具有使用圆弧齿形而形成的连续接触齿形的波动齿轮装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及波动齿轮装置中的刚性的内齿轮及可挠性的外齿轮的齿形的改进。详细而言，涉及一种具有连续接触齿形的扁平型的波动齿轮装置，该连续接触齿形是以两齿轮在齿线方向上的各轴垂直截面处连续地啮合的方式使用圆弧齿形而形成的。另外，本发明还涉及一种具有三维连续接触齿形的杯型或礼帽型的波动齿轮装置，该三维连续接触齿形是以两齿轮在齿线方向的各轴垂直截面中连续地啮合、且在整个齿线方向上连续地啮合的方式使用圆弧齿形而形成的。
【背景技术】
[0002]—般，波动齿轮装置具有刚性内齿轮、同轴地配置于该刚性内齿轮的内侧的可挠性外齿轮、以及嵌入该可挠性外齿轮的内侧的波动发生器。扁平型的波动齿轮装置包括在可挠性的圆筒体的外周面形成有外齿的外齿轮。杯型及礼帽型的波动齿轮装置的可挠性外齿轮包括:可挠性的圆筒状主体部；从该圆筒状主体部的后端沿半径方向延伸的隔膜；以及形成于圆筒状主体部的前端开口侧的外周面部分的外齿。在典型的波动齿轮装置中，圆形的可挠性外齿轮被波动发生器挠曲成椭圆状，挠曲成椭圆状的可挠性外齿轮中的长轴方向的两端部与刚性内齿轮啮合。
[0003]自从创始人C.ff.Musser (C.ff.马瑟)的发明(专利文献1)以来至今为止，由该创始人开始，包括本发明人在内的很多研究者对波动齿轮装置的各种发明方案进行了研究。即便限定于与波动齿轮装置的齿形相关的发明，也存在各种发明。本发明人在专利文献2中提出了将基本齿形设为渐开齿形，并在专利文献3、4中提出了齿形设计法，该齿形设计法中，使用将刚性内齿轮和挠性外齿轮的齿的啮合用齿条近似的方法来推导出进行大范围接触的两齿轮的齿顶齿形。
[0004]另一方面，在杯型、礼帽型的波动齿轮装置中，挠曲成椭圆状的可挠性外齿轮的齿部的朝半径方向的挠曲量沿着其齿线方向从隔膜一侧朝前端开口与距隔膜的距离大致成比例地变化。另外，伴随着波动发生器的旋转，可挠性外齿轮的齿部的各部分反复进行朝半径方向的外侧及内侧的挠曲。考虑了这种由波动发生器产生的外齿轮的挠曲动作(锥进(coning))之后的合理的齿形的设定方法至今为止未被充分考虑。
[0005]本发明人在专利文献5中提出了一种波动齿轮装置，该波动齿轮装置具有考虑了齿的锥进后能连续啮合的齿形。在该专利文献5中提出的波动齿轮装置中，将其可挠性外齿轮的齿线方向的任意的轴垂直截面确定为主截面，在主截面的外齿轮的椭圆状轮缘中性线上的长轴位置，以相对于其挠曲前的轮缘中性圆的挠曲量2 Kmn(K为挠曲系数，m为模数，η为正整数)挠曲为2mn(K = 1)的无偏位状态的方式进行设定。
[0006]此外，通过齿条啮合模拟外齿轮与内齿轮的啮合，在包括外齿轮的齿线方向上的主截面在内的各位置的轴垂直截面中，求出伴随着波动发生器的旋转而产生的外齿轮的齿相对于内齿轮的齿的各移动轨迹，利用在主截面处获得的无偏位移动轨迹中的从顶部的点到下个底部的点的曲线部分，设定内齿轮及外齿轮的齿顶的基本齿形。
[0007]除此之外，以比主截面靠隔膜侧的挠曲成负偏位状态(挠曲系数κ < 1)的各轴垂直截面中获得的各负偏位侧移动轨迹、以及比主截面靠前端开口侧的挠曲成正偏位状态(挠曲系数κ > 1)的各轴垂直截面中获得的各正偏位侧移动轨迹这两者描绘出在主截面中的无偏位移动轨迹的底部及顶部相切的曲线的方式，在外齿轮的齿形中，隔着主截面对它们的齿线方向的两侧的齿形部分施加变位。
[0008]在这样形成有齿形的波动齿轮装置中，不仅仅能实现两齿轮的主截面中的外齿和内齿的齿顶齿形彼此的大范围的连续啮合，也能在整个齿线方向上实现外齿和内齿的齿顶齿形彼此的有效啮合。由此，与现有的在狭小的齿线范围中啮合的波动齿轮装置相比，能传递更多的转矩。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:美国专利第2906143号说明书
[0012]专利文献2:日本专利特公昭45 - 41171号公报
[0013]专利文献3:日本专利特开昭63 - 115943号公报
[0014]专利文献4:日本专利特开昭64 - 79448号公报
[0015]专利文献5:国际公开第2010/070712号
【发明内容】
[0016]发明所要解决的技术问题
[0017]现在，存在强烈期望提高波动齿轮装置的负载转矩性能的市场要求。为了实现该要求，在扁平型的波动齿轮装置中，需要能减轻外齿轮的齿底轮缘应力、并能实现外齿与内齿的齿顶齿形彼此的大范围的连续啮合的合理的齿形状。另外，在杯型、礼帽型的波动齿轮装置中，需要以下合理的齿形状:能减轻外齿轮的齿底轮缘应力，能实现外齿与内齿的齿顶齿形彼此的大范围的连续啮合，且考虑到伴随着沿着外齿的齿线的挠曲量变化而产生的锥进也能在齿线方向上进行连续的啮合。
[0018]本发明的技术问题在于提供一种具有能减轻外齿轮的齿底轮缘应力、且能实现大范围的连续啮合的连续接触齿形的波动齿轮装置。
[0019]另外，本发明的技术问题还在于提供一种具有能减轻外齿轮的齿底轮缘应力、并能实现规定的轴垂直截面中的大范围连续啮合以及沿着齿线的方向上的连续啮合的三维连续接触齿形的波动齿轮装置。
[0020]解决技术问题所采用的技术方案
[0021]在本发明的波动齿轮装置中，在外齿轮的轴垂直截面上，刚性内齿轮的齿顶齿形由圆弧部分和直线限定，上述圆弧部分是中心在内齿的齿顶中心线上的半圆中的压力角为规定值以上的部分，上述直线与该圆弧部分的端点连接(在该端点画出的切线)。另外，夕卜齿轮的齿顶齿形由下述平行曲线限定，该平行曲线是外齿相对于内齿的移动轨迹中的从顶部的点到底部的点的范围的曲线部分的平行曲线，且与该曲线部分的距离和所述半圆的圆弧半径相等。另外，内齿轮的齿根齿形采用了进行避让的形状，以避免与外齿轮的齿顶齿形干涉。
[0022]根据本发明，能实现两齿轮的齿顶齿形彼此的连续啮合。另外，内齿轮和外齿轮不会在挠曲成椭圆状的外齿轮的长轴上的位置处啮合，因此，能避免因在外齿轮的长轴上的位置处椭圆状变形的应力与齿面负载的应力叠加而在外齿轮的齿底轮缘处产生较大应力。由此，能提高波动齿轮装置的传递转矩容量。
[0023]接着，在本发明的杯型或礼帽型的波动齿轮装置中，在可挠性的外齿轮的开口端部的轴垂直截面(主截面)上，刚性内齿轮的齿顶齿形由圆弧部分和直线限定，上述圆弧部分是中心在内齿的齿顶中心线上的半圆中的压力角为规定值以上的部分，上述直线与该圆弧部分的端点连接(在该端点画出的切线)。另外，主截面中的外齿轮的齿顶齿形由下述平行曲线限定，该平行曲线是外齿相对于内齿的移动轨迹中的从顶部的点到底部的点的范围的曲线部分的平行曲线，且与该曲线部分的距离和半圆的圆弧半径相等。另外，内齿轮的齿根齿形采用了进行避让的形状，以避免与外齿轮的齿顶齿形干涉。除此之外，在外齿轮的齿线方向上的除了主截面之外的各轴垂直截面中，对主截面以外的外齿的部分施加了变位，以使外齿相对于内齿的移动轨迹与主截面中的外齿的移动轨迹在底部相切。
[0024]根据本发明，能在主截面上实现齿顶齿形彼此的连续且大范围的啮合。另外，内齿轮和外齿轮不会在挠曲成椭圆状的外齿轮的长轴上的位置处啮合，因此，能避免因在外齿轮的长轴上的位置处椭圆状变形的应力与齿面负载的应力叠加而在外齿轮的齿底轮缘处产生较大应力。除此之外，考虑到伴随着沿着外齿的齿线的挠曲量变化而产生的锥进的影响，从而对外齿在齿线方向的各位置处施加了变位。藉此，也能在齿线方向上实现两齿的连续啮合，且齿面负载分散在整个齿宽上。其结果是，能实现波动齿轮装置的传递转矩容量的
【附图说明】
[0025]图1是表示应用了本发明的波动齿轮装置的一例的示意主视图。
[0026]图2是表示杯形状及礼帽形状的挠性外齿轮的挠曲状况的说明图，图2(a)示出了变形前的状态，图2(b)示出了变形为椭圆形的挠性外齿轮的包括长轴在内的截面的状态，图2(c)示出了变形为椭圆形的挠性外齿轮的包括短轴在内的截面的状态。
[0027]图3是表示通过齿条将外齿的齿线方向的开口端部(主截面)、齿宽中央部及内端部处的两齿轮的相对运动近似后的情况下获得的外齿的移动轨迹的图表。
[0028]图4A是表示开口端部(主截面)的两齿轮的各个齿形、两齿轮的相对运动的移动轨迹、移动轨迹的一部分的平行曲线的图表。
[0029]图4B是表不主截面处的内齿轮的齿形的图表。
[0030]图5是表示通过齿条将外齿的齿线方向的开口端部(主截面)、施加了变位后的外齿的齿宽中央部及内端部处的两齿轮的相