[发明专利]具有两次接触的负偏位齿形的波动齿轮装置

说明书

技术领域

本发明涉及波动齿轮装置中的刚性内齿轮及挠性外齿轮的齿形的改造。详细而言，涉及一种具有两齿轮在齿向方向的各轴直角截面中大范围啮合的两次接触的负偏位齿形的扁平型的波动齿轮装置。另外，本发明还涉及一种具有两齿轮在齿向方向的各轴直角截面中大范围啮合、且在齿向方向的整体范围中近似地连续啮合的两次接触、三维接触的负偏位齿形的杯型或礼帽型的波动齿轮装置。

背景技术

一般，波动齿轮装置具有刚性内齿轮、同轴状地配置于该刚性内齿轮的内侧的挠性外齿轮、以及嵌入该挠性外齿轮的内侧的波动发生器。扁平型的波动齿轮装置包括在挠性的圆筒的外周面形成有外齿的挠性外齿轮。杯型及礼帽型的波动齿轮装置的挠性外齿轮包括：挠性的圆筒状主体部；从该圆筒状主体部的后端沿半径方向延伸的隔膜；以及形成于圆筒状主体部的前端开口侧的外周面部分的外齿。在典型的波动齿轮装置中，圆形的挠性外齿轮被波动发生器挠曲成椭圆状，挠曲成椭圆状的挠性外齿轮中的长轴方向的两端部与刚性内齿轮啮合。

自从创始人C.W.Musser(C.W.马瑟)的发明(专利文献1)以来至今为止，由该创始人开始，包括本发明人在内的很多研究者对波动齿轮装置的各种发明方案进行了研究。即便限定于与波动齿轮装置的齿形相关的发明，也存在各种发明。本发明人在专利文献2中提出了将基本齿形设为渐开齿形，并在专利文献3、4中提出了齿形设计法，该齿形设计法中，使用将刚性内齿轮和挠性外齿轮的齿的啮合用齿条近似方法来引导出进行大范围接触的两齿轮的齿顶齿形。

另一方面，在杯型、礼帽型的波动齿轮装置中，挠曲成椭圆状的挠性外齿轮的齿部沿着其齿向方向从隔膜一侧朝前端开口与距隔膜的距离大致成比例地增加朝向半径方向的挠曲量。另外，伴随着波动发生器的旋转，挠性外齿轮的齿部的各部分反复进行朝半径方向的外侧及内侧的挠曲。考虑了这种由波动发生器产生的挠性外齿轮的挠曲动作(锥进(coning))之后的合理的齿形的设定方法至今为止未被充分考虑。

本发明人在专利文献5中提出了包括能进行考虑了齿的锥进的连续啮合的齿形在内的波动齿轮装置。在该专利文献5中提出的波动齿轮装置中，将其挠性外齿轮的齿向方向的任意的轴直角截面确定为主截面，在主截面的挠性外齿轮的椭圆状轮缘中性线上的长轴位置，以相对于其挠曲前的轮缘中性圆的挠曲量2κmn(κ为挠曲系数，m为模数，n为正整数)挠曲为2mn(κ＝1)的无偏位状态的方式进行设定。

另外，将挠性外齿轮与刚性内齿轮的啮合用齿条啮合近似，在包含挠性外齿轮的齿向方向上的主截面在内的各位置的轴直角截面中，求出伴随着波动发生器的旋转产生的挠性外齿轮的齿相对于刚性内齿轮的齿的各移动轨迹，求出以点B作为相似的中心而将在主截面中获得的无偏位移动轨迹中的从顶部的点A到达下个底部的点B的曲线部分缩小为λ倍(λ＜1)而形成的第一相似曲线BC，将该第一相似曲线BC采用为刚性内齿轮的齿顶的基本齿形。

此外，求出以第一相似曲线BC的端点C为相似的中心而将以该端点C为中心使该第一相似曲线BC旋转180度而获得的曲线设为(1－λ)/λ倍而形成的第二相似曲线，并将该第二相似曲线采用为挠性外齿轮的齿顶的基本齿形。

除此之外，比主截面靠隔膜侧的挠曲成负偏位状态(挠曲系数κ＜1)的各轴直角截面中获得的各负偏位侧移动轨迹、以及比主截面靠前端开口侧的挠曲成正偏位状态(挠曲系数κ＞1)的各轴直角截面中获得的各正偏位侧移动轨迹这两者以描绘出在主截面中的无偏位移动轨迹的底部相切的曲线的方式，在挠性外齿轮的齿形中，隔着主截面对它们的齿向方向的两侧的齿形部分施加变位。

在这样形成有齿形的波动齿轮装置中，不仅仅能实现两齿轮的主截面中的外齿和内齿的横跨齿顶齿形彼此的大范围的连续啮合，也能在齿向方向的全部范围中实现外齿和内齿的齿顶齿形彼此的有效啮合。由此，与现有的在狭小的齿向范围中啮合的波动齿轮装置相比，能传递更多的转矩。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利特许第2906143号公报

专利文献2：日本专利特公昭45－41171号公报

专利文献3：日本专利特开昭63－115943号公报

专利文献4：日本专利特开昭64－79448号公报

专利文献5：WO2010/070712号的小册子

发明内容

发明要解决的技术问题

期望波动齿轮装置的负载转矩性能的提高的市场要求越来越高。为了实现该要求，作为波动齿轮装置的两齿轮的齿形，需要一种与现有技术相比能在更大范围中进行连续啮合的合理的齿形。