ВОЛНОВАЯ ПЕРЕДАЧА С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК F16H1/32 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к волновой передаче, в частности к волновой передаче с переключением передаточного отношения, в которой передаточное отношение вывода вращения на один вход вращения может быть переключено между двумя ступенями или несколькими ступенями.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Волновые передачи обладают такими характеристиками, как малый размер и легкий вес, высокая точность вращения, высокая нагрузочная способность и высокое передаточное отношение, и поэтому их используют в промышленных роботах, станках с ЧПУ и т.д. Требуемые передаточные отношения волновых передач отличаются в зависимости от области применения передач, в результате чего осуществляют производство изделий с различными передаточными отношениями. Редуктор преобразует крутящий момент и скорость вращения без изменения выходной мощности двигателя, поэтому максимальный крутящий момент и максимальную скорость вращения передачи, содержащей редуктор, определяют при определении передаточного отношения. В известных из уровня техники волновых передачах для каждого двигателя обеспечена одна волновая передача. Следовательно, при установке передаточного отношения волновой передачи на определенном уровне максимальный крутящий момент, максимальная скорость вращения и другие показатели производительности передачи установлены на определенном уровне в соответствии с передаточным отношением.

[0003] В патентном документе 1 предложена конфигурация, в которой для получения выхода вращения с двумя степенями свободы от одного входа вращения предусмотрены два волновых механизма, а генератор волн одного волнового механизма может быть введен во взаимодействие с входным валом и выведен из него посредством муфты сцепления.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[Патентные документы]

[0004]

[Патентный документ 1] JP-A 5-215193

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0005] Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении волновой передачи с переключением передаточного отношения, в которой передаточное отношение выхода вращения по отношению к одному входу вращения может быть переключено между двумя ступенями или несколькими ступенями посредством простой конфигурации.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

[0006] Волновая передача с переключением передаточного отношения по настоящему изобретению отличается тем, что она содержит:

зубчатое колесо с внешним зацеплением, содержащее заданное количество первых внешних зубьев, выполненных на цилиндрической внешней периферийной поверхности, выполненной с возможностью изгиба в радиальном направлении, и заданное количество вторых внешних зубьев, выполненных в другом местоположении вдоль осевого направления относительно первых внешних зубьев на внешней периферийной поверхности цилиндра;

жесткое первое зубчатое колесо с внутренним зацеплением, расположенное в положении концентрического окружения первых внешних зубьев и содержащее первые внутренние зубья, выполненные с возможностью зацепления с первыми внешними зубьями;

жесткое второе зубчатое колесо с внутренним зацеплением, расположенное в положении концентрического окружения вторых внешних зубьев и содержащее вторые внутренние зубья, выполненные с возможностью зацепления со вторыми внешними зубьями;

генератор волн, обеспечивающий изгибание цилиндра зубчатого колеса с внешним зацеплением в радиальном направлении, обеспечивающий частичное зацепление первых внешних зубьев с первыми внутренними зубьями и обеспечивающий частичное зацепление вторых внешних зубьев со вторыми внутренними зубьями; и

механизм сцепления, выполненный с возможностью переключения одного из первого зубчатого колеса с внутренним зацеплением и второго зубчатого колеса с внутренним зацеплением, находящихся в положении с возможностью вращения, в фиксированное положение без возможности вращения,

причем количество первых внешних зубьев одинаково с количеством вторых внешних зубьев или отлично от количества вторых внешних зубьев,

количество первых внешних зубьев отлично от количества первых внутренних зубьев, и

количество вторых внешних зубьев отлично от количества вторых внутренних зубьев.

[0007] В данной волновой передаче с переключением передаточного отношения, например, генератор волн представляет собой элемент входа вращения, а зубчатое колесо с внешним зацеплением представляет собой элемент выхода вращения. Одно из первого и второго зубчатых колес с внутренним зацеплением, находящихся в положении с возможностью вращения, посредством механизма сцепления переключают в фиксированное положение без возможности вращения.

[0008] Например, первое зубчатое колесо с внутренним зацеплением переключают в фиксированное положение без возможности вращения. При вращении генератора волн в указанном положении происходит относительное вращение между первыми внешними зубьями зубчатого колеса с внешним зацеплением и первым зубчатым колесом с внутренним зацеплением, вращение которого ограничено, причем относительное вращение соответствует разности количества зубьев между указанными двумя зубчатыми колесами. Зубчатое колесо с внешним зацеплением вращается, поскольку первое зубчатое колесо с внутренним зацеплением находится в фиксированном положении. Второе зубчатое колесо с внутренним зацеплением, находящееся в зацеплении со вторыми внешними зубьями зубчатого колеса с внешним зацеплением, находится в положении с возможностью вращения и, соответственно, вращается как единая деталь с зубчатым колесом с внешним зацеплением. Следовательно, от зубчатого колеса с внешним зацеплением получают выход вращения, скорость которого уменьшена в соответствии с разностью количества зубьев между первыми внешними зубьями и первым зубчатым колесом с внутренним зацеплением.

[0009] Механизм сцепления переключает второе зубчатое колесо с внутренним зацеплением в фиксированное положение без возможности вращения и возвращает первое зубчатое колесо с внутренним зацеплением в положение с возможностью вращения. Вход вращения, подаваемый на генератор волн, преобразуют таким образом в выход вращения, скорость которого уменьшена в соответствии с разностью количества зубьев между вторыми внешними зубьями зубчатого колеса с внешним зацеплением и вторым зубчатым колесом с внутренним зацеплением, и указанный выход вращения получают от зубчатого колеса с внешним зацеплением. Таким образом, передаточное отношение выхода вращения, полученное от одного входа вращения, может быть переключено между двумя ступенями. Передаточное отношение выхода вращения может быть переключено между несколькими ступенями путем увеличения количества наборов внешних зубьев, выполненных на цилиндре зубчатого колеса с внешним зацеплением. Обеспечена возможность реализации волновой передачи, имеющей компактную и простую конфигурацию, посредством которой скорость одного входа вращения может быть уменьшена с передаточным отношением двух или более уровней, и может быть обеспечен выход вращения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] На ФИГ. 1 показаны вид спереди и вид в поперечном сечении волновой передачи с переключением передаточного отношения согласно варианту 1 реализации, в котором реализовано настоящее изобретение;

На ФИГ. 2 показан вид в поперечном сечении модификации 1 варианта 1 реализации по ФИГ. 1;

На ФИГ. 3 показан вид в поперечном сечении модификации 2 варианта 1 реализации по ФИГ. 1, и

На ФИГ. 4 показан вид в поперечном сечении волновой передачи с переключением передаточного отношения согласно варианту 2 реализации, в котором реализовано настоящее изобретение.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Ниже со ссылкой на чертежи приведено описание волновых передач с переключением передаточного отношения в соответствии с вариантами реализации, в которых реализовано настоящее изобретение.

[0012](Вариант 1 реализации)

На ФИГ. 1(a) показан вид спереди волновой передачи с переключением передаточного отношения согласно варианту 1 реализации, а на ФИГ. 1(b) показан ее вид в поперечном сечении. Волновая передача 1 с переключением передаточного отношения (в нижеприведенном описании называемая просто "волновой передачей 1") содержит первое зубчатое колесо 2 с внутренним зацеплением, второе зубчатое колесом 3 с внутренним зацеплением, зубчатое колесо 4 с внешним зацеплением, имеющее чашевидную форму, генератор 5 волн и механизм 6 сцепления.

[0013] Зубчатое колесо 4 с внешним зацеплением имеет чашевидную форму, снабженную гибким цилиндром 41, выполненным с возможностью изгиба в радиальном направлении, диафрагмой 42, отходящей в радиальном направлении внутрь от заднего конца цилиндра 41, и кольцевым жестким выступом 43, выполненным заодно в виде единой детали на внутреннем периферийном краю диафрагмы 42. Первое количество первых внешних зубьев 45 и второе количество вторых внешних зубьев 46 выполнены на внешней периферийной поверхности 44 цилиндра 41. В частности, первые внешние зубья 45 выполнены на внешней периферийной поверхности 44 цилиндра 41 на боковой части его дистального конца. Вторые внешние зубья 46 выполнены на внешней периферийной поверхности 44 на части, соседней с первыми внешними зубьями 45 вдоль оси 1а.

[0014] Первое зубчатое колесо 2 с внутренним зацеплением расположено в положении, в котором зубчатое колесо 2 концентрически окружает первые внешние зубья 45 на зубчатом колесе 4 с внешним зацеплением. Первые внутренние зубья 21, выполненные на первом зубчатом колесе 2 с внутренним зацеплением, выполнены с возможностью зацепления с первыми внешними зубьями 45, а количество первых внутренних зубьев 21 отлично от количества первых внешних зубьев 45. Второе зубчатое колесо 3 с внутренним зацеплением расположено с выравниванием относительно первого зубчатого колеса 2 с внутренним зацеплением вдоль оси 1а и расположено в положении, в котором зубчатое колесо 3 концентрически окружает вторые внешние зубья 46 на зубчатом колесе 4 с внешним зацеплением. Вторые внутренние зубья 31, выполненные на втором зубчатом колесе 3 с внутренним зацеплением, выполнены с возможностью зацепления со вторыми внешними зубьями 46, а количество вторых внутренних зубьев 31 отлично от количества вторых внешних зубьев 46.

[0015] Генератор 5 волн обеспечивает изгибание частей цилиндра 41 зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением, на которых выполнены первые и вторые внешние зубья 45, 46, в радиальном направлении. В результате указанного изгибания первые внешние зубья 45 частично зацепляются с первыми внутренними зубьями 21, а вторые внешние зубья 46 частично зацепляются со вторыми внутренними зубьями 31. В данном примере части цилиндра 41, на которых выполнены первые и вторые внешние зубья 45, 46, изгибают посредством генератора 5 волн с получением эллиптической формы, и на обоих концах эллипсоида по длинной оси первые и вторые внешние зубья 45, 46 зацепляются соответственно с первыми и вторыми внутренними зубьями 21, 31. Следовательно, разность количества зубьев между первыми внутренними зубьями 21 и первыми внешними зубьями 45 и разность количества зубьев между вторыми внутренними зубьями 31 и вторыми внешними зубьями 46 установлены равными 2n (n - положительное целое число).

[0016] Генератор 5 волн содержит цилиндрическую втулку 51, жесткую вставку 53, установленную на внешней периферийной поверхности втулки 51 посредством муфты 52 Олдхема, и волновой подшипник 54. Жесткая вставка 53 имеет эллиптическую внешнюю периферийную поверхность 53а. Волновой подшипник 54 прикреплен путем запрессовки в эллиптически изогнутом состоянии к эллиптической внешней периферийной поверхности 53а.

[0017] Механизм 6 сцепления содержит кольцевой элемент 61 сцепления, выполненный с возможностью скользящего перемещения в направлении оси 1а, и механизм 62 скольжения, обеспечивающий скользящее перемещение элемента 61 сцепления в направлении оси 1а. Зубья 63 зацепления (шлицы) выполнены на круглой внутренней периферийной поверхности элемента 61 сцепления. Зубья 22, 32 зацепления (шлицы), выполненные с возможностью зацепления с зубьями 63 зацепления от направления к оси 1а, соответственно выполнены на круглых внешних периферийных поверхностях первого и второго зубчатых колес 2, 3 с внутренним зацеплением. Элемент 61 сцепления выполнен с возможностью скользящего перемещения в направлении, параллельном оси 1а, между положением зацепления с зубьями 22 зацепления первого зубчатого колеса 2 с внутренним зацеплением и положением зацепления с зубьями 32 зацепления второго зубчатого колеса 3 с внутренним зацеплением.

[0018] В волновой передаче 1, имеющей подобную конфигурацию, например, генератор 5 волн представляет собой элемент входа вращения, а вращающийся входной вал 7 соединен с генератором волн, как показано воображаемыми линиями. Зубчатое колесо 4 с внешним зацеплением представляет собой вращающийся элемент выхода, а выходной элемент 8 соединен с жестким выступом 43, как показано воображаемыми линиями. Первые внешние зубья 45 и вторые внешние зубья 46 зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением частично зацепляются с первым зубчатым колесом 2 с внутренним зацеплением и вторым зубчатым колесом 3 с внутренним зацеплением, соответственно. Например, обеспечивают зацепление элемента 61 сцепления со вторым зубчатым колесом 3 с внутренним зацеплением, второе зубчатое колесо 3 с внутренним зацеплением переключают в фиксированное положение без возможности вращения, а другое первое зубчатое колесо 2 с внутренним зацеплением сохраняет возможность вращения. При вращении генератора 5 волн происходит относительное вращение между вторыми внешними зубьями 46 зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением и фиксированным вторым зубчатым колесом 3 с внутренним зацеплением, причем относительное вращение соответствует разности количества зубьев между указанными двумя зубчатыми колесами. Зубчатое колесо 4 с внешним зацеплением вращается, а вращение, скорость которого уменьшена с передаточным отношением, соответствующим разности количества зубьев, выводят с зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением на выходной элемент 8.

[0019] При обеспечении скольжения элемента 61 сцепления по направлению к первому зубчатому колесу 2 с внутренним зацеплением элемент 61 сцепления выходит из зацепления со вторым зубчатым колесом 3 с внутренним зацеплением и входит в зацепление с первым зубчатым колесом 2 с внутренним зацеплением. Первое зубчатое колесо 2 с внутренним зацеплением переключают в фиксированное положение без возможности вращения, и происходит относительное вращение между первым зубчатым колесом 2 с внутренним зацеплением и первыми внешними зубьями 45, причем относительное вращение соответствует разности количества зубьев. Следовательно, скорость входного вращения уменьшают посредством зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением с передаточным отношением, соответствующем разности количества зубьев между первым зубчатым колесом 2 с внутренним зацеплением и первыми внешними зубьями 45, а вращение с пониженной скоростью выводят с зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением на выходной элемент 8.

[0020] Для осуществления действия по изменению скорости посредством элемента 61 сцепления необходимо ограниченное количество времени. Элемент 61 сцепления входит в зацепление с первым и вторым зубчатыми колесами 2, 3 с внутренним зацеплением и выходит из зацепления с ними, причем указанные зубчатые колеса 2, 3 вращаются как единая деталь с зубчатым колесом 4 с внешним зацеплением на сравнительно низких скоростях. Следовательно, обеспечена возможность минимизирования числа аномальных событий, вызываемых осуществляемым действием по изменению скорости.

[0021] В настоящем примере генератор 5 волн представляет собой элемент входа вращения, а зубчатое колесо 4 с внешним зацеплением представляет собой элемент выхода вращения. Напротив, в случае, если генератор 5 волн представляет собой элемент выхода вращения, а зубчатое колесо 4 с внешним зацеплением представляет собой элемент входа вращения, входное вращение может быть увеличено с другим передаточным отношением и выведено в виде выхода вращения с повышенной скоростью.

[0022] Кроме того, настоящее изобретение может быть реализовано в цилиндрической волновой передаче, снабженной зубчатым колесом с внешним зацеплением, имеющим форму цилиндра, и в плоской волновой передаче (см. ФИГ. 4), снабженной цилиндрическим зубчатым колесом с внешним зацеплением.

[0023] (Модификация 1)

На ФИГ. 2 показан вид в поперечном сечении модификации 1 волновой передачи 1. Базовая конфигурация волновой передачи 10, показанная на ФИГ. 2, идентична конфигурации волновой передачи 1; соответственно, соответствующие детали обозначены идентичными позициями, а их описания опущены. Волновая передача 10 содержит несколько генераторов волн, количество которых соответствует количеству ступеней изменения скорости. Подобная конфигурация предпочтительна, поскольку она позволяет увеличивать способность к передаче крутящего момента.

[0024] В частности, волновая передача 10 содержит первый генератор 5А волн, обеспечивающий эллиптическое изгибание части цилиндра 41 зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением, на которой выполнены первые внешние зубья 45, и второй генератор 5В волн, обеспечивающий эллиптическое изгибание части, на которой выполнены вторые внешние зубья 46. Первый генератор 5А волн содержит первую жесткую вставку 53А, имеющую эллиптическую внешнюю периферийную поверхность (первую некруглую внешнюю периферийную поверхность), и первый волновой подшипник 54А, установленный на эллиптической внешней периферийной поверхности. Аналогичным образом, второй генератор 5В волн содержит вторую жесткую вставку 53В, имеющую эллиптическую внешнюю периферийную поверхность (вторую некруглую внешнюю периферийную поверхность), и второй волновой подшипник 54В, установленный на эллиптической внешней периферийной поверхности. В настоящем примере первая жесткая вставка 53А и вторая жесткая вставка 53В выполнены из единого компонента.

[0025] Изгибание, называемое коническим сужением, происходит в чашеобразном зубчатом колесе 4 с внешним зацеплением. Генератор 5В волн, расположенный на стороне диафрагмы 42 зубчатого колеса 4 с внешним зацеплением, предпочтительно имеет менее эллиптическую форму по сравнению с генератором 5А волн, расположенным на противоположной стороне, в соответствии с меньшим изгибанием, вызываемым коническим сужением. Кроме того, на стороне вторых внешних зубьев 46, расположенных на стороне диафрагмы, где изгибание является меньшим, предпочтительно обеспечено большее передаточное отношение.

[0026] В настоящем примере передаточное отношение переключают между двумя ступенями, но волновая передача также может быть выполнена таким образом, что передаточное отношение переключают между тремя ступенями или числом ступеней больше трех, как в варианте реализации 2, описанном ниже. На зубчатом колесе с внешним зацеплением предпочтительно выполнен ряд наборов внешних зубьев, количество которых соответствует числу ступеней переключения, и предпочтительно выполнено равное количество зубчатых колес с внутренним зацеплением.

[0027] (Модификация 2)

На ФИГ. 3 показан вид в поперечном сечении модификации 2 волновой передачи 1. Базовая конфигурация волновой передачи 20, показанная на ФИГ. 3, идентична конфигурации волновой передачи 1; соответственно, соответствующие детали обозначены идентичными позициями, а их описания опущены.

[0028] В вышеописанных конфигурациях переключения скоростей в волновых передачах 1, 10 (см. ФИГ. 1 и 2) зубья 22, 32 зацепления (шлицы) выполнены на внешних периферийных поверхностях первого и второго зубчатых колес 2, 3 с внутренним зацеплением, причем кольцевой элемент 61 сцепления, имеющий зубья 63 зацепления, вырезанные на внутренней стороне, избирательно приводят в зацепление с первым и вторым зубчатыми колесами 2, 3 с внутренним зацеплением, элемент 61 сцепления перемещают в направлении оси 1а, а первое и второе зубчатые колеса 2, 3 с внутренним зацеплением переключают между фиксированным положением и свободным положением.

[0029] В волновой передаче 20 по ФИГ. 3 механизмы 6А, 6В сцепления выполнены для первого и второго зубчатых колес 2, 3 с внутренним зацеплением, соответственно. Скорость изменяют путем переключения механизмов 6А, 6В сцепления между включенным и выключенным положениями. Механизмы 6А, 6В сцепления представляют собой, например, многодисковые муфты сцепления. В качестве механизмов сцепления могут быть использованы различные муфты сцепления. Например, также могут быть использованы ленточные муфты сцепления, в которых ленты сцепления расположены таким образом, что они охватывают первое и второе зубчатые колеса 2, 3 с внутренним зацеплением с их внешних периферийных сторон.

[0030](Вариант 2 реализации)

На ФИГ. 4 показан вид в поперечном сечении волновой передачи с переключением передаточного отношения согласно варианту 2 реализации настоящего изобретения. Плоская волновая передача 100 с переключением передаточного отношения (в нижеприведенном описании называемая просто "волновой передачей 100") выполнена с возможностью переключения передаточного отношения между тремя ступенями и содержит первое зубчатое колесо 110 с внутренним зацеплением, второе зубчатое колесом 120 с внутренним зацеплением, третье зубчатое колесо 130 с внутренним зацеплением, зубчатое колесо 190 приводной стороны с внутренним зацеплением, цилиндрическое зубчатое колесо 140 с внешним зацеплением, генератор 150 волн и механизм 160 сцепления.

[0031] Зубчатое колесо 140 с внешним зацеплением содержит гибкий цилиндр 141, выполненный с возможностью изгиба в радиальном направлении. Первое количество первых внешних зубьев 143, второе количество вторых внешних зубьев 144, третье количество третьих внешних зубьев 145 и четвертое количество четвертых внешних зубьев 146 выполнены на внешней периферийной поверхности цилиндра 141. На внешней периферийной поверхности цилиндра 141 первые, вторые, третьи и четвертые внешние зубья 143-146 выровнены в указанном порядке от одного конца к другому концу в направлении оси 100а.

[0032] Первое зубчатое колесо 110 с внутренним зацеплением расположено в положении, в котором зубчатое колесо 110 концентрически окружает первые внешние зубья 143 на зубчатом колесе 140 с внешним зацеплением. Первые внутренние зубья 111, выполненные на первом зубчатом колесе 110 с внутренним зацеплением, выполнены с возможностью зацепления с первыми внешними зубьями 143, а количество первых внутренних зубьев 111 отлично от количества первых внешних зубьев 143. Второе зубчатое колесо 120 с внутренним зацеплением расположено с выравниванием относительно первого зубчатого колеса 110 с внутренним зацеплением в направлении оси 100а и расположено в положении, в котором зубчатое колесо 120 концентрически окружает вторые внешние зубья 144 на зубчатом колесе 140 с внешним зацеплением. Вторые внутренние зубья 121, выполненные на втором зубчатом колесе 120 с внутренним зацеплением, выполнены с возможностью зацепления со вторыми внешними зубьями 144, а количество вторых внутренних зубьев 121 отлично от количества вторых внешних зубьев 144. Третье зубчатое колесо 130 с внутренним зацеплением расположено с выравниванием относительно второго зубчатого колеса 120 с внутренним зацеплением в направлении оси 100а и расположено в положении, в котором зубчатое колесо 130 концентрически окружает третьи внешние зубья 145 на зубчатом колесе 140 с внешним зацеплением. Третьи внутренние зубья 131, выполненные на третьем зубчатом колесе 130 с внутренним зацеплением, выполнены с возможностью зацепления с третьими внешними зубьями 145, а количество третьих внутренних зубьев 131 отлично от количества третьих внешних зубьев 145.

[0033] Зубчатое колесо 190 приводной стороны с внутренним зацеплением расположено с выравниванием относительно третьего зубчатого колеса 130 с внутренним зацеплением в направлении оси 100а и расположено в положении, в котором зубчатое колесо 190 концентрически окружает четвертые внешние зубья 146 на зубчатом колесе 140 с внешним зацеплением. Внутренние зубья 191, выполненные на зубчатом колесе 190 приводной стороны с внутренним зацеплением, выполнены с возможностью зацепления с четвертыми внешними зубьями 146, а количество внутренних зубьев 191 задано равным количеству четвертых внешних зубьев 146, в результате чего внутренние зубья 191 вращаются как единая деталь с зубчатым колесом 140 с внешним зацеплением.

[0034] Генератор 150 волн обеспечивает радиальное изгибание частей цилиндра 141 зубчатого колеса 140 с внешним зацеплением, на которых выполнены первые, вторые, третьи и четвертые внешние зубья 143-146. В результате указанного изгибания первые внешние зубья 143 частично зацепляются с первыми внутренними зубьями 111, вторые внешние зубья 144 частично зацепляются со вторыми внутренними зубьями 121, третьи внешние зубья 145 частично зацепляются с третьими внутренними зубьями 131, а четвертые внешние зубья 146 частично зацепляются с внутренними зубьями 191. В данном примере части цилиндра 141, на которых выполнены первые, вторые, третьи и четвертые внешние зубья 143-146, изгибают посредством генератора 150 волн с получением эллиптической формы, и на обоих концах эллипсоида по длинной оси первые, вторые, третьи и четвертые внешние зубья 143-146 зацепляются соответственно с первыми, вторыми и третьими внутренними зубьями 111, 121, 131 и с внутренними зубьями 191. Следовательно, разность между количеством первых внутренних зубьев 111 и первых внешних зубьев 143, разность между количеством вторых внутренних зубьев 121 и вторых внешних зубьев 144, и разность между количеством третьих внутренних зубьев 131 и третьих внешних зубьев 145 установлены равными 2п (п - положительное целое число).

[0035] Генератор 150 волн содержит жесткую вставку 151, прикрепленную к вращающемуся входному валу 170, показанному воображаемыми линиями, четыре эллиптические внешние периферийные поверхности 152-155 фиксированной ширины, выполненные на части внешней периферийной поверхности жесткой вставки 151, и волновые подшипники 156-159, установленные на эллиптических внешних периферийных поверхностях 152-155. Волновые подшипники 156-159 расположены в местоположениях, соответствующих частям зубчатого колеса 140 с внешним зацеплением, на которых выполнены первые, вторые, третьи и четвертые внешние зубья 143-146.

[0036] Механизм 160 сцепления содержит кольцевой элемент 161 сцепления, выполненный с возможностью скользящего перемещения в направлении оси 100а, и механизм 162 скольжения, обеспечивающий скользящее перемещение элемента 161 сцепления в направлении оси 100а. Зубья 163 зацепления (шлицы) выполнены на круглой внутренней периферийной поверхности элемента 161 сцепления. Зубья 112, 122, 132 зацепления, выполненные с возможностью зацепления с зубьями 163 зацепления от направления к оси 100а, соответственно выполнены на круглых внешних периферийных поверхностях первого, второго и третьего зубчатых колес 110-130 с внутренним зацеплением. Элемент 161 сцепления выполнен с возможностью последовательного скользящего перемещения в положения зацепления, в которых элемент 161 сцепления может избирательно зацепляться с зубьями 112, 122, 132 зацепления первого, второго и третьего зубчатых колес 110-130 с внутренним зацеплением.

[0037] В волновой передаче 100, имеющей подобную конфигурацию, например, генератор 150 волн представляет собой элемент ввода вращения, а вращающийся входной вал 170 соединен с ним. Зубчатое колесо 190 приводной стороны с внутренним зацеплением, вращающееся как единая деталь с зубчатым колесом 140 с внешним зацеплением, представляет собой элемент выхода вращения, и с ним соединен выходной элемент 180. Например, обеспечивают зацепление элемента 161 сцепления со вторым зубчатым колесом 120 с внутренним зацеплением, второе зубчатое колесо 120 с внутренним зацеплением переключают в фиксированное положение без возможности вращения, а другие первое и третье зубчатые колеса 110, 130 с внутренним зацеплением сохраняют возможность вращения. При вращении генератора 150 волн происходит относительное вращение между вторыми внешними зубьями 144 зубчатого колеса 140 с внешним зацеплением и фиксированным вторым зубчатым колесом 120 с внутренним зацеплением, причем относительное вращение соответствует разности количества зубьев между указанными двумя зубчатыми колесами. Зубчатое колесо 140 с внешним зацеплением вращается, а вращение, скорость которого уменьшена с передаточным отношением, соответствующим разности количества зубьев, выводят с зубчатого колеса 190 приводной стороны с внутренним зацеплением, вращающегося как единая деталь с зубчатым колесом 140 с внешним зацеплением, на выходной элемент 180. Аналогичным образом, выход вращения с другим передаточным отношением получают путем обеспечения скользящего перемещения элемент 161 сцепления по направлению к первому зубчатому колесу 110 с внутренним зацеплением или к третьему зубчатому колесу 130 с внутренним зацеплением.

[0038] В настоящем примере генератор 150 волн представляет собой элемент входа вращения, а зубчатое колесо 190 приводной стороны с внутренним зацеплением представляет собой элемент выхода вращения. Напротив, в случае, если генератор 150 волн представляет собой элемент выхода вращения, а зубчатое колесо 190 приводной стороны с внутренним зацеплением представляет собой элемент входа вращения, входное вращение может быть увеличено с другим передаточным отношением и выведено в виде выхода вращения с повышенной скоростью. В качестве механизма 160 сцепления также могут быть использованы многодисковая муфта сцепления и другие различные механизмы сцепления. Кроме того, в настоящем примере передаточное отношение переключают между тремя ступенями, но механизм сцепления также может быть выполнен таким образом, что передаточное отношение может быть переключено между двумя ступенями или числом ступеней больше трех, как в случае с вариантом реализации 1.

[0039] В вышеописанных примерах зубчатое колесо с внешним зацеплением изогнуто с получением эллиптической формы посредством генератора волн, и зубчатое колесо с внешним зацеплением зацеплено с зубчатым колесом с внутренним зацеплением. Зубчатое колесо с внешним зацеплением также может быть изогнуто с получением трехклиновой формы или другой некруглой формы посредством генератора волн, и зубчатое колесо с внешним зацеплением может быть зацеплено с зубчатым колесом с внутренним зацеплением в трех или более точках в направлении по окружности.

Изобретение относится к области машиностроения. Волновая передача с переключением передаточного отношения содержит первое и второе зубчатые колеса с внутренним зацеплением, зубчатое колесо с внешним зацеплением, содержащее первые и вторые внешние зубья, выполненные на его внешней периферийной поверхности, генератор волн, обеспечивающий частичное зацепление первых и вторых внешних зубьев с первым и вторым зубчатыми колесами с внутренним зацеплением, и механизм сцепления, выполненный с возможностью избирательного переключения первого и второго зубчатых колес с внутренним зацеплением в фиксированное положение. Входное вращение от генератора волн может быть уменьшено по скорости с различным передаточным отношением и получено от зубчатого колеса с внешним зацеплением путем избирательного переключения первого и второго зубчатых колес с внутренним зацеплением в фиксированное положение. Обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик волновой передачи. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Волновая передача с переключением передаточного отношения, содержащая: зубчатое колесо с внешним зацеплением, содержащее цилиндр, выполненный с возможностью изгиба в радиальном направлении, заданное количество первых внешних зубьев, выполненных на внешней периферийной поверхности цилиндра, и заданное количество вторых внешних зубьев, выполненных на внешней периферийной поверхности цилиндра, причем вторые внешние зубья выполнены в другом местоположении вдоль осевого направления относительно первых внешних зубьев на внешней периферийной поверхности цилиндра; жесткое первое зубчатое колесо с внутренним зацеплением, расположенное в положении концентрического окружения первых внешних зубьев и содержащее первые внутренние зубья, выполненные с возможностью зацепления с первыми внешними зубьями; жесткое второе зубчатое колесо с внутренним зацеплением, расположенное в положении концентрического окружения вторых внешних зубьев и содержащее вторые внутренние зубья, выполненные с возможностью зацепления со вторыми внешними зубьями; генератор волн, обеспечивающий изгибание цилиндра зубчатого колеса с внешним зацеплением в радиальном направлении, обеспечивающий частичное зацепление первых внешних зубьев с первыми внутренними зубьями и обеспечивающий частичное зацепление вторых внешних зубьев со вторыми внутренними зубьями; и механизм сцепления, выполненный с возможностью переключения одного из первого зубчатого колеса с внутренним зацеплением и второго зубчатого колеса с внутренним зацеплением, находящихся в положении с возможностью вращения, в фиксированное положение без возможности вращения, причем количество первых внешних зубьев одинаково с количеством вторых внешних зубьев или отлично от количества вторых внешних зубьев, количество первых внешних зубьев отлично от количества первых внутренних зубьев, и количество вторых внешних зубьев отлично от количества вторых внутренних зубьев.

2. Волновая передача с переключением передаточного отношения по п. 1, в которой генератор волн содержит первый генератор волн для изгибания части цилиндра зубчатого колеса с внешним зацеплением, на которой выполнены первые внешние зубья, и второй генератор волн для изгибания части цилиндра зубчатого колеса с внешним зацеплением, на которой выполнены вторые внешние зубья; первый генератор волн содержит первую жесткую вставку, имеющую первую некруглую внешнюю периферийную поверхность, и первый волновой подшипник, установленный на первой некруглой внешней периферийной поверхности; и второй генератор волн содержит вторую жесткую вставку, имеющую вторую некруглую внешнюю периферийную поверхность, и второй волновой подшипник, установленный на второй некруглой внешней периферийной поверхности.

3. Волновая передача с переключением передаточного отношения по п. 1, также содержащая: заданное количество третьих внешних зубьев, выполненных в другом местоположении вдоль осевого направления относительно первых и вторых внешних зубьев на внешней периферийной поверхности цилиндра; и жесткое зубчатое колесо приводной стороны с внутренним зацеплением, расположенное в положении концентрического окружения третьих внешних зубьев и содержащее внутренние зубья, выполненные с возможностью зацепления с третьими внешними зубьями, причем генератор волн обеспечивает изгибание цилиндра в радиальном направлении и обеспечивает частичное зацепление третьих внутренних зубьев с внутренними зубьями зубчатого колеса приводной стороны с внутренним зацеплением; и причем количество внутренних зубьев зубчатого колеса приводной стороны с внутренним зацеплением равно количеству третьих внешних зубьев, в результате чего зубчатое колесо приводной стороны с внутренним зацеплением вращается как единая деталь с зубчатым колесом с внешним зацеплением.

4. Волновая передача с переключением передаточного отношения по п. 3, в которой генератор волн содержит первый генератор волн для изгибания части цилиндра зубчатого колеса с внешним зацеплением, на которой выполнены первые внешние зубья, второй генератор волн для изгибания части цилиндра, на которой выполнены вторые внешние зубья, и третий генератор волн для изгибания части цилиндра, на которой выполнены третьи внешние зубья; первый генератор волн содержит первую жесткую вставку, имеющую первую некруглую внешнюю периферийную поверхность, и первый волновой подшипник, установленный на первой некруглой внешней периферийной поверхности; второй генератор волн содержит вторую жесткую вставку, имеющую вторую некруглую внешнюю периферийную поверхность, и второй волновой подшипник, установленный на второй некруглой внешней периферийной поверхности; и третий генератор волн содержит третью жесткую вставку, имеющую третью некруглую внешнюю периферийную поверхность, и третий волновой подшипник, установленный на третьей некруглой внешней периферийной поверхности.