[发明专利]谐波齿轮系统

说明书

技术领域

本发明一般是关于谐波齿轮系统，特别是关于内部可使用的密封及润滑系统。

背景技术

谐波齿轮机构已成功地用于工业，医疗，航空及国防领域。一般而言，谐波齿轮机构作用是将一椭圆构件组装到系统输入，椭圆构件形成一外部齿轮(称为“柔轮”)，它的形状使它在相隔180度位置结合内部设齿的外框，结合位置转90度，则二齿轮之间有间隙。当输入使椭圆构件转动时，外部齿结合一个内部设齿的外构件(一般称为“圆轮”)。外部设齿的齿轮齿数少于内部设齿的齿轮，而在齿轮之间产生相对动作，此相对动作可视为一齿轮比，最后结果是在动作控制市场上具高价值的一种速度/扭力交换。

一管状轴被加到外部设齿的齿轮(柔轮)上，以达到谐波齿轮技术的许多特征，管状轴让谐波齿轮机构零游隙，减少轴承负载，及平衡内部力；它也通过将应变分布到较长距离而大幅地延长外部设齿的齿轮的应变寿命。

谐波齿轮机构有多用途，其中一种用途是一种设计用于一特定目的的一种特定机器的整合齿轮系统，这些系统为了特定应用而高度工程化和客制化。另外，一组谐波齿轮机构可以建构为具一输入和一输出的一框，而可为另一使用者使用，一般称为齿轮箱，这些齿轮箱构造大多是为了一般市场，整合者将它和其他组件配对来建造机器。谐波齿轮箱有许多形式，但有一些共同处。首先，它们有一个输入(一轴，一凸缘，或一孔)，它们亦包括前面三种选择的其中一种的一个输出，另外，它们包括一框和一些轴承组合。

将椭圆构件(亦称为波产生器)安装到柔轮内部在得到正确齿轮组性能方面是重要步骤，其中一种安装方式是将波产生器装到输入并安装为一总成，具这种构造的系统有多个缺点，第一，输入需有客制化修改以将波产生器正确定位，例如一螺栓和步骤，客制化修改可能会大幅增加系统成本；第二，终端使用者是最后负责将齿轮系统重要组件正确定位的人，这增加了终端使用者的风险。若是制造商能完成定位，系统精确位置控制是由制造商承担，而非终端使用者，最后可提高产品性能。

另一种安装方法是限制波产生器，然后安装该输入。举例言之，利用定位在波产生器的一侧或两侧的滚珠轴承来限制波产生器。这种限制方法让制造商正确地将波产生器定位，而非终端使用者。通过这种做法，终端使用者只需以简单耦合装置(例如键，螺栓连结，夹箍，螺栓等等)连接该系统。

这种方法有一缺点，因为滚珠轴承在径向上过度限制系统，导致轴承制造时或轴承零件组装时的任何错误将造成轴承以不想要的方式设置。这三个轴承各有不同的中心线，就是任何制造零件仅因机制公差的情况。当轴旋转时，偏心在轴承中造成径向负载，这是系统内的偏心量的函数。

与其他齿轮系统(例如行星齿轮)，谐波齿轮机构的最大优点的其中一者是它的尺寸，谐波齿轮尺寸明显小于具类似比例的其他齿轮系统，谐波齿轮箱尺寸减小进一步增加了产品价值。

输入链接这个特征是可以改进以减少齿轮箱长度，因而增加性能。输入连结可利用许多方式进行，包括键结，摩擦锁紧，锥形锁紧，固定件连结等等。在连结方面，通常是一种用来补偿输入旋转轴线与波产生器旋转轴线之间不对齐的顺应装置。在某些情况，在波产生器上没有为轴承提供顺应装置，但这种链接方法的风险是因偏心负载造成波产生器轴承的损坏。用于谐波齿轮机构的典型顺应连结是奥尔德姆型耦合。一个奥尔德姆型耦合使用两个90度对设的耳部来传递扭力，这些驱动耳部通过一浮动构件连结，因而得以补偿轴向不对齐。缺点是奥尔德姆型耦合增加了系统的长度和游隙，游隙来自需要空间让驱动耳部径向滑动而补偿平行不对齐，长度仅因奥尔德姆型耦合紧接着波产生器定位。

这些系统也需要润滑也因而需要密封，为了提供密封，典型设计使用方法是使用O形环，垫片或接合密封件。任一方法有一缺点，进一步言之，O形环需要大空间，造成产品较大；垫片使系统长度增加并在二接点之间形成一挠性构件，降低了整个系统的硬度；接合密封件很难连续地应用在整个连接处，在接点之间形成一挠性构件，风险是有部分连接处没有密封而会漏。

不同型式的轴承可用来支撑输出，大多数的轴承，例如交叉滚子轴承，在使用前必须润滑，而且是在产品寿命期间须定期润滑。交叉滚子轴承在外环有径向孔形式之设置以用于再润滑，一般而言，再润滑是终端使用者对齿轮制造商安装的一接头施加一油脂枪来进行，然而，客户不喜欢用油脂，因为它脏而且可能会污染周围的东西；很难确保所增加的油脂是正确的量；及不容易到达再润滑点。

因此，有克服先前技术不足的方法和系统之需求。

发明内容