本发明涉及一种由支承在壳体中的从动部分和主动部分组成的滚珠传动装置，主动部分上设偏心轮，偏心轮外套装着传力构件的支承承。 在已知的此类传动装置（摆线传动装置）中，偏心轮上设一定数量的爪，它们与两个设外齿的盘啮合，这两个外齿盘则与一个设有内齿的环共同工作，使盘持续地与环的一部分圆周啮合，所以，由于盘与环的齿数不同而实现了力或方向的变换。因为有近似于波形的强壮的齿，故此已知的传动装置可以传递大的力，但是只能在较窄的范围内改变传动比或减速比，因此主要适用于作为慢速传动的减速装置。此外，为了传力，齿或波纹彼此滑移，因此在结构上和工艺上特别复杂，一方面要求使用价格非常昂贵的材料，另一方面要求对啮合面进行费时费工的表面加工，在这种情况下，由于盘的这种工作方式而不可避免地产生大的摩擦损失。
由已公开地日本58-248324专利申请文件，已知一种滚珠传动装置，其中，设计成盘的主动部分上有偏心槽，同样设计成盘的从动部分上有一个环状的波形槽，用于传力的滚珠半球状也装在波形槽中，在主动盘和从动盘之间设置一个固定在外壳上的法兰盘，法兰盘上设置一定数量的径向长导向孔。这种传动装置除结构简单以外，其适用性与前面所介绍的那种传动装置基本相同，由于滚珠在两条槽和长导向孔中三次被强迫导引，因而使滚珠和滚珠轨道受到强烈的磨损。
由EP-OS207206已知一种滚珠传动装置，它有一个通过滚珠轴承装在主动轴偏心轮上的主动盘，主动盘两面设滚珠的导引槽，滚珠一方面在壳体上相应的导槽中，另一方面在从动盘的导槽中滚动。这种传动装置的功能与本文开始所介绍的摆线传动装置相同，它的共同工作的滚珠轨道，是两条有不同波长（n∶n-2）的数学上正弦曲线的外摆线和内摆线，准确地遵照这一差别对于传动装置的工作有重要意义。如本文开始所介绍的摆线传动装置中的情况那样，由于滚珠滚动轨道与数学上的摆线形状密切相关，此传动装置受到与齿轮传动装置相同的限制，尤其是可选择的减速比要取决于由摆线基圆的圆周所确定的模数，其后果是只能大跳跃式地选择减速比。此已知传动装置的另一个缺点是滚珠导轨的摆线形状引起的，它总是在滚珠接近摆线顶点和到达摆线顶点后在新的与目前的运动方向成锐角的曲线轨道中重新加速时，引起对旋转滚珠的阻尼，从而使各滚珠滚动不一致。虽然由于在连续的曲线范围内另外一些滚珠作用下使这种不一致得到平抑，并因此在从动端的感觉不那么明显，但实际上存在着这种不一致，并因而使运转不平稳，其后果是这种传动装置只限于用作低速传动。
本发明的目的是制成一种传动装置，它允许在结构简单和磨损小的情况下在宽广的范围内自由选择减速比和传动比。
通过在传动装置中采取以下措施来达到此目的：用于传力的滚珠借助于一个可自由旋转的惯性环使其贴靠在轴承上，这些传力滚珠一方面在直接制在壳体上的滚珠导引装置中，另一方面在制于从动部分上的滚珠导引装置中运动，前一个滚珠导引装置或为径向的滚珠导槽、一条连续的偏心槽加上一个由固定的径向槽构成的滚珠导引装置，或为一条连续的波形槽;而后一个滚珠导引装置由一条连续的波形轨道所构成，此波形轨道的波数与径向导槽的槽数或前一条波形轨道的波数不同，滚珠的数量则与径向的滚珠导槽数或两条波形轨道与节圆交点的数目相同。
在按本发明的滚珠传动装置中用滚珠来传力，通过在一个可自由旋转的支承环（惯性环）中导引滚珠，可避免引起高摩擦损失的其方向为垂直于主动端和从动端滚珠导轨走向的强迫导引。因此力的传递实际上是在只伴随有围绕中面微小摆动的滚动摩擦下进行的，只有微小而可忽略不计的摩擦损失。按本发明的这种滚珠传动装置可制成具有任意的减速比和传动比，可以自由而与预先给定的模数无关地加以选择。减速比可小于9∶1，用传统的齿轮传动装置不可能达到这种减速比。传力可以使用市场上易于购到的滚珠，壳体端和从动端的滚珠导轨可通过最简单的加工工序制成。因此制造成本很低。此外，这种传动装置可传递大的力，这是因为所有的滚珠同时持续地处于传力的接触状态。
其他的结构形式和优点，可见下面利用附图举例对本发明所作的说明，其中
图1 本发明的滚珠传动装置纵剖面图;
图2 图1的左视图;
图3 从内部看图1所示传动装置的主动端壳体壁;
图4 一种多级或多速传动装置实施例的主动部分纵剖面图;
图5 图4的右视图;
图6 图4和5所示传动装置从动部分纵剖面图;
图7 多级或多速传动装置另一种结构形式的纵剖面图;
图8 取走壳体盖和主动轴打开传动装置后的左视图;
图9 滚珠运行槽的组合及其计算说明
图10至12 滚珠运行槽组合的另外三种例子;
图13 传力滚珠有滚珠支承装置的滚珠传动装置剖面图;
图14 图13滚珠环的局部视图;
图15 主动端和从动端传力滚珠分开的并将其装在一个滑块中的滚珠传动装置剖面图;
图16 可与图15所示滚珠传动装置联合使用的滑块局部剖面图，滑块中的传力滚珠有单个的滚珠支承装置;
图17 可与图15所示滚珠传动装置联合使用的滑块局部剖面，滑块中的传力滚珠有成对的滚珠支承装置;
图18 滑块视图;
图19 图18的侧视图;
图20 另一种结构形式的滑块视图
图21 图20的侧视图;
图22 图20的顶视图;
图23 带径向槽的盘
图24 另一种结构形式的带径向槽的盘;
图25 传力滚珠有滚珠支承装置的减速传动装置剖面图。
图1至3所表示的单级滚珠传动装置由支承在壳体2a、2b中的从动部分3和主动部分1组成，主动部分1上有偏心轮，偏心轮外面套装着传力构件的轴承5。为了传力，在轴承5的外面环状地围绕着滚珠6，用一个可自由旋转的支承环7将这些滚珠贴靠在轴承5上。滚珠6一方面在制于壳体2上固定的径向滚珠导槽10中移动，另一方面沿着设于从动部分3上的波形轨道11a、11b运动，滚珠和与之相应的径向导槽10的数量与波形轨道11的波纹数量之比在n∶（n-2）和n∶（n+2）之间。由图可明显看出这种传动装置的结构简单，它所使用的滚珠和滚珠轴承是市场上可以买到的一般零件，这种传动装置由形状简单的构件组成，它们无需进行复杂的加工。如图3所示，径向的滚珠导槽可在台阶形盖上通过简单的铣削或磨削出一个贯通的槽便可制成。并非用来传力而仅用于导引滚珠6的滚珠轴承5以及支承环7可以设计成简单的平面环，也就是说不需要制造一种球拱形导轨。
在本发明进一步的设计中，为了特殊的使用目的，滚珠传动装置中可设置多条传力路线（见图4至6），每条传力路线包括一个滚珠排6a、6b和支承环7a、7b，以及与之相应的径向滚珠导槽10和互相同心的环形滚珠导轨11。当在一个公共的从动部分上设同心的波形滚珠导轨时（图上未表示），则它是一种适用于传递大力量的单级传动装置，其中的各传力路线设计成完全一致，亦即在各波形滚珠导轨中必须具有相同数量的波纹，在两条传力路线中必须有相同数量的径向滚珠导槽。这样一种传动装置可用于传递很大的力量，或当按照安装条件而要求将结构设计得特别扁平时采用之。
不过也可以在这类具有多个传力路线的传动装置的其他结构形式中，将同心的波形滚珠导轨11a、11b安排在分开的从动部分3a、3b上，在这种情况下传力路线也设计得不同，也就是说，在波形滚珠导轨中可具有数量不等的波纹，并在滚珠数量不同时，相应地在两条传力路线中含有不同数量的径向滚珠导槽。这样的一种传动装置成为多级传动装置，它可以设计成有固定配置的从动部分，或设计成变换装置，在这种情况下，从动轴通过离合器有选择地与这个或那个从动部分连接，那些未被连接的从动部分跟着一起空转。
按本发明作为变换装置的另一种结构形式如图7所示。在这种传动装置中，后一个传动级的从动部分22同心地装在前一个传动级的从动部分21上，使从动部分22的设有波形轨道23的环状凸肩24与壳体25、26内的环形凸台28对置，凸台28与后一个从动部分22之间留有环状缝隙29。在环状缝隙29所在区，前一个从动部分21设计成偏心轮30，滚珠32以及后一个传动级固持滚珠32的惯性环33的轴承31，装在此偏心轮上。由于所产生的倍乘效果，所以这种结构形式特别适用于制造传动比或减速比很大的传动装置，其突出的优点是可以在任何一级按需进行功率输出，这种传动装置因而也可以作为变换装置使用，此时，为了制成多级的或多速的传动装置，可按所介绍的方式，总是在最后的从动部分后面设另一个从动部分。
图7中还表示了本发明另一个具有突出优点的传动装置结构形式，其中，在前一个传力路线中设置另一条波形轨道36，以代替在后一个传力路线中使用的径向滚珠导槽27。这就首次制成这样一种滚珠传动装置，即在这种传动装置中，滚珠在两条连续的（亦即不会引起突然改变滚珠运行方向的）以及可自由选择的（亦即与数字上正弦的摆线形状无关的）波形轨道中运动。在这种情况下，减速比可以在整多倍数和半多倍数中自由选择，对于高速运行的传动装置最好选择一种非常近似于圆形的起伏不大的波纹形状，使滚珠的运行非常平稳，而对于传力大运行速度慢的传动装置，则可选择一种摆幅较大的波纹形状。与现有的滚珠传动装置，尤其是摆线传动装置相比，本发明传动装置另一个突出的优点是取消了固定在壳体上的导向法兰盘或单独的驱动盘，并因而取消了凸轮对，使传动装置的结构大为简化。
在有两条共同起作用的波形轨道的结构形式中（见图8），惯性环37、40上最好设包围着滚珠的长导向槽38、39，它们可在不妨碍滚珠围绕其啮合位置作工作时引起的微小摆动的情况下，将滚珠保持在相互隔开一个预先规定的（平均的）距离，并在这种方式下按所要求的统一的旋转方向带动滚珠。
单级传动装置可根据选择设径向导槽或设两条波形导槽。同样地，在如图4或7所示的多级或多速传动装置中，可在各级壳体上设相同或不同的径向导槽，或设波形导槽。在使用波形导槽这种结构形式时，为保证传动装置可靠工作，只需要在壳体端的波形轨道与从动端的波形轨道之间有至少（+/-）两个波的差别，而在使用具有径向导槽这种结构形式时，最好使之相对于从动端波形轨道中的波数有一个径向槽的差别，但是也可以相对于波形轨道中的波数有两个径向槽的差别。
图9示意表示了波形轨道的共同工作及其计算方法，在这种结构形式中，六波的波形轨道与四波的波形轨道共同工作。图中的中间母圆用标号41来表示，六波的波形轨道为42，四波回形轨道为43。当六波的波形轨道42设在壳体上，四波的波形轨道43设在从动盘上时，得到的减速比为1∶2，相反配置时减速比为1∶3。滚珠放在两条波形轨道42、43和母圆41有共同交点的地方。在作为曲线计算基础的方程式中，各符号的含意为：
γx-波形轨道的中心线与旋转轴之间的径向距离，
e-偏心度，
φx-波形轨道中心线的圆弧角，
z1-一条波形轨道的波数，
z2-另一条波形轨道的波数，
γs-γx所给定的点处偏心轮的径向距离。
图10至12中表示了以使用一条七波的波形轨道44为基础的不同的波形轨道组合的例子。当将此七波的波形轨道设在从动端时，可得到与壳体端的波纹数无关的减速比1∶3.5。相反，若七波的波形轨道设在壳体上，则在图10所示的情况下（五波的波形轨道在从动端）减速比为1∶2.5;在图11的情况下（四波的波形轨道在从动端）减速比为1∶2;按图12的情况（三波的波形轨道在从动端）减速比为1∶1.5。因此得到可变的功能，并可在相当大的程度上使传动装置构件标准化，即以少量具有不同波数的标准化壳体为基础，通过采用有不同波数的波形轨道的从动盘，便可制成许多不同类型的传动装置。
图13至15中表示了在图1至12所述滚珠传动装置结构形式中的其他设计内容，其中，与上面已经介绍的传动装置不同，为了传力，在主动部分与固定部分（壳体和有径向槽的盘之间以及主动部分和有径向槽的盘与从动部分之间，设分开的滚珠排，滚珠排可自由旋转地支承在滚珠圈上。
图13和14按此方式表示了一种基本上与图1所示相应的传动装置，利用两个滚珠排64、65，将力从带偏心轮61的主动部分41经固定的壳体44传到从动部分51，这两个滚珠排可自由旋转地支承在两排滚珠66、67上，使每一颗用于传力的滚珠66、67支承在两个滚珠排64、65的四个滚珠上。这些支承滚珠本身则各装在一个惯性环62、63中，惯性环尤其是其内环63，可以用滚动轴承特别是滚针轴承来代替，而不用简单的具有双面支承轨道的型面环。因此消除了传动装置各传力部分之间一切可能的摩擦。
图15至25中表示的结构形式中，力的传递与图1至14所示的结构形式中不同，是借助于一个轴向作用的、通过滚珠轴承支承在偏心轮61上的惯性环68来进行的，以代替图14中径向作用的惯性环。图15至25与图13和14相应的部分采用与图13和14中相同的标号。此外，力同样经两排滚珠传到从动部分51，在这种具有轴向作用惯性环的传动装置中，滚珠总是单个或成对地装在滑块中，滑块则装在固定在壳体上的导向盘径向槽中。
在表示本发明的一种被简化了的结构形式的图15中，用于传力的滚珠55、56没有滚珠支承装置地直接支承在滑块57中，滑块支承在被壳体固定的盘59径向槽58中，图16至22补充说明了有滚珠支承装置的滑块的不同方案，图23和24表示了另外两种固定在壳体上的导向盘结构形式。
图16表示一种滑块70的结构，传力用的滚珠71、72各支承在一个装于滚珠导轨75中的滚珠圈73、74;在图17所示的结构形式中，传力用的滚珠76、77成对支承在一个共用的滚珠圈78上。用于传力的滚珠（76、77）借助于一个衬套（82）或一个滚动轴承，最好是一个滚针轴承环支承在滑块（70）中。滚珠圈78在滑块70的滚珠导槽79（见图18和19）中运动，滑块70设外滑轨80，通过它使滑块抓住被壳体固定的盘59（见图15）的槽58的两边缘，在主动部分41力的作用下，滑块在槽中依据偏心轮61的偏心度，沿径向向内或向外滑动。
在图20至22中表示的滑块81与图16至19中所表示的滑块不同之处仅在于，这里将图16和17中表示的两种方案包括在一个滑块中。为提高传递的力，或在按图25构成分级联动装置时，可以应用此类滑块。
滑块可以按传动装置的类型与任何一种导向盘联合使用，例如与图15的导向盘59，或与图23的导向盘85。导向盘85上共设有八个供滑块推入的从外缘起的径向槽86，并有八个供固定在壳体上用的螺钉孔87。图24表示了另一种结构形式的导向槽88，它有四个从中心孔起的径向槽89，为了便于装入滑块，在径向槽的夹角处倒棱。但是滑块也可以设计为分成两部分的，在将这两部分装入径向槽后，彼此用螺钉固定。
图25中表示了一个采用图20至22所示双滑块的分级联动装置，其中，在惯性环68中，在壳体44和从动部分51的各槽中运动的滚珠91、92、93用来传力，仅在惯性环68表面回转，而没有在滚珠导轨内运动的滚珠94只起支承作用。在这种情况下，导向盘83可借助于滚珠轴承84转动，因此，导向盘83可进行由波形导轨所导引的滚珠91、92所规定的旋转运动。