DE10222696A1

DE10222696A1 - Lager mit geringem Gewicht und Wellengetriebevorrichtung

Info

Publication number: DE10222696A1
Application number: DE10222696A
Authority: DE
Inventors: Masaru Kobayashi
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive SE; Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-02-20
Also published as: US6968755B2; US7128469B2; US6682220B2; US20040184691A1; US20040083850A1; JP2002339990A; US20020174742A1

Abstract

Es werden eine Wellengetriebevorrichtung und ein Lager mit geringem Gewicht geschaffen. Ein äußerer oder ein innerer Lagerring des Lagers weist Fixieröffnungen auf, um eine Anbringung des Rings an einem anderen Element zu ermöglichen. Die Teile des Lagers, an denen Laufringflächen ausgebildet sind, sind aus einem Material auf Eisenbasis hergestellt, während das Lagerring-Hauptelement aus einem leichten Material hergestellt ist, das leichter ist als das Material auf Eisenbasis. Oberflächenbereiche, die Sitzeinrichtungen für Fixierbolzen bilden, sind plattiert, um die Festigkeit dieser Bereiche zu erhöhen. Die Wellengetriebevorrichtung beinhaltet ein starres Innenzahnrad, ein flexibles Außenzahnrad, das im Inneren des Innenzahnrads angeordnet ist, sowie einen Wellengenerator, der im Inneren des Außenzahnrads angeordnet ist. Das Innenzahnrad und das Außenzahnrad sind durch das Lager mit geringem Gewicht derart gekoppelt, dass eine Rotationsbewegung der Zahnräder relativ zueinander ermöglicht ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lager mit geringem Gewicht sowie auf eine Getriebevorrichtung mit wellenartiger Bewegung bzw. Wellengetriebevorrichtung, bei der ein starres, kreisförmiges, innenverzahntes Zahnrad bzw. Innenzahnrad und ein flexibles, kreisförmiges, außenverzahntes Zahnrad bzw. Außenzahnrad durch das Lager mit geringem Gewicht miteinander gekoppelt sind, so dass sich die Zahnräder relativ zueinander drehen können.

Beschreibung des Standes der Technik

In der JP-A-09-250608 hat der vorliegende Anmelder eine kompakte Wellengetriebeeinheit vorgeschlagen, die ein Schrägwälzlager verwendet. Die kompakte Wellengetriebeeinheit dieser Offenbarung besaß eine erste und eine zweite Endplatte, die an jedem Ende in Axialrichtung der Einheit angeordnet waren, eine zwischen die Endplatten integrierte haubenförmige Wellengetriebevorrichtung sowie ein Schrägwälzlager, das ein haubenförmiges flexibles Außenzahnrad und ein starres Innenzahnrad drehbar abstützt, die die Wellengetriebevorrichtung bilden, wobei ein Antriebsgehäuse durch einen Außenring des Schrägwälzlagers sowie die erste und die zweite Endplatte gebildet ist. In der JP-A-09-303496 hat dieser Anmelder ferner eine Wellengetriebeeinheit mit ähnlicher Konstruktion vorgeschlagen, die eine becherförmige Wellengetriebevorrichtung besaß.

Derartige Wellengetriebeeinheiten sind kompakt genug, um als Untersetzungsmechanismen von in Roboterarme integrierten Betätigungseinrichtungen sowie bei anderen derartigen Anwendungen verwendet zu werden, bei denen der Montageraum begrenzt ist. Generell ist es für die Bestandteile solcher Mechanismen erforderlich, dass sie ein geringes Gewicht aufweisen. Bei einer Wellengetriebeeinheit sind insbesondere das Schrägwälzlager und das starre Innenzahnrad schwer, so dass bei Möglichkeit einer Reduzierung des Gewichts dieser Teile wiederum die Möglichkeit gegeben wäre, das Gewicht der Wellengetriebeeinheit zu vermindern.

Die Laufringflächen des Schrägwälzlagers sowie die Zähne des starren Innenzahnrads müssen jedoch dauerhaft und verschleißbeständig sein, wodurch die Notwendigkeit zur Verwendung von schweren Materialien auf Eisenbasis entstanden ist. Außerdem sind die Lagerringe des Schrägwälzlagers und das starre Innenzahnrad an weiteren Elementen angebracht, wie z. B. dem Gehäuse der Einheit, so dass bei Herstellung dieser Elemente aus einem leichten Material, wie z. B. Aluminiumlegierung, die Elemente nicht in der Lage sind, dem Sitzbzw. Anlagedruck der Fixierbolzen standzuhalten, wodurch Sitzflächen entstehen, die fehlerhaft oder verformt sind und dergleichen, wodurch sich die Fixierkraft verschlechtert. Aus diesen Gründen war es schwierig, das Gewicht von Schrägwälzlagern und Wellengetriebeeinheiten zu reduzieren.

Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines leichten Schrägwälzlagers und einer leichten Wellengetriebevorrichtung, wobei das geringe Gewicht ohne Einbußen bei dem Leistungsvermögen der Lager- Laufringflächen oder der Verzahnung des starren Innenzahnrads erzielt wird, während gleichzeitig die Sitzflächenfestigkeit der Befestigungsflächen der Lagerringe und des starren Innenzahnrads der Wellengetriebevorrichtung gewährleistet wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Zum Erreichen des vorstehend genannten Ziels schafft die vorliegende Erfindung ein Lager mit geringem Gewicht, bei dem wenigstens in einem äußeren oder einem inneren Lagerring Fixieröffnungen ausgebildet sind, um den Ring an einem weiteren Element zu befestigen, wobei der Lagerring ein Lagerring- Hauptelement, in dem die Fixieröffnungen ausgebildet sind, sowie ein eine Laufringfläche bildendes Element aufweist, das an dem Lagerring-Hauptelement angebracht ist und eine Laufringfläche an einer Innenumfangsfläche oder einer Außenumfangsfläche bildet, wobei das eine Laufringfläche bildende Element aus einem Material auf Eisenbasis gebildet ist, das Lagerring-Hauptelement aus einem leichten Material gebildet ist, das leichter ist als das Material auf Eisenbasis, und wobei ein harter Plattierungsüberzug auf Oberflächenbereichen des Lagerring-Hauptelements ausgebildet ist, die eine Sitzeinrichtung für in den Fixieröffnungen verwendete Befestigungsglieder bilden.

Bei dem Überzug kann es sich um einen durch Elektroplattierung aufgebrachten oder um einen stromlos aufgebrachten Überzug aus Nickel oder Chrom handeln, und der Überzug kann eine Dicke von ca. 5 µm aufweisen. Bei dem leichten Material kann es sich um eine Legierung aus einem Leichtmetall, wie z. B. Aluminiumlegierung oder Titanlegierung, oder um einen Kunststoff oder ein Keramikmaterial handeln.

Wenn es sich bei dem genannten Ring um den äußeren Lagerring handelt, kann das Lagerring-Hauptelement aus Aluminiumlegierung gebildet sein, und das eine Laufringfläche bildende Element; das aus einem Material auf Eisenbasis besteht kann in die Aluminiumlegierung eingegossen sein oder in das Lagerring-Hauptelement eingesetzt sein, und zwar unter Verwendung eines Einpressvorgangs durch Schrumpfpassung oder dergleichen, um die beiden Elemente miteinander zu vereinen. Stattdessen kann das Lagerring-Hauptelement aus Titanlegierung gebildet sein, und es kann ein Schmiedevorgang zum Vereinigen des aus Eisenmaterial hergestellten und eine Laufringfläche bildenden Elements mit dem Lagerring-Hauptelement verwendet werden.

Handelt es sich bei dem Ring um den inneren Lagerring, kann das Lagerring- Hauptelement aus Titanlegierung gebildet sein, und das aus Eisenmaterial hergestellte, eine Laufringfläche bildende Element kann in die Titanlegierung eingegossen sein oder in das Lagerring-Hauptelement eingesetzt sein, und zwar unter Verwendung eines Pressvorgangs durch Schrumpfpassung oder dergleichen zum Vereinigen der beiden Elemente. Stattdessen kann das Lagerring- Hauptelement aus Aluminiumlegierung gebildet sein, und es kann ein Schmiedevorgang zum Vereinigen des aus Eisenmaterial hergestellten, eine Laufringfläche bildenden Elements mit dem Lagerring-Hauptelement verwendet werden.

Das vorstehende sowie weitere Ziele können auch mit einer Wellengetriebevorrichtung erreicht werden, die ein starres Innenzahnrad, ein flexibles Außenzahnrad, das im Inneren des Innenzahnrads angeordnet ist, einen darin angeordneten Wellengenerator sowie ein leichtes Lager mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration ausweist, das das starre Innenzahnrad und das flexible Außenzahnrad in einer derartigen Weise miteinander koppelt, dass eine relative Rotation zwischen den Innenzahnrad und dem Außenzahnrad stattfinden kann.

Das starre Innenzahnrad weist ein Zahnrad-Hauptelement sowie ein kreisförmiges, verzahnungsbildendes Element auf das an einer Innenumfangsfläche des Zahnrad-Hauptelements angebracht ist und auf dessen Innenumfangsfläche eine Innenverzahnung ausgebildet ist. Das verzahnungsbildende Element ist aus einem Material auf Eisenbasis gebildet, und das Zahnrad-Hauptelement kann aus einem leichten Material gebildet sein, das leichter ist als das Eisenmaterial.

Der Wellengenerator weist eine starre Steuerkurvenplatte und ein Kugellager auf, das auf eine Außenumfangsfläche der starren Steuerkurvenplatte gepasst ist. Die starre Steuerkurvenplatte kann aus einem leichten Material hergestellt sein, das leichter ist als das Eisenmaterial.

Wenn in dem Zahnrad-Hauptelement des starren Innenzahnrads Fixieröffnungen zur Anbringung an einem weiteren Element ausgebildet sind, ist es wünschenswert, einen harten Plattierungsüberzug eines Oberflächenbereichs vorzusehen, auf dem in den Fixieröffnungen verwendete Befestigungseinrichtungen aufsitzen. Bei dem harten Plattierungsüberzug kann es sich um einen durch Elektroplattierung oder stromlos aufgebrachten Überzug aus Nickel oder Chrom mit einer Dicke von ca. 5 µm handeln. Es ist bevorzugt, dass der Sitz einen Grenz-Kontaktdruck hat, der mindestens ca. 25 kgf/mm² beträgt. Bei dem leichten Material kann es sich um eine Legierung aus einem Leichtmetall, wie z. B. Aluminiumlegierung oder Titanlegierung, oder um einen Kunststoff oder ein Keramikmaterial handelt.

Bei der erfindungsgemäßen Wellengetriebevorrichtung, die somit ein starres Innenzahnrad, ein flexibles Außenzahnrad, das im Inneren des Innenzahnrads angeordnet ist einen darin angeordneten Wellengenerator sowie ein leichtes Lager aufweist das zum Koppeln des starren Innenzahnrads und des flexiblen Außenzahnrads in einer derartigen Weise konfiguriert ist, dass eine relative Rotationsbewegung zwischen dem Innenzahnrad und dem Außenzahnrad erfolgen kann, weist das starre Innenzahnrad ein Zahnrad-Hauptelement sowie ein kreisförmiges, verzahnungsbildendes Element auf, das an der Innenumfangsfläche des Zahnrad-Hauptelements angebracht ist und auf dessen Innenumfangsfläche eine Innenverzahnung ausgebildet ist, wobei das verzahnungsbildende Element aus einem Material auf Eisenbasis gebildet ist und das Zahnrad-Hauptelement aus einem leichten Material gebildet ist, das leichter ist als das Eisenmaterial. In dem Zahnrad-Hauptelement des starren Innenzahnrads sind Fixieröffnungen ausgebildet zur Befestigung desselben an einem weiteren Element, und ein Oberflächenbereich, der Sitzeinrichtungen für in den Fixieröffnungen verwendete Befestigungseinrichtungen bildet, weist einen Hartplattierungsüberzug auf. Bei dem harten Plattierungsüberzug kann es sich um einen durch Elektroplattierung oder um einen stromlos aufgebrachten Überzug aus Nickel oder Chrom mit einer Dicke von ca. 5 µm handeln. Die Befestigungseinrichtungs-Sitze weisen einen Grenz-Kontaktdruck auf, der mindestens ca. 25 kgf/mm² beträgt. Bei dem leichten Material kann es sich um eine Legierung aus einem Leichtmetall handeln, wie z. B. Aluminiumlegierung oder Titanlegierung, oder es kann sich um einen Kunststoff oder ein Keramikmaterial handeln.

Weitere Merkmale der Erfindung, ihre Ausbildung sowie verschiedene Vorteile werden aus den Begleitzeichnungen und der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung noch deutlicher.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer becherförmigen Wellengetriebeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der becherförmigen Wellengetriebeeinheit der Fig. 1.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Im Folgenden wird eine Wellengetriebeeinheit, bei der die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt, unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, bei der es sich um eine Schnittansicht einer becherförmigen Wellengetriebeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung handelt, sowie unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, die die Konfiguration der Wellengetriebevorrichtung darstellt. Die Wellengetriebevorrichtung 110 der Wellengetriebeeinheit 100 beinhaltet ein kreisförmiges, starres, innenverzahntes Zahnrad bzw. Innenzahnrad 120, auf dessen Innenumfangsfläche eine Innenverzahnung 123 vorgesehen ist, ein becherförmiges, flexibles, außenverzahntes Zahnrad bzw. Außenzahnrad 130, das im Inneren des starren Innenzahnrad 120 angeordnet ist, sowie einen elliptischen Wellengenerator 140, der im Inneren des flexiblen Außenzahnrads 130 angeordnet ist. Das flexible Außenzahnrad 130 und das starre Innenzahnrad 120 sind durch ein Schrägwälzlager 150 derart drehbar abgestützt, dass eine Rotation der Zahnräder 130 und 120 relativ zueinander ermöglicht ist. Bei dem starren Innenzahnrads 120 handelt es sich um ein zusammengesetztes Teil, das aus einem zylindrischen Zahnrad-Hauptelement 121 und aus einem eine Verzahnung bildenden Element 122 besteht, das in integraler Weise an einem Innenumfangsrand des Zahnrad-Hauptelements 121 angebracht ist. Auf einer Innenumfangsfläche die Verzahnung bildenden Elements 122 ist eine Innenverzahnung 123 vorgesehen.
Das becherförmige, flexible Außenzahnrad 130 beinhaltet einen zylindrischen Körper 131, eine Außenverzahnung 132, die auf einem Außenumfang um eine Öffnung an dem einen Ende des Körpers 131 herum ausgebildet ist, eine kreisförmige Membran 133, die in integraler Weise an einer Öffnung an dem anderen Ende des Körpers 131 ausgebildet ist, sowie eine dicke, ringförmige Erhebung 134, die in integraler Weise mit der Membran 133 ausgebildet ist. Der Wellengenerator 140 weist eine starre, elliptische Steuerkurvenplatte 141 und ein Kugellager 142 auf; das an dem Außenumfang der starren Steuerkurvenplatte 141 angebracht ist. Die starre Steuerkurvenplatte 141 besitzt eine axiale Öffnung 143 zur Kopplung mit einer Motorausgangswelle (nicht gezeigt).
Das Schrägwälzlager 150 beinhaltet einen Außenring 151, einen Innenring 155 sowie eine Mehrzahl von Rollen bzw. Wälzkörpern 160, die in einem zwischen dem Außenring 151 und dem Innenring 155 geschaffenen Laufring angeordnet sind. Bei dem Außenring 151 handelt es sich um ein zusammengesetztes Teil, das aus einem ringförmigen Außenring-Körperelement 152 sowie aus einem ringförmigen, eine Lauffläche bildenden Element des Außenrings bzw. einem Außenring-Laufflächenbildungselement 153 auf der Innenseite des Elements 152 besteht. Eine Innenumfangsfläche des Außenring-Laufringbildungselements 153 ist als V-förmige Laufringfläche ausgebildet. Der auf diese Weise ausgebildete Außenring 151 ist an einer kreisförmigen Endfläche des starren Innenzahnrads 120 mittels Bolzen 154 befestigt.
Bei dem Innenring 155 handelt es sich um ein zusammengesetztes Teil, das aus einem dicken, kreisförmigen Innenring-Körperelement 156 sowie aus einem ringförmigen, einen Laufring bildenden Element des Innenrings bzw. einem ringförmigen Innenring-Laufringbildungselement 157 an der Außenseite des Elements 156 besteht. Eine Außenumfangsfläche des Innenring-Laufringbildungselements 157 ist als V-förmige Laufringfläche ausgebildet. Der auf diese Weise ausgebildete Innenring 155 ist an der Erhebung 134 mittels Bolzen 158 befestigt. Ein äußeres Ende des Innenring-Körperelements 156 ist mit einem antriebsseitigen Element gekoppelt (nicht gezeigt). Eine kreisförmige Platte 170 ist an einer kreisförmigen Endfläche 152a vorgesehen, um eine Sitzeinrichtung für die Bolzen zu bilden. Eine Öldichtung 171 ist um einen Innenumfangsrand der Platte 170 herum vorgesehen; die Dichtung 171 wirkt als Dichtungseinrichtung zwischen dem Innenring 155 und dem Außenring 151.
Wenn der Wellengenerator 140 durch einen Motor rotationsmäßig bewegt wird, biegt er das Innenzahnrad 120 in eine elliptische Gestalt, wobei er die Enden der Ellipsenform in Eingriff mit dem Außenzahnrad 130 drückt und die Eingriffstellen um den Umfang herum bewegt, wodurch eine relative Rotation zwischen den Zahnrädern erzeugt wird, die sich auf Grund der Differenz in der Anzahl der Zähne der Zahnräder ergibt. Eine Eingangs-Rotationsgeschwindigkeit wird somit stark vermindert. Bei dem vorliegenden Beispiel ist das starre Innenzahnrad 120 festgelegt, und die reduzierte Rotation wird von der Seite des Innenring-Körperelements 156 abgegeben, das an dem flexiblen Außenzahnrad 130 angebracht ist.
Bei dem Lager-Außenring 151 handelt es sich somit um ein zusammengesetztes Teil, das aus dem Außenring-Körperelement 152 und dem Außenring- Laufringbildungselement 153 besteht. Gleichermaßen handelt es sich auch bei dem Innenring 155 um ein zusammengesetztes Teil, das aus dem Innenring- Körperelement 156 und dem Innenring-Laufringbildungselement 157 besteht. Weiterhin handelt es sich bei dem starren Innenzahnrad 120 um ein zusammengesetztes Teil, das aus dem Zahnrad-Hauptelement 121 und dem die Verzahnung bildenden Element 122 besteht. Das Außenring-Körperelement 152, das Innenring-Körperelement 156 sowie das die Verzahnung bildende Element 122 sind alle aus einem leichten Material gebildet, das leichter ist als ein Material auf Eisenbasis. Beispiele für verwendbare Materialien beinhalten Legierungen aus einem Leichtmetall, wie z. B. Aluminiumlegierung und Titanlegierung, Kunststoff und Keramikmaterialien. Andererseits sind das Außenring- Laufringbildungselement 153 und das Innenring-Laufringbildungselement 157, die Laufringflächen aufweisen, sowie das die Verzahnung bildende Element 122, auf dem die Innenverzahnung 123 ausgebildet ist, alle aus einem üblichen Material auf Eisenbasis gebildet. Bei dem vorliegenden Beispiel ist die starre Steuerkurvenplatte 141 des Wellengenerators 140 ebenfalls aus einer Legierung aus einem Leichtmetall, beispielsweise Aluminiumlegierung und Titanlegierung, oder aus einem Kunststoff oder Keramikmaterial gebildet.
Im Folgenden wird die Verfahrensweise zum Herstellen des zusammengesetzten Innen- und Außenrings 151 und 155 beschrieben. Zuerst werden das Außenring-Körperelement 152 und das Außenring-Laufringbildungselement 153 folgendermaßen aneinander angebracht.
Wenn das Außenring-Körperelement 152 aus Aluminiumlegierung gebildet ist, die einen höheren linearen Ausdehnungskoeffizienten als ein Material auf Eisenbasis aufweist, wird ein Aluminiumlegierungs-Gießvorgang zum Vereinigen des Außenring-Laufringbildungselements 153, das aus Material auf Eisenbasis hergestellt ist, mit dem Außenring-Körperelement 152 zu vereinigen. Die beiden Elemente können auch durch unter Schrumpfpassung oder dergleichen erfolgendes Einpressen des Außenring-Laufringbildungselements 153 in das Außenring-Körperelement 152 miteinander vereinigt werden. Nach Verwendung eines Gießvorgangs zum Vereinigen der Elemente kann die Innenumfangsfläche (Laufringfläche) des Außenring-Laufringbildungselements 153 unter Verwendung von Hochfrequenz- oder Laserhärtung gehärtet werden, worauf eine zerspanende Bearbeitung folgen kann.
Wenn das Außenring-Körperelement 152 aus Titanlegierung gebildet ist, die einen niedrigeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als ein Material auf Eisenbasis besitzt kann ein Schmiedevorgang zum Vereinigen des Außenring- Körperelements 152 mit dem aus Material auf Eisenbasis gebildeten Außenring-Laufringbildungselement 153 verwendet werden. Bei Verwendung eines Schmiedevorgangs können Berührungsflächen der beiden Elemente mit einem Klebstoff beschichtet werden. Eine Wärmebehandlung kann zum Härten der Innenumfangsfläche (Laufringfläche) des Außenring-Laufringbildungselements 153 im voraus verwendet werden, oder es kann eine Hochfrequenz- oder Laserhärtung nach der Vereinigung der Elemente verwendet werden.
Wenn die Differenz bei den linearen Ausdehnungskoeffizienten des Außenring-Körperelements 152 und des Außenring-Laufringbildungselements 153 geringer ist als 5 × 10^-6, können die Elemente unter Verwendung eines Gießvorgangs, eines Schmiedevorgangs, eines Schrumpfpassungsvorgangs oder unter Verwendung von Epoxiharz oder einem anderen derartigen Haftmittel miteinander vereinigt werden.
Im Folgenden wird die Verfahrensweise zum Vereinigen der Bestandteile des Innenrings 155 beschrieben. Wenn das Innenring-Körperelement 156 aus Titanlegierung gebildet ist; können das Innenring-Laufringbildungselement 157 und das Innenring-Körperelement 156 durch Eingießen des Innenring- Laufringbildungselements 157 auf Eisenbasis in die Titanlegierung miteinander vereinigt werden, oder dies kann durch unter Schrumpfpassung erfolgendes Einpressen oder dergleichen des Innenring-Laufringbildungselements 157 in das Innenring-Körperelement 156 erfolgen. Nach dem Gießvorgang kann die Innenumfangsfläche (Laufringfläche) des Innenring-Laufringbildungselements 157 durch Hochfrequenz- oder Laserhärten gehärtet werden, worauf eine zerspanende Bearbeitung folgen kann.
Bei Bildung des Innenring-Körperelements 156 aus Aluminiumlegierung kann ein Schmiedevorgang verwendet werden, um dieses mit dem Innenring- Laufringbildungselement 157 zu vereinigen, das aus einem Material auf Eisenbasis hergestellt ist. Die Elemente können auch durch unter Schrumpfpassung erfolgendes Pressen oder dergleichen vereinigt werden. Wenn ein Schmiedevorgang oder ein Presspassungsvorgang verwendet wird, kann ein Klebestoff auf die Kontaktflächen der beiden Elemente aufgebracht werden. Eine Wärmebehandlung kann vorab verwendet werden, um die Innenumfangsfläche (Laufringfläche) des Innenring-Laufringbildungselements 157 zu härten, oder es kann eine Hochfrequenz- oder Laserhärtung nach Vereinigung der Elemente zum Einsatz kommen. Wenn die Differenz in den linearen Ausdehungskoeffizienten des Innenring-Körperelements 156 und des Innenring-Laufringbildungselements 157 geringer ist als 5 × 10^-6, können die Elemente unter Verwendung eines Gießvorgangs, eines Schmiedevorgangs, eines Schrumpfpassungsvorgangs oder unter Verwendung von Epoxiharz oder anderen derartigen Haftmitteln miteinander vereinigt werden. Ab diesem Punkt können die Elemente 121 und 122 des starren Innenzahnrads 120 in derselben Weise miteinander vereinigt werden, wie dies bei dem vorstehend beschriebenen Außenring der Fall ist.
Zum Erhöhen der Festigkeit der Verbindung zwischen den zusammengesetzten Teilen des Innenrings 155 und des Außenrings 151 ist es wünschenswert, axiale und/oder umfangsmäßige Rippen vorzusehen, um ein Trennen der Teile voneinander zu verhindern. Es ist auch wünschenswert, dass die Dicke der Bereiche der Elemente 153 und 157, an denen Laufringe ausgebildet sind, wenigstens 1/5 des Durchmessers der Wälzkörper des Schrägwälzlagers 150 beträgt.
Bolzen 154 werden zum Befestigen des Außenring-Körperelements 152 an dem Zahnrad-Hauptelement 121 verwendet. Wenn die Bolzen bzw. Schrauben 154 auf der kreisförmigen Endfläche 152a des Außenring-Körperelements 152 aufsitzen, das aus einem leichten Material hergestellt ist, ist in manchen Fällen eine Leichtmetalllegierung möglicherweise nicht fest genug, wenn ein hoher Bolzensitzdruck bzw. Bolzenanpressdruck verwendet wird. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist in einem solchen Fall die kreisförmige Platte 170 aus einem Material auf Eisenbasis an der kreisförmigen Endfläche 152a des Außenring- Körperelements 152 angeordnet, so dass die Oberfläche der Platte 170 die Sitzeinrichtung für die Bolzen bildet. Ferner ist ein innenseitiger Rand der Platte 170 zur Bildung einer Öldichtung 171 konfiguriert. Durch Anbringen der Platte 170 wird somit auch eine Öldichtung gebildet, wodurch die Notwendigkeit zur separaten Anbringung einer Öldichtung eliminiert wird und auch ein Mechanismus zum Anbringen einer Öldichtung überflüssig gemacht wird.
Statt der Verwendung der Platte 170 kann der spezifizierte Grenzkontaktdruck der den Bolzensitz bildenden Endfläche 152a durch Bilden eines Plattierungsüberzugs aus Nickel oder Chrom mit einer Dicke von ca. 5 µm auf der Oberfläche der Endfläche 152a gesteigert werden. Ein Bolzensitzkontaktdruck beträgt überlicherweise von 25 kgf/mm² bis 37 kgf/mm², so dass es lediglich notwendig ist, die Oberflächenplattierung zum Erhöhen des Grenzkontaktdrucks der Endfläche 152a auf wenigstens dieses Niveau zu benutzen. In ähnlicher Weise sind Fixierbolzenöffnungen 125 und Gewindeöffnungen 128 in dem Zahnrad- Hauptelement 121 für Befestigungszwecke vorgesehen, und der Grenzkontaktdruck der kreisförmigen Endflächen 126 und 127, in denen die Bolzenöffnungen 125 ausgebildet sind, ist möglicherweise nicht ausreichend, wenn das Zahnrad-Hauptelement 121 aus einem Material wie Aluminiumlegierung gebildet ist. Auch in diesem Fall können die Oberflächen der Endflächen 126 und 127 plattiert werden, um den Grenzkontaktdruck auf ein angemessenes Niveau zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung ist vorstehend zwar unter Bezugnahme auf einen becherförmige Wellengetriebevorrichtung beschrieben worden, jedoch ist die Erfindung auch bei Wellengetriebevorrichtungen mit anderen Konfigurationen anwendbar. Die Erfindung kann auch bei Simplex-Schrägwälzlagern und anderen Lagern verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, sind bei dem leichten Lager gemäß der vorliegenden Erfindung die Außenring- und Innenring-Körperelemente aus leichten Materialien gebildet, und nur die Außenring- und Innenring- Laufringbildungselemente, die eine hohe Festigkeit haben müssen, sind aus einem Material auf Eisenbasis gebildet, wobei diese Elemente miteinander verbunden sind. Bolzensitzflächen sind plattiert, um sicherzustellen, dass sie zum Standhalten der Bolzenkontaktdrücke ausreichend fest sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, ein Lager zu erzielen, das sehr leicht ist und das sicher an anderen Elementen angebracht werden kann.
Die Erfindung schafft ferner eine Wellengetriebevorrichtung, bei der bei dem starren Innenzahnrad leichtes Material für das Zahnrad-Hauptelement verwendet wird und Material auf Eisenbasis für das die Verzahnung bildende Element verwendet wird, wobei die Bolzensitzflächenbereiche des Zahnrad- Haupteiements plattiert sind, um eine ausreichende Kontaktfestigkeit zu gewährleisten. Gemäß der vorliegenden Erfindung lässt sich somit eine leichte Wellengetriebevorrichtung verwirklichen, die sich sicher an anderen Elementen befestigen lässt.

Claims

1. Lager mit geringem Gewicht, bei dem wenigstens ein äußerer oder ein innerer Lagerring darin ausgebildete Fixieröffnungen zum Fixieren des Rings an einem anderen Element aufweist, wobei der Lagerring ein Lagerring- Hauptelement, in dem die Fixieröffnungen ausgebildet sind, sowie ein eine Laufringfläche bildendes Element aufweist, das an dem Lagerring-Hauptelement angebracht ist und eine Laufringfläche auf einer Innenumfangsfläche oder einer Außenumfangsfläche bildet;
wobei das eine Laufringfläche bildende Element aus einem Material auf Eisenbasis gebildet ist, das Lagerring-Hauptelement aus einem leichten Material gebildet ist, das leichter ist als das Material auf Eisenbasis, und wobei
ein harter Plattierungsüberzug auf Oberflächenbereichen des Lagerring- Hauptelements ausgebildet ist, die eine Sitzeinrichtung für in den Fixieröffnungen verwendete Befestigungseinrichtungen bilden.

2. Lager mit geringem Gewicht nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Plattierungsüberzug um einen durch Elektroplattierung aufgebrachten oder stromlos aufgebrachten Überzug aus Nickel oder Chrom handelt.

3. Lager mit geringem Gewicht nach Anspruch 2, wobei der Plattierungsüberzug eine Dicke von ca. 5 µm aufweist.

4. Lager mit geringem Gewicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich bei dem leichten Material um eine Legierung aus einem Leichtmetall, beispielsweise Aluminiumlegierung oder Titanlegierung, oder um Kunststoff oder Keramikmaterial handelt.

5. Lager mit geringem Gewicht nach Anspruch 1,
wobei es sich bei dem Lagerring um einen Außenring handelt;
wobei das Lagerring-Hauptelement aus Aluminiumlegierung gebildet ist; und
wobei das aus einem Material auf Eisenbasis bestehende, eine Laufringfläche bildende Element in die Aluminiumlegierung eingegossen ist und unter Verwendung eines unter Schrumpfpassung erfolgenden Pressvorgangs oder dergleichen in das Lagerring-Hauptelement eingesetzt ist, um die beiden Elemente miteinander zu vereinigen.

6. Lager mit geringem Gewicht nach Anspruch 1,
wobei es sich bei dem Lagerring um einen Innenring handelt;
wobei das Lagerring-Hauptelement aus Titanlegierung gebildet ist; und
wobei ein Schmiedevorgang zum Vereinigen des aus Material auf Eisenbasis bestehenden, eine Laufringfläche bildenden Elements mit dem Lagerring-Hauptelement verwendet wird.

7. Lager mit geringem Gewicht nach Anspruch 1,
wobei der Lagerring ein Innenring ist;
wobei das Lagerring-Hauptelement aus Titanlegierung gebildet ist; und
wobei das aus Material auf Eisenbasis bestehende, eine Laufringfläche bildende Element in die Titanlegierung eingegossen ist und unter Verwendung eines unter Schrumpfpassung erfolgenden Pressvorgangs oder dergleichen in das Lagerring-Hauptelement eingesetzt ist, um die beiden Elemente miteinander zu vereinigen.

8. Lager mit geringem Gewicht nach Anspruch 1,
wobei der Lagerring ein Innenring ist;
wobei das Lagerring-Hauptelement aus Aluminiumlegierung gebildet ist; und
wobei ein Schmiedevorgang zum Vereinigen des aus Material auf Eisenbasis bestehenden, eine Laufringfläche bildenden Elements mit dem Lagerring-Hauptelement verwendet wird.

9. Wellengetriebevorrichtung, mit einem starren Innenzahnrad, einem flexiblen Außenzahnrad, das im Inneren des Innenzahnrads angeordnet ist, einem Wellengenerator, der im Inneren des Innenzahnrads angeordnet ist, und mit einem Lager mit geringem Gewicht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das das starre Innenzahnrad und das flexible Außenzahnrad derart miteinander koppelt, dass eine relative Rotation zwischen dem Innenzahnrad und dem Außenzahnrad stattfinden kann.

10. Wellengetriebevorrichtung nach Anspruch 9,
wobei das starre Innenzahnrad ein Zahnrad-Hauptelement und ein kreisförmiges, eine Verzahnung bildendes Element aufweist, das an der Innenumfangsfläche des Zahnrad-Hauptelements angebracht ist und eine auf seiner Innenumfangsfläche ausgebildete Innenverzahnung aufweist; und
wobei das eine Verzahnung bildende Element aus einem Material auf Eisenbasis hergestellt ist und das Zahnrad-Hauptelement aus einem leichten Material hergestellt ist das leichter ist als das Material auf Eisenbasis.

11. Wellengetriebevorrichtung nach Anspruch 9,
wobei der Wellengenerator eine starre Steuerkurvenplatte und ein Kugellager aufweist, das auf der Außenumfangsfläche der starren Steuerkurvenplatte angeordnet ist; und
wobei die starre Steuerkurvenplatte aus einem leichten Material hergestellt ist, das leichter ist als ein Material auf Eisenbasis.

12. Wellengetriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
wobei das Zahnrad-Hauptelement des starren Innenzahnrads darin ausgebildete Fixieröffnungen aufweist, um eine Befestigung an einem anderen Element zu ermöglichen; und
wobei der Oberflächenbereich, auf dem in den Fixieröffnungen verwendete Befestigungseinrichtungen aufsitzen, mit einem harten Plattierungsüberzug versehen ist.

13. Wellengetriebevorrichtung nach Anspruch 12, wobei es sich bei dem Plattierungsüberzug um einen durch Elektroplattierung aufgebrachten oder einen stromlos aufgebrachten Überzug aus Nickel oder Chrom handelt.

14. Wellengetriebevorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Plattierungsüberzug eine Dicke im Bereich von 5 µm bis 40 µm aufweist.

15. Wellengetriebevorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Sitzeinrichtung einen Grenzkontaktdruck aufweist, der wenigstens ca. 25 kgf/mm² beträgt.

16. Wellengetriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei es sich bei dem leichten Material um eine Legierung aus einem Leichtmetall, beispielsweise Aluminiumlegierung oder Titanlegierung, oder um Kunststoff oder Keramikmaterial handelt.

17. Wellengetriebevorrichtung,
mit einem starren Innenzahnrad, einem flexiblen Außenzahnrad, das im Inneren des Innenzahnrads angeordnet ist, einem Wellengenerator, der im Inneren des Innenzahnrads angeordnet ist, und mit einem Lager mit geringem Gewicht, das zum derartigen Koppeln des starren Innenzahnrads und des flexiblen Außenzahnrads konfiguriert ist, dass eine relative Rotation zwischen dem Innenzahnrad und dem Außenzahnrad erfolgen kann;
wobei das starre Innenzahnrad ein Zahnrad-Hauptelement und ein kreisförmiges, eine Verzahnung bildendes Element aufweist, das an der Innenumfangsfläche des Zahnrad-Hauptelements angebracht ist und eine auf seiner Innenumfangsfläche ausgebildete Innenverzahnung aufweist, wobei das eine Verzahnung bildende Element aus einem Material auf Eisenbasis hergestellt ist und das Zahnrad-Hauptelement aus einem leichten Material hergestellt ist, das leichter ist als das Material auf Eisenbasis;
wobei das Zahnrad-Hauptelement des starren Innenzahnrads darin ausgebildete Fixieröffnungen aufweist, um eine Befestigung desselben an einem anderen Element zu ermöglichen; und
wobei der Oberflächenbereich, der Sitzeinrichtungen für in den Fixieröffnungen verwendete Befestigungseinrichtungen bildet, einen Hartplattierungsüberzug aufweist.

18. Wellengetriebevorrichtung nach Anspruch 17, wobei es sich bei dem Plattierungsüberzug um einen durch Elektroplattierung aufgebrachten oder um einen stromlos aufgebrachten Überzug aus Nickel oder Chrom handelt.

19. Wellengetriebevorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Plattierungsüberzug eine Dicke im Bereich von 5 µm bis 40 µm aufweist.

20. Wellengetriebevorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Sitzeinrichtung einen Grenzkontaktdruck aufweist, der mindestens ca. 25 kgf/mm² beträgt.

21. Wellengetriebevorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Wellengenerator eine starre Steuerkurvenplatte und ein Kugellager aufweist, das an einer Außenumfangsfläche der starren Steuerkurvenplatte angeordnet ist, wobei die starre Steuerkurvenplatte aus einem leichten Material gebildet ist, das leichter ist als ein Material auf Eisenbasis.

22. Wellengetriebevorrichtung nach Anspruch 17 oder 21, wobei es sich bei dem leichten Material um eine Legierung aus einem Leichtmetall, beispielsweise Aluminiumlegierung oder Titanlegierung, oder um Kunststoff oder Keramikmaterial handelt.