[发明专利]减速齿轮系统

说明书

技术领域

本发明涉及减速齿轮传动系统，它具有下列特点：一具有基本为圆柱形的支承表面的刚性支承环，一可径向变形的滚动套筒，它有一具有比支承表面短的周向长度的外周向表面，一驱动轴，一其横截面为非圆形的驱动芯，该驱动芯可用驱动轴转动并在此处形成一包络圆，通过非圆的驱动芯的旋转运动，滚动套筒的外周向表面的至少一个周向段连续交替地与支承环的支承表面保持基本无滑动的接合。

背景技术

这类机构在技术领域中以术语“谐波传动系统”著称(Dubbel，机械工程手册，15版，1069页；Harmonic Drive System有限公司，63225，Langen/Hessen，公司刊物)。

此机构主要包括三个基本部件，即：

a)所谓的波发生器，它是实际的驱动部件。它包括一椭圆形的芯部，在其上装有球轴承并还装有输入轴；

b)所谓的柔性花键，它基本上是一圆柱形的但是可以沿径向变形的钢套筒(滚动套筒)，它具有外面的齿，其中布置有用于旋转的椭圆形芯，以及

c)所谓的圆花键。这部分是一个在里面带齿的固定的支承环，其齿始终与可按椭圆变形的柔性花键即上述可以变形的钢套筒啮合。就此而论，里面带齿的支承环有比柔性钢套筒大的齿数，柔性钢套筒的两个沿径向相对的周向段始终与固定的支承环的内齿啮合。由于椭圆形芯在柔性钢套筒中旋转的结果，使钢套筒的所有的齿都在每转中依次与固定的支承环的内齿啮合，其结果为，钢套筒由于有齿数差而产生旋转。

采用具有非常紧凑的结构的机构，有可能得到相当大的减速比或速度降。不过，驱动部分和输出部分的旋转方向是相反的。用于计算各自的传动比的公式为： i = Z 2 Z 1 - Z 2 ]]>其中，Z₁为柔性钢套筒的齿数，Z₂为固定的在里面带齿的支承环的齿数。根据从这种谐波传动机构的制造商得到的信息，齿数比可能从1∶72至1∶320。

这类机构主要用在特殊用途的机器和工业机器人中。

在这种谐波传动机构的已知设计中(EP 0514829A2)，可径向变形的钢套筒被设计成釜形并在沿轴向与其外齿相隔一段距离处设有稳定的端壁。钢套筒的薄的基本为圆柱形的壁是可弹性地变形的，以致它一方面能适应端壁的圆柱形形状，而另一方面又能弹性地适应机构的芯即所谓的波发器的旋转的椭圆形周围。

在这种机构的其它设计中，作为柔性钢套筒即柔性花键和导波之间的传动元件(DE 3906053C2和EP 0309197B2)在每种情况下都设置一包含内齿的第二带齿的环，而且它相对于第一固定的里面带齿的支承环共轴线地布置，它同时至少基本具有与固定的支承环相同的内径，但是具有与固定的支承环不同的齿数。就此而论，柔性钢套筒的齿同时与固定的支承环和旋转的带齿的环啮合，也就是说，以这样一种方式啮合，即柔性钢套筒的旋转被直接传至旋转的带齿的环上，而且以1∶1的速比传递，这是因为，旋转的带齿的环有与柔性钢套筒相同的齿数，该套筒在椭圆形驱动芯旋转时自然在固定的支承环的齿圈中滚动。

钢套筒此后将称为滚动套筒。

在原理上，使普通的减速齿轮系统起作用的方法在于，不同长度的周向表面彼此压滑动地滚过，其结果为，在滚动时，较短的周向表面按长度差旋转。

由于这些已知机构的所有单独的部分都是用钢或类似的材料制造的，而机构通常都装备有可径向有弹性的即可变形的球轴承，该轴承布置在椭圆形的驱动芯的周向表面与柔性的滚动套筒之间，这些机构需要相当高的制造费用，特别是因为，高的精加工精度是无故障运行的前决条件。

发明内容

本发明所根据的目的为设计一种在本说明书第一段所提到的那种减速齿轮系统，以使能更简单而更经济地制造它的各个部件，然而特别是具有小的尺寸，同时能非常快速地特别是自动地装配，从而使之能得到高的效率、无间隙啮合和较大的齿数比或减速比，同时使摩擦损耗为最小。