扁平式波动齿轮装置的制作方法

本发明涉及一种具有2个刚性齿轮和通过波动发生器而在半径方向上弯曲变形且分别与各刚性齿轮局部啮合的圆筒状的柔性齿轮的扁平式波动齿轮装置。

背景技术：

众所周知，作为这种扁平式波动齿轮装置，一般是具有：2个刚性内齿轮和配置在这些内齿轮内侧的圆筒状的柔性外齿轮。根据该扁平式波动齿轮装置，在机构方面，运转中，通过内齿轮和外齿轮的啮合，两齿轮之间产生推力，外齿轮在装置中心轴线的方向上移动。亦即，两齿轮即使均是扭转角为0°的平齿轮，因为波动齿轮装置特有的啮合时的步行现象(walking)而生推力。

如图6所示，在普通的扁平式波动齿轮装置100中，一侧的内齿轮102以不旋转的方式被固定于壳体101，另一侧的内齿轮103利用壳体101而旋转自如地被支撑。该内齿轮103与外齿轮104呈一体地旋转。波动发生器105通过马达106被驱动旋转，内齿轮103的旋转从同轴地固定于该内齿轮103的输出轴107输出。在减速运转时，产生朝向固定侧的内齿轮102一侧的推力，在加速运转时，相反地产生朝向旋转侧的内齿轮103一侧的推力。

为了限制由于推力而驱使的朝向装置中心轴线100a方向的移动，在外齿轮104的两侧设置用于限制其移动的停靠部108、109(图中，由点划线包围的部位)。另外，作用于外齿轮104的推力在外齿轮104沿着装置中心轴线100a的方向移动时呈最大，呈现出外齿轮104抵触于停靠部108或109而不移动的状态下的推力的大约3倍至4倍大小的值。

在专利文献1、2所记载的扁平式波动齿轮装置中，在外齿轮的两侧配置限制部件，以便不会因推力而使外齿轮沿着轴线方向移动。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－110976号公报

专利文献2：日本特开2013－177938号公报

技术实现要素：

在扁平式波动齿轮装置中，一旦为了限制外齿轮朝向装置中心轴线的方向的移动而在其两侧配置停靠部或限制部件，就会招来装置相应地大型化、成本提高的问题。另外，一旦在外齿轮的装置中心轴线的方向的两侧配置停靠部或限制部件，有时会有：经由外齿轮的两侧而流向两齿轮啮合部分的润滑剂的流动被阻碍的问题。其结果，会产生：因为润滑不够而导致啮合部分的磨损量增加等弊端。

本发明鉴于上述这些问题，其课题在于提供一种具有：不在柔性齿轮的装置中心轴线的方向的两侧配置停靠部、限制部件等部件，就能够限制柔性齿轮的移动的机构的扁平式波动齿轮装置。

本发明的扁平式波动齿轮装置，其特征在于，

具有：

第1刚性齿轮，

第2刚性齿轮，其同轴地配置在所述第1刚性齿轮旁边，

圆筒状的柔性齿轮，其同轴地配置在所述第1、第2刚性齿轮的外周侧或内周侧，

波动发生器，其将所述柔性齿轮弯曲变形成非圆形，并使所述柔性齿轮分别与所述第1、第2刚性齿轮局部啮合，且使啮合位置在圆周方向上移动，

第1槽，其形成在所述第1刚性齿轮的齿部且在整周上形成，

第2槽，其形成在所述柔性齿轮的齿部，且以与所述第1槽相对置的方式在整周上形成，以及

第1环，其配置在第1、第2槽之间，且能够在半径方向上弯曲变形，

所述第1环在所述第1刚性齿轮和所述柔性齿轮的啮合位置，能够从沿着装置中心轴线的方向与所述第1、第2槽的各自的槽内周面卡合。

在本发明中，用于阻止柔性齿轮相对于第1刚性齿轮沿着装置中心轴线的方向移动的机构是由在第1刚性齿轮的齿部形成的第1槽、在柔性齿轮的齿部形成的第2槽、以及第1环来构成的。

一旦柔性齿轮相对于第1刚性齿轮沿着装置中心轴线的方向移动，则柔性齿轮一侧的第2槽也相对于第1刚性齿轮一侧的第1槽沿着相同方向移动。安装于第1、第2槽的第1环在两齿轮的啮合位置，且在装置中心轴线的方向的一侧与第1槽的槽内周面卡合，而在另一侧，则与第2槽的槽内周面卡合。据此，第1环作为用于限制柔性齿轮的移动的部件而发挥作用。不用在柔性齿轮的两侧配置用于限制其移动的部件，就能够限制柔性齿轮相对于第1刚性齿轮而言的移动。

在普通的扁平式波动齿轮装置中，所述第1刚性齿轮的齿数与所述柔性齿轮的齿数相同，所述第2刚性齿轮的齿数多于所述第1刚性齿轮的齿数，所述第2刚性齿轮以不旋转的方式被固定在装置壳体等上。

这种情况下，所述波动发生器一旦旋转，则所述柔性齿轮按照齿数差相对于所述第2刚性齿轮进行相对旋转，所述第1刚性齿轮与所述柔性齿轮呈一体地旋转。安装于这些齿轮之间的第1环也与这些齿轮实质上呈一体地旋转。据此，可以抑制波动齿轮装置的性能降低等弊端发生，同时还可以限制柔性齿轮的移动。

在本发明中，优选为，所述第1槽形成在：沿着所述装置中心轴线的方向，从所述第1刚性齿轮上的所述第2刚性齿轮一侧的端边起离开了所述第1刚性齿轮的齿宽的1/2以上的位置。

在本发明中，在第1、第2刚性齿轮和柔性齿轮之间的啮合区域中，在从齿宽方向上的中央开始起朝向外侧离开的位置配置第1、第2槽。据此，可以减小因为设置第1、第2槽而引起的两齿轮的啮合所带来的齿面应力增加等影响。

在此，所述第1环的外径和内径之差的1/2只要是与所述柔性齿轮的齿高相同或者其以下的值即可。

接着，也可以在第2刚性齿轮和柔性齿轮之间配置环。这种情况下，在本发明的扁平式波动齿轮装置中，除了上述构成之外，还设置有：在所述第2刚性齿轮的齿部且在整周上形成的第3槽、在所述柔性齿轮的齿部且以与所述第3槽相对置的方式在整周上形成的第4槽、以及配置在所述第3、第4槽之间的柔性的第2环。所述第2环被配置成：在所述第2刚性齿轮和所述柔性齿轮的啮合位置，从沿着装置中心轴线的方向能够与所述第3、第4槽的各自的槽内周面卡合的状态。

这种情况下，优选为，所述第3槽形成在：沿着所述装置中心轴线的方向，从所述第2刚性齿轮上的所述第1刚性齿轮一侧的端边起离开了所述第2刚性齿轮的齿宽的1/2以上的位置。

另外，优选为，所述第2环的外径和内径之差的1/2是与所述柔性齿轮的齿高相同或其以下的值。

接着，在适用了本发明的典型的扁平式波动齿轮装置中，所述第1刚性齿轮是第1内齿轮，所述第2刚性齿轮是第2内齿轮，所述柔性齿轮是外齿轮，所述波动发生器将所述外齿轮弯曲变形成椭圆状形状，在该椭圆状形状的长轴两端，使所述外齿轮与所述第1、第2内齿轮啮合，所述第1内齿轮的齿数与所述外齿轮的齿数相同，所述第2内齿轮的齿数在设定n为正整数时比所述第1内齿轮的齿数多出2n个，所述第2内齿轮被固定成不旋转，所述波动发生器每旋转1圈，所述外齿轮与所述第2内齿轮相对旋转与齿数差对应的量，所述第1内齿轮与所述外齿轮呈一体地旋转。

即使这种情况下，优选为，所述第1槽形成在：沿着所述装置中心轴线的方向，从所述第1内齿轮上的所述第2内齿轮一侧的端边起离开了所述第1内齿轮的齿宽的1/2以上的位置。

另外，优选为，第1环与外齿轮呈一体地被弯曲变形成椭圆状形状，所述第1环的内径与形成在所述外齿轮上的所述第2槽的槽底的直径相同。

另外，为了不出现：因设置第2槽而使得柔性齿轮的齿底轮缘的厚度变薄，招致齿底疲劳强度降低的情况，优选为，所述第2槽的槽底的直径大于所述外齿轮的齿根圆直径。

此外，为了在两齿轮的啮合位置亦即椭圆状形状的长轴两端，弯曲变形成椭圆状形状之后的第1环的外周面部分不与第1内齿轮发生干涉，优选为，在所述第1内齿轮上形成的所述第1槽的槽底的直径大于弯曲变形成椭圆状形状之后的所述第1环的长轴位置的外径。

另外，这种情况下，只要将所述第1环的外径和内径之差的1/2设定在与所述第1内齿轮或所述外齿轮的齿高相同或其以下的值即可。

优选为，作为第1环，其中心轴线的方向的刚性较高，在半径方向能够容易弯曲变形，并且，作为整体，在半径方向能够容易收缩、扩张。作为具有这种特性的第1环，可以使用由斜圈螺旋弹簧构成的环。另外，还可以使用：将板簧卷绕成漩涡状而成的环、由环状螺旋弹簧构成的环、将板簧弯曲成波纹状而构成的波纹形状环等。

附图说明

图1(a)是表示适用了本发明的扁平式波动齿轮装置的纵向截面图，图(b)是主视图。

图2(a)是表示放大图1的扁平式波动齿轮装置的一部分的局部放大纵向截面图。图(b)是表示环的安装部分的示意图。

图3(a)是表示环的安装部分的示意图，图(b)是表示第1、第2槽的截面形状的示意图。

图4(a)、(b)是表示环所必要的特性的示意图，图(c)、(d)是表示环的示意图。

图5(a)是表示能够适用本发明的扁平式波动齿轮装置的另外例子的纵向半截面图，(b)是其半主视图。

图6是表示以往的扁平式波动齿轮装置的概略纵向截面图。

具体实施方式

下面，参照附图，说明适用了本发明的扁平式波动齿轮装置的实施方式。

图1(a)是表示实施方式所涉及的扁平式波动齿轮装置的纵向截面图，图1(b)是主视图。扁平式波动齿轮装置1具有：作为刚性齿轮的固定侧的内齿轮2及输出侧(旋转侧)的内齿轮3、作为柔性外齿轮的圆筒形状的外齿轮4、以及波动发生器5。

内齿轮2、3以在装置中心轴线1a的方向上空出些许间隙的方式呈同轴地并列配置，外齿轮4同轴地配置在内齿轮2、3的内侧。外齿轮4具有包含内齿轮2、3的齿宽。外齿轮4的外齿4a的位于其齿宽方向上的某一侧的部分与内齿轮2的内齿2a相对置，位于另一侧的部分与内齿轮3的内齿3a相对置。

波动发生器5将外齿轮4弯曲变形成非圆形，在本例子中，弯曲变形成椭圆状形状，使外齿轮4与内齿轮2、3在椭圆状形状的长轴l的位置相啮合。波动发生器5一旦旋转，外齿轮4和内齿轮2、3之间的啮合位置在圆周方向上移动。

例如，与固定侧的内齿轮2的齿数相比，输出侧的内齿轮3的齿数少了2n个(n是正整数)。内齿轮3和外齿轮4的齿数相同。在波动发生器5旋转1圈期间，外齿轮4相对于固定侧的内齿轮2而言以与齿数差相对应的角度进行相对旋转。输出侧的内齿轮3与外齿轮4呈一体地旋转。内齿轮3的旋转被输出给未图示的负荷部件一侧。

图2(a)是表示放大扁平式波动齿轮装置1一部分的局部放大纵向截面图，图2(b)是表示进一步放大图2(a)中的一部分的示意图。

如这些图所示，在输出侧的内齿轮3的内齿3a部分，形成有向内侧开口的内周槽11(第1槽)。在与内齿3a的齿宽方向正交的方向且在整周上形成内周槽11。在外齿轮4的外齿4a上，并在与内周槽11相对置的部位且在整周上形成有向外侧开口的外周槽12(第2槽)。在内周槽11、外周槽12之间安装有能够在半径方向弯曲变形的柔性的环13。环13截面呈圆形。

图3(a)是表示内周槽11、外周槽12以及环13的示意图，图3(b)是表示内周槽11以及外周槽12的截面形状的示意图。参照图2、图3，进一步详细说明内周槽11、外周槽12、环13。

内周槽11、外周槽12的截面形状以及槽底径、还有环13的截面形状以及大小如下所述可以进行适当设定。另外，在内齿轮3和外齿轮4的啮合位置亦即长轴位置，环13能够从沿着装置中心轴线1a的方向与内周槽11、外周槽12各自的左右槽内周侧面11a、11b、12a、12b相卡合。

在本例子中，内周槽11是截面呈矩形的槽，其槽宽与环13的直径d相同或者比它稍微大一点。另外，内周槽11形成在：沿着装置中心轴线1a(图1参照)的方向，从内齿轮3上的另一内齿轮2一侧的端边起离开了该内齿轮3的齿宽w的1/2以上的距离l1的位置。例如，形成在大约离开了2/3的位置。相比齿宽方向上的中央而靠近外侧的位置，其受到两齿轮3、4的啮合而引起的齿面应力的影响比较小。据此，因为形成了内周槽11、外周槽12，从而可以将两齿轮3、4的齿面应力大幅增加等弊端抑制在最小限度。

接着，为了使环13与外齿轮4呈一体地弯曲变形成椭圆状形状，其内径di(13)几乎与在外齿轮4形成的外周槽12的槽底径d(12)相同。另外，环13的圆形轮廓的直径d亦即其外径do(13)和内径di(13)之差的1/2被设定为：与外齿轮4的齿高l(4a)相同或者比它稍微小一点的尺寸。

另一方面，外齿轮4一侧的外周槽12是截面呈大致半圆形的槽，其开口端的槽宽与环13的直径d相同或者稍微比它大一点。通过形成半圆形槽，可以缓和应力集中，可以抑制齿底疲劳强度的降低。另外，外周槽12的槽底的直径d(12)设定成稍微大于外齿轮4的齿根圆直径d(4a)。通过圆弧状截面的外周槽12，可以缓和伴随截面欠损而产生的应力集中，可以抑制齿底疲劳强度的降低。

另外，内齿轮3一侧的内周槽11的槽底径d(11)被设定成：大于弯曲变形成椭圆状形状的柔性环13的长轴位置的外径。据此，在两齿轮3、4的啮合位置(长轴两端)，弯曲变形成椭圆状形状的柔性环13的外周面部分不会与内齿轮3一侧发生干涉。

接着，图4(a)以及(b)是表示环13所要求的特性的示意图。环13如图4(a)所示，要求轴向刚性较高。据此，可以可靠地限制外齿轮4的移动。

另外，如图4(b)所示，环13容易在其半径方向上弯曲变形，在安装于外周槽12的状态下，需要变成沿着槽底的椭圆状形状。此外，环13需要在整体上能够收缩，以便通过从其外周侧朝向半径方向的内侧作用的力，容易均匀地变成小径，还可以被扩张，以便通过从其内周侧朝向半径方向的外方作用的力，容易均匀地变成大径。据此，可以容易地进行环13的安装。

作为具有这种特性的环13，可以使用将板簧卷成漩涡状而成的环。另外，还可以使用将密卷螺旋弹簧的两端连结起来而成环的环状螺旋弹簧。此外，如图4(c)所示，还可以使用将一定宽度的板簧弯曲成波纹状而成环的波纹形状环。另外，优选为，如图4(d)所示，使用由斜圈螺旋弹簧构成的环。另外，即使是这些以外的环，只要是具有上述特性的环，就可以使用。

另外，在内齿轮3的内周槽11和外齿轮4的外周槽12之间，通过下述工序可以安装环13。首先，扩张环13，安装于正圆状态的外齿轮4的外周槽12。将安装了环13的外齿轮4安装于内齿轮2、3的内侧。

这种情况下，安装于外齿轮4的环13的外径和内齿轮2、3的齿顶圆有时稍微重叠。由于环13具有能够向半径方向的内侧收缩的弹性，因此，可以使环13弹性变形而将外齿轮4安装于内齿轮2、3的内侧。一旦将外齿轮4安装于内齿轮2、3，就会形成环13被安装于外齿轮4的外周槽12和内齿轮3的内周槽11之间的状态。

之后，将波动发生器5安装于外齿轮4的内周面。据此，成为：外齿轮4被弯曲变形成椭圆状形状，在其长轴的两端，外齿轮4与内齿轮2、3啮合的状态。在外齿轮4和内齿轮3的啮合位置，如图2、图3所示，环13成为从装置中心轴线1a的方向能够与内周槽11、外周槽12的槽内周侧面11a、11b、12a、12b卡合的状态。

在如上所述构成的扁平式波动齿轮装置1运转时，通过环13和槽内周侧面11a、11b、12a、12b的卡合，限制：因内齿轮2、3和外齿轮4的啮合所产生的推力而导致外齿轮4朝向装置中心轴线1a的方向移动。

例如，如图3(a)所示，外齿轮4一旦想沿着箭头a1方向移动，内周槽11的槽内周侧面11b、外周槽12的槽内周侧面12a就会相对地接近环13，从两侧被按压于该环13。内齿轮3虽然被旋转自如地支撑，但是，装置中心轴线1a的方向上的移动则受到限制。

因此，外齿轮4借助外周槽12的槽内周侧面12a、环13以及内周槽11的槽内周侧面11b而与内齿轮3一侧卡合，箭头a1方向上的移动被限制。外齿轮4在反方向(箭头a2方向)上的移动也同样受到限制。

没有必要：为了限制外齿轮4的移动而在其装置中心轴线1a的方向的两侧配置限制部件。据此，可以确保：将润滑剂经由外齿轮4的两侧而供给到外齿轮4和内齿轮2、3的啮合部分的供给线路。如图6所示，在外齿轮的两侧配置限制部件亦即停靠部的情况下，容易发生：供给到啮合部的润滑剂不足所引起的磨损，但在本例子中，则可以防止这种磨损。

(变形例子)

在上述的扁平式波动齿轮装置1中，在输出侧的内齿轮3和外齿轮4之间设置了用于限制外齿轮4移动的机构(内周槽11、外周槽12、环13)。除此之外，也可以在另一固定侧的内齿轮2和外齿轮4之间设置同样的机构。

这种情况下，在图2(a)中，如虚线所示，在内齿轮2的内齿2a，且在其整周上形成内周槽21。在外齿轮4上，且在与内周槽21相对置的位置，整周形成外周槽22。在这些内周槽21和外周槽22之间安装柔性的环23。

这种情况下，优选为，内周槽21的形成位置是从内齿轮3一侧的端边起离开了齿宽的1/2以上的位置。另外，优选为，内周槽21、外周槽22、环23的各部尺寸设定为：与上述的内周槽11、外周槽12以及环13的情形相同的关系。

另外，这种情况下，在固定侧的内齿轮2和外齿轮4之间，产生与齿数差相对应的相对旋转。内齿轮2的矩形截面的内周槽21和圆形截面的柔性环23之间接触面积较小(参照图3)。因此，内齿轮2和环23之间产生的滑动摩擦力较小。

(其他实施方式)

图5(a)是表示适用了本发明的另一构成的扁平式波动齿轮装置的例子的半截面图，图5(b)是其半主视图。这些图所示的扁平式波动齿轮装置30具有作为刚性齿轮的第1外齿轮32及第2外齿轮33、在这些外齿轮外侧同轴地配置的圆筒形状的柔性齿轮亦即内齿轮34、以及嵌入于内齿轮34的外侧的波动发生器35。

内齿轮34具有：能够在半径方向上弯曲变形的圆筒状胴体部34c、以及形成在该圆筒状胴体部34c的圆形内周面的内齿34a、34b。内齿34a、34b能够与第1、第2外齿轮32、33的外齿32a、33a啮合。

波动发生器35由具有椭圆状内周面的一定厚度的刚性的转换器(plug)35a、安装于该转换器35a的椭圆状内周面的一对波动发生器轴承35b构成。波动发生器轴承35b在整体上，弯曲变形成：沿着转换器35a的椭圆状内周面的椭圆状形状。据此，内齿轮34也被弯曲变形成：沿着塞子35a的椭圆状内周面的椭圆状形状，其短轴直径位置的内齿34a、34b分别与第1、第2外齿轮32、33的第1、第2外齿32a、33a啮合。波动发生器35一旦旋转，内齿轮34和第1、第2外齿轮32、33之间的啮合位置分别在周向上移动。

在该构成的扁平式波动齿轮装置30中，可以在第1外齿轮32和内齿轮34之间配置用于限制内齿轮34移动的外周槽41、内周槽42以及环43。同样，可以在第2外齿轮33和内齿轮34之间，配置用于限制内齿轮34移动的外周槽、内周槽以及环。