DE102017128635A1

DE102017128635A1 - Untersetzungsgetriebe

Info

Publication number: DE102017128635A1
Application number: DE102017128635.7A
Authority: DE
Inventors: Manabu Andoh; Shinji Yoshida
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2018-06-07
Also published as: KR102381750B1; JP2018091427A; CN108150613A; JP6941936B2; CN108150613B; KR20180064288A

Abstract

Es wird ein Untersetzungsgetriebe geringer Größe geschaffen, das ein Hauptlager mit vergleichsweise hoher Momentensteifigkeit umfasst. Ein Untersetzungsgetriebe umfasst ein Gehäuse, ein innenverzahntes Zahnrad, ein außenverzahntes Zahnrad, ein zweites Trägerbauteil und ein Hauptlager (38). Das Hauptlager (38) weist einen in dem Gehäuse angeordneten Außenring (42), einen in dem zweiten Trägerbauteil angeordneten Innenring (44) und eine Vielzahl an Kegelrollen (46) auf. Die Vielzahl an Kegelrollen (46) umfasst erste Kegelrollen und zweite Kegelrollen, die auf Wälzflächen abwälzen, die verschieden von Wälzflächen der ersten Kegelrollen ist, so dass die ersten Kegelrollen und die zweiten Kegelrollen in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Wenigstens ein Teil eines Eingriffsbereichs des innenverzahnten Zahnrades mit dem außenverzahnten Zahnrad liegt zwischen einem ersten Schnittpunkt, der ein Schnittpunkt von Verlängerungslinien (L1, L2) auf derselben Ebene einer Wälzfläche (42b) der ersten Kegelrollen in dem Außenring (42) und einer Wälzfläche (44a) der ersten Kegelrollen in dem Innenring (44) ist, und einem zweiten Schnittpunkt, der ein Schnittpunkt von Verlängerungslinien (L3, L4) auf derselben Ebene einer Wälzfläche (42a) der zweiten Kegelrollen in dem Außenring (42) und einer Wälzfläche (44b) der zweiten Kegelrollen in dem Innenring (44) ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Untersetzungsgetriebe.
Es wird Priorität in Anspruch genommen der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-236080 , angemeldet am 5. Dezember 2016, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme einbezogen wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Untersetzungsgetriebe, die für Gelenkabschnitte von Armen von Industrierobotern und dergleichen verwendet werden, sind bekannt (siehe zum Beispiel die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2009-250279). Bei diesen Untersetzungsgetrieben wird die relative Drehung zwischen einem innenverzahnten Zahnrad und einem außenverzahnten Zahnrad als relative Drehung eines Gehäuses und eines Trägerbauteils abgeführt. Entsprechend sind die Gehäuse und Trägerbauteile so ausgebildet, dass sie über sogenannte „Hauptlager“ mit einem großen Durchmesser zueinander drehbar sind, also Lager mit einer hohen Tragfähigkeit.
So wird zum Beispiel, abhängig vom Industrieequipment, in das ein Untersetzungsgetriebe eingebaut ist, etwa einem Arm eines Industrieroboters oder abhängig vom Zweck des Industrieequipments, von Seiten des Industrieequipments ein hohes Moment auf ein Hauptlager eines Untersetzungsgetriebes ausgeübt. Daher müssen Hauptlager für Untersetzungsgetriebe hoch widerstandsfähig gegenüber dem Moment sein, sie müssen also eine hohe Momentensteifigkeit aufweisen.
Andererseits muss die Größe von Untersetzungsgetrieben weiter verringert werden. Als eine Technik zum Verringern der Größe gibt es Fälle, in denen ein Kreuzrollenlager als Hauptlager eingesetzt wird. In einem Fall, in dem ein Kreuzrollenlager eingesetzt wird, kann durch Aufbringen einer inneren Vorlast eine hohe Momentensteifigkeit erreicht werden. Aufgrund von Charakteristika von Rollen, die sich bewegen, während sie gleiten, steigt jedoch, wenn eine innere Vorlast aufgebracht wird, das Rotationsdrehmoment schnell an, und die Lebensdauer wird auch verkürzt, was nicht wünschenswert ist. Daher ist es nicht so einfach, eine hohe Momentensteifigkeit sicherzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände erstellt, und ein Ziel derselben ist es, ein Untersetzungsgetriebe geringer Größe zu schaffen, das ein Hauptlager mit vergleichsweise hoher Momentensteifigkeit umfasst.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wird gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ein Untersetzungsgetriebe bereitgestellt, das ein Gehäuse, ein in dem Gehäuse vorgesehenes innenverzahntes Zahnrad, ein außenverzahntes Zahnrad, das mit dem innenverzahnten Zahnrad in Eingriff steht, ein Trägerbauteil, das mit einem Rotationsbauteil oder einem Umlaufbauteil des außenverzahnten Zahnrades synchronisiert ist, und ein Hauptlager umfasst, das zwischen dem Gehäuse und dem Trägerbauteil angeordnet ist. Das Hauptlager weist einen Außenring auf, der entweder in dem Gehäuse oder dem Trägerbauteil angeordnet ist, einen Innenring, der auf dem anderen Teil von Gehäuse oder Trägerbauteil angeordnet ist, und eine Vielzahl an Kegelrollen, die zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnet sind. Die Vielzahl an Kegelrollen umfasst erste Kegelrollen und zweite Kegelrollen, die auf Wälzflächen abwälzen, die unterschiedlich von Wälzflächen der ersten Kegelrollen sind, so dass die ersten Kegelrollen und die zweiten Kegelrollen in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Wenigstens ein Teil eines Eingriffsabschnitts zwischen dem innenverzahnten Zahnrad und dem außenverzahnten Zahnrad ist zwischen einem ersten Schnittpunkt, welcher ein Schnittpunkt von Verlängerungslinien auf der gleichen Ebene der Wälzfläche der ersten Kegelrollen in dem Außenring und der Wälzfläche der ersten Kegelrollen in dem Innenring ist, und einem zweiten Schnittpunkt, angeordnet, welcher ein Schnittpunkt von Verlängerungslinien auf der gleichen Ebene der Wälzfläche der zweiten Kegelrollen in dem Außenring und der Wälzfläche der zweiten Kegelrollen in dem Innenring ist.
Eine beliebige Kombination der oben beschriebenen Bestandteile ebenso wie eine Konfiguration, bei der die Bestandteile oder Ausdrücke der vorliegenden Erfindung zwischen Verfahren, Ausrüstungen, Systemen und ähnlichem ausgetauscht werden, sind auch als Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wirksam.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Untersetzungsgetriebe geringer Größe zur Verfügung zu stellen, welches ein Hauptlager mit vergleichsweise hoher Momentensteifigkeit umfasst.
Figurenliste

zeigt ein Untersetzungsgetriebe gemäß einer ersten Ausführungsform in einem Querschnitt.
bis sind vergrößerte Querschnitte, die jeweils ein Hauptlager zeigen.
zeigt ein Untersetzungsgetriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform in einem Querschnitt.
zeigt ein Untersetzungsgetriebe gemäß einer dritten Ausführungsform in einem Querschnitt.
zeigt ein Untersetzungsgetriebe gemäß einer vierten Ausführungsform in einem Querschnitt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Nachstehend wurden gleiche Bezugsnummern den in jeder Zeichnung gezeigten gleichen oder einander entsprechenden Elementen, Bestandteilen und Prozessen zugeordnet; sich überlappende Beschreibungen werden nicht wiederholt. Des Weiteren wurden Maße von Teilen in den Zeichnungen in angemessener Weise vergrößert oder verkleinert, um das Verständnis zu erleichtern. Darüber hinaus sind in jeder der Zeichnungen manche Elemente, die für das Beschreiben einer Ausführungsform nicht wichtig sind, in der Beschreibung ausgenommen.
(Erste Ausführungsform)
zeigt ein Untersetzungsgetriebe 100 gemäß einer ersten Ausführung im Querschnitt. Das Untersetzungsgetriebe 100 ist ein Untersetzungsgetriebe von der Bauart eines exzentrisch oszillierenden Getriebes mit innenliegender Kurbelwelle. Das Untersetzungsgetriebe 100 dient zum Beispiel als ein Verbindungsabschnitt zwischen einem ersten Arm an der Wurzelseite und einem zweiten Arm an der Spitzenseite, wodurch ein Arm eines Industrieroboters gebildet wird. Das Untersetzungsgetriebe 100 bringt den zweiten Arm dazu, sich relativ zum ersten Arm zu drehen, indem es die Drehbewegung eines Motors, der in den ersten Arm integriert ist, untersetzt und die untersetzte Drehbewegung an den zweiten Arm abgibt.
Das Untersetzungsgetriebe 100 umfasst eine Eingangswelle 2, exzentrische Körper 4, 6 und 8, Rollen 10, 12 und 14, ein erstes Trägerbauteil 26, ein zweites Trägerbauteil 28, ein Gehäuse 36, ein Hauptlager 38 und ein innenverzahntes Zahnrad 40.
Die Eingangswelle 2 ist zum Beispiel mit einer Rotationsantriebsquelle, etwa einem Motor, verbunden und rotiert um eine Rotationsachse R des Untersetzungsgetriebes 100 (innenverzahntes Zahnrad 40). Drei exzentrische Körper 4, 6 und 8, deren Achsmitten von jener der Eingangswelle 2 abweichen, sind einstückig mit der Eingangswelle 2 ausgebildet. Die drei exzentrischen Körper 4, 6 und 8 sind exzentrisch und weisen eine Phasendifferenz von 120 Grad zueinander auf. Die exzentrischen Körper 4, 6 und 8 können über eine Passfeder oder dergleichen an der Eingangswelle 2 befestigt sein, falls sie separat von der Eingangswelle 2 ausgebildet sind.
Drei außenverzahnte Zahnräder 16, 18 und 20 sind über die Rollen 10, 12 und 14 so außen an äußeren Umfängen der exzentrischen Körper 4, 6 und 8 befestigt, dass sie oszillieren können. In den außenverzahnten Zahnrädern 16, 18 und 20 sind an von der Achsmitte versetzten Positionen eine Mehrzahl an versetzten Durchgangsbohrungen 16a, 18a und 20a ausgebildet. Die Mehrzahl an versetzten Durchgangsbohrungen 16a, 18a und 20a sind in Umfangsrichtung in gleichen Abständen ausgebildet.
Ein innerer Zapfen 22 und eine innere Rolle 24, die außen an dem inneren Zapfen 22 befestigt ist, durchgreifen die versetzten Durchgangsbohrungen 16a, 18a und 20a in axialer Richtung. In Bezug auf die innere Rolle 24 weist jede der versetzten Durchgangsbohrungen 16a, 18a und 20a ein Spiel auf, das im Maximalfall zweimal der Exzentrizität der exzentrischen Körper 4, 6 und 8 entspricht. Bei der inneren Rolle 24 kommt eine äußere Umfangsfläche 24a gleitfähig in Kontakt, die an versetzten Durchgangsbohrungen 16a, 18a und 20a der außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20 an, und eine innere Umfangsfläche 24b kommt gleitfähig in Kontakt an eine äußere Umfangsfläche 22a des inneren Zapfen 22 an.
Das erste Trägerbauteil 26 ist an einer Seite (rechte Seite in ) jedes der außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20 in axialer Richtung angeordnet. Das erste Trägerbauteil 26 ist mittels eines Bolzens 30 an dem inneren Zapfen 22 befestigt. Das zweite Trägerbauteil 28 ist auf der anderen Seite (linke Seite in ) jedes der außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20 in axialer Richtung angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite Trägerbauteil 28 einstückig mit dem inneren Zapfen 22 ausgebildet. Entsprechend sind das erste Trägerbauteil 26 und das zweite Trägerbauteil 28 über den inneren Zapfen 22 miteinander verbunden.
Ein Lager 32 ist zwischen dem ersten Trägerbauteil 26 und der Eingangswelle 2 angeordnet, und ein Lager 34 ist zwischen dem zweiten Trägerbauteil 28 und der Eingangswelle 2 angeordnet. Das erste Trägerbauteil 26 und das zweite Trägerbauteil 28 lagern drehbar die Eingangswelle 2 über die Lager 32 und 34.
Das Gehäuse 36 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Bauteil und umgibt die außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20, das erste Trägerbauteil 26 und das zweite Trägerbauteil 28. Das Hauptlager 38 ist zwischen dem Gehäuse 36 und dem zweiten Trägerbauteil 28 angeordnet. Das Gehäuse 36 und das zweite Trägerbauteil 28 sind so ausgebildet, dass sie relativ zueinander über das Hauptlager 38 drehbar sind.
Das innenverzahnte Zahnrad 40 ist an einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 36 ausgebildet. Das innenverzahnte Zahnrad 40 ist innen mit den außenverzahnten Zahnrädern 16, 18 und 20 in Eingriff. Das innenverzahnte Zahnrad 40 wird gebildet, indem säulenartige äußere Stifte in Stiftrillen eingepasst werden, die in regelmäßigen Abständen in der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 36 ausgeformt sind. Das innenverzahnte Zahnrad 40 kann einstückig mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 36 ausgebildet sein. Die Zahl der nach innen gerichteten Zähne des innenverzahnten Zahnrades 40 ist etwas größer (zum Beispiel um eins) als die Zahl der nach außen gerichteten Zähne der außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20.
Ein Wellendichtring 82 ist zwischen dem Gehäuse 36 und dem zweiten Trägerbauteil 28 angeordnet. Entsprechend ist das Innere des Untersetzungsgetriebes 100 abgedichtet, so dass ein Schmierstoff im Inneren des Untersetzungsgetriebes 100 daran gehindert wird, auszutreten.
Die bis sind vergrößerte Querschnitte, die das Hauptlager 38 zeigen. ist ein Querschnitt, in dem eine Kegelrolle 46 nicht dargestellt ist, ist ein Querschnitt, der eine erste Kegelrolle umfasst, und ist ein Querschnitt, der eine zweite Kegelrolle umfasst. Auf die bis wird zusätzlich zu Bezug genommen.
Das Hauptlager 38 umfasst einen Außenring 42, einen Innenring 44 und eine Vielzahl an Kegelrollen 46. Der Außenring 42 ist an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 36 befestigt. Der Außenring 42 weist Wälzflächen 42a und 42b auf, die auf der inneren Umfangsfläche so vorgesehen sind, dass sie die Rotationsachse R umgeben. Die Wälzfläche 42a ist auf einer Seite zum ersten Trägerbauteil hin (rechte Seite in den bis ) in axialer Richtung ausgebildet, und die Wälzfläche 42b ist auf einer Seite zum zweiten Trägerbauteil hin (linke Seite in den bis ) in axialer Richtung ausgebildet. Die Wälzfläche 42a und die Wälzfläche 42b bilden ringförmige V-Rillen, welche die Rotationsachse R umgeben.
Der Innenring 44 ist an einer äußeren Umfangsfläche des zweiten Trägerbauteils 28 befestigt. Der Innenring 44 weist Wälzflächen 44a und 44b auf, die auf der äußeren Umfangsfläche so vorgesehen sind, dass sie die Rotationsachse R umgeben. Die Wälzfläche 44a ist auf der ersten Trägerbauteilseite in axialer Richtung ausgebildet, und die Wälzfläche 44b ist auf der zweiten Trägerbauteilseite in axialer Richtung ausgebildet. Die Wälzfläche 44a und die Wälzfläche 44b bilden ringförmige V-Rillen, welche die Rotationsachse umgeben.
Die Wälzfläche 42a und die Wälzfläche 44b sind so ausgebildet, dass sie sich einander in Richtung auf die Wälzfläche 44a hin auf einer Ebene, welche die Rotationsachse R einschließt, annähern. Insbesondere sind die Wälzfläche 42a und die Wälzfläche 44b so geformt, dass eine Verlängerungslinie L1 der Wälzfläche 42a und eine Verlängerungslinie L2 der Wälzfläche 44b einander auf der Rotationsachse R oder in deren Umgebung auf einer Ebene, welche die Rotationsachse R einschließt, schneiden. Hierin wird im Folgenden ein Schnittpunkt zwischen der Verlängerungslinie L1 und der Verlängerungslinie L2 als Erster Schnittpunkt P1 bezeichnet.
Die Wälzfläche 42b und die Wälzfläche 44a sind so ausgebildet, dass sie sich einander in Richtung auf die Wälzfläche 44b hin auf einer Ebene, welche die Rotationsachse R einschließt, annähern. Insbesondere sind die Wälzfläche 42b und die Wälzfläche 44a so geformt, dass eine Verlängerungslinie L3 der Wälzfläche 42b und eine Verlängerungslinie L4 der Wälzfläche 44a einander auf der Rotationsachse R oder in deren Umgebung auf einer Ebene, welche die Rotationsachse R einschließt, schneiden. Hierin wird im Folgenden ein Schnittpunkt zwischen der Verlängerungslinie L3 und der Verlängerungslinie L4 als Zweiter Schnittpunkt P2 bezeichnet.
Weiterhin ist bezüglich der Position in axialer Richtung wenigstens ein Teil der Eingriffspositionen des innenverzahnten Zahnrades 40 und der außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20 so ausgebildet, dass sie zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 liegen. Vorzugsweise, wie in dargestellt, sind der Außenring 42 und der Innenring 44 hinsichtlich der Position in axialer Richtung so geformt, dass alle Eingriffspositionen des innenverzahnten Zahnrades 40 und der außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20 zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 liegen.
Zusätzlich sind hinsichtlich der Position in axialer Richtung wenigstens ein Teil, vorzugsweise alle, der Kontaktpositionen der außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20 und der inneren Rolle 24 so ausgebildet, dass sie zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 liegen.
Darüber hinaus sind bei der vorliegenden Ausführungsform hinsichtlich der Position in axialer Richtung die Lager 32 und 34 und der Wellendichtring 82 so ausgebildet, dass sie zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 liegen.
Die Vielzahl an Kegelrollen 46 weisen jeweils eine im Wesentlichen kegelstumpfförmige Form auf. Die Vielzahl an Kegelrollen 46 sind so angeordnet, dass sie zwischen den Wälzflächen 42a, 42b, 44a und 44b eingeschlossen sind. Insbesondere sind innerhalb der Vielzahl an Kegelrollen 46 die Kegelrollen 46, bei denen die oberen Grundflächen-Endflächen (Endflächen auf einer Seite mit schmaler Fläche) 46a der Wälzfläche 44a des Innenrings 44 g zugewandt sind (sie werden nachfolgend die „ersten Kegelrollen“ genannt) wie in und die Kegelrollen 46, bei denen die oberen Grundflächen-Endflächen 46a der Wälzfläche 44b des Innenrings 44 zugewandt sind (sie werden nachfolgend die „zweiten Kegelrollen“ genannt) wie in so angeordnet, dass sie in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind, und gleichzeitig von den Wälzflächen 42a, 42b, 44a und 44b eingeschlossen werden. Die ersten Kegelrollen wälzen auf der Wälzflache 42a und der Wälzfläche 44b. Die zweiten Kegelrollen wälzen auf der Wälzfläche 42b und der Wälzfläche 44a des Innenrings 44.
Es wird die Arbeitsweise des wie oben beschrieben aufgebauten Untersetzungsgetriebes 100 beschrieben. Hier wird ein Beispiel eines Falles beschrieben, in dem der Unterschied zwischen der Zähnezahl der außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20 und dem innenverzahnten Zahnrad 40 eins beträgt.
Wenn die Eingangswelle 2 rotiert, rotieren auch die mit der Eingangswelle 2 einstückig ausgebildeten exzentrischen Körper 4, 6 und 8, und die außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20 werden über die Rollen 10, 12 und 14 in Oszillation versetzt. Diese Oszillation führt zu einem Phänomen, bei dem die Eingriffspositionen zwischen den außenverzahnten Zahnrädern 16, 18 und 20 und dem innenverzahnten Zahnrad 40 aufeinanderfolgend verschoben werden.
Die Zähnezahl der außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20 ist um eins geringer als die Zähnezahl des innenverzahnten Zahnrades 40. Jedes Mal, wenn die Eingangswelle 2 eine Drehung vollführt, verschieben sich die außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20 in der Phase (rotieren um die Achse) um einen Zahn (also entsprechend der Anzahl des Unterschiedes in den Zähnezahlen) bezüglich dem innenverzahnten Zahnrad 40. Diese Rotationskomponente wird über ein Gleiten zwischen den versetzten Durchgangsbohrungen 16a, 18a und 20a der außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20 sowie der inneren Rolle 24 sowie ein Gleiten zwischen der inneren Umfangsfläche 24b der inneren Rolle 24 und der äußeren Umfangsfläche 22a des inneren Zapfens 22 auf den inneren Zapfen 22 übertragen. Dann dreht sich das zweite Trägerbauteil 28, das einstückig mit dem inneren Zapfen 22 ausgebildet ist, in Bezug auf das Gehäuse 36 mit einer Drehgeschwindigkeit, die auf 1/(Anzahl der Zähne des innenverzahnten Zahnrades) reduziert wurde. Daher dreht sich das zweite Trägerbauteil in einem Fall, in dem das Gehäuse 36 feststeht, und das Gehäuse 36 dreht sich in einem Fall, in dem das zweite Trägerbauteil 28 feststeht.
Bei dem Untersetzungsgetriebe 100 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform unterscheidet sich das Hauptlager von den Kreuzrollenlagern nach dem Stand der Technik dadurch, dass die Kegelrolle 46 eine kegelstumpfförmige Form aufweist. In diesem Fall bewegt sich die Kegelrolle 46, während sie zwischen dem Außenring 42 und dem Innenring 44 abwälzt. Daher werden, selbst wenn eine innere Vorlast auf das Hauptlager 38 aufgebracht wird, keine Probleme, wie etwa ein rasches Ansteigen des Rotations-Drehmomentes oder bemerkenswerte Verkürzung der Lebensdauer aufgrund von Gleiten, verursacht. Daher kann eine innere Vorlast auf das Hauptlager 38 aufgebracht werden, und die Momentensteifigkeit kann erhöht werden. Das heißt, es ist möglich, ein Untersetzungsgetriebe 100 geringer Größe zu verwirklichen, welches ein Hauptlager mit einer hohen Momentensteifigkeit beinhaltet.
Darüber hinaus ist gemäß dem Untersetzungsgetriebe 100 hinsichtlich der Position in axialer Richtung wenigstens ein Teil der Eingriffsbereiche des innenverzahnten Zahnrades 40 mit den außenverzahnten Zahnrädern 16, 18 und 20 zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 angeordnet. Zusätzlich ist hinsichtlich der Position in axialer Richtung wenigstens ein Teil der Kontaktabschnitte der außenverzahnten Zahnräder 16, 18 und 20 mit der inneren Rolle 24 zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 angeordnet. Hier sind der erste Schnittpunkt P1 und der zweite Schnittpunkt P2 Wirkpunkte des Moments. Wenn ein Ausgangs-Abführungsabschnitt, der stark durch Moment beeinflusst wird, in axialer Richtung dazwischen positioniert wird, ist es möglich einen Einfluss des Moments auf den Eingriff zu minimieren.
Darüber hinaus sind gemäß dem Untersetzungsgetriebe 100 hinsichtlich der Position in axialer Richtung die Lager 32 und 34 zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 angeordnet. Zusätzlich ist hinsichtlich der Position in axialer Richtung der Wellendichtring 82 zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 angeordnet. Entsprechend ist es möglich, einen Einfluss des Moments auf die Lager 32 und 34 oder den Wellendichtring 82 zu minimieren.
(Zweite Ausführungsform)
zeigt ein Untersetzungsgetriebe 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform im Querschnitt. Das Untersetzungsgetriebe 200 ist ein Untersetzungsgetriebe mit exzentrischer Oszillation in Verteilerbauart.
Das Untersetzungsgetriebe 200 umfasst eine Eingangswelle 102, exzentrische Körper 104 und 106, Rollen 110 und 112, außenverzahnte Zahnräder 116 und 118, ein erstes Trägerbauteil 126, ein zweites Trägerbauteil 128, ein Gehäuse 136, ein Hauptlager 138, ein innenverzahntes Zahnrad 140, Exzenterkörperwellenzahnräder 150 und eine Exzenterkörperwelle 152.
Eine Mehrzahl an Exzenterkörperwellen 152 (zum Beispiel drei) sind um die Rotationsachse R des Untersetzungsgetriebes (innenverzahntes Zahnrad 140) in gleichen Abständen angeordnet. Jede der Exzenterkörperwellen 152 ist parallel zur Eingangswelle 102 angeordnet.
Die Eingangswelle 102 ist zum Beispiel mit einer Rotationsantriebsquelle, etwa einem Motor, verbunden und rotiert um die Rotationsachse R. Ein Eingangsritzel 102a ist an einer Spitze der Eingangswelle 102 ausgebildet und sowohl die Exzenterkörperwellenzahnräder 150 als auch die Exzenterkörperwellen 152 stehen in Eingriff mit dem Eingangsritzel 102a. Die Mehrzahl der Exzenterkörperwellenzahnräder 150 sind entsprechend über an Endabschnitten der jeweiligen Exzenterkörperwellen 152 ausgebildete Keilwellenprofile 152a formschlüssig angebunden, und ihre Bewegung in axialer Richtung ist über einen (nicht gezeigten) Sicherungsring begrenzt.
Zwei exzentrische Körper 104 und 106, deren Wellenmitten von denen der Exzenterkörperwellen 152 abweichen, sind einstückig mit den Exzenterkörperwellen 152 ausgebildet. Die beiden exzentrischen Körper 104 und 106 sind exzentrisch und haben gleichzeitig eine Phasendifferenz von 180° zwischen sich. Die mehreren Exzenterkörperwellen 152 (zum Beispiel drei) sind so montiert, dass die Exzenterrichtungen der Exzenterkörper 104 und 106 übereinstimmen. Die Exzenterkörper 104 und 106 können an den Exzenterkörperwellen 152 mittels Passfedern oder dergleichen befestigt werden, falls sie separat von den Exzenterkörperwellen 152 vorliegen.
Zwei außenverzahnte Zahnräder 116 und 118 sind jeweils über die Rollen 110 und 112 so außen an der äußeren Umfangsfläche der exzentrischen Körper 104 und 106 befestigt, dass sie oszillieren können. In den außenverzahnten Zahnrädern 116 und 118 sind an von der Wellenmitte versetzten Positionen eine Mehrzahl an ersten Durchgangsbohrungen 116a und 118a und eine Mehrzahl an zweiten Durchgangsbohrungen 116b und 118b ausgebildet. Die Mehrzahl an ersten Durchgangsbohrungen 116a und 118a sind in Umfangsrichtung in gleichen Abständen ausgebildet und werden von den Exzenterkörperwellen 152 durchdrungen. Die zweiten Durchgangsbohrungen 116b und 118b sind in Umfangsrichtung in gleichen Abständen ausgebildet und werden von (nachstehend beschriebenen) vorspringenden Bereichen 128a des zweiten Trägerbauteils 128 durchdrungen.
Das erste Trägerbauteil 126 weist im Wesentlichen eine scheibenförmige Form auf und ist in axialer Richtung auf einer Seite der außenverzahnten Zahnräder 116 und 118 angeordnet (rechte Seite in ). Das zweite Trägerbauteil 128 ist in axialer Richtung auf der anderen Seite der außenverzahnten Zahnräder 116 und 118 angeordnet (linke Seite in ).
In dem zweiten Trägerbauteil 128 sind eine Mehrzahl von vorspringenden Abschnitten (Säulenabschnitten) 128a, welche in die zweiten Durchgangsbohrungen 116b und 118b der außenverzahnten Zahnräder 116 und 118 so eingesetzt sind, dass sie sich in einem Zustand befinden, in dem sie ein Spiel haben und sich in axialer Richtung zu der Seite des ersten Trägerbauteils 126 hin erstrecken, in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet. Das erste Trägerbauteil 126 und Spitzenabschnitte der vorspringenden Abschnitte 128a des zweiten Trägerbauteils 128 sind mittels eines Bolzens 130 aneinander befestigt. Entsprechend rotieren das erste Trägerbauteil 126 und das zweite Trägerbauteil 128 einheitlich.
Ein Lager 132 ist zwischen dem ersten Trägerbauteil 126 und den Exzenterkörperwellen 152 angeordnet, und ein Lager 134 ist zwischen dem zweiten Trägerbauteil 128 und den Exzenterkörperwellen 152 angeordnet. Das erste Trägerbauteil 126 und das zweite Trägerbauteil 128 lagern drehbar die Exzenterkörperwellen 152 über die Lager 132 und 134.
Das Gehäuse 136 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Bauteil und umgibt die außenverzahnten Zahnräder 116 und 118, das erste Trägerbauteil 126 und das zweite Trägerbauteil 128. Das Hauptlager 138 ist zwischen dem Gehäuse 136 und dem zweiten Trägerbauteil 128 angeordnet. Das Gehäuse 136 und das zweite Trägerbauteil 128 sind so ausgebildet, dass sie über das Hauptlager 138 relativ zueinander drehbar sind.
Das innenverzahnte Zahnrad 140 ist an einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 136 ausgebildet. Das innenverzahnte Zahnrad 140 steht innen mit den außenverzahnten Zahnrädern 116 und 118 in Eingriff. Das innenverzahnte Zahnrad 140 wird gebildet, indem säulenartige äußere Stifte in Stiftrillen eingepasst werden, die in regelmäßigen Abständen in der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 136 ausgeformt sind. Das innenverzahnte Zahnrad 140 kann einstückig mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 136 ausgebildet sein. Die Zahl der nach innen gerichteten Zähne des innenverzahnten Zahnrades 140 ist etwas größer (zum Beispiel um eins) als die Zahl der nach außen gerichteten Zähne der außenverzahnten Zahnräder 116 und 118.
Ein Wellendichtring 182 ist zwischen dem Gehäuse 136 und dem zweiten Trägerbauteil 128 angeordnet, und ein Wellendichtring 184 ist zwischen dem zweiten Trägerbauteil 128 und der Eingangswelle 102 angeordnet. Entsprechend ist das Innere des Untersetzungsgetriebes 200 abgedichtet, und ein Schmierstoff im Inneren des Untersetzungsgetriebes 200 wird daran gehindert, auszutreten.
Das Hauptlager 138 umfasst einen Außenring 142, einen Innenring 144 und eine Vielzahl an Kegelrollen 146. Der Außenring 142, der Innenring 144 und die Kegelrollen 146 sind auf ähnliche Weise wie der Außenring 42, der Innenring 44 bzw. die Kegelrollen 46 geformt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind hinsichtlich der Position in axialer Richtung wenigstens ein Teil der Eingriffsbereiche des innenverzahnten Zahnrades 140 mit den außenverzahnten Zahnrädern 116 und 118, vorzugsweise alle Eingriffsbereiche, so ausgelegt, dass sie sich zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 befinden. Zusätzlich ist hinsichtlich der Position in axialer Richtung wenigstens ein Teil der Kontaktbereiche der außenverzahnten Zahnräder 116 mit den vorspringenden Abschnitten 128a des zweiten Trägerbauteils 128, vorzugsweise alle Kontaktbereiche so ausgelegt, dass sie sich zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 befinden. Zusätzlich sind hinsichtlich der Position in axialer Richtung wenigstens ein Teil der Eingriffsbereiche der Eingangswelle 102 und der Exzenterkörperwellenzahnräder 150, vorzugsweise alle Eingriffsbereiche, so ausgelegt, dass sie sich zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 befinden. Des Weiteren sind hinsichtlich der Position in axialer Richtung der Außenring 142 und der Innenring 144 so geformt, dass die Lager 132 und 134 und die Wellendichtringe 182 und 184 zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 liegen.
Es wird die Arbeitsweise des wie oben beschrieben aufgebauten Untersetzungsgetriebes 200 beschrieben. Hier wird ein Fall beschrieben, in dem der Unterschied zwischen der Zähnezahl der außenverzahnten Zahnräder 116 und 118 und den Zähnen des innenverzahnten Zahnrades 140 eins beträgt.
Wenn die Eingangswelle 102 rotiert, rotieren auch die Mehrzahl an Exzenterkörperwellenzahnräder 150, die mit dem Eingangsritzel 102a der Eingangswelle 102 in Eingriff stehen (rotieren um ihre Achse), und die Exzenterkörperwellen 152, die entsprechend mit der Mehrzahl an Exzenterkörperwellenzahnrädern 150 gekoppelt sind, rotieren (rotieren um ihre Achse).
Wenn die Exzenterkörperwellen 152 rotieren, rotieren die mit der Eingangswelle 102 einstückig ausgebildeten exzentrischen Körper 104 und 106, und die außenverzahnten Zahnräder 116 und 118 versetzen die Rollen 110 und 112 in Oszillation. Diese Oszillation führt zu einem Phänomen, bei dem die Eingriffspositionen zwischen den außenverzahnten Zahnrädern 116 und 118 und dem innenverzahnten Zahnrad 140 aufeinanderfolgend verschoben werden.
Die Zähnezahl jedes der außenverzahnten Zahnräder 116 und 118 ist um eins geringer als die Zähnezahl des innenverzahnten Zahnrades 140. Jedes Mal, wenn die Exzenterkörperwellen 152 einmal eine Drehung vollführen, wird eine Phase der außenverzahnten Zahnräder 116 und 118 bezüglich dem innenverzahnten Zahnrad 140 um einen Zahn (also entsprechend dem Unterschied in den Zähnezahlen) verschoben (um die Achse rotiert). Als Ergebnis laufen die Exzenterkörperwellen 152 um die Rotationsachse R um, und dann drehen sich das erste Trägerbauteil 126 und das zweite Trägerbauteil 128, die die Exzenterkörperwellen 152 tragen, relativ zu dem Gehäuse 136. Daher dreht sich das zweite Trägerbauteil 128 in einem Fall, in dem das Gehäuse 136 feststeht, und das Gehäuse 136 dreht sich in einem Fall, in dem das zweite Trägerbauteil 128 feststeht.
Bei dem Untersetzungsgetriebe 200 gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform kann, ähnlich wie bei dem Untersetzungsgetriebe 100 der ersten Ausführungsform, eine innere Vorlast auf das Hauptlager 138 aufgebracht und die Momentensteifigkeit erhöht werden. Das heißt, es ist möglich, ein Untersetzungsgetriebe 200 geringer Größe zu verwirklichen, das ein Hauptlager mit hoher Momentensteifigkeit umfasst.
Darüber hinaus ist es bei dem Untersetzungsgetriebe 200 ähnlich wie bei dem Untersetzungsgetriebe 100 der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Position in axialer Richtung möglich, einen Einfluss des Moments auf den Eingriff zu vermindern, wenn ein Ausgangs-Abführungsabschnitt, der stark von Moment beeinflusst wird, zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 angeordnet wird.
Darüber hinaus ist es bei dem Untersetzungsgetriebe 200 ähnlich wie bei dem Untersetzungsgetriebe 100 der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Position in axialer Richtung möglich, wenn ein Lager oder ein Wellendichtring zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 angeordnet wird, einen Einfluss von Moment hierauf zu vermindern.
(Dritte Ausführungsform)
zeigt ein Untersetzungsgetriebe 300 gemäß einer dritten Ausführungsform im Querschnitt. Das Untersetzungsgetriebe 300 ist ein Untersetzungsgetriebe mit biegendem Zahneingriff in flacher Bauart.
Das Untersetzungsgetriebe 300 umfasst einen Wellgenerator 260, ein außenverzahntes Zahnrad 216, ein innenverzahntes Zahnrad 240, ein Trägerbauteil 226, ein Gehäuse 236, ein Hauptlager 238, ein erstes Lagergehäuse 272 und ein zweites Lagergehäuse 274.
Der Wellgenerator 260 umfasst eine Eingangswelle 202, eine Vielzahl von ersten Wälzkörpern 262a, eine Vielzahl von zweiten Wälzkörpern 262b, einen ersten Halter 264a, einen zweiten Halter 264b, ein erstes Außenringbauteil 266a und ein zweites Außenringbauteil 266b. Die Eingangswelle 202 ist zum Beispiel mit einer Rotationsantriebsquelle, etwa einem Motor, verbunden und dreht sich um eine Rotationsachse R des Untersetzungsgetriebes 300 (innenverzahntes Zahnrad 240). In der Eingangswelle 202 ist ein Wellgenerator 202a mit einem annähernd elliptischen Querschnitt orthogonal zu der Rotationsachse R einstückig ausgebildet.
Jeder der Vielzahl von ersten Wälzkörpern 262a hat eine annähernd säulenartige Form, und sie sind in Abständen in einer Umfangsrichtung in einem Zustand angeordnet, in welcher die Axialrichtung im Wesentlichen in einer Richtung parallel zur Richtung der Rotationsachse R ausgerichtet ist. Die ersten Wälzkörper 262a werden wälzfähig von dem ersten Halter 264a gehalten und wälzen auf einer äußeren Umfangsfläche 202b des Wellgenerators 202a. Die zweiten Wälzkörper 262b sind in einer ähnlichen Weise wie die ersten Wälzkörper 262a ausgebildet. Die Vielzahl an zweiten Wälzkörpern 262b wird wälzfähig von einem zweiten Halter 264b gehalten, der so ausgerichtet ist, dass er mit dem ersten Halter 264a in axialer Richtung eine Anordnung bildet. Die zweiten Wälzkörper 262b wälzen auf der äußeren Umfangfläche 202b des Wellgenerators 202a ab. Nachfolgend werden die ersten Wälzkörper 262a und die zweiten Wälzkörper 262b gemeinsam als „Wälzkörper 262“ bezeichnet. Zudem werden der erste Halter 264a und der zweite Halter 264b gemeinsam als „Halter 264“ bezeichnet.
Das erste Außenringbauteil 266a umgibt die Vielzahl an ersten Wälzkörpern 262a. Das erste Außenringbauteil 266a besitzt Flexibilität und wird vom Wellgenerator 202a durch die Vielzahl an ersten Wälzkörpern 262a elliptisch verformt. Wenn der Wellgenerator 202a (das heißt, die Eingangswelle 202) rotiert, wird das erste Außenringbauteil 266a kontinuierlich in Übereinstimmung mit der Form des Wellgenerators 202a verformt. Das zweite Außenringbauteil 266b ist ähnlich dem ersten Außenringbauteil 266a ausgebildet. Das zweite Außenringbauteil 266b ist separat vom ersten Außenringbauteil 266a ausgebildet. Das zweite Außenringbauteil 266b kann einstückig mit dem ersten Außenringbauteil 266a ausgebildet sein. Nachfolgend werden das erste Außenringbauteil 266a und das zweite Außenringbauteil 266b gemeinsam als „Außenringbauteile 266“ bezeichnet.
Das außenverzahnte Zahnrad 216 ist ein ringförmiges Element, das Flexibilität besitzt, und der Wellgenerator 202a, die Wälzkörper 262 und die Außenringbauteile 266 sind darin eingepasst. Entsprechend wird das außenverzahnte Zahnrad 216 in eine elliptische Form elastisch verformt. Wenn der Wellgenerator 202a rotiert, wird das außenverzahnte Zahnrad 216 kontinuierlich gemäß der Form des Wellgenerators 202a verformt. Das außenverzahnte Zahnrad 216 umfasst einen ersten außenverzahnten Abschnitt 216a, einen zweiten außenverzahnten Abschnitt 216b und ein Trägermaterial 216c. Der erste außenverzahnte Abschnitt 216a und der zweite außenverzahnte Abschnitt 216b sind auf dem Trägermaterial 216c ausgebildet, welches ein einziges Trägermaterial ist, und haben beide die gleiche Anzahl an Zähnen.
Das innenverzahnte Zahnrad 240 ist ein ringförmiges Element, das Steifigkeit besitzt. Ein erster innenverzahnter Abschnitt 240a des innenverzahnten Zahnrades 240 umgibt den ersten außenverzahnten Abschnitt 216a des in eine elliptische Form elastisch verformten außenverzahnten Zahnrades 216 und steht in einem vorbestimmten Bereich nahe der großen Halbachse des Wellgenerators 202a mit dem ersten außenverzahnten Abschnitt 216a in Eingriff. Die Anzahl an Zähnen des ersten innenverzahnten Abschnitts 240a ist größer als die des ersten außenverzahnten Abschnitts 216a.
Das Trägerbauteil 226 ist ein zylindrisches Bauteil, das Steifigkeit besitzt. In der vorliegenden Ausführung ist ein zweiter innenverzahnter Abschnitt 226a an einem inneren Umfang des Trägerbauteils 226 ausgebildet. Der zweite innenverzahnte Abschnitt 226a des Trägerbauteils 226 umgibt den zweiten außenverzahnten Abschnitt 216b des elastisch in eine elliptische Form verformten außenverzahnten Zahnrades 216 und steht in zwei Bereichen des Wellengenerators 202a in einer Richtung der großen Halbsachse mit dem zweiten außenverzahnten Abschnitt 216b in Eingriff. Die Anzahl an Zähnen des zweiten innenverzahnten Abschnitts 226a ist die gleiche wie die des zweiten außenverzahnten Abschnitts 216b. Entsprechend rotiert das Trägerbauteil 226 synchron mit Rotationen des zweiten außenverzahnten Abschnitts 216b und entsprechend dem außenverzahnten Zahnrad 216.
Das Gehäuse 236 ist ein annähernd zylindrisches Teil und umgibt das Trägerbauteil 226. Das innenverzahnte Zahnrad 240 ist mit dem Gehäuse 236 verstiftet und ist in dieses integriert. Das Gehäuse 236 und das Trägerbauteil 226 sind so ausgebildet, dass sie über das Hauptlager 238 relativ zueinander drehbar sind.
Das erste Lagergehäuse 272 ist ein ringförmiges Bauteil und umgibt die Eingangswelle 202. Ähnlich ist das zweite Lagergehäuse 274 ein ringförmiges Teil und umgibt die Eingangswelle 202. Das erste Lagergehäuse 272 und das zweite Lagergehäuse 274 sind so angeordnet, dass sich das außenverzahnte Zahnrad 216 und das innenverzahnte Zahnrad 240 in axialer Richtung zwischen ihnen befinden. Das erste Lagergehäuse 272 ist mit dem innenverzahnten Zahnrad 240 verstiftet. Das zweite Lagergehäuse 274 ist mit dem Trägerbauteil 226 verstiftet.
Ein Lager 232 ist in das erste Lagergehäuse 272 eingefügt und ein Lager 234 ist in das zweite Lagergehäuse 274 eingefügt. Das erste Lagergehäuse 272 und das zweite Lagergehäuse 274 lagern über die Lager 232 und 234 drehbar die Eingangswelle 202.
Ein Wellendichtring 282 ist zwischen der Eingangswelle 202 und dem ersten Lagergehäuse 272 eingefügt, ein Wellendichtring 284 ist zwischen dem Gehäuse 236 und dem Trägerbauteil 226 eingefügt, und ein Wellendichtring 286 ist zwischen dem zweiten Lagergehäuse 274 und der Eingangswelle 202 eingefügt. Zusätzlich ist ein O-Ring 288 zwischen dem ersten Lagergehäuse 272 und dem innenverzahnten Zahnrad 240 eingefügt, ein O-Ring 290 ist zwischen dem innenverzahnten Zahnrad 240 und dem Gehäuse 236 eingefügt, und ein O-Ring 292 ist zwischen dem Trägerbauteil 226 und dem zweiten Lagergehäuse 274 eingefügt. Entsprechend ist es möglich, einen Schmierstoff in dem Untersetzungsgetriebe 300 daran zu hindern, auszutreten.
Das Hauptlager 238 umfasst einen Außenring 242, einen Innenring 244 und eine Vielzahl an Kegelrollen 246. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Außenring 242 einstückig mit dem Gehäuse 236 auf der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 236 ausgebildet, und der Innenring 244 ist einstückig mit dem Trägerbauteil 226 auf der äußeren Umfangsfläche des Trägerbauteils 226 ausgebildet. Der Außenring 242, der Innenring 244 und die Kegelrollen 246 sind auf ähnliche Weise wie der Außenring 42, der Innenring 44 bzw. die Kegelrollen 46 geformt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind hinsichtlich der Position in axialer Richtung wenigstens ein Teil der Eingriffsbereiche des ersten innenverzahnten Abschnitts 240a des innenverzahnten Zahnrades 240 und des zweiten innenverzahnten Abschnitts 226a des Trägerbauteils 226 mit dem außenverzahnten Zahnrad 216, vorzugsweise alle Eingriffsbereiche, so ausgelegt, dass sie sich zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 befinden. Weiterhin sind hinsichtlich der Position in axialer Richtung die Lager 232 und 234 sowie die Wellendichtringe 282, 284 und 286 so ausgelegt, dass sie zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 liegen.
Es wird die Arbeitsweise des wie oben beschrieben aufgebauten Untersetzungsgetriebes 300 beschrieben. Hier wird ein Fall, in dem der erste außenverzahnte Abschnitt 216a 100 Zähne aufweist, der zweite außenverzahnte Abschnitt 216b 100 Zähne aufweist, der erste innenverzahnte Abschnitt 240a 102 Zähne aufweist und der zweite innenverzahnte Abschnitt 226a 100 Zähne aufweist, als Beispiel beschrieben. Zusätzlich wird ein Fall, in dem das innenverzahnte Zahnrad 240 und das erste Lagergehäuse 272 feststehen, beschrieben.
Wenn die Eingangswelle 202 sich in einem Zustand dreht, in dem der erste außenverzahnte Abschnitt 216a mit dem ersten innenverzahnten Abschnitt 240a an zwei Stellen in Richtung der großen Halbachse der Ellipse in Eingriff steht, bewegt sich auch die Eingriffsposition zwischen dem ersten außenverzahnten Abschnitt 216a und dem ersten innenverzahnten Abschnitt 240a entsprechend der Drehung in Umfangsrichtung. In diesem Fall dreht sich der erste außenverzahnte Abschnitt 216a gegenüber dem ersten innenverzahnten Abschnitt 240a, weil die Anzahl der Zähne des ersten außenverzahnten Abschnitts 216a und des ersten innenverzahnten Abschnitts 240a unterschiedlich ist. Weil das innenverzahnte Zahnrad 240 und das erste Lagergehäuse 272 feststehen, dreht sich der erste außenverzahnte Abschnitt 216a um einen Betrag um seine Achse, welcher dem Unterschied in der Anzahl der Zähne entspricht. Das bedeutet, dass die Rotation der Eingangswelle 202 stark herabgesetzt und an den ersten außenverzahnten Abschnitt 216a ausgegeben wird. Das Untersetzungsverhältnis ist wie folgt: Untersetzungsverhältnis = (Anzahl der Zähne des ersten außenverzahnten Abschnitts 216a - Anzahl der Zähne des ersten innenverzahnten Abschnitts 240a) / Anzahl der Zähne des ersten außenverzahnten Abschnitts 216a = (100 - 102) / 100 = -1/50.
Da der zweite außenverzahnte Abschnitt 216b einstückig mit dem ersten außenverzahnten Abschnitt 216a ausgebildet ist, rotieren der zweite außenverzahnte Abschnitt 216b und der erste außenverzahnte Abschnitt 216a einheitlich miteinander. Da die Anzahl der Zähne des zweiten außenverzahnten Abschnitts 216b und die Anzahl der Zähne des zweiten innenverzahnten Abschnitts 226a gleich sind, entsteht keine relative Rotation, und der zweite außenverzahnte Abschnitt 216b und der zweite innenverzahnte Abschnitt 226a rotieren einheitlich miteinander. Entsprechend wird an den zweiten innenverzahnten Abschnitt 226a, also das Trägerbauteil 226, die gleiche Rotation ausgegeben wie die Rotation des ersten außenverzahnten Abschnitts 216a. Als Ergebnis ist es möglich, einen durch Verringern der Rotation der Eingangswelle 202 auf -1/50 erhaltenen Ausgangswert von dem Trägerbauteil 226 abzugreifen.
Bei dem Untersetzungsgetriebe 300 gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform kann ähnlich wie bei dem Untersetzungsgetriebe 100 der ersten Ausführungsform eine innere Vorlast auf das Hauptlager 238 aufgebracht und die Momentensteifigkeit erhöht werden. Das heißt, es ist möglich, ein Untersetzungsgetriebe 300 geringer Größe zu verwirklichen, das ein Hauptlager mit hoher Momentensteifigkeit umfasst.
Darüber hinaus ist es bei dem Untersetzungsgetriebe 300 ähnlich wie bei dem Untersetzungsgetriebe 100 der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Position in axialer Richtung möglich, einen Einfluss des Moments auf den Eingriff zu vermindern, wenn ein Ausgangs-Aführungsabschnitt, der stark von Moment beeinflusst wird, zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 angeordnet wird.
Darüber hinaus ist es bei dem Untersetzungsgetriebe 300 ähnlich wie bei dem Untersetzungsgetriebe 100 der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Position in axialer Richtung möglich, wenn ein Lager, ein Wellendichtring oder ein O-Ring zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 angeordnet wird, einen Einfluss von Moment hierauf zu vermindern.
(Vierte Ausführungsform)
zeigt ein Untersetzungsgetriebe 400 gemäß einer vierten Ausführungsform im Querschnitt. Das Untersetzungsgetriebe 400 ist ein Untersetzungsgetriebe mit biegendem Zahneingriff in hutförmiger Bauart.
Das Untersetzungsgetriebe 400 umfasst einen Wellgenerator 360, ein außenverzahntes Zahnrad 316, ein innenverzahntes Zahnrad 340, ein Trägerbauteil 326, ein Gehäuse 336, ein Hauptlager 338, ein erstes Lagergehäuse 372 und ein zweites Lagergehäuse 374.
Der Wellgenerator 360 umfasst eine Eingangswelle 302, ein Innenringbauteil 368, eine Vielzahl von Wälzkörpern 362 und ein Außenringbauteil 366. Die Eingangswelle 302 ist zum Beispiel mit einer Rotationsantriebsquelle, etwa einem Motor, verbunden und dreht sich um eine Rotationsachse R des Untersetzungsgetriebes 400 (innenverzahntes Zahnrad 340). In der Wellgeneratorwelle 302 ist ein Wellgenerator 302a mit einem annähernd elliptischen Querschnitt orthogonal zu der Rotationsachse R einstückig ausgebildet.
Das Innenringbauteil 368 ist ein ringförmiges Bauteil und ist außen auf dem Wellgenerator 302a aufgebracht. Insbesondere ist das Innenringbauteil 368 auf dem Wellgenerator 302 durch Bonden oder Aufpressen befestigt und rotiert einstückig mit dem Wellgenerator 302. Eine äußere Umfangsfläche 368a des Innenringbauteils 268 wirkt als Wälzfläche, auf der die Wälzkörper 362 abwälzen. Das Innenringbauteil 362 kann einstückig mit dem Wellgenerator 302 geformt sein.
Jeder der Vielzahl von ersten Wälzkörpern 362 hat eine im Wesentlichen kugelförmige Form, und sie sind in Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet. Die Wälzkörper 362 werden wälzfähig von dem (nicht dargestellten) Halter gehalten.
Das Außenringbauteil 366 umgibt die Vielzahl an Wälzkörpern 362. Das Außenringbauteil 366 besitzt Flexibilität und wird vom Wellgenerator 302a durch die Vielzahl an Wälzkörpern 362 in eine elliptische Form elastisch verformt. Wenn der Wellgenerator 302a (das heißt, die Eingangswelle 302) rotiert, wird das Außenringbauteil 366 kontinuierlich in Übereinstimmung mit der Form des Wellgenerators 302a verformt.
Das außenverzahnte Zahnrad 316 ist ein Element in Form eines Zylinderhutes, das Flexibilität besitzt. Das außenverzahnte Zahnrad 316 umfasst einen zylindrischen Körperabschnitt 316d, einen außenverzahnten Abschnitt 316a, der auf dem äußeren Umfang auf einer Seite (in die rechte Seite) des Körperabschnitts 316d in axialer Richtung angeordnet ist, und einen Flanschabschnitt 316e, der von dem Endabschnitt am anderen Ende (in die linke Seite) des Körperabschnitts 316d radial nach außen vorspringt. Der Wellgenerator 302a, die Wälzkörper 362 und das Außenringbauteil 366 sind in den Körperabschnitt 316d eingepasst. Entsprechend werden der Körperabschnitt 316d und der außenverzahnte Abschnitt 316a elliptisch elastisch gebogen. Wenn der Wellgenerator 302a rotiert, werden der Körperabschnitt 316d und der außenverzahnte Abschnitt 316a kontinuierlich gemäß der Form des Wellgenerators 202a verformt.
Das innenverzahnte Zahnrad 340 ist ein ringförmiges Element, das Steifigkeit besitzt. Ein innenverzahnter Abschnitt 340a des innenverzahnten Zahnrades 340 umgibt den ersten außenverzahnten Abschnitt 316a des elliptisch elastisch verformten außenverzahnten Zahnrades 316 und steht in einem vorbestimmten Bereich in der Umgebung der großen Halbachse des Wellgenerators 302a mit dem außenverzahnten Abschnitt 316a in Eingriff. Die Anzahl an Zähnen des innenverzahnten Abschnitts 340a ist größer als die des außenverzahnten Abschnitts 316a.
Das Gehäuse 336 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Bauteil und umgibt die andere Seite des Körperabschnitts 316d des außenverzahnten Zahnrades 316. Das innenverzahnte Zahnrad 240 ist mit dem Gehäuse 236 verstiftet und ist in dieses integriert.
Das Trägerbauteil 326 ist ein zylinderförmiges Bauteil, das Steifigkeit besitzt und das Gehäuse 336 umgibt. Das Trägerbauteil 326 ist an dem Flanschabschnitt 316e des außenverzahnten Zahnrades 316 zusammen mit dem zweiten Lagergehäuse 374 unter Verwendung eines (nicht dargestellten) Bolzens befestigt. Daher rotiert das Trägerbauteil 326, während es mit der Rotation des außenverzahnten Zahnrades 316 synchronisiert wird.
Das Gehäuse 336 und das Trägerbauteil 326 sind so ausgebildet, dass sie über das Hauptlager 238 relativ zueinander drehbar sind.
Das erste Lagergehäuse 372 ist ein ringförmiges Bauteil und umgibt die Eingangswelle 302. Ähnlich ist das zweite Lagergehäuse 374 ein ringförmiges Teil und umgibt die Eingangswelle 302. Das erste Lagergehäuse 372 und das zweite Lagergehäuse 374 sind so angeordnet, dass sich das außenverzahnte Zahnrad 316 und das innenverzahnte Zahnrad 340 in axialer Richtung zwischen ihnen befinden. Das erste Lagergehäuse 372 ist mit dem innenverzahnten Zahnrad 340 verstiftet. Des Weiteren ist das zweite Lagergehäuse 374 unter Verwendung eines (nicht gezeigten) Bolzens an dem Flanschabschnitt 316e des außenverzahnten Zahnrades 316 befestigt.
Ein Lager 332 ist in das erste Lagergehäuse 372 eingefügt und ein Lager 334 ist in das zweite Lagergehäuse 374 eingefügt. Das erste Lagergehäuse 372 und das zweite Lagergehäuse 374 lagern über die Lager 332 und 334 drehbar die Eingangswelle 302.
Ein Wellendichtring 382 ist zwischen der Eingangswelle 302 und dem ersten Lagergehäuse 372 eingefügt, ein Wellendichtring 384 ist zwischen dem Trägerbauteil 326 und dem Gehäuse 336 eingefügt, und ein Wellendichtring 386 ist zwischen dem zweiten Lagergehäuse 374 und der Eingangswelle 302 eingefügt. Entsprechend ist es möglich, einen Schmierstoff in dem Untersetzungsgetriebe 400 daran zu hindern, auszutreten.
Das Hauptlager 338 umfasst einen Außenring 342, einen Innenring 344 und eine Vielzahl an Kegelrollen 346. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Außenring 342 einstückig mit dem Trägerbauteil 326 auf der inneren Umfangsfläche des Trägerbauteils 326 ausgebildet, und der Innenring 344 ist einstückig mit dem Gehäuse 336 auf der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 336 ausgebildet. Der Außenring 342, der Innenring 344 und die Kegelrollen 346 sind auf ähnliche Weise wie der Außenring 42, der Innenring 44 bzw. die Kegelrollen 46 geformt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind bei dem Außenring 342 und dem Innenring 344 hinsichtlich der Position in axialer Richtung wenigstens ein Teil der Eingriffsbereich, vorzugsweise alle Eingriffsbereiche, des innenverzahnten Abschnitts 340a des innenverzahnten Zahnrades 340 mit dem außenverzahnten Abschnitt 316a des außenverzahnten Zahnrads 316, so geformt, dass sie sich zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 befinden. Weiterhin sind bei dem Außenring 342 und dem Innenring 344 hinsichtlich der Position in axialer Richtung die Lager 332 und 334 sowie die Wellendichtringe 382, 384 und 386 so ausgelegt, dass sie zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 liegen.
Es wird die Arbeitsweise des wie oben beschrieben aufgebauten Untersetzungsgetriebes 400 beschrieben. Hier wird ein Fall, in dem der außenverzahnte Abschnitt 316a 100 Zähne und der innenverzahnte Abschnitt 340a 102 Zähne aufweist, als Beispiel beschrieben. Zusätzlich wird ein Fall, in dem das innenverzahnte Zahnrad 340 und das erste Lagergehäuse 372 feststehen, als Beispiel beschrieben.
Wenn die Eingangswelle 302 sich in einem Zustand dreht, in dem der außenverzahnte Abschnitt 316a mit dem innenverzahnten Abschnitt 340a an zwei Stellen in Richtung der großen Halbachse der Ellipse in Eingriff steht, bewegt sich auch die Eingriffsposition zwischen dem außenverzahnten Abschnitt 316a und dem innenverzahnten Abschnitt 340a in Umfangsrichtung, entsprechend der Rotation. In diesem Fall dreht sich der außenverzahnte Abschnitt 316a relativ zu dem innenverzahnten Abschnitt 340a, weil die Anzahl der Zähne des außenverzahnten Abschnittes 316a und die des innenverzahnten Abschnittes 340a unterschiedlich sind. Weil das innenverzahnte Zahnrad 340 und das erste Lagergehäuse 372 feststehen, drehen sich der außenverzahnte Abschnitt 316a und das außenverzahnte Zahnrad 316 um einen Betrag, welcher dem Unterschied in der Zähnezahl entspricht, um ihre Achse. Weil das Trägerbauteil 326 mit dem außenverzahnten Zahnrad 316 gekoppelt ist, wird die gleiche Rotation wie diejenige des außenverzahnten Zahnrades 316 an das Trägerbauteil 326 ausgegeben. Als Ergebnis wird die Rotation der Eingangswelle 302 stark herabgesetzt und von dem außenverzahnten Zahnrad 316 an das Trägerbauteil 326 ausgegeben.
Bei dem Untersetzungsgetriebe 400 gemäß der oben beschriebenen vierten Ausführungsform kann ähnlich wie bei dem Untersetzungsgetriebe 100 der ersten Ausführungsform eine innere Vorlast auf das Hauptlager 338 aufgebracht und die Momentensteifigkeit erhöht werden. Das heißt, es ist möglich, ein Untersetzungsgetriebe 400 geringer Größe zu verwirklichen, das ein Hauptlager mit hoher Momentensteifigkeit umfasst.
Darüber hinaus ist es bei dem Untersetzungsgetriebe 400 ähnlich wie bei dem Untersetzungsgetriebe 100 der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Position in axialer Richtung möglich, einen Einfluss des Moments auf den Eingriff zu vermindern, wenn ein Ausgangs-Abführungsabschnitt, der stark von Moment beeinflusst wird, zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 angeordnet wird.
Darüber hinaus ist es bei dem Untersetzungsgetriebe 400 ähnlich wie bei dem Untersetzungsgetriebe 100 der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Position in axialer Richtung möglich, wenn ein Lager oder ein Wellendichtring zwischen dem ersten Schnittpunkt P1 und dem zweiten Schnittpunkt P2 angeordnet wird, einen Einfluss von Moment hierauf zu vermindern.
Vorstehend sind Untersetzungsgetriebe gemäß den Ausführungsformen beschrieben worden. Die Ausführungsformen sind Beispiele und für Fachleute ist es möglich zu verstehen, dass durch Kombinationen von Bauelementen und Verarbeitungsvorgängen verschiedene Abwandlungsbeispiele erzeugt werden können, und solche Abwandlungen auch im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Nachstehend wird ein Abwandlungsbeispiel beschrieben.
Abwandlungsbeispiel 1
Bei der dritten Ausführungsform wurde das Untersetzungsgetriebe mit biegendem Zahneingriff in flacher Bauart mit zwei innenverzahnten Abschnitten (erster innenverzahnter Abschnitt 240a und zweiter innenverzahnter Abschnitt 226a) und dem röhrenförmigen außenverzahnten Zahnrad 216 beschrieben. Zusätzlich wurde bei der vierten Ausführungsform ein Untersetzungsgetriebe mit biegendem Zahneingriff in hutförmiger Bauart beschrieben, das einen innenverzahnten Abschnitt 340a und das zylinderhutförmige außenverzahnte Zahnrad 316 aufweist. Die Bauart ist aber nicht hierauf begrenzt. Die technischen Ideen der ersten bis vierten Ausführungsformen können auch auf ein Untersetzungsgetriebe mit biegendem Zahneingriff in Topfbauart angewendet werden, das ein innenverzahntes Zahnrad und ein topfförmiges außenverzahntes Zahnrad aufweist.
Darüber hinaus können, obwohl dies in den Ausführungsformen nicht erwähnt wurde, die technischen Ideen der ersten bis vierten Ausführungsformen auch auf ein Untersetzungsgetriebe angewendet werden, das einen einfachen Planetengetriebemechanismus verwendet.
Eine beliebige Kombination der oben beschriebenen Ausführungsformen und des Abwandlungsbeispiels ist auch als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nutzbar. Eine neue Ausführungsform, die sich aus der Kombination ergibt, umfasst Wirkungsweisen sowohl der Ausführungsformen als auch des Abwandlungsbeispiels.
Darüber hinaus ist es für Fachleute möglich zu verstehen, dass die Funktionen, die durch die in den Ansprüchen beschriebenen bestimmenden Faktoren durchzuführen sind, durch eine einzelne Einheit jedes der in den Ausführungsformen oder dem Abwandlungsbeispiel beschriebenen Bauteile oder durch deren Zusammenwirken umgesetzt werden. Zum Beispiel können die Nockenwelle und das Nockenlager, die in Ansprüchen beschrieben werden, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben durch die Eingangswelle 2, in der die Exzenterkörper 4, 6 und 8 einstückig ausgebildet sind, und die Lager 32 und 34 verwirklicht werden; sie können, wie bei der zweiten Ausführungsform beschrieben, durch die Exzenterkörperwellen 152, in denen die Exzenterkörper 104 und 106 einstückig ausgebildet sind, und die Lager 132 und 134 verwirklicht werden; sie können, wie bei der dritten Ausführungsform beschrieben, durch die Eingangswelle 202, auf der der Wellgenerator 202a einstückig ausgebildet ist, und die Lager 232 und 234 verwirklicht werden; und sie können, wie bei der vierten Ausführungsform beschrieben, durch die Eingangswelle 302, auf der der Wellgenerator 302a einstückig ausgebildet ist, und die Lager 332 und 334 verwirklicht werden
Zusätzlich können zum Beispiel das in den Ansprüchen beschriebene Antriebszahnrad und das Eingangszahnrad durch das auf der Eingangswelle 102 ausgebildete Eingangsritzel 102a und die Exzenterkörperwellenzahnräder 150 gebildet werden, wie bei der zweiten Ausführungsform.
Bezugszeichenliste

16, 18, 20:: außenverzahntes Zahnrad
36:: Gehäuse
38:: Hauptlager
40:: innenverzahntes Zahnrad
42:: Außenring
42a, 42b:: Wälzfläche
44:: Innenring
44a, 44b:: Wälzfläche
46:: Kegelrolle
100:: Untersetzungsgetriebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016236080 [0002]

Claims

Untersetzungsgetriebe, umfassend: ein Gehäuse, ein innenverzahntes Zahnrad, das in dem Gehäuse angeordnet ist, ein außenverzahntes Zahnrad, das mit dem innenverzahnten Zahnrad in Eingriff steht, ein Trägerbauteil, das mit einer rotierenden oder umlaufenden Komponente des außenverzahnten Zahnrades synchronisiert ist, und ein Hauptlager, das zwischen dem Gehäuse und dem Trägerbauteil angeordnet ist, wobei das Hauptlager aufweist: einen Außenring, der entweder in dem Gehäuse oder dem Trägerbauteil angeordnet ist, einen Innenring, der an dem anderen der Bauteile Trägerbauteil oder Gehäuse angeordnet ist, eine Vielzahl an Kegelrollen, die zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnet sind, wobei die Vielzahl an Kegelrollen erste Kegelrollen und zweite Kegelrollen, die auf Wälzflächen abwälzen, die verschieden von Wälzflächen der ersten Kegelrollen sind, umfasst, so dass die ersten Kegelrollen und die zweiten Kegelrollen in einer Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind, und wobei wenigstens ein Teil eines Eingriffsbereichs des innenverzahnten Zahnrades mit dem außenverzahnten Zahnrad zwischen einem ersten Schnittpunkt, der ein Schnittpunkt von Verlängerungslinien auf derselben Ebene der Wälzfläche der ersten Kegelrollen in dem Außenring und der Wälzfläche der ersten Kegelrollen in dem Innenring ist, und einem zweiten Schnittpunkt, der ein Schnittpunkt von Verlängerungslinien auf derselben Ebene der Wälzfläche der zweiten Kegelrollen in dem Außenring und der Wälzfläche der zweiten Kegelrollen in dem Innenring ist, liegt.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, wobei der gesamte Eingriffsbereich des innenverzahnten Zahnrades mit dem außenverzahnten Zahnrad zwischen dem ersten Schnittpunkt und dem zweiten Schnittpunkt liegt.
Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ein Nockenlager, das eine Nockenwelle lagert, welche das außenverzahnte Zahnrad dazu bringt, zu oszillieren, zwischen dem ersten Schnittpunkt und dem zweiten Schnittpunkt angeordnet ist.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 3, wobei ein Eingriffsbereich eines auf der Nockenwelle vorgesehenen Antriebszahnrades und eines Eingangszahnrades zwischen dem ersten Schnittpunkt und dem zweiten Schnittpunkt angeordnet ist.
Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Wellendichtring, der das Innere des Untersetzungsgetriebes abdichtet, zwischen dem ersten Schnittpunkt und dem zweiten Schnittpunkt angeordnet ist.