[实用新型]具有离合功能的谐波减速器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种谐波减速器，特别是一种在一方向受力时可以产生固定作用，而另一方向受力时则可以自由旋转的谐波减速器结构。

背景技术

谐波减速器是一种利用柔性组件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种齿轮传动，亦称为“谐波齿轮传动(简称谐波传动)”。

图1为显示现有的谐波减速器结构，主要包含有三个组件：一个具有内齿轮的刚轮A、一个具有外齿轮的柔轮B，以及一个波发生器C。做为减速器使用时，一般都是采用刚轮A固定、波发生器C主动运转、柔轮B输出动力的形式。

柔轮B则是一种可产生较大弹性变形的薄壁齿轮，其内径等于或略大于波发生器的总外径。波发生器C是使柔轮B产生可控弹性变形的构件；波发生器C具有一中心轴，该中心轴装有可形变滚动轴承而构成滚轮，波发生器C组合于柔轮B内部，使其外径与柔轮B的内壁相互压紧，且波发生器C连接动力源(一般为马达)。当波发生器C装入柔轮B后，迫使柔轮的端面由原先的圆形变成椭圆形，进而使其椭圆形的长轴两端附近的外齿轮与刚轮A的内齿轮完全啮合，而短轴两端附近的外齿轮则与刚轮的内齿轮完全脱开；而周长上其它区段的外齿轮则处于和刚轮的内齿轮啮合和脱离的过渡状态。当波发生器连续转动时，柔轮的变形会不断改变，使柔轮B与刚轮A的啮合状态也不断改变，产生啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入......，周而复始地进行，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器C相反方向的缓慢旋转。

在传动过程中，波发生器C旋转一周，柔轮B上某点变形的循环次数称为波数，以n表示。常用的是双波传动，其柔轮应力较小，结构比较简单，易于获得大的传动比，故为目前应用最广的一种。谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的周节相同，但齿数不等。

当刚轮固定、波发生器主动旋转、柔轮从动旋转时，谐波齿轮传动的传动比为i＝-B1/(A1-B1)

式中A1、B1分别为刚轮A与柔轮B的齿数。

由于柔轮齿数很多，因此，谐波减速器可获得很大的传动比。

谐波减速器在谐波传动中，由于齿与齿的啮合是面接触，加上同时啮合齿数较多，因而单位面积的负荷小，使得承载能力较其它传动形式高，且传动比大，单级谐波齿轮传动的传动比可达i＝70～500；再加上具有体积小、重量轻、传动效率高、寿命长、传动平稳、无冲击、低噪音、运动精度高等特点，因此是一种应用十分广泛的减速器。

由于柔轮在减速传动过程中需要承受较大的交变负荷，致使柔轮较容易损坏，因而对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理技术要求较高，制程技术也较复杂；另外，传统谐波减速器的刚轮与柔轮啮合位置与输出轴的距离较远，因而容易产生因为不同轴而晃动的状况，增加了摩擦发热及噪音等问题。

为了解决前述的问题，本案申请人所提出的第101210934号的谐波减速器台湾专利申请案，则是将波发生器组合于柔轮与一动力源，使柔轮产生变形而局部啮合刚轮；该柔轮被固定，刚轮则连接一输出轴；藉由动力源驱动波发生器旋转时，经由柔轮带动该刚轮与输出轴同步旋转。

但是，所述谐波减速器中的柔轮直接被固定在减速器的机壳或其它组件，以致于柔轮在运转中产生形变时容易产生受力不均的内应力，柔轮破裂损坏的机率较高；此外，柔轮的形变量受到较大限制，无法进一步调整刚轮与柔轮的齿差，亦即无法达成不同的减速比来满足更大范围的输出需求。

另一方面，现有或前述第101210934号的申请案的谐波减速器柔轮均为固定地设置，亦即连带地使设于刚轮的输出轴始终受到阻力限制，因而限制了谐波减速器的应用范围。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于解决一般谐波减速器的柔轮均始终被固定，以致于配合柔轮的刚轮及设于刚轮的输出轴始终均受到阻力，因而限制了谐波减速器的应用范围的问题。

本实用新型提供的具有离合功能的谐波减速器，其主要特征是利用一固定座将单向离合器设于柔轮，柔轮则被波发生器驱动；藉此，当动力源驱动波发生器往第一方向旋转时，使单向离合器咬合而锁定固定座，同时柔轮产生形变而能带动刚轮转动，再由刚轮带动输出轴旋转；当输出轴受到外力作用而使其转速快于刚轮的转速时，则输出轴将经由刚轮连动单向离合器往相反的第二方向脱离，使得波发生器相对于柔轮而言无转速，因而使波发生器得以和柔轮一起被刚轮带动旋转。