本發明屬于RV減速器領域，具體涉及一種可增大輸出扭矩的偏心擺動型行星齒輪減速裝置。

背景技術：

作為現有的偏心擺動型行星齒輪減速裝置，眾所周知例如在國內發表的專利文獻1---CN1831372A、專利文獻2---CN10128082A、專利文獻3---CN104633013A、專利文獻4---CN104565217A、專利文獻5---CN1409029A、專利文獻6---CN101263319A、專利文獻7---CN103968008A、專利文獻8---CN105605159A、專利文獻9---CN1120634A、專利文獻10---CN105020344A等專利文獻中記載的裝置；均采用少齒差擺線針輪型結構形式。

目前機器人減速器基本以RV減速器（擺線針輪結構）為主，因它體積小、扭矩大、定位精度高、振動小、抗沖擊等諸多優點，被廣泛應用于工業機器人領域和精密機械領域，但是這種減速器設計制造復雜、難度大、加工和安裝精度要求高，其核心技術仍被日本公司壟斷，國內在機器人高精度減速器的設計、制造上沒有取得實質性的突破，更沒有自主知識產權的產品；嚴重制約和阻礙國產工業機器人的發展。

當前市場上大減速比的減速器普遍采用擺線針輪型結構，例如：日本的RV減速器、FA型減速器精密減速器以及通用型擺線針輪減速器等均采用擺線針輪結構形式；但是，該擺線針輪結構類型減速器存在不能充分增大轉矩的缺陷。例如現有的擺線針輪型減速裝置中，公知在國內上述發表的專利文獻中記載的裝置基本結構原理如BⅠ裝置所述。該BⅠ裝置具備：內齒齒輪，在內周以一定齒距設置了由多個圓柱狀滾柱構成的內齒；外齒齒輪，形成有一個中央曲柄軸通孔和多個柱銷通孔，外周具有由次擺線齒形構成的、與上述內齒嚙合并且齒數比該內齒數只少一個齒，并且其中心與上述內齒輪中心的距離保持不變；曲柄軸，插入曲柄軸孔中；柱銷體，插入各柱銷通孔中；通過旋轉使外齒齒輪偏心擺動；柱銷體，可以旋轉地支持中央曲柄軸，同時多根柱銷體活動地并且接觸地插入各通孔中。該裝置如圖14、15所示：外齒齒輪01與內齒輪03的偏心距為e，互相接觸的外齒齒輪01的外齒02在其接觸點上分別給內齒輪03的內齒（圓柱）04施加與齒面垂直方向的驅動分力，同時作為其反作用內齒（圓柱）04也給外齒02施加上述驅動分力的反作用力K。而且，如圖16所示，各外齒01施加給對應的內齒（圓柱）04的驅動分力的反作用力K的作用線D重合、并匯集在點C上，而匯集點C位于，距離內齒輪中心半徑方向外側的距離記為L；例如在上述內齒輪內齒數一定、針齒數量及分布位置一定和外齒輪對內齒輪偏心量也一定時，匯集點C的位置距內齒輪中心半徑方向的距離被固定，限制了匯集點C向距離內齒輪中心半徑方向外側的移動；制約了輸出轉矩的增大。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種可增大輸出扭矩的偏心擺動型行星齒輪減速裝置，通過創新設計新型內齒齒形，進一步增大偏心擺動型行星齒輪減速裝置的輸出扭矩，提高傳遞效率；并且能夠防止不大型化的同時增大輸出扭矩。

本發明所采用的技術方案是：一種可增大輸出扭矩的偏心擺動型行星齒輪減速裝置，包括內齒齒輪、外齒齒輪、曲柄軸和支撐體，外齒齒輪上具有至少一個曲柄軸孔和多個通孔，外齒齒輪外周具有與內齒齒輪的內齒相互嚙合并且齒數比內齒少1個的外齒；所述曲柄軸插設于曲柄軸孔內，通過同步旋轉各曲柄軸使外齒齒輪偏心擺動，所述支撐體為插設在各通孔內的柱狀體，用于旋轉支撐各曲軸；所述內齒齒輪，在內周以一定齒距P設置有多個橢圓形柱狀滾柱構成的內齒，且使構成內齒齒厚S除以內齒的一定齒距P的比值減小到至外齒的齒頂向半徑方向外側超過內齒齒根，并至少切除超過內齒輪的內齒根的部分的外齒，以此來避免外齒與柱狀橢圓形內齒齒根的干涉；當沿兩齒面的拐點04d和04e間的連線V切除上述外齒后，拐點04d和04e間的距離A要大于由外齒齒輪齒頂圓半徑T減去內齒輪內齒根圓半徑R再加上外齒輪對內齒輪的偏心量e所確定位置量。

進一步優化，使構成內齒齒厚S除以內齒的一定齒距P的比值減小到至外齒的齒頂向半徑方向外側超過內齒齒根，并至少切除相鄰內齒之間的內齒輪的內齒齒根，由外齒齒頂超過內齒輪的內齒根的部分深度量，以此來避免外齒與柱狀橢圓形內齒齒根的干涉。

進一步優化，當將通過構成上述內齒的所有柱狀橢圓形內齒的齒根圓半徑設為R，并且將從上述內齒輪內齒形齒面的法向到外齒施加給對應的內齒的驅動分力K′的作用線D匯交于力臂軸線OL上產生的等效的力矩作用點C，得C點在半徑方向上的距離OC設為Q時，C點是上述半徑方向上的距離Q在上述齒根圓半徑R的0.85～1.00倍的范圍內。

與現有技術相比，本發明至少具有下述優點及有益效果：

本發明的偏心擺動型行星齒輪減速裝置通過創新設計新型內齒齒形，進一步增大偏心擺動型行星齒輪減速裝置的輸出扭矩，提高傳遞效率；并且能夠防止不大型化的同時增大輸出扭矩。

本發明以有效地實施推動少齒差精密減速器的技術進步，研制設計出我國自主知識品牌的技術和產品；本項發明技術將打破國外的長期技術壟斷，建立起擁有完全自主知識產權的機器人用高精度減速器核心技術研發體系，提升我國在精密減速器方面的核心競爭力，推動我國精密減速器及機器人工業的發展。

附圖說明

圖1為本發明的實施例l的側剖視圖；

圖2為圖1的I-I向視剖視圖；

圖3為作用于外齒上的反作用力K及其作用線Q的說明圖；

圖4為圖3中U部分的放大圖；

圖5為本發明的實施例3的側剖視圖；

圖6為圖5的II-II向視剖視圖

圖7為內齒與外齒的嚙合狀態的剖視圖；

圖8為說明驅動分力（反作用力K）的作用線D匯交于OL力臂上等效力矩點C的狀態的說明圖；

圖9為本發明的實施例4的側剖視圖；

圖10為圖11的III-III向視剖視圖；

圖11為內齒與外齒的嚙合狀態時U區域局部放大的剖視圖；

圖12為一齒差擺線針輪剖視圖內齒的驅動分力K及其作用線D的說明圖；

圖13為示本發明橢圓形柱狀內齒的驅動分力K及其作用線D的說明圖；

圖14為背景技術的一例的側剖視圖；

圖15為背景技術的一例的剖視圖；

圖16為說明書背景技術中說明過的驅動分力（反作用力K）的作用線D匯交于OL力臂上力矩點C的狀態的說明圖；

圖17為有效工作嚙合區的受力分析原理圖。

具體實施方式

為使本發明的內容更明顯易懂，以下結合具體實施例，對本發明進行詳細描述。

實施例1：

在圖1、圖2中，AⅠ為用于機器人等的繞內齒輪橢圓形柱狀內齒形偏心擺動型行星齒輪減速裝置，該行星齒輪減速裝置AⅠ具有，安裝于圖中沒有表示的機器人的臂或手等的近似圓筒狀的旋轉外殼02，在該旋轉外殼02的內周形成多個其軸向方向中央部的截面為橢圓形的柱狀內齒05（橢圓形的一部分），這些橢圓形的柱狀內齒05沿軸線方向延伸，沿圓周方向等距離分布，此處為以一定齒距p分開配置。旋轉外殼02、橢圓形的柱狀內齒05為一整體，構成內齒輪01。所述一定齒距P為：通過構成橢圓形的柱狀內齒05的所有內齒根圓R的周長除以橢圓形的柱狀內齒05的根數的值，換言之，為用圓弧線段連接任意相鄰的2個橢圓形的柱狀內齒05的齒根圓R的圓弧長度。所述的齒高h為：內齒輪齒頂到內齒輪齒根圓周上最近的距離。

本發明所述的橢圓形的柱狀內齒05一般設置有16～150根左右.但優選在30～100根的范圍內。其理由為，如果使橢圓形的柱狀內齒05的齒數在上述范圍內，在后述的外齒齒輪14與內齒輪01嚙合的前一級，設置由后述的外齒齒輪16、12構成的減速比為3 / 1～1 / 7的直齒圓柱齒輪減速機構，使前一級與后一級的減速比組合靈活，則能夠容易地獲得高的減速比，而且還能夠構成固有震動頻率更高的高減速比的行星齒輪減速裝置。

上述內齒輪01內沿軸線方向并排容納有多個（圖中為2個）呈環狀的外齒齒輪14，這些外齒齒輪14的外周分別形成有由特殊擺線齒形，構成的多個外齒04。并且，上述外齒齒輪14的外齒04的齒數Z比上述橢圓形的柱狀內齒05的齒數只少1個（齒數差為1）。并且，在外齒齒輪14與內齒輪01內接的狀態下外齒04與橢圓形的柱狀內齒05嚙合，但2個外齒齒輪14的最大嚙合部位（嚙合最深的部位） 的相位錯開180°。

各外齒齒輪14上形成有至少一個，圖中為3個沿軸線方向貫通的曲柄軸孔15，這些曲柄軸孔 15沿半徑方向距離外齒齒輪14的中心軸相等的距離，并且沿圓周方向分開等角距離分布。09為各外齒齒輪14上形成的多個（與曲柄軸孔15的數量相同，為3個）通孔，這些通孔09沿圓周方向與曲柄軸孔15交錯地配置，并且沿圓周方向分開等角距離分布配置。

07為活裝在旋轉外殼02內，安裝固定在機器人部件的支撐體支座上，該支撐體07由分布配置在外齒齒輪14的軸線方向兩外側的一對呈近似環形的端板08、13，構成其一端與端板08連成一體、另一端由多個螺栓10可以裝卸地連接在端板13上的多個（與通孔09的數量相同，為3根）柱狀體11構成。并且，連接上述端板08、13的柱狀體11沿軸線方向延伸，并保持若干間隙的插入（活裝）在外齒齒輪l4的通孔09內。

03為安裝在支撐體07上，具體為端板08、13的外周與旋轉外殼02的軸線方向兩端內周之間的一對軸承，通過軸承03，支撐體07可以旋轉地支撐著內齒齒輪01。21為沿圓周方向隔開相等的角度分布配置的至少一根（與曲柄軸孔15的數量相同，為3根）曲柄軸，這些曲柄軸21，通過外裝嵌在其軸線方向的一端上的圓錐滾柱軸承19和外裝嵌在其軸線方向的另一端上的圓錐滾柱軸承19，可以被支撐體07支撐，具體為端板08、13旋轉地支撐。

上述曲柄軸21在其軸線方向中央具有2個離曲柄軸21的中心軸等距離偏心量的偏心凸輪軸17，這些偏心凸輪軸17彼此的相位錯開180°。此處，上述曲柄軸21的偏心凸輪軸17分別通過針狀滾柱軸承18活裝在外齒齒輪l4的曲柄軸孔15內，結果，上述外齒齒輪14與曲柄軸21允許相對旋轉。并且，各曲柄軸21的軸線方向的一端固定有外齒齒輪16，這些外齒齒輪16與圖中輸入軸20一端上設置的外齒齒輪12嚙合。

并且，當電動機驅動輸入軸20時，使外齒齒輪12旋轉，與此同時，在驅動外齒齒輪16旋轉的同時，使曲柄軸21圍繞自身的中心軸旋轉，結果，曲柄軸21的偏心凸輪軸17在外齒齒輪14的曲柄軸孔 15內偏心旋轉，使外齒齒輪14沿箭頭方向偏心擺動旋轉。此時，在互相嚙合的橢圓形的柱狀內齒05與外齒04的接觸點上，如圖2、3、4所示，分別作用有外齒04施加給對應的橢圓形的柱狀內齒05沿內齒05齒面法向作用線D方向的驅動分力，并且，作為其反作用力，分別作用給橢圓形的柱狀內齒05施加給外齒04沿內齒05齒面法向作用線D方向的驅動分力的反作用力K。

使橢圓形的柱狀內齒05的齒高h是齒厚S的一半（S/2），并使構成橢圓形的柱狀內齒05的齒厚S除以橢圓形的柱狀內齒05的一定齒距P的比值B降至，使外齒04的假想線表示的齒頂04b超過內齒輪01的齒根圓R的半徑方向外側，例如，當橢圓形的柱狀內齒05的齒數為18時，以往為0.55左右，使其減小至 0.35 左右，由此，使上述橢圓形的柱狀內齒05的齒厚S比以往小，使外齒齒輪14的外齒04的齒根04a向半徑方向外側移動。

并且，當如上所述使外齒04的齒根04a向半徑方向外側移動時，通孔09的半徑方向外端到外齒04的齒根04a的半徑方向距離變大，即使上述橋狀部23的壁厚J比先前變厚，彎曲剛性增加，結果，抑制了橋狀部23和外齒04受上述反作用力K作用時的彈性變形，能夠延長該外齒04的齒面壽命，而且即使存在轉矩負載的情況下也能夠提高固有震動頻率，能夠提高震動特性和控制性。

此處，當如上所述減小橢圓形的柱狀內齒05的齒厚S時，使與兩相鄰的橢圓形的柱狀內齒05接觸（旋轉方向前側齒面和后側齒面）的外齒04的齒厚和齒高增大，但如果如上所述使比值B減小到齒頂04b超過內齒齒根01a的齒根圓半徑方向外側的話，則齒高增大的外齒04干涉內齒齒根01a。為此，通過至少切除外齒04超過內齒輪01的內齒齒根01a的部位，避免外齒04與內齒輪01的內齒齒根01a的干涉。

此處，優選使上述外齒齒輪14的外齒04上的切除位置，是從外齒齒輪齒頂圓開始：由外齒輪半徑方向由外側向內側切除，切除量多少由外齒齒輪齒頂圓半徑T減去內齒輪內齒根圓半徑R再加上外齒輪對內齒輪的偏心量e所確定位置量，其切除量要略大于該確定位置量值。其理由是，如果如上所述的話，則可以最大限度地減少切除量，盡量多地保留而不切除對傳遞扭矩起作用的外齒，抑制傳遞扭矩的減小。同時，可以切除掉外齒04與橢圓形的柱狀內齒05嚙合時產生大的滑動部位，若能夠保留外齒04與橢圓形的柱狀內齒05之間滑動小的部位，由此能夠降低噪音和發熱。

并且，作為如上所述的隨著齒厚S的變小使外齒04的齒根04a向半徑方向外側變大移動，方式有三：一是使外齒齒輪14相對于內齒輪01的偏心量e不變、為定值時，增大通過外齒齒輪14的所有齒根04a的齒根圓的直徑的方式；二是使上述齒根圓不變、為定值，增大偏心量Q的方式；三是以及同時增大齒根圓和偏心量e的方式，但在該實施例1中，使齒根圓為一定，增大偏心量e。

下面說明關于本發明實施例1的作用。

現在，驅動電動機工作，曲柄軸21旋轉。此時，曲柄軸21的偏心凸輪軸17在外齒齒輪14的曲柄軸孔15內偏心旋轉，使外齒齒輪14偏心擺動旋轉，但由于上述外齒齒輪14的外齒04的齒數比橢圓形的柱狀內齒05的數量只少1個，因此旋轉外殼02和機器人臂等由于外齒齒輪14的偏心擺動旋轉而低速旋轉。

此處，由于如上所述使橢圓形的柱狀內齒05的齒厚S除以一定齒距P的比值B降至，使外齒04的齒頂04b超過內齒輪01的內齒齒根圓R的半徑方向外側，因此上述橢圓形的柱狀內齒05的齒厚S比以往小，由此，外齒齒輪14的外齒04的齒根04a向半徑方向外側移動，結果，橋狀部23的壁厚g（最小壁厚）比以往變厚，彎曲剛性變強。

由此，抑制了橋狀部23和外齒04受驅動分力的反作用力K時的彈性變形，能夠延長外齒04的齒面壽命，而且固有震動頻率增高，能夠提高震動特性和控制性。此處，如果是如上所述的構成，外齒04干涉內齒輪01的內齒齒根01a，但通過至少切除外齒04的超過內齒輪01的內齒齒根圓R的齒根01a的部位，避免了這種外齒04與內齒輪01的內齒齒根01a的干涉。

實施例2

在該實施例2中，不進行如上述實施例1的外齒04的切除，而是將相鄰的橢圓形的柱狀內齒05之間的內齒輪01(旋轉外殼02) 的內齒齒根（齒根圓R）和各橢圓形的柱狀內齒05周圍的內齒齒根內周切除，優選切除上述橢圓形的柱狀內齒05齒根，其切除深度位置為，外齒04超出內齒齒根圓R以上量的深度，是從內齒齒輪齒根圓開始：由內齒輪半徑方向由內側向外側切除，切除量深度由外齒齒輪齒頂圓半徑T減去內齒輪內齒根圓半徑R再加上外齒輪對內齒輪的偏心量e所確定位置量。切除上述內齒齒根由外齒04超過內齒齒根（01a）以上的深度量，此處切除深度大致等于橢圓形的柱狀內齒05的齒厚S的一半，以此來避免外齒04與切除后的內齒輪01（旋轉外殼02）的內齒齒根01a的干涉。

結果，各橢圓形的柱狀內齒05的齒根圓半徑方向外端移動與切除后的內齒輪01的內齒齒根圓R的齒根01a變大、內齒齒高h增大，旋轉外殼02承受作用于各橢圓形的柱狀內齒05驅動分力的內齒齒面法向方向的分力。此時，由于內齒齒根加深變大，因此外齒輪01能夠按照規定的路徑擺動移動，避免了外齒04與切除后的內齒輪01（旋轉外殼02）的內齒齒根01a的干涉。另外，其他的結構和作用與上述實施例l相同。

另外，在上述實施例1中，在外齒齒輪14中形成多個（3個）曲柄軸孔15，并且將沿同一方向等速旋轉的曲柄軸21分別插入各曲柄軸孔15中，使外齒齒輪14偏心擺動旋轉，但在本發明中，也可以將1根曲柄軸的偏心凸輪插入外齒齒輪14的中心軸上形成的l個曲柄軸孔中，由該曲柄軸的旋轉使外齒齒輪偏心擺動旋轉。此時，支撐體的柱狀體必須與通孔的內周線接觸。

并且，在上述實施例1中，固定支撐體07，使內齒輪01低速旋轉，但在本發明中，也可以固定內齒輪，使支持體低速旋轉。而且，在不縮小（比例）構成橢圓的柱狀內齒05的齒厚S，原有直徑的行星齒輪減速裝置A1中，也可以在外齒輪的半徑方向的外側稍微靠近1/2外齒齒高的某個位置切除外齒04，抑制傳遞扭矩的降低，同時減少發熱和噪音。

實施例3

在圖5、6、7中，AⅡ為用于機器人等的偏心擺動型行星齒置裝置，該行星齒輪減速裝置AⅡ具有安裝在例如圖中沒有表示的機器人的臂、手等上的近似圓筒狀的旋轉外殼102。在該旋轉外殼102的內周形成有多條其軸向方向的中央部位的截面為橢圓形的柱狀內齒105，這些橢圓形的柱狀內齒105沿軸線方向延伸，并且沿圓周方向以等距離配置。因此這些橢圓形的柱狀內齒105沿圓周方向隔開等距離設置在旋轉外殼102的內周上。上述的旋轉外殼102、橢圓形的柱狀內齒105為一整體，構成在內周上設置了由多個橢圓形的柱狀構成的內齒105的內齒輪101。此處，上述橢圓形的柱狀內齒105配置16～150根左右，但優選在30～100根的范圍內。其理由為，如果使橢圓形的柱狀內齒105的根數在上述范圍內，并且通過組裝后述的外齒齒輪116、112，能夠容易地獲得需要的速比，而且還能夠提高固有震動頻率，獲得高減速比的行星齒輪減速裝置。

上述內齒輪101內沿軸方向并排容納有多個（此處為2個）呈環狀的外齒齒輪114，這些外齒齒輪114的外周都分別由特殊擺線齒形形成，具體為內外擺線圓復合成的齒形，使其構成的多個外齒104。并且，上述外齒齒輪114的外齒104的齒數比上述橢圓形的柱狀內齒105的齒數少1個（齒數差為1）。之所以如此使橢圓形的柱狀內齒105與外齒104的齒數差為l，因為與它們的齒數差為2及以上的值相比，能夠容易地做到高減速比，并且能夠降低加工費用。

此處，在外齒齒輪114與內齒輪101內接的狀態下外齒104與橢圓形的柱狀內齒105嚙合，但2個外齒齒輪114的最大嚙合部位（嚙合最深的部位） 的相位錯開180°。

各外齒齒輪114上形成有至少一個，此處為3個沿軸線方向貫通的曲柄軸孔115，這些曲柄軸孔115沿半徑方向離開外齒齒輪114的中心軸相等的距離，并且沿圓周方向隔開相等的距離。109為各外齒齒輪114上形成的多個（與曲柄軸孔115的數量相同）通孔，這些通孔109沿圓周方向與曲柄軸孔115交錯地配置，并且沿圓周方向分散相等的距離。

107為活裝在旋轉外殼102內、安裝在圖中沒有表示的固定機器人部件上的支持體，該支撐體107是由配置在外齒齒輪114的軸線方向兩外側的一對呈環形的端柱件108、113，和—端與端柱件108連成一體、另一端由多個螺栓110可以裝卸地連接在端柱件113上的多個（與通孔109的數量相同）柱狀體111構成。并且，連接上述端柱件108、113的柱狀體111沿軸線方向延伸，并保持若干間隙插入（活裝）在外齒齒輪114的通孔109內

103為安裝在上述支撐體l07和外殼102間的軸承，具體為：在端板108、113的外周與旋轉外殼102的軸線方向兩端內周之間，通過這對軸承103，使這對軸承103在支撐體107上可以旋轉地支撐內齒齒輪101。曲柄軸121為沿圓周方向分開相等的角度設置的至少一根，(與曲柄軸孔115的數量相同)|曲柄軸，這些曲柄軸121，通過安裝在其軸線方向的一端上的圓錐滾柱軸承119和安裝在其軸線方向的另一端上的圓錐滾柱軸承119，由支撐體107支撐，具體由端柱件108、113旋轉地支撐。

上述曲柄軸121在其軸線方向中央具有2個離曲柄軸121的中心軸等距離偏心的偏心凸輪軸117，這些偏心凸輪軸117彼此的相位錯開180°。此處，上述曲柄軸121的偏心凸輪軸117分別活裝在外齒齒輪114的曲柄軸孔101內，并且在它們之間安裝有針狀滾柱軸承114，結果，上述外齒齒輪114與曲柄軸121允許相對旋轉。并且，各曲柄軸121的軸線方向的一端固定有外齒齒輪116，這些外齒齒輪116與輸入軸120一端上設置的外齒齒輪112嚙合，輸入軸由電動機驅動。

并且，當驅動電動機動作，使外齒齒輪116旋轉時；同時驅動曲柄軸121圍繞自身的中心軸旋轉，結果，曲柄軸121的偏心凸輪117在外齒齒輪114的曲柄軸孔115內偏心旋轉，使外齒齒輪114偏心擺動旋轉。此時，在互相嚙合的物線形的柱狀內齒105與外齒104的接觸點上，分別作用有外齒104施加給對應的橢圓形的柱狀內齒105的沿內齒齒面的法向作用線D方向的驅動分力。

此處，上述的各驅動分力的反作用力K的作用線D，如圖12所示的位于與上述接觸點所在齒面垂直的線上，但這些作用線D，由于如上所述橢圓形的柱狀內齒105呈橢圓柱狀，外齒104由特殊擺線齒形構成，因此在外齒齒輪114上匯交于力臂軸線OL上產生的等效的力矩作用點C。于是，上述各驅動分力的切線方向分力的等效合力作為旋轉驅動力作用在內齒輪101上。

但是，在該實施例3中，使上述的匯交于力臂軸線OL上產生的等效的力矩作用點C比以往向半徑方向外側移動，在位于比上述外端經過圓G靠半徑方向外側。由此，當匯交于力臂軸線OL上產生的等效的力矩作用點C，如圖8所示，位于經過通孔109的中心的半徑方向線上時，所有反作用力K的作用線D相對于通孔109都比以往向切線方向側傾斜，靠近橋狀部123的延伸方向。結果，抑制了壁薄而剛性低的橋狀部123及該橋狀部123附近的外齒104的彈性變形，延長了外齒104的齒面壽命。

而且，當上述匯交于力臂軸線OL上產生的等效的力矩作用點C如上所述位于比外端經過圓G靠半徑方向外側時，由于不是通孔109的空洞部分，而是切線方向剛性高的橋狀部123承受上述反作用力K的切線方向的分力，因此能夠抑制通孔109的變形。但是，當上述匯聚點C位于通過構成橢圓形柱狀內齒105的所有齒根圓R的半徑方向外側時，在外齒104的齒面上會產生尖銳的部位，因此上述匯交于力臂軸線OL上產生的等效的力矩作用點C必須位于外端經過圓G與齒根圓R之間。

由于上述的內齒輪101的中心O到匯交于力臂軸線OL上產生的等效的力矩作用點C的半徑方向的距離Q，可以用外齒齒輪114相對于內齒輪101的偏心量e乘以內齒輪101的內齒齒數105的齒數Z來表示，為了使距離Q比圖16所示的以往的距離Q大，可以使偏心量e或齒數中的某一個或使兩者同時比以往大。并且，雖然在該實施例3中為了增大上述距離Q而增大偏心量e，但為了進一步增大偏心量e，使內齒105的齒厚S比以往的小。此處，優選上述半徑方向的距離Q與上述齒根圓R的半徑R之比（L/R）的值在0.85～l.00的范圍內。

當將通過構成上述柱狀橢圓形內齒的所有內齒齒根圓的半徑設為R，并且將內齒齒輪的齒數設為Z時，使構成上述內齒的齒厚在2Rsin(π/2z)±emm的范圍內。如上所述使內齒105的齒厚比以往的薄、并使偏心量e比以往大的話，則兩齒面與內齒105接觸的外齒104變得厚大化，即齒厚、齒高都增大。但是，由于旋轉外殼102的內齒齒根圓一般大體位于上述內齒齒根圓R上，如果外齒104大型化，則外齒104干涉旋轉外殼102的內齒齒根。因此在該實施例3中，沿以外齒齒輪114的中心為曲率中心的圓只按規定量切除上述外齒。104的齒頂部（圖7中用假想虛線表示的部位），來防止外齒104與旋轉外殼102的內齒齒根的干涉。另外，上述的干涉也可以通過將相鄰的內齒105之間的旋轉外殼102的內齒齒根切除規定的深度來防止。

并且，在該實施例3中，這對軸承103安裝在支撐體107上旋轉地支撐內齒殼102，具體為：上述其中一個軸承103的軸承內圈103b安裝在支撐體端柱件113上、軸承外圈103a安裝在內齒殼102上的一端，另一端軸承103的軸承內圈103a安裝在端柱件108上、軸承外圈103a安裝在內齒殼102上，通過緊固螺釘110使端柱件108、113為一體；構成這對軸承103在支撐體107上旋轉地支撐內齒殼102。

下面說明本發明實施例3的作用。

現在，驅動電動機工作，曲柄軸121圍繞自身的中心軸沿同一方向以相同的速度旋轉。此時，曲柄軸121的偏心凸輪軸117在外齒齒輪114的曲柄軸孔115內偏心旋轉，使外齒齒114偏心擺動旋轉，但由于上述外齒齒輪114的外齒104的齒數比內齒105的齒數只少1個，因此旋轉外殼102和安裝在其上機器人的臂等由于外齒齒輪114的偏心擺動旋轉而低速旋轉。

此處，由于使外齒齒輪114的各外齒104施加給對應的內齒105的驅動分力（反作用力K）的作用線D重合的匯交于力臂軸線OL上產生的等效的力矩作用點C，位于通過所有的內齒105的齒根圓R與通過所有的通孔109的半徑方向外端的外端經過圓G之間，因此當匯交于力臂軸線OL上產生的等效的力矩作用點C位于通過通孔109的中心的半徑方向線上時，所有的反作用力K的作用線D相對于通孔109都比以往向切線方向側傾斜，由此抑制橋狀部123及該橋狀部123附近的外齒104的彈性變形。

另外，在上述的實施例3中，在外齒齒輪114上形成多個(3個)曲柄軸孔115，并且將沿同一方向等速旋轉的曲柄軸121分別插入各曲柄軸孔115中，使外齒齒輪114偏心擺動旋轉，也可以將l根曲柄軸插入外齒齒輪114的中心軸上形成的1個曲柄軸孔，通過該曲柄軸的旋轉使外齒齒輪偏心擺動旋轉。此時，支撐體的柱狀體有必須與通孔的內周線接觸。

并且，在上述的實施例3中，固定支撐體107，使內齒輪101低速旋轉，也可以固定內齒輪，使支撐體低速旋轉。而且，也可以在上述行星齒輪減速裝置A11的前一級設置直齒圓柱齒輪減速機構，進行2級減速。如此，能夠獲得固有震動頻率高的高減速比齒輪裝置。

實施例4

在圖9、10、11中，AⅢ為用于機器人等的偏心擺動型行星齒輪減速裝置，該偏心擺動型行星齒輪減速裝置AⅢ具有安裝在例如圖中沒有表示的機器人臂或手等上的近似圓筒狀的旋轉外殼202。在該旋轉外殼202的內周形成有多條其軸向方向的中央部位的截面為橢圓形的柱狀內齒，該橢圓形的柱狀內齒202沿軸線方向延伸，沿圓周方向等距離配置。

205為由多個呈橢圓形柱狀直齒構成的內齒，這些內齒205沿圓周方向以等距離設置在旋轉外殼202的內周。上述的旋轉外殼202、內齒205為一整體，構成內齒輪201。此處，上述內齒205配置16～150根左右，但優選在30～100根的范圍內。其理由為，如果使內齒205的根數在上述范圍內，則通過在后述的外齒齒輪214與內齒輪201嚙合的前一級，設置一級直齒圓柱齒輪減速機構，通過使前一級與后一級的減速比的組合，能夠容易地獲得高減速比，而且還能夠提高固有震動頻率，同時獲得高減速比的行星齒輪減速裝置。

上述內齒輪201內沿軸線方向并排容納有多個（此處為2個）呈環狀的外齒齒輪214，這些外齒齒輪214的外周分別形成有由特殊擺線齒形，具體為內外擺線圓復合齒形構成的多個外齒204。并且，上述外齒齒輪214的外齒204的齒數比上述內齒205的齒數只少1個（齒數差為1）。之所以使內齒205與外齒204的齒數差為1，是因為與當齒數差為2以上相比，能夠做到高減速比，而且能夠降低加工費用。

此處，在這些外齒齒輪214與內齒輪201內接的狀態下外齒204與橢圓形的柱狀內齒205嚙合，但2個外齒齒輪214的最大嚙合部位（嚙合最深的部位） 的相位錯開180°。

各外齒齒輪214上形成有至少一個，此處為3個沿軸線方向貫通的曲柄軸孔215，這些曲柄軸孔215沿半徑方向離開外齒齒輪214的中心軸相等的距離，并且沿圓周方向分開相等的距離。209為各外齒齒輪214上形成的多個（與曲柄軸孔215的數量相同）通孔，這些通孔209沿圓周方向與曲柄軸孔215交錯地配置，并且沿圓周方向分開相等的距離。

207為活裝在旋轉外殼202內、安裝在圖中沒有表示的固定機器人部件上的支撐體（底座），該支撐體207由配置在外齒齒輪214的軸線方向兩外側的一對進似環形的端柱件208、213，和一端與端柱件208連成一體、另一端由多個螺栓210可以裝卸地連接在端柱件213上的多個（與通孔209的數量相同，為3個）柱狀體211構成。并且，連接上述端柱件208、213的柱狀體211沿軸線方向延伸，并保證一定間隙的插入（活裝）到外齒齒輪214的通孔209內。

203為安裝在上述支持體207，具體為端板208、213的外周與旋轉外殼202的軸線方向的兩端的內周之間的了對軸承，通過這些軸承203支撐體207可以旋轉地支撐內齒齒輪201。221為沿圓周方向分開相等的角度設置的至少一根（與曲柄軸孔215的數量相同，為3根）曲柄軸，這些曲柄軸221，通過安裝在其軸線方向的一端上的圓錐滾柱軸承219和安裝在其軸線方向的另一端上的圓錐滾柱軸承219，被支持體207，具體為端柱件208、213可以旋轉地支撐。

上述曲柄軸221在其軸線方向中央具有2個離曲柄軸221的中心軸的等距離偏心的偏心凸輪軸217，這些偏心凸輪軸217彼此的相位錯開180°。此處，上述曲柄軸221的偏心凸輪軸217分別安裝在外齒齒輪214的曲柄軸孔215內，并且在它們之間安裝有針狀滾柱軸承218；結果，上述外齒齒輪214與曲柄軸221允許相對旋轉。并且，各曲柄軸221的軸線方向的一端裝有固定的外齒齒輪216，這些外齒齒輪216與在圖中沒有表示的驅動電動機的輸出軸220一端上設置的外齒齒輪212嚙合。

并且，如上所述使偏心量e在齒厚S的0.225倍以上的話，由于兩齒面與內齒205接觸的外齒204變得厚大化，即齒厚、齒高都增大，因此該外齒204超出大體位于內齒齒根圓p上的內齒輪201（旋轉外殼202）的內齒根部201a并進入，它們之間產生干涉。因此，在該實施例4中，沿以外齒齒輪214的中心為曲率中心的圓將外齒204從齒頂開始只切除規定的量（只是圖11中用虛線表示的部位），來防止外齒204與內齒輪201的內齒根部201a的干涉。另外，這些外齒204中的切除量優選，在內齒齒輪201與外齒齒輪214的最大嚙合部位，使切除后的外齒204的頂端與內齒輪201的內齒根部201a之間僅產生微小的間隙的程度。

并且，如上所述在部分地切除各外齒204的原則是：對各外齒從半徑方向由外側向內側切除，切除量深度由外齒齒輪齒頂圓半徑T減去內齒輪內齒根圓半徑R再加上外齒輪相對內齒輪的偏心量e所確定位置量。其理由為，如此，可以最多的保留外齒，保證外齒204的彎曲剛性，而且能夠使外齒的加工容易。

下面說明本發明實施例4的作用。

驅動電動機工作，曲柄軸221圍繞自身的中心軸沿同一方向以相同的速度旋轉。此時，曲柄軸221的偏心凸輪軸217在外齒齒輪214的曲柄軸孔215內偏心旋轉，使外齒齒輪214偏心擺動旋轉，但由于上述外齒齒輪214的外齒204的齒數比內齒205的齒數只少1個，因此旋轉外殼202和機器人的臂等由于外齒齒輪214的偏心擺動旋轉而低速旋轉。

此處，由于如上所述使偏心量e在齒厚S的0.225倍以上，因此內齒輪201的中心O到匯交于力臂軸線OL上產生的等效的力矩作用點C的距離Q比以往大，即，可使匯交于力臂軸線OL上產生的等效的力矩作用點C的位置向半徑方向外側大幅移動，由此，上述作用線D相對于外齒齒輪214比以往大的切線方向側傾斜，驅動分力K'的沿切線方向分力增大，輸出扭矩增大。

實施例5

在該實施例5中，不進行如上述實施例4的外齒204的切除，而是將所有的內齒205的內齒輪201（旋轉外殼202）的內齒齒根 201a，切除規定深度，深度為：內齒切除從半徑方向由內側向外側切除，切除量深度至少要多于由外齒齒輪齒頂圓半徑T減去內齒輪內齒根圓半徑R再加上外齒輪相對內齒輪的偏心量e所確定位置量。以此來避免外齒204與內齒輪201(旋轉外殼202)的內齒根201a的干涉。

另外，在上述的實施例4中，在外齒齒輪214中形成多個（3個）曲柄軸孔215，并且將沿同一方向等速旋轉的曲柄軸221分別插入各曲柄軸孔215中，使外齒齒輪214偏心擺動旋轉，但在本發明中，也可以將l根曲柄軸插入外齒齒輪214的中心軸上形成的1個曲柄軸孔，通過該曲柄軸的旋轉使外齒齒輪偏心擺動旋轉。此時，支撐體的柱狀體有必須與通孔的內周線接觸。

并且，在上述的實施例4中，固定支撐體207，使內齒輪201低速旋轉，但在本發明中，也可以固定內齒輪，使支持體低速旋轉。而且，在本發明中，也可以在上述行星齒輪減速裝置AⅢ的前一級設置直齒圓柱齒輪減速機構，進行2級減速。如此，能夠提高固有震動頻率高，同時獲得高減速比齒輪裝置。并且，在上述的實施例4中從齒頂只以規定量切除外齒204，在實施例5中，將內齒205之間的內齒輪201（旋轉外殼202）的內齒根201a只切除規定深度，但本發明也可以同時切除外齒和內齒輪的內齒齒根。

本發明技術創新對比分析

1.在專利文獻1~9中所述裝置均采用擺線針輪結構形式，在圖12所示的現有傳統的擺線針輪裝置ＢⅡ結構剖面原理中，普遍采用針齒04，即內齒04（針齒）的剖面為圓形，內齒輪03的針齒（內齒）04按內齒04數Z以等角分布于半徑為Q的內齒輪03內周上、針齒04數為Z、針齒04半徑為r（直徑為d）、外齒輪06相對內齒輪03的偏移量為e。該針齒04內齒齒形存在不能充分地傳遞輸出轉矩，其理由為：如圖12所示，裝置中互相接觸的外齒齒輪06的外齒02在其接觸點上分別給內齒輪03的內齒（滾柱）04施加與齒面垂直方向的驅動分力，同時作為其反作用內齒（滾柱）04也給外齒02施加上述驅動分力的反作用力K。上述的各驅動分力的反作用力K的作用線D，位于與上述接觸點所在齒面垂直的線上，但這些作用線D，由于如上所述內齒（滾柱）04呈圓柱狀，外齒02由次擺線齒形構成，因此作用在外齒齒輪06上的一點即匯聚點C匯聚（交叉）；匯聚點C到內齒輪中心O的距離為L。于是，上述各驅動分力的切線方向分力的合力作為旋轉驅動力作用在內齒輪03上。但是，由于各驅動分力的反作用力K對內齒輪的切線驅動分力不能增大，切線驅動力受到限制；所以，在外齒輪與該內齒輪（針輪）傳動嚙合時，在輸入驅動力相同的條件下，不能充分產生更大的驅動分力，因為嚙合接觸點到針齒（內齒）圓圓心的連線作用力的切線方向分力不能增大，致使輸出轉矩不能繼續增加，傳動扭矩的能力受到限制。

2.創新的橢圓齒形，在圖13所示BⅢ的偏心擺動型行星齒輪減速裝置圖中，為了更好的對比、說明、理解本發明優于擺線針輪減速裝置ＢⅡ情況。BⅢ的偏心擺動型行星齒輪減速裝置圖中的參數：內齒輪齒數Z、內齒齒根圓半徑Q、外齒輪相對于內齒輪的偏移量e三個參數量與擺線針輪減速裝置ＢⅡ裝置中相同，用柱狀橢圓形內齒（齒厚為S（齒高為齒厚S的一半））做BⅢ裝置中的內齒輪內齒。本發明BⅢ偏心擺動型行星齒輪減速裝置結構中，內齒輪03內齒齒形采用橢圓形柱狀直齒02，采用新的橢圓齒形設計內齒輪的內齒02，既內齒02的剖面為橢圓形。該橢圓形內齒齒形能更充分地傳遞輸出轉矩，其理由為：外齒輪與該橢圓形內齒齒形的內齒輪傳動嚙合時，在與上述輸入驅動力相同的條件下，能進一步增加驅動分力，因為嚙合接觸點處橢圓形內齒齒形的齒面的法向作用力的切線方向分力與上述針齒的相比增加，使輸出轉矩能夠繼續增加，傳動效率得到提高，并且能夠在防止不大型化的同時增大輸出扭矩。

其理由為：如圖13所示，裝置中互相接觸的外齒齒輪06的外齒02在其接觸點上分別給內齒輪03的拋物線形內齒04施加與齒面垂直方向的驅動分力，同時作為其反作用橢圓形內齒04也給外齒02施加上述驅動分力的反作用力K。上述的各驅動分力的反作用力K的作用線D，位于與上述接觸點所在齒面垂直的線上，但這些作用線D，由于如上所述橢圓形內齒齒形，外齒02由特殊擺線齒形構成，因此作用在外齒齒輪06力臂線OL上且等效作用為C′點；點C′到內齒輪中心O的距離為L′。于是，上述各驅動分力的切線方向分力的合力作為旋轉驅動力作用在內齒輪03上。但是，對比圖12、圖13可知OL′力臂大于OL，同時圖13中各反作用力K的切線分力也增加；通過對圖12、圖13的分析對比得出如下結論：橢圓形內齒齒形比針齒齒形能輸出更大的轉矩，所以，在外齒輪與該橢圓形內齒傳動嚙合時，在輸入驅動力相同的條件下，比擺線針輪類減速裝置能產生更大的驅動分力，因為嚙合接觸點到橢圓形內齒齒面的法向作用力的切線方向分力能增大，致使輸出轉矩能繼續增加，傳動扭矩的能力得到增加。

3、為了便于分析理解，圖17中給出了裝置有效工作嚙合區的受力分析原理圖。

在圖17中，表示傳統擺線針輪結構是由：內齒輪M、針齒A等組成；內齒輪內齒的分布圓半徑為R、針齒半徑為r、H線為過針齒（或橢圓形齒）中心和內齒輪中心線，外齒輪外齒D與內齒輪針齒嚙合點的法線F。

在圖17中，本發明的齒輪裝置是由內齒輪M、橢圓形內齒等組成；內齒輪內齒的分布圓半徑為R、橢圓形內齒齒高為h、齒厚為s（齒厚s約等于2倍的針齒半徑r）、H線過橢圓形齒（或針齒）中心和內齒輪中心線，外齒輪外齒C與內齒輪針齒嚙合點的法線E。

在行星輪做順時針自轉時，內齒輪（針齒輪）做順時針旋轉，使外齒輪外齒D與內齒輪針齒A相嚙合，外齒輪外齒D施加給針齒A的作用力的法向分力F，速度方向V1，該法向分力通過針齒中心，并與速度方向形成壓力角β1，該壓力角越小，輸出效率越高，傳遞的輸出轉矩越大。

在行星輪做順時針自轉時，內齒輪（橢圓形形內齒輪）做順時針旋轉，使外齒輪外齒C與橢圓形形內齒B相嚙合（在嚙合的小區域內），外齒輪外齒C施加給橢圓形形內齒B的作用力的法向分力E，速度方向V2，該法向分力垂直通過橢圓形齒形齒面，并與速度方向形成壓力角β2，該壓力角越小，輸出效率越高，傳遞的輸出轉矩越大。

對比圖中β1、β2二壓力角可知，β2壓力角小于β1壓力角；壓力角小說明能有更高的輸出效率和產生更大傳遞轉矩；故此，說明采用本發明的偏心擺動型行星齒輪減速裝置，對該類裝置產品有顯著效率提升和增大輸出轉矩的作用。