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CN104919211A - 波动齿轮装置单元 - Google Patents

波动齿轮装置单元 Download PDF

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CN104919211A
CN104919211A CN201380070912.XA CN201380070912A CN104919211A CN 104919211 A CN104919211 A CN 104919211A CN 201380070912 A CN201380070912 A CN 201380070912A CN 104919211 A CN104919211 A CN 104919211A
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Harmonic Drive Systems Inc
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Abstract

波动齿轮装置单元(1)包括：包围杯形的外齿齿轮(3)的外周的内齿齿轮(2)及轴承(7)。在轴承(7)的内圈(9)与内齿齿轮(2)之间形成有圆环状的间隙(25)。间隙(25)与轴承(7)的滑动部分及两齿轮(2、3)的啮合部分(28)连通。间隙(25)中装配有无纺布制成的圆环状的过滤部件(26)。利用过滤部件(26)捕获流通于间隙(25)的润滑剂中所含的磨损粉末等异物。能够防止滑动部分所产生的磨损粉末通过间隙(25)侵入并磨损啮合部分(28)。

Description

波动齿轮装置单元
技术领域
本发明涉及一种利用轴承将内齿齿轮与杯形的外齿齿轮支承成能够相对旋转的波动齿轮装置单元。更为详细地说，涉及能够防止轴承上产生的磨损粉末等异物侵入内齿齿轮与外齿齿轮的啮合部分且能够防止啮合部分处产生的磨损粉末等异物侵入轴承的轨道内的波动齿轮装置单元。
背景技术
在专利文献1中提出有具备杯形的外齿齿轮的波动齿轮装置单元的方案。该波动齿轮装置单元在杯形的外齿齿轮的后侧配置有交叉滚子轴承。以包围杯形的外齿齿轮的外周的状态配置有圆筒状的单元外壳。内齿齿轮与单元外壳上的前端侧的内周部分、即交叉滚子轴承的相反侧的内周部分成为一体。交叉滚子轴承的外圈固定于单元外壳，其内圈固定于外齿齿轮的轴套上。利用交叉滚子轴承，将两齿轮支承成能够进行相对旋转的状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2002-339990号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
上述波动齿轮装置单元中，内齿齿轮与外齿齿轮的啮合部分位于单元中心轴线的方向的前侧，交叉滚子轴承上的滑动部分(滚子与内外圈的轨道面之间的滑动部分)位于单元中心轴线的方向的后侧。两齿轮的啮合部分与轴承的滑动部分在单元中心轴线的方向上分离。
需留意的是，有时需要单元中心轴线的方向上的尺寸短的扁平型的波动齿轮装置单元。为实现波动齿轮装置单元的扁平化，可以考虑利用杯形的外齿齿轮的外周侧的空间对交叉滚子轴承进行配置的方式。例如，以包围杯形的外齿齿轮的状态下，对内齿齿轮与交叉滚子轴承进行并列配置。由此，与将杯形的外齿齿轮和交叉滚子轴承排列在单元中心轴线的方向上的情形相比，能够实现波动齿轮装置单元的扁平化。
此情形下，交叉滚子轴承上的滑动部分位于两齿轮的啮合部分的外周侧附近。另外，交叉滚子轴承的内圈相对于与外圈一体旋转的内齿齿轮相距微小的间隙与之相对。因此，轴承的滑动部分产生的磨损粉末等异物很可能通过形成于内圈与内齿齿轮之间的圆环状的间隙向两齿轮的啮合部分移动而侵入该啮合部分。同样地，在两齿轮的啮合部分产生的磨损粉末等异物具有侵入交叉滚子轴承的轨道内的危险性。例如，由于轴承侧的材料硬于两齿轮的材料，若磨损粉末等侵入两齿轮的啮合部分，则可能损伤两齿轮的齿面等。
有鉴于此现状，本发明的技术问题在于，提供一种能够防止轴承处产生的异物侵入内齿齿轮与杯形的外齿齿轮的啮合部分且能够防止啮合部分产生的异物侵入轴承的轨道内的波动齿轮装置单元。
解决技术问题所采用的技术方案
为解决上述技术问题，本发明的波动齿轮装置单元的特征在于，包括：刚性的内齿齿轮；配置于所述内齿齿轮的内侧的挠性的外齿齿轮；安装于所述外齿齿轮的内侧、使该外齿齿轮在半径方向上挠曲而与所述内齿齿轮发生局部啮合的波动发生器；将所述内齿齿轮及所述外齿齿轮支承成能够进行相对旋转的轴承；形成于所述内齿齿轮与所述轴承的内圈之间的环状的间隙；以及安装于所述间隙中的环状的过滤部件，所述间隙将所述轴承的滑动部分与所述内齿齿轮及所述外齿齿轮间的啮合部分之间连通，所述过滤部件由具备能够捕获流通于所述间隙的润滑剂中所含异物的规定的空隙率的纤维材料或多孔材料制成。
过滤部件能够用具备能使润滑剂流通但能捕获异物的空隙率的材料制成。例如，能够用无纺布或发泡材料制成。
另外，若以叠层过滤部件作为过滤部件，则能够有效地捕获尺寸不同的异物，并能够确保必要的通液性(润滑剂的流通性)。例如，所述叠层过滤部件能够至少由第一空隙率的第一过滤部件及与所述第一空隙率不同的第二空隙率的第二过滤部件叠层而构成。
本发明能够适用于具备杯形的外齿齿轮的扁平的波动齿轮装置单元。此情形下，所述外齿齿轮包括：能够在半径方向上挠曲的圆筒状主体部；形成于该圆筒状主体部的一端侧的外周面部分的外齿；以及从所述圆筒状主体部的另一端向半径方向的内侧延伸的膜片。所述轴承配置于单元中心轴线的方向上所述内齿齿轮的相邻处，并包围所述圆筒状主体部上的所述膜片侧的部分。
此情形下，所述间隙是形成于所述轴承的所述内圈上的一方的内圈端面与从所述单元中心轴线的方向与该内圈端面相对的所述内齿齿轮的齿轮端面之间的圆环状的间隙。所述间隙中的外周侧间隙部分通过所述轴承的所述外圈及所述内圈之间的间隙部分而与所述滑动部分连通，所述间隙中的内周侧间隙部分与所述啮合部分连通。所述过滤部件位于所述内周侧间隙部分与所述外周侧间隙部分之间。
此处，波动齿轮装置单元也可以包括输出法兰。此情形下，在所述轴承的所述内圈上的所述内齿齿轮的相反侧的端部同轴地固定有或一体形成有输出法兰，在所述输出法兰上固定有所述外齿齿轮的所述轴套。
发明效果
本发明的波动齿轮装置单元中，在连通轴承的滑动部分(轨道内的部分)及两齿轮的啮合部分这双方的间隙中安装有过滤部件。轴承的滑动部分产生的磨损粉末等异物与润滑剂一起在间隙中移动期间被过滤部件捕获。磨损粉末等异物不会向两齿轮的啮合部分移动而侵入该啮合部分。因此，能够可靠地防止因轴承侧产生的异物引起的两齿轮的齿面等的损伤的发生。同样，也能够可靠地防止两齿轮的啮合部分产生的异物侵入轴承的轨道内。因而，依据本发明，能够避免因异物侵入引起的两齿轮的寿命降低及轴承的寿命降低等弊害。
无纺布制成的过滤部件与使用O形圈等一般的密封圈的情形相比，能够配置于更狭小的空间。因此，有利于波动齿轮装置单元的扁平化。另外，过滤部件安装用的槽可设置得较浅，因而槽加工也更容易。
附图说明
图1是采用本发明的波动齿轮装置单元的纵向剖视图。
图2是对图1的局部进行放大表示的局部放大剖视图。
图3是表示过滤部件的其他例子的局部放大剖视图。
具体实施方式
参照图1、图2对采用本发明的波动齿轮装置单元的实施方式进行说明。
波动齿轮装置单元1包括具有矩形剖面的环状的刚性的内齿齿轮2。在内齿齿轮2的内侧同轴配置有杯形的挠性外齿齿轮3。在外齿齿轮3的内侧配置有使该外齿齿轮3挠曲成椭圆形而与内齿齿轮2发生部分啮合的波动发生器4。
杯形的外齿齿轮3包括：能够在半径方向上挠曲的圆筒状主体部3a；形成于该圆筒状主体部3a的一端侧的外周面部分的外齿3b；从圆筒状主体部3a的另一端向半径方向的内侧延伸的膜片3c；以及形成为与该膜片3c的内周缘相连的圆环状的轴套3d。波动发生器4包括：具有中心贯通孔5a的凸轮板5及装配于该凸轮板5的椭圆形的外周面上的波动发生器轴承6。
在单元中心轴线1a的方向上与内齿齿轮2相邻处配置有作为单元轴承的交叉滚子轴承7。在外齿齿轮3的圆筒状主体部3a上，形成有外齿3b的外齿形成部分以外的部分被交叉滚子轴承7包围。
交叉滚子轴承7包括：外圈8；内圈9；以及以能够自由转动的状态插入到在该外圈8及内圈9之间所形成的圆环状的轨道中的多个滚子10。具有矩形剖面的外圈8利用多个螺栓11而紧固固定于内齿齿轮2。也可以使外圈8与内齿齿轮2一体形成。外圈8与滚子10的接触部分及内圈9与滚子10的接触部分是交叉滚子轴承7上的滑动部分。
在交叉滚子轴承7的内圈9上一体形成有圆盘状的输出法兰12。即，在内圈9上，在单元中心轴线1a的方向上内齿齿轮2的相反侧的内圈端部一体形成有输出法兰12。也可以将输出法兰12设置成另外部件，并利用螺栓等固定于内圈9上。输出法兰12朝垂直于单元中心轴线1a的方向的内侧延伸。
在输出法兰12的中心部分形成有中心贯通孔12a，在该中心贯通孔12a的内周缘部分12b上利用多个螺栓13同轴地紧固固定有外齿齿轮3的轴套3d。即，在单元中心轴线1a的方向上，输出法兰12的内周缘部分12b及圆筒状的按压部件14同轴相叠而将轴套3d夹于其中，并利用螺栓13将该三部件紧固固定。
按压部件14形成有嵌入轴套3d的中心贯通孔3e及输出法兰12的中心贯通孔12a中的圆筒部分14a。利用圆筒部分14a将输出法兰12与外齿齿轮3定位成同轴。
主要参考图2说明如下，内齿齿轮2的朝向交叉滚子轴承7侧的内齿端面形状由外周侧端面21、圆形外周面22及内周侧端面23确定。外周侧端面21从内齿齿轮2的外周面端沿垂直于单元中心轴线1a的方向向内侧延伸。圆形外周面22从外周侧端面21的内周缘向交叉滚子轴承7侧并沿平行于单元中心轴线1a的方向延伸。内周侧端面23从圆形外周面22端沿垂直于单元中心轴线1a的方向延伸至内齿齿轮2的内周缘。
外周侧端面21与交叉滚子轴承7的外圈端面8a相接。在该外周侧端面21与外圈端面8a之间利用安装于其间的O形圈等油密封件24进行密封。
内周侧端面23隔着微小宽度的圆环状的间隙25与交叉滚子轴承7的内圈端面9a相对。在内圈端面9a上的半径方向的中途部位形成有剖面大致呈矩形的圆环状的槽9b。在该槽9b中装配有圆环状的过滤部件26。过滤部件26由纤维材料或多孔材料制成。例如，可以用无纺布、发泡材料制成。本例中，采用无纺布制的过滤部件26。另外，过滤部件26以封闭间隙25的形成有槽9b的部分的状态装配。
间隙25的比过滤部件26靠近外周侧的外周侧间隙部分25a与外圈内周面和内圈外周面之间的圆环状的间隙27连通。该间隙27与形成于外圈8与内圈9之间的圆环状的轨道相连，因而，与滑动部分相连。间隙25中比过滤部件26靠近内侧的内周侧间隙部分25b和内齿齿轮2的内齿2a与挠性的外齿齿轮3的外齿3b的啮合部分28连通。
圆环状的过滤部件26装配于间隙25中内周侧间隙部分25b与外周侧间隙部分25a之间的位置。过滤部件26由具备规定的空隙率的纤维材料或多孔材料制成，具备能够使流通于间隙的润滑剂通过的通液性，而且，能够捕获润滑剂中所含的磨损粉末等异物。过滤部件26例如由聚酯纤维、PPS、PTEF、聚酰亚胺、聚丙烯、尼龙等合成树脂纤维构成的无纺布制成。另外，过滤部件26可以用合成树脂的发泡材料制成。
再次参照图1、图2进行说明。在波动齿轮装置单元1中，例如，其内齿齿轮2紧固固定于未图示的固定侧部件上，波动发生器4的凸轮板5与未图示的电动机轴等高速旋转轴连接，固定于外齿齿轮3的输出法兰12紧固于未图示的被驱动侧部件上。
当波动发生器4旋转时，外齿齿轮3的外齿3b与内齿齿轮2的内齿2a的啮合位置在周向上发生移动。一般而言，外齿齿轮3在波动发生器4的作用下挠曲成椭圆形，位于其椭圆形的长轴的两端的外齿3b的部分与内齿2a的部分啮合。在该情形中，外齿齿轮3的齿数比内齿齿轮2的齿数少2n个(n为正整数)。通常少两个(n＝1)。因此，当啮合位置在周向移动1圈时，外齿齿轮3相对于内齿齿轮2旋转齿数差的距离。利用与齿数差相应的减速比而减速的旋转从外齿齿轮3通过输出法兰12而向未图示的被驱动侧部件输出。
在波动齿轮装置单元1的旋转驱动状态下，交叉滚子轴承7的滚子10沿外圈8及内圈9之间的轨道面转动。从滚子10与轨道面之间的滑动部分会产生磨损粉末等异物。同样，从两齿轮2、3的啮合部分28会产生磨损粉末等异物。
在波动齿轮装置单元1中，交叉滚子轴承7在内齿齿轮2的相邻处将外齿齿轮3的圆筒状主体部3a上的膜片3c侧的外周面部分包围。因此，是单元中心轴线1a的方向上的尺寸短的扁平的波动齿轮装置单元。因此，交叉滚子轴承7的滑动部分相对于两齿轮2、3的啮合部分28，位于相近的位置上。在它们之间形成有沿半径方向延伸的间隙25，在该间隙25中装配有过滤部件26。
交叉滚子轴承7侧产生的异物通过外圈8与内圈9的间隙27向内圈9与刚性内齿齿轮2之间的间隙25的外周侧间隙部分25a移动。在间隙25中，以封闭该间隙25的状态装配着过滤部件26。磨损粉末等异物被过滤部件26捕获，只有润滑剂能够流通。因此，交叉滚子轴承7侧产生的磨损粉末等异物不会通过间隙25而侵入两齿轮2、3的啮合部分28。同样，啮合部分28侧产生的异物也不会通过间隙25而侵入交叉滚子轴承7的轨道内。
因此，能够可靠地防止由交叉滚子轴承7侧产生的异物引起的两齿轮2、3的齿面等的损伤的发生。同样，能够可靠地防止两齿轮2、3的啮合部分28产生的异物侵入交叉滚子轴承7的轨道内。因此，能够避免因异物侵入引起的两齿轮2、3的寿命降低及交叉滚子轴承7的寿命降低等弊害。
另外，无纺布制的过滤部件26与使用O形圈等密封圈的通常情形相比，能够配置于更狭小的空间内。因此，虽然配置了过滤部件26，也不会对波动齿轮装置单元1的扁平化产生不利。另外，形成于过滤部件26的设置场所的槽9b与配置密封圈的情形相比可以设定得较浅，因而槽加工也容易。
接着，图3是表示能够替代过滤部件26而使用的叠层过滤部件的局部放大剖视图。叠层过滤部件30由具有润滑剂能够流通但能够捕获异物的空隙率的纤维材料或多孔材料制成。本例的叠层过滤部件30为无纺布制的圆环状的叠层过滤部件，第一过滤部件31、第二过滤部件32及第三过滤部件33叠层在一起。
第一过滤部件31由第一空隙率的无纺布制成。第二过滤部件32由具有小于第一空隙率的第二空隙率的无纺布制成，第三过滤部件33由具有与第一空隙率相同的空隙率的无纺布制成。沿润滑剂的流通方向以第一～第三过滤部件31～33的顺序叠层。
使用叠层过滤部件30时，大尺寸的异物被两侧的第一、第三过滤部件31、33捕获，小尺寸的异物由中央的第二过滤部件32捕获。因此，能够有效地捕获尺寸不同的异物。而且，叠层过滤部件30不易发生孔眼堵塞，能够确保必要的通液性(润滑剂的流通性)。
作为叠层过滤部件，也可以对用不同材料制成的过滤部件进行叠层。例如，也可以采用使无纺布制的过滤部件与发泡材料制成的过滤部件经叠层而成的叠层过滤部件。另外，也可以采用两层或四层以上的叠层过滤部件。

Claims (5)

1.一种波动齿轮装置单元(1)，其特征在于，包括：
刚性的内齿齿轮(2)；
配置于所述内齿齿轮(2)的内侧的挠性的外齿齿轮(3)；
安装于所述外齿齿轮(3)的内侧、使该外齿齿轮(3)在半径方向上挠曲而与所述内齿齿轮(2)发生局部啮合的波动发生器(4)；
将所述内齿齿轮(2)及所述外齿齿轮(3)支承成能够进行相对旋转的轴承(7)；
形成于所述内齿齿轮(2)与所述轴承(7)的内圈(9)之间的环状的间隙(25)；以及
安装于所述间隙(25)中的环状的过滤部件(26、30)，
所述间隙(25)将所述轴承(7)的滑动部分与所述内齿齿轮(2)及所述外齿齿轮(3)间的啮合部分(28)之间连通，
所述过滤部件(26、30)由具备规定的空隙率的纤维材料或多孔材料制成，所述规定的空隙率能够捕获流通于所述间隙(25)的润滑剂中所含的异物。
2.如权利要求1所述的波动齿轮装置单元(1)，其特征在于，
所述过滤部件(26、30)由无纺布或发泡材料制成。
3.如权利要求1或2所述的波动齿轮装置单元(1)，其特征在于，
所述过滤部件为叠层过滤部件(30),
所述叠层过滤部件(30)至少由第一空隙率的第一过滤部件(31)及与所述第一空隙率不同的第二空隙率的第二过滤部件(32)叠层而构成。
4.如权利要求1或2所述的波动齿轮装置单元(1)，其特征在于，
所述外齿齿轮(3)包括：能够在半径方向上挠曲的圆筒状主体部(3a)；形成于该圆筒状主体部(3a)的一端侧的外周面部分的外齿(3b)；以及从所述圆筒状主体部(3a)的另一端向半径方向的内侧延伸的膜片(3c)，
所述轴承(7)配置于单元中心轴线(1a)的方向上所述内齿齿轮(2)的相邻处，并包围所述圆筒状主体部(3a)上的所述膜片(3c)侧的部分，
所述间隙(25)是形成于所述轴承(7)的所述内圈(9)上的一方的内圈端面(9a)与从所述单元中心轴线(1a)的方向与该内圈端面(9a)相对的所述内齿齿轮(2)的齿轮端面(23)之间的圆环状的间隙，
所述间隙(25)中的外周侧间隙部分(25a)通过所述轴承(7)的所述外圈(8)及所述内圈(9)之间的间隙部分(27)而与所述滑动部分连通，
所述间隙(25)中的内周侧间隙部分(25b)与所述啮合部分(28)连通，
所述过滤部件(26、30)位于所述内周侧间隙部分(25b)与所述外周侧间隙部分(25a)之间。
5.如权利要求4所述的波动齿轮装置单元(1)，其特征在于，
在所述轴承(7)的所述内圈(9)上的所述内齿齿轮(2)的相反侧的端部同轴地固定有或一体形成有输出法兰(12)，
在所述输出法兰(12)上固定有所述外齿齿轮(3)的所述轴套(3d)。
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