CN103534514A - 组合型波动齿轮装置 - Google Patents

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Abstract

组合型波动齿轮装置(1)的组合式外壳(2)的一方端部被两级交叉滚子轴承(7)限定。在两级交叉滚子轴承(7)中，利用内圈(13)、中间圈(12)和***在内侧轨道(16)内的内侧滚子(17)构成内侧交叉滚子轴承，利用外圈(11)、中间圈(12)和***在外侧轨道(14)内的外侧滚子(15)构成外侧交叉滚子轴承。固定于中间圈(12)的挠性外齿齿轮(22)通过外侧交叉滚子轴承被组合式外壳(2)以旋转自如的方式支承，固定于内圈(13)的输入轴(4)和固定于输入轴(4)的波动产生器(23)通过内侧交叉滚子轴承被中间圈(12)以旋转自如的方式支承。能够削减零件数，实现能够接受较大的力矩负载的组合型波动齿轮装置。

Description

组合型波动齿轮装置
技术领域
本发明涉及一种零件数少且容易组装，能够从轴线方向的任一侧与马达轴连接的组合型波动齿轮装置。
背景技术
作为波动齿轮装置，公知在外壳内装入有波动齿轮机构的组合型波动齿轮装置，公开在专利文献1、2中。这些专利文献公开的组合型波动齿轮装置在外壳内装入有礼帽型的波动齿轮机构，上述外壳由配置在装置轴线方向的两侧的第一端板及第二端板、配置在该第一端板与第二端板之间的交叉滚子轴承构成。另外，将装置中心贯穿而延伸的输入轴在两端部分别通过球轴承被第一端板和第二端板以旋转自如的状态支承。
专利文献1、2公开的组合型波动齿轮装置在交叉滚子轴承的内侧同心状地装入有波动齿轮机构。因此，能够减小装置轴线方向的尺寸，有利于组合型波动齿轮装置的扁平化。另外，作为交叉滚子轴承，在专利文献3中提出了一种多级交叉滚子轴承。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平09-250608号公报
专利文献2：日本专利特开平09-280326号公报
专利文献3：WO2003/050428号册子
发明内容
发明所要解决的技术问题
在此，根据组合型波动齿轮装置的用途的不同，有时与小型化相比，想要削减零件数而提高组装性的要求更加强烈。另外，有时也需要能够接受较大的力矩负载的组合型波动齿轮装置。
本发明要解决的技术问题在于，提出能够满足上述那种要求的组合型波动齿轮装置。
解决技术问题所采用的技术手段
为了解决上述技术问题，在本发明的组合型波动齿轮装置中，利用呈同心状形成有内侧交叉滚子轴承和外侧交叉滚子轴承的两级交叉滚子轴承，对该组合型波动齿轮装置的组合式外壳的轴线方向的一方端部进行限制。在两级交叉滚子轴承中，利用该两级交叉滚子轴承的内圈、中间圈和***在形成于内圈与中间圈之间的内侧轨道内的多个内侧滚子，构成内侧交叉滚子轴承，利用外圈、中间圈和***在形成于外圈与中间圈之间的外侧轨道内的多个外侧滚子，构成外侧交叉滚子轴承。固定于中间圈的挠性外齿齿轮通过外侧交叉滚子轴承被组合式外壳以旋转自如的方式支承，固定于内圈的输入轴和固定于该输入轴的波动产生器通过内侧交叉滚子轴承被中间圈以旋转自如的方式支承。
即，当参照后述的实施方式进行说明时，本发明的组合型波动齿轮装置(1)的特征在于，包括：筒状的组合式外壳(2)；波动齿轮机构(3)，其以与上述组合式外壳(2)同轴的状态配置在上述组合式外壳(2)的内部；以及输入轴(4)，其将上述波动齿轮机构(3)的中心贯穿，并以与该波动齿轮机构(3)同轴的状态延伸，上述组合式外壳(2)由如下部分构成：筒状构件(5)；端面板(6)，其固定于上述筒状构件(5)的轴线(1a)方向的一方的第一端面(5a)；以及两级交叉滚子轴承(7)，其配置于靠上述筒状构件(5)的上述轴线(1a)方向的另一方的第二端面(5b)侧的位置，
上述两级交叉滚子轴承(7)包括：外圈(11)，其固定于上述筒状构件(5)的上述第二端面(5b)；中间圈(12)，其以与上述外圈(11)同心的状态配置在该外圈(11)的内侧；内圈(13)，其以与上述中间圈(12)同心的状态配置在该中间圈(12)的内侧；矩形截面的外侧轨道(14)，其形成在上述外圈(11)与上述中间圈(12)之间；多个外侧滚子(15)，其以滚动自如的状态***在上述外侧轨道(14)内；矩形截面的内侧轨道(16)，其形成在上述中间圈(12)与上述内圈(13)之间；多个内侧滚子(17)，其以滚动自如的状态***在上述内侧轨道(16)内，上述波动齿轮机构(3)包括：圆环状的刚性内齿齿轮(21)；挠性外齿齿轮(22)，其以与上述刚性内齿齿轮(21)同轴的状态配置在该刚性内齿齿轮(21)的内侧；波动产生器(23)，其以与上述挠性外齿齿轮(22)同轴的状态配置在该挠性外齿齿轮(22)的内侧，上述挠性外齿齿轮(22)包括：挠性的主体部(22a)，其形成为圆筒形状；膜片(22b)，其从上述主体部(22a)的靠上述两级交叉滚子轴承(7)侧的端部向径向外侧扩大；刚性的毂(22c)，其形成为与该膜片(22b)的外周缘形成为一体的圆环形状；以及外齿(22d)，其形成于上述主体部(22a)的靠上述端面板(6)侧的端部的外周面部分，上述刚性内齿齿轮(21)固定于上述筒状构件(5)，上述毂(22c)固定于上述中间圈(12)，上述波动产生器(23)固定于将该波动产生器(23)的中心部贯穿而延伸的上述输入轴(4)，上述输入轴(4)的靠上述两级交叉滚子轴承(7)侧的轴端部(4a)固定于上述内圈(13)。
在此，在本发明的组合型波动齿轮装置中，最好将输入轴的靠端面板侧的轴端部设定为穿过该端面板的中心通孔而向外侧突出的突出轴端部。在使端板侧为旋转输入侧的情况下，将该突出轴端部连接于马达轴即可，在使端板相反侧的两级交叉滚子轴承侧为旋转输入侧的情况下，将该两级交叉滚子轴承的内圈连接于马达轴即可。
另外，本发明的组合型波动齿轮装置能够形成为具有将输入轴和内圈贯穿而延伸的中空部的中空型结构。
发明效果
采用本发明的组合型波动齿轮装置，由于利用内侧交叉滚子轴承对输入轴进行支承，因此与利用两个球轴承对输入轴进行支承，且利用交叉滚子轴承对挠性外齿齿轮进行支承的以往的组合型波动齿轮装置相比，能够减少零件件数。另外，进行将输入轴、挠性外齿齿轮和筒状构件分别组装于预先组装的两级交叉滚子轴承的内圈、中间圈和外圈的作业即可，不必进行将球轴承装入两片端面板与输入轴之间的作业，因此组装性也得到提高。此外，由于利用交叉滚子轴承对固定有波动产生器的输入轴进行支承，因此能够接受与以往那样利用两个球轴承对上述输入轴进行支承的情况同等以上的力矩负载。
附图说明
图1是对应用了本发明的组合型波动齿轮装置的实施方式进行表示的纵剖视图。
图2是表示图1的两级交叉滚子轴承的端面图和纵剖视图。
具体实施方式
以下，参照图1对应用了本发明的组合型波动齿轮装置的实施方式进行说明。组合型波动齿轮装置1包括：筒状的组合式外壳2；波动齿轮机构3，其装入上述组合式外壳2的内部；输入轴4，其以与上述波动齿轮机构3同轴的状态将该波动齿轮机构3的中心贯穿而延伸。组合式外壳2由如下部分构成：筒状构件5；圆盘状的端面板6，其固定于上述筒状构件5的轴线1a方向的一方的圆环状端面5a；两级交叉滚子轴承7，其配置在筒状构件5的靠轴线1a方向的另一方的圆环状端面5b侧的位置。
两级交叉滚子轴承7包括：外圈11，其固定于组合式外壳2的筒状构件5的圆环状端面5b；中间圈12，其以与上述外圈11同心的状态配置在该外圈11的内侧；内圈13，其以与上述中间圈12同心的状态配置在该中间圈12的内侧。在外圈11与中间圈12之间形成有矩形截面的圆环状的外侧轨道14，在此，多个外侧滚子15以中心轴线彼此交叉且滚动自如的状态***在该外侧轨道14内。利用这些外圈11、中间圈12、外侧轨道14和外侧滚子15构成外侧交叉滚子轴承。同样，在中间圈12与内圈13之间形成有矩形截面的圆环状的内侧轨道16，在此，多个内侧滚子17以中心轴线彼此交叉且滚动自如的状态***在该内侧轨道16内。利用这些中间圈12、内圈13、内侧轨道16和内侧滚子17构成内侧交叉滚子轴承。
组合式外壳2内的波动齿轮机构3包括：圆环状的刚性内齿齿轮21；挠性外齿齿轮22，其以与上述刚性内齿齿轮21同轴的状态配置在该刚性内齿齿轮21的内侧；波动产生器23，其以与上述挠性外齿齿轮22同轴的状态配置在该挠性外齿齿轮22的内侧。挠性外齿齿轮22包括：挠性的主体部22a，其形成为圆筒形状，能沿径向挠曲；膜片22b，其从上述主体部22a的靠两级交叉滚子轴承7侧的端部向径向外侧扩大；刚性的毂22c，其形成为与上述膜片22b的外周缘形成为一体的圆环形状。在主体部22a的靠端面板6侧的端部的外周面部分形成有外齿22d。
波动产生器23嵌入在挠性外齿齿轮22的形成有外齿22d的部分，波动产生器23包括：椭圆形轮廓的刚性插销23a，其以与输入轴4同轴的状态接合固定于输入轴4；波形轴承23b，其与上述刚性插销23a的外周面嵌合。波形轴承23b的内圈和外圈具有挠性。挠性外齿齿轮22的形成有外齿22d的部分挠曲成椭圆形，位于该椭圆的长轴的两端部分的外齿22d的部分与刚性内齿齿轮21的内齿21a的部分啮合。
在该结构的波动齿轮机构3中，刚性内齿齿轮21接合固定于组合式外壳2的筒状构件5。筒状构件5形成为如下的截面形状：筒状构件5的外周侧的部位形成为宽幅部分5c，在该宽幅部分5c的内周侧形成有宽度较窄的中幅部分5d，在该中幅部分5d的内周侧形成有宽度更窄的窄幅部分5e。刚性内齿齿轮21的圆环状端面21b接合固定于窄幅部分5e的圆环状端面。挠性外齿齿轮22的圆环状的毂22c的圆环状端面接合固定于圆环状台阶面12a，该圆环状台阶面12a形成在两级交叉滚子轴承7的中间圈12的内侧的圆环状端面12g的外周侧。另外，如上所述，波动产生器23接合固定于输入轴4的外周面4a。
输入轴4以与两级交叉滚子轴承7的内圈13同轴的状态接合固定于该内圈13。即，在使输入轴4的内侧的轴端部4b嵌入在形成于内圈13内侧的圆环状端面13a的内周缘部的圆环状凹部13b内的状态下，将该轴端部4b接合固定于内圈13。输入轴4的中心通孔4c和内圈13的中心通孔部13c为相同的内径，由此形成将组合型波动齿轮装置1的中心贯穿而延伸的中空部。
在此，输入轴4的靠端面板6侧的轴端部形成为穿过该端面板6的中心通孔6a而向外侧突出的突出轴端部4d，在该突出轴端部4d的圆环状端面上，以恒定的角度间隔形成有用于与马达轴等旋转输入构件连接的螺纹孔4e。另外，在突出轴端部4d相反侧的两级交叉滚子轴承7的内圈13的外侧的圆环状端面上，也以恒定的角度间隔形成有用于与马达轴等旋转输入构件连接的螺纹孔13d。
另一方面，在两级交叉滚子轴承7的外圈11的外侧的圆环状端面11b上，也以恒定的角度间隔形成有用于与旋转输出侧构件(负载侧构件)或固定侧构件连接固定的螺纹孔11c。另外，在中间圈12的外侧的圆环状端面12b上，同样也以恒定的角度间隔形成有用于与旋转输出侧构件(负载侧构件)或固定侧构件连接固定的螺纹孔12c。
另外，在端面板6侧，利用油封件31将输入轴4的突出轴端部4d的外周面与端面板6的内周面之间封闭。在端面板6相反侧的两级交叉滚子轴承7中，利用油封件32将该两级交叉滚子轴承7的外圈11与中间圈12之间封闭，利用油封件33将中间圈12与内圈13之间封闭。
在该结构的组合型波动齿轮装置1中，利用与输入轴4的突出轴端部4d连接固定的旋转输入构件(未图示)，驱动输入轴4进行旋转。或者利用通过突出轴端部4d相反侧的内圈13与输入轴4连接固定的旋转输入构件(未图示)，驱动输入轴进行旋转。当输入轴4旋转时，固定于该输入轴4的波动产生器23也与该输入轴4一体旋转。当波动产生器23旋转时，啮合的挠性外齿齿轮22与刚性内齿齿轮21的啮合位置在波动产生器23的作用下沿圆周方向移动。其结果是，在这两个齿轮间发生与两个齿轮的齿数差2n个(n为正整数)对应的相对旋转。在将刚性内齿齿轮21固定为不旋转的情况下，挠性外齿齿轮22旋转，通过与该挠性外齿齿轮22连接固定的中间圈12将减速旋转输出。在将挠性外齿齿轮22固定为不旋转的情况下，刚性内齿齿轮21旋转，通过与该刚性内齿齿轮21连接固定的外圈11将减速旋转输出。
在此，在呈同心状多级地配置有交叉滚子轴承的构造的多级交叉滚子轴承中，存在如下问题：在作为外侧的交叉滚子轴承的内圈和内侧的交叉滚子轴承的外圈发挥功能的中间圈发生预负载变形，很难确保内侧和外侧的交叉滚子轴承的顺利旋转。但是，本例的两级交叉滚子轴承7构成为以下所述的结构，因此能够解决这种问题。
参照图2进行说明，在本例的两级交叉滚子轴承7中，内侧交叉滚子轴承的滚子尺寸即内侧滚子17的尺寸，比外侧交叉滚子轴承的滚子尺寸即外侧滚子15的尺寸小。另外，内侧滚子17的滚子中心L2相对于外侧滚子15的滚子中心L1位于在沿这些交叉滚子轴承的轴线1a延伸的方向上偏离了的位置。
这样，在两级交叉滚子轴承7中，小径的内侧交叉滚子轴承的滚子尺寸小，大径的外侧交叉滚子轴承的滚子尺寸大，因此在将两级交叉滚子轴承7组装好的状态下，能使从内侧和外侧作用于中间圈12的预负载应力均衡化。另外，由于使外侧交叉滚子轴承的滚子中心L1和内侧交叉滚子轴承的滚子中心L2位于沿两者中心轴线的方向偏离了的位置，因此，与滚子中心L1、L2沿径向位于同一平面上的情况相比，能够减小在中间圈12发生的预负载变形。其结果是，能够对将两级交叉滚子轴承7组装后的状态下的中间圈12的预负载变形进行抑制，确保各交叉滚子轴承的顺利旋转。
在此，内侧滚子17的滚子中心L2相对于外侧滚子15的滚子中心L1的偏离量Δ，最好设定为内侧轨道16的轨道宽度w(16)的1/2～该轨道宽度w(16)与外侧轨道14的轨道宽度w(14)的相加值的1/2的范围内的值。当偏离量比该范围内的值小时，无法对中间圈的预负载变形进行充分的抑制，因此可能无法确保交叉滚子轴承的顺利旋转。另外，即使偏离量比该范围内的值多，也不能使通过偏离而获得的中间圈的预负载变形抑制效果得到进一步改善，两级交叉滚子轴承的中心轴线方向的宽度尺寸增大，对于两级交叉滚子轴承的扁平化来说，不理想。
w(16)/2<Δ<{w(16)+w(14)}/2
在本例中，为了对中间圈12的预负载变形进行有效的抑制，且使两级交叉滚子轴承7扁平化，使偏离量Δ为外侧轨道14的轨道宽度w(14)的1/2，与滚子中心L1相比，使滚子中心L2位于偏靠向圆环状端面12g侧的位置。
另外，在本例中，为了对中间圈12的预负载变形进行可靠的防止，将该中间圈12的从圆形内周面12d到圆形外周面12e的径向的厚度t(12)，设定为外圈11的从圆形内周面11d到圆形外周面11e的径向的厚度t(11)的2倍以上。
此外，在本例中，外圈11、中间圈12和内圈13的内侧的圆环状端面均位于大致同一平面上，外侧轨道14位于靠近外圈11和中间圈12的内侧端面的一侧，内侧轨道16也位于靠近中间圈12和内圈13的内侧端面的一侧。并且，在中间圈12和内圈13的内侧端面形成有滚子***用的***孔12f、13f，利用塞子18、19将这些***孔12f、13f封闭。这样，使外侧轨道14和内侧轨道16在交叉滚子轴承的中心轴线1a的方向上偏向靠近滚子***侧的端面的一侧。因而，能够提高两级交叉滚子轴承7的组装性。

Claims (8)

1.一种组合型波动齿轮装置(1)，其特征在于，
该组合型波动齿轮装置(1)包括：
筒状的组合式外壳(2)；
波动齿轮机构(3)，其以与所述组合式外壳(2)同轴的状态配置在所述组合式外壳(2)的内部；以及
输入轴(4)，其将所述波动齿轮机构(3)的中心贯穿，并以与该波动齿轮机构(3)同轴的状态延伸，
所述组合式外壳(2)由如下部分构成：筒状构件(5)；端面板(6)，其固定于所述筒状构件(5)的轴线(1a)方向的一方的第一端面(5a)；以及两级交叉滚子轴承(7)，其配置于靠所述筒状构件(5)的所述轴线(1a)方向的另一方的第二端面(5b)侧的位置，
所述两级交叉滚子轴承(7)包括：外圈(11)，其固定于所述筒状构件(5)的所述第二端面(5b)；中间圈(12)，其以与所述外圈(11)同心的状态配置在该外圈(11)的内侧；内圈(13)，其以与所述中间圈(12)同心的状态配置在该中间圈(12)的内侧；矩形截面的外侧轨道(14)，其形成在所述外圈(11)与所述中间圈(12)之间；多个外侧滚子(15)，其以滚动自如的状态***在所述外侧轨道(14)内；矩形截面的内侧轨道(16)，其形成在所述中间圈(12)与所述内圈(13)之间；以及多个内侧滚子(17)，其以滚动自如的状态***在所述内侧轨道(16)内，
所述波动齿轮机构(3)包括：圆环状的刚性内齿齿轮(21)；挠性外齿齿轮(22)，其以与所述刚性内齿齿轮(21)同轴的状态配置在该刚性内齿齿轮(21)的内侧；波动产生器(23)，其以与所述挠性外齿齿轮(22)同轴的状态配置在该挠性外齿齿轮(22)的内侧，所述挠性外齿齿轮(22)包括：挠性的主体部(22a)，其形成为圆筒形状；膜片(22b)，其从所述主体部(22a)的靠所述两级交叉滚子轴承(7)侧的端部向径向外侧扩大；刚性的毂(22c)，其形成为与所述膜片(22b)的外周缘一体形成的圆环形状；以及外齿(22d)，其形成于所述主体部(22a)的靠所述端面板(6)侧的端部的外周面部分，所述刚性内齿齿轮(21)固定于所述筒状构件(5)，所述毂(22c)固定于所述中间圈(12)，所述波动产生器(23)固定于将该波动产生器(23)的中心部贯穿而延伸的所述输入轴(4)，
所述输入轴(4)的靠所述两级交叉滚子轴承(7)侧的轴端部(4b)固定于所述内圈(13)。
2.如权利要求1所述的组合型波动齿轮装置(1)，其特征在于，
所述输入轴(4)的靠所述端面板(6)侧的轴端部是穿过该端面板(6)的中心通孔(6a)而向外侧突出的突出轴端部(4d)，
所述突出轴端部(4d)和所述内圈(13)能连接固定到旋转输入构件侧。
3.如权利要求2所述的组合型波动齿轮装置(1)，其特征在于，
该组合型波动齿轮装置(1)具有将所述输入轴(4)和所述内圈(13)贯穿而延伸的中空部(4c、13c)。
4.如权利要求1所述的组合型波动齿轮装置(1)，其特征在于，
所述内侧滚子(17)的滚子尺寸比所述外侧滚子(15)的滚子尺寸小，
所述内侧滚子(17)的滚子中心(L2)相对于所述外侧滚子(15)的滚子中心(L1)位于在沿所述轴线(1a)延伸的方向上偏离了的位置。
5.如权利要求4所述的组合型波动齿轮装置(1)，其特征在于，
所述内侧滚子(17)的滚子中心(L2)相对于所述外侧滚子(15)的滚子中心(L1)的偏离量(Δ)是所述内侧轨道(16)的轨道宽度的1/2至该轨道宽度与所述外侧轨道(14)的轨道宽度的相加值的1/2的范围内的值。
6.如权利要求5所述的组合型波动齿轮装置(1)，其特征在于，
所述偏离量(Δ)为所述外侧轨道(14)的轨道宽度的1/2。
7.如权利要求4所述的组合型波动齿轮装置(1)，其特征在于，
所述中间圈(12)的从圆形内周面到圆形外周面的径向厚度至少是所述外圈(11)的从圆形内周面到圆形外周面的径向厚度的2倍。
8.如权利要求4～7中任意一项所述的组合型波动齿轮装置(1)，其特征在于，
所述外侧轨道(14)和所述内侧轨道(16)形成在靠近所述外圈(11)、所述中间圈(12)和所述内圈(13)的一方端面的位置，
在所述中间圈(12)和所述内圈(13)的所述端面上分别形成有滚子***用的***孔(12f、13f)，利用塞子(18、19)将这些***孔封闭。
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