具有使用圓弧齒形而形成的連續(xù)接觸齒形的波動(dòng)齒輪裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及波動(dòng)齒輪裝置中的剛性的內(nèi)齒輪及可撓性的外齒輪的齒形的改進(jìn)。詳細(xì)而言，涉及一種具有連續(xù)接觸齒形的扁平型的波動(dòng)齒輪裝置，該連續(xù)接觸齒形是以?xún)升X輪在齒線方向上的各軸垂直截面處連續(xù)地嚙合的方式使用圓弧齒形而形成的。另外，本發(fā)明還涉及一種具有三維連續(xù)接觸齒形的杯型或禮帽型的波動(dòng)齒輪裝置，該三維連續(xù)接觸齒形是以?xún)升X輪在齒線方向的各軸垂直截面中連續(xù)地嚙合、且在整個(gè)齒線方向上連續(xù)地嚙合的方式使用圓弧齒形而形成的。
【背景技術(shù)】
[0002]—般，波動(dòng)齒輪裝置具有剛性?xún)?nèi)齒輪、同軸地配置于該剛性?xún)?nèi)齒輪的內(nèi)側(cè)的可撓性外齒輪、以及嵌入該可撓性外齒輪的內(nèi)側(cè)的波動(dòng)發(fā)生器。扁平型的波動(dòng)齒輪裝置包括在可撓性的圓筒體的外周面形成有外齒的外齒輪。杯型及禮帽型的波動(dòng)齒輪裝置的可撓性外齒輪包括:可撓性的圓筒狀主體部；從該圓筒狀主體部的后端沿半徑方向延伸的隔膜；以及形成于圓筒狀主體部的前端開(kāi)口側(cè)的外周面部分的外齒。在典型的波動(dòng)齒輪裝置中，圓形的可撓性外齒輪被波動(dòng)發(fā)生器撓曲成橢圓狀，撓曲成橢圓狀的可撓性外齒輪中的長(zhǎng)軸方向的兩端部與剛性?xún)?nèi)齒輪嚙合。
[0003]自從創(chuàng)始人C.ff.Musser (C.ff.馬瑟)的發(fā)明(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)以來(lái)至今為止，由該創(chuàng)始人開(kāi)始，包括本發(fā)明人在內(nèi)的很多研究者對(duì)波動(dòng)齒輪裝置的各種發(fā)明方案進(jìn)行了研究。即便限定于與波動(dòng)齒輪裝置的齒形相關(guān)的發(fā)明，也存在各種發(fā)明。本發(fā)明人在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中提出了將基本齒形設(shè)為漸開(kāi)齒形，并在專(zhuān)利文獻(xiàn)3、4中提出了齒形設(shè)計(jì)法，該齒形設(shè)計(jì)法中，使用將剛性?xún)?nèi)齒輪和撓性外齒輪的齒的嚙合用齒條近似的方法來(lái)推導(dǎo)出進(jìn)行大范圍接觸的兩齒輪的齒頂齒形。
[0004]另一方面，在杯型、禮帽型的波動(dòng)齒輪裝置中，撓曲成橢圓狀的可撓性外齒輪的齒部的朝半徑方向的撓曲量沿著其齒線方向從隔膜一側(cè)朝前端開(kāi)口與距隔膜的距離大致成比例地變化。另外，伴隨著波動(dòng)發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)，可撓性外齒輪的齒部的各部分反復(fù)進(jìn)行朝半徑方向的外側(cè)及內(nèi)側(cè)的撓曲。考慮了這種由波動(dòng)發(fā)生器產(chǎn)生的外齒輪的撓曲動(dòng)作(錐進(jìn)(coning))之后的合理的齒形的設(shè)定方法至今為止未被充分考慮。
[0005]本發(fā)明人在專(zhuān)利文獻(xiàn)5中提出了一種波動(dòng)齒輪裝置，該波動(dòng)齒輪裝置具有考慮了齒的錐進(jìn)后能連續(xù)嚙合的齒形。在該專(zhuān)利文獻(xiàn)5中提出的波動(dòng)齒輪裝置中，將其可撓性外齒輪的齒線方向的任意的軸垂直截面確定為主截面，在主截面的外齒輪的橢圓狀輪緣中性線上的長(zhǎng)軸位置，以相對(duì)于其撓曲前的輪緣中性圓的撓曲量2 Kmn(K為撓曲系數(shù)，m為模數(shù)，η為正整數(shù))撓曲為2mn(K = 1)的無(wú)偏位狀態(tài)的方式進(jìn)行設(shè)定。
[0006]此外，通過(guò)齒條嚙合模擬外齒輪與內(nèi)齒輪的嚙合，在包括外齒輪的齒線方向上的主截面在內(nèi)的各位置的軸垂直截面中，求出伴隨著波動(dòng)發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的外齒輪的齒相對(duì)于內(nèi)齒輪的齒的各移動(dòng)軌跡，利用在主截面處獲得的無(wú)偏位移動(dòng)軌跡中的從頂部的點(diǎn)到下個(gè)底部的點(diǎn)的曲線部分，設(shè)定內(nèi)齒輪及外齒輪的齒頂?shù)幕君X形。
[0007]除此之外，以比主截面靠隔膜側(cè)的撓曲成負(fù)偏位狀態(tài)(撓曲系數(shù)κ < 1)的各軸垂直截面中獲得的各負(fù)偏位側(cè)移動(dòng)軌跡、以及比主截面靠前端開(kāi)口側(cè)的撓曲成正偏位狀態(tài)(撓曲系數(shù)κ > 1)的各軸垂直截面中獲得的各正偏位側(cè)移動(dòng)軌跡這兩者描繪出在主截面中的無(wú)偏位移動(dòng)軌跡的底部及頂部相切的曲線的方式，在外齒輪的齒形中，隔著主截面對(duì)它們的齒線方向的兩側(cè)的齒形部分施加變位。
[0008]在這樣形成有齒形的波動(dòng)齒輪裝置中，不僅僅能實(shí)現(xiàn)兩齒輪的主截面中的外齒和內(nèi)齒的齒頂齒形彼此的大范圍的連續(xù)嚙合，也能在整個(gè)齒線方向上實(shí)現(xiàn)外齒和內(nèi)齒的齒頂齒形彼此的有效嚙合。由此，與現(xiàn)有的在狹小的齒線范圍中嚙合的波動(dòng)齒輪裝置相比，能傳遞更多的轉(zhuǎn)矩。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:美國(guó)專(zhuān)利第2906143號(hào)說(shuō)明書(shū)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本專(zhuān)利特公昭45 - 41171號(hào)公報(bào)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本專(zhuān)利特開(kāi)昭63 - 115943號(hào)公報(bào)
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本專(zhuān)利特開(kāi)昭64 - 79448號(hào)公報(bào)
[0015]專(zhuān)利文獻(xiàn)5:國(guó)際公開(kāi)第2010/070712號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0017]現(xiàn)在，存在強(qiáng)烈期望提高波動(dòng)齒輪裝置的負(fù)載轉(zhuǎn)矩性能的市場(chǎng)要求。為了實(shí)現(xiàn)該要求，在扁平型的波動(dòng)齒輪裝置中，需要能減輕外齒輪的齒底輪緣應(yīng)力、并能實(shí)現(xiàn)外齒與內(nèi)齒的齒頂齒形彼此的大范圍的連續(xù)嚙合的合理的齒形狀。另外，在杯型、禮帽型的波動(dòng)齒輪裝置中，需要以下合理的齒形狀:能減輕外齒輪的齒底輪緣應(yīng)力，能實(shí)現(xiàn)外齒與內(nèi)齒的齒頂齒形彼此的大范圍的連續(xù)嚙合，且考慮到伴隨著沿著外齒的齒線的撓曲量變化而產(chǎn)生的錐進(jìn)也能在齒線方向上進(jìn)行連續(xù)的嚙合。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種具有能減輕外齒輪的齒底輪緣應(yīng)力、且能實(shí)現(xiàn)大范圍的連續(xù)嚙合的連續(xù)接觸齒形的波動(dòng)齒輪裝置。
[0019]另外，本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題還在于提供一種具有能減輕外齒輪的齒底輪緣應(yīng)力、并能實(shí)現(xiàn)規(guī)定的軸垂直截面中的大范圍連續(xù)嚙合以及沿著齒線的方向上的連續(xù)嚙合的三維連續(xù)接觸齒形的波動(dòng)齒輪裝置。
[0020]解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0021]在本發(fā)明的波動(dòng)齒輪裝置中，在外齒輪的軸垂直截面上，剛性?xún)?nèi)齒輪的齒頂齒形由圓弧部分和直線限定，上述圓弧部分是中心在內(nèi)齒的齒頂中心線上的半圓中的壓力角為規(guī)定值以上的部分，上述直線與該圓弧部分的端點(diǎn)連接(在該端點(diǎn)畫(huà)出的切線)。另外，夕卜齒輪的齒頂齒形由下述平行曲線限定，該平行曲線是外齒相對(duì)于內(nèi)齒的移動(dòng)軌跡中的從頂部的點(diǎn)到底部的點(diǎn)的范圍的曲線部分的平行曲線，且與該曲線部分的距離和所述半圓的圓弧半徑相等。另外，內(nèi)齒輪的齒根齒形采用了進(jìn)行避讓的形狀，以避免與外齒輪的齒頂齒形干涉。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，能實(shí)現(xiàn)兩齒輪的齒頂齒形彼此的連續(xù)嚙合。另外，內(nèi)齒輪和外齒輪不會(huì)在撓曲成橢圓狀的外齒輪的長(zhǎng)軸上的位置處嚙合，因此，能避免因在外齒輪的長(zhǎng)軸上的位置處橢圓狀變形的應(yīng)力與齒面負(fù)載的應(yīng)力疊加而在外齒輪的齒底輪緣處產(chǎn)生較大應(yīng)力。由此，能提高波動(dòng)齒輪裝置的傳遞轉(zhuǎn)矩容量。
[0023]接著，在本發(fā)明的杯型或禮帽型的波動(dòng)齒輪裝置中，在可撓性的外齒輪的開(kāi)口端部的軸垂直截面(主截面)上，剛性?xún)?nèi)齒輪的齒頂齒形由圓弧部分和直線限定，上述圓弧部分是中心在內(nèi)齒的齒頂中心線上的半圓中的壓力角為規(guī)定值以上的部分，上述直線與該圓弧部分的端點(diǎn)連接(在該端點(diǎn)畫(huà)出的切線)。另外，主截面中的外齒輪的齒頂齒形由下述平行曲線限定，該平行曲線是外齒相對(duì)于內(nèi)齒的移動(dòng)軌跡中的從頂部的點(diǎn)到底部的點(diǎn)的范圍的曲線部分的平行曲線，且與該曲線部分的距離和半圓的圓弧半徑相等。另外，內(nèi)齒輪的齒根齒形采用了進(jìn)行避讓的形狀，以避免與外齒輪的齒頂齒形干涉。除此之外，在外齒輪的齒線方向上的除了主截面之外的各軸垂直截面中，對(duì)主截面以外的外齒的部分施加了變位，以使外齒相對(duì)于內(nèi)齒的移動(dòng)軌跡與主截面中的外齒的移動(dòng)軌跡在底部相切。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，能在主截面上實(shí)現(xiàn)齒頂齒形彼此的連續(xù)且大范圍的嚙合。另外，內(nèi)齒輪和外齒輪不會(huì)在撓曲成橢圓狀的外齒輪的長(zhǎng)軸上的位置處嚙合，因此，能避免因在外齒輪的長(zhǎng)軸上的位置處橢圓狀變形的應(yīng)力與齒面負(fù)載的應(yīng)力疊加而在外齒輪的齒底輪緣處產(chǎn)生較大應(yīng)力。除此之外，考慮到伴隨著沿著外齒的齒線的撓曲量變化而產(chǎn)生的錐進(jìn)的影響，從而對(duì)外齒在齒線方向的各位置處施加了變位。藉此，也能在齒線方向上實(shí)現(xiàn)兩齒的連續(xù)嚙合，且齒面負(fù)載分散在整個(gè)齒寬上。其結(jié)果是，能實(shí)現(xiàn)波動(dòng)齒輪裝置的傳遞轉(zhuǎn)矩容量的
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的波動(dòng)齒輪裝置的一例的示意主視圖。
[0026]圖2是表示杯形狀及禮帽形狀的撓性外齒輪的撓曲狀況的說(shuō)明圖，圖2(a)示出了變形前的狀態(tài)，圖2(b)示出了變形為橢圓形的撓性外齒輪的包括長(zhǎng)軸在內(nèi)的截面的狀態(tài)，圖2(c)示出了變形為橢圓形的撓性外齒輪的包括短軸在內(nèi)的截面的狀態(tài)。
[0027]圖3是表示通過(guò)齒條將外齒的齒線方向的開(kāi)口端部(主截面)、齒寬中央部及內(nèi)端部處的兩齒輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)近似后的情況下獲得的外齒的移動(dòng)軌跡的圖表。
[0028]圖4A是表示開(kāi)口端部(主截面)的兩齒輪的各個(gè)齒形、兩齒輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)軌跡、移動(dòng)軌跡的一部分的平行曲線的圖表。
[0029]圖4B是表不主截面處的內(nèi)齒輪的齒形的圖表。
[0030]圖5是表示通過(guò)齒條將外齒的齒線方向的開(kāi)口端部(主截面)、施加了變位后的外齒的齒寬中央部及內(nèi)端部處的兩齒輪的相