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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Untersetzungsgetriebe des Typs mit exzentrischer Oszillation.
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Es wird die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-034330 , eingereicht am 28. Februar 2018, deren Inhalt hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist, beansprucht.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2006-057772 offenbarte der Anmelder dieser Anmeldung einen Planeten-Untersetzungsmechanismus, der mit einem Außenzahnrad, das durch einen exzentrischen Körper in Oszillationen versetzt wird, und einem Innenzahnrad, mit dem das Außenzahnrad innen ineinandergreift, versehen ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2006-057772 offenbarte Planeten-Untersetzungsmechanismus ist zusätzlich zu dem Außenzahnrad und dem Innenzahnrad mit zwei Flanschen, Gehäusen oder dergleichen als konstituierende Elemente versehen. In dem Untersetzungsmechanismus des Standes der Technik besteht die Tendenz, dass das Gewicht des Untersetzungsmechanismus zunimmt, weil diese konstituierenden Hauptelemente aus einem Stahlmaterial hergestellt sind. Hinsichtlich eines derartigen Untersetzungsmechanismus ist es erforderlich, das Gewicht zu verringern, um die Verwendung zu erweitern.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die in Anbetracht derartiger Probleme gemacht worden ist, ein Untersetzungsgetriebe des Typs mit exzentrischer Oszillation zu schaffen, dessen Gewicht verringert werden kann.
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Um das obige Problem zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Untersetzungsgetriebe des Typs mit exzentrischer Oszillation geschaffen, das enthält: ein Innenzahnrad; ein Außenzahnrad, das mit dem Innenzahnrad ineinandergreift; eine Welle eines exzentrischen Körpers, die das Außenzahnrad in Oszillationen versetzt; und einen Träger, der in einer axialen Richtung an einem Seitenabschnitt des Außenzahnrads angeordnet ist, wobei der Träger einen ersten Träger, der auf einer Seite in der axialen Richtung des Außenzahnrads angeordnet ist, und einen zweiten Träger, der auf der anderen Seite in der axialen Richtung des Außenzahnrads angeordnet ist, enthält, ein angetriebenes Element mit dem ersten Träger verbunden ist, der erste Träger aus einem Metall hergestellt ist und der zweite Träger aus einem Harz hergestellt ist.
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Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die erforderliche Festigkeit oder Steifigkeit zu erhalten, weil der erste Träger, mit dem das angetriebene Element verbunden ist, aus einem Metall hergestellt ist, und kann eine Verringerung des Gewichts ausgeführt werden, weil der zweite Träger aus einem Harz hergestellt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Untersetzungsgetriebe des Typs mit exzentrischer Oszillation geschaffen, das enthält: ein Innenzahnrad, das in einem Gehäuse vorgesehen ist; ein Außenzahnrad, das mit dem Innenzahnrad ineinandergreift; eine Welle eines exzentrischen Körpers, die das Außenzahnrad in Oszillationen versetzt; und einen Träger, der in einer axialen Richtung an einem Seitenabschnitt des Außenzahnrads angeordnet ist, wobei das Gehäuse und das Außenzahnrad aus einem Harz hergestellt sind und der Träger aus einem Metall hergestellt ist.
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Irgendeine Kombination der obigen konstituierenden Elemente oder eine wechselseitige Ersetzung der konstituierenden Elemente oder Ausdrücke der vorliegenden Erfindung zwischen den Verfahren, Systemen oder dergleichen ist außerdem als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung wirksam.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Untersetzungsgetriebe des Typs mit exzentrischer Oszillation zu schaffen, dessen Gewicht verringert werden kann.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seiten-Querschnittansicht, die ein Untersetzungsgetriebe des Typs mit exzentrischer Oszillation gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
- 2 ist eine entlang einer Linie A-A genommene Querschnittsansicht des Untersetzungsgetriebes des exzentrischen Oszillationstyps nach 1.
- 3 ist eine Seiten-Querschnittsansicht, die ein Untersetzungsgetriebe des Typs mit exzentrischer Oszillation gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung basierend auf den bevorzugten Ausführungsformen bezüglich der jeweiligen Zeichnungen beschrieben. In einer Ausführungsform, einem Vergleichsbeispiel und einem Modifikationsbeispiel sind völlig gleiche oder entsprechende konstituierende Elemente und Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine überscheidende Beschreibung geeignet weggelassen wird. Ferner sind die Abmessungen der Elemente in jeder Zeichnung für ein leichtes Verstehen in einer geeigneten Weise vergrößert oder verkleinert gezeigt. Ferner sind in jeder Zeichnung einige der Elemente, die zum Beschreiben einer Ausführungsform nicht wichtig sind, weggelassen worden. Ferner werden Begriffe, die Ordnungszahlen, wie z. B. erster, zweiter oder dergleichen, enthalten, verwendet, um verschiedene konstituierende Elemente zu beschreiben. Diese Begriffe werden jedoch nur für den Zweck des Unterscheidens eines konstituierenden Elements von dem anderen konstituierenden Element verwendet, wobei die konstituierenden Elemente nicht durch diese Begriffe eingeschränkt sind.
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[Die erste Ausführungsform]
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Im Folgenden wird die Konfiguration des Untersetzungsgetriebes 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation gemäß einer ersten Ausführungsform bezüglich der 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine Seiten-Querschnittsansicht, die das Untersetzungsgetriebe 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation der ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist eine entlang einer Linie A-A nach 1 genommene Querschnittsansicht des Untersetzungsgetriebes 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation. In diesen Zeichnungen ist für ein leichtes Verstehen eines der beiden Außenzahnräder 14 gezeigt, während das andere nicht gezeigt ist. Das andere Außenzahnrad 14 ist von dem einen Außenzahnrad 14 insofern verschieden, als es einen Phasenunterschied von 180 Grad aufweist, wobei die anderen Konfigurationen die gleichen sind. Das Untersetzungsgetriebe 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation dieser Ausführungsform ist ein Untersetzungsgetriebe des Typs mit exzentrischer Oszillation, das ein Außenzahnrad, das mit einem Innenzahnrad ineinandergreift, in Oszillationen versetzt und dadurch veranlasst, dass sich eines des Außenzahnrads und des Innenzahnrads dreht, und die erzeugte Bewegungskomponente von einem Ausgabeelement zu einer angetriebenen Vorrichtung ausgibt.
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Das Untersetzungsgetriebe 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation enthält hauptsächlich eine Eingangswelle 12, das Außenzahnrad 14, ein Innenzahnrad 16, die Träger 18 und 20, ein Gehäuse 22, die Hauptlager 24 und 26, einen Innenstift 40 und einen Trägerstift 38. Im Folgenden wird eine Richtung entlang einer Mittelachse La des Innenzahnrads 16 als eine „axiale Richtung“ bezeichnet, während eine Umfangsrichtung und eine radiale Richtung eines um die Mittelachse La zentrierten Kreises als eine „Umfangsrichtung“ bzw. eine „radiale Richtung“ bezeichnet werden. Ferner wird im Folgenden für die Zweckmäßigkeit eine Seite in der axialen Richtung (die rechte Seite in der Zeichnung) als eine Eingangsseite bezeichnet, während die andere Seite (die linke Seite in der Zeichnung) als eine Gegen-Eingangsseite bezeichnet wird.
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(Eingangswelle)
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Die Eingangswelle 12 wird durch die Drehleistung, die von einer (nicht gezeigten) Antriebsvorrichtung eingegeben wird, um eine Rotationsmittellinie gedreht. Das Untersetzungsgetriebe 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation dieser Ausführungsform ist ein Mittelkurbeltyp, in dem die Rotationsmittellinie der Eingangswelle 12 auf der gleichen Achse wie die Mittelachse La des Innenzahnrads 16 vorgesehen ist. Die Antriebsvorrichtung ist z. B. ein Motor, ein Getriebemotor, eine Kraftmaschine oder dergleichen.
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Die Eingangswelle 12 in dieser Ausführungsform ist eine Welle eines exzentrischen Körpers, die mehrere exzentrische Abschnitte 12a aufweist, um das Außenzahnrad 14 in Oszillationen zu versetzen. Es gibt einen Fall, in dem die Eingangswelle 12, die eine derartige Konfiguration aufweist, als eine Kurbelwelle bezeichnet wird. Die Achse des exzentrischen Abschnitts 12a ist bezüglich der Rotationsmittellinie der Eingangswelle 12 exzentrisch. In dieser Ausführungsform sind zwei exzentrische Abschnitte 12a vorgesehen, wobei die exzentrischen Phasen der einander benachbarten exzentrischen Abschnitte 12a um 180° verschoben sind.
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Die Eingangsseite der Eingangswelle 12 ist durch ein Eingangswellenlager 34 an einer zweiten Abdeckung 23 gestützt, während ihre Gegen-Eingangsseite durch das Eingangswellenlager 34 an dem ersten Träger 18 gestützt ist. Das heißt, die Eingangswelle 12 ist gestützt, so dass sie bezüglich des ersten Trägers 18 und der zweiten Abdeckung 23 drehbar ist. Die Konfiguration des Eingangswellenlagers 34 ist nicht besonders eingeschränkt. In diesem Beispiel ist das Eingangswellenlager 34 ein Kugellager, das einen kugelförmigen Wälzkörper aufweist. Auf das Eingangswellenlager 34 kann eine Druckbeaufschlagung angewendet werden. In diesem Beispiel wird die Druckbeaufschlagung jedoch nicht auf es angewendet.
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(Außenzahnrad)
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Das Außenzahnrad 14 ist jedem der mehreren exzentrischen Abschnitte 12a entsprechend einzeln vorgesehen. Das Außenzahnrad 14 ist durch das exzentrische Lager 30 an dem entsprechenden exzentrischen Abschnitt 12a drehbar gestützt. Wie in 2 gezeigt ist, sind in dem Außenzahnrad 14 zwölf Durchgangslöcher an von der Achse des Außenzahnrads 14 versetzten Positionen in gleichen Intervallen ausgebildet. Die Trägerstifte 38 sind in drei Löcher, die in gleichen Intervallen von 120 Grad angeordnet sind, unter den Durchgangslöchern eingesetzt, während die Innenstifte 40 in die verbleibenden neun Löcher eingesetzt sind. Aus diesem Grund wird das Erstere als ein Trägerstiftloch 39 bezeichnet, während das Letztere als ein Innenstiftloch 41 bezeichnet wird. Diese Löcher können den gleichen Durchmesser aufweisen. In diesem Beispiel ist jedoch der Durchmesser des Trägerstiftlochs 39 größer als der Durchmesser des Innenstiftlochs 41.
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Das Trägerstiftloch 39 und das Innenstiftloch 41 sind kreisförmige Löcher, die an der gleichen radialen Position vorgesehen sind. Auf dem äußeren Umfang des Außenzahnrads 14 sind gewellte Zähne ausgebildet, wobei sich dieser Zahn bewegt, während er mit einem inneren Zahn 16a des Innenzahnrads 16 in Kontakt gelangt, so dass das Außenzahnrad 14 in einer Ebene mit einer Mittelachse als eine Normalenlinie oszillieren kann. Das Innenstiftloch 41, durch das der Innenstift 40 hindurchgeht, ist in dem Außenzahnrad 14 ausgebildet. Ein Zwischenraum, der als ein Spielraum zum Absorbieren einer Oszillationskomponente des Außenzahnrads 14 dient, ist zwischen dem Innenstift 40 und dem Innenstiftloch 41 vorgesehen. Der Innenstift 40 und die Innenwandfläche des Innenstiftlochs 41 kommen teilweise miteinander in Kontakt.
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(Innenzahnrad)
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Das Innenzahnrad 16 greift mit dem Außenzahnrad 14 ineinander. Das Innenzahnrad 16 in dieser Ausführungsform weist die inneren Zähne 16a auf, die mit dem inneren Umfangsabschnitt des Gehäuses 22 einteilig ausgebildet sind. Das heißt, in diesem Beispiel sind die inneren Zähne 16a Abschnitte, die bezüglich des Gehäuses 22 nahtlos vorgesehen sind. In dieser Ausführungsform ist die Anzahl der inneren Zähne 16a des Innenzahnrads 16 einer mehr als die Anzahl der äußeren Zähne des Außenzahnrads 14.
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(Träger)
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Die Träger 18 und 20 sind in der axialen Richtung an den Seitenabschnitten des Außenzahnrads 14 angeordnet. Die Träger 18 und 20 enthalten einen ersten Träger 18, der an dem Seitenabschnitt auf der Gegen-Eingangsseite des Außenzahnrads 14 angeordnet ist, und einen zweiten Träger 20, der an dem Seitenabschnitt auf der Eingangsseite des Außenzahnrads 14 angeordnet ist. Der erste Träger 18 und der zweite Träger 20 sind durch das erste Hauptlager 24 und das zweite Hauptlager 26 drehbar an dem Gehäuse 22 gestützt. Jeder der Träger 18 und 20 weist eine Scheibenform als Ganzes auf. Der erste Träger 18 stützt die Eingangswelle 12 durch das Eingangswellenlager 34 drehbar. Der zweite Träger 20 kann konfiguriert sein, um die Eingangswelle durch das Eingangswellenlager zu stützen. In diesem Beispiel stützt jedoch der zweite Träger 20 das Eingangswellenlager 34 und die Eingangswelle 12 nicht.
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Der erste Träger 18 und der zweite Träger 20 sind durch den Trägerstift 38 und den Innenstift 40 miteinander verbunden. Der Trägerstift 38 und der Innenstift 40 durchdringen axial die mehreren Außenzahnräder 14 an Positionen, die in der radialen Richtung von der Achse des Außenzahnrads 14 versetzt sind. In diesem Beispiel sind der Trägerstift 38 und der Innenstift 40 getrennt von den Trägern 18 und 20 vorgesehen. Einige dieser Stifte können jedoch einteilig als Teil der Träger 18 und 20 ausgebildet sein. Der Trägerstift 38 und der Innenstift 40 werden später beschrieben.
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Einer des ersten Trägers 18 und des Gehäuses 20 arbeitet als ein Ausgabeelement, das die Drehleistung zu der angetriebenen Vorrichtung ausgibt, während der andere als ein festes Element arbeitet, das an einem äußeren Element zum Stützen des Untersetzungsgetriebes 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation befestigt ist. Das Ausgabeelement ist durch die Hauptlager 24 und 26 drehbar an dem festen Element gestützt. In dieser Ausführungsform ist das Ausgabeelement der erste Träger 18, während das feste Element das Gehäuse 22 ist. Ein angetriebenes Element 50, das durch das Untersetzungsgetriebe 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation drehend angetrieben ist, ist durch die Schrauben 50b mit der Stirnfläche auf der Gegen-Eingangsseite des ersten Trägers 18 verbunden.
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(Gehäuse)
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Das Gehäuse 22 weist als Ganzes eine hohle Röhrenform auf, wobei das Innenzahnrad 16 an seinem inneren Umfangsabschnitt vorgesehen ist. Ein Flansch oder dergleichen kann an dem äußeren Umfangsabschnitt des Gehäuses 22 vorgesehen sein. In diesem Beispiel ist jedoch kein Flansch vorgesehen. Das Gehäuse 22 ist mit einer ersten Abdeckung 21, die die Gegen-Eingangsseite des Gehäuses 22 abdeckt, und der zweiten Abdeckung 23, die die Eingangsseite des Gehäuses 22 abdeckt, versehen. Die erste Abdeckung 21 und die zweite Abdeckung 23 sind durch mehrere Schrauben, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, an dem Gehäuse 22 befestigt.
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Das Gehäuse 22 ist mit einem ausgesparten Abschnitt versehen, der die Eingangsseite eines Außenrings des ersten Hauptlagers 24 aufnimmt. Die erste Abdeckung 21 ist mit einem ausgesparten Abschnitt versehen, der einen Teil der Gegen-Eingangsseite des Außenrings des ersten Hauptlagers 24 aufnimmt. Der Außenring des ersten Hauptlagers 24 ist zwischen dem Gehäuse 22 und der ersten Abdeckung 21 axial eingelegt und gestützt. Das Gehäuse 22 ist mit einem ausgesparten Abschnitt versehen, der die Eingangsseite eines Außenrings des zweiten Hauptlagers 26 aufnimmt. Die zweite Abdeckung 23 ist mit einem ausgesparten Abschnitt versehen, der einen Teil der Gegen-Eingangsseite des Außenrings des zweiten Hauptlagers 26 aufnimmt. Der Außenring des zweiten Hauptlagers ist zwischen dem Gehäuse 22 und der zweiten Abdeckung 23 axial eingelegt und gestützt. Die zweite Abdeckung 23 ist mit einem ausgesparten Abschnitt versehen, der einen Außenring des Eingangswellenlagers 34 auf der Eingangsseite aufnimmt. Das heißt, die zweite Abdeckung 23 stützt die Eingangsseite der Eingangswelle 12 durch das Eingangswellenlager 34 drehbar.
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(Hauptlager)
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Die Hauptlager 24 und 26 enthalten das erste Hauptlager 24, das zwischen dem ersten Träger 18 und dem Gehäuse 22 angeordnet ist, und das zweite Hauptlager 26, das zwischen dem zweiten Träger 20 und den Gehäusen 22 angeordnet ist. Jedes der Hauptlager 24 und 26 in dieser Ausführungsform ist mit mehreren Wälzkörpern 42 und einem (nicht gezeigten) Käfig versehen. Die mehreren Wälzkörper 42 sind in Intervallen in der Umfangsrichtung vorgesehen. Der Wälzkörper 42 in dieser Ausführungsform ist ein kugelförmiger Körper. Der Käfig hält die relativen Positionen der mehreren Wälzkörper 42 und stützt die mehreren Wälzkörper 42 drehbar.
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Jedes der Hauptlager 24 und 26 in dieser Ausführungsform ist mit einem Außenring 48 und einen Innenring 49, die die Rollflächen für den Wälzkörper 42 aufweisen, versehen. Die Rollfläche des Innenrings kann auf der äußeren Umfangsfläche jedes der Träger 18 und 20 anstelle des Innenrings vorgesehen sein. Der Außenring 48 ist durch eine Passung, wie z. B. eine Spielraumpassung, eine Übermaßpassung oder eine Übergangspassung, an dem Gehäuse 22 befestigt. Die Passungslücke kann entsprechend dem Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten festgelegt sein. Auf die Hauptlager 24 und 26 kann eine Vorpressung angewendet werden. In diesem Beispiel wird jedoch keine Vorpressung auf sie angewendet.
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(Innenstift)
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Wie in 1 gezeigt ist, ist der Innenstift 40 in das Innenstiftloch 41, das das Außenzahnrad 14 durchdringt und in dem Außenzahnrad 14 ausgebildet ist, mit einer Lücke dazwischen eingesetzt. Ein Ende des Innenstifts 40 ist in einen ausgesparten Abschnitt 18b des ersten Trägers 18 eingepasst, während das andere Ende in einen ausgesparten Abschnitt 20b des zweiten Trägers 20 eingepasst ist. Der Innenstift 40 ist durch Presspassung in die ausgesparten Abschnitte 18b und 20b eingepasst und ist nicht durch Schrauben oder dergleichen befestigt. Der Innenstift 40 befindet sich mit einem Teil des in dem Außenzahnrad 14 ausgebildeten Innenstiftlochs 41 in Kontakt und schränkt die Drehung des Außenzahnrads 14 ein, um nur seine Oszillation zu ermöglichen. Der Innenstift 40 arbeitet als ein Verbindungselement, das zur Übertragung von Leistung zwischen dem ersten Träger 18 und dem zweiten Träger 20 und dem Außenzahnrad 14 beiträgt.
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(Trägerstift)
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Der Trägerstift 38 ist in das Trägerstiftloch 39, das das Außenzahnrad 14 durchdringt und in dem Außenzahnrad 14 ausgebildet ist, mit einer Lücke dazwischen eingesetzt. Ein Ende des Trägerstifts 38 ist in einen ausgesparten Abschnitt 18c des ersten Trägers 18 eingepasst, während das andere Ende in einen ausgesparten Abschnitt 20c des zweiten Trägers 20 eingepasst ist. Der Trägerstift 38 ist durch Presspassung in die ausgesparten Abschnitte 18c und 20c eingepasst und ist nicht durch Schrauben oder dergleichen befestigt. Der Trägerstift 38 ist von einem röhrenförmigen Abstandshalter 37 umgeben. Ein Ende des Abstandshalters 37 befindet sich mit dem ersten Träger 18 in Kontakt, während sich das andere Ende mit dem zweiten Träger 20 in Kontakt befindet. Der Abstandshalter 37 arbeitet als ein Abstandshalter zum Aufrechterhalten des axialen Abstands zwischen dem ersten Träger 18 und dem zweiten Träger 20 auf einem geeigneten Abstand. Der Trägerstift 38 und der Abstandshalter 37 befinden sich nicht mit dem Trägerstiftloch 39 des Außenzahnrads 14 in Kontakt und tragen nicht zum Einschränken der Drehung des Außenzahnrads 14 bei. Der Trägerstift 38 arbeitet als ein Verbindungselement, das nur zur Verbindung zwischen dem ersten Träger 18 und dem zweiten Träger 20 beiträgt.
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Als Nächstes wird ein Material, das jedes konstituierende Element dieser Ausführungsform konfiguriert, beschrieben. In den letzten Jahren hat sich die Verwendung von Untersetzungsgetrieben auf kollaborative Roboter oder dergleichen ausgedehnt, die in der Nähe einer Person arbeiten. Um die Verwendung zu erweitern, sind eine Verringerung des Gewichts und eine Verringerung des Geräuschs des Untersetzungsgetriebes erwünscht. Die Untersetzungsgetriebe des Standes der Technik sind mit konstituierenden Elementen konfiguriert, die aus einem eisenbasierten Metall hergestellt sind, wobei es folglich zur Verringerung des Gewichts vorstellbar ist, die konstituierenden Elemente aus Materialien mit einer geringen Dichtezahl zu bilden. Als ein derartiges Material ist ein Harz oder dergleichen geeignet. Falls andererseits die konstituierenden Elemente aus einem Harz hergestellt sind, ist es vorstellbar, dass eine Temperatur aufgrund einer Abnahme einer Wärmeableitungseigenschaft zunimmt, so dass eine Lebensdauer verkürzt ist. Aus diesem Grund ist es vorstellbar, eine Drehzahl und ein Ausgangsdrehmoment in Anbetracht des Temperaturanstiegs auf ein geringes Niveau zu unterdrücken.
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Wenn ferner das Untersetzungsgetriebe für einen Roboter verwendet wird, gibt es einen Fall, in dem es aufgrund seiner Konfiguration einfach ist, die Trägerausgabe zu verwenden. In einem Fall, in dem ein Träger auf der Lastseite aus einem Harz hergestellt ist, ist es vorstellbar, durch Umspritzen eine aus Eisen hergestellte Hohlschraube einzubetten, um die Festigkeit einer Gewindebohrung zum Anbringen eines angetriebenen Elements sicherzustellen. In diesem Fall nimmt das Gewicht aufgrund der aus Eisen hergestellten Hohlschraube zu, während die Anzahl der Fertigungsprozesse aufgrund des Umspritzens zunimmt.
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Von diesen Gesichtspunkten ist der erste Träger 18 in dieser Ausführungsform aus einem Metall hergestellt, während der zweite Träger 20 aus einem Harz hergestellt ist. Weil der erste Träger 18, mit dem das angetriebene Element 50 verbunden ist, aus einem Metall hergestellt ist, ist es in diesem Fall möglich, die Festigkeit der Gewindebohrung zum Anbringen sicherzustellen. Weil ferner der zweite Träger 20 aus einem Harz hergestellt ist, kann das Gewicht des zweiten Trägers 20 verringert werden.
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Es können verschiedene Harze für den zweiten Träger 20 verwendet werden. In diesem Beispiel ist der zweite Träger 20 jedoch aus Polyacetal (POM) hergestellt. POM wird manchmal als PO bezeichnet. Vom Gesichtspunkt des Verringerns des Einflusses eines Temperaturanstiegs befindet sich der zweite Träger 20 in dieser Ausführungsform nicht in direkten Kontakt mit dem Eingangswellenlager 34, wobei er in einer kontaktlosen Weise vorgesehen ist.
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Das Harz, das für jedes konstituierende Element dieser Ausführungsform verwendet wird, kann ein Harz sein, das Verstärkungsfasern, wie z. B. Glasfasern oder Kohlefasern, enthält, kann ein Harz sein, das keine Verstärkungsfasern enthält, und kann ein Material sein, das durch das Imprägnieren eines Basismaterials, wie z. B. Papier oder Stoff, mit Harz und das Laminieren des Basismaterials erhalten wird.
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Eine Rotation mit hoher Drehzahl vor der Untersetzung wird in die Eingangswelle 12 und das Eingangswellenlager 34, das zwischen dem ersten Träger 18 und der Eingangswelle 12 angeordnet ist, eingegeben. Aus diesem Grund ist ein Temperaturanstieg dieser Elemente relativ groß, wobei, falls die Wärmebeständigkeit diese Elemente gering ist, eine zulässige Eingangsdrehzahl gering wird. Aus diesem Grund können das Eingangswellenlager 34 und die Eingangswelle 12 aus einem Metall hergestellt sein. In diesem Fall ist es möglich, eine Abnahme der zulässigen Eingangsdrehzahl zu unterdrücken. Weil auf die Eingangswelle 12 eine große Torsionsbeanspruchung ausgeübt wird, ist es bevorzugt, dass die Eingangswelle 12 aus einem Material hergestellt ist, das eine höhere Steifigkeit als der erste Träger 18 aufweist. Deshalb ist in dieser Ausführungsform der erste Träger 18 aus Aluminium (einschließlich einer Aluminiumlegierung, im Folgenden dasselbe) hergestellt, das eine hohe Wärmeableitungseigenschaft aufweist, während die Eingangswelle 12 aus einem eisenbasierten Metall hergestellt ist, das eine höhere Torsionsfestigkeit als Aluminium aufweist.
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Als das eisenbasierte Metall, das für jedes konstituierende Element dieser Ausführungsform verwendet wird, können Kohlenstoffstahl, Lagerstahl, rostfreier Stahl oder dergleichen gemäß den gewünschten Eigenschaften verwendet werden.
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Weil das Außenzahnrad 14 in der Nähe der Eingangswelle 12 mit einem großen Temperaturanstieg angeordnet ist, ist es erwünscht, dass die Wärmebeständigkeitstemperatur des Außenzahnrads 14 hoch ist. Von diesem Gesichtspunkt kann das Außenzahnrad 14 aus einem Harz hergestellt sein, das eine höhere Wärmebeständigkeitstemperatur als der zweite Träger 20 aufweist. In diesem Beispiel ist das Außenzahnrad 14 aus Polyetheretherketon (PEEK) hergestellt.
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Um die Verbindungsfestigkeit zwischen dem ersten Träger 18 und dem zweiten Träger 20 sicherzustellen, ist es erwünscht, dass der Trägerstift 38 eine hohe Steifigkeit aufweist. Von diesem Gesichtspunkt ist der Trägerstift 38 aus einem Metall hergestellt, während der Abstandshalter 37 für die Verringerung des Gewichts aus einem Harz hergestellt sein kann. In diesem Beispiel ist der Trägerstift 38 aus einem eisenbasierten Metall hergestellt, während der Abstandshalter 37 aus POM hergestellt ist.
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Weil die Eingangswelle 12 als die Welle des exzentrischen Körpers einer großen Torsionsbeanspruchung unterworfen ist, ist es erwünscht, dass die Eingangswelle 12 aus einem Material hergestellt ist, das eine höhere Steifigkeit als der erste Träger 18 aufweist. Es ist für eine Verringerung des Gewichts erwünscht, dass der erste Träger 18 aus einem Material hergestellt ist, das eine kleinere Dichtezahl als die Eingangswelle 12 aufweist. Von diesem Gesichtspunkt kann der erste Träger aus einem Metall hergestellt sein, das eine Dichtezahl von 5 oder kleiner aufweist, während die Eingangswelle 12 aus einem eisenbasierten Metall hergestellt sein kann. Der erste Träger 18 kann aus einem leichten Metall (einem Metall, das eine Dichtezahl von 4 bis 5 oder kleiner aufweist), wie z. B. Aluminium, Magnesium, Beryllium oder Titan, oder einem Verbundmaterial daraus hergestellt sein. In diesem Beispiel ist der erste Träger 18 aus Aluminium hergestellt.
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Vom Gesichtspunkt einer Verringerung des Gewichts können das Gehäuse 22, die erste Abdeckung 21 und die zweite Abdeckung 23 aus einem Harz hergestellt sein. Diese können aus dem gleichen Harz hergestellt sein oder können aus unterschiedlichen Harzen hergestellt sein. In diesem Beispiel ist das Gehäuse 22 aus PEEK hergestellt, während die erste Abdeckung 21 und die zweite Abdeckung 23 aus POM hergestellt sind.
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Wie oben beschrieben worden ist, sind in dieser Ausführungsform das Außenzahnrad 14, der zweite Träger 20, das Gehäuse 22, die erste Abdeckung 21, die zweite Abdeckung 23 und der Abstandshalter 37 aus einem Harz hergestellt. Ferner sind die Hauptlager 24 und 26, das exzentrische Lager 30, das Eingangswellenlager 34, der Trägerstift 38, der Innenstift 40, die Eingangswelle 12 und die Schraube 50b aus einem eisenbasierten Metall hergestellt. Ferner ist der erste Träger 18 aus einem leichten Metall, wie z. B. Aluminium, hergestellt. Einige oder alle dieser konstituierenden Elemente dieser Ausführungsform können aus anderen Materialien hergestellt sein.
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Es wird der Betrieb des Untersetzungsgetriebes 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation, das konfiguriert ist, wie oben beschrieben worden ist, beschrieben. Falls von der Antriebsvorrichtung Drehleistung zu der Eingangswelle 12 übertragen wird, dreht sich der exzentrische Abschnitt 12a der Eingangswelle 12 um die Rotationsmittellinie, die durch die Eingangswelle 12 hindurchgeht, wobei das Außenzahnrad 14 aufgrund des exzentrischen Abschnitts 12a oszilliert. Zu diesem Zeitpunkt oszilliert das Außenzahnrad 14, so dass sich seine eigene Achse um die Rotationsmittellinie der Eingangswelle 12 dreht. Falls das Außenzahnrad 14 oszilliert, wird die Eingriffsposition zwischen dem Außenzahnrad 14 und dem Innenzahnrad 16 sequentiell verschoben. Jedes Mal, wenn sich die Eingangswelle 12 einmal dreht, dreht sich im Ergebnis eines des Außenzahnrads 14 und des Innenzahnrads 16 um einen Betrag, der dem Unterschied der Anzahl der Zähne zwischen dem Außenzahnrad 14 und dem Innenzahnrad 16 entspricht. In dieser Ausführungsform dreht sich das Außenzahnrad 14 um seine eigene Achse, wobei von dem ersten Träger 18 eine verzögerte Drehung ausgegeben wird.
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[Die zweite Ausführungsform]
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Als Nächstes wird die Konfiguration eines Untersetzungsgetriebes 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. In der Zeichnung und der Beschreibung der zweiten Ausführungsform sind die konstituierenden Elemente und die Elemente, die zu jenen in der ersten Ausführungsform völlig gleich sind oder jenen in der ersten Ausführungsform entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Eine Beschreibung, die sich mit der der ersten Ausführungsform überschneidet, wird geeignet weggelassen, wobei die Konfigurationen, die von jenen in der ersten Ausführungsform verschieden sind, hauptsächlich beschrieben werden. 3 ist eine Seiten-Querschnittsansicht, die das Untersetzungsgetriebe 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation der zweiten Ausführungsform zeigt, und entspricht 1.
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In der Beschreibung der ersten Ausführungsform ist die Getriebevorrichtung des exzentrischen Oszillationstyps des Mittelkurbeltyps als ein Beispiel gezeigt worden. Das Untersetzungsgetriebe des Typs mit exzentrischer Oszillation dieser Ausführungsform ist jedoch eine sogenannte Getriebevorrichtung des exzentrischen Oszillationstyps des Verteilungstyps. Das Untersetzungsgetriebe 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation dieser Ausführungsform ist von dem der ersten Ausführungsform insofern hauptsächlich verschieden, als das Untersetzungsgetriebe 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation dieser Ausführungsform mehrere Eingangszahnräder 70 enthält und die Konfiguration der Eingangswelle 12 in dieser Ausführungsform von der in der ersten Ausführungsform verschieden ist.
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Die mehreren Eingangszahnräder 70 sind um die Mittelachse La des Innenzahnrads 16 angeordnet. In dieser Zeichnung ist nur ein Eingangszahnrad 70 gezeigt. Das Eingangszahnrad 70 ist durch die Eingangswelle 12 gestützt, die in einen Mittenabschnitt des Eingangszahnrads 70 eingesetzt ist, und ist so vorgesehen, dass es mit der Eingangswelle 12 einteilig drehbar ist. Das Eingangszahnrad 70 greift mit einem äußeren Zahnabschnitt einer (nicht gezeigten) Drehwelle ineinander, die auf der Mittelachse La des Innenzahnrads 16 vorgesehen ist. Die Drehleistung wird von einer (nicht gezeigten) Antriebsvorrichtung zu der Drehwelle übertragen, wobei sich das Eingangszahnrad 70 aufgrund der Drehung der Drehwelle einteilig mit der Eingangswelle 12 dreht.
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In dieser Ausführungsform sind mehrere (z. B. drei) Eingangswellen 12 an Positionen, die von der Mittelachse La des Innenzahnrads 16 versetzt sind, in Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet. In dieser Zeichnung ist nur eine Eingangswelle 12 gezeigt.
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Es wird der Betrieb des Untersetzungsgetriebes 10 des Typs mit exzentrischer Oszillation dieser Ausführungsform, die oben beschrieben worden ist, beschrieben. Falls die Drehleistung von der Antriebsvorrichtung zu der Drehwelle übertragen wird, wird die Drehleistung von der Drehwelle zu den mehreren Eingangszahnrädern 70 verteilt, wobei sich die jeweiligen Eingangszahnräder 70 gleichphasig drehen. Falls sich jedes Eingangszahnrad 70 dreht, dreht sich der exzentrische Abschnitt 12a der Eingangswelle 12 um die Rotationsmittellinie, die durch die Eingangswelle 12 hindurchgeht, wobei das Außenzahnrad 14 aufgrund des exzentrischen Abschnitts 12a oszilliert. Falls das Außenzahnrad 14 oszilliert, wird ähnlich zur ersten Ausführungsform die Eingriffsposition zwischen dem Außenzahnrad 14 und dem Innenzahnrad 16 sequentiell verschoben, wobei sich eines des Außenzahnrads 14 und des Innenzahnrads 16 dreht. Die Drehung der Eingangswelle 12 wird mit einem Untersetzungsverhältnis, das dem Unterschied der Anzahl der Zähne zwischen dem Außenzahnrad 14 und dem Innenzahnrad 16 entspricht, verzögert und wird von dem Ausgabeelement zu der angetriebenen Vorrichtung ausgegeben. Das Ausgabeelement in dieser Ausführungsform ist außerdem der erste Träger 18.
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In dieser Ausführungsform sind das Außenzahnrad 14, der zweite Träger 20, das Gehäuse 22, die erste Abdeckung 21, die zweite Abdeckung 23 und der Abstandshalter 37 aus einem Harz hergestellt. Ferner sind die Hauptlager 24 und 26, das exzentrische Lager 30, das Eingangswellenlager 34, der Trägerstift 38, die Eingangswelle 12 und die Schraube 50b aus einem eisenbasierten Metall hergestellt. Ferner ist der erste Träger 18 aus einem leichten Metall, wie z. B. Aluminium, hergestellt. Einige oder alle dieser konstituierenden Elemente dieser Ausführungsform können aus anderen Materialien hergestellt sein. Insbesondere kann der zweite Träger 20 aus einem Harz, das eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist, wie z. B. PEEK, hergestellt sein.
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Oben sind die Beispiele der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden. Alle der oben beschriebenen Ausführungsformen zeigen lediglich spezifische Beispiele zum Implementieren der vorliegenden Erfindung. Die Inhalte der Ausführungsformen schränken den technischen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht ein, wobei viele Entwurfsänderungen, wie z. B. Änderungen, Ergänzungen oder Löschungen, der konstituierenden Elemente innerhalb eines Schutzumfangs ausgeführt werden können, der nicht von der in den Ansprüchen definierten Idee der Erfindung abweicht. In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Inhalte, in denen eine derartige Entwurfsänderung ausgeführt werden kann, mit der Bezeichnung wie z. B. „einer Ausführungsform“ oder „in einer Ausführungsform“ beschrieben. Dies bedeutet jedoch nicht, dass eine Entwurfsänderung für die Inhalte ohne eine derartige Bezeichnung nicht erlaubt ist. Ferner schränkt die auf den Querschnitt der Zeichnung angewendete Schraffur das Material des schraffierten Objekts nicht ein.
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Im Folgenden wird ein Modifikationsbeispiel beschrieben. In der Zeichnung und der Beschreibung des Modifikationsbeispiels sind die konstituierenden Elemente oder Elemente, die zu jenen in den Ausführungsformen völlig gleich sind oder jenen in den Ausführungsformen entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei die Beschreibung, die jene der Ausführungsformen überschneidet, geeignet weggelassen wird, wobei die Konfigurationen, die von jenen in der ersten Ausführungsform verschieden sind, hauptsächlich beschrieben werden.
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[Ein Modifikationsbeispiel]
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In der Beschreibung der ersten Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem das Innenzahnrad 16 die inneren Zähne 16a aufweist, die auf dem inneren Umfangsabschnitt des Gehäuses 22 einteilig ausgebildet sind, gezeigt worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Das Innenzahnrad 16 kann anstelle der inneren Zähne 16a mit innen gezahnten Stiften versehen sein, die in der gleichen Anzahl der Metallstiftelemente hergestellt sind. In diesem Fall weist das Innenzahnrad einen Innenzahnrad-Hauptkörper, der mit dem Gehäuse einteilig ist, und ein Stiftelement, das an dem Innenzahnrad-Hauptkörper drehbar gestützt ist, auf. In einem Fall, in dem das Metallstiftelement verwendet wird, kann das Gehäuse 22 aus einem Harz, wie z. B. POM, hergestellt sein, das eine geringere Wärmebeständigkeit als PEEK aufweist.
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In der Beschreibung der ersten Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem zwei Außenzahnräder 14 vorgesehen sind, gezeigt worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Es können drei oder mehr Außenzahnräder 14 vorgesehen sein. Die Eingangswelle kann z. B. mit drei exzentrischen Abschnitten 12a versehen sein, die um 120° verschobene Phasen aufweisen, wobei drei Außenzahnräder 14, die durch die drei exzentrischen Abschnitte 12a in Oszillationen versetzt werden, vorgesehen sein können. Ferner kann die Anzahl der Außenzahnräder 14 eins sein.
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In der Beschreibung der ersten Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem jedes des zweiten Hauptlagers 26 und des ersten Hauptlagers 24 den Innenring aufweist, gezeigt worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Wenigstens eines des zweiten Hauptlagers 26 und des ersten Hauptlagers 24 kann ein Lager sein, das keinen Innenring aufweist.
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In der Beschreibung der ersten Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem jedes Lager ein Kugellager ist, das kugelförmige Wälzkörper aufweist, gezeigt worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Einige oder alle dieser Lager können Rollenlager sein, die zylindrische Wälzkörper aufweisen.
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In der Beschreibung der ersten Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem das Ausgabeelement der Träger 18 ist und das feste Element das Gehäuse 22 ist, gezeigt worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Das feste Element kann der Träger 18 sein, während das Ausgabeelement das Gehäuse 22 sein kann.
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In der Beschreibung der ersten Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem der erste Träger 18 und der zweite Träger 20 vorgesehen sind, gezeigt worden. Die vorliegende Ausführungsform ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Es kann nur der erste Träger auf einer Seite in der axialen Richtung des Außenzahnrads vorgesehen sein.
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Jedes der oben beschriebenen Modifikationsbeispiele weist den gleichen Betrieb und die gleiche Wirkung wie jene der ersten Ausführungsform auf.
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Jede Kombination aus jeder Ausführungsform und dem oben beschriebenen Modifikationsbeispiel ist außerdem als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich. Eine neue Ausführungsform, die sich aus der Kombination ergibt, weist außerdem die jeweiligen Wirkungen jeder Ausführungsform und des Modifikationsbeispiels, die kombiniert sind, auf.
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Bezugszeichenliste
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- 10:
- Untersetzungsgetriebe des Typs mit exzentrischer Oszillation
- 12:
- Eingangswelle
- 14:
- Außenzahnrad
- 16:
- Innenzahnrad
- 18:
- erster Träger
- 20:
- zweiter Träger
- 21:
- erste Abdeckung
- 22:
- Gehäuse
- 23:
- zweite Abdeckung
- 24:
- erstes Hauptlager
- 26:
- zweites Hauptlager
- 30:
- exzentrisches Lager
- 34:
- Eingangswellenlager
- 37:
- Abstandshalter
- 38:
- Trägerstift
- 40:
- Innenstift
- 50:
- angetriebenes Element
- 70:
- Eingangszahnrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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