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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schmiermechanismus für eine Getriebevorrichtung mit wellenartiger Bewegung bzw. Wellengetriebevorrichtung und im Spezielleren auf einen Schmiermechanismus für eine Wellengetriebevorrichtung, der die Schmier-Haltbarkeit verlängert.
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2. Einschlägiger Stand der Technik
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Eine typische Wellengetriebevorrichtung beinhaltet ein ringförmiges, starres, innenverzahntes Zahnrad bzw. Innenzahnrad, ein flexibles, außenverzahntes Zahnrad bzw. Außenzahnrad, das nach Art eines Bechers geformt ist und im Inneren des starren Innenzahnrads angeordnet ist, sowie einen Wellengenerator zum Biegen des flexiblen Außenzahnrads in eine elliptische Form, so dass das flexible Außenzahnrad mit dem Innenzahnrad in Eingriff tritt, sowie zum Bewegen der in Eingriff befindlichen Stellen der beiden Zahnräder in Umfangsrichtung. Die Anzahl von Zähnen bei den beiden Zahnrädern unterscheidet sich normalerweise um zwei, so dass sich die in Eingriff befindlichen Stellen der Zahnräder in Umfangsrichtung bewegen und sich die beiden Zahnräder relativ zueinander drehen. Da das Innenzahnrad festgelegt ist, führt eine Rotation des Wellengenerators mit einer hohen Drehzahl unter Verwendung einer rotationsmäßigen Antriebsquelle mit hoher Drehzahl, wie z. B. eines Motors, zu einem Ausgangsdrehmoment mit beträchtlich verminderter Drehzahl, das von dem Außenzahnrad abgenommen werden kann.
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Die Wellengetriebevorrichtung weist zu schmierende, in Reibkontakt stehende Teile auf, die die miteinander in Eingriff tretenden Verzahnungsflächen der beiden Zahnräder, die in Reibkontakt tretenden Teile des Außenzahnrads und des Wellengenerators, die in Reibkontakt tretenden Teile innerhalb des Wellengenerators und dergleichen beinhalten. Normalerweise wird dieselbe Art von Schmiermitteln allen dieser Teile zugeführt.
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Die Art des Reibkontakts an jedem dieser geschmierten Teile ist jedoch verschieden, so dass die gewünschten Eigenschaften für die an solchen geschmierten Teilen verwendeten Schmiermittel ebenfalls verschieden sind. Bei einem herkömmlichen Schmiermechanismus, bei dem dieselbe Art von Schmiermittel zum Schmieren jedes Schmierteils einer Wellengetriebevorrichtung verwendet wird, treten Probleme hinsichtlich der Schmierung an manchen Schmierteilen früher auf als an anderen. Dies führt zu einer Einschränkung der Haltbarkeit der Schmierung der Wellengetriebevorrichtung insgesamt.
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JP 09 250 609 A beschreibt einen Schmiermechanismus für eine Wellengetriebevorrichtung, wobei die Wellengetriebevorrichtung aufweist: ein ringförmiges, starres Innenzahnrad, ein ringförmiges, flexibles Außenzahnrad und einen Wellengenerator zum Biegen des Außenzahnrads in seiner Radialrichtung, so dass das Außenzahnrad in partiellen Eingriff mit dem Innenzahnrad tritt, und zum Bewegen der miteinander in Eingriff befindlichen Teile des Innenzahnrads und des Außenzahnrads in Umfangsrichtung. Ein erstes, hochviskoses Schmiermittel mit hoher Schmierfilmtragfähigkeit ist zwischen Verzahnungsteile des Innenzahnrads und des Außenzahnrads gefüllt, und ein zweites, niedrigviskoses Schmiermittel mit niedrigen Planschverlusten ist in einen durch eine Dichtung vom Verzahnungsraum mit dem hochviskosen Schmiermittel abgetrennten Raum innerhalb des Außenzahnrads, in dem der Wellengenerator angeordnet ist, gefüllt.
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Der Schmiermechanismus für eine Wellengetriebevorrichtung, wie er in
JP 09 053 707 A beschrieben wird, sieht vor, dass das einem Zahneingriff durch einen ersten Fettkanal zugeführte Fett seitlich aus dem Verzahnungsbereich austritt und in einem seitlichen Auffangraum aufgefangen wird. Von dort tritt es durch eine Öffnung in einen zweiten Fettkanal ein, der wiederum den ersten Fettkanal speist und das Fett wieder dem Zahneingriff zuführt. Bei laufendem Getriebe entsteht so ein kontinuierlicher Fettkreislauf, in den jedoch das Kugellager des Wellengenerators nicht einbezogen ist. Gleiches gilt für den bei Wellengetriebevorrichtungen ebenfalls schmierungsbedürftigen Gleitbereich zwischen dem Außenzahnrad und dem Außenring des Kugellagers des Wellengenerators.
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US 4 825 720 A beschreibt, dass ein Kugellager eines Wellengenerators einer Wellengetriebevorrichtung mit einem Festschmierstoff, ausreichend geschmiert werden kann.
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JP 10 019 092 A beschreibt eine Getriebevorrichtung mit flexiblem Eingriff, bei der auf der Innenumfangsfläche eines elastischen, außen verzahnten Zahnrades eine Nickel-Phosphor-Beschichtung ausgebildet ist. Die Beschichtung ist mit PTFE imprägniert, das als Feststoff-Schmiermittel wirkt
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Schmiermechanismus für eine Wellengetriebevorrichtung, der die Haltbarkeit der Schmierung der Wellengetriebevorrichtung verlängern kann.
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Zum Erreichen des vorstehenden sowie weiterer Ziele schafft die vorliegende Erfindung einen Schmiermechanismus für eine Wellengetriebevorrichtung, wobei die Wellengetriebevorrichtung Folgendes aufweist: ein ringförmiges, starres Innenzahnrad, ein ringförmiges, flexibles Außenzahnrad und einen Wellengenerator zum Biegen des Außenzahnrads in Radialrichtung, so dass das Außenzahnrad in partiellen Eingriff mit dem Innenzahnrad tritt, und zum Bewegen der miteinander in Eingriff befindlichen Teile des Innenzahnrads und des Außenzahnrads in Umfangsrichtung, wobei der Schmiermechanismus Folgendes aufweist: Fett, das zwischen Verzahnungsteile des Innenzahnrads und des Außenzahnrads gefüllt ist, sowie ein Feststoff-Schmiermittel, das an in Reibungsberührung tretenden Teilen innerhalb des Wellengenerators sowie an in Reibungsberührung tretenden Teilen des Außenzahnrads und des Wellengenerators angebracht ist.
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Das Fett weist eine grundlegende Ölviskosität von 68 mm2/s (bei 40°C) und eine Walkpenetration (bei 25°C) im Bereich von 220 bis 295 auf. Das Feststoff-Schmiermittel ist durch durch Mischen eines Fetts mit einem Harz sowie durch Härten der Mischung durch Erwärmen hergestellt worden und an einer Innenumfangsfläche des Außenzahnrads angebracht, die mit dem Wellengenerator in Berührung tritt. Der Wellengenerator hat einen starren Wellengetriebe-Einsatz, ein Wellengetriebe-Lager, das zwischen eine Außenumfangsfläche des Wellengetriebe-Einsatzes und eine Innenumfangsfläche des Außenzahnrads gepasst ist, sowie eine Festhalteeinrichtung für das Wellengetriebe-Lager, obei das Feststoff-Schmiermittel an der Festhalteeinrichtung angebracht werden.
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Bei dem Schmiermechanismus für eine Wellengetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die in Reibungsberührung tretenden Teile der miteinander in Eingriff tretenden Verzahnungsteile der beiden Zahnräder in Fett gepackt, das eine hohe grundlegende Ölviskosität sowie eine vorteilhafte Scherstabilität aufweist (d. h. ein für diese Teile passendes Schmiermittel). Ferner wird an den in Reibungsberührung tretenden Teilen an der Innenseite des Wellengenerators sowie an den in Reibungsberührung tretenden Teilen zwischen dem Wellengenerator und dem Außenzahnrad ein Feststoff-Schmiermittel mit einer niedrigen grundlegenden Ölviskosität und einem geringen Verformungswiderstand (d. h. ein anderes, für diese Teile geeignetes Schmiermittel) verwendet. Dadurch lässt sich die Haltbarkeit der Schmierung ohne Beeinträchtigung der Effizienz der Wellengetriebevorrichtung verlängern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine Längsschnittansicht unter Darstellung eines Beispiels einer becherförmigen Wellengetriebevorrichtung, in die der Schmiermechanismus der vorliegenden Erfindung integriert ist.
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2 zeigt eine Frontalansicht der Wellengetriebevorrichtung der 1.
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3 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des Schmiermechanismus der in 1 gezeigten Wellengetriebevorrichtung.
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BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine becherförmige Wellengetriebevorrichtung beschrieben, bei der die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt.
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Die 1 und 2 zeigen eine Längsschnittansicht bzw. eine Frontalansicht unter Darstellung einer becherförmigen Wellengetriebevorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung Anwendung finden kann. Wie in diesen Zeichnungen gezeigt ist, ist die becherförmige Wellengetriebevorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels gebildet aus einem ringförmigen, starren, innenverzahnten Zahnrad bzw. Innenzahnrad 2, einem becherförmigen, flexiblen, außenverzahnten Zahnrad bzw. Außenzahnrad 3, das auf der Innenseite des starren Innenzahnrads 2 angeordnet ist, sowie aus einem Wellengenerator 4, der einen elliptischen Umriss aufweist und in das flexible Außenzahnrad 3 gepasst ist.
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Das becherförmige flexible Außenzahnrad 3 besitzt einen zylindrischen Rumpfteil bzw. Körperteil 31, eine ringförmige Membran 32, die sich in Radialrichtung von dem Rand einer Öffnung an dem einen Ende des Körperteils 31 weg erstreckt, eine ringförmige Erhebung 33, die in integraler Weise mit der Innenumfangsfläche der Membran 32 ausgebildet ist, sowie eine Außenverzahnung 34, die auf der Außenumfangsfläche einer Öffnung an dem anderen Ende des Körperteils 31 ausgebildet ist. Die Außenverzahnung 34 ist dazu ausgebildet, mit einer Innenverzahnung 21 des starren Innenzahnrads 2 in Eingriff zu treten.
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Der Wellengenerator 4 weist einen starren Wellengetriebe-Einsatz 41 mit elliptischem Umriss sowie ein Wellengetriebe-Lager 42 auf, das auf die Außenumfangsfläche des Wellengetriebe-Einsatzes 41 gepasst ist. Das Wellengetriebe-Lager 42 ist gebildet aus einem Innenring 43, der auf die Außenumfangsfläche des Wellengetriebe-Einsatzes 41 gepasst ist, einem Außenring 44, der in die Innenumfangsfläche 35 des Körperteils des flexiblen Außenzahnrads 3 gepasst ist, Kugeln 45, die frei wälzbar zwischen dem Innenring 43 und dem Außenring 44 eingefügt sind, sowie aus einer Festhalteeinrichtung 49, die die Kugeln 45 in einer vorbestimmten Position hält, jedoch eine freie Rotation der Kugeln 45 zulässt. Genauer gesagt ist die Außenumfangsfläche 46 des Außenrings 44 in Reibungsberührung mit der Innenumfangsfläche 35 des Körperteils des Außenzahnrads 3. Eine Wälzkontaktfläche 47 mit kreisbogenförmigem Querschnitt ist in der Außenumfangsfläche des Innenrings 43 ausgebildet, und eine Wälzkontaktfläche 48 mit kreisförmigem Querschnitt ist in der Innenumfangsfläche des Außenrings 44 ausgebildet. Die Kugeln 45 befinden sich in Reibkontakt mit den Wälzkontaktflächen 47 und 48.
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Der Wellengenerator 4 biegt den mit der Außenverzahnung ausgebildeten Teil des flexiblen Außenzahnrads 3 in eine elliptische Gestalt, wobei die Außenverzahnung 34 mit den Teilen der Innenverzahnung 21 an Positionen an beiden Enden der Hauptachse der Ellipse in Eingriff tritt. Wenn der Wellengenerator 4 durch einen Motor oder dergleichen rotationsmäßig angetrieben wird, bewegen sich die in Eingriff befindlichen Teile der Zahnräder 2 und 3 in Umfangsrichtung. Eine Differenz in der Anzahl von Zähnen zwischen den Zahnrädern 2 und 3 verursacht eine relative Rotation der Zahnräder 2 und 3. Diese Differenz in der Anzahl von Zähnen beträgt normalerweise zwei, und das starre Innenzahnrad 2 ist normalerweise an einem Vorrichtungsgehäuse oder dergleichen festgelegt, so dass ein Ausgangsdrehmoment mit einer gemäß der Differenz in der Anzahl von Zähnen beträchtlich reduzierten Drehzahl von dem flexiblen Außenzahnrad 3 abgenommen werden kann.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Innenzahnrad 2 aus einer Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit oder aus einer Kupferlegierung gebildet sein. Das Außenzahnrad 3 kann aus Baustahl oder nicht rostendem Stahl gebildet sein. Der Außenring 44 des Wellengetriebe-Lagers 42 des Wellengenerators 4 kann aus SUJ2, nicht rostendem Stahl oder Berylliumkupfer gebildet sein. Der Innenring 43 kann ebenfalls aus SUJ2, nicht rostendem Stahl oder Berylliumkupfer gebildet sein, und die Kugeln 45 können aus einem Keramikmaterial (Si3N4) gebildet sein.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 3 ein Schmiermechanismus für die Wellengetriebevorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben, deren Konfiguration vorstehend erläutert worden ist. Die in Reibungsberührung tretenden Teile der miteinander in Eingriff tretenden Verzahnungsteile des Innenzahnrads 2 und des Außenzahnrads 3 sind mit einem Fett 6 gefüllt bzw. in ein Fett 6 gepackt, das eine hohe grundlegende Ölviskosität sowie eine günstige Scherstabilität aufweist. Als ein Beispiel ist ein Fett bevorzugt, dessen grundlegende Ölviskosität 68 mm2/s (bei 40°C) (JISK 2220) beträgt und dessen Walkpenetration (bei 25°C) im Bereich von 220 bis 295 liegt (d. h. ein Fett, dessen Walkpenetration gemäß NLGI (National Lubricating Grease Institute) im Bereich von 2 bis 3 liegt). Andererseits ist zum Schmieren der in Reibungsberührung tretenden Teile des Außenzahnrads 3 und des Wellengenerators 4 ein Feststoff-Schmiermittel 8 an einem diesen Teilen 7 benachbarten Teil der Innenumfangsfläche 35 des Körperteils angebracht. Zum Schmieren der in Reibungsberührung tretenden Teile 9 des Wellengetriebe-Lagers 42 ist ferner ein Feststoff-Schmiermittel 10 an der Festhalteeinrichtung 49 angebracht.
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Ein Schmiermittel, das durch Mischen eines Fetts mit niedriger grundlegender Ölviskosität mit einem Harz mit geringem Verformungswiderstand sowie durch Härten der Mischung durch Erwärmung gebildet wird, kann vorzugsweise für die vorstehend genannten Feststoff-Schmiermittel verwendet werden.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, sind bei dem Schmiermechanismus für eine Wellengetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die in Reibungsberührung tretenden Teile der miteinander in Eingriff tretenden Verzahnungsteile der beiden Zahnräder mit einem Fett gefüllt bzw. geschmiert, das eine hohe grundlegende Ölviskosität und eine günstige Scherstabilität aufweist. An diesen Teilen wird das Außenzahnrad wiederholt gebogen und mit dem Innenzahnrad in Eingriff gebracht. Durch dieses Biegen wird das Schmiermittel von zwischen den verzahnten Teilen verdrängt, so dass es leicht dazu kommen kann, dass diese Teile unzulänglich geschmiert werden. Andererseits wird bei der vorliegenden Erfindung ein Schmiermittel mit einer hohen grundlegenden Ölviskosität und einer vorteilhaften Scherstabilität verwendet, das ein Herausdrücken des Fetts aus den Schmierteilen mit dem Ergebnis einer unzulänglichen Schmierung verhindern kann.
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Wenn die in Reibungsberührung tretenden Teile auf der Innenseite des Wellengenerators sowie die in Reibungsberührung tretenden Teile zwischen dem Wellengenerator und dem Außenzahnrad ebenfalls mit einem äußerst viskosen Schmiermittel versehen wären, wäre der Rührwiderstand des Schmiermittels hoch, wodurch sich der Leistungsverlust erhöht und sich die Gesamteffizienz der Wellengetriebevorrichtung vermindert. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind jedoch Feststoff-Schmiermittel an diesen Teilen angeordnet, so dass die Teile geschmiert werden können, ohne dass solche Probleme wie Leistungsverluste verursacht werden.
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Aus den vorstehend angeführten Gründen schafft die vorliegende Erfindung einen Schmiermechanismus für eine Wellengetriebevorrichtung, der die Lebensdauer der Schmierung ohne Beeinträchtigung der Effizienz der Wellengetriebevorrichtung verlängern kann.
