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1、(10)申请公布号 CN 103582768 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103582768 A (21)申请号 201280002480.4 (22)申请日 2012.05.23 F16H 1/32(2006.01) (71)申请人 谐波传动系统有限公司 地址 日本东京 (72)发明人 小林优 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 胡晓萍 (54) 发明名称 波动齿轮装置的波动发生器 (57) 摘要 波动齿轮装置 (1) 的波动发生器 (4) 包括分 别配置于相对于可挠性外齿齿轮 (3) 的中心呈点 对称的位置的一对第一辊子 (51、。
2、 52)、 一对第二 辊子 (53、 54)、 一对第三辊子 (55、 56)。第一辊子 (51、 52) 位于挠曲成椭圆形形状的可挠性外齿齿 轮 (3) 的长轴 (L1) 上， 第二、 第三辊子 (53 56) 配置在长轴 (L1) 与短轴 (L2) 之间相对于长轴 (L1) 线对称的位置上。第一辊子 (51、 52) 的支承 轴承的尺寸比第二、 第三辊子(5356)的支承轴 承的尺寸大。能提高辊子型的波动发生器的滚动 疲劳寿命。 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.02.19 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/003376 2012.05.23 (87)P。
3、CT国际申请的公布数据 WO2013/175532 JA 2013.11.28 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103582768 A CN 103582768 A 1/2 页 2 1. 一种波动齿轮装置的波动发生器， 使可挠性外齿齿轮挠曲成预先设定好的椭圆形形 状， 以形成与刚性内齿齿轮局部啮合的状态， 随着旋转使所述可挠性外齿齿轮与所述刚性 内齿齿轮的啮合位置沿周向移动， 从而在所述可挠性外齿齿轮与所述刚性内齿齿轮之间产 生与。
4、所述可挠性外齿齿轮和所述刚性内齿齿轮的齿数差相对应的相对旋转， 其特征在于， 包括与所述可挠性外齿齿轮的内周面抵接而使该可挠性外齿齿轮挠曲成所述椭圆形 形状的多个辊子， 所述辊子包含配置在所述椭圆形形状的长轴上的两个第一辊子、 配置在所述长轴上以 外的位置的第二辊子， 所述第一辊子的支承轴承的尺寸比所述第二辊子的支承轴承的尺寸大。 2. 如权利要求 1 所述的波动齿轮装置的波动发生器， 其特征在于， 基于所述波动齿轮装置负载运转时作用于各所述辊子的载荷， 设定所述第一辊子的支 承轴承的尺寸和所述第二辊子的支承轴承的尺寸。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的波动齿轮装置的波动发生器， 其特征在。
5、于， 所述波动发生器被应用于减速比为 80 以上的所述波动齿轮装置。 4. 如权利要求 1 至 3 中任一项所述的波动齿轮装置的波动发生器， 其特征在于， 所述辊子除了所述第一辊子及所述第二辊子以外， 至少还包含两个第三辊子， 各所述第二辊子在相对于所述椭圆形形状的中心对称的位置上配置于所述椭圆形形 状的长轴与短轴之间， 各所述第三辊子配置在以所述长轴为中心与各所述第二辊子呈线对称的位置上， 所述第二辊子及所述第三辊子是包括相同尺寸的支承轴承的辊子。 5. 一种波动齿轮装置， 包括 ： 刚性内齿齿轮 ； 可挠性外齿齿轮， 该可挠性外齿齿轮同轴 地配置于所述刚性内齿齿轮的内侧， 且能朝半径方向挠。
6、曲 ； 以及波动发生器， 该波动发生器 使所述可挠性外齿齿轮挠曲成椭圆形形状， 以使该可挠性外齿齿轮在所述椭圆形形状的长 轴上的部位处与所述刚性内齿齿轮啮合， 其特征在于， 所述波动发生器包括与所述可挠性外齿齿轮的内周面抵接而使该可挠性外齿齿轮挠 曲成所述椭圆形形状的多个辊子， 所述辊子包含配置在所述椭圆形形状的长轴上的两个第一辊子、 配置在所述长轴上以 外的位置的第二辊子， 所述第一辊子的支承轴承的尺寸比所述第二辊子的支承轴承的尺寸大。 6. 如权利要求 5 所述的波动齿轮装置， 其特征在于， 基于所述波动齿轮装置负载运转时作用于各所述辊子的载荷， 设定所述第一辊子的支 承轴承的尺寸和所述第。
7、二辊子的支承轴承的尺寸。 7. 如权利要求 5 或 6 所述的波动齿轮装置， 其特征在于， 所述波动齿轮装置的减速比在 80 以上。 8. 如权利要求 5 至 7 中任一项所述的波动齿轮装置， 其特征在于， 所述辊子除了所述第一辊子以外， 至少还包含两个第二辊子和两个第三辊子， 各所述第二辊子在相对于所述椭圆形形状的中心对称的位置上配置于所述椭圆形形 状的长轴与短轴之间， 各所述第三辊子配置在以所述长轴为中心与各所述第二辊子呈线对称的位置上， 权 利 要 求 书 CN 103582768 A 2 2/2 页 3 所述第二辊子及所述第三辊子是包括相同尺寸的支承轴承的辊子。 权 利 要 求 书 C。
8、N 103582768 A 3 1/4 页 4 波动齿轮装置的波动发生器 技术领域 0001 本发明涉及一种波动齿轮装置， 尤其涉及一种通过多个辊子使可挠性外齿齿轮挠 曲成椭圆形形状而使该可挠性外齿齿轮与刚性内齿齿轮啮合的辊子型的波动发生器。 背景技术 0002 作为波动齿轮装置的波动发生器， 已知有六辊子型的波动发生器。该类型的波动 发生器为使波动齿轮装置的可挠性外齿齿轮挠曲成合适的椭圆形形状而包括六个辊子。 这 些辊子中的一对辊子配置于椭圆形形状的长轴上对称的位置， 剩余的两对辊子配置成在椭 圆形形状的短轴之间相对于长轴呈线对称。在专利文献 1 的图 3 中， 公开了这种类型的波 动发生器。
9、。 0003 现有技术文献 0004 专利文献 0005 专利文献 1 ： 日本专利特开 2003 232411 号公报、 0026 段落、 图 3 发明内容 0006 在现有的六辊子型的波动发生器中， 使用直径小的、 相同尺寸的辊子， 即各辊子的 支承轴承的尺寸相同。 包括辊子型的波动发生器的波动齿轮装置的寿命由辊子的支承轴承 所具有的额定动载荷和转速决定。以往， 并没有关注过提高辊子型的波动发生器的滚动疲 劳寿命， 也没有提出过任何解决方案。 0007 本发明鉴于上述问题而作， 其技术问题在于提出一种能实现滚动疲劳寿命提高的 波动齿轮装置的辊子型的波动发生器。 0008 本发明人着眼于波动。
10、齿轮装置负载运转时在波动发生器中产生的特有的载荷分 布， 并基于此， 实现了辊子型的波动发生器的滚动疲劳寿命的提高。即， 在波动齿轮装置 中， 在各减速比的情况下， 在波动发生器的圆周方向的各部分产生的载荷的分布状况是变 化的。因此， 在本发明中， 根据波动发生器的载荷分布来确定各辊子的支承轴承的尺寸。 0009 一般来说， 位于挠曲成椭圆形的可挠性外齿齿轮的长轴上的一对辊子上所作用的 载荷最大， 因此， 只需使这一对辊子的支承轴承的尺寸比配置于长轴上以外位置的辊子的 支承轴承的尺寸大即可。这样， 就能延长受到较大载荷的长轴上的辊子的寿命， 因此， 与以 往的使用相同尺寸的辊子的情形相比， 能。
11、大幅延长波动发生器的寿命。 0010 在此， 在波动齿轮装置的减速比较高、 为 80 以上的情况下， 作用在位于长轴上的 一对辊子的载荷尤其比作用在其它两对辊子的载荷大幅增大。因此， 若将本发明的波动 发生器应用于减速比在 80 以上的波动齿轮装置， 与以往相比， 能大幅延长波动发生器的寿 命， 因此， 尤其有效。 附图说明 0011 图 1 是表示应用了本发明的波动齿轮装置的示意主视图。 说 明 书 CN 103582768 A 4 2/4 页 5 0012 图 2 是图 1 的波动齿轮装置的示意纵剖图。 0013 图 3 是表示图 1 的波动齿轮装置的波动发生器的立体图。 0014 图 4。
12、 是表示在图 1 所示的波动齿轮装置中， 改变减速比的情况下在负载运转时的 波动发生器的圆周方向的各位置产生的载荷的分布状态的测定例的图表。 0015 图 5 是表示距长轴的各角度位置处的载荷与长轴位置上的载荷的比例 ( ) 的图 表， 图 5(a) 表示减速比为 30 的情形， 图 5(b) 表示减速比为 100 的情形。 具体实施方式 0016 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。 0017 参照图 1 图 3 进行说明， 本实施方式的波动齿轮装置 1 是被称为杯形的装置， 具 有圆环状的刚性内齿齿轮 2、 配置于该刚性内齿齿轮 2 内侧的杯状的可挠性外齿齿轮 。
13、3、 配 置于该可挠性外齿齿轮 3 内侧的六辊子型波动发生器 4。利用波动发生器 4 使可挠性外齿 齿轮 3 挠曲成椭圆形状或大致椭圆形状， 可挠性外齿 齿轮 3 在其长轴 L1 上与刚性内齿齿 轮 2 啮合。 0018 波动发生器 4 被未图示的马达驱动而高速旋转时， 两齿轮 2、 3 的啮合位置在周向 上移动， 在两齿轮 2、 3 间产生与两齿轮 2、 3 的齿数差 2n 枚 (n 为正整数 ) 对应的相对旋转。 齿数差一般为两枚， 例如将刚性内齿齿轮2固定成不旋转时， 可挠性外齿齿轮3以相对于波 动发生器 4 的旋转 ( 输入旋转 ) 大幅减速的旋转数旋转， 因此， 能从该可挠性外齿齿轮。
14、 3 朝 负载侧传递减速旋转。 0019 刚性内齿齿轮2包括圆环状的刚性构件21、 形成于该刚性构件21的圆形内周面的 内齿 22。在刚性构件 21 上， 沿圆周方向以规定的间隔形成有螺栓孔 23， 螺栓孔 23 在装置 中心轴线 1a 方向上贯穿刚性构件 21。 0020 杯状的可挠性外齿齿轮 3 包括 ： 可在半径方向上挠曲的圆筒状主体部 31 ； 与该圆 筒状主体部 31 的后端相连， 并朝半径方向的内侧延伸的隔膜 32 ； 以及与该隔膜 32 的内周 缘相连形成的厚壁的圆环状的轴套33。 在轴套33上， 沿圆周方向以规定的角度间隔形成有 安装用的螺栓孔 34。在圆筒状主体部 31 的开。
15、口缘 35 侧的该圆筒状主体部 31 的外周面部 分形成有外齿 36。 0021 六辊子型波动发生器4包括 ： 中空输入轴41 ； 同轴地固定于该中空输入轴41的外 周面或作为与中空输入轴 41 一体的零件形成的支承圆盘 42 ； 以及安装于该支承圆盘 42 的 六个辊子 51 56。辊子 51、 52 是分别配置于相对于可挠性外齿齿轮 3 的中心 ( 装置中心 轴线 1a) 呈点对称的位置的一对第一辊子。同样地， 辊子 53、 54 是配置于相对于可挠性外 齿齿轮 3 的中心呈点对称的位置的一对第二辊子， 辊子 55、 56 是配置于相对于可挠性外齿 齿轮 3 的中心呈点对称的位置的一对第三。
16、辊子。 0022 一对第一辊子 51、 52 位于挠曲成椭圆形形状的可挠性外齿齿轮 3 的长轴 L1 上， 在 可挠性外齿齿轮 3 的形成有外齿 36 的部分的内周面 37 朝外侧挠曲的状态下， 一对第一辊 子 51、 52 与该内周面 37 抵接。一对第二辊子 53、 54 配置于长轴 L1 与短轴 L2 之间从长轴 L1顺时针旋转规定角度后的位置， 在可挠性外齿齿轮3的外齿形成部分的内周面37朝外侧 挠曲的状态下， 一对第二辊子 53、 54 与该内周面 37 抵接。同样地， 一对第三辊子 55、 56 位 于与一对第二辊子 53、 54 隔着长轴呈线对称的位置， 并在可挠性外齿齿轮 3 。
17、的内周面 37 朝 说 明 书 CN 103582768 A 5 3/4 页 6 外侧挠曲的状态下， 与该内周面 37 抵接。 0023 第一辊子 51、 52 的尺寸相同， 它们的支承轴承 51a、 52a 的尺寸相同。此外， 第二辊 子 53、 54 及第三辊子 55、 56 的尺寸相同， 它们的支承轴承的尺寸相同。此外， 第一辊子 51、 52 的支承轴承 51a、 52a 比第二辊子 53、 54 及第三辊子 55、 56 的支承轴承的尺寸大， 额定动 载荷较大。上述第一辊子 51 第三辊子 56 的尺寸是根据波动齿轮装置 1 进行负载运转时 作用于各辊子 51 56 的载荷而确定的。。
18、 0024 在波动齿轮装置1中使用适合负载运转时的波动发生器4的载荷分布的尺寸的辊 子 51 56， 因此能有效地提高波动齿轮装置 1 的寿命。例如， 与图 1、 图 2 所示的减速比为 100 的波动齿轮装置 1 中、 波动发生器 4 的各辊子 51 56 均为 12 的相同尺寸的构件的 情形相比， 若将辊子 51、 52 的尺寸设为 14、 将剩余的辊子 53 56 的尺寸设为 12， 可以 确认后者的计算寿命延长了大约 2.2 倍。 0025 图 4 是表示在图 1、 图 2 所示的波动齿轮装置 1 中， 改变减速比的情况下在负载运 转时的波动发生器 4 的圆周方向的各位置产生的载荷的分。
19、布状态的测定例的图表。实线的 曲线 A、 点划线的曲线 B 及虚线的曲线 C 分别是减速比为 100、 50 及 30 时的载荷分布曲线。 此外， 图5是表示距长轴的各角度位置与长轴位置上的载荷的比例()的图表， 图5(a)表 示减速比为 30 的情形， 图 5(b) 表示减速比为 100 的情形。 0026 从上述图中可知， 在减速比为 100 的情况下， 在大致长轴位置处出现载荷的峰值。 此外， 与长轴位置相比， 在与远离长轴的角度位置即配置有辊子 53、 54 及辊子 55、 56 的 35 度到 40 度的角度位置对应的位置， 载荷大幅减少。与此相对， 在减速比为 50、 30 的情况。
20、下， 在相对于长轴位置朝旋转方向偏离 10 20 度的角度位置处， 出现了载荷的峰值。因此， 在 配置有辊子 51、 52 的长轴位置与对应于配置有辊子 53、 54 及辊子 55、 56 的角度位置的位置 之间， 没有出现较大的载荷差， 长轴位置上的负载较大。 0027 无论在哪种情况下， 在两个方向的旋转中， 作用于长轴位置的辊子 51、 52 的载荷 的平均值比在剩余的辊子5356的位置上产生的载荷的平均值大， 因此， 使位于长轴位置 的辊子 51、 52 的尺寸比剩余的辊子 53 56 的尺寸大是有效 的。此外， 在减速比较高、 为 100 的情况下， 在大致长轴位置出现了载荷的峰值，。
21、 而偏离长轴位置的角度位置处的载荷较 小， 因此， 在长轴位置配置尺寸较大的辊子 51、 52， 并将配置于偏离长轴位置的位置的辊子 53 56 的尺寸设定得较小， 这对于提高波动发生器 4 的寿命是极为有效的。 0028 根据本发明人的试验确认了， 在减速比较高、 为 80 以上的波动齿轮装置中， 由于 在大致长轴位置出现了载荷的峰值， 而偏离长轴位置的角度位置处的载荷较小， 因此， 在长 轴位置配置尺寸较大的辊子， 并将配置于偏离长轴位置的位置的辊子的尺寸设定得较小， 这对于提高波动发生器的寿命是有效的。 0029 ( 其它实施方式 ) 0030 上述例子是在杯型的波动齿轮装置中使用六辊子。
22、型的波动发生器时的例子。 对于 包括礼帽形状的可挠性外齿齿轮的被称为礼帽型的波动齿轮装置， 同样也能应用本发明。 此外， 对于采用在两个刚性内齿齿轮的内侧同轴地配置有圆筒状的可挠性外齿齿轮的结构 的被称为扁平型的波动齿轮装置， 同样也能应用。 0031 此外， 作为辊子型的波动发生器， 即便是包括多于六个的辊子的波动发生器， 同样 也能应用本发明。例如， 对于除了长轴上的一对辊子以外还包括四对辊子总计由十个辊子 说 明 书 CN 103582768 A 6 4/4 页 7 构成的波动发生器， 也能应用本发明。此时， 只需将长轴上的一对辊子的尺寸设定得最大， 将配置于这一对辊子两侧的两对辊子的尺寸设定得比长轴上的辊子的尺寸小， 并将配置于 这两对辊子两侧的剩余的两对辊子的尺寸设定为最小即可。 说 明 书 CN 103582768 A 7 1/4 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103582768 A 8 2/4 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103582768 A 9 3/4 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103582768 A 10 4/4 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103582768 A 11 。