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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine zylinderhutförmige Getriebevorrichtung mit wellenartiger Bewegung bzw. Wellengetriebevorrichtung, in die ein zylinderhutförmiges, flexibles, außenverzahntes Zahnrad integriert ist. Im Spezielleren bezieht sie sich auf eine zylinderhutförmige Wellengetriebevorrichtung, bei der die Formgebung eines flexiblen außenverzahnten Zahnrads derart verbessert ist, dass sich ein Wellengenerator einfach in das flexible außenverzahnte Zahnrad einbringen läßt.
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DE 696 12 597 T2 zeigt ein flaches Wellenzahnradgetriebe, aufweisend:
eine erste Endplatte und eine zweite Endplatte, wobei in einer axialen Richtung an je einem Ende eine solche Endplatte vorgesehen ist;
ein zylinderhutförmiges, verformbares Zahnrad mit Außenverzahnung, das zwischen den Endplatten vorgesehen ist und aufweist: einen ringförmigen Körper, äußere Zähne, die an einer Außenumfangsfläche eines Öffnungsendes an einer Seite der ersten Endplatte gebildet sind, eine ringförmige Membran, die sich in radialer Richtung und nach auswärts von einem Öffnungsende des Körpers an einer Seite der zweiten Endplatte fortsetzt, und eine ringförmige, dicke Nabe, die sich in einen Außenrand der Membran fortsetzt;
ein ringförmiges, starres Zahnrad mit Innenverzahnung, das um die äußeren Zähne herum vorgesehen und an einer Innenumfangsfläche von ihm mit inneren Zähnen versehen ist, die mit den äußeren Zähnen in Eingriff bringbar sind;
einen Wellengenerator, der innerhalb des ringförmigen Körpers vorgesehen ist, wo die äußeren Zähne gebildet sind, wobei der Wellengenerator den Körper in radialer Richtung verformt, um die äußeren Zähne mit den inneren Zähnen teilweise in Eingriff zu bringen, und die in Eingriff befindlichen Bereiche in einer Umfangsrichtung bewegt;
eine Eingangswelle, die an dem Wellengenerator befestigt ist und sich durch den Wellengenerator hindurch erstreckt und an dem einen Endbereich von ihr an der ersten Endplatte drehbar gelagert ist und an dem anderen Endbereich an der zweiten Endplatte drehbar gelagert ist; und
ein Lager, das um den ringförmigen Körper des verformbaren Zahnrads mit Außenverzahnung vorgesehen ist und einen Außenring, der an der zweiten Endplatte befestigt ist, und einen Innenring aufweist, der an der ersten Endplatte befestigt ist.
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Der Außenring des Lagers ist an der zweiten Endplatte mittels der ringförmigen Nabe befestigt und der Innenring des Lagers ist mittels des starren Zahnrads mit Innenverzahnung an der ersten Endplatte befestigt, wobei das starre Zahnrad ein Bauteil ist, das von der ersten Endplatte getrennt vorgesehen ist.
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DE 695 19 423 T2 zeigt eine Zylinderhut-Zahnradeinrichtung mit flexiblem Eingriff, aufweisend: ein ringförmiges, starres Zahnrad mit Innenverzahnung, ein verformbares Zahnrad mit Außenverzahnung, das innerhalb des starren Zahnrads mit Innenverzahnung angeordnet ist, und einen Wellengenerator, der innerhalb des verformbaren Zahnrads mit Außenverzahnung angeordnet ist und das Zahnrad mit Außenverzahnung in einer radialen Richtung verformt, um dieses mit dem starren Zahnrad mit Innenverzahnung teilweise in Eingriff zu bringen und um eine Eingriffsposition zwischen diesen Zahnrädern in einer Umfangsrichtung zu drehen, wobei das verformbare Zahnrad mit Außenverzahnung einen zylindrischen Körper, der an einer Außenseite an dem einen offenen Ende mit äußeren Zähnen versehen ist, eine ringförmige Membran, deren innerer Rand mit dem anderen offenen Ende des Körpers kontinuierlich ist, und eine ringförmige Nabe aufweist, die mit einem äußeren Rand der Membran kontinuierlich ausgebildet ist, und wobei das Ende des Körpers des verformbaren Zahnrads mit Außenverzahnung an der Membranseite mit einem gekrümmten Bereich versehen ist, der rechtwinklig zu einer Einrichtungsachse gekrümmt ist, um sich gleichmäßig in den inneren Rand der Membran fortzusetzen. Ein Bereich des Körpers, der zu dem Beginn des gekrümmten Bereichs benachbart ist, ist als ein verdünnter Bereich mit einer geringeren Dicke als ein hierzu benachbarter Bereich ausgebildet.
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JP 09-273 609 A zeigt ein flexibles Zahnrad vom Zylinderhuttyp, das aus einem Körper, einer Membran und einer Nabe besteht. Der Körper und die Membran sind durch einen gebogenen Bereich miteinander verbunden. Die Dicke des gebogenen Bereichs ist größer als die Dicke des Körpers und die Dicke der Membran.
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JP 09-273 608 A zeigt ein flexibles außen verzahntes Zahnrad vom Zylinderhuttyp, das aus einem Körper, einer Membran und einer Nabe aufgebaut ist. In einem Schnitt der Membran, die von einer ebenen Fläche, welche eine Achse der Vorrichtung beinhaltet, geschnitten wird, wird eine Seite durch eine gerade Linie begrenzt, die sich in radialer Richtung erstreckt. Die andere Seite wird durch einen ersten hervorstehenden Bogen, einen zurückgesetzten Bogen und einen zweiten von der Seite der Nabe aus hervorstehenden Bogen begrenzt. Des erste hervorstehende Bogen hat von diesen Bögen die kleinste und der zurückgesetzte Bogens die größte Krümmung. Der zurückgesetzte Bogen ist in radialer Richtung in der Mitte angeordnet.
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Eine Wellengetriebevorrichtung, bei der ein flexibles außenverzahntes Zahnrad zylinderhutförmig ausgebildet ist, wie dies in den 1 und 2 dargestellt ist, ist bereits bekannt. In der vorliegenden Beschreibung wird eine Wellengetriebevorrichtung dieses Typs als zylinderhutförmige Wellengetriebevorrichtung bezeichnet.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, beinhaltet eine zylinderhutförmige Wellengetriebevorrichtung 11 ein kreisförmiges, starres, innenverzahntes Zahnrad 12, ein zylinderhutförmiges, flexibles, außenverzahntes Zahnrad 13, das im Inneren des starren innenverzahnten Zahnrads 12 angeordnet ist, sowie einen elliptischen Wellengenerator 14, der in das flexible außenverzahnte Zahnrad 13 eingepasst ist.
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Das flexible außenverzahnte Zahnrad 13 besitzt einen ringförmigen Körper 22, eine kreisförmige Membran 23, die mit einem am Innenumfang vorhandenen Endbereich 23a mit einer proximalen Öffnung des Körpers 22 verbunden ist, sowie eine dicke kreisförmige Erhebung 25, die in integraler Weise an einem am Außenumfang vorhandenen Endbereich 23b der Membran 23 ausgebildet ist und damit mit diesem verbunden ist. Eine Außenverzahnung 24 ist in integraler Weise auf einem Außenumfangsbereich der distalen Öffnung des Körpers 22 in Umfangsrichtung ausgebildet. Die kreisförmige Erhebung 25 wird dazu verwendet, das flexible außenverzahnte Zahnrad 13 an einem nicht gezeigten weiteren Element zu montieren, und der Körper 22 sowie die Membran 23 sind durch die Erhebung 25 in einem freitragenden Zustand abgestützt.
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Der Wellengenerator 14 beinhaltet eine hohle Nabe 14a, eine elliptische, starre Steuerflächenplatte 14b, die an einem Außenumfangsbereich der hohlen Nabe 14a angebracht ist, sowie ein Kugellager 14c, das am Außenumfang der starren Steuerflächenplatte 14b angebracht ist. Ein Bereich des Körpers 22, in dem die Außenverzahnung 24 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrads 13 ausgebildet ist, wird durch den Wellengenerator 14 in eine elliptische Gestalt verformt, wodurch zwei Außenverzahnungsbereiche, die sich an beiden Enden einer Hauptachse einer Ellipse befinden, mit der Innenverzahnung 12a des starren innenverzahnten Zahnrads 12 in Eingriff stehen. Wenn sich der Wellengenerator 14 in diesem Zustand um eine Vorrichtungsachse 11a dreht, bewegen sich diese Eingriffspositionen in Umfangsrichtung. Durch diese Bewegung wird eine relative Rotation zwischen dem flexiblen außenverzahnten Zahnrad 13 und dem starren innenverzahnten Zahnrad 12 nach Maßgabe einer Differenz in der Anzahl der Zähne zwischen dem außenverzahnten und dem innenverzahnten Zahnrad erzeugt. Wenn z. B. das starre innenverzahnte Zahnrad 12 festgelegt ist und der Wellengenerator 14 als Eingangselement für eine Rotation mit hoher Drehzahl verwendet wird, dient das außenverzahnte Zahnrad 13 als Ausgangselement für eine Rotation mit reduzierter Drehzahl, so dass ein Ausgangsdrehmoment mit reduzierter Drehzahl von dem außenverzahnten Zahnrad 13 abgenommen wird.
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Bei der zylinderhutförmigen Wellengetriebevorrichtung 11 mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion erfolgen die Arbeiten zum Integrieren des Wellengenerators 14 in das flexible außenverzahnte Zahnrad 13 durch Einführen des Wellengenerators 14 von einer Öffnung auf einer Seite, auf der die Außenverzahnung 24 des flexiblen außenverzahnten Zahnrads 13 ausgebildet ist. Dabei ist es jedoch notwendig, den einen elliptischen Umriss aufweisenden Wellengenerator 14 in einen die Außenverzahnung bildenden Bereich des flexiblen außenverzahnten Zahnrads 13, das eine zylindrische Formgebung aufweist, einzuführen, so dass sich die Montagearbeiten schwierig gestalten. Obwohl der Körper 22 flexibel ist, handelt es sich bei dem die Außenverzahnung bildenden Bereich desselben um den starrsten Bereich in dem Körper 22. Die Arbeiten zum Einbauen des Wellengenerators 14 unter Biegung des die Außenverzahnung bildenden Bereichs in eine elliptische Gestalt sind somit mühsam und schwierig.
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In Anbetracht hiervon besteht ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer zylinderhutförmigen Wellengetriebevorrichtung, bei der sich ein Wellengenerator in einfacher Weise an der Getriebevorrichtung montieren läßt.
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Zum Erreichen dieses Ziels sowie weiterer Ziele schafft die vorliegende Erfindung eine zylinderhutförmige Wellengetriebevorrichtung mit einem kreisförmigen, starren innenverzahnten Zahnrad; mit einem flexiblen außenverzahnten Zahnrad, das im Inneren des starren innenverzahnten Zahnrads angeordnet ist; und mit einem Wellengenerator, der im Inneren des flexiblen außenverzahnten Zahnrads angeordnet ist, um das außenverzahnte Zahnrad radial zu biegen und in partiellen Eingriff mit dem innenverzahnten Zahnrad zu bringen und in Eingriff stehende Bereiche dieser Zahnräder in Umfangsrichtung zu bewegen, wobei sich die Wellengetriebevorrichtung erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass das flexible außenverzahnte Zahnrad zylinderhutförmig ausgebildet ist und einen ringförmigen Körper, eine an einem Außenumfangsbereich einer ersten Öffnung des Körpers ausgebildete Außenverzahnung, eine kreisförmige Membran, die mit einem zweiten Öffnungsbereich des Körpers verbunden ist, sowie eine kreisförmige Erhebung aufweist, die mit einem Außenumfangsende der Membran verbunden ist,
dass der Wellengenerator an einer Stelle in einen Innenbereich des Körpers gepasst ist, an der die Außenverzahnung ausgebildet ist, und
dass die Formgebung eines Verbindungsbereichs der Membran und des Körpers und/oder die Formgebung des Körpers derart ausgeführt ist, dass sich der Wellengenerator von der zweiten Öffnung des Körpers aus in einfacher Weise in den Körper einführen läßt.
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Insbesondere weist der Körper erfindungsgemäß einen sich verjüngenden Bereich auf, der zwischen einer Seite der zweiten Öffnung des Körpers und einer Stelle, ab der die Außenverzahnung ausgebildet ist, ausgebildet ist. Der Durchmesser des sich verjüngenden Bereichs nimmt in Richtung auf die Außenverzahnung allmählich ab.
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Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Schnittansicht entlang einer Achse unter Darstellung einer herkömmlichen zylinderhutförmigen Wellengetriebevorrichtung;
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2 eine exemplarische Ansicht unter Darstellung eines Eingriffszustandes der zylinderhutförmigen Wellengetriebevorrichtung der 1;
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3 eine Schnittansicht entlang einer Achse unter Darstellung eines flexiblen außenverzahnten Zahnrads, bei dem die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt; und
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4 eine Schnittansicht entlang einer Achse unter Darstellung eines weiteren flexiblen außenverzahnten Zahnrads, bei dem die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt.
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3 zeigt eine Querschnittsgestalt eines flexiblen außenverzahnten Zahnrads gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und zwar geschnitten entlang einer Ebene, in der eine Achse des Zahnrads liegt. Das in 3 dargestellte, flexible außenverzahnte Zahnrad 1 kann anstelle des in den 1 und 2 dargestellten flexiblen außenverzahnten Zahnrads 13 verwendet werden und besitzt einen ringförmigen Körper 2, eine kreisförmige Membran 3, die mit der Seite der proximalen Öffnung bzw. zweiten Öffnung des Körpers 2 verbunden ist, sowie eine dicke kreisförmige bzw. kreisringförmige Erhebung 5, die in integraler Weise mit einem am Außenumfang befindlichen Endbereich der Membran 3 ausgebildet ist und damit mit dieser verbunden ist. An einem Außenumfangsbereich einer distalen Öffnung bzw. ersten Öffnung des Körpers 2 ist eine Außenverzahnung 4 in integraler Weise in Umfangsrichtung ausgebildet.
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Die Formgebung eines Verbindungsbereichs der Membran 3 und des Körpers 2 ist definiert durch einen gekrümmten Bereich 6, dessen Durchmesser bei Betrachtung entlang der Vorrichtungsachse 1a von der Membran 3 in Richtung auf den Körper 2 allmählich abnimmt. Ein Krümmungsradius R des gekrümmten Bereichs 6 ist weit größer als der des entsprechenden Bereichs einer herkömmlichen Getriebevorrichtung, wie sie in den 1 und 2 gezeigt ist. Die imaginäre Linie in 3 zeigt die Formgebung des herkömmlichen flexiblen außenverzahnten Zahnrads 13 an, das in den 1 und 2 dargestellt ist.
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Ein Wellengenerator 7 wird in das flexible außenverzahnte Zahnrad 1 mit dieser Formgebung integriert, indem er von der Seite der Membran 3 des flexiblen außenverzahnten Zahnrads 1 her eingeführt wird, wie dies in 3 in unterbrochenen Linien dargestellt ist. Da der Körper 2 in Richtung auf die Membran 3 breiter wird, läßt sich der Wellengenerator 7 in einfacher Weise einsetzen. Der Wellengenerator 7 kann somit in einfacher Weise in denjenigen Bereich des flexiblen außenverzahnten Zahnrads 1 eingepasst werden, an dem die Außenverzahnung 4 ausgebildet ist.
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4 zeigt eine Querschnittsgestalt eines flexiblen außenverzahnten Zahnrads gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und zwar geschnitten entlang einer Ebene, in der eine Achse des Zahnrads liegt. Das in 4 gezeigte, flexible außenverzahnte Zahnrad 1A kann ebenfalls anstelle des in den 1 und 2 gezeigten flexiblen außenverzahnten Zahnrads 13 verwendet werden, und es besitzt einen ringförmigen Körper 2A, eine kreisförmige Membran 3A, die mit einer Seite einer proximalen Öffnung bzw. zweiten Öffnung des Körpers 2A verbunden ist, sowie eine dicke kreisförmige Erhebung 5A, die in integraler Weise mit einem am Außenumfang befindlichen Endbereich der Membran 3A in integraler Weise ausgebildet ist und damit mit dieser verbunden ist. An einem Außenumfangsbereich auf der Seite der distalen Öffnung bzw. ersten Öffnung des Körpers 2A ist eine Außenverzahnung 4A in integraler Weise in Umfangsrichtung ausgebildet.
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Ein Bereich auf der Seite der zweiten Öffnung des Körpers 2A ist mit der Membran 3A über einen gekrümmten Bereich 6A mit kleinem Krümmungsradius verbunden. Ferner ist ein sich verjüngender Bereich 10 zwischen einem Bereich 8, der gleichmäßig mit dem gekrümmten Bereich 6A verbunden ist, und einer Stelle 9 ausgebildet, ab der außen die Außenverzahnung 4A ausgebildet ist. Der Durchmesser des sich verjüngenden Bereichs 10 nimmt in Richtung auf die Außenverzahnung 4A allmählich ab.
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Der Wellengenerator 7 wird ebenfalls von der Seite der Membran 3A des flexiblen außenverzahnten Zahnrads 1A her in das flexible außenverzahnte Zahnrad 1A mit dieser Formgebung eingepasst. Da der Körper 2A den sich verjüngenden Bereich 10 aufweist, der in Richtung auf die Membran 3A breiter ist, läßt sich der Wellengenerator 7 von der Membranseite her in einfacher Weise einführen. Der Wellengenerator 7 läßt sich somit in einfacher Weise in denjenigen Bereich des flexiblen außenverzahnten Zahnrads 1A einführen, an dem die Außenverzahnung 4A ausgebildet ist.
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Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist bei der zylinderhutförmigen Wellengetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Formgebung des Verbindungsbereichs der Membran und des Körpers und/oder die Formgebung des Körpers in dem flexiblen außenverzahnten Zahnrad derart definiert, dass sich der Wellengenerator von der membranseitigen Öffnung des Körpers her in einfacher Weise in den Körper einpassen läßt.
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Im Vergleich zu den herkömmlichen Wellengenerator-Einpassarbeiten, bei denen der Wellengenerator von der Seite des Öffnungsendes her, an dem die Außenverzahnung des außenverzahnten Zahnrads ausgebildet ist, in das flexible außenverzahnte Zahnrad eingesetzt wird, läßt sich somit gemäß der vorliegenden Erfindung der Wellengenerator sehr einfach in das flexible außenverzahnte Zahnrad einpassen.
