DE102023209531A1

DE102023209531A1 - Wellengetriebe

Info

Publication number: DE102023209531A1
Application number: DE102023209531.9A
Authority: DE
Inventors: Takushi Arimitsu; Ryouichi Chayagaito
Original assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2022-09-30
Filing date: 2023-09-28
Publication date: 2024-04-04
Also published as: JP2024052564A; CN117803696A

Abstract

[Aufgabe] Ein Wellengetriebe mit einer aus Harz gebildeten Außenverzahnung mit ausgezeichneter Haltbarkeit wird erhalten.[Mittel zum Lösen] Wellengetriebe 100 ist mit einer Außenverzahnung 10, einer Innenverzahnung 20 und einem Wellengenerator 30 versehen, wobei die Außenverzahnung 10 einen ersten zylindrischen Teil 11, der aus Harz gebildet ist, und einen Bodenteil 12 aufweist, wobei mehrere Außenzähne 111a auf einer ersten äußeren Umfangsfläche 111 gebildet sind; die Innenverzahnung 20 derart angeordnet ist, dass eine zweite innere Umfangsfläche 212 die mehreren Außenzähne 111a abdeckt, und auf der zweiten inneren Umfangsfläche 212 den mehreren Außenzähnen 111a gegenüberliegend mehrere Innenzähne 212a gebildet sind; und der Wellengenerator 30 ein Drehkörper ist, der um eine Drehachse OX drehbar ausgebildet ist und eine elliptische Form aufweist, und in einem hohlen Teil derart angeordnet ist, dass die Richtung der Drehachse OX entlang der Mittelachse des zweiten zylindrischen Teils 21 verläuft, wobei in Richtung der Drehachse OX das Ende 30E des Wellengenerators 30 derart angeordnet ist, dass es näher am Bodenteil 12 als das Ende 20E der Innenverzahnung 20 positioniert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wellengetriebe.
HINTERGRUNDTECHNIK
In den letzten Jahren wird die Erhöhung der Nachfrage nach Servicerobotern erwartet, die in vielfältigen Anwendungen (z. B. in der ärztlichen Behandlung und der Landwirtschaft) eingesetzt werden. Da die von Servicerobotern angebotenen Dienstleistungen mit Menschen zu tun haben, müssen sie sicher, leise und mit hoher Energieeffizienz betrieben werden und leicht sein. Außerdem werden in den Gelenkteilen von Servicerobotern Motoren und Untersetzungsmechanismen verwendet.
Es ist bekannt, dass ein Wellengetriebe verwendet wird, um ein Untersetzungsmechanismus zu realisieren. Die das Wellengetriebe ausbildende Außenverzahnung wird allgemein aus einem spanabhebend bearbeiteten Spezialstahl gebildet, jedoch um die Produktivität zu verbessern, wird auch überprüft, die Zahnfläche der Außenverzahnung aus Harz zu bilden (siehe Patentveröffentlichung Nr. JP 2006-132726 ) .
ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
ZU LÖSENDE AUFGABE DER ERFINDUNG
Allerdings ist die Festigkeit der Außenverzahnung gebildet aus Harz geringer als die der Außenverzahnung gebildet aus Metallen wie Spezialstahl. Daher neigen tendenziell die Außenverzahnungen zum Ermüdungsbruch aufgrund von Spannungen, die durch Ineinandergreifen der Außenzähne der Außenverzahnung und der Innenzähne der Innenverzahnung in den Zahnlücken entstehen. Allgemein ist es schwierig, die auf dem Markt geforderte Lebensdauer zu erreichen, wenn unverstärkte Harze verwendet werden, während die Verwendung von hochfesten GF (Glasfaser)-verstärkten Harzen aufgrund der zu hohen Steifigkeit zu höheren Spannungen und als Folge zu einer geringeren Lebensdauer als bei den unverstärkten Harzen führen kann.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung vorgenommen angesichts dieses Sachverhalts besteht darin, ein Wellengetriebe mit einer aus Harz gebildeten Außenverzahnung mit ausgezeichneter Haltbarkeit bereitzustellen.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
Um das obige Problem zu lösen, haben die vorliegenden Erfinder eine intensive Studie durchgeführt und als Ergebnis festgestellt, dass es möglich ist, ein Wellengetriebe mit einer aus Harz gebildeten Außenverzahnung mit ausgezeichneter Haltbarkeit zu erhalten, indem das Ende eines Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils derart angeordnet ist, dass es näher am Bodenteil des Wellengenerators als das Ende der Innenverzahnung auf der Seite des Bodenteils positioniert ist, womit die vorliegende Erfindung vervollständigt wurde.
D. h., die vorliegende Erfindung ist wie folgt.

[1] Wellengetriebe mit einer Außenverzahnung, einer Innenverzahnung und einem Wellengenerator,
- wobei die Außenverzahnung einen ersten zylindrischen Teil in einer verformbaren zylindrischen Form, der aus Harz gebildet ist, und einen Bodenteil aufweist, der am axialen Ende des ersten zylindrischen Teils vorgesehen ist, wobei mehrere Außenzähne, die entlang der Umfangsrichtung aufgereiht sind, auf einer ersten äußeren Umfangsfläche, die die äußere Umfangsfläche des ersten zylindrischen Teils ist, gebildet sind,
- die Innenverzahnung einen zweiten zylindrischen Teil in einer zylindrischen Form aufweist und derart angeordnet ist, dass eine zweite innere Umfangsfläche, die die innere Umfangsfläche des zweiten zylindrischen Teils ist, die mehreren Außenzähne abdeckt, und auf der zweiten inneren Umfangsfläche mehrere Innenzähne, die in die mehreren Außenzähne eingreifen können und entlang der Umfangsrichtung aufgereiht sind, gebildet sind, und
- der Wellengenerator ein Drehkörper ist, der um eine Drehachse drehbar ausgebildet ist und dessen Form aus der Richtung der Drehachse gesehen, die die Richtung ist, in die die Drehachse gerichtet ist, elliptisch ist, und in einem hohlen Teil angeordnet ist, der durch den ersten zylindrischen Teil derart definiert ist, dass die Richtung der Drehachse entlang der Mittelachse des zweiten zylindrischen Teils verläuft, wobei in Richtung der Drehachse das Ende des Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils derart angeordnet ist, dass es näher am Bodenteil als das Ende der Innenverzahnung auf der Seite des Bodenteils positioniert ist.
[2] Wellengetriebe nach Abschnitt [1], wobei der Abstand vom Ende des Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils bis zum Ende der Innenverzahnung auf der Seite des Bodenteils in Richtung der Drehachse 1 mm oder mehr beträgt.
[3] Wellengetriebe nach Abschnitt [1] oder [2], wobei der Abstand vom Ende des Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils bis zum Bodenteil der Außenverzahnung 2 mm oder mehr beträgt.
[4] Wellengetriebe nach einem der Abschnitte [1] bis [3], wobei der Wellengenerator derart angeordnet ist, dass das Ende des Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils in Richtung der Drehachse näher am Bodenteil als das Ende der Außenzähne auf der Seite des Bodenteils positioniert ist.
[5] Wellengetriebe nach einem der Abschnitte [1] bis [4], wobei die Oberflächenrauigkeit Ra von mindestens einer der ersten äußeren Umfangsfläche und der ersten inneren Umfangsfläche 1,6 µm oder weniger beträgt.
[6] Wellengetriebe nach einem der Abschnitte [1] bis [5], wobei der Wellengenerator in Richtung der Drehachse in einem Bereich angeordnet ist, in dem zumindest die Außenzähne der Außenverzahnung und die Innenzähne der Innenverzahnung ineinandergreifen können.
[7] Wellengetriebe nach einem der Abschnitte [1] bis [6], wobei ein konvexer Abschnitt oder ein Verjüngungsteil derart vorgesehen ist, dass der Durchmesser des hohlen Teils, der durch den ersten zylindrischen Teil definiert ist, kürzer ist als die Länge des Wellengenerators in Richtung der großen Achse, näher am Bodenteil als das Ende des Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils.
[8] Wellengetriebe nach einem der Abschnitte [1] bis [7], wobei mit der Zähnezahl n1 der Außenzähne der Außenverzahnung und der Zähnezahl n2 der Innenzähne der Innenverzahnung n2 ≥ n1 + 2 gilt.
[9] Wellengetriebe nach einem der Abschnitte [1] bis [8], wobei die Länge der großen Achse des Wellengenerators, aus der Richtung der Drehachse gesehen, d2 - (1,25 × m + D) × 2 bis d2 - (m + D) × 2 beträgt,
- die Länge der kleinen Achse des Wellengenerators, aus der Richtung der Drehachse gesehen, weniger als d2 - (m + D) × 2 - 2m beträgt, wobei hier
- m das Modul der Außenverzahnung ist, und
- d2 der Teilkreisdurchmesser ist, der aus der Zähnezahl n2 der Innenverzahnung und m berechnet wird, und
- D die Felgendicke der Außenverzahnung ist.
[10] Wellengetriebe nach Abschnitt [9], wobei das m 0,5 mm oder weniger beträgt.

EFFEKT DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Wellengetriebe mit einer aus Harz gebildeten Außenverzahnung mit ausgezeichneter Haltbarkeit bereitzustellen.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:

1A eine Schnittansicht, die schematisch ein Beispiel für ein Wellengetriebe gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
1B eine Schnittansicht, die schematisch das Wellengetriebe in einem Zustand zeigt, in dem sich der in 1A gezeigte Wellengenerator gedreht hat;
2 eine perspektivische Ansicht der Außenverzahnung und des Wellengenerators in dem in 1A und 1B gezeigten Wellengetriebe;
3 eine aus der anderen Richtung gesehene perspektivische Ansicht der Außenverzahnung und des Wellengenerators in dem in 1A und 1B gezeigten Wellengetriebe;
4 eine perspektivische Schnittansicht, die einen Teil des in 2 und 3 gezeigten Wellengetriebes zeigt;
5 eine Schnittansicht, die einen Teil des in 4 gezeigten Wellengetriebes zeigt;
6 eine Schnittansicht, die einen Teil des in 4 gezeigten Wellengetriebes zeigt;
7A ein Diagramm, das die Spannung zeigt, die in den Zahnlücken der Außenverzahnung am Eingriffsteil zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung entsteht, wenn die Länge zwischen dem Ende der Innenverzahnung auf der Seite des Bodenteils und der am weitesten vom offenen Ende des zylindrischen Teils entfernten Position in Richtung der Drehachse 7 mm beträgt;
7B ein Diagramm, das die Spannung zeigt, die in den Zahnlücken der Außenverzahnung am Eingriffsteil zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung entsteht, wenn die Länge zwischen dem Ende der Innenverzahnung auf der Seite des Bodenteils und der am weitesten vom offenen Ende des zylindrischen Teils entfernten Position in Richtung der Drehachse 5 mm beträgt;
7C ein Diagramm, das die Spannung zeigt, die in den Zahnlücken der Außenverzahnung am Eingriffsteil zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung entsteht, wenn die Länge zwischen dem Ende der Innenverzahnung auf der Seite des Bodenteils und der am weitesten vom offenen Ende des zylindrischen Teils entfernten Position in Richtung der Drehachse 3,5 mm beträgt;
8 eine Schnittansicht entlang der großen Achse des Wellengenerators in einigen abgewandelten Beispielen des in 5 gezeigten Wellengetriebes; sowie
9 eine Schnittansicht entlang der großen Achse des Wellengenerators in einigen anderen abgewandelten Beispielen des in 5 gezeigten Wellengetriebes.

AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Wie in 1A und 1B gezeigt, ist ein Wellengetriebe 100 mit einer Außenverzahnung 10, einer Innenverzahnung 20 und einem Wellengenerator 30 versehen. 1A und 1B sind schematische Ansichten zur Veranschaulichung des Prinzips des Wellengetriebes 100, das sich in Größe, Verhältnis und Anzahl der Zahnräder von dem in 2 bis 6, 8 und 9 gezeigten Wellengetriebe 100 unterscheidet. Die in den jeweiligen Zeichnungen gezeigten Wellengetriebe 100 sind jeweils Beispiele und in Größe, Verhältnis und Anzahl der Zahnräder, wie in den jeweiligen Zeichnungen gezeigt, nicht beschränkt. Allgemein werden Wellengeneratoren 30 mit einer großen Achse von 10 bis 60 mm industriell häufig verwendet.
Die Außenverzahnung 10 weist einen zylindrischen Teil 11 in einer verformbaren zylindrischen Form, wie in 2 und 3 gezeigt, und einen Bodenteil 12 auf, der am Ende des zylindrischen Teils 11 (erster zylindrischer Teil) in axialer Richtung vorgesehen ist, wie in 3 gezeigt. Der zylindrische Teil 11 weist eine äußere Umfangsfläche 111 (erste äußere Umfangsfläche) und eine innere Umfangsfläche 112 (erste innere Umfangsfläche) auf, wobei auf der äußeren Umfangsfläche 111 mehrere Außenzähne 111a gebildet sind, die entlang der Umfangsrichtung aufgereiht und einstückig mit dem zylindrischen Teil 11 gebildet sind. Die Außenzähne 111a können auf der Seite des offenen Endes in axialer Richtung der Außenumfangsfläche 111 gebildet sein. Die Außenverzahnung 10 einschließlich des zylindrischen Teils 11 und der Außenzähne 111a wird ggf. als „Außenzähne“ bezeichnet.
Die Oberflächenrauigkeit Ra von mindestens einer der äußeren Umfangsfläche 111 und der inneren Umfangsfläche 112 der Außenverzahnung 10 kann außerdem 1,6 µm oder weniger betragen. Die Oberflächenrauigkeit Ra wird mit einem Messgerät für die Oberflächenrauigkeit gemessen.
Die Außenverzahnung 10 kann außerdem durch Spritzgießen unter Verwendung einer Form produziert werden. Die Form kann mit einem Schleifmittel mit einer Körnung von 3000 oder mehr geschliffen werden.
Die Innenverzahnung 20 weist einen zylindrischen Teil 21 (zweiter zylindrischer Teil) in einer zylindrischen Form auf, wie in 1A und 1B gezeigt, wobei der zylindrische Teil 21 eine äußere Umfangsfläche 211 (zweite äußere Umfangsfläche) und eine innere Umfangsfläche 212 (zweite innere Umfangsfläche) aufweist. Die Innenverzahnung 20 ist derart angeordnet, dass die innere Umfangsfläche 212 des zylindrischen Teils 21 mehrere Außenzähne 111a abdeckt, die auf der äußeren Umfangsfläche 111 der Außenverzahnung 10 gebildet sind. Auf der inneren Umfangsfläche 212 sind außerdem mehrere Innenzähne 212a gebildet, die in die mehreren Außenzähne 111a eingreifen können, die auf der äußeren Umfangsfläche 111 der Außenverzahnung 10 gebildet sind, entlang der Umfangsrichtung aufgereiht und einstückig mit dem zylindrischen Teil 21 gebildet sind. Die Innenverzahnung 20 einschließlich des zylindrischen Teils 21 und der Innenzähne 212a wird ggf. als „Innenzähne“ bezeichnet.
4 ist eine perspektivische Schnittansicht, die einen Teil der Außenverzahnung 10 und des Wellengenerators 30 in dem in 2 gezeigten Wellengetriebe 100 zeigt. Der in 4 gezeigte Teil der Außenverzahnung 10 und des Wellengenerators 30 ist ein Teil, der durch Schneiden der Außenverzahnung 10 und des Wellengenerators 30 gezeigt in 2 in zwei zueinander orthogonalen Ebenen einschließlich der Drehachse OX geteilt ist. 5 ist eine Schnittansicht von jeweiligen Teilen der in 4 gezeigten Außenverzahnung 10 und des Wellengenerators 30, aus der Richtung der negativen y-Achse gesehen.
Wie in 5 gezeigt, ist die Innenverzahnung 20 derart angeordnet, dass in Richtung der Drehachse OX die Länge L₂₀ zwischen dem Ende 20E der Innenverzahnung 20 auf der Seite des Bodenteils 12 und der am weitesten vom offenen Ende des zylindrischen Teils 11 entfernten Position 5 mm oder mehr beträgt. In einer Ausbildung, in der die innere Fläche des Bodenteils 12 aus einer Ebene gebildet ist, wie im in 5 gezeigten Beispiel, ist die Position, die am weitesten vom offenen Ende des zylindrischen Teils 11 entfernt ist, die innere Fläche des Bodenteils. In einer Ausbildung, in der die innere Fläche des Bodenteils 12 keine Ebene ist und eine Nut 12a z. B. am innenflächenseitigen Rand des Bodenteils 12 gebildet ist, wie im in 6 gezeigten Beispiel, ist außerdem die Position, die am weitesten vom offenen Ende des zylindrischen Teils 11 entfernt ist, der tiefste Teil der Nut 12a.
Wie in 1A und 1B gezeigt, ist der Wellengenerator 30 ein Drehkörper, der um eine Drehachse OX drehbar ausgebildet ist und dessen Form aus der Richtung der Drehachse OX gesehen elliptisch ist. Der Wellengenerator 30 ist in den durch den zylindrischen Teil 11 definierten hohlen Teil derart eingesetzt, dass die Richtung der Drehachse OX entlang der Mittelachse des zylindrischen Teils 21 verläuft.
Wie in 1A gezeigt, drückt daher ein Teil des Wellengenerators 30 (der Teil in der Nähe des Schnittpunkts der Ellipse, die den Wellengenerator 30 definiert, und der großen Achse dieser Ellipse) auf einen Teil der inneren Umfangsfläche 112 der Außenverzahnung 10, der diesem Teil gegenüberliegt. Hierdurch wird die Außenverzahnung 10 verformt, und der gedrückte Teil der Außenverzahnung 10 wird in Richtung der Innenverzahnung 20 verformt. Hierbei greifen die Außenzähne 111a, die auf der äußeren Umfangsfläche 111 des gedrückten Teils der Außenverzahnung 10 gebildet sind, und die Innenzähne 212a ineinander, die diesem Teil gegenüberliegen und auf der inneren Umfangsfläche 212 eines Teils der Innenverzahnung 20 gebildet sind.
Wie in 1B gezeigt, ändert sich dann bei einer Drehung des Wellengenerators 30 die Position des Teils der inneren Umfangsfläche 112 der Außenverzahnung 10, der von einem Teil des Wellengenerators 30 gedrückt wird. Hierdurch ändern sich die Teile der Außenzähne 111a und die Teile der Innenzähne 212a, die miteinander in Eingriff stehen, entsprechend der Drehung des Wellengenerators 30.
Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils derart angeordnet ist, dass es näher am Bodenteil als das Ende der Innenverzahnung auf der Seite des Bodenteils positioniert ist.
Konkret ist der Wellengenerator 30, wie z. B. in 5 gezeigt, derart angeordnet, dass in Richtung der Drehachse OX das Ende 30E des Wellengenerators 30 auf der Seite des Bodenteils 12 näher am Bodenteil 12 als das Ende 20E der Innenverzahnung 20 auf der Seite des Bodenteils 12 positioniert ist.
Die Position des Endes 30E des Wellengenerators 30 auf der Seite des Bodenteils 12 sollte näher am Bodenteil 12 als das Ende 20E der Innenverzahnung 20 auf der Seite des Bodenteils 12 liegen, jedoch der Abstand vom Ende 30E des Wellengenerators 30 auf der Seite des Bodenteils 12 bis zum Ende 20E der Innenverzahnung 20 auf der Seite des Bodenteils 12 in Richtung der Drehachse OX beträgt bevorzugt 1 mm oder mehr. Diese Ausbildung kann die zwischen den Eingriffsteilen der Außenzähne 111a der Außenverzahnung 10 und der Innenzähne 212a der Innenverzahnung 20 erzeugten Spannungen ausreichend reduzieren. Der Abstand vom Ende 30E des Wellengenerators 30 auf der Seite des Bodenteils 12 bis zum Bodenteil 12 der Außenverzahnung 10 beträgt außerdem bevorzugt 2 mm oder mehr. Diese Ausbildung kann die Spannung der Außenverzahnung 10 ausreichend reduzieren, wenn die Außenverzahnung 10 durch Drücken des Wellengenerators 30 verformt wird.
Der Wellengenerator 30 kann außerdem derart angeordnet sein, dass das Ende 30E des Wellengenerators 30 auf der Seite des Bodenteils 12 in Richtung der Drehachse OX näher am Bodenteil 12 als das Ende 111aE auf der Seite des Bodenteils 12 an den Außenzähnen 111a der Außenverzahnung 10 positioniert ist.
Der Wellengenerator 30 kann außerdem in einem Bereich R_fit angeordnet sein, in dem in Richtung der Drehachse OX zumindest die Außenzähne 111a der Außenverzahnung 10 und die Innenzähne 212a der Innenverzahnung 20 ineinandergreifen können.
Bei der Zähnezahl n1 der Außenzähne der Außenverzahnung 10 und der Zähnezahl n2 der Innenzähne der Innenverzahnung 20 gilt bevorzugt n2 ≥ n1 + 2.
Dass die Länge der großen Achse des Wellengenerators 30, aus der Richtung der Drehachse OX gesehen, d2 - (1,25 × m + D) × 2 bis d2 - (m + D) × 2 beträgt, und die Länge der kleinen Achse des Wellengenerators 30, aus der Richtung der Drehachse OX gesehen, weniger als d2 - (m + D) × 2 -2m beträgt, ist unter dem Gesichtspunkt der Glättung der Drehung des Wellengetriebes 100 bevorzugt. Die obigen Symbole sind hier wie folgt.

m: Modul der Außenverzahnung 10
d2: Teilkreisdurchmesser, der aus der Zähnezahl n2 der Innenverzahnung 20 und m berechnet wird.
D: Felgendicke der Außenverzahnung 10

m beträgt bevorzugt unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung des Eingriffsverhältnisses 0,5 mm oder weniger. Wenn m in Millimetereinheit dargestellt wird, kann die Einheit weggelassen angegeben werden. In diesem Fall kann gesagt werden, dass m bevorzugt 0,5 oder weniger beträgt.
Wie oben erläutert, ist das Wellengetriebe 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit der aus Harz gebildeten Außenverzahnung 10, der Innenverzahnung 20 und dem Wellengenerator 30 versehen, wobei die Außenverzahnung 10 den zylindrischen Teil 11 in einer verformbaren zylindrischen Form und den Bodenteil 12 aufweist, der am axialen Ende des zylindrischen Teils 11 vorgesehen ist, wobei die mehreren Außenzähne 111a, die entlang der Umfangsrichtung aufgereiht sind, auf der äußeren Umfangsfläche 111 des zylindrischen Teils 11 gebildet sind, die Innenverzahnung 20 den zylindrischen Teil 21 in einer zylindrischen Form aufweist und derart angeordnet ist, dass die innere Umfangsfläche 212 des zylindrischen Teils 21 die Außenzähne 111a abdeckt, und auf der inneren Umfangsfläche 212 die mehreren Innenzähne 212a, die in die mehreren Außenzähne 111a eingreifen können und entlang der Umfangsrichtung aufgereiht sind, gebildet sind, und der Wellengenerator 30 ein Drehkörper ist, der um die Drehachse OX drehbar ausgebildet ist und dessen Form aus der Richtung der Drehachse OX gesehen, die die Richtung ist, in die die Drehachse OX gerichtet ist, elliptisch ist, und in einem hohlen Teil angeordnet ist, der durch den zylindrischen Teil 11 derart definiert ist, dass die Richtung der Drehachse OX entlang der Mittelachse des zylindrischen Teils 21 verläuft, wobei in Richtung der Drehachse OX das Ende 30E des Wellengenerators 30 auf der Seite des Bodenteils 12 derart angeordnet ist, dass es näher am Bodenteil 12 als das Ende 20E der Innenverzahnung 20 auf der Seite des Bodenteils 12 positioniert ist.
Hierdurch kann die Zugspannung entstehend auf der äußeren Fläche der Außenverzahnung 10 an der Kontaktstelle zwischen dem Wellengenerator 30 und der Außenverzahnung 10, bedingt durch die radiale Belastung, die durch Eingriff zwischen den Außenzähnen 111a der Außenverzahnung 10 und den Innenzähnen 212a der Innenverzahnung 20, die gegen den Wellengenerator 30 gedrückt sind, erzeugt wird, aus dem Eingriff zwischen den Außenzähnen 111a der Außenverzahnung 10 und den Innenzähnen 212a der Innenverzahnung 20 herausgeschoben werden.
Bei 7A, 7B und 7C ist es so, dass die Spannungen, die zwischen den Eingriffsteilen der Außenzähne 111a der Außenverzahnung 10 und der Innenzähne 212a der Innenverzahnung 20 erzeugt werden, durch CAE ermittelt wurden, wenn von einer Situation ausgegangen wurde, in der ein konstantes Drehmoment durch den Antrieb des Wellengetriebes 100 auf die Außenverzahnung 10 ausgeübt wird. Die hierbei verwendete Außenverzahnung 10 ist wie folgt. Die Innenverzahnung 20 und der Wellengenerator 30 wurden als starre Körper behandelt.
[Außenverzahnung]
Innendurchmesser: Ø 30 mm

m: 0,15 mm
Zähnezahl: 200
Material: TENAC (eingetragenes Warenzeichen) MG210, hergestellt von Asahi Kasei Corporation

In einer Ausbildung, in der in Richtung der Drehachse OX die Länge L₂₀ zwischen dem Ende 20E der Innenverzahnung 20 auf der Seite des Bodenteils 12 und der am weitesten vom offenen Ende des zylindrischen Teils 11 entfernten Position (tiefster Teil) 7 mm beträgt, ist festgestellt, dass wie in 7A gezeigt, wenn die Länge vom tiefsten Teil bis zum Ende 30E des Wellengenerators 30 auf der Seite des Bodenteils 12 7 mm (gestrichelte Linie in 7A) oder mehr beträgt, die zwischen den Eingriffsteilen erzeugte Spannung im Wesentlichen konstant ist, wobei jedoch, wenn die Länge weniger als 7 mm beträgt, die Spannung mit abnehmender dieser Länge reduziert wird. In einer Ausbildung, in der die Länge L₂₀ 5 mm beträgt, ist außerdem festgestellt, dass, wenn die Länge weniger als 5 mm beträgt, die Spannung reduziert wird, im Vergleich zum Fall, in dem die Länge vom tiefsten Teil bis zum Ende 30E des Wellengenerators 30 auf der Seite des Bodenteils 12 5 mm (gestrichelte Linie in 7B) oder mehr beträgt, wie in 7B gezeigt. In einer Ausbildung, in der die Länge L₂₀ 3,5 mm beträgt, ist außerdem festgestellt, dass, wenn die Länge weniger als 3,5 mm beträgt, die Spannung reduziert wird, im Vergleich zum Fall, in dem die Länge vom tiefsten Teil bis zum Ende 30E des Wellengenerators 30 auf der Seite des Bodenteils 12 3,5 mm (gestrichelte Linie in 7C) oder mehr beträgt, wie in 7C gezeigt.
Somit kann gemäß dem Wellengetriebe 100 der vorliegenden Ausführungsform die Spannungskonzentration in der Außenverzahnung 10 unterdrückt werden, wodurch die Haltbarkeit der Außenverzahnung 10 verbessert werden kann. Je länger die Länge L₂₀ ist, desto größer ist außerdem tendenziell die Breite der Spannungsreduktion, und die Länge L₂₀ beträgt bevorzugt 5 mm oder mehr.
Im Wellengetriebe 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist außerdem die Innenverzahnung 20 bevorzugt derart angeordnet, dass die Länge L₂₀ zwischen dem Ende 20E der Innenverzahnung 20 auf der Seite des Bodenteils 12 und der am weitesten vom offenen Ende des zylindrischen Teils 11 entfernten Position in Richtung der Drehachse OX 5 mm oder mehr beträgt. Hierdurch kann die Zugspannung, die durch die Verformung der Außenverzahnung 10 aufgrund der Einführung des Wellengenerators 30 in den hohlen Teil des zylindrischen Teils 11 erzeugt wird, unterdrückt werden. Folglich kann die Haltbarkeit der Außenverzahnung 10 weiter verbessert werden.
Im Wellengetriebe 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist außerdem der Wellengenerator 30 bevorzugt derart angeordnet, dass in Richtung der Drehachse OX das Ende 30E des Wellengenerators 30 auf der Seite des Bodenteils 12 näher am Bodenteil 12 als das Ende der Außenzähne 111a auf der Seite des Bodenteils 12 positioniert ist. Hierdurch wird der Schnittkoeffizient des Teils der Außenverzahnung 10, in dem die Außenzähne 111a nicht vorgesehen sind, verkleinert, so dass die Spannung der Außenverzahnung 10 durch Einstecken des Wellengenerators 30 in Richtung der Drehachse OX weiter reduziert werden kann.
Im Wellengetriebe 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt außerdem die Oberflächenrauigkeit Ra mindestens einer der äußeren Umfangsfläche 111 und der inneren Umfangsfläche 112 bevorzugt 1,6 µm oder weniger. Hierdurch wird die Gleiteigenschaft der Außenverzahnung 10 verbessert, so dass unterdrückt werden kann, dass durch Eingriff der Außenzähne 111a und der Innenzähne 212a sowie Drücken der Außenverzahnung 10 durch den Wellengenerator 30 die Glasfasern, die auf der Gleitfläche dazwischenliegen, als Schleifmittel dienen und der Verschleiß beschleunigt wird. Folglich kann die Haltbarkeit der Außenverzahnung 10 weiter verbessert werden.
Im Wellengetriebe 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist außerdem der Wellengenerator 30 in Richtung der Drehachse OX bevorzugt zumindest in einem Bereich R_fit angeordnet, in dem die Außenzähne 111a der Außenverzahnung 10 und die Innenzähne 212a der Innenverzahnung 20 ineinandergreifen können. Hierdurch kann die Spannung, die zwischen den Eingriffsteilen der Außenzähne 111a der Außenverzahnung 10 und der Innenzähne 212a der Innenverzahnung 20, die gegen den Wellengenerator 30 gedrückt sind, erzeugt wird, aus dem Eingriff zwischen den Außenzähnen 111a der Außenverzahnung 10 und den Innenzähnen 212a der Innenverzahnung 20 herausgeschoben werden. Daher wird die Außenverzahnung 10, die sich aufgrund der radialen Belastung auf die Innendurchmesserseite zu biegen versucht, vom Wellengenerator 30 gestützt. Folglich kann der Brechen des Teils im zylindrischen Teil 11 der Außenverzahnung 10 auf der Seite des Öffnungsendes unterdrückt werden.
Im Wellengetriebe 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Harz, aus dem die Außenverzahnung 10 gebildet wird, nicht besonders beschränkt, jedoch thermoplastisches Harz ist bevorzugt. Dies verbessert die Gleiteigenschaften der Außenverzahnung 10, so dass diese weniger verschleißanfällig wird, wodurch die Haltbarkeit gegen wiederholte Ermüdung verbessert wird. Thermoplastische Harze sind nicht auf die folgenden beschränkt, jedoch lassen sich z. B. anführen: Harze auf Polyolefinbasis, Harze auf Polyamidbasis, Harze auf Polyacetalbasis, Harze auf Polycarbonatbasis, Harze auf Polyesterbasis, Harze auf Polyetherketonbasis, Harze auf Polyetheretherketonbasis, Harze auf Polyethersulfonbasis, Harze auf Polyphenylensulfidbasis, thermoplastische Harze auf Polyetherimidbasis, thermoplastische fluorierte Harze und Harze auf Polyethylenterephthalatbasis sowie modifizierte thermoplastische Harze usw., die aus diesen modifiziert sind. Vor allem sind Harze auf Polyacetalbasis, Harze auf Polyetheretherketonbasis, Harze auf Polyamidbasis und Harze auf Polyethylenterephthalatbasis bevorzugt. Mehr bevorzugt ist das Harz, aus dem die Außenverzahnung 10 gebildet wird, Harze auf Polyacetalbasis. Die obige Harze auf Polyacetalbasis beziehen sich auf ein Polymer mit einer Oxymethylengruppe in der Hauptkette und sind nicht besonders beschränkt, und es können bekannte Harze auf Polyacetalbasis verwendet werden. Es kann lediglich eine Art von Harz auf Polyacetalbasis allein verwendet werden, oder zwei oder mehr Arten können in Kombination verwendet werden. Die in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Harze auf Polyacetalbasis sind nicht besonders beschränkt, jedoch lassen sich konkret z. B. Polyacetal-Homopolymere und Polyacetal-Copolymere sowie Mischungen davon anführen. Bspw. ist TENAC (eingetragenes Warenzeichen) MG210, hergestellt von Asahi Kasei Corporation als Harze auf Polyacetalbasis bevorzugt.
Dem thermoplastischen Harz können nach Bedarf Zusatzstoffe zugesetzt werden, soweit sie die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigen. Es ist jedoch bevorzugt, keine Glasfasern zu enthalten. Da hierdurch die Außenverzahnung 10 Flexibilität aufweist, kann die Spannung, die durch Einführung des Wellengenerators 30 in den zylindrischen Teil 11 verursacht wird, unterdrückt werden. Außerdem kann unterdrückt werden, dass die Glasfasern, die auf der Gleitfläche dazwischenliegen, als Schleifmittel dienen und der Verschleiß beschleunigt wird.
(Abgewandelte Beispiele)
Wie in 8 gezeigt, kann ein konvexer Teil 112a auf der Seite des Bodenteils 12 der inneren Umfangsfläche 112 vorgesehen sein. 8 ist eine Schnittansicht entlang der großen Achse des Wellengenerators 30 in einigen abgewandelten Beispielen des in 4 bis 6 gezeigten Wellengetriebes 100. Der konvexe Teil 112a kann derart vorgesehen sein, dass der Durchmesser des hohlen Teils, der durch den zylindrischen Teil 11 definiert ist, kürzer ist als die Länge des Wellengenerators 30 in Richtung der großen Achse, näher am Bodenteil 12 als das Ende 30E des Wellengenerators 30 auf der Seite des Bodenteils 12. In dem in 8 gezeigten Beispiel ist der konvexe Teil 112a über den gesamten Bereich vom Ende 30E bis zum Bodenteil 12 in Richtung der Drehachse OX vorgesehen, jedoch der konvexe Teil 112a kann zumindest teilweise einschließlich des Endes 30E vorgesehen sein. Hierdurch kann die Erzeugung übermäßiger Zugspannung aufgrund der Verschiebung des Wellengenerators 30 auf die Seite des Bodenteils 12 der Außenverzahnung 10 während des Antriebs des Wellengetriebes 100 unterdrückt werden.
Als weiteres Beispiel kann ein Verjüngungsteil 112b auf der Seite des Bodenteils 12 der inneren Umfangsfläche 112 vorgesehen sein, wie in 9 gezeigt. 9 ist eine Schnittansicht entlang der großen Achse des Wellengenerators 30 in einigen abgewandelten Beispielen des in 4 bis 6 gezeigten Wellengetriebes 100. Konkret kann der Verjüngungsteil 112b derart vorgesehen sein, dass der Durchmesser des hohlen Teils, der durch den zylindrischen Teil 11 definiert ist, kürzer ist als die Länge des Wellengenerators 30 in Richtung der großen Achse, näher am Bodenteil 12 als das Ende 30E des Wellengenerators 30 auf der Seite des Bodenteils 12. In dem in 9 gezeigten Beispiel ist der Verjüngungsteil 112b über den gesamten Bereich vom Bereich, der näher am offenen Ende als das Ende 30E liegt, bis zum Bodenteil 12 in Richtung der Drehachse OX vorgesehen, jedoch der Verjüngungsteil 112b kann zumindest teilweise einschließlich des Endes 30E vorgesehen sein. Hierdurch kann die Erzeugung übermäßiger Zugspannung aufgrund der Verschiebung des Wellengenerators 30 auf die Seite des Bodenteils 12 der Außenverzahnung 10 während des Antriebs des Wellengetriebes 100 unterdrückt werden.
Obwohl die obigen Ausführungsformen als repräsentative Beispiele erläutert wurden, ist es für den Fachmann klar, dass viele Änderungen und Ersetzungen im Rahmen und Umfang der vorliegenden Offenbarung möglich sind. Folglich soll die vorliegende Erfindung nicht derart interpretiert werden, dass sie durch die obigen Ausführungsformen beschränkt ist, und verschiedene Modifizierungen und Änderungen sind möglich, ohne vom Umfang der Patentansprüche abzuweichen.
ERLÄUTERUNG DER BEZUGSZEICHEN

10: Außenverzahnung
11: zylindrischer Teil (erster zylindrischer Teil)
12: Bodenteil
12a: Nut
20: Innenverzahnung
20E: Ende der Innenverzahnung auf der Seite des Bodenteils
21: zylindrischer Teil (zweiter zylindrischer Teil)
30: Wellengenerator
30E: Ende des Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils
100: Wellengetriebe
111: äußere Umfangsfläche (erste äußere Umfangsfläche)
111a: Außenzähne
111aE: Ende der Außenzähne auf der Seite des Bodenteils
112: innere Umfangsfläche (erste innere Umfangsfläche)
112a: konvexer Teil
112b: Verjüngungsteil
211: äußere Umfangsfläche (zweite äußere Umfangsfläche)
212: innere Umfangsfläche (zweite innere Umfangsfläche)
212a: Innenzähne

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006132726 [0003]

Claims

Wellengetriebe mit einer Außenverzahnung, einer Innenverzahnung und einem Wellengenerator, wobei die Außenverzahnung einen ersten zylindrischen Teil in einer verformbaren zylindrischen Form, der aus Harz gebildet ist, und einen Bodenteil aufweist, der am axialen Ende des ersten zylindrischen Teils vorgesehen ist, wobei mehrere Außenzähne, die entlang der Umfangsrichtung aufgereiht sind, auf einer ersten äußeren Umfangsfläche, die die äußere Umfangsfläche des ersten zylindrischen Teils ist, gebildet sind, die Innenverzahnung einen zweiten zylindrischen Teil in einer zylindrischen Form aufweist und derart angeordnet ist, dass eine zweite innere Umfangsfläche, die die innere Umfangsfläche des zweiten zylindrischen Teils ist, die mehreren Außenzähne abdeckt, und auf der zweiten inneren Umfangsfläche mehrere Innenzähne, die in die mehreren Außenzähne eingreifen können und entlang der Umfangsrichtung aufgereiht sind, gebildet sind, und der Wellengenerator ein Drehkörper ist, der um eine Drehachse drehbar ausgebildet ist und dessen Form aus der Richtung der Drehachse gesehen, die die Richtung ist, in die die Drehachse gerichtet ist, elliptisch ist, und in einem hohlen Teil angeordnet ist, der durch den ersten zylindrischen Teil derart definiert ist, dass die Richtung der Drehachse entlang der Mittelachse des zweiten zylindrischen Teils verläuft, wobei in Richtung der Drehachse das Ende des Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils derart angeordnet ist, dass es näher am Bodenteil als das Ende der Innenverzahnung auf der Seite des Bodenteils positioniert ist.
Wellengetriebe nach Anspruch 1, wobei der Abstand vom Ende des Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils bis zum Ende der Innenverzahnung auf der Seite des Bodenteils in Richtung der Drehachse 1 mm oder mehr beträgt.
Wellengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstand vom Ende des Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils bis zum Bodenteil der Außenverzahnung 2 mm oder mehr beträgt.
Wellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wellengenerator derart angeordnet ist, dass das Ende des Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils in Richtung der Drehachse näher am Bodenteil als das Ende der Außenzähne auf der Seite des Bodenteils positioniert ist.
Wellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Oberflächenrauigkeit Ra von mindestens einer der ersten äußeren Umfangsfläche und der ersten inneren Umfangsfläche 1,6 µm oder weniger beträgt.
Wellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Wellengenerator in Richtung der Drehachse in einem Bereich angeordnet ist, in dem zumindest die Außenzähne der Außenverzahnung und die Innenzähne der Innenverzahnung ineinandergreifen können.
Wellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein konvexer Abschnitt oder ein Verjüngungsteil derart vorgesehen ist, dass der Durchmesser des hohlen Teils, der durch den ersten zylindrischen Teil definiert ist, kürzer ist als die Länge des Wellengenerators in Richtung der großen Achse, näher am Bodenteil 12 als das Ende des Wellengenerators auf der Seite des Bodenteils.
Wellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mit der Zähnezahl n1 der Außenzähne der Außenverzahnung und der Zähnezahl n2 der Innenzähne der Innenverzahnung n2 ≥ n1 + 2 gilt.
Wellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Länge der großen Achse des Wellengenerators, aus der Richtung der Drehachse gesehen, d2 - (1,25 × m + D) × 2 bis d2 - (m + D) × 2 beträgt, die Länge der kleinen Achse des Wellengenerators, aus der Richtung der Drehachse gesehen, weniger als d2 - (m + D) × 2 - 2m beträgt, wobei hier m das Modul der Außenverzahnung ist, und d2 der Teilkreisdurchmesser ist, der aus der Zähnezahl n2 der Innenverzahnung und m berechnet wird, und D die Felgendicke der Außenverzahnung ist.
Wellengetriebe nach Anspruch 9, wobei das m 0,5 mm oder weniger beträgt.