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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf eine Zahnradvorrichtungsserie und Verfahren zum Herstellen und Konstruieren derselben.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In dem Stand der Technik sind Zahnradvorrichtungen des Biegeeingriffstyps, die ein Außenzahnrad enthalten, das sich flexibel verformt, bekannt (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2014-199130). Das Außenzahnrad weist einen Wellengenerator, der via ein Wellengeneratorlager innen in diesen eingepasst ist, auf und verformt sich flexibel, wenn sich der Wellengenerator im Inneren dreht. Darüber hinaus greift das Außenzahnrad in ein Innenzahnrad mit Steifigkeit ein.
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Als eine Leistungsgröße dieses Typs von Zahnradvorrichtung gibt es eine Federkonstante, die die Torsionssteifigkeit eines Kraftübertragungssystems darstellt. Um die Federkonstante zu verbessern, müssen Maßnahmen wie beispielsweise Erhöhung der Anzahl an Eingriffen von Zahnrädern und Erhöhung der Randdicke (Dicke zwischen einem Zahngrund und einem Innenumfang) des Außenzahnrads getroffen werden. Bei diesen Maßnahmen nimmt jedoch Kraftverlust zu und Kraftübertragungs-Wirkungsgrad ab.
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Um die Federkonstante und den Kraftübertragungs-Wirkungsgrad, die in einem Zielkonflikt stehen, anzupassen und gewünschte Werte dieser Leistungsgrößen zu erzielen, ist es daher erforderlich, eine signifikante Änderung an Teilen vorzunehmen, wie beispielsweise eine Änderung des Zahnprofils, selbst wenn das Untersetzungsverhältnis das gleiche ist, was zu dem Anstieg der Produktkosten führt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Umstände gemacht, und eine Aufgabe davon ist es, eine Zahnradvorrichtung mit einer gewünschten Leistung zu geringen Kosten bereitzustellen.
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Eine Zahnradvorrichtungsserie gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Zahnradvorrichtungsserie, die eine erste Zahnradvorrichtung und eine zweite Zahnradvorrichtung enthält.
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Die erste Zahnradvorrichtung und die zweite Zahnradvorrichtung sind jeweils eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps mit einem Innenzahnrad, einem Außenzahnrad, einem Wellengenerator, der das Außenzahnrad flexibel verformt, und einem Wellengeneratorlager, das zwischen dem Außenzahnrad und dem Wellengenerator angeordnet ist, und
die erste Zahnradvorrichtung und die zweite Zahnradvorrichtung sind so konfiguriert, dass zumindest die Innenzahnräder die gleiche Form aufweisen und dass Übermaße zwischen den Außenzahnrädern und Außenringen der Wellengeneratorlager sich voneinander unterscheiden.
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Ein Verfahren zum Herstellen einer Zahnradvorrichtungsgruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist
ein Verfahren zum Herstellen einer Zahnradvorrichtungsgruppe, die eine erste Zahnradvorrichtung und eine zweite Zahnradvorrichtung enthält.
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Die erste Zahnradvorrichtung und die zweite Zahnradvorrichtung sind jeweils eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps mit einem Innenzahnrad, einem Außenzahnrad, einem Wellengenerator, der das Außenzahnrad flexibel verformt, und einem Wellengeneratorlager, das zwischen dem Außenzahnrad und dem Wellengenerator angeordnet ist, und
in der ersten Zahnradvorrichtung und der zweiten Zahnradvorrichtung weisen zumindest die Innenzahnräder die gleiche Form auf. Das Verfahren enthält:
- einen Schritt des Herstellens der ersten Zahnradvorrichtung, der einen Schritt des Einpassens des Außenzahnrads der ersten Zahnradvorrichtung und des Außenrings des Wellengeneratorlagers aneinander mit einem ersten Übermaß enthält; und
- einen Schritt des Herstellens der zweiten Zahnradvorrichtung, der einen Schritt des Einpassens des Außenzahnrads der zweiten Zahnradvorrichtung und des Außenrings des Wellengeneratorlagers aneinander mit einem zweiten Übermaß, das sich von dem ersten Übermaß unterscheidet, enthält.
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Ein Verfahren zum Konstruieren einer Zahnradvorrichtungsgruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist
ein Verfahren zum Konstruieren einer Zahnradvorrichtungsgruppe, die eine erste Zahnradvorrichtung und eine zweite Zahnradvorrichtung enthält.
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Die erste Zahnradvorrichtung und die zweite Zahnradvorrichtung sind jeweils eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps mit einem Innenzahnrad, einem Außenzahnrad, einem Wellengenerator, der das Außenzahnrad flexibel verformt, und einem Wellengeneratorlager, das zwischen dem Außenzahnrad und dem Wellengenerator angeordnet ist, und
in der ersten Zahnradvorrichtung und der zweiten Zahnradvorrichtung weisen zumindest die Innenzahnräder die gleiche Form auf. Das Verfahren enthält:
- Einstellen eines ersten Übermaßes zwischen dem Außenzahnrad der ersten Zahnradvorrichtung und dem Außenring des Wellengeneratorlagers, und
- Einstellen eines zweiten Übermaßes, das sich von dem ersten Übermaß unterscheidet, zwischen dem Außenzahnrad der zweiten Zahnradvorrichtung und dem Außenring des Wellengeneratorlagers.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zahnradvorrichtung mit einer gewünschten Leistung zu geringen Kosten bereitgestellt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine erste Zahnradvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
- 2 ist eine Ansicht zur Darstellung einer Federkonstante.
- 3 ist eine Querschnittsansicht, die eine zweite Zahnradvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
- 4A und 4B sind Ansichten zum Darstellen eines Übermaßes zwischen einem Außenzahnrad und einem Außenring eines Wellengeneratorlagers, 4A ist eine Ansicht, die das Übermaß der ersten Zahnradvorrichtung darstellt, und 4B ist eine Ansicht, die das Übermaß der zweiten Zahnradvorrichtung darstellt.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Eine Zahnradvorrichtungsserie gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Produktgruppe von Zahnradvorrichtungen des Biegeeingriffstyps, die eine erste Zahnradvorrichtung 10 und eine zweite Zahnradvorrichtung 20 enthält.
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[Konfiguration von erster Zahnradvorrichtung]
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Zunächst wird die Konfiguration der ersten Zahnradvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht, die die erste Zahnradvorrichtung 10 darstellt.
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Wie in dieser Figur dargestellt, enthält die erste Zahnradvorrichtung 10 eine Wellengeneratorwelle 30, ein Außenzahnrad 11, ein erstes Innenzahnrad 31G und ein zweites Innenzahnrad 32G, ein Wellengeneratorlager 12, ein Gehäuse 33, eine erste Abdeckung 34 und eine zweite Abdeckung 35.
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Die Wellengeneratorwelle 30 ist eine hohle rohrförmige Welle, die sich um eine Drehachse O1 dreht, und weist einen Wellengenerator 30A, dessen Außenform in einem Querschnitt senkrecht zu der Drehachse O1 nicht-kreisförmig (beispielsweise elliptisch) ist, und Wellenabschnitte 30B und 30C, die an beiden Seiten des Wellengenerators 30A in einer Axialrichtung vorgesehen sind, auf. Die elliptische Form ist nicht auf eine geometrisch exakte Ellipse beschränkt und enthält eine im Wesentlichen elliptische Form. Die Wellenabschnitte 30B und 30C sind Wellen mit einer kreisförmigen Außenform in einem Querschnitt senkrecht zu der Drehachse O1. Die Wellengeneratorwelle 30 ist eine Antriebswelle, die mit einer Antriebsquelle (nicht dargestellt) wie einem Motor verbunden ist und an die eine Antriebskraft angelegt wird.
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Zusätzlich wird in der folgenden Beschreibung eine Richtung entlang der Drehachse O1 als die „Axialrichtung“, eine Richtung senkrecht zu der Drehachse O1 als eine „Radialrichtung“ und eine Drehrichtung mit der Drehachse O1 als Mitte als eine „Umfangsrichtung“ bezeichnet. Zusätzlich wird in der Axialrichtung eine Seite (eine linke Seite in der Figur), die mit einem externen Gegenelement verbunden ist und eine drehzahlreduzierte Bewegung an das Gegenelement ausgibt, als eine „Abtriebsseite“ und eine Seite (eine rechte Seite in der Figur) gegenüber der Abtriebsseite als eine „Gegenabtriebsseite“ bezeichnet. Zusätzlich beziehen sich der Innendurchmesser, der Außendurchmesser und PCD jeweiliger Bestandteile des Wellengeneratorlagers und des Außenzahnrads auf den Innendurchmesser, Außendurchmesser und PCD in einem (echt kreisförmigen) Zustand vor Einpassen an den Wellengenerator.
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Das Außenzahnrad 11 ist zylindrisches Element, das Flexibilität aufweist und die Drehachse O1 als eine Mitte aufweist, und weist an einem Außenumfang davon vorgesehene Zähne auf.
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Das erste Innenzahnrad 31G und das zweite Innenzahnrad 32G drehen sich um die Wellengeneratorwelle 30 um die Drehachse O1 als Mitte. Das erste Innenzahnrad 31G und das zweite Innenzahnrad 32G sind in der Axialrichtung Seite an Seite vorgesehen und greifen in das Außenzahnrad 11 ein. Insbesondere greift das erste Innenzahnrade 31G oder das zweite Innenzahnrad 32G in einen Zahnabschnitt auf einer Seite von der axialen Mitte des Außenzahnrads 11 ein, und das andere greift in einen Zahnabschnitt auf der anderen Seite von der axialen Mitte des Außenzahnrads 11 ein.
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Das erste Innenzahnrad 31G der Innenzahnräder ist so konfiguriert, dass an entsprechenden Abschnitten eines Innenumfangsabschnitts eines ersten Innenzahnradelements 31 Innenzähne vorgesehen sind. Das zweite Innenzahnrad 32G ist indes so konfiguriert, dass an entsprechenden Abschnitten eines Innenumfangsabschnitts eines zweiten Innenzahnradelements 32 Innenzähne vorgesehen sind.
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Das Wellengeneratorlager 12 ist beispielsweise ein Rollenlager und ist zwischen dem Wellengenerator 30A und dem Außenzahnrad 11 angeordnet. Der Wellengenerator 30A und das Außenzahnrad 11 sind via das Wellengeneratorlager 12 relativ drehbar.
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Das Wellengeneratorlager 12 enthält einen Außenring 12a, der innerhalb des Außenzahnrads 11 mit einem vorbestimmten Übermaß δ1 eingepasst ist, mehrere Wälzkörper (Walzen) 12b und einen Halter 12c, der die mehreren Wälzkörper 12b hält.
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Das Übermaß δ1 zwischen dem Außenzahnrad 11 und dem Außenring 12a wird als δ1 = (d120 - d11)/2 aus einem Innendurchmesser d11 des Außenzahnrads 11 und einem Außendurchmesser d120 des Außenrings 12a angegeben (siehe 4A). In der vorliegenden Ausführungsform ist das Übermaß δ1 ein positiver Wert (δ1 > 0) und das Außenzahnrad 11 und der Außenring 12a des Wellengeneratorlagers 12 sind ineinander eingepresst (pressverbunden). Das „Übermaß“ gemäß der vorliegenden Erfindung schließt jedoch einen Wert von Null oder weniger ein (das heißt, einen Fall, in dem sich das Außenzahnrad und der Außenring des Wellengeneratorlagers in einer Übergangspassung oder einer Spielpassung befinden).
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Die mehreren Wälzkörper 12b sind eine erste Gruppe von Wälzkörpern 12b, die radial nach innen von dem ersten Innenzahnrad 31G angeordnet und in der Umfangsrichtung ausgerichtet ist, und eine zweite Gruppe von Wälzkörpern 12b, die radial nach innen von dem zweiten Innenzahnrad 32G angeordnet und in der Umfangsrichtung ausgerichtet ist. Die Wälzkörper 12b rollen mit einer Außenumfangsfläche des Wellengenerators 30A und einer Innenumfangsfläche des Außenrings 12a als Wälzflächen. Als der Außenring 12a sind zwei Außenringe 12a mit der gleichen Form Seite an Seite in der Axialrichtung entsprechend der Anordnung der mehreren Wälzkörper 12b vorgesehen. Zusätzlich kann das Wellengeneratorlager 12 einen Innenring, der von dem Wellengenerator 30A getrennt ist, aufweisen.
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Abstandsringe 41 und 42 sind auf beiden Seiten des Wellengeneratorlagers 12 und des Außenzahnrads 11 in der Axialrichtung als Regulierungselemente vorgesehen, die an dem Wellengeneratorlager 12 und dem Außenzahnrad 11 anliegen und deren Bewegung in der Axialrichtung regulieren.
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Das Gehäuse 33 deckt eine Außendurchmesserseite des zweiten Innenzahnrads 32G ab. Das Gehäuse 33 ist via ein Verbindungselement wie einen Bolzen mit dem ersten Innenzahnradelement 31 verbunden. Das Gehäuse 33 weist einen Außenringabschnitt eines Hauptlagers 38, das auf einem Innenumfangsabschnitt davon gebildet ist, auf, und lagert drehbar das zweite Innenzahnradelement 32 via das Hauptlager 38.
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Die erste Abdeckung 34 ist mit dem ersten Innenzahnradelement 31 verbunden und deckt einen Eingriffsabschnitt zwischen dem Außenzahnrad 11 und dem ersten Innenzahnrad 31G von der Gegenabtriebsseite in der Axialrichtung ab.
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Ein Lager 36 ist zwischen der ersten Abdeckung 34 und dem Wellenabschnitt 30B der Wellengeneratorwelle 30 angeordnet, und die erste Abdeckung 34 lagert drehbar die Wellengeneratorwelle 30 via das Lager 36.
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Die zweite Abdeckung 35 ist mit dem zweiten Innenzahnradelement 32 verbunden und deckt einen Eingriffsabschnitt zwischen dem Außenzahnrad 11 und dem zweiten Innenzahnrad 32G von der Abtriebsseite in der Axialrichtung ab. Die zweite Abdeckung 35 und das zweite Innenzahnradelement 32 sind mit einem externen Gegenelement, das eine drehzahlreduzierte Bewegung ausgibt, verbunden.
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Ein Lager 37 ist zwischen der zweiten Abdeckung 35 und dem Wellenabschnitt 30C der Wellengeneratorwelle 30 angeordnet, und die zweite Abdeckung 35 lagert drehbar die Wellengeneratorwelle 30 via das Lager 37.
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Darüber hinaus enthält die erste Zahnradvorrichtung 10 Öldichtungen 43, 44, 45 zum Abdichten und O-Ringe 46, 47, 48.
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Die Öldichtung 43 ist zwischen dem Wellenabschnitt 30B der Wellengeneratorwelle 30 und der ersten Abdeckung 34 an einem Endabschnitt auf der Gegenabtriebsseite in der Axialrichtung angeordnet und unterbindet den Austritt von Schmiermittel zu der Gegenabtriebsseite. Die Öldichtung 44 ist zwischen dem Wellenabschnitt 30C der Wellengeneratorwelle 30 und der zweiten Abdeckung 35 an einem Endabschnitt auf der Abtriebsseite in der Axialrichtung angeordnet und unterbindet den Austritt des Schmiermittels zu der Abtriebsseite. Die Öldichtung 45 ist zwischen dem Gehäuse 33 und dem zweiten Innenzahnradelement 32 angeordnet und unterbindet den Austritt des Schmiermittels aus diesem Abschnitt.
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Die O-Ringe 46, 47, 48 sind jeweils zwischen dem ersten Innenzahnradelement 31 und der ersten Abdeckung 34, zwischen dem ersten Innenzahnradelement 31 und dem Gehäuse 33 bzw. zwischen dem zweiten Innenzahnradelement 32 und der zweiten Abdeckung 35 vorgesehen, um eine Bewegung des Schmiermittels dazwischen zu unterbinden.
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Das heißt, das Schmiermittel ist in einem Dichtungsraum S innerhalb der ersten Zahnradvorrichtung 10, der durch die Öldichtungen 43 bis 45 und die O-Ringe 46 bis 48 abgedichtet ist, eingeschlossen. Das zu verwendende Schmiermittel ist nicht besonders eingeschränkt und kann Öl oder Fett sein.
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[Drehzahlreduzierender Betrieb von erster Zahnradvorrichtung]
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Nachfolgend wird der drehzahlreduzierende Betrieb der ersten Zahnradvorrichtung 10 beschrieben.
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Wenn die Wellengeneratorwelle 30 durch die Antriebsquelle, wie beispielsweise einen Motor, drehend angetrieben wird, wird die Bewegung des Wellengenerators 30A auf das Außenzahnrad 11 übertragen. In diesem Fall wird das Außenzahnrad 11 auf eine Form entlang der Außenumfangsfläche des Wellengenerators 30A reguliert und wird in eine elliptischen Form gebogen, die in der Axialrichtung gesehen einen Hauptachsenabschnitt und einen Nebenachsenabschnitt aufweist. Darüber hinaus greift das Außenzahnrad 11 in das befestigte erste Innenzahnrad 31G in dem Hauptachsenabschnitt ein. Aus diesem Grund dreht sich das Außenzahnrad 11 nicht mit der gleichen Drehzahl wie der Wellengenerator 30A, und der Wellengenerator 30A dreht sich relativ innerhalb des Außenzahnrads 11. Außerdem wird bei dieser Relativdrehung das Außenzahnrad 11 flexibel so verformt, dass sich eine Hauptachsenposition und eine Nebenachsenposition in der Umfangsrichtung bewegen. Der Zyklus dieser Verformung ist proportional zu dem Drehzyklus der Wellengeneratorwelle 30.
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Wenn das Außenzahnrad 11 flexibel verformt wird, bewegt sich die Hauptachsenposition des Außenzahnrads 11, wodurch sich die Eingriffsposition, in der das Außenzahnrad 11 und das erste Innenzahnrad 31G ineinandergreifen, in der Drehrichtung ändert. Wenn hier zum Beispiel die Anzahl an Zähnen des Außenzahnrads 11 100 und die Anzahl an Zähnen des ersten Innenzahnrads 31G 102 beträgt, werden die ineinandergreifenden Zähne zwischen dem Außenzahnrad 11 und dem ersten Innenzahnrad 31G jedes Mal verschoben, wenn die Eingriffsposition eine Umdrehung vollzieht, wodurch sich das Außenzahnrad 11 dreht (sich um seine eigene Achse dreht). Mit der obigen Anzahl an Zähnen wird die Drehbewegung der Wellengeneratorwelle 30 in einem Untersetzungsverhältnis von 100:2 drehzahlreduziert und auf das Außenzahnrad 11 übertragen.
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Da das Außenzahnrad 11 auch in das zweite Innenzahnrad 32G eingreift, ändert sich indes auch die Eingriffsposition zwischen dem Außenzahnrad 11 und dem zweiten Innenzahnrad 32G in der Drehrichtung aufgrund der Drehung der Wellengeneratorwelle 30. Unter der Annahme, dass die Anzahl an Zähnen des zweiten Innenzahnrads 32G und die Anzahl an Zähnen des Außenzahnrads 11 gleich sind, drehen sich hier das Außenzahnrad 11 und das zweite Innenzahnrad 32G nicht relativ zueinander, und die Drehbewegung des Außenzahnrads 11 wird in einem Untersetzungsverhältnis von 1:1 auf das zweite Innenzahnrad 32G übertragen.
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Dementsprechend wird die Drehbewegung der Wellengeneratorwelle 30 in einem Untersetzungsverhältnis von 100:2 drehzahlreduziert, auf das zweite Innenzahnradelement 32 und die zweite Abdeckung 35 übertragen, und diese Drehbewegung wird auf das Gegenelement ausgegeben.
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Hier ist in der ersten Zahnradvorrichtung 10 das Übermaß δ1 ein positiver Wert (δ1 > 0), und das Außenzahnrad 11 und der Außenring 12a des Wellengeneratorlagers 12 sind ineinander eingepresst. Aus diesem Grund ist die Steifigkeit des Außenzahnrads 11 und des Außenrings 12a des Wellengeneratorlagers 12 hoch, und die Federkonstante ist groß.
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Die Federkonstante ist ein Leistungsparameter, der die Torsionssteifigkeit eines Kraftübertragungssystems der Zahnradvorrichtung (Drehzahlminderer) darstellt. 2 ist eine Ansicht zur Darstellung der Federkonstante. Wenn eine Last und die Verschiebung (Torsionswinkel) einer Niedrigdrehzahlwelle bis zur Entlastung gemessen werden, indem eine Antriebswelle (Hochdrehzahlwelle) des Drehzahlminderers befestigt wird und die Last langsam bis zu einem Nenndrehmoment von einer Abtriebswellenseite (Niedrigdrehzahlwellenseite) aufgebracht wird und ein Verhältnis zwischen den beiden gezeigt wird, wird eine Steifigkeitshysteresekurve, wie in 2 dargestellt, erhalten. Die Federkonstante ist als ein Verhältnis zwischen einer Drehmomentdifferenz und einer Torsionswinkeldifferenz von einem bestimmten Punkt (in dem dargestellten Beispiel 50%) des Nenndrehmoments zu 100% davon definiert. In den ersten und zweiten Zahnradvorrichtungen 10 und 20 der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Antriebswelle der Wellengeneratorwelle 30, und die Abtriebswelle entspricht der zweiten Abdeckung 35 und dem zweiten Innenzahnradelement 32.
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Da das Außenzahnrad 11 und der Außenring 12a des Wellengeneratorlagers 12 ineinander eingepresst sind, ist es indes wahrscheinlicher, dass sich das Außenzahnrad 11 und der Außenring 12a während des Betriebs in der Umfangsrichtung verschieben, verglichen mit einem Fall, in dem das Übermaß δ1 kleiner ist. Wenn das Außenzahnrad 11 und der Außenring 12a zueinander verschoben werden, tritt wahrscheinlich Reibverschleiß auf, wenn das Schmiermittel in diesem Passabschnitt ausgeht. Somit ist es notwendig, den Dichtungsraum S mit einer ausreichenden Menge an Schmiermittel zu umschließen, so dass kein Reibverschleiß auftritt. Infolgedessen ist im Vergleich zu einem Fall, in dem das Übermaß δ1 kleiner ist, der Bewegungsverlust des Schmiermittels während des Betriebs relativ groß und der Kraftübertragungs-Wirkungsgrad verringert.
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[Konfiguration von zweiter Zahnradvorrichtung]
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Nachfolgend wird die Konfiguration einer zweiten Zahnradvorrichtung 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 3 ist eine Querschnittsansicht, die die zweite Zahnradvorrichtung 20 darstellt.
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Wie in dieser Figur dargestellt, enthält die zweite Zahnradvorrichtung 20 ein Außenzahnrad 21 und ein Wellengeneratorlager 22. In der zweiten Zahnradvorrichtung 20 unterscheidet sich das Übermaß zwischen dem Außenzahnrad 21 und einem Außenring 22a des Wellengeneratorlagers 22 von dem der ersten Zahnradvorrichtung 10 und Bestandteile (insbesondere, anders als das Außenzahnrad 21, das Wellengeneratorlager 22 und das Wellengenerator 30A), die nicht mit diesem Übermaß in Zusammenhang stehen, weisen eine Konfiguration, die mit denen der ersten Zahnradvorrichtung 10 gemeinsam ist, auf (die Form und die Abmessungen sind die gleichen). Hier bedeutet „gemeinsam (die Form und die Abmessungen sind die gleichen)“, dass die Form und Abmessungen gleich ausgelegt sind, wobei ein geringfügiger Unterschied aufgrund eines Herstellungsfehlers oder dergleichen vorhanden ist. Nachstehend werden hauptsächlich Unterschiede zu der ersten Zahnradvorrichtung 10 beschrieben, und Bestandteile, die denen der ersten Zahnradvorrichtung 10 gemeinsam sind, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
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Das Außenzahnrad 21 ist so konfiguriert, dass es die gleiche Form wie das Außenzahnrad 11 der ersten Zahnradvorrichtung 10 aufweist.
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Das heißt, das Außenzahnrad 21 ist ein zylindrisches Element, das Flexibilität aufweist und die Drehachse O1 als Mitte aufweist, und weist an einem Außenumfang davon vorgesehene Zähne auf.
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Das Wellengeneratorlager 22 ist so konfiguriert, dass es die gleiche Struktur wie das Wellengeneratorlager 12 der ersten Zahnradvorrichtung 10 aufweist.
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Das heißt, das Wellengeneratorlager 22 ist beispielsweise ein Rollenlager und ist zwischen dem Wellengenerator 30A und dem Außenzahnrad 21 angeordnet. Der Wellengenerator 30A und das Außenzahnrad 21 sind via das Wellengeneratorlager 22 relativ drehbar.
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Das Wellengeneratorlager 22 enthält den Außenring 22a, der innerhalb des Außenzahnrads 21 mit einem nachstehend zu beschreibenden Übermaß δ2 eingepasst ist, mehrere Wälzkörper (Walzen) 22b und einen Halter 22c, der die mehreren Wälzkörper 22b hält. Die mehreren Wälzkörper 22b weisen eine erste Gruppe von Wälzkörpern 22b, die radial nach innen von dem ersten Innenzahnrad 31G angeordnet und in der Umfangsrichtung ausgerichtet ist, und eine zweite Gruppe von Wälzkörpern 22b, die radial nach innen von dem zweiten Innenzahnrad 32G angeordnet und in der Umfangsrichtung ausgerichtet ist, auf. Die Wälzkörper 22b rollen mit der Außenumfangsfläche des Wellengenerators 30A und der Innenumfangsfläche des Außenrings 22a als Wälzflächen. Als die Außenringe 22a sind zwei Außenringe 22a mit der gleichen Form Seite an Seite in der Axialrichtung entsprechend der Anordnung der mehreren Wälzkörper 22b vorgesehen. Zusätzlich kann das Wellengeneratorlager 22 einen Innenring, der von dem Wellengenerator 30A getrennt ist, aufweisen.
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Bei dem Außenzahnrad 21 und dem Wellengeneratorlager 22 unterscheidet sich das Übermaß 52 zwischen dem Außenzahnrad 21 und dem Außenring 22a des Wellengeneratorlagers 22 von dem Übermaß δ1 der ersten Zahnradvorrichtung 10.
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4A und 4B sind Ansichten zum Darstellen von Übermaßen zwischen dem Außenzahnrad und dem Außenring des Wellengeneratorlagers, 4A ist eine Ansicht, die das Übermaß δ1 der ersten Zahnradvorrichtung 10 darstellt, und 4B ist eine Ansicht, die das Übermaß δ2 der zweiten Zahnradvorrichtung 20 darstellt. Darüber hinaus sind in 4A und 4B die Übermaße δ1 und δ2 gegenüber der tatsächlichen Größe zum leichteren Verständnis vergrößert.
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Wie in diesen Figuren dargestellt, wird das Übermaß δ2 als δ2 = (d22o - d21)/2 aus einem Innendurchmesser d21 des Außenzahnrads 21 und einem Außendurchmesser d22o des Außenrings 22a angegeben. Das Übermaß δ2 der vorliegenden Ausführungsform ist kleiner als das Übermaß δ1 der ersten Zahnradvorrichtung 10 und weist einen negativen Wert auf. Das heißt, das Außenzahnrad 21 und der Außenring 22a des Wellengeneratorlagers 22 sind mit einer Spielpassung aneinander eingepasst.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Innendurchmesser d21 des Außenzahnrads 21 gleich dem Innendurchmesser d11 des Außenzahnrads 11 in der ersten Zahnradvorrichtung 10 und unterscheidet sich der Außendurchmesser d22o des Außenrings 22a des Wellengeneratorlagers 22 von dem Außendurchmesser d120 des Außenrings 12a des Wellengeneratorlagers 12 in der ersten Zahnradvorrichtung 10. Insbesondere ist der Außendurchmesser d22o des Außenrings 22a kleiner als der Außendurchmesser d120 des Außenrings 12a in der ersten Zahnradvorrichtung 10. Dementsprechend ist das Übermaß δ2 der zweiten Zahnradvorrichtung 20 kleiner als das Übermaß δ1 der ersten Zahnradvorrichtung 10.
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Zusätzlich können, wie oben beschrieben, Passabschnitte zwischen dem Außendurchmesser d22o des Außenrings 22a und dem Innendurchmesser d21 des Außenzahnrads 21 während des Betriebs zueinander verschoben werden, so dass sie Reibverschleiß verursachen. Somit ist es in dem Fall einer Spielpassung mit einem kleinen Übermaß bevorzugt, den Außendurchmesser d22o des Außenrings 22a in Bezug auf den Innendurchmesser d21 des Außenzahnrads 21 in einem vorbestimmten Krümmungsradiusverhältnis (Spielverhältnis) so zu bilden, dass Verschiebung unwahrscheinlich ist. Dementsprechend ist es möglich, das Auftreten von Reibverschleiß an diesem Passabschnitt zu unterbinden.
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In einem Fall, in dem sich der Außendurchmesser d22o des Außenrings 22a von dem der ersten Zahnradvorrichtung 10 unterscheidet, ist es bevorzugt, dass eine Dicke t22 des Außenrings 22a gleich einer Dicke t12 des Außenrings 12a der ersten Zahnradvorrichtung 10 unter dem Gesichtspunkt der Spannung, die während des Betriebs auf den Außenring 22a wirkt, ist. Das heißt, es ist bevorzugt, dass ein Innendurchmesser d22i des Außenrings 22a von einem Innendurchmesser d12i des Außenrings 12a in der ersten Zahnradvorrichtung 10 um den gleichen Betrag wie der Änderungsbetrag des Außendurchmessers d22o des Außenrings 22a in Bezug auf den Außendurchmesser d120 des Außenrings 12a in der ersten Zahnradvorrichtung 10 verschieden (kleiner) gemacht wird. Da die Spannung mit zunehmender Dicke des Außenrings zunimmt, ist es außerdem besser, eine Verdickung des Außenrings zu vermeiden. Solange jedoch Raum in Bezug auf Verarbeitung, einfache Festigkeit und dergleichen vorhanden ist, die Dicke des Außenrings zu verringern, kann die Dicke verringert werden.
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Auf diese Weise können selbst in einem Fall, in dem sich der Innendurchmesser d22i des Außenrings 22a von dem der ersten Zahnradvorrichtung 10 unterscheidet, die Wälzkörper 22b des Wellengeneratorlagers 22 die gleiche Form wie die Wälzkörper 12b der ersten Zahnradvorrichtung 10 aufweisen.
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Ein Wälzkreisdurchmesser PCD2 des Wellengeneratorlagers 22 wird jedoch gegenüber einem Wälzkreisdurchmesser PCD1 des Wellengeneratorlagers 12 in der ersten Zahnradvorrichtung 10 geändert. Aus diesem Grund ist es dementsprechend erforderlich, als einen Halter 22c des Wellengeneratorlagers 22 einen zu verwenden, der einen anderen (kleineren) Außendurchmesser und Innendurchmesser als die des Halters 12c des Wellengeneratorlagers 12 der ersten Zahnradvorrichtung 10 aufweist. Darüber hinaus muss gemäß der Änderung des Wälzkreisdurchmessers die Außenumfangslänge, die ein Innenring des Wellengeneratorlagers 22 ist, des Wellengenerators 30A der zweiten Zahnradvorrichtung 20 von der des Wellengenerators 30A der ersten Zahnradvorrichtung 10 verschieden (kleiner) sein.
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Darüber hinaus können das Außenzahnrad 21 und das Wellengeneratorlager 22 das Übermaß δ2 zwischen dem Außenzahnrad 21 und dem Außenring 22a des Wellengeneratorlagers 22, das sich von dem Übermaß δ1 der ersten Zahnradvorrichtung 10 unterscheidet, aufweisen. Daher kann der Außendurchmesser d22o des Außenrings 22a des Wellengeneratorlagers 22 gleich dem der ersten Zahnradvorrichtung 10 bleiben, und der Innendurchmesser d21 des Außenzahnrads 21 kann sich von dem Innendurchmesser d11 des Außenzahnrads 11 in der ersten Zahnradvorrichtung 10 unterscheiden. Wenn jedoch die Randdicke des Außenzahnrads (die Dicke zwischen einem Zahngrund und einem Innenumfang) zunimmt, nimmt die auf das Außenzahnrad wirkende Spannung zu. Aus diesem Grund ist es in einem Fall, in dem der Innendurchmesser des Außenzahnrads verringert ist, vorzuziehen, den Innendurchmesser in einem Bereich zu halten, in dem es kein Problem mit Festigkeit gibt.
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Zusätzlich können sich sowohl der Außendurchmesser d22o des Außenrings 22a des Wellengeneratorlagers 22 als auch der Innendurchmesser d21 des Außenzahnrads 21 von denen der ersten Zahnradvorrichtung 10 unterscheiden. Offensichtlich muss sich das Übermaß δ2 jedoch von dem Übermaß δ1 der ersten Zahnradvorrichtung 10 unterscheiden.
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[Drehzahlreduzierender Betrieb von zweiter Zahnradvorrichtung]
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Nachfolgend wird der drehzahlreduzierende Betrieb der zweiten Zahnradvorrichtung 20 beschrieben.
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Die zweite Zahnradvorrichtung 20 arbeitet ähnlich wie die erste Zahnradvorrichtung 10. Das heißt, wenn die Wellengeneratorwelle 30 durch die Antriebsquelle, wie beispielsweise einen Motor, drehend angetrieben wird, wird das Außenzahnrad 21 durch den Wellengenerator 30A flexibel verformt. In Übereinstimmung mit der Differenz der Anzahl an Zähnen des ersten Innenzahnrads 31G und des zweiten Innenzahnrads 32G dreht sich dann das Außenzahnrad 21 in Bezug auf das erste Innenzahnrad 31G, während sich das Außenzahnrad 21 nicht relativ zu dem zweiten Innenzahnrad 32G dreht. Dementsprechend wird die Drehbewegung der Wellengeneratorwelle 30 drehzahlreduziert, auf das zweite Innenzahnradelement 32 und die zweite Abdeckung 35 übertragen, und auf das Gegenelement ausgegeben.
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Hier ist in der zweiten Zahnradvorrichtung 20 das Übermaß δ2 ein negativer Wert (δ2 < 0), der kleiner als das Übermaß δ1 der ersten Zahnradvorrichtung 10 ist, und das Außenzahnrad 21 und der Außenring 22a des Wellengeneratorlagers 22 sind mit einer Spielpassung aneinander eingepasst. Aus diesem Grund ist im Vergleich zu der ersten Zahnradvorrichtung 10 die Steifigkeit des Außenzahnrads 21 und des Außenrings 22a des Wellengeneratorlagers 22 niedriger und die Federkonstante kleiner.
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Indes ist, da das Übermaß δ2 kleiner als das Übermaß δ1 der ersten Zahnradvorrichtung 10 ist, im Vergleich zu der ersten Zahnradvorrichtung 10, der Schmierzustand des Schmiermittels in dem Passabschnitt zwischen dem Außenzahnrad 21 und dem Außenring 22a des Wellengeneratorlagers 22 verbessert. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Schmierzustand hier weiter verbessert, da der Passabschnitt eine Spielpassung aufweist. Aus diesem Grund ist im Vergleich zu der ersten Zahnradvorrichtung 10 die Menge des in dem Dichtungsraum S eingeschlossenen Schmiermittels gering. Wie oben beschrieben, kann in einem Fall, in dem der Passabschnitt in der Lage ist, das Auftreten von Reibverschleiß zu unterbinden, die eingeschlossene Menge an Schmiermittel weiter reduziert werden. Infolgedessen ist im Vergleich zu der ersten Zahnradvorrichtung 10 mit dem größeren Übermaß δ1 der Bewegungsverlust des Schmiermittels während des Betriebs relativ klein und der Kraftübertragungs-Wirkungsgrad verbessert.
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[Technische Effekte der vorliegenden Ausführungsform]
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Wie oben beschrieben, unterscheidet sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Übermaß δ1 zwischen dem Außenzahnrad 11 und dem Außenring 12a des Wellengeneratorlagers 12 in der ersten Zahnradvorrichtung 10 von dem Übermaß δ2 zwischen dem Außenzahnrad 21 und dem Außenring 22a des Wellengeneratorlagers 22 in der zweiten Zahnradvorrichtung 20.
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Das heißt, bei der ersten Zahnradvorrichtung 10 und der zweiten Zahnradvorrichtung 20 können die Federkonstante und der Kraftübertragungs-Wirkungsgrad angepasst werden, indem die Übermaße zwischen dem Außenzahnrad und dem Außenring des Wellengeneratorlagers voneinander verschieden gemacht werden. Insbesondere wird durch Erhöhen der Übermaße der Kraftübertragungs-Wirkungsgrad verringert, aber die Federkonstante kann erhöht werden, und durch Verringern der Übermaße kann der Kraftübertragungs-Wirkungsgrad verbessert werden, obwohl die Federkonstante verringert wird.
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Daher können gewünschte Werte der Federkonstante und des Kraftübertragungs-Wirkungsgrads einfach mit der minimalen Änderung von Teilen, die mit den Übermaßen in Zusammenhang stehen, erzielt werden, ohne dass eine signifikante Änderung von Teilen wie die Änderung des Zahnprofils erforderlich ist. Schließlich kann eine Zahnradvorrichtung mit einer gewünschten Leistung zu geringen Kosten bereitgestellt werden. Insbesondere kann die erste Zahnradvorrichtung 10 für Anwendungen, bei denen die Federkonstante hervorgehoben wird, bereitgestellt werden, und die zweite Zahnradvorrichtung 20 kann für Anwendungen, bei denen der Kraftübertragungs-Wirkungsgrad hervorgehoben wird, bereitgestellt werden.
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[Weiteres]
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Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt.
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Beispielsweise sind in den oben beschriebenen Ausführungsformen die erste Zahnradvorrichtung 10 und die zweite Zahnradvorrichtung 20 so konfiguriert, dass die gleichen Bestandteile (mit derselben Form und denselben Abmessungen), die nicht mit dem Übermaß zwischen dem Außenzahnrad und dem Außenring des Wellengeneratorlagers in Zusammenhang stehen, gemeinsam sind. In der ersten Zahnradvorrichtung 10 und der zweiten Zahnradvorrichtung 20 können jedoch andere Elemente unterschiedliche Formen aufweisen, solange zumindest die Innenzahnräder die gleiche Form aufweisen.
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Zusätzlich ist in den obigen Ausführungsformen das Übermaß δ1 der ersten Zahnradvorrichtung 10 ein positiver Wert und das Übermaß δ2 der zweiten Zahnradvorrichtung 20 ein negativer Wert. Das Übermaß δ1 und das Übermaß δ2 können sich jedoch voneinander unterscheiden.
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Zusätzlich wurden in den oben beschriebenen Ausführungsformen die rohrförmigen Zahnradvorrichtungen des Eingriffstyps als Beispiele für die erste Zahnradvorrichtung 10 und die zweite Zahnradvorrichtung 20 beschrieben. Die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf den rohrförmigen Typ beschränkt und kann vom Topftyp oder vom Zylindertyp sein.
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Zusätzlich können die in den obigen Ausführungsformen dargestellten Details in geeigneter Weise geändert werden, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.
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In der obigen Beschreibung wurde die vorliegende Erfindung unter dem Gesichtspunkt einer Serie (Produktgruppe) von Zahnradvorrichtungen, die mehrere Zahnradvorrichtungen enthält, beschrieben. Unter dem Gesichtspunkt des Aufbaus und der Konstruktion jeder in der Serie enthaltenen Zahnradvorrichtung kann die vorliegende Erfindung jedoch als ein Aufbau- oder Konstruktionsverfahren einer Zahnradvorrichtungsserie (Zahnradvorrichtungsgruppe) angesehen werden. Unter dem Gesichtspunkt von Herstellung einer Zahnradvorrichtungsserie (Zahnradvorrichtungsgruppe), die mehrere Zahnradvorrichtungen umfasst, kann die vorliegende Erfindung zusätzlich als ein Herstellungsverfahren der Zahnradvorrichtungsserie (Zahnradvorrichtungsgruppe) angesehen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erste Zahnradvorrichtung
- 11
- Außenzahnrad
- d11
- Innendurchmesser
- δ1
- Übermaß zwischen Außenzahnrad und Außenring von Wellengeneratorlager
- 12
- Wellengeneratorlager
- 12a
- Außenring
- d12i
- Innendurchmesser
- d120
- Außendurchmesser
- 12b
- Wälzkörper
- 12c
- Halter
- PCD1
- Wälzkreisdurchmesser
- 20
- zweite Zahnradvorrichtung
- 21
- Außenzahnrad
- d21
- Innendurchmesser
- δ2
- Übermaß zwischen Außenzahnrad und Außenring von Wellengeneratorlager
- 22
- Wellengeneratorlager
- 22a
- Außenring
- d22i
- Innendurchmesser
- d22o
- Außendurchmesser
- 22b
- Wälzkörper
- 22c
- Halter
- PCD2
- Wälzkreisdurchmesser
- 30
- Wellengeneratorwelle
- 30A
- Wellengenerator
- 31G
- erstes Innenzahnrad
- 32G
- zweites Innenzahnrad
- O1
- Drehachse
- S
- Dichtungsraum
