[发明专利]2应力分离的波动齿轮装置

说明书

基于下述的移动轨迹(Mc)，即：在波动齿轮装置的外齿轮的齿线的中央所获得的主截面上，将外齿轮相对于内齿轮的齿的啮合视为齿条啮合的情况下获得的外齿轮的齿相对于内齿轮的齿的κ＝1的移动轨迹(Mc)，将内齿轮的齿顶齿廓用式a表示，将外齿轮的齿顶齿廓用式b表示。将内齿轮、外齿轮的齿根齿廓设定为：与配对齿轮的齿顶齿廓不发生干涉的任意的齿廓。能够避免在外齿轮的椭圆形状的长轴两端部分因弯曲而产生的弯曲应力与由负载扭矩引起的拉伸应力的重叠，提高波动齿轮装置的传递扭矩容量。(式a)x_Ca＝0.25mn(π+θ‑sinθ)y_Ca＝0.5mn(‑1+cosθ)其中，0≤θ≤π(式b)x_Fa＝0.25mn(π‑θ+sinθ‑εcos(θ/2))y_Fa＝0.5mn(1‑cosθ)其中，0ε≤0.10≤θ≤π。

技术领域

本发明涉及一种柔性的外齿轮通过波动发生器被弯曲变形成椭圆状而与刚性内齿轮局部啮合的波动齿轮装置。更详细而言，涉及一种在外齿轮的椭圆状形状的长轴两端部分避免因弯曲而产生的弯曲应力和与内齿轮啮合带来的负载扭矩所引起的拉伸应力的重叠，从而实现提高传递扭矩容量的波动齿轮装置。

背景技术

通常，波动齿轮装置具有刚性的内齿轮、同轴地配置在该内齿轮的内侧的柔性的外齿轮、以及嵌入在该外齿轮的内侧的波动发生器。扁平式波动齿轮装置包括在柔性的圆筒的外周面形成有外齿的外齿轮。杯型及礼帽型的波动齿轮装置的外齿轮包括：柔性的圆筒状胴体部、从该圆筒状胴体部的后端沿半径方向延伸的隔膜、以及形成在圆筒状胴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，圆形的外齿轮被波动发生器弯曲变形成椭圆状，弯曲变形成椭圆状的外齿轮的长轴方向上的两端部分与内齿轮啮合。

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，以该创始人为首，包括本发明的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。即使限定于与波动齿轮装置的齿廓相关的发明，也存在各种发明。本发明的发明人在专利文献2中提出了将基本齿廓设为渐开线齿廓，并在专利文献3、4中提出了齿廓设计法，该齿廓设计法中，使用将内齿轮和外齿轮的齿的啮合利用齿条啮合进行近似的方法，来推导出进行大范围接触的两齿轮的齿顶齿廓。

在波动齿轮装置中，因为柔性的外齿轮被波动发生器由正圆状态弯曲变形成椭圆状，所以在其椭圆状形状的长轴的两端部分因弯曲而产生弯曲应力。另外，弯曲变形成椭圆状的外齿轮在其长轴的两端部分与内齿轮啮合，所以因经由啮合部分传达的负载扭矩而产生拉伸应力。因此，在外齿轮的长轴两端部分(齿底轮缘的部分)，两种应力重叠，有较大的应力作用。特别是在两齿轮的齿数少的低速比的波动齿轮装置的情况下，因为外齿轮在长轴位置处的弯曲量较大，所以随着变形为椭圆状而产生较大的弯曲应力。因此，为了实现提高波动齿轮装置的传递扭矩容量，必须降低外齿轮的长轴两端部分产生的应力。

目前，为了降低外齿轮的长轴两端部分产生的应力，将在外齿轮变形为椭圆状时的半径方向上的最大弯曲量(长轴位置处的半径方向弯曲量)设定为比标准的正规弯曲量mn还小的弯曲量κmn(κ1)。此处，n为正整数，两齿轮的齿数差为2n根。m为两齿轮的模数。另外，κ为被称为偏位系数(或者弯曲系数)的系数，将半径方向弯曲量为κ＝1的弯曲量mn(正规弯曲量)的情形称为无偏位弯曲，将小于mn的半径方向弯曲量κmn(κ1)的情形称为负偏位弯曲，将大于mn的半径方向弯曲量κmn(κ1)的情形称为正偏位弯曲。

将外齿轮设定为负偏位弯曲，由此，降低了外齿轮的长轴两端部分产生的椭圆状变形带来的弯曲应力。另外，通过将外齿轮设为负偏位弯曲，使得外齿轮相对于内齿轮的啮合中心偏离长轴两端位置，由此，降低了由外齿轮的长轴两端部分产生的负载扭矩引起的拉伸应力。通过这样设定为负偏位弯曲，在外齿轮的长轴两端部分，降低了因弯曲而产生的弯曲应力，另外，避免了弯曲应力与拉伸应力的重叠。本发明的发明人例如在专利文献5、6中提出了设定为负偏位弯曲的波动齿轮装置。

专利文献