计, 本发明的内啮合传动机构在内轮 108和外轮 102相对转动的 任何时候, 内轮 108上的第二数量的齿 110 ( j ) ( j = l, 2, ..., n ) 只有一 部分齿与外轮 102上的滚针进行啮合, 而其余部分齿与外轮 102上的滚针脱 离。 并且, 总是只有齿腰的一部分、 或者只有齿腰的一部分和齿根与滚针进 行啮合传动, 齿顶与滚针不接触。 因此, 与传统摆线针轮传动相比较, 啮合 产生的摩擦大大减少。
这种啮合方式对于外轮上滚针的数量 m与内轮齿的数量 n差值为 1 (即 一齿差) 的时候, 可以实现内轮与滚针之间无干涉。 根据本发明的一个示 例, 在内轮 108和外轮 102相对转动的任何时候, 内轮齿与滚针啮合的数量 小于滚针总数 m的 60%。
然而, 对于外轮上滚针的数量 m与内轮齿的数量 n差值大于 1的情况, 本发明的上述齿型同样可以达到减少齿的啮合数量进而减少摩擦的目的。
此外, 本发明的内轮 108的齿型设计是基于大偏心平动 (与传统摆线传 动相对而言) 实现的 (即偏心量大于传统摆线传动) 。 偏心转动装置 1 16的 偏心量将在下面结合图 4H进行说明。
为了更好地理解内轮 108上的齿与外轮 102上的滚针的部分啮合状态, 图 4A-4G以简化的啮合示意图示出了在本发明的内啮合传动机构的偏心转动 装置 1 16转动一周 (即转动角度 T=360° ) 的过程中, 内轮的齿与外轮上的 滚针是如何啮合与分离的。 在这些简化的啮合示意图中, 为了描述和理解的 方便, 假设外轮 102只具有 16个滚针, 而内轮上具有 15个齿, 齿的数量比 滚针的数量少一个。 在每幅图中都标出了这 16个滚针对应的编号 1-16, 以方 便说明齿与滚针的部分啮合。 此外, 在偏心转动装置 116、 内轮 108和滚针 上或旁边还分别增加了箭头 116A、 108A和 104A, 以显示这三个部件在各附 图中的相对位置变化, 注意, 每幅图中箭头在其对应的部件上的位置是固定 不变的。
其中, 图 4A显示的是在偏心转动装置 116的初始转动位置(即 T=0。 ) 中内轮和外轮的啮合状态。 在该位置, 编号为 2、 3、 4、 5、 13、 14、 15和 16的这八个滚针与内轮 108上对应的八个齿啮合, 其余的滚针均与内轮 108 脱离。 此时, 偏心转动装置 1 16、 内轮 108和滚针所对应的箭头 116A、 108A 和 104A的方向在一条直线上。
图 4Β显示的是偏心转动装置 116顺时针转动 67.5° (即 Τ=67.5° ) 时 内轮和外轮的啮合状态, 在该位置, 编号为 5、 6、 7、 8和 1、 2、 3、 16这八 个滚针与内轮 108上对应的八个齿啮合, 其余的滚针均与内轮 108脱离。 将 图 4Β中的箭头与图 4Α中的箭头相比可知, 偏心转动装置 1 16在顺时针方向 转动, 而内轮 108在偏心平动的同时, 逆时针方向旋转了 4.5° (少齿差原 理) 。
图 4C显示的是偏心转动装置 1 16转动 135。 (即 Τ=135° ) 时内轮和外 轮的啮合状态, 在该位置, 编号为 3、 4、 5、 6和 8、 9、 10、 1 1这八个滚针 与内轮 108上相应的八个齿啮合, 其余的滚针均与内轮脱离。
图 4D显示的是偏心转动装置 1 16转动 180。 (即 Τ=180° ) 时内轮和外 轮的啮合状态, 在该位置, 编号为 5、 6、 7、 8和 10、 1 1、 12、 13这八个滚 针与内轮 108上相应的八个齿啮合, 其余的滚针均与内轮脱离。
图 4Ε显示的是偏心转动装置 116转动 247.5° (即 Τ=247.5° ) 时内轮 和外轮的啮合状态, 在该位置, 编号为 8、 9、 10、 1 1和 13、 14、 15、 16这 八个滚针与内轮 108上相应的八个齿啮合, 其余的滚针均与内轮脱离。
而图 4F显示的是偏心转动装置 116转动 360。 (即 Τ=360° ) 时内轮和 外轮的啮合状态, 在该位置, 编号为 13、 14、 15、 16和 2、 3、 4、 5这八个 滚针与内轮 108上相应的八个齿啮合, 其余的滚针均与内轮脱离, 但内轮 108上的标志 108A显示内轮 108已经逆时针旋转了 24° , 即一个齿的角度。
从图 4A-4F可以看到, 在内轮 108和外轮 102相对转动的任何时候, 都 只有一部分内轮的齿与滚针啮合, 而其余的内轮齿与滚针是完全脱离的。 在 图 4A-4F所示的示例中, 在任何时候, 与齿啮合的滚针数量占滚针总数的 50%。 并且, 在偏心转动装置 116转动一个周期 (360° ) 的过程中, 所述内 轮 108中的每一个齿与所述外轮 102上的滚针至少脱离一次。
此外, 将图 4A和图 4F进行比较可知, 在偏心转动装置 1 16顺时针转动 一周的过程中, 内轮 108逆时针转动一个齿的角度。 也就是说, 在偏心转动 装置 1 16转动一周的过程中, 内轮 108会朝相反的方向自转 a个齿的角度, 其中 &=滚针数量 (m)-内轮齿数量 (n)。
图 5是在图 4A的基础上合并图 4D形成的图, 其中, 用虚线示出了图 4D中内轮的位置, 从而图 5示出了在偏心转动装置 116旋转 180。 时内轮相 对于初始位置 (即 T=0。 )产生的变化。 从图 5可以非常直观地看到, 在偏 心转动装置 116转动的过程中, 内轮 108作偏心平动, 并逆时针方向自转。
此外, 如图 5所示, 偏心转动装置 1 16对内轮 108产生的偏心量为 d。 根 据本发明'的一个示例, 偏心量 d大于圆弧齿 104的半径或滚针的半径 r的一 半,即, d>r/2。
本发明的内啮合传动机构由于能够实现部分内轮齿与滚针啮合, 内外轮 、之间的摩擦较小, 因此, 本发明不需■ ^采用针套安装在滚针上来减小摩擦, 本发明的滚针直接安装在外轮上, 即, 滚针整体受力。 此外, 本发明的滚针 在滚针槽内只有旋转, 无需通过发生位移解决千涉问题。 具体可参见图 6所 示的一种滚针安装结构。
图 6示出了外轮上用于安装滚针的一种结构。 为了图示的清楚, 图 6仅 示出了外轮的一小部分。 如图 6所示, 外轮 102的内边缘 103上沿外轮轴向 设有与滚针数量相同的滚针安装槽 301, 滚针槽 301 的半径与滚针半径相 同。 在槽的两端分别设有滚针定位圈 302、 304, 用于在滚针安装在槽 301 中 之后支撑滚针的两端, 如此实现滚针定位。 滚针在滚针槽 301 内可以旋转。 滚针在整个长度方向上受力时都能由滚针槽支撑, 滚针整体受力, 受力时不 会产生弯曲, 从而能够传递大扭矩。
根据本发明的另一种滚针安装结构, 滚针还可以通过内轮间隔环 122 (内轮间隔环 122将在下文描述)控制在滚针槽 301内。
本发明的内啮合传动机构除了上面所提到的部件和结构以外, 还具有其 它安装件, 图 7A和图 7B即示出了根据一个示例的内啮合传动机构的详细结 构。 其中, 图 7A示出了内啮合传动机构的立体结构示意图, 而图 7B示出了 内啮合传动机构的剖视图。
根据本发明的一个示例, 内啮合传动机构可以采用多个内轮 108平行对 称布置, 其中, 内轮的偏心方向可以相差 180。 , 当然也可以相差 90。 、 120。 等。 通过采用多个内轮, 既可以实现动平衡, 也可以实现输入轴两端的 轴承受力对称抵消 (零受力) , 使输入轴运行平稳。 当然, 仅采用一个内轮 也是可以工作的。 无论采用几片内轮均在本申请的保护范围以内。
如图 7B所示的内啮合传动机构具有四只并排布置的内轮 108.1、 108.2、 108.3和 108.4。 为此, 如图 7B所示, 偏心转动装置为偏心转轴 1 16, 偏心转 轴 1 16为一根有 4段对称偏心的偏心段的曲轴, 曲轴的偏心段分别为 1 15.1、 115.2、 U5.3和 115.4, 其中, 中间的两个偏心段 U5.2和 115.3为偏心方向相 同的一组偏心段, 旁边的两个偏心段 115.1和 115.4为偏心方向相同的一组偏 心段, 并且这两组偏心段的偏心方向相差 180。 。 每个内轮 108.1、 108.2、 108.3和 108.4都通过一个偏心轴承 1 14装在其对应的偏心段 1 15.1、 1 15.2、 1 15.3和 115.4上, 形成 4只平行布置的内轮, 相邻内轮之间布置有内轮间隔 环 122, 同时可以通过内轮间隔环 122将滚针控制在滚针槽 301内。
本发明的内啮合传动机构的行星架 400 包括第一输出端 402、 第二输出 端 401、 行星架螺栓 403、 螺母 404和输出销 125。 偏心转轴 116布置在行星 架 400内, 偏心转轴 116的两端通过轴 7 分别布置在第一输出端 402和第二 输出端 401 内的中心孔内。 第一输出端 402和第二输出端 401为两只法兰, 通过行星架螺栓 403和螺母 404将两个输出端紧固形成一个中空的行星架 400 , 行星架 400 内布置所述四只平行布置的内轮 108.1、 108.2、 108.3 和 108.4 , 多才艮输出销 125 穿过 4只平行布置的内轮 108.1、 108.2、 108.3 和 108.4上的销孔, 输出销 125 两端分别布置在第一输出端 402和第二输出端 401内, 输出销 125上布置有销套 127; 行星架 400上的第一输出端 402和第 二输出端 401 通过主轴承布置在外轮 102 (或称为 "外壳" ) 内侧的两端, 并与外轮 102之间布置有油封, 防止内啮合传动机构内的润滑油泄漏。
下面, 结合通过偏心转动装置 1 16 (即偏心转轴)输入动力并通过内轮 108输出动力的减速模式, 具体描述图 7A和 7B所示的机构是如何工作的。
在这种减速模式中, 偏心转轴 1 16与动力源 (例如电机) 连接在一起, 行星架 400与外部接收动力的装置连接在一起, 外轮 102与基座固定(即外 轮被固定不动) 。 当电机启动工作时, 偏心转轴 1 16以与电机同样的转速旋 转, 并在旋转的过程中其偏心段 1 15通过偏心轴承驱动内轮 108作偏心平 动。 内轮 108偏心平动的频率与偏心转轴 116的转速相同。 同时, 内轮 108 上的齿与外轮 102上的滚针产生啮合, 使得内轮 108产生转动 (自转) 。 具 体而言, 由于内轮 108的齿数与滚针数量的差值为 a, 才艮据内啮合少齿差原 理, 内轮 108每平动一周 (即偏心转轴 1 16每转动 360。 ) , 将同时自转 a个 齿的角度, 并且自转的方向与偏心转轴 116的旋转方向相反。 这在图 4A-4H 的图示中有非常直观的示意。 随着内轮 108的自转, 内轮 108的动力通过安 装在内轮中的销 125传递给行星架 400, 从而带动行星架 400同时旋转, 并 通过行星架 400的第一输出端 401和 /或第二输出端 402将动力输出至外部装 置。 从而, 通过图 7A和 7B所示的装置实现输入和输出之间的减速传动。
如同在前面所提到过的, 本发明的内啮合传动机构除了上面所详细描述 的减速模式以外, 也可以将第一输出端 402和第二输出端 401 固定, 即将行 星架 400固定, 当偏心转动装置 116随电机旋转时, 由于行星架 400固定不 动, 内轮 108只能产生偏心平动, 平动过程中通过啮合驱动外轮 102低速旋 转并输出扭矩, 且外轮 102的转动方向与偏心转动装置 116 的旋转方向相 同。 另外, 本发明的内啮合传动机构也可以实现增速效果, 如果将第一输出 端 402或第二输出端 401用于低速输入, 外轮 102与基座固定(或将第一输 出端 402或第二输出端 401 固定, 外轮 102用于低速输入) , 偏心转轴 116 将以高速旋转, 达到增速效果。
以上详细说明了本发明的内啮合传动机构的两种典型应用及其工作过 程。 外轮、 内轮和偏心转动装置中的任意一者都可以连接动力输入端, 且外 轮、 内轮和偏心转动装置中的任意另一者度可以连接动力输出端, 以通过外 轮和内轮之间的啮合传动传输动力。 以上内容只是示例性的说明, 而不是对 本发明的应用的限制。 本领域技术人员可以根据实际需要将本发明的内啮合 传动机构应用于各种所需模式。
尽管参考附图中出示的具体实施方式将对本发明进行描述, 但是应当理 解, 在不背离本发明教导的精神范围和背景下, 本发明通过结构调整可以实 现多种内轮的形式以及减速或增速形式。 本领域技术普通技术人员还将意识 到有不同的方式来改变本发明所公开的实施例中的参数, 例如尺寸、 形状、 元件或材料的类型, 均落入本发明权利要求的精神和范围内。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种内啮合传动机构, 包括:
外轮(102) , 所述外轮(102) 的内边缘(103)上设有第一数量的圆弧 齿(104 (i) , i= 1, 2, …, m) , 所述第一数量的圓弧齿( 104 (i) , i = 1, 2, m) 围绕所述外轮的内边缘(103)设置;
内轮 ( 108) , 所述内轮( 108 ) 的外边缘( 109) 上设有第二数量的齿 ( 110 (j) , j = 1, 2, …, η) , 所述第二数量的齿 ( 110 (j) , j = l, 2, ..., η) 围绕所述内轮的外边缘( 109)设置, 所述!11>11;
其特征在于:
每个齿(110 (j) , (j = 1, 2, .·., n) 包括:
一个齿顶 (202) , 齿顶 (202)的形状设计成在内轮(108) 与外轮 ( 102)啮合传动时, 齿顶 (202)在任何时候与外轮(102) 上的圆弧齿都不 接触; 以及
两个齿腰(203 ) , 分别连接在齿顶 (202) 的两侧, 齿腰(203 ) 的 形状设计成在内轮( 108) 与外轮 ( 102) 啮合传动时, 齿腰 (203 ) 与外轮 ( 102) 上的圆弧齿周期性地接触和分离, 以使所述内轮( 108) 上的齿与外 轮(102) 上的圓弧齿之间在无干涉的情况下实现多齿同时啮合;
所述内轮(108) 的外边缘(109)上还包括数个齿根(201 ) , 将相邻的 两个齿相连。
2、 如权利要求 1所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
齿根(201 ) 为一段曲线或直线;
齿顶 (202) 为一段曲线或直线; 以及
齿腰(203 )是平滑的复合曲线, 其由曲线、 直线、 圆弧及样条线中的一 种或多种组成。
3、 如权利要求 2所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述齿腰(203 ) 的一部分是曲线, 该曲线是内轮( 108) 与外轮( 102) 啮合传动时, 在设定的啮合区域内内轮齿和外轮上的圆弧齿的一系列啮合点 形成的一段包络线, 以使得在设定的啮合区域内多齿同时啮合并无干涉, 而 在设定的啮合区域外内轮齿与外轮上的圆弧齿无接触或啮合。
4、 如权利要求 3所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
包络线的长度和在齿腰( 203 ) 的位置取决于所期望的内轮( 108) 上的 齿与外轮(102) 上的圆弧齿的啮合数量和啮合区间。
5、 如权利要求 3所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
形成所述齿顶 (202) 的曲线或直线与所述齿腰(203 ) 的包络线通过过 渡曲线 (212)光滑连接。
6、 如权利要求 3所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
形成所述齿根(201 ) 的曲线或直线与所述齿腰(203 ) 的包络线通过过 渡曲线和 /或直线 (214) 光滑连接, 齿根(201 ) 在任何时候与外轮( 102) 上的圆弧齿都不接触。
7、 如权利要求 3所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
形成所述齿根(201 ) 的曲线与所述齿腰(203 ) 的包络线为同一根 络 线。
8、 如权利要求 1所述的内啮合传动机构, 其特征在于还包括:
偏心转动装置 ( 116) , 所述偏心转动装置 ( 116) 能够驱动所述内轮 ( 108) , 以使得所述内轮( 108)相对于所述外轮内边缘( 103)进行偏心平 动和 /或转动。
9、 如权利要求 1所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
在所述内轮(108) 与外轮(102)啮合传动的任何时候, 所述第二数量 的齿 (110 (j) , j = 1, 2, ..., η) 中的一部分与所述第一数量的圆弧齿 ( 104 (i) , i = 1, 2, m) 中的一部分啮合或接触, 并且所述第二数 量的齿 (110 (j) , j = 1, 2, ..., η) 的其余部分与所述第一数量的圓弧 齿 ( 104 (i) , i= 1, 2, …, m) 月 离。
10、 如权利要求 8所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述 m- n=aa ( 1,2, 3…自然数) ; 在所述偏心转动装置 ( 116)转动一个周期 ( 360度) 时, 内轮( 108)旋 转 a个齿的角度, 且内轮(108) 的旋转方向与偏心转动装置 (116)转动方向 相反。
11、 如权利要求 1所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述外轮(102)上的第一数量的圆弧齿 ( 104 (i) , i = 1, 2, ..·, m) 为滚针。
12、 如权利要求 11所述的内啮合传动机构, 其特征在于还包括: 偏心转动装置 ( 116 ) , 所述偏心转动装置 ( 116) 能够驱动所述内轮
( 108) , 以使得所述内轮 ( 108)相对于所述外轮内边缘( 103)进行偏心平 动和 /或转动;
所述偏心转动装置 (116) 的偏心量 d大于 r/2, 其中 r是滚针半径。
13、 如权利要求 1所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述外轮( 102) 上的第一数量的圓弧齿 ( 104 (i) , i = 1, 2, ..., m) 为滚针;
在内轮 ( 108) 的齿与滚针的所有啮合位置, 滚针中心到相对应的齿根 (201 ) 上的任何一点的距离大于或等于滚针的半径。
14、 如权利要求 11所述的内啮合传动机构, 其特征在于':
所述外轮 ( 102 ) 的内边缘 ( 103 ) 上设有滚针安装槽 ( 301 ) , 滚针槽 (301 ) 的半径与滚针半径相同。
15、 如权利要求 14所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
滚针由滚针定位圈 ( 302,304 ) 定位在外轮的滚针槽 (301 ) 内或者滚针 由内轮间隔环 (122)控制在滚针槽 (301 ) 内。
16、 如权利要求 1所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
在所述内轮(108) 与外轮(102)啮合传动时, 在所述内轮(108) 上的 每一个齿顶 (202) 与圆弧齿没有接触。
17、 如权利要求 6所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
在所述内轮(108) 与外轮(102)啮合传动时, 在所述内轮(108) 上的 每一个齿顶 (202)和每一个齿根(201 ) 与圆弧齿没有接触。
18、 如权利要求 1所述的内啮合传动机构, 其特征在于: 在所述偏心转动装置 ( 116)转动一个周期的过程中, 所述内轮( 108) 的每一个齿与所述外轮(102)上的圆弧齿至少脱离一次。
19、 如权利要求 1所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述内啮合传动机构设有至少四片平 4亍布置的内轮 ( 108.1, 108.2, 108.3, 108.4) 。
20、 如权利要求 1所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
在所述内轮( 108) 与外轮( 102) 啮合传动的任何时候, 所述第一数量 的圆弧齿 ( 104 (i) , i = 1, 2, m) 与所述第二数量的齿 ( 110
(j) , j = l, 2, ..., η)啮合的数量小于所述圓弧齿的总数量的 60%。
21、 如权利要求 1所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述内啮合传动机构还包括行星架 (400) , 所述内轮( 108)安装在所 述行星架(400) 内, 以在内轮(108) 和行星架(400)之间传输动力。
22、 如权利要求 21所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述行星架 (400)安装在所述外轮(102) 内部, 并用于安装所述偏心 转动装置 (116) 。
23、 如权利要求 2所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
每个齿的一半齿顶 (202 )及其相邻的齿腰(203 )和一半齿根(201 ) 由 一条光滑连续曲线组成或者由多条连续曲线光滑连接而成。
24、 一种内啮合传动机构, 其特征在于包括:
外轮( 102) , 所述外轮内边缘( 103 ) 上设有第一数量的圆弧齿 ( 104 (i) , i = l, 2, m) , 所述第一数量的圆弧齿 ( 104 (i) , i = 1,
2, m) 围绕所述外轮内边缘( 103)设置;
内轮 ( 108 ) , 所述内轮外边缘 ( 109 ) 上设有第二数量的齿 ( 110 (j ) , j = 1, 2, …, η) , 所述第二数量的齿 ( 110 (j ) , j = 1, 2, ..., η) 围绕所述内轮外边缘( 109).设置, 所述 m>n;
偏心转动装置 ( 116) , 所述偏心转动装置 ( 116 ) 能够使得所述内轮 ( 108)偏心布置;
其中, 所述外轮(102) 、 内轮(108) 和偏心转动装置 ( 116) 中的任意 一者连接动力输入端, 所述外轮 ( 102) 、 内轮 ( 108 ) 和偏心转动装置 ( 116) 中的任意另一者连接动力输出端, 以通过外轮(102)和内轮(108) 之间的啮合传动传输动力;
并且其中, 所述内轮( 108) 上的齿型的设计使得在内轮(108)和外轮
( 102 ) 啮合传动的任何时候, 所述第二数量的齿 ( 110 (j ) , j = 1, 2, ..., η) 中的一部分与所述第一数量的圆弧齿 ( 104 ( i ) , i = 1, 2, ..., m) 中的一部分啮合或接触, 并且所述第二数量的齿 (110 (j) , j = 1, 2, ..., n) 的其余部分与所述第一数量的圓弧齿( 104 (i ) , i = 1, 2, ..·, m).脱离。
25、 如权利要求 24所述的齿轮内啮合传动机构, 其特征在于:
内轮上的每个齿( 110 (j) , (j = l, 2, ..., n) 包括:
一个齿顶 (202) , 齿顶 (202) 的形状设计成在内轮(108)与外轮 ( 102)啮合传动时, 齿顶 (202)在任何时候与外轮(102)上的圆弧齿都不 接触; 以及
两个齿腰(203 ) , 分别连接在齿顶 (202) 的两侧, 齿腰(203 ) 的 形状设计成在内轮(108) 与外轮(102)啮合传动时, 齿腰(203 ) 与外轮上 的圆弧齿周期性地接触和分离, 以在所述内轮( 108) 上的齿与外轮(102) 上的圆弧齿之间在无干涉的情况下实现多齿同时啮合;
所述内轮(108) 的外边缘(109)上还包括数个齿根(201 ) , 将相邻的 两个齿相连。
26、 如权利要求 25所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
齿根(201 ) 为一段曲线或直线;
齿顶 (202) 为一段曲线或直线; 以及
齿腰(203 )是平滑的复合曲线, 其由曲线、 直线、 圆弧及样条线中的一 种或多种组成。
27、 如权利要求 26所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述齿腰(203 ) 的一部分是曲线, 该曲线是内轮(108) 与外轮(102) 啮合传动时, 在设定的啮合区域内内轮齿和外轮'上的圆弧齿的一系列啮合点 形成的一段包络线, 以使得在设定的啮合区域内多齿同时啮合并无干涉, 而 在设定的啮合区域外内轮齿与外轮上的圆弧齿无接触或啮合。
28、 如权利要求 27所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
包络线的长度和在齿腰(203 ) 的位置取决于所期望的内轮( 108) 上的 齿与外轮(102)上的圆弧齿的啮合数量和啮合区间。
29、 如权利要求 27所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
形成所述齿顶 (202) 的曲线或直线与所述齿腰(203 ) 的包络线通过过 渡曲线 (212)光滑连接。
30、 如权利要求 27所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
形成所述齿根(201 ) 的曲线或直线与所述齿腰 (203 ) 的包络线通过过 渡曲线和 /或直线 (214)光滑连接, 齿根(201 ) 在任何时候与外轮( 102) 上的圓弧齿都不接触。
31、 如权利要求 27所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
形成所述齿根(201 ) 的曲线与所述齿腰( 203 ) 的包络线为同一根包络 线。
32、 如权利要求 24所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述 m-n=aa ( 1,2, 3…自然数) ;
在所述偏心转动装置 (116)转动一个周期 ( 360度) 时, 内轮( 108)旋 转 a个齿的角度, 且内轮(108) 的旋转方向与偏心转动装置 (116)转动方向 相反。
33、 如权利要求 24所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述外轮( 102) 上的第一数量的圆弧齿 ( 104 (i) , i = 1, 2, ..., m) 为滚针。
34、 如权利要求 25所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述外轮( 102) 上的第一数量的圓弧齿 ( 104 (i) , i = 1, 2, …, m) 为滚针;
在内轮 ( 108) 的齿与滚针的所有啮合位置, 滚针中心到相对应的齿根 (201 ) 上的任何一点的距离大于或等于滚针的半径。
35、 如权利要求 33所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
偏心转动装置 (116) 的偏心量 d大于 r/2, 其中 r是滚针半径。
36、 如权利要求 33所述的内啮合传动机构, 其特征在于: 所述外轮 ( 102) 的内边缘( 103 ) 上设有滚针安装槽 (301 ) , 滚针槽 (301 ) 的半径与滚针半径相同。
37、 如权利要求 36所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述滚针(104 (i) , i = 1, 2, …, m) 由滚针定位圈 (302, 304) 定位在外轮 ( 102 ) 的滚针安装槽 (301 ) 内或者所述滚针由内轮间隔环 ( 122 )控制在滚针安装槽 ( 301 ) 内。
38、 如权利要求 25所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
在所述内轮( 108) 与外轮(102) 上的圓弧齿啮合传动时, 在所述内轮 ( 108)上的每一个齿顶 (202) 与圆弧齿没有接触。
39、 如权利要求 30所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
在所述内轮( 108) 与外轮(102)啮合传动时, 在所述内轮(108) 上的 每一个齿顶 (202)和每一个齿根(201 ) 与圓弧齿没有接触。
40、 如权利要求 24所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
在所述偏心转动装置 ( 116) 转动一个周期的过程中, 所述内轮( 108) 中的每一个齿与所述外轮(102)上的圆弧齿至少脱离一次。
41、 如权利要求 24所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述内啮合传动机构设有至少四片平行布置的内轮 ( 108.1, 108.2, 108.3, 108.4) 。
42、 如权利要求 24所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
在所述内轮( 108) 和外轮( 102)啮合传动的任何时候, 所述第一复数 个圆弧齿 ( 104 ( i) , i = l, 2, m) 与所述第二复数个齿 ( 110
(j ) , j = l, 2, ..., η)啮合的数量小于所述圆弧齿的总数量的 60%。
43、如权利要求 24所述的内啮合传动机构, 其特征在于:
所述内啮合传动机构还包括行星架 (400) , 所述内轮(108) 安装在所 述行星架(400) 内, 以在内轮 ( 108)和行星架 (400)之间传输动力。
44、如权利要求 43所述的内啮合传动机构, 其特征在于: - 所述行星架 (400) 安装在所述外轮( 102) 内部, 并用于安装所述偏心 转动装置 (116) 。
45、 如权利要求 26所述的内啮合传动机构, 其特征在于: 每个齿的一半齿顶 (202)及其相邻的齿腰.(203 )和一半齿根(201 ) 由 一条光滑连续曲线组成或者由多条连续曲线光滑连接而成。
46、一种内轮( 108) , 用于在内啮合传动机构中与外轮 ( 102) 啮合传 动, 所述内轮的外边缘 ( 109) 上设有第二数量的齿 ( 110 (j ) , j = l, 2, ..., η) , 用于与所述外轮的内边缘(103) 上所设置的第一数量的圆弧 齿 ( 104 (i) , i = 1, 2, …, m) 啮合传动, 所述第二数量的齿 ( 110
(j) , j = 1, 2, …, n) 围绕所述内轮的外边缘(109)设置, 其中每个 齿(110 (j ) , (j = l, 2, ..., η) 包括:
一个齿顶 (202) , 齿顶 (202) 的形状设计成在内轮(108) 与外轮
( 102)啮合传动时, 齿顶 (202)在任何时候与外轮(102)上的圆弧齿都不 接触; 以及
两个齿腰(203 ) , 分别连接在齿顶 (202) 的两侧, 齿腰(203 ) 的 形状设计成在内轮( 108) 与外轮 ( 102 ) 啮合传动时, 齿腰 (203 ) 与外轮 ( 102 )周期性地接触和分离, 以使所述内轮( 108 ) 与外轮( 102 )之间在无 干涉的情况下实现多齿同时啮合;
所述内轮(108) 的外边缘(109) 上还包括数个齿根(201 ) , 将相邻的 两个齿相连。
47、 如权利要求 46所述的内轮, 其特征在于:
齿根(201 ) 为一段曲线或直线;
齿顶 (202) 为一段曲线或直线; 以及
齿腰(203 )是平滑的复合曲线, 其由曲线、 直线、 圆弧及样条线中的一 种或多种组成。
48、 如权利要求 46所述的内轮, 其特征在于:
所述齿腰(203 ) 的一部分是曲线, 该曲线是内轮(108) 与外轮(102) 啮合传动时, 在设定的啮合区域内内轮齿和外轮上的圓弧齿的一系列啮合点 形成的一段包络线, 以使得在设定的啮合 '区域内多齿同时啮合并无千涉, 而 在设定的啮合区域外内轮齿与外轮上的圓弧齿无接触或啮合。
49、 如权利要求 48所述的内轮, 其特征在于: 包络线的长度和在齿腰(203 ) 的位置取决于所期望的内轮( 108 ) 上的 齿与外轮( 102 )上的圓弧齿的啮合数量和啮合区间。
50、 如权利要求 48所述的内轮, 其特征在于:
形成所述齿顶 (202 ) 的曲线或直线与所述齿腰(203 ) 的包络线通过过 渡曲线 (212)光滑连接。
51、 如权利要求 48所述的内轮, 其特征在于:
形成所述齿根(201 ) 的曲线或直线与所述齿腰(203 ) 的包絡线通过过 渡曲线和 /或直线 (214 ) 光滑连接, 齿根(201 ) 在任何时候与外轮( 102 ) 上的圆弧齿都不接触。
52、 如权利要求 48所述的内轮, 其特征在于:
形成所述齿根(201 ) 的曲线与所述齿腰(203 ) 的包络线为同一根包络 线。
53、 如权利要求 47所述的内轮, 其特征在于:
每个齿的一半齿顶 (202 )及其相邻的齿腰(203 )和一半齿根(201 ) 由 一条光滑连续曲线鎮.戍或者由多条连续曲线光滑连接而成。
54、 一种内啮合传动机构, 包括权利要求 1-23 中任意一个技术特征或者 技术特征的任意组合。
55、 一种内啮合传动机构, 包括权利要求 24-45 中任意一个技术特征或 者技术特征的任意组合。
56、 一种内轮, 包括权利要求 46-53 中任意一个技术特征或者技术特征 的任意组合。
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