DE102020102588A1

DE102020102588A1 - Exzentrisch oszillierendes untersetzungsgetriebe und herstellungsverfahren eines exzenterkörpers

Info

Publication number: DE102020102588A1
Application number: DE102020102588.2A
Authority: DE
Inventors: Jun Tamenaga; Shun ABE; Kenji Matsunaga
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2020-08-06
Also published as: CN111520441A; JP7438665B2; JP2023114462A; JP2020125820A

Abstract

Wenn ein Schleifschritt an einer Oberfläche eines Exzenterkörpers (12a) durchgeführt wird, kann eine Lebensdauer des Exzenterkörpers (12a) in Abhängigkeit von den Verarbeitungsbedingungen verkürzt werden. Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf solche Probleme gemacht, und es ist eine Aufgabe davon, ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe (10) vorzusehen, das eine Verringerung der Lebensdauer des Exzenterkörpers (12a) unterdrückt.Es ist ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe (10) vorgesehen, das ein Innenzahnrad (16), ein Außenzahnrad (14) und einen Exzenterkörper (12a) enthält, der das Außenzahnrad (14) zum Oszillieren bringt, wobei eine Eigenspannung bei 20 µm von einer Oberfläche des Exzenterkörpers (12a) eine Druckspannung ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe und ein Herstellungsverfahren eines Exzenterkörpers.
Beschreibung des Standes der Technik
In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2016-098860 hat der vorliegende Anmelder ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe mit einem Außenzahnrad und einer Exzenterkörperwelle mit einem Exzenterkörper und ein exzentrisches Oszillieren des Außenzahnrads via den Exzenterkörper der Exzenterkörperwelle offenbart. Das in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2016-098860 offenbarte Untersetzungsgetriebe weist eine zwischen einem Außenzahnrad und einem Exzenterkörper angeordnete Walze (Exzenterkörperlager) auf und eine spezielle Härtungsbehandlung, bei der Materialeigenschaften eines Exzenterkörpers geändert werden, wenn eine Wärmebelastung auf den Exzenterkörper aufgebracht wird, wird durchgeführt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Da in einem wärmebehandelten Exzenterkörper bei einer Wärmebehandlung eine thermische Spannung entsteht, gibt es einen Fall, bei dem nach der Wärmebehandlung thermische Spannung durch Schleifen an einer Oberfläche des Exzenterkörpers beseitigt wird. Zum Schleifen eines Exzenterkörpers sind verschiedene Verfahren denkbar, einschließlich eines in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2016-098860 offenbarten Schneid- und Polierverfahrens. Eine Lebensdauer eines Exzenterkörpers kann jedoch in Abhängigkeit von den Schleifbedingungen verkürzt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe vorzusehen, das eine Verringerung der Lebensdauer eines Exzenterkörpers unterdrückt.
Um die obigen Probleme zu lösen, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe vorgesehen, das ein Innenzahnrad, ein Außenzahnrad und einen Exzenterkörper, der das Außenzahnrad zum Oszillieren bringt, enthält, bei dem eine Eigenspannung bei 20 µm von einer Oberfläche des Exzenterkörpers eine Druckspannung ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eir Herstellungsverfahren eines Exzenterkörpers. Das Verfahren ist ein Herstellungsverfahren eines Exzenterkörpers eines exzentrisch oszillierenden Untersetzungsgetriebes, das ein Innenzahnrad, ein Außenzahnrad und den Exzenterkörper, der das Außenzahnrad zum Oszillieren bringt, enthält, wobei das Verfahren einen Wärmebehandlungsschritt des Durchführens einer Wärmebehandlung an dem Exzenterkörper und einen Schleifschritt des Durchführens eines Schleifens an dem Exzenterkörper nach der Wärmebehandlung enthält. In dem Schleifschritt wird ein Schleifen unter Schleifbedingungen durchgeführt, bei denen eine Eigenspannung bei 20 µm von einer Oberfläche des Exzenterkörpers nach dem Schleifen negativ wird.
Es ist anzumerken, dass jede Kombination der oben beschriebenen Bestandteile oder gegenseitiger Ersatz der Bestandteile und Ausdrücke der vorliegenden Erfindung zwischen Verfahren, Systemen und dergleichen auch als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung effektiv ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe vorgesehen werden, das eine Verringerung der Lebensdauer eines Exzenterkörpers unterdrückt.
Figurenliste

1 ist eine Seitenschnittansicht, die schematisch ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Tabelle, die Eigenspannungen und Haltbarkeitstestergebnisse eines Exzenterkörpers von 1 zeigt.
3 ist ein Diagramm, das Eigenspannungen des Exzenterkörpers von 1 zeigt.
4 ist ein Diagramm, das eine Menge an Restaustenit des Exzenterkörpers von 1 zeigt.
5 ist ein Diagramm, das eine Menge an Restaustenit und Eigenspannungen des Exzenterkörpers von 1 zeigt.
6 ist eine schematische Ansicht, die schematisch einen Schleifschritt des Exzenterkörpers von 1 zeigt.
7 ist ein Streudiagramm, das eine Beziehung zwischen einer durchschnittlichen Spandicke und einer Eigenspannung des Exzenterkörpers von 1 zeigt.
8 ist eine Seitenschnittansicht, die ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung basierend auf bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der Ausführungsform, einem Vergleichsbeispiel und einem Modifikationsbeispiel werden dieselben oder äquivalente Bestandteile und Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine redundante Beschreibung wird gegebenenfalls weggelassen. Zusätzlich sind Abmessungen der Elemente in jeder Zeichnung zum leichteren Verständnis angemessen vergrößert oder verkleinert dargestellt. Beim Anzeigen jeder Zeichnung wird ein Teil der Elemente weggelassen, der für die Beschreibung der Ausführungsform nicht wichtig ist.
Auch wenn Begriffe, die Ordinalzahlen wie erster und zweiter zur Beschreibung verschiedener Bestandteile verwendet werden, werden diese Begriffe nur verwendet, um einen Bestandteil von einem anderen Bestandteil zu unterscheiden, und diese Begriffe schränken die Bestandteile nicht ein.
Erste Ausführungsform
Nachstehend wird eine Konfiguration eines exzentrisch oszillierenden Untersetzungsgetriebes 10 gemäß einer ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Seitenschnittansicht, die ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebes 10 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Das exzentrisch oszillierende Untersetzungsgetriebe 10 der vorliegenden Ausführungsform ist ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe, bei dem ein Außenzahnrad, das in ein Innenzahnrad eingreift, zum Oszillieren gebracht wird, um zu bewirken, dass sich das Innenzahnrad oder das Außenzahnrad dreht, und eine resultierende Bewegungskomponente von einem Abtriebselement an eine angetriebene Vorrichtung ausgegeben wird.
Das exzentrisch oszillierende Untersetzungsgetriebe 10 enthält hauptsächlich eine Antriebswelle 12, ein Außenzahnrad 14, ein Innenzahnrad 16, einen Träger 18, 20, ein Gehäuse 22 und ein Hauptlager 24, 26. Nachstehend wird eine Richtung entlang der Mittelachse La des Innenzahnrads 16 als „Axialrichtung“ bezeichnet, und eine Umfangsrichtung und eine Radialrichtung eines Kreises, der auf der Mittelachse La zentriert ist, werden jeweils als eine „Umfangsrichtung“ und eine „Radialrichtung“ bezeichnet. Zusätzlich wird im Folgenden der Einfachheit halber eine Seite in einer Axialrichtung (rechte Seite in der Zeichnung) als eine Eingangsseite und die andere Seite (linke Seite in der Zeichnung) als eine Seite gegenüber der Eingangsseite bezeichnet.
Die Antriebswelle 12 wird um die Drehmittellinie durch eine von einer Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) eingegebenen Drehkraft gedreht. Das exzentrisch oszillierende Untersetzungsgetriebe 10 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Mittelkurbeltyp, bei dem die Drehmittellinie der Antriebswelle 12 koaxial mit der Mittelachse La des Innenzahnrads 16 vorgesehen ist. Die Antriebsvorrichtung ist beispielsweise ein Motor, ein Getriebemotor, eine Maschine, oder dergleichen.
Die Antriebswelle 12 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Exzenterkörperwelle mit mehreren Exzenterkörpern 12a, um das Außenzahnrad 14 zum Oszillieren zu bringen. Die Achsenmitte des Exzenterkörpers 12a ist in Bezug auf die Drehmittellinie der Antriebswelle 12 exzentrisch. In der vorliegenden Ausführungsform sind drei Exzenterkörper 12a vorgesehen, und Exzenterphasen benachbarter Exzenterkörper 12a sind um 120° verschoben. Ein Keil 12b zur Aufnahme einer Kraft von einem Abtriebselement der Antriebsvorrichtung ist an einem eingangsseitigen Ende der Antriebswelle 12 gebildet.
Drei Außenzahnräder 14 sind via Rollenlager 30 an Außenumfängen der Exzenterkörper 12a eingebaut. Jedes Außenzahnrad 14 greift intern in das Innenzahnrad 16 ein. Um eine Übertragungskapazität zu erhöhen und eine Schwingung und einen Lärm durch Verschieben der Exzenterphasen zu reduzieren, sind die Außenzahnräder 14 in drei Reihen eingebaut. Eine Konfiguration jeder Reihe ist gleich, außer dass sich die Exzenterphasen voneinander unterscheiden.
Das Außenzahnrad 14 ist entsprechend jedem der mehreren Exzenterkörper 12a individuell vorgesehen. Das Außenzahnrad 14 wird durch den entsprechenden Exzenterkörper 12a via das Rollenlager 30 drehbar gestützt. Das Außenzahnrad 14 ist mit einem ersten Durchgangsloch 13, durch das ein Innenstift 32 läuft, und mit einem zweiten Durchgangsloch 15, an dem das Rollenlager 30 anliegt, versehen.
Das erste Durchgangsloch 13 ist so vorgesehen, dass es von der Mitte des Außenzahnrads 14 versetzt ist. Es sind mehrere der ersten Durchgangslöcher 13 vorgesehen, die den später beschriebenen Innenstiften 32 entsprechen. In diesem Beispiel sind sechs erste Durchgangslöcher 13 in einem Abstand von 60° in einer Umfangsrichtung vorgesehen. Das zweite Durchgangsloch 15 ist ein Loch, das in der Mitte des Außenzahnrads 14 vorgesehen ist und durch das der Exzenterkörper 12a eingeführt wird.
Wie in 1 gezeigt, weist das Gehäuse 22 als Ganzes eine zylindrische Form auf, und ein Innenzahnrad 16 ist an einem Innenumfangsabschnitt des Gehäuses vorgesehen. Das Innenzahnrad 16 greift in das Außenzahnrad 14 ein. Das Innenzahnrad 16 der vorliegenden Ausführungsform ist mit einem mit dem Gehäuse 22 integrierten Innenzahnradhauptkörper und einem Außenstift 16a (Stiftelement), der durch den Innenzahnradhauptkörper drehbar gestützt ist und Innenzähne des Innenzahnrads 16 bildet, konfiguriert. Die Anzahl der Innenzähne des Innenzahnrads 16 (die Anzahl der Außenstifte 16a) ist geringfügig größer als die Anzahl der Außenzähne des Außenzahnrads 14 (in diesem Beispiel um eins).
Der Träger 18, 20 ist an einem axialen Seitenabschnitt des Außenzahnrads 14 angeordnet. Der Träger 18, 20 enthält einen ersten Träger 18, der an einem Seitenabschnitt der Eingangsseite des Außenzahnrads 14 angeordnet ist, und einen zweiten Träger 20, der an einem Seitenabschnitt einer der Eingangsseite des Außenzahnrads 14 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Der Träger 18, 20 weist eine Scheibenform auf und stützt die Antriebswelle 12 drehbar via ein Antriebswellenlager 34.
Der erste Träger 18 und der zweite Träger 20 sind via den Innenstift 32 miteinander verbunden. Der Innenstift 32 läuft durch die mehreren Außenzahnräder 14 in einer Axialrichtung an einer Position, die von der Achsenmitte des Außenzahnrads 14 in einer Radialrichtung versetzt ist. Der Innenstift 32 der vorliegenden Ausführungsform ist integral mit dem zweiten Träger 20 vorgesehen. Der Innenstift 32 kann separat von dem Träger 18, 20 vorgesehen sein. Es sind mehrere der Innenstifte 32 um die Mittelachse La des Innenzahnrads 16 in einem vorbestimmten Abstand vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform sind sechs Innenstifte 32 in einem Abstand von 60° in einer Umfangsrichtung vorgesehen.
Ein Spitzenendabschnitt des Innenstifts 32 ist in eine im zweiten Träger 20 gebildete untere Aussparung 18c angepasst, und der Innenstift verbindet den ersten Träger 18 und den zweiten Träger 20 miteinander in Zusammenwirkung mit einem Bolzen 36, der von der Eingangsseite des zweiten Trägers 20 eingeführt wird.
Der Innenstift 32 läuft durch das erste Durchgangsloch 13, das in dem Außenzahnrad 14 gebildet ist. Als Gleitförderelement ist eine Walze 35 drehbar auf einer Außenumfangsfläche 32s des Innenstifts 32 abgedeckt. Eine Bewegung der Walze 35 in einer Axialrichtung wird durch die der Eingangsseite gegenüberliegenden Seite des ersten Trägers 18 und der Eingangsseite des zweiten Trägers 20 begrenzt. Als Spiel zum Absorbieren einer oszillierenden Komponente des Außenzahnrads 14 ist ein Abstand zwischen der Walze 35 und dem ersten Durchgangsloch 13 vorgesehen. Die Walze 35 und eine Innenwandfläche des ersten Durchgangslochs 13 kommen teilweise miteinander in Kontakt.
Ein Element, das eine Drehkraft an die angetriebene Vorrichtung (nicht gezeigt) ausgibt, ist ein Abtriebselement, und ein Element, das an einem Außenelement zum Stützen des exzentrisch oszillierenden Untersetzungsgetriebes 10 befestigt ist, ist ein fixiertes Element. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Abtriebselement der zweite Träger 20 und das fixierte Element ist das Gehäuse 22. Das Abtriebselement ist durch das fixierte Element via das Hauptlager 24, 26 drehbar gestützt.
Das Hauptlager 24, 26 enthält ein erstes Hauptlager 24, das zwischen dem ersten Träger 18 und dem Gehäuse 22 angeordnet ist, und ein zweites Hauptlager 26, das zwischen dem zweiten Träger 20 und dem Gehäuse 22 angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Hauptlager 24, 26 in einem sogenannten hinteren Kombinationszustand angeordnet. Die Außenumfänge der ersten und zweiten Träger 18 und 20 bilden jeweils Innenringe der ersten und zweiten Hauptlager 24 und 26. In der vorliegenden Ausführungsform ist als das Hauptlager 24, 26 ein Schrägkugellager mit einem kugelförmigen Wälzkörper 42 veranschaulicht. Zusätzlich kann das Hauptlager 24, 26 Wälzlager sein, wie beispielsweise ein Kegelrollenlager und ein später beschriebenes Schrägrollenlager.
Ein Betrieb des exzentrisch oszillierenden Untersetzungsgetriebes 10, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird beschrieben. Wenn eine Drehkraft von der Antriebsvorrichtung auf die Antriebswelle 12 übertragen wird, dreht sich der Exzenterkörper 12a der Antriebswelle 12 um die durch die Antriebswelle 12 verlaufende Drehmittellinie. Wenn der Exzenterkörper 12a, der sich exzentrisch bewegt, mit dem zweiten Durchgangsloch 15 teilweise in Kontakt kommt, oszilliert das Außenzahnrad 14. In diesem Fall oszilliert das Außenzahnrad 14 derart, dass sich seine eigene Achsenmitte um die Drehmittellinie der Antriebswelle 12 dreht. Wenn das Außenzahnrad 14 oszilliert, wird eine Eingriffsposition des Außenzahnrads 14 und des Innenzahnrads 16 nacheinander verschoben. Infolgedessen verursacht jede Drehung der Antriebswelle 12, dass sich das Außenzahnrad 14 oder das Innenzahnrad 16 um einen Betrag dreht, der einer Differenz in der Anzahl der Zähne zwischen dem Außenzahnrad 14 und dem Innenzahnrad 16 entspricht. In der vorliegenden Ausführungsform dreht sich das Außenzahnrad 14 und eine drehzahlreduzierte Drehung wird von dem zweiten Träger 20 via den Innenstift 32 ausgegeben.
Die Haltbarkeit des Exzenterkörpers 12a wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 beschrieben. Als Ergebnis der Untersuchung durch die Erfinder wurde festgestellt, dass die Haltbarkeit des Exzenterkörpers 12a in Abhängigkeit von der Eigenspannung (kann im Folgenden als „Sr“ bezeichnet sein) nach dem Schleifen und der Menge an Restaustenit (kann im Folgenden als „restliches γ“ bezeichnet sein) nach dem Schleifen variiert. Daher haben die vorliegenden Erfinder die Proben A bis D hergestellt, die durch Ändern der Eigenspannung Sr und der restlichen γ erhalten wurden, und an diesen Proben einen Haltbarkeitstest durchgeführt.
Nachstehend, wenn die Eigenspannung durch einen numerischen Wert dargestellt wird, wird die Druckspannung durch einen negativen numerischen Wert mit „minus“ dargestellt, und die Zugspannung wird durch einen positiven numerischen Wert ohne Vorzeichen dargestellt. Ferner bedeutet „ein bestimmter Wert oder mehr“ einen Wert auf der positiven Seite einschließlich des Wertes, „ein bestimmter Wert oder weniger“ bedeutet einen Wert auf der negativen Seite einschließlich des Wertes, und „weniger als ein bestimmter Wert“ bedeutet einen Wert auf der negativen Seite des Wertes. Darüber hinaus bedeutet eine Druckeigenspannung ist „höher als ein bestimmter Wert“, dass die Eigenspannung ein Wert auf der negativen Seite des Wertes ist, und eine Druckeigenspannung ist „niedriger als ein bestimmter Wert“ bedeutet, dass die Eigenspannung ein Wert auf der positiven Seite des Wertes ist.
2 ist eine Tabelle, die Eigenspannungen der Proben A bis D und Haltbarkeitstestergebnisse zeigt. 3 ist ein Diagramm, das die Eigenspannungen nach dem Schleifen der Proben A bis D zeigt. 4 ist ein Diagramm, das eine Menge an Restaustenit nach Schleifen der Proben A bis D zeigt. In dem Diagramm geben diese Messpositionen auf der Horizontalachse und Messergebnisse auf der Vertikalachse an. Die Eigenspannung in 2 gibt die Eigenspannung Sr nach Schleifen bei 20 µm von der Oberfläche an. Ein Schneidbetrag, die Anzahl der Drehungen eines Werkstücks und eine Spandicke von 2 sind Indizes, die die Bedingungen des später beschriebenen Schleifschritts angeben.
Die Proben A bis D werden durch Schleifen von unter der gleichen Wärmebehandlungsbedingung (zum Beispiel ein Härtungsbehandlungsbeispiel 1, das in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2016-098860 beschrieben ist) wärmebehandelten Exzenterkörpern (im Folgenden als „Werkstück“ bezeichnet) unter verschiedenen Bedingungen von Verarbeitungsspannungen erhalten. Wie in 3 und 4 gezeigt, bedeutet eine Messposition eine Tiefe von einer Oberfläche, und eine Oberflächenschicht wird durch elektrolytisches Polieren allmählich von der Oberfläche entfernt, und Daten für jede Tiefe wurden alle 20 µm von der Oberfläche erhalten.
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen den restlichen γ der Proben A bis D und der Eigenspannung Sr zeigt. Ausgehend von der Zeichnung kann gesagt werden, dass sich die Eigenspannung Sr in der negativen Richtung verschiebt, wenn sich das restliche γ um 20 µm von der Oberfläche erhöht. Weiterhin weisen das restliche γ und die Eigenspannung Sr auch die gleiche Tendenz an der Oberfläche auf.
Das Ergebnis des in 2 gezeigten Haltbarkeitstests wird beschrieben. Das Ergebnis kann als Index für die Haltbarkeit verwendet werden. Der Haltbarkeitstest ist ein sogenannter Beschleunigungstest, bei dem wiederholt eine Spannungslast angelegt wird, die als die gleiche interpretiert wird wie die, die durch Hinzufügen einer Nennlast während einer Nennnutzungsdauer zu einer Probe erhalten wird. Die Ergebnisse des Haltbarkeitstests stellen den Verschlechterungszustand nach dem Test mit Symbolen dar. In 2 stellt das Symbol DD einen Fall dar, in dem während des Haltbarkeitstests ein abnormales Geräusch erzeugt wird und der Test unterbrochen wird. Das Symbol CC stellt einen Fall dar, in dem nach dem Haltbarkeitstest ein Abplatzen (Oberflächenschaden) beobachtet wird. Das Symbol BB stellt einen Fall dar, bei dem nach dem Haltbarkeitstest ein leichter Schaden in einem tatsächlich nutzbaren Bereich beobachtet wird. Das Symbol AA stellt einen Fall dar, in dem nach dem Haltbarkeitstest kaum Schaden beobachtet wird.
Wie in 2 gezeigt, waren die Ergebnisse des Haltbarkeitstests „DD“ für die Probe A, „CC“ für die Probe B, „BB“ für die Probe C und „AA“ für die Probe D. Das heißt, die Proben A und B werden durch Schleifbrand stark beeinträchtigt und weisen eine schlechtere Haltbarkeit auf, wohingegen die Haltbarkeit der Proben C und D in einem tatsächlich nutzbaren Bereich liegt. Wenn daher die Proben C und D von den Proben A und B unterschieden werden können, kann gesagt werden, dass ein Exzenterkörper 12a vorgesehen werden kann, in dem der Einfluss von Schleifbrand verringert ist.
Wie in 3 und 5 gezeigt, können die Proben A und B und die Proben C und D durch die Eigenspannung Sr bei 20 µm von der Oberfläche unterschieden werden. Ein Referenzbereich kann unter Bezugnahme auf die Eigenspannung Sr der Probe C bei 20 µm von der Oberfläche bestimmt werden. Unter diesem Gesichtspunkt wird in der vorliegenden Ausführungsform Haltbarkeit auf einem Niveau gesteuert, das besser als das der Probe C ist, indem die Eigenspannung Sr bei 20 µm von der Oberfläche des Exzenterkörpers 12a als die Druckspannung (Sr < 0 MPa) verwendet wird. Indem die Eigenspannung Sr bei 20 µm von der Oberfläche als eine Druckspannung verwendet wird, kann der Einfluss des Schleifbrandes unterdrückt werden und eine praktische Haltbarkeit für den Exzenterkörper 12a kann realisiert werden.
Unter dem Gesichtspunkt, einen Spielraum für Schwankungen in Herstellungs- und Verwendungsbedingungen bereitzustellen, kann die Eigenspannung Sr bei 20 µm von der Oberfläche -200 MPa oder weniger betragen. Beispielsweise beträgt die Eigenspannung Sr der Probe D -374 MPa, was diese Bedingung erfüllt. In diesem Fall kann die praktische Haltbarkeit des Exzenterkörpers 12a realisiert werden, selbst wenn der Einfluss des Schleifbrandes weiter unterdrückt wird und Schwankungen in den Herstellungs- und Verwendungsbedingungen berücksichtigt werden.
Wie in 4 und 5 gezeigt, können die Proben A und B und die Proben C und D auch durch das restliche γ bei 20 µm von der Oberfläche unterschieden werden. Zum Beispiel kann ein Referenzbereich unter Bezugnahme auf das restliche γ der Probe C bei 20 µm von der Oberfläche bestimmt werden. Unter diesem Gesichtspunkt kann die Menge an Restaustenit bei 20 µm von der Oberfläche des Exzenterkörpers 12a 30 bis 45 Vol.-% betragen. In diesem Fall kann, da zusätzlich zu der Eigenspannung Sr auch ein anderer Index des restlichen γ verwendet wird, der Exzenterkörper 12a, der eine weiter verbesserte Haltbarkeit aufweist, vorgesehen werden.
Wie in 3 und 5 gezeigt, können die Proben A und B und die Proben C und D auch durch die Eigenspannung Sr an der Oberfläche unterschieden werden. Zum Beispiel kann ein Referenzbereich unter Bezugnahme auf die Eigenspannung Sr der Probe D an der Oberfläche bestimmt werden. Unter diesem Gesichtspunkt kann die Eigenspannung Sr an der Oberfläche des Exzenterkörpers 12a -800 MPa oder weniger betragen. In diesem Fall kann, da die Eigenspannung Sr an der Oberfläche zusätzlich zu der Eigenspannung Sr bei 20 µm von der Oberfläche verwendet wird, der Exzenterkörper 12a, der eine weiter verbesserte Haltbarkeit aufweist, vorgesehen werden.
Wie in 4 und 5 gezeigt, können die Proben A und B und die Proben C und D auch durch das restliche γ an der Oberfläche unterschieden werden. Zum Beispiel kann ein Referenzbereich unter Bezugnahme auf das restliche γ der Probe C an der Oberfläche bestimmt werden. Unter diesem Gesichtspunkt kann die Menge des Restaustenits an der Oberfläche des Exzenterkörpers 12a 25 bis 40 Vol.-% betragen. In diesem Fall kann, da die Menge an Restaustenit an der Oberfläche auch zusätzlich zu der Eigenspannung Sr bei 20 µm von der Oberfläche verwendet wird, der Exzenterkörper 12a, der eine weiter verbesserte Haltbarkeit aufweist, vorgesehen werden.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren eines Exzenterkörpers 12a erläutert. Das Herstellungsverfahren enthält hauptsächlich einen Schruppschritt zum Bilden einer Außenform eines Materials durch maschinelle Bearbeitung, einen Wärmebehandlungsschritt zum Durchführen einer Wärmebehandlung an dem Exzenterkörper 12a und einen Schleifschritt zum Durchführen eines Schleifens an dem Exzenterkörper 12a nach der Wärmebehandlung. In diesem Beispiel wird der Exzenterkörper 12a integral mit der Antriebswelle 12 hergestellt.
Der Wärmebehandlungsschritt wird beschrieben. Obwohl die Wärmebehandlung des Exzenterkörpers 12a nicht beschränkt ist, kann beispielsweise die Wärmebehandlung in dem Wärmebehandlungsschritt eine Härtungsbehandlung sein, die carbidmengensteigernde Eigenschaften aufweist. Die carbidmengensteigernden Eigenschaften sind Eigenschaften, bei denen die Carbidmenge eines Oberflächenabschnitts des Exzenterkörpers 12a nach dem Aufbringen einer Wärmebelastung (Testwärmebelastung), die die Materialeigenschaften im Vergleich zu vor dem Aufbringen der Wärmebelastung ändert, zunimmt. Die carbidmengensteigernden Eigenschaften können leicht durch Anwenden einer Testwärmebelastung bestätigt werden. Als die Härtungsbehandlung, die die carbidmengensteigernden Eigenschaften erfüllt, können beispielsweise die in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2016-098860 beschriebenen Härtungsbehandlungsbeispiele 1 bis 4 und Variationen davon angewendet werden. Obwohl die Testwärmebelastung nicht beschränkt ist, kann die Testwärmebelastung beispielsweise eine Wärmebelastung sein, bei der der Exzenterkörper 12a drei Stunden oder länger einer Temperatur von 300°C oder höher ausgesetzt wird.
Als nächstes wird ein Schleifschritt unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. 6 ist eine schematische Ansicht zur schematischen Darstellung des Schleifschritts der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 6 gezeigt, wird in dem Schleifschritt eine Oberfläche eines Werkstücks 81 durch Bewegen einer rotierenden Schleifscheibe 82 relativ zur Oberfläche des Exzenterkörpers (nachstehend in dieser Beschreibung als „Werkstück 81“ bezeichnet) um einen vorbestimmten Schneidbetrag Ae geschliffen. Als ein Ergebnis einer Untersuchung durch die Erfinder wurde herausgefunden, dass eine Umfangsgeschwindigkeit Vc (m/s) der Schleifscheibe 82, eine Vorschubgeschwindigkeit Vw (mm/min) des Werkstücks 81 und ein Schneidbetrag Ae (mm) der Schleifscheibe 82 pro Hub in Beziehung zur Eigenspannung Sr nach einem Schleifen stehen. Das heißt, die gewünschte Eigenspannung Sr kann durch Einstellen der Schleifbedingungen realisiert werden. Aus diesen Gründen wird in dem Schleifschritt der vorliegenden Ausführungsform das Schleifen unter Schleifbedingungen durchgeführt, bei denen die Eigenspannung Sr bei 20 µm von der Oberfläche des Exzenterkörpers nach einem Schleifen negativ wird (Sr <0 MPa). Darüber hinaus bedeutet die Tatsache, dass die Eigenspannung Sr negativ ist, dass die Eigenspannung Sr die Druckspannung ist. Indem die Eigenspannung Sr bei 20 µm von der Oberfläche negativ gemacht wird, wird die Wirkung von Schleifbrand unterdrückt und eine praktische Haltbarkeit für den Exzenterkörper 12a kann realisiert werden.
Ferner haben die Erfinder auch herausgefunden, dass Schleifbedingungen effizient eingestellt werden können, indem die Eigenspannung Sr durch Ändern des Schneidbetrags Ae und Einstellen der durchschnittlichen Spandicke hm bewertet wird. 7 ist ein Streudiagramm, das eine Beziehung zwischen der durchschnittlichen Spandicke hm und der Eigenspannung Sr bei 20 µm von der Oberfläche zeigt. Wenn in der Zeichnung ein Schneidbetrag Ae = 0,015 mm beträgt, sind die Ergebnisse weiße Punkte, die durch das Symbol K dargestellt werden, und wenn ein Schneidbetrag Ae = 0,010 mm beträgt, sind die Ergebnisse schwarze Punkte, die durch das Symbol J dargestellt werden. Ferner stellt eine gestrichelte Linie eine Regressionslinie M zwischen der durchschnittlichen Spandicke hm und der Eigenspannung Sr dar.
Da die durch die Symbole K und J dargestellten Ergebnisse beide eine geringe Abweichung von der Regressionslinie M aufweisen, kann die Eigenspannung Sr durch die durchschnittliche Spandicke hm für einen beliebigen Schneidbetrag Ae gesteuert werden. Mit Bezug auf die Regressionslinie M, wenn die durchschnittliche Spandicke hm 0,01 µm oder weniger beträgt, können die oben beschriebenen Schleifbedingungen (bei denen die Eigenspannung Sr bei 20 µm von der Oberfläche negativ ist (Sr < 0 MPa)) realisiert werden. In dem Schleifschritt der vorliegenden Ausführungsform wird das Schleifen durchgeführt, indem die durchschnittliche Spandicke auf 0,01 µm oder weniger eingestellt wird.
Die durchschnittliche Spandicke hm wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Während sich die Schleifscheibe 82 einmal dreht, wird die Schleifscheibe 82 relativ von einer durch die durchgezogene Linie angezeigten Position zu einer durch die gestrichelte Linie angezeigten Position bewegt (tatsächlich wird das Werkstück 81 bewegt). Die durchschnittliche Spandicke hm ist ein Durchschnitt der Spandicken, die von der Schleifscheibe 82 vom Beginn bis zum Ende des Schneidens erzeugt werden, und kann durch die folgende Formel 1 berechnet werden. $hm = (Ae \cdot Vw) / (Vc \cdot 60 \cdot 1000)$
(wobei hm eine durchschnittliche Spandicke [mm] ist, Ae ein Schneidbetrag [mm] der Schleifscheibe 82 pro Hub ist, Vw eine Vorschubgeschwindigkeit [mm/min] des Werkstücks 81 ist und Vc eine Umfangsgeschwindigkeit Vc [m/s] der Schleifscheibe 82 ist).
Wie in Formel 1 gezeigt, ist die durchschnittliche Spandicke hm ein Index, der proportional zu dem Schneidbetrag Ae und der Geschwindigkeit Vw und umgekehrt proportional zu der Umfangsgeschwindigkeit Vc ist, und es kann gesagt werden, dass es ein Index ist, der diese Schleifbedingungen integriert. Die Schleifbedingungen können unter Verwendung der durchschnittlichen Spandicke hm effizient eingestellt werden.
2 wird weiter beschrieben. Proben E bis G in 2 zeigen die Ergebnisse des Haltbarkeitstests der Proben mit dem Schneidbetrag Ae, der so eingestellt ist, dass die durchschnittliche Spandicke hm 0,009 µm bis 0,010 µm wird. In diesen Proben liegt die Eigenspannung Sr in dem Bereich von -200 MPa bis -500 MPa, und der Schaden nach dem Haltbarkeitstest wird kaum beobachtet, was zufriedenstellend ist. Ergebnisse der Proben E bis G bestätigen auch, dass die obigen Schleifbedingungen angemessen sind. Unter dem Gesichtspunkt der Gewährleistung der Produktivität kann die Eigenspannung Sr bei 20 µm von der Oberfläche -1.000 MPa oder mehr betragen, und die durchschnittliche Spandicke hm kann 0,001 µm oder mehr betragen.
Das Obige ist die Beschreibung der ersten Ausführungsform. Gemäß dem exzentrisch oszillierenden Untersetzungsgetriebe 10 der ersten Ausführungsform ist es möglich, ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe vorzusehen, bei dem der Einfluss des Schleifbrandes auf den Exzenterkörper 12a unterdrückt wird und die Verringerung der Lebensdauer des Exzenterkörpers 12a unterdrückt wird.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird eine Konfiguration eines exzentrisch oszillierenden Untersetzungsgetriebes 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. In den Zeichnungen und der Beschreibung der zweiten Ausführungsform sind die gleichen oder äquivalenten Bestandteile und Elemente wie jene der ersten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In der zweiten Ausführungsform wird die Beschreibung, die sich mit der ersten Ausführungsform überschneidet, angemessen weggelassen, und eine Konfiguration, die von der ersten Ausführungsform unterschiedlich ist, wird hauptsächlich beschrieben. 8 ist eine Seitenschnittansicht, die ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt und 1 entspricht.
Die erste Ausführungsform wurde beispielhaft durch ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe des Mittelkurbeltyps beschrieben. Das exzentrisch oszillierende Untersetzungsgetriebe der vorliegenden Ausführungsform ist ein sogenanntes exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe des Kraftverteilungstyps. Das exzentrisch oszillierende Untersetzungsgetriebe 10 enthält hauptsächlich ein Antriebszahnrad 70, eine Antriebswelle 12, ein Außenzahnrad 14, ein Innenzahnrad 16, einen Träger 18, 20, ein Gehäuse 22, und ein Hauptlager 24, 26. Im Vergleich zu der ersten Ausführungsform enthält die vorliegende Ausführungsform hauptsächlich mehrere Antriebszahnräder 70 und eine Antriebswelle 12 und unterscheidet sich in der Anzahl der Außenzahnräder 14.
Die mehreren Antriebszahnräder 70 sind um die Mittelachse La des Innenzahnrads 16 eingerichtet. In dieser Zeichnung wird nur ein Antriebszahnrad 70 gezeigt. Das Antriebszahnrad 70 wird von der durch ihren Mittelabschnitt eingeführten Antriebswelle 12 gestützt, und ist vorgesehen, um integral mit der Antriebswelle 12 drehbar zu sein. Das Antriebszahnrad 70 greift in einen Außenzahnabschnitt einer Drehwelle (nicht gezeigt) ein, die auf der Mittelachse La vorgesehen ist. Eine Drehkraft wird von einer Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) auf die Drehwelle übertragen, und das Antriebszahnrad 70 dreht sich integral mit der Antriebswelle 12 durch die Drehung der Drehwelle.
Mehrere (zum Beispiel drei) Antriebswellen 12 in der vorliegenden Ausführungsform sind in Abständen in einer Umfangsrichtung an Positionen eingerichtet, die von der Mittelachse La des Innenzahnrads 16 versetzt sind. In dieser Zeichnung wird nur eine Antriebswelle 12 gezeigt. Jede Antriebswelle 12 ist mit zwei Exzenterkörpern 12a versehen, deren Exzenterphasen in einer Axialrichtung Seite an Seite um 180° voneinander verschoben sind.
Zwei Außenzahnräder 14 sind an Außenumfängen der Exzenterkörper 12a via Rollenlager 30 eingebaut. Jedes Außenzahnrad 14 greift intern in das Innenzahnrad 16 ein. Eine Konfiguration jedes Außenzahnrads 14 ist die gleiche, außer dass die Exzenterphasen voneinander unterschiedlich sind.
Ein Betrieb des exzentrisch oszillierenden Untersetzungsgetriebes 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird beschrieben. Wenn die Drehkraft von der Antriebsvorrichtung auf die Drehwelle übertragen wird, wird die Drehkraft von der Drehwelle auf die mehreren Antriebszahnräder 70 verteilt, und jedes Antriebszahnrad 70 dreht sich in der gleichen Phase. Wenn sich jedes Antriebszahnrad 70 dreht, dreht sich der Exzenterkörper 12a der Antriebswelle 12 um die Drehmittellinie, die durch die Antriebswelle 12 verläuft, und das Außenzahnrad 14 wird durch den Exzenterkörper 12a zum Oszillieren gebracht. Wenn das Außenzahnrad 14 wie in der ersten Ausführungsform oszilliert, wird die Eingriffsposition des Außenzahnrads 14 und des Innenzahnrads 16 nacheinander verschoben, und das Außenzahnrad 14 oder das Innenzahnrad 16 dreht sich. Die Drehung der Antriebswelle 12 wird mit einem Untersetzungsverhältnis verlangsamt, das der Differenz in der Anzahl der Zähne zwischen dem Außenzahnrad 14 und dem Innenzahnrad 16 entspricht, und wird von dem Abtriebselement an die angetriebene Vorrichtung ausgegeben.
Die Eigenschaften der Eigenspannung Sr und das restliche γ des Exzenterkörpers 12a, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, sind auch in dem Exzenterkörper 12a der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen.
Das Herstellungsverfahren des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Exzenterkörpers 12a kann auch auf den Exzenterkörper 12a der vorliegenden Ausführungsform angewendet werden.
Das Obige ist die Beschreibung der zweiten Ausführungsform. Gemäß dem exzentrisch oszillierenden Untersetzungsgetriebe 10 der zweiten Ausführungsform ist es möglich, ein exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe vorzusehen, das den gleichen Betriebseffekt wie die erste Ausführungsform aufweist, den Einfluss von Schleifbrand auf den Exzenterkörper 12a unterdrückt und eine Verringerung der Lebensdauer des Exzenterkörpers 12a unterdrückt.
Im Vorstehenden wurde das Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind nur spezifische Beispiele für die Umsetzung der vorliegenden Erfindung. Die Inhalte der Ausführungsformen schränken den technischen Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht ein, und viele Konstruktionsänderungen wie Änderungen, Ergänzungen und Weglassungen von Bestandteilen sind möglich, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der in den Ansprüchen definiert ist. In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden die Inhalte, die in der Gestaltung geändert werden können, mit der Bezeichnung wie „der Ausführungsform“, „in der Ausführungsform“ oder dergleichen beschrieben, aber die Inhalte ohne eine solche Bezeichnung dürfen geändert werden.
Nachstehend werden Modifikationsbeispiele beschrieben. In den Zeichnungen und der Beschreibung der Modifikationsbeispiele sind die gleichen oder äquivalenten Bestandteile und Elemente wie jene der Ausführungsformen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In den Modifikationsbeispielen wird die Beschreibung, die sich mit den Ausführungsformen überschneidet, angemessen weggelassen, und eine Konfiguration, die von der ersten Ausführungsform unterschiedlich ist, wird hauptsächlich beschrieben.
Obwohl in der ersten Ausführungsform ein Fall, in dem die Anzahl der Außenzahnräder 14 drei beträgt, und in der zweiten Ausführungsform ein Fall, in dem die Anzahl der Außenzahnräder 14 zwei beträgt, beispielhaft gezeigt sind, können je nach gewünschten Eigenschaften ein oder vier oder mehr Außenzahnräder 14 verwendet werden.
In der ersten Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, in dem das erste Hauptlager 24 und das zweite Hauptlager 26 keinen Innenring aufweisen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Mindestens das erste Hauptlager 24 oder das zweite Hauptlager 26 kann ein Lager mit einem Innenring sein.
In den Ausführungsformen ist ein Beispiel beschrieben, in dem das Abtriebselement der Träger 18, 20 ist und das Gehäuse 22 an dem Außenelement befestigt ist. Zusätzlich kann das Abtriebselement das Gehäuse 22 sein und der Träger 18, 20 kann an dem Außenelement befestigt sein.
Jedes der oben beschriebenen Modifikationsbeispiele weist den gleichen Betriebseffekt auf wie die erste Ausführungsform.
Jede Kombination der oben beschriebenen Ausführungsformen und der Modifikationsbeispiele ist auch als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich. Neue Ausführungsformen, die sich aus der Kombination ergeben, kombinieren die Effekte der jeweiligen zu kombinierenden Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele.
Bezugszeichenliste

10: exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe
12: Antriebswelle
12a: Exzenterkörper
14: Außenzahnrad
16: Innenzahnrad
18, 20: Träger
24, 26: Hauptlager
32: Innenstift
70: Antriebszahnrad

Claims

Exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe (10), umfassend: ein Innenzahnrad (16); ein Außenzahnrad (14); und einen Exzenterkörper (12a), der das Außenzahnrad (14) zum Oszillieren bringt, wobei eine Eigenspannung bei 20 µm von einer Oberfläche des Exzenterkörpers (12a) eine Druckspannung ist.
Exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe (10) nach Anspruch 1, wobei die Eigenspannung bei 20 µm von der Oberfläche des Exzenterkörpers (12a) -200 MPa oder weniger beträgt.
Exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Menge an Restaustenit bei 20 µm von der Oberfläche des Exzenterkörpers (12a) 30 bis 45 Vol.-% beträgt.
Exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Eigenspannung an der Oberfläche des Exzenterkörpers (12a) -800 MPa oder weniger beträgt.
Exzentrisch oszillierendes Untersetzungsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Menge an Restaustenit an der Oberfläche des Exzenterkörpers (12a) 25 bis 40 Vol.-% beträgt.
Herstellungsverfahren eines Exzenterkörpers (12a) eines exzentrisch oszillierenden Untersetzungsgetriebes (10) mit einem Innenzahnrad (16), einem Außenzahnrad (14) und dem Exzenterkörper (12a), der das Außenzahnrad (14) zum Oszillieren bringt, wobei das Verfahren umfasst: einen Wärmebehandlungsschritt zum Durchführen einer Wärmebehandlung an dem Exzenterkörper (12a); und einen Schleifschritt zum Durchführen von Schleifen an dem Exzenterkörper (12a) nach der Wärmebehandlung, wobei in dem Schleifschritt das Schleifen unter Schleifbedingungen durchgeführt wird, bei denen eine Eigenspannung bei 20 µm von einer Oberfläche des Exzenterkörpers (12a) nach dem Schleifen negativ wird.
Herstellungsverfahren eines Exzenterkörpers (12a) nach Anspruch 6, wobei in dem Schleifschritt das Schleifen durchgeführt wird, indem eine durchschnittliche Spandicke auf 0,01 µm oder weniger eingestellt wird.