[发明专利]波动齿轮装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括杯状的挠性外齿轮的杯型波动齿轮装置或礼帽状的 挠性外齿轮的礼帽型波动齿轮装置，更详细地说，涉及一种用于提高挠性外齿 轮的齿底疲劳强度来实现波动齿轮装置的高强度的改良技术。

背景技术

波动齿轮装置在创始人C.W.Musser的发明(专利文献1：美国专利特许第 2906143号)以来，已经由许多研究者进行了诸多的发明设计。例如，在专利文 献2(日本专利特公昭45-41171号公报)、专利文献3(日本专利特开平7-167228 号公报)中公开了波动齿轮装置。

作为典型的波动齿轮装置，已知有包括杯状或礼帽状的挠性外齿轮的形式 的波动齿轮装置。图1是杯型的波动齿轮装置的立体图和表示其轴直角截面的 概略截面结构图。图2是用含轴截面表示使上述杯状的挠性外齿轮的开口部挠 曲成椭圆状的状况的图，图2(a)是变形前的样子，图2(b)是包括椭圆长轴的 截面，图2(c)是包括椭圆短轴的截面。另外，在图2中，礼帽状的挠性外齿轮 也用虚线表示。

如这些图所示，杯型的波动齿轮装置1包括环状的刚性内齿轮2；在该内 齿轮内侧配置成同心状的杯状的挠性外齿轮3；以及嵌于该外齿轮内侧的椭圆 形轮廓的波动发生器4。杯状的挠性外齿轮3包括圆筒状的主体部31；与该主 体部一端连续的环状的隔膜32；在上述隔膜32的中心部分一体形成的圆环状 的轴套33；以及形成于主体部31的开口部34的外周面的外齿35。

如图2的虚线所示，礼帽状的挠性外齿轮3A为隔膜32A朝径向外侧扩展 的环状板，制成在其外周缘一体形成有环状轴套33A的形状。

波动发生器4包括椭圆形的刚性凸轮板41和嵌于该刚性凸轮板41的外周 面的波形轴承42。波形轴承42由内圈42a、外圈42b以及在内外圈42a、42b 之间被可自由转动地安装的多个轴承滚珠42c构成，内外圈42a、42b具有挠 性。

挠性外齿轮3通过波动发生器4挠曲成椭圆形，位于上述椭圆形的长轴 3a上的上述外齿轮3的外齿35的部分与刚性内齿轮2的内齿21的相应部分啮 合。杯状或礼帽状的挠性外齿轮3(3A)反复被挠曲，以使得上述轴直角截面从 隔膜侧到开口部产生与从隔膜开始的距离大致成比例的挠曲量。上述挠性外齿 轮的挠曲变形被称之为“锥旋”。

在此，挠性外齿轮一边在其内侧插入椭圆形状的波动发生器进行椭圆变形 一边与刚性内齿轮啮合来传递负载载重。因此，为了提高负载容量，需要提高 挠性外齿轮的齿底疲劳强度，挠性外齿轮的轮缘壁厚是用来左右上述齿底疲劳 强度的重要因素。在专利文献4中，提出了如下设计：在平型波动齿轮装置中， 为了提高上述圆环状的挠性外齿轮的齿底疲劳强度，而实现挠性外齿轮的轮缘 壁厚的最适化。

另一方面，如上所述，在杯型或礼帽型的波动齿轮装置中，挠性外齿轮的 外齿在其齿线方向(日文：歯筋方向)上被挠曲产生与从隔膜侧的距离近似成 比例的挠曲量后与刚性内齿轮的内齿啮合。因此，为了提高波动齿轮装置的负 载容量，需要实现与内齿啮合的外齿的有效齿宽的最适化。

即，在刚体的齿轮相互啮合的一般齿轮装置中，外齿齿宽越宽，齿轮的疲 劳强度越高。相反，在杯型或礼帽型的波动齿轮装置中，反复进行被称之为“锥 旋”的挠曲变形的挠性外齿轮的外齿与刚性内齿轮的内齿三维啮合。因而，齿 宽对挠性外齿轮的齿底疲劳强度的影响因挠性外齿轮的外齿的齿线方向的齿 形形状、波动发生器相对于挠性外齿轮的轴向安装位置等而不同，加宽齿宽未 必会使齿底疲劳强度提高。即使过分加宽齿宽，不仅无法得到遍及全齿宽的良 好的齿面载重分布，还使挠性外齿轮的刚性变高而不易于变形为椭圆形，因此 反过来会引起挠性外齿轮的齿底疲劳强度的降低。

在杯型或礼帽型的波动齿轮装置中，对于其挠性外齿轮的齿宽，在专利文 献5(日本专利实开平04-128558号公报)中，提出了如下设计：将外齿形成部 分的齿线方向的长度控制成不足其节圆直径的24％。此外，在专利文献6(日 本专利特开平10-159917号公报)中，提出了如下设计：为了实现波动齿轮装 置的扁平化，将外齿形成部分的齿线方向的长度缩短为其节圆直径的5％～14 ％的范围内的尺寸，并在与齿部相邻的主体部形成薄壁部分来避免缩短后的外 齿产生啮合不良的情况。

专利文献1：美国专利特许第2906143号说明书

专利文献2：日本专利特公昭45-41171号公报