[发明专利]动力传递装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力传递装置，更具体而言，涉及这样一种动力传递装置，其中将齿尺寸大于次摆线齿形（cycloid tooth shape）并且能够维持足够的齿接触率的摆线齿形应用至以啮合方式耦合至能够相对地移动的滚销齿轮的齿合齿轮的齿形，使得可以解决由齿根部的根切所引起的滚销卡住的现象以及齿厚度的减小。

背景技术

动力传递装置大致划分成用于将旋转运动转变成直线运动或相反的齿条齿轮以及仅用于传递旋转运动并同时改变旋转速度及转矩的齿轮组（gear train）。通常，动力传递装置的动力传递系统主要使用根据渐开线原理的齿形。然而，极少情况下会使用根据摆线原理的齿形以及滚销齿轮。

图1及图2显示根据相关技术的使用渐开线齿形的齿条齿轮的一部分的结构。

当预负载（pre-load）施加至图1中所示的使用渐开线齿形的齿条齿轮时，小齿轮（pinion）J3的齿J4被迫嵌入于齿条J1的齿J2之间并接触齿J2，使得产生大的摩擦力并且因而显著地降低效率。

因而，在设计阶段，如图2中所示，形成齿隙，齿隙为齿J2与齿J4之间的空隙，以避免小齿轮J3的齿J4被迫嵌入于齿条J1的齿J2之间的现象。

然而，当如图2中所示形成齿隙时，便不能顺畅地进行传递或运动，亦即，运动被间断地从齿J2传递至齿J4，从而产生噪声或振动。此外，齿轮可在反向运动期间嘎嘎作响。

图3显示使用摆线的齿条齿轮的一部分的结构。图4显示图3的根切。图5为图4的结构视图。图6显示在图3中施加预负载的状态。

作为解决上述渐开线齿形的问题的解决方案，如图3中所示，可考虑使用齿条齿轮，其中呈滚筒形式的滚销J5用作小齿轮J3（参见图1）的齿J4并且齿条J1的齿J2具有由摆线形成的齿形。

根据图3中所示的轨迹齿轮，由于滚销J5旋转，亦即，滚销J5执行滚动运动并且在齿条J1的齿表面上移动以传递运动，所以传递阻力较低。此外，几个滚销J5同时与几个齿J2啮合，使得可以连续地传递运动并且可以防止在反向传递期间嘎嘎作响。

然而，在根据摆线的齿条J1的齿J2中，当滚销J5到达齿根J6处时，滚销J5的中心轨迹（track）的弯曲半径变为零，使得在加工齿条J1的该部分期间，例如图4中的阴影部分的根切A便可能成问题。

当用于不要求精确度的装置时，根切A可能不会成问题。然而，如图5中所示，当根切A应用至例如精密机构等需要高精密度的装置时便可能成问题，这是因为滚销J5会从齿条J1的齿J2脱离并不会遵循预定的摆线轨迹，从而不能传递转矩。

此外，随着滚销J5相对于齿条J1的齿J2因根切A而脱离及啮合，产生噪声和振动，从而可降低齿表面的寿命。

另外，如上所述，在图3中所示的根据摆线的齿条J1的齿J2中，当滚销J5到达齿根J6处时，滚销J5的中心轨迹的弯曲半径变为零并且因而滚销J5的半径与齿根J6的半径相匹配。因此，当滚销J5到达齿根J6处时，滚销J5的外圆周中大约有一半紧密地接触齿根J6，使得滚销J5不能旋转。

因而，滚销J5在齿根J6周围的部分处重复旋转和停止，并且滚销J5也碰撞在齿根J6上，从而产生噪声和振动。特别是，在消除齿隙以提高刚性后，当在齿条J1与小齿轮J3之间施加预负载时，上述问题尤为严重。

结果，在根据摆线的齿条J1的齿J2中，如上所述，由于产生根切A，当滚销J5的数目较小时，多个齿J2并不总是处于啮合状态。并且，在此区域中，不可避免地会产生在正反方向上的齿隙，这在此之前一直被忽视。

或者，可考虑使用这样一种方法，即在齿条J1与小齿轮J3之间施加预负载，以消除为齿J2与滚销J5之间的间隙的齿隙。根据该施加预负载的方法，由于力被施加至滚销J5及齿J2的表面，所以不会存在间隙并且可以防止部件的初始扭曲，从而可以大大提高刚性。

根据摆线的齿形通过将滚销J5的半径增加至当小齿轮J3滚动时由滚销J5的中心所绘制的轨迹（摆线）而获得。因而，根据该事实，根据摆线的齿形一直被报导为是理论上能够通过滚动接触顺畅地传递动力的齿形。

然而，当预负载施加于齿条J1与小齿轮J3之间时，如图6中所示，在齿条J1的齿J2及滚销J5的啮合开始及脱离期间，所产生的碰撞及释放与预负载一样多，从而可产生由碰撞及释放所引起的噪声或振动。特别是，碰撞及释放造成滚销J5或齿J2的疲劳，从而可缩短齿条齿轮的寿命。