CN111033082A - 波动发生器及波动齿轮装置 - Google Patents

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Abstract

波动齿轮装置(1)的波动发生器(4)具有刚性插塞(5)和波动轴承(7)。深沟球轴承式的波动轴承(7)装配于刚性插塞(5)的椭圆状外周面，其外圈(9)、内圈(8)挠曲为椭圆状。当将滚珠(10)的滚珠直径设为D、将外圈的轨道面半径设为Ro、将内圈的轨道面半径设为Ri、将外圈一致性设为Ro/D、将内圈一致性设为Ri/D时，外圈一致性Ro/D大于内圈一致性Ri/D。能够将波动轴承(7)的实用寿命维持为与以往相同的程度，并且，能够降低其摩擦扭矩。

Description

波动发生器及波动齿轮装置
技术领域
本发明涉及波动齿轮装置的波动发生器，特别是涉及具备磨损扭矩较小的波动轴承的波动发生器。
背景技术
波动齿轮装置具备刚性的内齿齿轮、挠性的外齿齿轮以及波动发生器，利用波动发生器使外齿齿轮在半径方向上挠曲并相对于内齿齿轮在局部啮合，通过使波动发生器旋转而使得两个齿轮的啮合位置在圆周方向上移动，从而使得两个齿轮之间产生因它们的齿数差引起的相对旋转。
通常的波动发生器具备：椭圆形轮廓的刚性插塞；以及深沟球轴承式的波动轴承，其装配于上述刚性插塞的外周面。波动轴承具备：外圈及内圈，它们能够在半径方向上挠曲；以及多个滚珠，它们以能够滚动的状态装配于上述外圈与内圈之间，该波动轴承因刚性插塞而挠曲为椭圆形。波动轴承嵌入于外齿齿轮的内侧，并将外齿齿轮和刚性插塞保持为能够相对旋转的状态。波动齿轮装置可以根据其外齿齿轮的形状而划分为被称之为扁平型、杯型以及礼帽型的三种形式。专利文献1、2以及3中公开了各形式的波动齿轮装置。
波动齿轮装置例如将波动发生器的刚性插塞作为旋转输入要素，并将内齿齿轮或者外齿齿轮作为减速旋转输出要素。刚性插塞使得波动轴承以及外齿齿轮的各部分反复地一边在半径方向上移位一边旋转。波动轴承的内圈与刚性凸轮板一同进行高速旋转，其外圈与外齿齿轮一体旋转。***于内圈与外圈之间的滚珠沿着外圈以及内圈的轨道面而滚动。刚性插塞和外齿齿轮能够顺畅地进行相对旋转。
以往的波动轴承中，外圈轨道面和内圈轨道面设定为同一曲率半径的弯曲面。在专利文献4中，本发明的发明人提出了用于使得波动齿轮装置的在半径方向上一边挠曲一边旋转的波动轴承实现长寿命化的方案。该方案中，波动轴承的滚珠直径设定为比各型号的现有产品的尺寸大5％～15％的尺寸，且以使得内圈的轨道面半径与滚珠直径的比值(内圈一致性)以及外圈的轨道面半径与滚珠直径的比值(外圈一致性)均比各型号的现有产品的各比值小0.8％～2％的方式设定内圈和外圈的轨道面半径。
专利文献
专利文献1：日本特开平05－172195号公报
专利文献2：日本特开平08－166052号公报
专利文献3：日本实开平02－91238号公报
专利文献4：日本特开2010－164068号公报
发明内容
此处，为了降低波动齿轮装置的起动扭矩等而改善其各种性能，有时期望降低波动轴承的摩擦扭矩。鉴于这一点，本发明的目的在于提供一种具备低摩擦扭矩的波动轴承的波动发生器。
对于内圈和外圈在半径方向上反复挠曲、且***于它们之间的滚珠进行滚动的现有产品的波动轴承而言，外圈的理论寿命大幅长于内圈的理论寿命。着眼于这一点，本发明的发明人通过增大外圈一致性而降低了波动轴承的摩擦扭矩。
即，本发明所涉及的波动齿轮装置的波动发生器使得挠性的外齿齿轮挠曲为椭圆状、且相对于刚性的内齿齿轮而在局部啮合，并使得两个齿轮的啮合位置在所述内齿齿轮的圆周方向上移动，
所述波动齿轮装置的波动发生器的特征在于，
所述波动发生器具有刚性插塞和波动轴承，
所述波动轴承具备：圆环状的外圈，其能够在半径方向上挠曲；圆环状的内圈，其能够在半径方向上挠曲；以及多个滚珠，它们***于所述外圈与所述内圈之间，
所述波动轴承装配于所述刚性插塞的椭圆状外周面，所述外圈以及所述内圈分别挠曲为椭圆状，
当将所述滚珠的滚珠直径设为D、将所述外圈的轨道面半径设为Ro、将所述内圈的轨道面半径设为Ri、将外圈一致性设为Ro/D、将内圈一致性设为Ri/D时，
所述外圈一致性Ro/D大于所述内圈一致性Ri/D。
本发明中，外圈轨道面的轨道面半径(曲率半径)Ro大于内圈轨道面的轨道面半径(曲率半径)Ri。与外圈轨道面的轨道面半径和内圈轨道面的轨道面半径相同的情况(外圈一致性和内圈一致性相同的情况)相比，滚珠容易相对于外圈轨道面而进行相对运动，从而降低了在滚珠与外圈轨道面之间产生的摩擦力。其结果，能够获得整体的摩擦扭矩较低的波动轴承。应予说明，若增大外圈一致性，则外圈的理论寿命缩短。在像以往那样外圈一致性与内圈一致性相同的情况下，外圈的理论寿命比内圈的理论寿命长。通过适当地设定外圈一致性，能够将波动轴承的实用寿命维持为与以往相同的程度，并且，能够降低其摩擦扭矩。
有时使得波动轴承的内圈与刚性插塞的椭圆状外周面实现一体化、且在该椭圆状外周面形成内圈轨道面。这种情况下，也能够同样地应用本发明。
以往的波动轴承中，外圈一致性为51.1％～52.3％，内圈一致性为51.5％～52.5％。这种情况下，如下式所示，外圈的理论寿命比内圈的理论寿命长。
L10外圈/L10内圈≈2.5～3.1
本发明中，在内圈一致性为51.1％～52.3％而与以往相同的情况下，优选将外圈一致性设定为52.6％～58.1％。由此，外圈理论寿命接近于内圈理论寿命，或者二者的理论寿命达到相同程度，能够将波动轴承的实用寿命维持为与以往相同的程度，并且，能够降低摩擦扭矩。
附图说明
图1是能够应用本发明的杯型的波动齿轮装置的概要纵向剖视图。
图2是示出图1的波动齿轮装置的外齿齿轮相对于内齿齿轮的啮合状态的说明图。
图3是示出图1的波动发生器的主视图。
图4是示出图1的波动发生器的波动轴承的局部剖视图。
图5是示出能够应用本发明的扁平型的波动齿轮装置的概要纵向剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对应用了本发明的波动齿轮装置的实施方式进行说明。以下实施方式是将本发明应用于杯型的波动齿轮装置的波动发生器的实施方式。本发明还能够同样应用于礼帽型以及扁平型的波动齿轮装置的波动发生器。
图1是本实施方式所涉及的杯型的波动齿轮装置的概要纵向剖视图，图2是示出波动齿轮装置的啮合状态的说明图。波动齿轮装置1具有：刚性的内齿齿轮2；挠性的外齿齿轮3，其配置于内齿齿轮2的内侧且呈杯状；以及椭圆形轮廓的波动发生器4，其嵌入于外齿齿轮3的内侧。外齿齿轮3的形成有外齿3a的圆筒状的部分因波动发生器4而挠曲为椭圆形。外齿3a的椭圆形的长轴Lmax方向上的两端部分与圆环状的内齿齿轮2的内齿2a啮合。
在波动发生器4连结有马达轴等高速旋转输入轴。若波动发生器4旋转，则两个齿轮2、3的啮合位置在圆周方向上移动，从而在两个齿轮2、3之间产生因它们的齿数差引起的相对旋转。例如，内齿齿轮2被固定而不旋转，外齿齿轮3与负荷侧的部件连结，从外齿齿轮3获取减速旋转并将其向负荷侧的部件传递。
图3是示出波动发生器4的主视图，图4是示出其波动轴承的局部剖视图。参照这些图进行说明，波动发生器4具备：刚性插塞5，其固定于与未图示的旋转输入轴连结的轮毂的外周面；以及波动轴承7，其装配于上述刚性插塞5的椭圆状外周面6。波动轴承7具备：圆形的内圈8，其能够在半径方向上挠曲；圆形的外圈9，其能够在半径方向上挠曲；以及多个滚珠10，它们以能够滚动的状态装配于上述内圈与外圈之间。
波动轴承7在因刚性插塞5而挠曲为椭圆形的状态下嵌入于外齿齿轮3的内侧，外齿齿轮3和与高速旋转输入轴连结的刚性插塞5保持为能够进行相对旋转的状态。在内圈8的外周面形成有内圈轨道面11，在外圈9的内周面形成有外圈轨道面12。***于挠曲为椭圆形的内圈8与外圈9之间的滚珠10沿着内圈轨道面11以及外圈轨道面12而进行滚动运动，从而，刚性插塞5以及外齿齿轮3能够以较小的扭矩顺畅地进行相对旋转。
详细进行说明，波动轴承7因刚性插塞5而挠曲为椭圆形，当将椭圆形的长轴设为Lmax、且将短轴设为Lmin时，位于长轴Lmax的两端的1个或者多个滚珠10为过盈滚珠(tightball)10a。利用规定的按压力将过盈滚珠10a夹入于内圈轨道面11与外圈轨道面12之间，并将过盈滚珠10a保持为在与内圈轨道面11、外圈轨道面12实现了点接触的状态下进行滚动运动的过盈状态。位于长轴Lmax的两端以外的部分的剩余的滚珠10为活动滚珠(looseball)10b。在内圈轨道面11与外圈轨道面12之间，活动滚珠10b与内圈轨道面11、外圈轨道面12中的至少一方之间形成有间隙，从而将活动滚珠10b保持为滚动运动自如的活动状态。
如图4所示，波动轴承7的基本结构与以往的深沟球轴承式的波动轴承相同。本例中的波动轴承7的外圈9的一致性(外圈的轨道面半径与滚珠直径的比值)与以往的产品不同。
将滚珠直径设为D，将内圈轨道面11的轨道面半径设为Ri，将外圈轨道面12的轨道面半径设为Ro。若将内圈轨道面半径Ri与滚珠直径D的比值Ri/D称为内圈一致性、且将外圈轨道面半径Ro与滚珠直径D的比值Ro/D称为外圈一致性，则外圈一致性Ro/D大于内圈一致性Ri/D。本例中，如下表1那样进行设定。
【表1】
内圈一致性 外圈一致性
以往的波动轴承 51.1％～52.3％ 51.5％～52.5％
本例的波动轴承 51.1％～52.3％ 52.6％～58.1％
根据本发明的发明人的验证能够确认：通过以上述范围内的值来设定外圈一致性，能够将波动轴承7的实用寿命维持为与以往相同的程度，并且，能够降低摩擦扭矩。
(其他实施方式)
图5是示出能够应用本发明的扁平型的波动齿轮装置的一例的概要纵向剖视图。图5(a)是示出扁平型的波动齿轮装置的概要端面图，图5(b)是其概要纵向剖视图。
作为刚性的内齿齿轮，波动齿轮装置20具备第一内齿齿轮21以及第二内齿齿轮22。第一内齿齿轮21和第二内齿齿轮22同轴地并列配置，在它们的内侧配置有圆筒形状的挠性的外齿齿轮23。在外齿齿轮23的内侧嵌入有椭圆状轮廓的波动发生器24。外齿齿轮23因波动发生器24而挠曲为椭圆状，在椭圆形状的长轴Lmax的两端部分，外齿23a与第一内齿齿轮21的内齿21a以及第二内齿齿轮22的内齿22a这二者啮合。例如，第一内齿齿轮21的齿数比第二内齿齿轮22的齿数多2n个(n为正整数)，外齿齿轮23的齿数与第二内齿齿轮22的齿数相同。在外齿齿轮23的椭圆形状的长轴Lmax的位置，外齿23a与内齿21a、22a啮合。
波动发生器24具备：刚性插塞25；以及波动轴承27，其装配于上述刚性插塞25的椭圆状外周面26。波动轴承27具备：内圈轨道面31，其形成于刚性插塞25的椭圆状外周面；圆形的外圈29，其能够在半径方向上挠曲；以及多个滚珠30。滚珠30以能够滚动的状态装配于内圈轨道面31与在外圈29的内周面所形成的外圈轨道面32之间。
波动轴承27在因刚性插塞25而挠曲为椭圆形的状态下嵌入于外齿齿轮23的内侧，将外齿齿轮23和与高速旋转输入轴连结的刚性插塞25保持为能够进行相对旋转的状态。***于内圈轨道面31与外圈轨道面32之间的滚珠30沿着内圈轨道面31和外圈轨道面32进行滚动运动，由此，刚性插塞5以及外齿齿轮23能够以较小的扭矩顺畅地进行相对旋转。
本例中，波动轴承27的基本结构也与以往的深沟球轴承式的波动轴承相同，不过，外圈一致性大于内圈一致性。例如，内圈一致性设定为51.1％～52.3％的范围内的值，外圈一致性设定为52.6％～58.1％的范围内的值。

Claims (4)

1.一种波动齿轮装置的波动发生器，其使得挠性的外齿齿轮挠曲为椭圆状、且相对于刚性的内齿齿轮而在局部啮合，并使得两个齿轮的啮合位置在所述内齿齿轮的圆周方向上移动，
所述波动齿轮装置的波动发生器的特征在于，
所述波动发生器具有刚性插塞和波动轴承，
所述波动轴承具备：圆环状的外圈，其能够在半径方向上挠曲；圆环状的内圈，其能够在半径方向上挠曲；以及多个滚珠，它们***于所述外圈与所述内圈之间，
所述波动轴承装配于所述刚性插塞的椭圆状外周面，所述外圈以及所述内圈分别挠曲为椭圆状，
当将所述滚珠的滚珠直径设为D、将在所述外圈的外周面所形成的外圈轨道面的轨道面半径设为Ro、将在所述内圈的外周面所形成的内圈轨道面的轨道面半径设为Ri、将外圈一致性设为Ro/D、将内圈一致性设为Ri/D时，
所述外圈一致性Ro/D大于所述内圈一致性Ri/D。
2.一种波动齿轮装置的波动发生器，其使得挠性的外齿齿轮挠曲为椭圆状、且相对于刚性的内齿齿轮而在局部啮合，并使得两个齿轮的啮合位置在所述内齿齿轮的圆周方向上移动，
所述波动齿轮装置的波动发生器的特征在于，
所述波动发生器具有刚性插塞和波动轴承，
所述波动轴承具备：圆环状的外圈，其能够在半径方向上挠曲；内圈轨道面，其形成于所述刚性插塞的椭圆状外周面；以及多个滚珠，它们***于在所述外圈的内周面所形成的外圈轨道面与所述内圈轨道面之间，
所述外圈挠曲为沿着所述椭圆状外周面的椭圆状的形状，
当将所述滚珠的滚珠直径设为D、将所述外圈轨道面的轨道面半径设为Ro、将所述内圈轨道面的轨道面半径设为Ri、将外圈一致性设为Ro/D、将内圈一致性设为Ri/D时，
所述外圈一致性Ro/D大于所述内圈一致性Ri/D。
3.根据权利要求1或2所述的波动齿轮装置的波动发生器，其特征在于，
所述外圈一致性为52.6％～58.1％，
所述内圈一致性为51.1％～52.3％。
4.一种波动齿轮装置，其特征在于，
具备权利要求1、2或3所述的波动发生器。
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