ДВУХВОЛНОВАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2020 года по МПК F16H1/32 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к волновой передаче, в частности к двухволновой передаче.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Двухволновая передача содержит два зубчатых колеса с внутренним зацеплением, гибкое зубчатое колесо с внешним зацеплением, имеющее цилиндрическую форму, и генератор волн. В зубчатом колесе с внешним зацеплением первые зубья, выполненные с возможностью зацепления с одним первым зубчатым колесом с внутренним зацеплением, и вторые зубья, выполненные с возможностью зацепления с другим вторым зубчатым колесом с внутренним зацеплением, выполнены на внешней периферийной поверхности радиально гибкого цилиндрического корпуса, причем число вторых зубьев отлично от числа первых зубьев. При использовании двухволновой зубчатой передачи можно просто обеспечить значение передаточного числа менее 50.

[0003] В двухволновой передаче первые внешние зубья и вторые внешние зубья зубчатого колеса с внешним зацеплением выполнены на внешней периферийной поверхности общего цилиндрического корпуса, а нижние краевые части первых и вторых внешних зубьев связаны друг с другом. Вследствие того, что первые и вторые внешние зубья отличаются друг от друга числом и профилем зубьев, усилие, прикладываемое к первым внешним зубьям в результате зацепления с внутренними зубьями одного зубчатого колеса с внутренним зацеплением, существенно отличается от усилия, прикладываемого ко вторым внешним зубьям в результате зацепления с внутренними зубьями другого зубчатого колеса с внутренним зацеплением. Соответственно, на участках между первыми и вторыми внешними зубьями, выполненными на внешней периферийной поверхности гибкого цилиндрического корпуса, выполненного из тонкостенной эластичной детали, возникают высокая концентрация напряжений и значительное кручение. В итоге, на первых и вторых внешних зубьях происходит изменение состояния контакта зубьев по отношению к внутренним зубцам в каждой из точек вдоль направления линии зуба и значительное колебание распределения боковой нагрузки на указанные зубья вдоль направления линии зуба.

[0004] При изменении состояний контакта зубьев и возникновении значительных колебаний распределения боковой нагрузки на зубья не могут быть увеличены усталостная прочность нижней части зуба и момент передачи нагрузки зубчатого колеса с внешним зацеплением. Для увеличения усталостной прочности нижней части зуба и момента передачи нагрузки зубчатого колеса с внешним зацеплением необходимо обеспечить равномерное распределение боковой нагрузки на зубья для уменьшения максимальной боковой нагрузки на зубья, а также надлежащим образом обеспечить сохранение контакта между зубьями в каждой из точек вдоль направления линии зуба.

[0005] Кроме того, на состояния зацепления первого и второго внешних зубьев с соответствующими внутренними зубьями, в особенности на их состояния зацепления вдоль направления линии зуба, влияет жесткость опоры генератора волн. При отсутствии надлежащих состояний зацепления вдоль направления линии зуба происходит уменьшение момента передачи нагрузки.

[0006] Таким образом, для увеличения усталостной прочности нижней части зуба и момента передачи нагрузки зубчатого колеса с внешним зацеплением необходимо обеспечить равномерное распределение боковой нагрузки на зубья для уменьшения максимальной боковой нагрузки на зубья, а также обеспечить сохранение в надлежащем состоянии контакта между зубьями в каждой из точек вдоль направления линии зуба. Кроме того, для поддержания надлежащего состояния зацепления в каждой из точек вдоль направления линии зуба необходимо увеличить жесткость опоры генератора волн.

[0007] Кроме того, если генератор волн не обеспечивает надлежащую опору для зубчатого колеса с внешним зацеплением, распределение нагрузки шариков шарикоподшипников, возникающее в двух рядах шарикоподшипников генератора волн, становится неравномерным, что уменьшает срок службы шарикоподшипников. Следовательно, для обеспечения равномерного распределения нагрузки шариков шарикоподшипников и повышения срока службы шарикоподшипников необходимо надлежащим образом обеспечить поддержку участков зацепления между первыми внешними зубьями и внутренними зубьями одного зубчатого колеса с внутренним зацеплением и участков зацепления между вторыми внешними зубьями и внутренними зубьями другого зубчатого колеса с внутренним зацеплением.

[0008] С учетом вышесказанного заявитель настоящей патентной заявки в патентном документе 1 предлагает двухволновую передачу, которая может просто обеспечить низкое передаточное число, может иметь повышенную усталостную прочность нижней части зуба гибкого зубчатого колеса с внешним зацеплением и может иметь высокую нагрузочную способность.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

[0009] Патентный документ 1: JP-A 2016-23742

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0010] В некоторых случаях в двухволновой передаче существует необходимость в дополнительном увеличении износостойкости активных боковых сторон обоих зубчатых колес и усталостной прочности гибкого зубчатого колеса с внешним зацеплением. Для удовлетворения такой необходимости задача настоящего изобретения заключается в разработке двухволновой передачи, имеющей дополнительно улучшенные износостойкость и усталостную прочность.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

[0011] Вышеуказанные проблемы решены путем создания двухволновой передачи согласно настоящему изобретению, отличающейся тем, что она содержит:

жесткое первое зубчатое колесо с внутренним зацеплением, в котором выполнены первые внутренние зубья;

жесткое второе зубчатое колесо с внутренним зацеплением, в котором выполнены вторые внутренние зубья, причем второе зубчатое колесо с внутренним зацеплением расположено с соосным выравниванием и параллельно с первым зубчатым колесом с внутренним зацеплением;

гибкое зубчатое колесо с внешним зацеплением, в котором первые внешние зубья, выполненные с возможностью зацепления с первыми внутренними зубьями, и вторые внешние зубья, выполненные с возможностью зацепления со вторыми внутренними зубьями, выполнены на внешней периферийной поверхности радиально гибкого цилиндрического корпуса, причем число вторых зубьев отлично от числа первых зубьев, а зубчатое колесо с внешним зацеплением расположено соосно внутри первого и второго зубчатых колес с внутренним зацеплением; и

генератор волн для изгибания зубчатого колеса с внешним зацеплением в его радиальном направлении для обеспечения частичного зацепления первых внешних зубьев с первыми внутренними зубьями и частичного зацепления вторых внешних зубьев со вторыми внутренними зубьями;

причем между поверхностью внутреннего конца первых внешних зубьев в направлении линии зуба и поверхностью внутреннего конца вторых внешних зубьев в направлении линии зуба обеспечен зазор, имеющий заданную ширину вдоль направления линии зуба и имеющий глубокую часть в направлении глубины зуба, расположенную в центральной части в направлении линии зуба;

при этом обеспечено соотношение 0,1L<L1<0,351,

где

L - ширина вдоль направления линии зуба от внешнего конца первых внешних зубьев по направлению линии зуба до внешнего конца вторых внешних зубьев по направлению линии зуба, а

L1 - максимальная ширина зазора вдоль направления линии зуба; а

в случае, когда

h1 - глубина зуба первых внешних зубьев,

h2 - глубина зуба вторых внешних зубьев,

t1 - глубина вдоль направления глубины зуба от верхушки зуба первых внешних зубьев до глубокой части, а

t2 - глубина вдоль направления глубины зуба от верхушки вторых внешних зубьев до указанной глубокой части,

глубины t1 и t2 удовлетворяют любому из следующих условий 1-3, из которых

условие 1 выражено в виде:

0,9h1<t1<1,3h1 и 0,3h2<t2<0,9h2;

условие 2 выражено в виде:

0,3h1<t1<0,9h1 и 0,9h2<t2<1,3h2; и

условие 3 выражено в виде:

0,3h1<t1<0,9h1 и 0,3h2<t2<0,9h2.

[0012] В зубчатом колесе с внешним зацеплением двухволновой передачи число первых внешних зубьев отлично от числа вторых внешних зубьев, в результате чего для нареза первых и вторых внешних зубьев используют различные зубонарезные станки. В настоящем изобретении зазор, выполняющий функцию зазора для резца, выполнен в центральной части в направлении линии зуба зубчатого колеса с внешним зацеплением, а именно между первыми и вторыми внешними зубьями. Способ образования зазора оказывает значительное влияние на контакт между зубьями первых внешних зубьев относительно первых внутренних зубьев вдоль направления линии зуба, а также на распределение боковой нагрузки на зубья. Способ образования зазора также оказывает значительное влияние на контакт между зубьями вторых внешних зубьев относительно вторых внутренних зубьев вдоль направления линии зуба, а также на распределение боковой нагрузки на зубья.

[0013] Согласно настоящему изобретению, максимальная ширина L1 зазора задана в пределах от 0,1 до 0,35 относительно ширины L зубчатого колеса с внешним зацеплением для образования имеющего заданный размер зазора для резца. Кроме того, соотношения между глубинами t1 и t2 и глубинами зуба h1, h2 первого и второго внешних зубьев заданы таким образом, что они удовлетворяют любому из трех вышеуказанных условий 1-3. Формирование зазора указанным образом позволяет сохранять равномерность распределения боковой нагрузки на зубья в направлении линии зуба первых и вторых внешних зубьев и поддерживать надлежащее состояние для контакта между зубьями первых и вторых внешних зубьев относительно первых и вторых внутренних зубьев в каждом из положении в направлении линии зуба.

[0014] В частности, согласно настоящему изобретению, обеспечена возможность относительного повышения жесткости участков на стороне поверхностей внутреннего конца первых и вторых внешних зубьев в направлении линии зуба. Указанная конфигурация позволяет уменьшить кручение, возникающее в первых и вторых внешних зубьях при приложении нагрузки, и уменьшить вероятность частичного контакта первых и вторых внешних зубьев относительно соответствующих внутренних зубьев. В результате напряжение распределяется надлежащим образом в направлении линии зуба на участках зацепления зубьев, в результате чего могут быть значительно увеличены износостойкость и усталостная прочность зубчатого колеса с внешним зацеплением.

[0015] Далее, в случае, в котором генератор волн двухволновой передачи согласно настоящему изобретению содержит первый волновой подшипник, снабженный шарикоподшипником для беспечения опоры для первых внешних зубьев, и второй волновой подшипник, снабженный шарикоподшипником для обеспечения опоры для вторых внешних зубьев,

предпочтительна конфигурация, в которой центры шариков шарикоподшипников первого волнового подшипника и второго волнового подшипника расположены в точках, равноудаленных вдоль направления линии зуба от центра зазора в направлении линии зуба;

причем в случае, когда расстояние Lo между центрами шариков представляет собой расстояние между центрами шариков шарикоподшипников первого и второго волновых подшипников,

расстояние Lo между центрами шариков задано таким образом, что оно соответствующим образом увеличивается при увеличении максимальной ширины L1 зазора и удовлетворяет соотношению:

0,35L<Lo<0,7L.

[0016] В настоящем изобретении расстояние Lo между центрами шариков между двумя рядами волновых подшипников увеличивают таким образом, что обеспечены возможность повышения жесткости для обеспечения опоры для первых и вторых внешних зубьев, число которых различно, и возможность улучшения контакта между зубьями каждого из внешних зубьев относительно внутренних зубьев в каждой из точек в направлении линии зуба. В частности, принята конфигурация, в которой расстояние Lo между центрами шариков увеличивается (удлиняется) в соответствии с увеличением максимальной длины L1 зазора, выполненного между первыми и вторыми внешними зубьями и выполняющего функцию зазора для резца. Диапазон увеличения расстояния Lo между центрами шариков задан таким образом, что расстояние Lo составляет 0,35-0,7 относительно ширины L зубчатого колеса с внешним зацеплением.

[0017] Согласно настоящему изобретению, обеспечена возможность размещения первого и второго волновых подшипников таким образом, что центры шариков расположены в подходящих положениях в направлении линии зуба относительно каждого из первых и вторых внешних зубьев в соответствии с шириной образованного зазора. Указанная конфигурация обеспечивает возможность обеспечения надежной опоры для первых и вторых внешних зубьев посредством первого и второго волновых подшипников в каждой точке в направлении линии зуба каждого из первых и вторых внешних зубьев (т.е. возможность увеличения жесткости опоры генератора волн).

[0018] В результате, обеспечены возможность улучшения контакта между зубьями первых и вторых внешних зубьев в каждой точке в направлении линии зуба и возможность увеличения усталостной прочности нижней части зуба. Также обеспечены возможность усреднения распределения нагрузки шариков каждого из волновых подшипников генератора волн и возможность уменьшения максимальной нагрузки; соответственно, может быть увеличен срок службы генератора волн.

[0019] В двухволновой передаче по настоящему изобретению, по существу, число Zf1 первых внешних зубьев отлично от числа Zc1 первых внутренних зубьев, а число Zf2 вторых внешних зубьев отлично от числа Zc2 вторых внутренних зубьев. Например, число Zf1 первых внешних зубьев меньше чем число Zc1 первых внутренних зубьев, а число Zc1 первых внутренних зубьев и число Zc2 вторых внутренних зубьев равны друг другу.

[0020] Кроме того, волновой генератор выполняет функцию элемента ввода вращения; и одно из первого зубчатого колеса с внутренним зацеплением и второго зубчатого колеса с внутренним зацеплением выполняет функцию зубчатого колеса неподвижной стороны с внутренним зацеплением, закрепленного без возможности вращения, а другое из первого зубчатого колеса с внутренним зацеплением и второго зубчатого колеса с внутренним зацеплением выполняет функцию зубчатого колеса приводной стороны с внутренним зацеплением, представляющего собой элемент вывода ослабленного вращения.

[0021] Кроме того, первые и вторые внешние зубья зубчатого колеса с внешним зацеплением изогнуты с получением эллиптической формы, трехклиновой формы или другой некруглой формы посредством генератора волн. Указанная конфигурация обеспечивает зацепление зубчатого колеса с внешним зацеплением с жестким зубчатым колесом с внутренним зацеплением в множестве точек, разнесенных друг от друга в пространстве вдоль направления по окружности. Обычно зубчатое колесо с внешним зацеплением изогнуто с получением эллиптической формы и зацеплено с зубчатым колесом с внутренним зацеплением в двух точках, разнесенных на 180 градусов вдоль направления по окружности (т.е. в обоих концевых точках главной оси эллиптической формы). В данном случае различия между числом Zf1 зубьев первых внешних зубьев и числом Zf2 зубьев вторых внешних зубьев равны 2n, где n - положительное целое число.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0022] На ФИГ. 1А показан торцевой вид двухволновой передачи, в которой реализовано настоящее изобретение.

На ФИГ. 1В показан вид в продольном разрезе волновой передачи по ФИГ. 1А.

На ФИГ. 2 показана схема двухволновой передачи по ФИГ. 1А.

На ФИГ. 3А показан пример зазора между первыми и вторыми внешними зубьями в волновой передаче по ФИГ. 1А.

На ФИГ. 3В показан другой пример зазора между первыми и вторыми внешними зубьями в волновой передаче по ФИГ. 1А.

На ФИГ. 3С показан еще один пример зазора между первыми и вторыми внешними зубьями в волновой передаче по ФИГ. 1А.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0023] Пример реализации двухволновой передачи, в которой реализовано настоящее изобретение, раскрыт в приведенном ниже описании со ссылкой на приложенные чертежи.

[0024] На ФИГ. 1А показан торцевой вид, демонстрирующий двухволновую передачу (называемую просто "волновой передачей" в приведенном ниже описании) согласно одному из примеров реализации настоящего изобретения, а на ФИГ. 1В показан вид в продольном разрезе, демонстрирующий участок, отсеченный по линии 1В-1В на ФИГ. 1А. На ФИГ. 2 показана схема двухволновой передачи по ФИГ. 1А. Волновая передача 1, используемая, например, в качестве редуктора скорости, содержит кольцевое жесткое первое зубчатое колесо 2 с внутренним зацеплением, кольцевое жесткое второе зубчатое колесо 3 с внутренним зацеплением, цилиндрическое гибкое зубчатое колесо 4 с внешним зацеплением, снабженное радиально гибким тонкостенным эластичным корпусом, и генератор 5 волн с эллиптическим контуром.

[0025] Первое и второе зубчатые колеса 2, 3 с внутренним зацеплением расположены с соосным выравниванием параллельно друг другу с заданным зазором между ними вдоль направления линии 1а центральной оси. В настоящем примере первое зубчатое колесо 2 с внутренним зацеплением представляет собой зубчатое колесо неподвижной стороны с внутренним зацеплением, закрепленное без возможности вращения, причем количество первых внутренних зубьев 2а указанного колеса обозначено позицией Zc1. Второе зубчатое колесо 3 с внутренним зацеплением представляет собой выполненное с вращательной опорой зубчатое колесо приводной стороны с внутренним зацеплением, причем число вторых внутренних зубьев 3а указанного колеса обозначено позицией Zc2. Второе зубчатое колесо 3 с внутренним зацеплением представляет собой элемент вывода ослабленного вращения волновой передачи 1.

[0026] Цилиндрическое зубчатое колесо 4 с внешним зацеплением соосно расположено внутри первого и второго колес 2 и 3 с внутренним зацеплением. Зубчатое колесо 4 с внешним зацеплением содержит цилиндрический корпус 6, представляющий собой радиально гибкий тонкостенный эластичный корпус, первые внешние зубья 7 и вторые внешние зубья 8, выполненные на круглой внешней периферийной поверхности цилиндрического корпуса 6, и зазор 9 (см. ФИГ. 3А, 3В и 3С), выполненный между внешними зубьями 7 и 8 с обеих сторон, причем зазор 9 выполняет функцию зазора для резца. Первые внешние зубья 7 выполнены на одной стороне вдоль направления линии 1а центральной оси круглой внешней периферийной поверхности цилиндрического корпуса 6, а вторые внешние зубья 8 выполнены на другой стороне круглой внешней периферийной поверхности. Первые и вторые внешние зубья 7 и 8 выполнены таким образом, что направление линии 1а центральной оси представляет собой направление линии зуба.

[0027] В частности, первые внешние зубья 7 выполнены на стороне, обращенной к первым внутренним зубьям 2а, и выполнены с возможностью зацепления с первыми внутренними зубьями 2а, причем число первых внешних зубьев 7 обозначено позицией Zf1. Вторые внешние зубья 8 выполнены на стороне, обращенной ко вторым внутренним зубьям 3а, и выполнены с возможностью зацепления со вторыми внутренними зубьями 3а, причем число вторых внешних зубьев 8 обозначено позицией Zf2. Числа Zf1 и Zf2 зубьев отличны друг от друга.

[0028] Генератор 5 волн содержит жесткую вставку 11 с эллиптическим контуром и первый волновой подшипник 12 и второй волновой подшипник 13, причем первый и второй волновые подшипники установлены на эллиптической внешней периферийной поверхности жесткой вставки 11. Первый и второй волновые подшипники 12 и 13 выполнены из шарикоподшипников.

[0029] Генератор 5 волн введен во внутреннюю периферийную поверхность цилиндрического корпуса 6 зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением и обеспечивает возможность изгибания цилиндрического корпуса 6 с получением эллиптической формы. Таким образом, первые и вторые внешние зубья 7, 8 также изогнуты с получением эллиптической формы. Изогнутое с получением эллиптической формы зубчатое колесо 4 с внешним зацеплением входит в зацепление с первым и вторым зубчатыми колесами 2 и 3 с внутренним зацеплением в обеих концевых точках вдоль главной оси Lmax эллиптической формы. В частности, первые внешние зубья 7 входят в зацепление с первыми внутренними зубьями 2а в обеих концевых точках вдоль главной оси Lmax эллиптической формы, а вторые внешние зубья 8 входят в зацепление со вторыми внутренними зубьями 3а в обеих концевых точках вдоль главной оси Lmax.

[0030] Генератор 5 волн представляет собой элемент ввода вращения волновой передачи 1. Жесткая вставка 11 генератора 5 волн имеет отверстие 11 с для вала, в котором в соосной конфигурации плотно закреплен входной вращающийся вал 10 (см. ФИГ. 2). Например, в отверстии 11 с для вала может быть плотно закреплен выходной вал двигателя. При вращении генератора 5 волн точки, в которых входят в зацепление первые внешние зубья 7 зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением и первые внутренние зубья 2а неподвижной стороны, и точки, в которых входят в зацепление вторые внешние зубья 8 зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением и вторые внутренние зубья 3а приводной стороны, смещаются вдоль направления по окружности.

[0031] Число Zf1 первых внешних зубьев 7 и число Zf2 вторых внешних зубьев 8 отличны друг от друга; в настоящем примере число Zf2 вторых внешних зубьев больше. Число Zc1 первых внутренних зубьев 2а и число Zf1 первых внешних зубьев 7 также отличны друг от друга; в настоящем примере число Zc1 первых внутренних зубьев 2а больше. Число Zc2 вторых внутренних зубьев 3а и число Zf2 вторых внешних зубьев 8 отличны друг от друга; в настоящем примере число Zc2 вторых внутренних зубьев 3а меньше.

[0032] В настоящем примере зубчатое колесо 4 с внешним зацеплением согнуто с обеспечением эллиптической формы и входит в зацепление с зубчатыми колесами 2 и 3 с внутренним зацеплением в двух точках вдоль направления по окружности. Таким образом, разность между числом Zf1 первых внешних зубьев 7 и числом Zf2 вторых внешних зубьев 8 составляет 2n0, где n0 - положительное целое число. Сходным образом, разность между числом Zc1 первых внутренних зубьев 2а и числом Zf1 первых внешних зубьев 7 составляет 2n1, где n1 - положительное целое число. Разность между числом Zc2 вторых внутренних зубьев 3а и числом Zf2 вторых внешних зубьев 8 составляет 2n2, где n2 - положительное целое число.

Zf2=Zf1+2n0

Zc1=Zf1+2n1

Zc2=Zf2-2n2

[0033] В конкретном примере числа зубьев устанавливают следующим образом (n0=2, n1=n2=1):

Zc1=62

Zf1=60

Zc2=62

Zf2=64

[0034] Передаточное число R1 между первым зубчатым колесом 2 с внутренним зацеплением и первыми внешними зубьями 7 и передаточное число R2 между вторым зубчатым колесом 3 с внутренним зацеплением и вторыми внешними зубьями 8, соответственно заданы следующим образом:

1/R1=(Zf1-Zc1)/Zf1=(60-62)/60=-1/30

1/R2=(Zf2-Zc2)/Zf2=(64-62)/64=1/32

Таким образом, R1=-30, a R2=32.

[0035] Передаточное число R волновой передачи 1 задано нижеприведенной формулой с использованием передаточных чисел R1 и R2. Таким образом, согласно настоящему изобретению, может быть реализована волновая передача, обладающая крайне низким передаточным числом (отрицательное передаточное число указывает на тот факт, что вращение на выходе идет в направлении, противоположном направлению вращения на входе).

R=(R1×R2-R1)/(-R1+R2)

=(-30×32+30)/(30+32)

=-930/62

=-15

[0036] (Зазор: для резца)

На ФИГ. 3А, 3В и 3С показаны примеры зазора 9. Детали на ФИГ. 3В и 3С, соответствующие показанным на ФИГ. 3А, обозначены позициями, идентичными их позициям на ФИГ. 3А. Зазор 9, образованный между первыми и вторыми внешними зубьями 7 и 8, выполняет функцию зазора для резцов зубонарезных станков, используемых для нареза первых и вторых внешних зубьев 7 и 8.

[0037] Первые и вторые внешние зубья 7 и 8 раскрыты в нижеприведенном описании со ссылкой на ФИГ. 3А. Вследствие того, что первые и вторые внутренние зубья 2а и 3а имеют по существу одинаковую ширину зуба, первые внешние зубья 7 и вторые внешние зубья 8, имеющие одинаковую ширину зуба, выполнены симметрично относительно центральной точки ба в направлении линии зуба цилиндрического корпуса 6. В случае отличия первых и вторых внутренних зубьев друг от друга по ширине зуба первые и вторые внешние зубья 7 и 8 соответствующим образом отличаются друг от друга по ширине зуба.

[0038] Зазор 9 имеет заданную ширину вдоль направления линии зуба; глубокая часть, представляющая собой часть зазора 9, выполненную глубоко вдоль направления глубины зуба, выполнена в центральной части по направлению линии зуба. В настоящем примере глубокая часть 9а представляет собой участок, на котором центральная часть по направлению линии зуба задана прямой линией, проходящей параллельно направлению линии зуба при рассмотрении в направлении толщины зуба. На двух концах глубокой части 9а в направлении линии зуба плавно соединены вогнутая дуговидная кривая, задающая поверхность 7а внутреннего конца в направлении линии зуба первых внешних зубьев 7, и вогнутая дуговидная кривая, задающая поверхность 8а внутреннего конца в направлении линии зуба вторых внешних зубьев 8. Также возможно обеспечение конфигурации, в которой глубокая часть 9а задана вогнутой кривой поверхностью, а две поверхности 7а, 8а внутренних концов заданы наклонными прямыми линиями. Также возможно обеспечение конфигурации, в которой глубокая часть 9а задана прямой линией, а две поверхности 7а и 8а внутренних концов заданы наклонными прямыми линиями.

[0039] Ширина зазора 9 в направлении линии зуба в настоящем примере постепенно увеличивается от глубокой части 9а вдоль направления глубины зуба. Максимальная ширина L1 в направлении линии зуба представляет собой расстояние вдоль направления линии зуба от внутреннего конца 7b в направлении линии зуба дополнительного круга первых наружных зубьев 7 до внутреннего конца 8b в направлении линии зуба дополнительного круга вторых наружных зубьев 8.

[0040] Задано соотношение

0,1L<L1<0,35L,

где

L - ширина от внешнего конца 7 с в направлении линии зуба первых внешних зубьев 7 до внешнего конца 8 с в направлении линии зуба вторых внешних зубьев 8, а

L1 - максимальная ширина зазора 9 в направлении линии зуба.

[0041] Глубина глубокой части 9а зазора 9 задана следующим образом. Глубина зуба первых внешних зубьев обозначена позицией h1, глубина зуба вторых внешних зубьев обозначена позицией h2, глубина от верхушки зуба первых внешних зубьев до глубокой части в направлении глубины зуба обозначена позицией t1, а глубина от верхушки зуба вторых внешних зубьев до глубокой части в направлении глубины зуба обозначена позицией t2. Глубины t1 и t2 заданы таким образом, что они удовлетворяют любому из следующих трех условий 1-3. На ФИГ. 3А показан иллюстративный вид в случае выполнения условия 1, на ФИГ. 3В - иллюстративный вид в случае выполнения условия 2, а на ФИГ. 3С -иллюстративный вид в случае выполнения условия 3.

[0042]

(Условие 1)

0,9h1<t1<1,3h1

0,3h2<t2<0,9h2

(Условие 2)

0,3h1<t1<0,9h1

0,9h2<t2<1,3h2

(Условие 3)

0,3h1<t1<0,9h1

0,3h2<t2<0,9h2

[0043] В зубчатом колесе 4 с внешним зацеплением двухволновой передачи 1 для нареза первых и вторых внешних зубьев 7 и 8 используют различные зубонарезные станки. По указанной причине зазор 9, являющийся зазором для резцов, выполнен в центральной части зубчатого колеса с внешним зацеплением в направлении линии зуба, а именно, между первыми и вторыми внешними зубьями 7 и 8.

[0044] Способ, посредством которого выполнен зазор 9, обеспечивает возможность равномерного распределения боковой нагрузки на зубья первых и вторых внешних зубьев 7 и 8 в направлении линии зуба, а также возможность сохранения в надлежащем состоянии контакта между зубьями первых и вторых внешних зубьев 7 и 8 с первыми и вторыми внутренними зубьями 2а и 3а в каждой из точек вдоль направления линии зуба. В частности обеспечена возможность относительного повышения жесткости частей на стороне каждой из поверхностей внутреннего конца в направлении линии зуба первых и вторых внешних зубьев 7 и 8. Указанная конфигурация позволяет уменьшить кручение, возникающее в первых и вторых внешних зубьях 7 и 8 при приложении нагрузки, и уменьшить вероятность частичного контакта первых и вторых внешних зубьев 7 и 8 с соответствующими внутренними зубьями. В результате напряжение распределяется надлежащим образом в направлении линии зуба на участках зацепления зубьев, в результате чего могут быть значительно увеличены износостойкость и усталостная прочность зубчатого колеса с внешним зацеплением. Следовательно, обеспечена возможность свободной реализации волновой зубчатой передачи, имеющей передаточное число не более 30, и одновременно обеспечена возможность реализации волновой передачи, обладающей высокими показателями износостойкости, усталостной прочности и нагрузочной способности.

[0045]

[Расстояние между центрами шариков шарикоподшипников]

Расстояние между центрами шариков шарикоподшипников первого и второго волновых подшипников 12 и 13 описано ниже со ссылкой на ФИГ. 3А.

[0046] В жесткой вставке 11 генератора волн 5 первая внешняя периферийная поверхность На фиксированной ширины с контуром эллиптической формы выполнена на одной стороне в направлении линии центральной оси, а вторая внешняя периферийная поверхность 11b фиксированной ширины с контуром эллиптической формы выполнена на другой стороне в направлении линии центральной оси. Первая внешняя периферийная поверхность На и вторая внешняя периферийная поверхность 11b представляют собой эллиптические внешние периферийные поверхности, имеющие одинаковую форму и одинаковую фазу.

[0047] Первый волновой подшипник 12 установлен на первой внешней периферийной поверхности На в изогнутом виде с получением эллиптической формы, а второй волновой подшипник 13 установлен на второй внешней периферийной поверхности 11b в состоянии изгиба в изогнутом виде с получением эллиптической формы. Первый и второй волновые подшипники 12 и 13 имеют одинаковый размер.

[0048] Центры 12а и 13а первого волнового подшипника 12 и второго волнового подшипника 13 расположены в точках, равноудаленных вдоль направления ширины зуба от центральной точки 6а в направлении линии зуба на зубчатом колесе 4 с внешним зацеплением. Расстояние между центрами шариков шарикоподшипников задано таким образом, что оно соответствующим образом увеличивается при увеличении максимальной ширины L1 зазора 9. Кроме того, расстояние Lo между центрами шариков задано таким образом, что оно достигает значения в указанном диапазоне, заданного нижеследующей формулой, где Lo - расстояние между центрами шариков шарикоподшипников.

0,35L<Lo<0,7L.

[0049] В данном примере расстояние Lo между центрами шариков между двумя рядами волновых подшипников 12 и 13 увеличивают таким образом, что обеспечены возможность повышения жесткости для обеспечения опоры для первых и вторых внешних зубьев 7 и 8, число которых различно, и возможность улучшения контакта между зубьями каждого из внешних зубьев 7 и 8 относительно внутренних зубьев 2а и 3а в каждой из точек в направлении линии зуба. В частности принята конфигурация, в которой расстояние Lo между центрами шариков увеличивается (удлиняется) в соответствии с увеличением максимальной длины L1 в направлении линии зуба зазора 9, выполненного между первыми и вторыми внешними зубьями 7 и 8 и выполняющего функцию зазора для резца. Диапазон увеличения расстояния Lo между центрами шариков задан таким образом, что указанное расстояние Lo составляет 0,35-0,7 относительно ширины L зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением.

[0050] Обеспечена возможность размещения первого и второго волновых подшипников 12 и 13 таким образом, что центры шариков расположены в заданных точках в направлении линии зуба относительно каждого из первых и вторых внешних зубьев 7 и 8 в соответствии с шириной образованного зазора 9. Указанная конфигурация обеспечивает возможность обеспечения надежной опоры для первых и вторых внешних зубьев 7 и 8 посредством первого и второго волновых подшипников 12 и 13 в каждой точке каждого из первых и вторых внешних зубьев 7 и 8 в направлении линии зуба (т.е. возможность увеличения жесткости опоры генератора 5 волн).

[0051] В результате, обеспечены возможность улучшения контакта между зубьями первых и вторых внешних зубьев 7 и 8 в каждой точке в направлении линии зуба и возможность увеличения усталостной прочности нижней части зуба. Также обеспечены возможность усреднения распределения нагрузки шариков каждого из волновых подшипников 12 и 13 генератора 5 волн и возможность уменьшения максимальной нагрузки; соответственно, может быть увеличен срок службы генератора 5 волн.

[0052]

[Другие примеры реализации]

В вышеописанном примере первое зубчатое колесо 2 с внутренним зацеплением выполнено в виде зубчатого колеса неподвижной стороны с внутренним зацеплением, а второе зубчатое колесо 3 с внутренним зацеплением выполнено в виде зубчатого колеса приводной стороны с внутренним зацеплением. В другом варианте может быть обеспечена возможность реализации первого зубчатого колеса 2 с внутренним зацеплением в виде зубчатого колеса приводной стороны с внутренним зацеплением и реализации второго зубчатого колеса 3 с внутренним зацеплением в виде зубчатого колеса неподвижной стороны с внутренним зацеплением.

[0053] Также обеспечена возможность изгибания зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением посредством генератора 5 волн с получением некруглой формы, отличной от эллиптической формы, например, с получением некруглой формы, такой как трехклиновая форма. При обозначении позицией h количества точек зацепления между зубчатым колесом с внешним зацеплением, изогнутым с получением некруглой формы, и зубчатым колесом с внешним зацеплением, разность между числами зубьев двух зубчатых колес может быть выражена в виде hρ, где h - положительное целое число, равное или превышающее 2, а ρ - положительное целое число.

Изобретение относится к области машиностроения. Двухволновая передача содержит жесткие первое и второе зубчатые колеса с внутренним зацеплением, гибкое зубчатое колесо с внешним зацеплением, у которого есть первые и вторые внешние зубья, причем число вторых зубьев отлично от числа первых зубьев, генератор волн для изгибания гибкого колеса. Между поверхностью внутреннего конца первых внешних зубьев в направлении линии зуба и поверхностью внутреннего конца вторых внешних зубьев в направлении линии зуба обеспечен зазор, имеющий заданную ширину вдоль направления линии зуба и глубокую часть в направлении глубины зуба, расположенную в центральной части в направлении линии зуба, при этом обеспечено соотношение 0,1L<L1<0,35L, где L - ширина вдоль направления линии зуба от внешнего конца первых внешних зубьев по направлению линии зуба до внешнего конца вторых внешних зубьев по направлению линии зуба, а L1 - максимальная ширина зазора вдоль направления линии зуба. При этом в случае, когда t1 и t2 удовлетворяют любому из следующих условий, из которых: 0,9h1<t1<1,3h1 и 0,3h2<t2<0,9h2; 0,3h1<t1<0,9h1 и 0,9h2<t2<1,3h2; 0,3h1<t1<0,9h1 и 0,3h2<t2<0,9h2; где t1 - глубина от верхушки первых внешних зубьев до глубокой части зазора, t2 - глубина от верхушки вторых внешних зубьев до глубокой части, h1 и h2 - глубины зуба первых и вторых внешних зубьев. Обеспечивается повышение износоустойчивости передачи. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Двухволновая передача, содержащая:

жесткое первое зубчатое колесо с внутренним зацеплением, в котором выполнены первые внутренние зубья;

жесткое второе зубчатое колесо с внутренним зацеплением, в котором выполнены вторые внутренние зубья, причем второе зубчатое колесо с внутренним зацеплением расположено с соосным выравниванием и параллельно с первым зубчатым колесом с внутренним зацеплением;

гибкое зубчатое колесо с внешним зацеплением, в котором первые внешние зубья, выполненные с возможностью зацепления с первыми внутренними зубьями, и вторые внешние зубья, выполненные с возможностью зацепления со вторыми внутренними зубьями, выполнены на внешней периферийной поверхности радиально гибкого цилиндрического корпуса, причем число вторых зубьев отлично от числа первых зубьев, а зубчатое колесо с внешним зацеплением расположено соосно внутри первого и второго зубчатых колес с внутренним зацеплением; и

генератор волн для изгибания зубчатого колеса с внешним зацеплением в его радиальном направлении для обеспечения частичного зацепления первых внешних зубьев с первыми внутренними зубьями и для обеспечения частичного зацепления вторых внешних зубьев со вторыми внутренними зубьями;

причем между поверхностью внутреннего конца первых внешних зубьев в направлении линии зуба и поверхностью внутреннего конца вторых внешних зубьев в направлении линии зуба обеспечен зазор, имеющий заданную ширину вдоль направления линии зуба и глубокую часть в направлении глубины зуба, расположенную в центральной части в направлении линии зуба;

при этом обеспечено соотношение

0,1L<L1<0,35L,

где

L - ширина вдоль направления линии зуба от внешнего конца первых внешних зубьев по направлению линии зуба до внешнего конца вторых внешних зубьев по направлению линии зуба, а

L1 - максимальная ширина зазора вдоль направления линии зуба;

при этом в случае, когда

h1 - глубина зуба первых внешних зубьев,

h2 - глубина зуба вторых внешних зубьев,

t1 - глубина вдоль направления глубины зуба от верхушки зуба первых внешних зубьев до глубокой части, а

t2 - глубина вдоль направления глубины зуба от верхушки вторых внешних зубьев до указанной глубокой части,

глубины t1 и t2 удовлетворяют любому из следующих условий 1-3, из которых

условие 1 выражено в виде:

0,9h1<t1<1,3h1 и 0,3h2<t2<0,9h2;

условие 2 выражено в виде:

0,3h1<t1<0,9h1 и 0,9h2<t2<1,3h2; и

условие 3 выражено в виде:

0,3h1<t1<0,9h1 и 0,3h2<t2<0,9h2.

2. Двухволновая передача по п. 1, в которой генератор волн содержит первый волновой подшипник, снабженный шарикоподшипником для обеспечения опоры для первых внешних зубьев, и второй волновой подшипник, снабженный шарикоподшипником для обеспечения опоры для вторых внешних зубьев;

причем центры шариков шарикоподшипников первого волнового подшипника и второго волнового подшипника расположены в точках, равноудаленных вдоль направления линии зуба от центра зазора в направлении линии зуба; а

в случае, когда расстояние Lо между центрами шариков представляет собой расстояние между центрами шариков шарикоподшипников первого и второго волновых подшипников,

расстояние между центрами шариков задано таким образом, что оно соответствующим образом увеличивается при увеличении максимальной ширины L1 зазора и удовлетворяет соотношению

0,35L<Lо<0,7L.

3. Двухволновая передача по п. 1, в которой число первых внешних зубьев отлично от числа первых внутренних зубьев, а

число вторых внешних зубьев отлично от числа вторых внутренних зубьев.

4. Двухволновая передача по п. 1, в которой число первых внешних зубьев меньше числа первых внутренних зубьев, а

число первых внутренних зубьев и число вторых внутренних зубьев равны друг другу.

5. Двухволновая передача по п. 1, в которой генератор волн представляет собой элемент ввода вращения; и

одно из первого зубчатого колеса с внутренним зацеплением и второго зубчатого колеса с внутренним зацеплением представляет собой зубчатое колесо неподвижной стороны с внутренним зацеплением, закрепленное без возможности вращения, а

другое из первого зубчатого колеса с внутренним зацеплением и второго зубчатого колеса с внутренним зацеплением представляет собой зубчатое колесо приводной стороны с внутренним зацеплением, представляющее собой элемент вывода ослабленного вращения.

6. Двухволновая передача по п. 1, в которой генератор волн обеспечивает возможность изгибания зубчатого колеса с внешним зацеплением с получением эллиптической формы, что обеспечивает зацепление первых внешних зубьев с первыми внутренними зубьями в двух точках вдоль направления по окружности и обеспечивает зацепление вторых внешних зубьев со вторыми внутренними зубьями в двух точках вдоль направления по окружности;

причем разность между числом первых внешних зубьев и числом вторых внешних зубьев составляет 2n, где n - положительное целое число.

7. Двухволновая передача по п. 1, в которой генератор волн содержит первый волновой подшипник, содержащий шарикоподшипник для обеспечения опоры для первых внешних зубьев, и второй волновой подшипник, содержащий шарикоподшипник для обеспечения опоры для вторых внешних зубьев;

причем центры шариков шарикоподшипников первого волнового подшипника и второго волнового подшипника расположены в точках, равноудаленных вдоль направления линии зуба от центра зазора в направлении линии зуба; а

в случае, когда расстояние Lо между центрами шариков представляет собой расстояние между центрами шариков шарикоподшипников первого и второго волновых подшипников,

расстояние между центрами шариков задано таким образом, что оно соответствующим образом увеличивается при увеличении максимальной ширины L1 зазора и удовлетворяет соотношению

0,35L<Lо<0,7L;

при этом число первых внешних зубьев отлично от числа первых внутренних зубьев,

а число вторых внешних зубьев отлично от числа вторых внутренних зубьев;

генератор волн представляет собой элемент ввода вращения;

одно из первого зубчатого колеса с внутренним зацеплением и второго зубчатого колеса с внутренним зацеплением представляет собой зубчатое колесо неподвижной стороны с внутренним зацеплением, закрепленное без возможности вращения, а

другое из первого зубчатого колеса с внутренним зацеплением и второго зубчатого колеса с внутренним зацеплением представляет собой зубчатое колесо приводной стороны с внутренним зацеплением, представляющее собой элемент вывода ослабленного вращения.

8. Двухволновая передача по п. 7, в которой генератор волн обеспечивает возможность изгибания зубчатого колеса с внешним зацеплением с получением эллиптической формы, что обеспечивает зацепление первых внешних зубьев с первыми внутренними зубьями в двух точках вдоль направления по окружности и обеспечивает зацепление вторых внешних зубьев со вторыми внутренними зубьями в двух точках вдоль направления по окружности;

причем разность между числом первых внешних зубьев и числом вторых внешних зубьев составляет 2n, где n - положительное целое число.

9. Двухволновая передача по п. 1, в которой генератор волн содержит первый волновой подшипник, содержащий шарикоподшипник для обеспечения опоры для первых внешних зубьев, и второй волновой подшипник, содержащий шарикоподшипник для обеспечения опоры для вторых внешних зубьев;

причем центры шариков шарикоподшипников первого волнового подшипника и второго волнового подшипника расположены в точках, равноудаленных вдоль направления линии зуба от центра зазора в направлении линии зуба; а

в случае, когда расстояние Lо между центрами шариков представляет собой расстояние между центрами шариков шарикоподшипников первого и второго волновых подшипников,

расстояние между центрами шариков задано таким образом, что оно соответствующим образом увеличивается при увеличении максимальной ширины L1 зазора и удовлетворяет соотношению

0,35L<Lо<0,7L;

при этом число первых внешних зубьев меньше числа первых внутренних зубьев,

а число первых внутренних зубьев равно числу вторых внутренних зубьев;

генератор волн представляет собой элемент ввода вращения;

одно из первого зубчатого колеса с внутренним зацеплением и второго зубчатого колеса с внутренним зацеплением представляет собой зубчатое колесо неподвижной стороны с внутренним зацеплением, закрепленное без возможности вращения,

другое из первого зубчатого колеса с внутренним зацеплением и второго зубчатого колеса с внутренним зацеплением представляет собой зубчатое колесо приводной стороны с внутренним зацеплением, представляющее собой элемент вывода ослабленного вращения,

генератор волн обеспечивает возможность изгибания зубчатого колеса с внешним зацеплением с получением эллиптической формы, что обеспечивает зацепление первых внешних зубьев с первыми внутренними зубьями в двух точках вдоль направления по окружности и обеспечивает зацепление вторых внешних зубьев со вторыми внутренними зубьями в двух точках вдоль направления по окружности;

причем разность между числом первых внешних зубьев и числом вторых внешних зубьев составляет 2n, где n - положительное целое число.