CN114110095A - 挠曲啮合式齿轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于沿轴向紧凑地构成装置。本发明的挠曲啮合式齿轮装置(1)具备起振体(11)、被起振体(11)挠曲变形的外齿轮(12)、与外齿轮(12)啮合的第2内齿轮(23)及配置于第2内齿轮(23)与第2外壳(34)之间的主轴承(36)。所述挠曲啮合式齿轮装置还具有罩部件(35)，该罩部件在轴向上与第2内齿轮(23)相邻配置并且与该第2内齿轮(23)连结在一起。主轴承(36)的内圈由第2内齿轮(23)及罩部件(35)构成。

Description

挠曲啮合式齿轮装置

本申请主张基于2020年8月27日申请的日本专利申请第2020-143140号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考而援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种挠曲啮合式齿轮装置。

背景技术

以往，已知有一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备挠曲变形的外齿轮及与外齿轮啮合的内齿轮(例如，参考专利文献1)。内齿轮经由主轴承支承于外壳。

专利文献1：日本专利第5337008号公报

在上述以往的挠曲啮合式齿轮装置中，若只是简单地使内齿轮支承于主轴承，则有时会导致内齿轮在轴向上变长，进而会导致装置整体在轴向上大型化。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于在轴向上紧凑地构成装置。

本发明涉及一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备起振体、被所述起振体挠曲变形的外齿轮、内齿轮及配置于所述内齿轮与外壳之间的主轴承，其中，

所述挠曲啮合式齿轮装置还具有相邻部件，所述相邻部件在轴向上与所述内齿轮相邻配置并且与所述内齿轮连结在一起，

所述主轴承的内圈由所述内齿轮及所述相邻部件构成。

根据本发明，能够在轴向上紧凑地构成装置。

附图说明

图1是表示第1实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图。

图2是表示使第2内齿轮和罩部件一体化的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图。

图3是表示第2实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置的剖视图。

图中：1、1A-挠曲啮合式齿轮装置，10、10A-起振体轴，10b-抵接部，11、11A-起振体，12、12A-外齿轮，15、15A-起振体轴承，22-第1内齿轮，22g-齿，23-第2内齿轮，23a-第1内圈侧滚动面，23A-内齿轮，23b-锁扣部，23g-齿，33-第1外壳(中间部件)，34-第2外壳，35-罩部件(相邻部件)，35a-第2内圈侧滚动面，36-主轴承，36a-滚子，41、42、42A-限制部件，51、52-螺栓，60、60A-马达输出轴，63-凸缘部件，121A-圆筒部，122A-凸缘部，123A-锁扣部，C-空隙，O1-旋转轴，S-空间。

具体实施方式

[第1实施方式]

以下，参考附图对本发明的第1实施方式进行详细说明。

＜挠曲啮合式齿轮装置的结构＞

图1是表示第1实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置1的剖视图。

如图1所示，挠曲啮合式齿轮装置1为筒型的挠曲啮合式齿轮装置，其具备起振体轴10、外齿轮12、第1内齿轮22、第2内齿轮23及起振体轴承15。而且，挠曲啮合式齿轮装置1还具备第1外壳33、第2外壳34、罩部件35及主轴承36。

起振体轴10是以旋转轴O1为中心进行旋转的空心筒状的轴，且其具有与旋转轴O1垂直的截面的外形为非圆形(例如，椭圆形)的起振体11。椭圆形并不只限定于几何学严格意义上的椭圆，其还包括大致椭圆。在起振体轴10的内径侧(径向内侧)部分(内周缘部)的轴向两侧设置有抵接部10b，该抵接部10b比起振体11更向轴向两侧突出，并且与后述的限制部件41、42抵接从而在轴向上对该限制部件41、42进行定位。

驱动源(即，马达)(省略图示)的马达输出轴60的前端部61插入于起振体轴10中，并且马达输出轴60经由键62以能够传递动力的方式连结于起振体轴10。马达配置于挠曲啮合式齿轮装置1的一侧(图中的右侧)并驱动马达输出轴60旋转。

另外，在以下说明中，将沿着旋转轴O1的方向称为“轴向”，将与旋转轴O1垂直的方向称为“径向”，将以旋转轴O1为中心的旋转方向称为“周向”。并且，将轴向上的输出减速后的旋转运动的一侧(图中的左侧)称为“输出侧”，将与输出侧相反的一侧(图中的右侧)称为“输出相反侧”。

外齿轮12为具有挠性并且以旋转轴O1为中心的圆筒状的部件，且在其外周设置有齿。

第1内齿轮22和第2内齿轮23在内径部分别具有齿22g、23g。齿22g、23g在轴向上排列，其中一个齿与外齿轮12的比轴向上的中央更靠一侧的齿啮合，另一个齿则与外齿轮12的比轴向上的中央更靠另一侧的齿啮合。齿22g、23g例如使用插齿机或车齿机等进行切齿加工而形成。

其中，第2内齿轮23构成主轴承36的内圈中的输出相反侧的部分，在其外周面中的输出侧的端部具有第1内圈侧滚动面23a。

起振体轴承15例如为滚子轴承，且其配置于起振体11与外齿轮12之间。起振体轴承15具有：外圈15a，其嵌入于外齿轮12的内侧；多个滚动体(滚子)15b；及保持器15c，其保持多个滚动体15b。多个滚动体15b将起振体11的外周面和外圈15a的内周面作为滚动面(还称为轨道面)而进行滚动。另外，起振体轴承15也可以具有与起振体11分体的内圈。

在外齿轮12及起振体轴承15的轴向两侧设置有与它们抵接而限制它们沿轴向移动的限制部件41、42。

限制部件41、42以夹住起振体轴10的方式抵接于起振体轴10的轴向两侧的抵接部10b，并以该状态通过C形环43安装于插穿于起振体轴10的马达输出轴60的前端部61。由此，限制部件41、42与经由键62连结于马达输出轴60的起振体轴10设置为一体(一体地旋转)。

在限制部件41、42与起振体11的轴向端面之间具有空隙C。润滑脂(润滑剂)积存在该空隙C中，从而改善起振体轴承15等的润滑。

第1外壳33配置于第1内齿轮22的外径侧。在第1外壳33的输出相反侧，通过未图示的连结部件而连结有支承马达输出轴60的凸缘部件63。马达输出轴60插穿于凸缘部件63的内径侧，并且经由轴承64支承于凸缘部件63。凸缘部件63以相对于第1内齿轮22定心(径向上的定位)的状态连结于第1外壳33。

在将挠曲啮合式齿轮装置1连接于外部的对象装置(省略图示)上时，第1外壳33和凸缘部件63一同紧固连结于对象装置。

第2外壳34配置于第2内齿轮23及罩部件35的外径侧且第1外壳33的输出侧，且其与第1外壳33及第1内齿轮22连结成一体。具体而言，第2外壳34与第1外壳33一同嵌合于第1内齿轮22的外周面22a而被定心，并且经由第1外壳33而在轴向上与第1内齿轮22中的输出相反侧的突出部分抵接。并且，关于第2外壳34、第1外壳33及第1内齿轮22，在轴向上彼此抵接的部分中，通过螺栓51连结在一起。

并且，在第2外壳34的内径部具有主轴承36的外圈34a(即，主轴承36的滚子36a的外圈侧滚动面)。

罩部件35为本发明所涉及的相邻部件的一例，其与第2内齿轮23的轴向上的输出侧相邻配置，并且连结于该第2内齿轮23。更详细而言，在第2内齿轮23的输出侧的内径部突出设置有锁扣部23b，罩部件35嵌合(优选为过盈配合)于该锁扣部23b的外周面从而相对于该第2内齿轮23定心。罩部件35以该状态在轴向上与该第2内齿轮23抵接，并且在该抵接的部分，罩部件35通过螺栓52连结于第2内齿轮23。罩部件35与第2内齿轮23的抵接面位于第2内齿轮23的齿23g的外径侧且主轴承36的内径侧。

罩部件35构成主轴承36的内圈中的输出侧的部分，在其外周面中的输出相反侧的端部具有第2内圈侧滚动面35a。

在将挠曲啮合式齿轮装置1连接于外部的对象装置时，罩部件35连结于对象装置的被驱动部件(省略图示)，从而将减速后的旋转输出至该被驱动部件。

并且，罩部件35形成为大致圆盘状，其从轴向上的输出侧覆盖挠曲啮合式齿轮装置1的内部空间。即，罩部件35并未采用空心结构(中空结构)，并未配置有采用空心结构时需要配置的用于支承起振体11的轴承及与起振体11滑动接触的油封。因此，能够省略这些轴承和油封，相应地，能够在轴向上紧凑地构成装置，并且能够排除油封引起的动力损失。

在本实施方式中，主轴承36为交叉滚子轴承，且其配置于第2内齿轮23的齿23g的外径侧。主轴承36构成为具有设置于第2外壳34的外圈34a、由第2内齿轮23及罩部件35构成的内圈及配置于外圈与内圈之间的滚子(滚动体)36a。主轴承36将第2内齿轮23和罩部件35支承为相对于第2外壳34能够进行相对旋转。

而且，挠曲啮合式齿轮装置1还具备密封用的油封45及O型环46、47。

油封45配置在轴向上的输出侧的端部处的罩部件35与第2外壳34之间，从而抑制润滑剂向输出侧的流出。

O型环46、47分别设置于第1外壳33与凸缘部件63之间、第1外壳33与第2外壳34之间，从而抑制润滑剂在它们之间移动。

＜各部件的材料＞

各部件的材料并不受特别限定，但在本实施方式中，构成为如下。

起振体轴10、外齿轮12、第1内齿轮22、第2内齿轮23、第2外壳34、罩部件35、限制部件41、42由钢铁材料等金属材料制成。虽然并不受特别限制，但更具体而言，起振体轴10例如由铬钼钢等钢铁材料制成，外齿轮12例如由镍铬钼钢等钢铁材料制成，限制部件41、42例如由高碳铬轴承钢等钢铁材料制成。并且，由于第2内齿轮23、第2外壳34及罩部件35构成主轴承36的内圈和外圈，因此其例如由高碳铬轴承钢等钢铁材料制成，第1内齿轮22例如也由高碳铬轴承钢等钢铁材料制成。

第1外壳33由与第2外壳34及第1内齿轮22中的至少一个不同的材料制成，在本实施方式中，第1外壳33由与由钢铁材料制成的第2外壳34及第1内齿轮22双方均不同的材料制成，例如由树脂或铝等比重小于钢铁材料的比重的材料制成。通过将外径尺寸大(体积大)的第1外壳33设为树脂制或铝制，能够实现装置的轻型化。

＜齿轮装置的动作＞

若驱动源的马达经由马达输出轴60驱动起振体轴10进行旋转，则起振体11的运动就会传递至外齿轮12。此时，外齿轮12的形状被限制成顺应起振体11的外周面的形状，从轴向观察时，外齿轮12被挠曲成具有长轴部分和短轴部分的椭圆形状。而且，外齿轮12的长轴部分与被固定的第1内齿轮22啮合。因此，外齿轮12并不以与起振体11相同的转速进行旋转，而是起振体11在外齿轮12的内侧进行相对旋转。并且，随着该相对旋转，外齿轮12以其长轴位置和短轴位置沿周向移动的方式挠曲变形。该变形的周期与起振体轴10的旋转周期成比例。

在外齿轮12挠曲变形时，其长轴位置移动，因此外齿轮12与第1内齿轮22之间的啮合位置沿旋转方向发生变化。在此，例如，若将外齿轮12的齿数设为100且将第1内齿轮22的齿数设为102，则啮合位置每旋转一圈，外齿轮12与第1内齿轮22之间的啮合齿彼此错开，由此，外齿轮12进行旋转(自转)。若设为上述齿数，则起振体轴10的旋转运动以100:2的减速比减速后传递至外齿轮12。

另一方面，外齿轮12还与第2内齿轮23啮合，因此随着起振体轴10的旋转，外齿轮12与第2内齿轮23之间的啮合位置也沿旋转方向发生变化。在此，若将第2内齿轮23的齿数设为与外齿轮12的齿数相同，则外齿轮12与第2内齿轮23并不进行相对旋转，外齿轮12的旋转运动以1:1的减速比传递至第2内齿轮23。由此，起振体轴10的旋转运动以100:2的减速比减速后传递至第2内齿轮23及罩部件35，并且该旋转运动输出至连结于罩部件35的被驱动部件。

＜第1实施方式的技术效果＞

如上所述，根据本实施方式，第2内齿轮23和罩部件35在轴向上相邻配置并且彼此连结在一起，主轴承36的内圈由第2内齿轮23和罩部件35构成。

如此，通过在轴向上分割主轴承36的内圈，无需对其中一方的第2内齿轮23进行切齿加工时的工具的退刀空间，从而能够在轴向上紧凑地构成装置。

即，若为了缩减零件数量而使第2内齿轮23与罩部件35一体化并且使该第2内齿轮23支承于主轴承36，则如图2所示，该第2内齿轮23具有比齿23g更靠内径侧的部分。因此，例如在使用插齿机或车齿机等对齿23g进行切齿加工时，工具从图2的右侧插入而形成齿23a，此时，工具的头部侧会超越齿23a的左侧端部而插入到齿23a的左侧，此时，为了不让工具与内齿轮23的比齿23g更靠内径侧的部分接触，需要在轴向上确保空间(即，工具的退刀空间)，其结果，会导致第2内齿轮23在轴向上变长。

关于这一点，在本实施方式中，主轴承36的内圈分割成第2内齿轮23及与其相邻的罩部件35，因此能够使第2内齿轮23的内周贯穿，从而无需对齿23g进行齿切加工时的工具的退刀空间宽度。

因此，与上述的将第2内齿轮23单体设为主轴承36的内圈的情况相比，能够在轴向上紧凑地构成装置。并且，能够缩短安装被驱动部件的罩部件35的输出侧的面与主轴承36之间的轴向距离，能够减轻因被驱动部件的载荷引起的主轴承36的负载。

并且，根据本实施方式，罩部件35从轴向覆盖挠曲啮合式齿轮装置1的内部空间，并且在该罩部件35并未配置有用于支承起振体11的轴承及与起振体11滑动接触的油封。

因此，能够在轴向上紧凑地构成挠曲啮合式齿轮装置1，并且能够排除油封引起的动力损失。

并且，根据本实施方式，第1外壳33由与其连结在一起的第2外壳34及第1内齿轮22中的至少一个不同的材料制成。

由此，能够由树脂或铝等轻型材料制成第1外壳33等，从而能够实现挠曲啮合式齿轮装置1的轻型化。

并且，根据本实施方式，限制起振体轴承15沿轴向移动的限制部件41、42与起振体轴10设置成一体，并且在限制部件41、42与起振体11的轴向端面之间具有空隙C。

因此，润滑脂(润滑剂)能够积存在该空隙C，从而能够改善起振体轴承15等的润滑。

[第2实施方式]

接着，对本发明的第2实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置进行说明。以下，对与上述第1实施方式相同的构成要件标注相同的符号，并省略其详细说明。

图3是表示第2实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置1A的剖视图。

如图3所示，与上述第1实施方式的挠曲啮合式齿轮装置1不同，第2实施方式所涉及的挠曲啮合式齿轮装置1A是礼帽型的挠曲啮合式齿轮装置。具体而言，挠曲啮合式齿轮装置1A具备起振体轴10A、外齿轮12A、内齿轮23A及起振体轴承15A。而且，挠曲啮合式齿轮装置1A还具备第1外壳33、第2外壳34、罩部件35及主轴承36。

起振体轴10A是以旋转轴O1为中心而进行旋转的空心筒状的轴，其具有与旋转轴O1垂直的截面的外形为非圆形(例如，椭圆形)的起振体11A。椭圆形并不只限定于几何学严格意义上的椭圆，其还包括大致椭圆。

驱动源(即，马达)(省略图示)的马达输出轴60A的前端部61A插入于起振体轴10A中，并且马达输出轴60A经由键62A以能够传递动力的方式连结于起振体轴10A。

外齿轮12A具有在轴向上具有规定长度的圆筒部121A、凸缘部122A及锁扣部123A。

圆筒部121A为具有挠性并且以旋转轴O1为中心的圆筒状的部件，且在其输出侧的大致一半的外周设置有齿。

凸缘部122A从圆筒部121A的输出相反侧的端部朝向外径侧突出。凸缘部122A的输出侧的面与第1外壳33抵接，并且在该凸缘部122A，外齿轮12A与第1外壳33及第2外壳34通过螺栓51连结在一体。

锁扣部123A在比圆筒部121A更靠外径侧的径向位置从凸缘部122A的输出侧的面遍及整周而朝向输出侧延伸从而形成为圆筒状。锁扣部123A的外周面成为与第1外壳33及第2外壳34嵌合的锁扣面。

圆筒部121A、从圆筒部121A的输出相反侧的端部朝向外径侧突出的部分及锁扣部123A在整周范围上划分朝向输出侧开口的截面呈U字形的空间S。该空间S与主轴承36连通，其抑制内压上升，并且作为润滑脂积存部而发挥作用，从而提高防止润滑脂泄漏的可靠性。

内齿轮23A与上述第1实施方式的第2内齿轮23同样地构成，在其内径部具有齿23g。齿23g与外齿轮12的外周的齿啮合。

内齿轮23A构成主轴承36的内圈中的输出相反侧的部分，在其外周面中的输出侧的端部具有第1内圈侧滚动面23a。

起振体轴承15A例如为球轴承，并且配置于起振体11A与外齿轮12A之间。

在起振体轴承15A的输出侧设置有限制起振体轴承15A沿轴向移动的限制部件42A。限制部件42A的外径与起振体轴承15A的外圈的径向位置相对应。因此，通过限制部件42A能够抑制封入于起振体轴承15A的润滑脂朝向输出侧泄漏。

第1外壳33配置于外齿轮12A的凸缘部122A及锁扣部123A的外径侧。支承马达输出轴60A的凸缘部件63以相对于外齿轮12A的凸缘部122A定心的状态连结于第1外壳33。并且，第1外壳33可以由比重小于由钢铁材料制成的外齿轮12A或第2外壳34的比重的材料制成，例如由铝合金或树脂制成。

罩部件35与内齿轮23A的轴向上的输出侧相邻配置并且连结于该内齿轮23A。更详细而言，在内齿轮23A的输出侧的内径部突出设置有锁扣部23b，罩部件35嵌合(优选为过盈配合)于该锁扣部23b的外周面而相对于该内齿轮23A定心，并通过螺栓52连结在一起。

主轴承36构成为具有设置于第2外壳34的外圈34a、由内齿轮23A及罩部件35构成的内圈及配置于外圈与内圈之间的滚子(滚动体)36a。主轴承36将内齿轮23A和罩部件35支承为相对于第2外壳34能够进行相对旋转。

上述结构的礼帽型的挠曲啮合式齿轮装置1A也能够获得与上述第1实施方式中的筒形的挠曲啮合式齿轮装置1相同的效果。

即，内齿轮23A和罩部件35在轴向上相邻配置且彼此连结在一起，主轴承36的内圈由内齿轮23A及罩部件35构成，因此与将内齿轮23A单体设为主轴承36的内圈时(参考图2)相比，能够在轴向上紧凑地构成装置。

[其他]

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不只限于上述实施方式及其变形例。

例如，在上述第1实施方式中，在第2内齿轮23的外周设置有第1内圈侧滚动面23a，在罩部件35的外周设置有第2内圈侧滚动面35a。但是，主轴承36的内圈只要由第2内齿轮23及罩部件35构成即可，无需第2内齿轮23及罩部件35均具有主轴承36的滚子36a的滚动面。

并且，主轴承36只要是能够将内圈分割为输出侧和输出相反侧的四点接触轴承即可，其并不只限于交叉滚子轴承。例如，也可以是四点接触球轴承。

并且，在上述实施方式中，对将本发明所涉及的挠曲啮合式齿轮装置适用于筒型和礼帽型的例子进行了说明。但是，本发明所涉及的挠曲啮合式齿轮装置同样也可以适用于杯型。

此外，在不脱离本发明宗旨的范围内，能够适当改变上述实施方式中示出的细节。

Claims (9)

1.一种挠曲啮合式齿轮装置，其具备起振体、被所述起振体挠曲变形的外齿轮、内齿轮及配置于所述内齿轮与外壳之间的主轴承，所述挠曲啮合式齿轮装置的特征在于，

所述挠曲啮合式齿轮装置还具有相邻部件，所述相邻部件在轴向上与所述内齿轮相邻配置并且与所述内齿轮连结在一起，

所述主轴承的内圈由所述内齿轮及所述相邻部件构成。

2.根据权利要求1所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

在所述内齿轮的外周设置有第1内圈侧滚动面，在所述相邻部件的外周设置有第2内圈侧滚动面。

3.根据权利要求1或2所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

所述相邻部件从轴向覆盖所述挠曲啮合式齿轮装置的内部空间。

4.根据权利要求3所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

在所述相邻部件上并未配置有用于支承所述起振体的轴承。

5.根据权利要求3或4所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

在所述相邻部件上并未配置有与所述起振体滑动接触的油封。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

所述挠曲啮合式齿轮装置为具有第1内齿轮及第2内齿轮作为所述内齿轮的筒型的挠曲啮合式齿轮装置，其中，

所述第2内齿轮构成所述主轴承的内圈，

所述第1内齿轮与所述主轴承的外圈一体化，

所述第1内齿轮和所述主轴承的外圈经由中间部件而连结在一起，

所述中间部件由与所述主轴承的外圈及所述第1内齿轮中的至少一个不同的材料制成。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

所述挠曲啮合式齿轮装置还具有限制部件，所述限制部件限制配置于所述起振体与所述外齿轮之间的起振体轴承沿轴向移动，

所述限制部件与具有所述起振体的起振体轴设置成一体。

8.根据权利要求7所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

所述起振体轴具有抵接部，所述抵接部沿轴向突出并且与所述限制部件抵接，

在所述起振体的轴向端面与所述限制部件之间具有空隙。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的挠曲啮合式齿轮装置，其特征在于，

被驱动部件连结于所述相邻部件上。

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