技术领域
[0001] 本
发明涉及能够传递大转矩的扁平型的波动齿轮装置。
背景技术
[0002] 波动齿轮装置由刚性的内齿齿轮、在半径方向上能够挠曲的挠性
外齿齿轮及波动发生器构成。不同于由通常的刚体的齿轮组合构成的齿轮减速机，没有齿隙，能够通过单级而获得大的减速比。作为典型的波动齿轮装置，
专利文献1中公开的具有圆筒状的外齿齿轮的扁平型的波动齿轮装置已为公众所知。
[0003] 扁平型的波动齿轮装置包括：以同轴状态并列配置的两个刚性的内齿齿轮；能够与这些内齿齿轮
啮合的圆筒状的挠性外齿齿轮；以及使外齿齿轮挠曲而与双方的内齿齿轮啮合的波动发生器。一方的第一内齿齿轮与外齿齿
轮齿数相等，另一方的第二内齿齿轮的齿数多2n个(n为正整数)，通常多两个。
[0004] 在将齿数多的第二内齿齿轮固定成不旋转的状态下利用
电动机使波动发生器进行旋转驱动时，则外齿齿轮会产生与齿数差相应的相对旋转。另一方的第一内齿齿轮与外齿齿轮齿数相等，与该外齿齿轮一体旋转。由此，外齿齿轮的旋转从该第一内齿齿轮向负载侧输出。
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本专利特开2009-156462号
公报发明内容
[0008] 发明所要解决的技术问题
[0009] 波动齿轮装置具备必须发生弹性
变形的外齿齿轮。为此，与使刚体的齿轮彼此啮合的情况相比，波动齿轮装置有时会发生保持刚性不足而无法确保较大的传递转矩的情况。
[0010] 本发明的技术问题在于，提供一种与现有的扁平型的波动齿轮装置相比，能传递大转矩的波动齿轮装置。
[0011] 解决技术问题所采用的技术方案
[0012] 本发明的波动齿轮装置的特征在于，包括：在半径方向上可挠曲的筒体；第一外齿齿轮部分及第二外齿齿轮部分，该第一外齿齿轮部分及第二外齿齿轮部分在所述筒体上形成于该筒体的中
心轴线方向上分离的部位；联接用外齿齿轮部分，该联接用外齿齿轮部分在所述筒体上形成于所述中心轴线方向上所述第一外齿齿轮部分及所述第二外齿齿轮部分之间；波动发生器，该波动发生器使所述筒体在半径方向上发生挠曲，从而使所述联接用外齿齿轮部分呈圆形的剖面形状，使所述第一、第二外齿齿轮部分呈非圆形的剖面形状；第一内齿齿轮，该第一内齿齿轮与利用所述波动发生器而发生挠曲的所述第一外齿齿轮部分发生部分啮合；第二内齿齿轮，该第二内齿齿轮与利用所述波动发生器而发生挠曲的所述第二外齿齿轮部分发生部分啮合；联接用内齿齿轮，该联接用内齿齿轮与所述联接用外齿齿轮部分啮合结合。
[0013] 在利用波动发生器而发生挠曲的筒体上，第一、第二外齿齿轮部分挠曲成非圆形剖面形状，分别与第一、第二内齿齿轮发生部分啮合。而与此不同的是，联接用外齿齿轮部分则呈圆形剖面形状(或维持于圆形剖面形状)，在全周维持与联接用内齿齿轮的啮合结合。因而，能够提高波动齿轮装置的啮合刚性，能够提高通过挠性的筒体而传递的传递转矩。
[0014] 一般而言，利用波动发生器，使第一、第二外齿齿轮部分挠曲成椭圆形。该情形下，所述第一外齿齿轮部分利用所述波动发生器而挠曲成与第一椭圆形曲线相一致的形状，所述第二外齿齿轮部分利用所述波动发生器而挠曲成与第二椭圆形曲线相一致的形状。另外，相对于所述第一椭圆形曲线的长轴
位置，所述第二椭圆形曲线的长轴位置位于以所述中心轴线为中心旋转了90度的位置。
[0015] 该情形下，优选以下结构，即，所述第一、第二外齿齿轮部分在所述中心轴线方向上位于距所述联接用外齿齿轮部分等距离的位置上，所述第一外齿齿轮部分利用所述波动发生器挠曲成与椭圆形曲线一致的形状，所述第二外齿齿轮部分利用所述波动发生器挠曲成与以所述中心轴线为中心旋转了90度的所述椭圆形曲线一致的形状。
[0016] 挠性的筒体的两侧的第一、第二外齿齿轮部分在
相位相差90度的状态下，挠曲成相同的椭圆形剖面形状，与第一、第二内齿齿轮啮合。从而能够使位于第一、第二外齿齿轮部分之间的联接用外齿齿轮部分保持为圆形剖面形状。
[0017] 为使第一、第二外齿齿轮部分如上所述地挠曲成椭圆形，所述波动发生器包括相互连接而能一体旋转的第一波动发生器及第二波动发生器，所述第一波动发生器的轮廓形状由所述第一椭圆形曲线确定，所述第二波动发生器的轮廓形状由所述第二椭圆形曲线确定。
[0018] 在使挠性外齿齿轮挠曲成椭圆形的情形下，若将所述第一内齿齿轮及所述第二内齿齿轮的齿数设为第一齿数，则使所述第一外齿齿轮部分及所述第二外齿齿轮部分的齿数设定成比所述第一齿数少2n个(n为正整数)的第二齿数。将波动齿轮装置用作减速机时，所述第一、第二波动发生器作为旋转输入元件。若将所述第一、第二内齿齿轮固定成不发生旋转，则所述联接用内齿齿轮成为减速旋转输出元件。相反，若将所述联接用内齿齿轮固定成不发生旋转，则所述第一、第二内齿齿轮成为减速旋转输出元件。
[0019] 第一、第二外齿齿轮部分及联接用外齿齿轮部分可以在中心轴线方向上以分离的状态分别形成。取而代之地，也可以将形成于筒体的外周面的外齿上齿线方向两侧的部分用作所述第一、第二外齿齿轮部分，并将齿线方向的中央部分用作所述联接用外齿齿轮部分。
[0020] 另外，为提高联接用外齿齿轮部分与联接用内齿齿轮之间的啮合结合强度，优选配置从内侧对所述联接用外齿齿轮部分进行支承的
支撑环。
附图说明
[0021] 图1是本发明实施方式1的波动齿轮装置的概略纵向剖视图。
[0022] 图2是图1的波动齿轮装置的一方的端面图、表示轴线方向的中央部的纵向剖面的说明图及另一方的端面图。
[0023] 图3是本发明实施方式2的臂回转机构的立体图。
[0024] 图4是图3的臂回转机构的端面图及概略纵向剖视图。
具体实施方式
[0025] 以下，参照附图，对采用了本发明的波动齿轮装置的实施方式进行说明。
[0026] (实施方式1)
[0027] 图1是表示实施方式1的波动齿轮装置的概略纵向剖视图。图2(A)是从图1中的箭头IIA侧观察时所见的波动齿轮装置的端面图，图2(B)是表示从图1中的装置轴线方向的中央位置IIB处截断波动齿轮装置时的剖面的说明图，图2(C)是从图1中的箭头IIC侧观察波动齿轮装置时所见的端面图。
[0028] 波动齿轮装置1中，作为刚性内齿齿轮包括：圆环状的第一内齿齿轮2；圆环状的联接用内齿齿轮3；以及圆环状的第二内齿齿轮4。内齿齿轮2～4沿它们的旋转中心线1a依次同轴配置。联接用内齿齿轮3在旋转中心线1a方向上位于第一、第二内齿齿轮2、4间的中央。
[0029] 在内齿齿轮2～4的内侧同轴地配置有挠性外齿齿轮5。挠性外齿齿轮5包括在半径方向上可挠曲的圆筒体6。在圆筒体6的圆形外周面上，沿旋转中心线1a方向以一定的间隔依次形成有第一外齿7a、联接用外齿8a及第二外齿9a。
[0030] 圆筒体6上形成第一外齿7a的部分为第一外齿齿轮部分7。第一外齿齿轮部分7从内侧与第一内齿齿轮2相对，能够与该第一内齿齿轮2的内齿2a啮合。圆筒体6上的形成联接用外齿8a的部分为联接用外齿齿轮部分8。联接用外齿齿轮部分8从内侧与联接用内齿齿轮3相对，能够与该联接用内齿齿轮3的内齿3a啮合结合。圆筒体6上的形成第二外齿9a的部分为第二外齿齿轮部分9。第二外齿齿轮部分9从内侧与第二内齿齿轮4相对，能够与该第二内齿齿轮4的内齿4a啮合。
[0031] 在挠性外齿齿轮5的内侧同轴配置有波动发生器10。波动发生器10包括第一波动发生器11及第二波动发生器12。第一、第二波动发生器11、12利用连接部件13同轴连接，能一体地旋转。第一波动发生器11嵌设于挠性外齿齿轮5上的第一外齿齿轮部分7的内侧，第二波动发生器12嵌设于挠性外齿齿轮5上的第二外齿齿轮部分9的内侧。
[0032] 第一波动发生器11包括刚性塞子14及装配于其外周面的波动
轴承15。刚性塞子14的轮廓形状呈椭圆形曲线状。波动轴承15是包括在半径方向上可挠曲的
内圈及
外圈的
滚珠轴承。与第一外齿齿轮部分7的内周面相接的外圈的轮廓形状呈与刚性塞子14相一致的椭圆形曲线状。因而，嵌设有第一波动发生器11的第一外齿齿轮部分7沿椭圆形曲线发生挠曲。挠曲成椭圆形的第一外齿齿轮部分7在椭圆的长轴方向的两端部分与第一内齿齿轮2啮合。此外，刚性塞子14上形成有用于连接未图示的输入旋
转轴的中心通孔16。
[0033] 另一方的第二波动发生器12也为相同的结构，包括刚性塞子17及波动轴承18，在刚性塞子17上形成有中心通孔19。嵌合有第二波动发生器12的第二外齿齿轮部分9沿椭圆形曲线发生挠曲。挠曲成椭圆形的第二外齿齿轮部分9在椭圆的长轴方向的两端部分与第二内齿齿轮4啮合。
[0034] 第一波动发生器11的椭圆形的轮廓形状与第二波动发生器12的椭圆形的轮廓形状相同，但双方的椭圆形的轮廓形状呈以旋转中心线1a为中心相位旋转了90度的关系。即，双方的椭圆形的轮廓形状的长轴位置位于以旋转中心线1a为中心相互间旋转了90度的位置上。因此，沿椭圆形曲线形状挠曲的第一外齿齿轮部分7与第二外齿齿轮部分9也在以旋转中心线1a为中心相位旋转了90度的状态下分别沿椭圆形曲线发生挠曲。
[0035] 如图2(A)所示，第一外齿齿轮部分7以横轴为长轴20、纵轴为短轴21的状态沿椭圆形曲线发生挠曲。如图2(C)所示，与之成为对照地，第二外齿齿轮部分9以横轴为短轴21而纵轴为长轴20的状态沿椭圆形曲线发生挠曲。因而，第二外齿齿轮部分9与第二内齿齿轮4的啮合位置23a、23b相对于第一外齿齿轮部分7与第一内齿齿轮2的啮合位置22a、22b而言，位于绕旋转中心线1a旋转了90度的位置。
[0036] 如图2(B)所示，挠性外齿齿轮5的圆筒体6在旋转中心线1a方向上的第一外齿齿轮部分7与第二外齿齿轮部分9之间的中央位置IIB处不发生变形而维持正圆状态。联接用外齿齿轮部分8形成于包含该正圆状态部分的圆筒体6的部分。因而，联接用外齿齿轮部分8和具有与其对应的
节圆直径的联接用内齿齿轮3在全周维持啮合结合的状态。
[0037] 另外，在圆筒体6上的联接用外齿齿轮部分8的内周面部分嵌设有一定宽度的支撑环24。利用支撑环24保持联接用外齿齿轮部分8与联接用内齿齿轮3的啮合结合，使两者间的结合
力增强。
[0038] 对波动齿轮装置1的各齿轮的齿数例如进行如下设定。第一内齿齿轮2的齿数Z(2)与第二内齿齿轮4的齿数Z(4)相同。第一外齿齿轮部分7的齿数Z(7)与第二外齿齿轮部分9的齿数Z(9)相同。这些齿数Z(7)、Z(9)比第一、第二内齿齿轮2、4的齿数Z(2)、Z(4)少2n(n为正整数)个。典型情形为少两个。另一方面，联接用内齿齿轮3的齿数Z(3)与联接用外齿齿轮部分8的齿数Z(8)相同。例如，这些齿数Z(3)、Z(8)与第一、第二外齿齿轮部分7、9的齿数Z(7)、Z(9)相同。
[0039] 当将如此结构的波动齿轮装置1用作减速机时，第一、第二波动发生器11、12是旋转输入元件，与电动机轴等输入
旋转轴(未图示)连接。此情形下，例如使第一、第二内齿齿轮2、4固定成不旋转。联接用内齿齿轮3作为减速旋转输出元件，与未图示的负载侧的部件连接。
[0040] 第一、第二波动发生器11、12高速旋转时，挠性外齿齿轮5上挠曲成椭圆形的第一外齿齿轮部分7与第一内齿齿轮2的啮合位置及第二外齿齿轮部分9与第二内齿齿轮4的啮合位置同步地向同一圆周方向移动。结果，挠性外齿齿轮5相对于固定侧的第一、第二内齿齿轮2、4以与齿数差相应的相对旋转速度发生旋转。由于挠性外齿齿轮5的联接用外齿齿轮部分8与联接用内齿齿轮3啮合结合，因此，联接用内齿齿轮3与挠性外齿齿轮5成为一体地进行旋转。由此，挠性外齿齿轮5的旋转通过联接用内齿齿轮3而输出至负载侧。
[0041] 与之相对地，当将联接用内齿齿轮3固定成不发生旋转时，第一、第二内齿齿轮2、4作为减速旋转输出元件。其中的一方或双方与未图示的负载侧的部件连接。
[0042] (实施方式2)
[0043] 图3是表示组装有采用了本发明的波动齿轮装置的臂回转机构的立体图。图4(A)为臂回转机构的端面图，图4(B)为其概略纵向剖视图。
[0044] 臂回转机构30包括壳体31，在壳体31的圆弧状的上表面形成有横亘180度以上的
角度范围的开口部32。圆柱状的回转臂33从开口部32向上方突出。回转臂33利用内置于壳体31的波动齿轮装置40，能够沿开口部32在规定的角度范围内回转。
[0045] 将沿回转臂33的旋转中心线30a的方向设为臂回转机构30的前后方向，在壳体31的前后的端板部分34、35上形成有以旋转中心线30a为中心的圆形的通孔34a、35a。通过这些通孔34a、35a，旋转驱动侧的轴部件(未图示)插入壳体31内，与内置的波动齿轮装置40的旋转输入元件连接固定。
[0046] 参照图4进行说明，波动齿轮装置40包括在前后的端板部分34、35之间同轴配置的刚性的第一内齿齿轮41、刚性的第二内齿齿轮42及联接用内齿齿轮43。圆环状的第一内齿齿轮41固定于前侧的端板部分34的内侧的侧面，圆环状的第二内齿齿轮42固定于后侧的端板部分35的内侧的侧面。
[0047] 刚性的圆筒体44以将第一、第二内齿齿轮41、42包围在同轴上状态进行配置。圆筒体44被前后的轴承45、46支承而能够相对于第一、第二内齿齿轮41、42的外周面自由旋转。在圆筒体44的圆形外周面上一体地形成有圆筒状的回转臂33，在其圆形内周面上一体地形成有联接用内齿齿轮43。联接用内齿齿轮43在旋转中心线30a方向上配置于第一、第二内齿齿轮41、42之间的中央。
[0048] 在第一、第二内齿齿轮41、42及联接用内齿齿轮43的内侧同轴配置有在半径方向上可挠曲的圆筒体50。圆筒体50在前后的端板部分34、35之间配置成使其中心轴线与旋转中心线30a一致。在圆筒体50上，在该圆筒体50的中心轴线方向前侧的端部，形成有能够与第一内齿齿轮41啮合的第一外齿齿轮部分51。圆筒体50的后侧的端部形成有能够与第二内齿齿轮42啮合的第二外齿齿轮部分52。另外，在圆筒体50的中心轴线方向中央的部位形成有与联接用内齿齿轮43啮合结合的联接用外齿齿轮部分53。利用这些第一、第二外齿齿轮部分51、52及联接用外齿齿轮部分53形成挠性外齿齿轮5。
[0049] 在圆筒体50的内侧同轴地配置有成为一体而进行旋转的第一波动发生器61及第二波动发生器62。利用第一波动发生器61使第一外齿齿轮部分51挠曲成椭圆形，以椭圆形的长轴的两端的部位与第一内齿齿轮41啮合。利用第二波动发生器62使第二外齿齿轮部分52挠曲成椭圆形，以椭圆形的长轴的两端的部位与第二内齿齿轮42啮合。
[0050] 第一波动发生器61包括：形成于刚性的圆筒体63的前侧的端部的刚性塞子64及套合于刚性塞子64的外周面的波动发生器轴承65。刚性塞子64的外周面呈现由椭圆形曲线确定的轮廓形状。波动发生器轴承65包括挠性的内外圈，其外圈外周面的轮廓形状与刚性塞子64的椭圆形的轮廓形状相一致。因此，嵌设有第一波动发生器61的第一外齿齿轮部分51也挠曲成椭圆形。
[0051] 同样地，第二波动发生器62包括形成于圆筒体63的后侧的端部的刚性塞子66及套合于其外周面上的波动发生器轴承67。刚性塞子66的外周面呈由椭圆形曲线确定的轮廓形状。波动发生器轴承67包括挠性的内外圈，其外圈外周面的轮廓形状与刚性塞子66的椭圆形的轮廓形状相一致。因而，嵌设有第二波动发生器62的第二外齿齿轮部分52也挠曲成椭圆形。
[0052] 此处须留意的是，确定刚性塞子64的轮廓形状的第一椭圆形曲线与确定刚性塞子66的轮廓形状的第二椭圆形曲线是相同的椭圆形曲线。但，第二椭圆形曲线相对于第一椭圆形曲线相位旋转了90度。在以旋转中心线30a为中心的旋转方向上，第一椭圆形曲线的长轴位置与第二椭圆形曲线的短轴位置一致，第一椭圆形曲线的短轴位置与第二椭圆形曲线的长轴位置一致。
[0053] 因而，圆筒体50的前侧的第一外齿齿轮部分51与后侧的第二外齿齿轮部分52也同样地挠曲成相位互相旋转了90度的椭圆形。结果，位于第一、第二外齿齿轮部分51、52的中间的联接用外齿齿轮部分53不发生变形而维持初始形状即圆形剖面形状。因而，联接用外齿齿轮部分53维持在与联接用内齿齿轮43发生啮合结合的状态。
[0054] 此处，在挠性的圆筒体50的内周面嵌设有支撑环70。支撑环70嵌设在形成于圆筒体50上的联接用外齿齿轮部分53的内周面部分。联接用外齿齿轮部分53利用支撑环70而保持正圆状态。由此，联接用外齿齿轮部分53与联接用内齿齿轮43的啮合结合状态得以可靠维持。
[0055] 对波动齿轮装置40的各齿轮的齿数例如进行如下设定。第一内齿齿轮41的齿数Z(41)与第二内齿齿轮42的齿数Z(42)相同。第一外齿齿轮部分51的齿数Z(51)与第二外齿齿轮部分52的齿数Z(52)相同。这些齿数Z(51)、Z(52)比第一、第二内齿齿轮41、42的齿数Z(41)、Z(42)少2n个(n是正整数)。典型的情况下，少两个。另一方面，联接用内齿齿轮43的齿数Z(43)与联接用外齿齿轮部分53的齿数Z(53)相同。例如，这些齿数Z(43)、Z(53)与第一、第二外齿齿轮部分51、52的齿数Z(51)、Z(52)相同。
[0056] 在该结构的臂回转机构30中，第一、第二波动发生器61、62为旋转输入元件，与电动机轴等输入旋转轴(未图示)连接固定。第一、第二内齿齿轮41、42为固定于壳体31的固定侧元件。联接用内齿齿轮43为减速旋转输出元件。
[0057] 当第一、第二波动发生器61、62高速旋转时，挠曲成椭圆形的第一外齿齿轮部分51与第一内齿齿轮41的啮合位置及第二外齿齿轮部分52与第二内齿齿轮42的啮合位置同步地向同一圆周方向移动。结果，形成有第一、第二外齿齿轮部分51、52的圆筒体50相对于固定侧的第一、第二内齿齿轮41、42以与齿数差相应的相对旋转速度旋转。
[0058] 由于联接用外齿齿轮部分53与联接用内齿齿轮43啮合结合，因而，联接用内齿齿轮43与圆筒体50成为一体地进行旋转。因而，一体地形成有联接用内齿齿轮43的刚体即圆筒体44及与该圆筒体44一体形成的回转臂33也与圆筒体50一体旋转。本例中，如图4(A)所示，在超过180度的规定的有限角度范围内，臂33能够旋转驱动至任意的角度位置。
[0059] (其它的实施方式)
[0060] 此外，上述实施方式中，使第一、第二外齿齿轮部分挠曲成椭圆形。取而代之地，也可以使第一、第二外齿齿轮部分挠曲成三叶形(three-lobed)。该情形下，在圆周方向的三处位置上，第一、第二外齿齿轮部分与第一、第二内齿齿轮啮合。第一、第二外齿齿轮部分的三叶形的形状处于绕旋转中心线旋转了60度的相位关系。由此，位于第一、第二外齿齿轮部分之间的中央的联接用外齿齿轮部分不被挠曲而保持于正圆状态。此外，第一、第二外齿齿轮部分的齿数设定成比第一、第二内齿齿轮的齿数少3n个。
