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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine innen verzahnte Getriebeeinheit mit einem zusammengesetzten Wälzlager, das radiale und axiale Lasten tragen kann, und auf ein Wellgetriebe, das eingerichtet ist, diese innen verzahnte Getriebeeinheit zu benutzen.
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Stand der Technik
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Kleine und kompakte Wellgetriebe werden in Antriebsmechanismen, wie z. B. Werkzeugmaschinen und Roboterhänden, als Reduktionsgetriebe verwendet. Ein Wellgetriebe besteht aus drei Komponenten: einem steifen, innen verzahnten Zahnrad, einem flexiblen, außen verzahnten Zahnrad und einem Wellgenerator, wobei das steife, innen verzahnte Zahnrad und das flexible, außen verzahnte Zahnrad durch ein Lager so abgestützt sind, dass sie in der Lage sind, gegeneinander zu rotieren. Die am meisten bekannten Beispiele für Wellgetriebe sind diejenigen, die als becherförmige Getriebe, in denen das flexible, außen verzahnte Zahnrad eine Becherform hat, bekannt sind, diejenigen, die als Zylinderhutgetriebe, in denen das Zahnrad die Form eines Zylinderhuts hat, bekannt sind, und diejenigen, die als Getriebe vom flachen Typ bekannt sind, in denen das Zahnrad eine zylindrische Form hat.
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Patentdokument 1 (
JP-A 2001-336588 ) offenbart ein Wellgetriebe vom Bechertyp, Patentdokument 2 (
JP-A 09-280325 ) offenbart ein Wellgetriebe vom Zylinderhuttyp, und Patentdokument 3 (
JP-A 2009-156461 ,
6) offenbart ein Wellgetriebe vom flachen Typ. In den Patentdokumenten 1 und 2 ist ein Mechanismus offenbart, bei dem ein Kreuzrollenlager verwendet wird, um ein steifes, innen verzahntes Zahnrad und ein flexibles, außen verzahntes Zahnrad so abzustützen, dass sie in der Lage sind, gegeneinander zu rotieren.
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Im Patentdokument 4 schlägt der Anmelder ein zusammengesetztes Wälzlager vor, das Lasten in radialer Richtung und in Axialrichtung tragen kann.
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Dokumente des Standes der Technik
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Patentdokumente:
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- Patentdokument 1: JP-A 2001-336588
- Patentdokument 2: JP-A 09-280325
- Patentdokument 3: JP-A 2009-156461
- Patentdokument 4: WO 2005/103515
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösender Aufgaben
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Wenn die Ausdehnung des Wellgetriebes in axialer Richtung reduziert wird, um das Getriebe flacher zu machen, wird auch die Größe des Lagers reduziert und das Lager verliert unvermeidlich an Steifigkeit. Daher besteht, wenn eine hohe Steifigkeit erforderlich ist, eine Beschränkung, das Wellgetriebe flacher zu machen.
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In Anbetracht des zuvor Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine innen verzahnte Getriebeeinheit mit einem zusammengesetzten Wälzlager bereitzustellen, die benutzt werden können, um ein Reduktionsgetriebe, wie z. B. ein Wellgetriebe, mit einem flacheren Profil zu versehen, wobei eine hohe Steifigkeit aufrecht erhalten wird.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein flaches und sehr steifes Wellgetriebe bereitzustellen, das eingerichtet ist, eine innen verzahnte Getriebeeinheit mit einem zusammengesetztem Wälzlager zu verwenden.
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Mittel zum Lösen der Aufgaben
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Um die zuvor beschriebenen Aufgaben zu lösen, ist die innen verzahnte Getriebeeinheit mit einem zusammengesetzten Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
ein innen verzahntes Zahnrad und ein zusammengesetztes Wälzlager; wobei
das innen verzahnte Zahnrad eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche, die einander in Richtung der Rotationszentralachse des Getriebes gegenüberliegen und sich in einer Richtung rechtwinklig zur Rotationszentralachse erstrecken, und eine kreisförmige äußere Umfangsfläche und eine kreisförmige innere Umfangsfläche, die zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche angeordnet sind, hat, wobei auf der kreisförmigen inneren Umfangsfläche eine Innenverzahnung ausgebildet ist;
das zusammengesetzte Wälzlager einen inneren Ringbereich, der integral mit dem innen verzahnten Zahnrad ausgebildet ist, einen äußeren Ring und mehrere erste rollende Objekte, mehrere zweite rollende Objekte und mehrere dritte rollende Objekte hat, die in einem rollbaren Zustand zwischen dem inneren Ringbereich und dem äußeren Ringbereich eingefügt sind;
der innere Ringbereich eine erste Innenringlauffläche, die auf der ersten Stirnfläche des innen verzahnten Zahnrades ausgebildet ist, eine zweite Innenringlauffläche, die auf der zweiten Stirnfläche des innen verzahnten Zahnrades ausgebildet ist, und eine dritte Innenringlauffläche, die auf der kreisförmigen äußeren Umfangsfläche des innen verzahnten Zahnrades ausgebildet ist, hat;
der äußere Ring eine erste Außenringlauffläche, die der ersten Innenringlauffläche gegenüberliegt, eine zweite Außenringlauffläche, die der zweiten Innenringlauffläche gegenüberliegt, und eine dritte Außenringlauffläche, die der dritten Innenringlauffläche gegenüberliegt, hat;
die ersten rollenden Objekte für ein Axialdrucklager zwischen der ersten Innenringlauffläche und der ersten Außenringlauffläche eingefügt sind, die zweiten rollenden Objekte für ein Axialdrucklager zwischen der zweiten Innenringlauffläche und der zweiten Außenringlauffläche eingefügt sind; und
die dritten rollenden Objekte für ein Radiallager zwischen der dritten Innenringlauffläche und der dritten Außenringlauffläche eingefügt sind.
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Der äußere Ring kann aus einer ersten Stirnplatte, die eine Stirnfläche hat, auf der die erste Außenringlauffläche ausgebildet ist, einer zweiten Stirnplatte mit einer Stirnfläche, auf der die zweite Außenringlauffläche ausgebildet ist, und einem zylindrischen Element, das zwischen der ersten Stirnplatte und der zweiten Stirnplatte angeordnet ist und eine kreisförmige innere Umfangsfläche hat, auf der die dritte Außenringlauffläche ausgebildet ist, aufgebaut sein.
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Der Aufbau kann auch ein erstes Halteelement für ein Axialdrucklager, in dem die ersten rollenden Objekte in einem rollbaren Zustand zwischen der ersten Innenringlauffläche und der ersten Außenringlauffläche gehalten werden, ein zweites Halteelement für ein Axialdrucklager, in dem die zweiten rollenden Elemente in einem rollbaren Zustand zwischen der zweiten Innenringlauffläche und der zweiten Außenringlauffläche gehalten werden, und ein Paar dritter Haltebereiche für ein Radiallager aufweisen, die sich von den Enden des ersten Halteelements und des zweiten Haltelements in einen Bereich zwischen der dritten Innenringlauffläche und der dritten Außenringlauffläche erstrecken, wobei die dritten rollenden Objekte in einem rollbaren Zustand zwischen der dritten Innenringlauffläche und der dritten Außenringlauffläche gehalten werden.
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Weiterhin werden als erste, zweite und dritte rollende Objekte vorzugsweise säulenförmige Rollen verwendet. Alternativ können auch Kugeln als rollende Objekte verwendet werden.
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Als Nächstes ist das Wellgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist:
ein ringförmiges steifes, innen verzahntes Zahnrad;
ein flexibles, außen verzahntes Zahnrad, das koaxial innerhalb des steifen, innen verzahnten Zahnrades angeordnet ist;
einen Wellgenerator, um zu bewirken, dass sich das flexible, außen verzahnte Zahnrad in einer nicht kreisförmigen Art und Weise verbiegt, um die Außenverzahnung des flexiblen, außen verzahnten Zahnrades in der Umfangsrichtung teilweise in Eingriff mit der Innenverzahnung des steifen, innen verzahnten Zahnrades zu bringen und durch Bewegen der Eingriffspositionen der Zahnräder in der Umfangsrichtung eine relative Rotation zwischen den Zahnrädern zu erzeugen; und
ein zusammengesetztes Wälzlager zum Abstützen des steifen, innen verzahnten Zahnrades und des flexiblen, außen verzahnten Zahnrades in einem Zustand, der es den beiden Zahnrädern erlaubt, relativ zueinander zu rotieren;
wobei das steife, innen verzahnte Zahnrad ein erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche, die einander in der Richtung der Rotationszentralachse des Getriebes gegenüberliegen und sich in einer Richtung rechtwinklig zur Rotationszentralachse erstrecken, eine kreisförmige äußere Umfangsfläche und eine kreisförmige innere Umfangsfläche, die zwischen der ersten Stirnfläche und der zweiten Stirnfläche angeordnet sind, hat, wobei auf der kreisförmigen inneren Umfangsfläche eine Innenverzahnung ausgebildet ist;
das zusammengesetzte Wälzlager einen Innenringbereich, der integral mit dem innen verzahnten Zahnrad ausgebildet ist, einen äußeren Ring und mehrere erste rollende Objekte, mehrere zweite rollende Objekte und mehrere dritte rollende Objekte, die in einem rollbaren Zustand zwischen dem inneren Ringbereich und dem äußeren Ring eingeführt sind, hat;
der innere Ringbereich eine erste Innenringlauffläche, die auf der ersten Stirnfläche des innen verzahnten Zahnrades ausgebildet ist, eine zweite Innenringlauffläche, die auf der zweiten Stirnfläche des innen verzahnten Zahnrades ausgebildet ist, und eine dritte Innenringlauffläche, die auf der kreisförmigen äußeren Umfangsfläche des innen verzahnten Zahnrades ausgebildet ist, hat;
der äußere Ring eine erste Außenringlauffläche, die der ersten Innenringlauffläche gegenüberliegt, eine zweite Außenringlauffläche, die der zweiten Innenringlauffläche gegenüberliegt, und eine dritte Außenringlauffläche, die der dritten Innenringlauffläche gegenüberliegt, hat;
die ersten rollenden Objekte für ein Axialdrucklager zwischen der ersten Innenringlauffläche und der ersten Außenringlauffläche eingefügt sind;
die zweiten rollenden Objekte für ein Axialdrucklager zwischen der zweiten Innenringlauffläche und der zweiten Außenringlauffläche eingefügt sind; und
die dritten rollenden Objekte für ein Radiallager zwischen der dritten Innenringlauffläche und der dritten Außenringlauffläche eingefügt sind.
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In der vorliegenden Erfindung wird ein zusammengesetztes Wälzlager, das zum Abstützen axialer Kraft erste und zweite rollende Objekte und zum Abstützen radialer Kraft dritte rollende Objekte aufweist, als Lager verwendet, um das steife, innen verzahnte Zahnrad und das flexible, außen verzahnte Zahnrad in einen Zustand abzustützen, der es ihnen erlaubt, gegeneinander zu rotieren. Mit dem zusammengesetzten Wälzlager kann mit geringerem Installationsraum eine höhere Steifigkeit erreicht werden als mit einem konventionellen Kreuzrollenlager oder einem Spur- bzw. Traglager. Da das steife, innen verzahnte Zahnrad mit dem inneren Ringbereich des zusammengesetzten Wälzlagers in einem einzigen Bauteil integriert ist, besteht kein Bedarf für einen Befestigungsbereich, um diese beiden Elemente miteinander zu verbinden, was effektiv ist, um das Wellgetriebe kleiner und kompakter zu machen. Demzufolge kann erfindungsgemäß ein sehr steifes und flaches Wellgetriebe erhalten werden.
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Der äußere Ring kann aus einer ersten Stirnplatte mit einer Stirnfläche, auf der die erste Außenringlauffläche ausgebildet ist, einer zweiten Stirnplatte mit einer Stirnfläche, auf der die zweite Außenringlauffläche ausgebildet ist, und einem zylindrischen Element aufgebaut sein, das zwischen der ersten Stirnplatte und der zweiten Stirnplatte angeordnet ist und eine kreisförmige Innenumfangsfläche hat, auf der die dritte Außenringlauffläche ausgebildet ist.
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Wenn die vorliegende Erfindung in einem Wellgetriebe vom Zylinderhuttyp benutzt wird, ist das flexible, außen verzahnte Zahnrad ein zylinderhutförmiges Zahnrad mit einem zylindrischen Bereich, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, einer scheibenförmigen Membran, die sich von einem Ende des zylindrischen Bereichs in radialer Richtung nach außen erstreckt, einer ringförmigen Nabe, die sich vom Außenumfangsrand der Membran fortsetzt, und einer Außenverzahnung, die auf dem äußeren Umfangsflächenbereich am anderen Ende des zylindrischen Bereichs ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Nabe entweder an der ersten Stirnplatte oder an der zweiten Stirnplatte des zusammengesetzten Wälzlagers befestigt, oder die Nabe ist integral als Teil einer der beiden Stirnplatten ausgebildet.
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Wenn die vorliegende Erfindung in einem becherförmigen Wellgetriebe verwendet wird, ist das flexible, außen verzahnte Zahnrad ein becherförmiges Zahnrad, das einen zylindrischen Bereich, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, eine scheibenförmige Membran, die sich von einem Ende des zylindrischen Bereichs in radialer Richtung nach innen erstreckt, eine scheibenförmige oder ringförmige Nabe, die sich vom inneren Umfangsrand der Membran aus fortsetzt, und eine Außenverzahnung aufweist, die auf dem äußeren Umfangsflächenbereich am anderen Ende des zylindrischen Bereichs ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Nabe entweder an der ersten Stirnplatte oder an der zweiten Stirnplatte des zusammengesetzten Wälzlagers ausgebildet, oder die Nabe ist integral als Teil einer der beiden Stirnplatten ausgebildet.
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Wenn die vorliegende Erfindung darüber hinaus in einem Wellgetriebe mit einem flachen Profil angewandt wird:
hat das Wellgetriebe ein zweites, steifes, innen verzahntes Zahnrad, das zwischen dem steifen, innen verzahnten Zahnrad und einer von der ersten Stirnplatte und der zweiten Stirnplatte des äußeren Ringes angeordnet ist;
ist das flexible, außen verzahnte Zahnrad, auf dem die Außenverzahnung ausgebildet ist, entlang der kreisförmigen äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bereichs, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, ausgebildet;
ist das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad entweder an der Stirnplatte befestigt oder integral als Teil der Stirnplatte ausgebildet;
hat das flexible, außen verzahnte Zahnrad weniger Zähne als das steife, innen verzahnte Zahnrad und die gleiche Anzahl an Zähnen wie das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad; und
wird das flexible, außen verzahnte Zahnrad durch den Wellgenerator in nicht kreisförmiger Art und Weise verbogen und teilweise in Eingriff mit dem steifen, innen verzahnten Zahnrad und dem zweiten steifen, innen verzahnten Zahnrad gebracht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Schnittansicht, die eine innen verzahnte Getriebeeinheit mit einem zusammengesetzten Wälzlager zeigt, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird.
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2 ist eine Frontansicht und eine Schnittansicht, die ein Wellgetriebe mit einem flachen Profil zeigt, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird.
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3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die das Wellgetriebe aus 2 zeigt.
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4 ist eine Schnittansicht, die ein Wellgetriebe vom Zylinderhuttyp zeigt, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird.
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Art, die Erfindung auszuführen
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Ein Ausführungsbeispiel einer innen verzahnten Getriebeeinheit mit einem zusammengesetzten Wälzlager und einem Wellgetriebe, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird, wird im Folgenden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Innenverzahnte Getriebeeinheit mit einem zusammengesetzten Wälzlager
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1 ist eine Schnittansicht, die eine innen verzahnte Getriebeeinheit mit einem zusammengesetztem Wälzlager zeigt. Die innen verzahnte Getriebeeinheit 1 mit einem zusammengesetzten Wälzlager hat ein innen verzahntes Zahnrad 2 und ein zusammengesetztes Wälzlager 3. Das innen verzahnte Zahnrad 2 ist zusammengesetzt aus einem ringförmigen Element mit einem rechteckigen Querschnitt, das auf seinen beiden Seiten eine erste Stirnfläche 4 bzw. eine zweite Stirnfläche 5 hat, die flache Flächen sind, die sich in einer Richtung rechtwinklig zur Zentralachse 1a des Getriebes erstrecken, wobei zwischen den Rändern am äußeren Umfang der ersten Stirnfläche 4 und der zweiten Stirnfläche 5 eine kreisförmige äußere Umfangsfläche 6 ausgebildet ist, und zwischen ihren Rändern am inneren Umfang eine kreisförmige innere Umfangsfläche 7 ausgebildet ist. Auf der kreisförmigen inneren Umfangsfläche 7 ist in Richtung des Umfangs eine Innenverzahnung 8 ausgebildet.
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Das zusammengesetzte Wälzlager 3 hat einen inneren Ringbereich 11, der integral mit dem innen verzahnten Zahnrad 2 ausgebildet ist, einen äußeren Ring 12 und mehrere erste Rollen 13 (erste rollende Objekte) für ein Axialdrucklager, mehrere zweiten Rollen 14 (zweite rollende Objekte) für ein Axialdrucklager und mehrere dritte Rollen 15 (dritte rollende Objekte) für ein radiales Lager, wobei alle Rollen in einem rollbaren Zustand zwischen den inneren Ringbereich 11 und den äußeren Ring 12 eingefügt sind. Der innere Ringbereich 11 besteht aus einer ersten Innenringlauffläche 16, die auf dem äußeren Umfangsrandbereich der ersten Stirnfläche 4 des innen verzahnten Zahnrades 2 ausgebildet ist, einer zweiten Innenringlauffläche 17, die auf dem äußeren Umfangsrandbereich der zweiten Stirnfläche 5 des innen verzahnten Zahnrades 2 ausgebildet ist, und einer dritten Innenringlauffläche 18, die auf der kreisförmigen äußeren Umfangsfläche 6 des innen verzahnten Zahnrades 2 ausgebildet ist. Der äußere Ring 12 hat eine erste äußere Ringlauffläche 19, die in Richtung der Zentralachse 1a der ersten Innenringlauffläche 16 des Getriebes in einem festen Abstand gegenüberliegt, eine zweite äußere Ringlauffläche 20, die in Richtung der Zentralachse 1a der zweiten Innenringlauffläche 17 des Getriebes in einem festen Abstand gegenüberliegt, und eine dritte Außenringlauffläche 21, die der dritten Innenringlauffläche 18 in der Radialrichtung des Getriebes in einem festen Abstand gegenüberliegt.
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Die mehreren ersten Rollen 13 für ein Axialdrucklager sind in einem rollbaren Zustand zwischen die erste Innenringlauffläche 16 und die erste Außenringlauffläche 19 eingefügt. Die mehreren zweiten Rollen 14 für ein Axialdrucklager sind in einem rollbaren Zustand zwischen die zweite Innenringlauffläche 17 und die zweite Außenringlauffläche 20 eingefügt. Die mehreren dritten Rollen 15 für ein Radiallager sind in einem rollbaren Zustand zwischen die dritte Innenringlauffläche 18 und die dritte Außenringlauffläche 21 eingefügt. Vorzugsweise werden Radiallager verwendet, die vollständig aus Rollen aufgebaut sind, um die Belastbarkeit zu verbessern und eine Schrägstellung zu reduzieren.
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Der äußere Ring 12 ist aus drei Elementen aufgebaut: einer ersten Stirnplatte 22 mit einer inneren Stirnfläche, auf der die erste äußere Ringlauffläche 19 ausgebildet ist, einer zweiten Stirnplatte 23 mit einer inneren Stirnfläche, auf der die zweite äußere Ringlauffläche 20 ausgebildet ist, und einem zylindrischen Element 24, das koaxial zwischen der ersten Stirnplatte 22 und der zweiten Stirnplatte 23 angeordnet ist und eine kreisförmige innere Umfangsfläche hat, auf der die dritte Außenringlauffläche 21 ausgebildet ist. Diese drei Elemente sind durch mehrere Befestigungsbolzen 25 (die in der Zeichnung durch einfach gepunktete Linien dargestellt sind) aneinander befestigt. Die erste Stirnplatte 22, die zweite Stirnplatte 23 und das zylindrische Element 24 haben alle den gleichen äußeren Durchmesser und die Durchmesser der zentralen Durchgangsöffnungen 22b, 23b, die in der ersten und der zweiten Stirnplatte 22, 23 ausgebildet sind, sind größer als der Innendurchmesser des innen verzahnten Zahnrades 2.
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Als Nächstes wird zwischen der ersten Innenringlauffläche 16 und der ersten Außenringlauffläche 19 ein erstes Halteelement 26 für ein Axialdrucklager eingefügt. In dem ersten Halteelement 26 sind in festen Winkelintervallen entlang der Umfangsrichtung Rollenhalteöffnungen 26a ausgebildet, und die ersten Rollen 13 werden in einem rollbaren Zustand in den Rollenhalteöffnungen 26a gehalten. Genauso ist zwischen der anderen, zweiten Innenringlauffläche 17 und der zweiten Außenringlauffläche 20 ein zweites Halteelement 27 ausgebildet, und in diesem zweiten Halteelement sind in festen Winkelintervallen entlang der Umfangsrichtung Rollenhalteöffnungen 27a ausgebildet. Die zweiten Rollen 14 werden in einem rollbaren Zustand in den Rollenhalteöffnungen 27a gehalten. Im vorliegenden Beispiel werden säulenförmige Rollen als rollende Objekte verwendet, aber es können auch rollende Objekte benutzt werden, die eine andere Form haben.
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In den Enden am äußeren Umfangsrand des ersten Halteelements 26 und des zweiten Halteelements 27 für ein Axialdrucklager sind dritte Haltebereiche 26b, 27b für ein radiales Lager ausgebildet, die in rechten Winkeln gebogen sind und sich aufeinander zu erstrecken. Die Position der dritten Rollen 15 wird in der Axialdruckrichtung (der Richtung der Zentralachse 1a des Getriebes) durch diese Haltebereich 26b, 27b beschränkt.
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Die innen verzahnte Getriebeeinheit 1 mit einem zusammengesetzten Wälzlager mit diesem Aufbau kann als ein innen verzahntes Zahnrad eines Reduktionsgetriebes verwendet werden, und sein zusammengesetztes Wälzlager kann als ein Lager verwendet werden, um ein Zahnrad oder eine rotierende Welle abzustützen, die gegenüber dem innen verzahnten Zahnrad rotieren. Durch Verwenden der innen verzahnten Getriebeeinheit 1 mit einem zusammengesetzten Wälzlager kann ein flaches und sehr steifes Reduktionsgetriebe erhalten werden.
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Wellgetriebe vom flachen Typ
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Die 2(a) und (b) sind eine Frontansicht und eine Schnittansicht eines Wellgetriebes vom flachen Typ, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird, und 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht davon. Das Wellgetriebe 30 hat ringförmige erste und zweite steife, innen verzahnte Zahnräder 31, 32, ein flexibles, außen verzahntes Zahnrad 33, das koaxial innerhalb der ersten und zweiten steifen, innen verzahnten Zahnräder 31, 32 angeordnet ist, und einen Wellgenerator 37, der bewirkt, dass sich das flexible, außen verzahnte Zahnrad 33 in einer nicht kreisförmigen Art verformt, so dass die Außenverzahnung 34 des flexiblen, außen verzahnten Zahnrades 33 in der Umfangsrichtung teilweise in die Innenverzahnung 35, 36 des ersten und des zweiten steifen, innen verzahnten Zahnrades 31, 32 eingreift, und der die Eingriffpositionen in der Umfangsrichtung bewegt. Das Wellgetriebe 30 hat auch ein zusammengesetztes Wälzlager 38, um das erste steife, innen verzahnte Zahnrad 31 und das flexible, außen verzahnte Zahnrad 33 in einem Zustand abzustützen, der es ihnen erlaubt, relativ zueinander zu rotieren.
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Das flexible, außen verzahnte Zahnrad 33 ist ein zylindrisches Zahnrad mit einem flachen Profil, in dem die Außenverzahnung 34 auf der kreisförmigen äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bereichs ausgebildet ist, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen. Das flexible, außen verzahnte Zahnrad 33 hat weniger Zähne als das erste steife, innen verzahnte Zahnrad 31 und die gleiche Anzahl an Zähnen wie das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad 32. Im vorliegenden Beispiel hat der Wellgenerator 37 eine elliptische Kontur, und der Wellgenerator 37 bewirkt, dass sich das flexible, außen verzahnte Zahnrad 33 in eine elliptische Form verbiegt und seine Außenverzahnung 34 an zwei Stellen an den Enden der Hauptachse der Ellipse in die Innenverzahnung 35 des ersten steifen, innen verzahnten Zahnrades 31 und in die Innenverzahnung 36 des zweiten steifen, innen verzahnten Zahnrades 32 eingreift. In diesem Fall sind die Anzahl der Zähne des zweiten steifen, innen verzahnten Zahnrades 32 und die Anzahl der Zähne des flexiblen, außen verzahnten Zahnrades 33 um 2n (wobei n eine positive ganze Zahl ist) kleiner als die Anzahl der Zähne des ersten steifen, innen verzahnten Zahnrades 31, und sie sind üblicherweise um zwei kleiner.
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Der Wellgenerator 37 ist in einer verbindenden Weise an einem Rotationselement, wie z. B. einer (nicht gezeigten) Motorausgangswelle, befestigt. Wenn der Wellgenerator 37 rotiert, greifen die Positionen, an denen das flexible, außen verzahnte Zahnrad 33 in das erste steife, innen verzahnte Zahnrad 31 und in das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad 32 eingreift, in Umfangsrichtung. Das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad 32 und das flexible, außen verzahnte Zahnrad 33, welche die gleiche Anzahl an Zähnen haben, rotieren nicht relativ zueinander, sondern rotieren miteinander. Das erste steife, innen verzahnte Zahnrad 31 und das flexible, außen verzahnte Zahnrad 32 rotieren jedoch entsprechend der Differenz ihrer Anzahl an Zähnen relativ zueinander. Wenn z. B. das erste steife, innen verzahnte Zahnrad 31 auf der Stelle festgehalten wird, so dass es nicht rotiert, wird von dem flexiblen, außen verzahnten Zahnrad 33 durch das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad 32 eine Rotation ausgegeben, die gegenüber der Rotation des Wellgenerators 37 erheblich reduziert ist. Das lastseitige Element, das in einer verbindenden Weise an dem zweiten steifen, innen verzahnten Zahnrad angebracht ist, wird dadurch rotierend angetrieben.
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Als Nächstes wir der Aufbau der Komponenten beschrieben. Zunächst ist das erste steife, innen verzahnte Zahnrad 31 aus einem steifen ringförmigen Element aufgebaut, das einen rechtwinkligen Querschnitt hat. Auf beiden Seiten dieses Zahnrades befinden sich jeweils eine erste Stirnfläche 44 und eine zweite Stirnfläche 45, die flache Flächen sind, die sich in einer Richtung rechtwinklig zur Zentralachse 30a des Getriebes erstrecken; und zwischen den Rändern am äußeren Umfangs der ersten Stirnfläche 44 und der zweiten Stirnfläche 45 ist eine kreisförmige äußere Umfangsfläche 46 ausgebildet, und zwischen ihren Rändern am inneren Umfang ist eine kreisförmige innere Umfangsfläche 47 ausgebildet. Auf der kreisförmigen inneren Umfangsfläche 47 ist in Umfangsrichtung eine Innenverzahnung 35 ausgebildet.
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Das zusammengesetzte Wälzlager 38 hat einen inneren Ringbereich 51, der integral mit dem ersten steifen, innen verzahnten Zahnrad 31 ausgebildet ist, einen äußeren Ring 52 und mehrere erste Rollen 53 (erste rollende Objekte) für ein Axialdrucklager, mehrere zweite Rollen 54 (zweite rollende Objekte) für ein Axialdrucklager und mehrere dritte Rollen 55 (dritte rollende Objekte) für ein Radiallager, wobei die Rollen alle in einem rollbaren Zustand zwischen den inneren Ringbereich 51 und den äußeren Ring 52 eingefügt sind. Der innere Ringbereich 51 hat eine erste Innenringlauffläche 56, die auf dem äußeren Umfangsrandbereich der ersten Stirnfläche 44 des ersten steifen, innen verzahnten Zahnrades 31 ausgebildet ist, eine zweite Innenringlauffläche 57, die auf dem äußeren Umfangsrandbereich der zweiten Stirnfläche 45 des ersten steifen, innen verzahnten Zahnrades 31 ausgebildet ist, und eine dritte Innenringlauffläche 58, die auf der kreisförmigen äußeren Umfangsfläche 646 des ersten steifen, innen verzahnten Zahnrades 31 ausgebildet ist. Der äußere Ring 52 hat eine erste Außenringlauffläche 59, die in Richtung der Zentralachse 30a des Getriebes der ersten Innenringlauffläche 56 in einem festen Abstand gegenüber liegt, eine zweite Außenringlauffläche 60, die in Richtung der Zentralachse 30a des Getriebes der zweiten Innenringlauffläche 57 in einem festen Abstand gegenüberliegt, und eine dritte Außenringlauffläche 61, die der dritten Innenringlauffläche 68 in einer Radialrichtung des Getriebes von außen in einem festen Abstand gegenüberliegt.
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Die mehreren ersten Rollen 53 für ein Axialdrucklager sind in einem rollbaren Zustand zwischen die erste Innenringlauffläche 56 und die Außenringlauffläche 59 eingefügt. Die mehreren zweiten Rollen 54 für ein Axialdrucklager sind in einem rollbaren Zustand zwischen die zweite Innenringlauffläche 57 und die zweite Außenringlauffläche 60 eingefügt. Die mehreren dritten Rollen 55 für ein Radiallager sind in einem rollbaren Zustand zwischen die dritte Innenringlauffläche 58 und die dritte Außenringlauffläche 61 eingefügt. Radiallager, die vollständig aus Rollen aufgebaut sind, werden bereitgestellt, um die Belastbarkeit zu verbessern und eine Schrägstellung zu reduzieren.
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Der äußere Ring 52 ist aus drei Elementen aufgebaut: einer ersten Stirnplatte 62 mit einer inneren Stirnfläche, auf der die erste Außenringlauffläche 59 ausgebildet ist, einer zweiten Stirnplatte 63 mit einer inneren Stirnfläche, auf der die zweite Außenringlauffläche 60 ausgebildet ist, und einem zylindrischen Element 64, das koaxial zwischen der ersten Stirnplatte 62 und der zweiten Stirnplatte 63 angeordnet ist und eine kreisförmige innere Umfangsfläche hat, auf der die dritte Außenringlauffläche 61 ausgebildet ist. Diese drei Elemente sind durch mehrere Befestigungsbolzen 65 (die in der Zeichnung durch einfache gepunktete Linien dargestellt sind) aneinander befestigt. Die erste Stirnplatte 62, die zweite Stirnplatte 63 und das zylindrische Element 64 haben alle den gleichen äußeren Durchmesser, der Durchmesser einer zentralen Durchgangsöffnung 62b, die in der ersten Stirnplatte 62 ausgebildet ist, ist größer als der innere Durchmesser des ersten steifen, innen verzahnten Zahnrades 31, und der Durchmesser einer zentralen Durchgangsöffnung 63b, die in der zweiten Stirnplatte 63 ausgebildet ist, ist im Wesentlichen gleich dem inneren Durchmesser des ersten steifen, innen verzahnten Zahnrades 31.
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Als Nächstes ist ein erstes Halteelemente 66 für ein Axialdrucklager zwischen die erste Innenringlauffläche 56 und die erste Außenringlauffläche 59 eingefügt. Rollenhalteöffnungen 66a sind in dem ersten Halteelement 66 in festen Winkelabständen entlang der Umfangsrichtung ausgebildet, und die ersten Rollen 53 werden in einem rollbaren Zustand in den Rollenhalteöffnungen 66a gehalten. Auf die gleiche Weise ist ein zweites Halteelement 67 für ein Axialdrucklager zwischen der anderen, zweiten Innenringlauffläche 57 und der zweiten Außenringlauffläche 60 ausgebildet, und in diesem Halteelement 67 sind in festen Winkelabständen entlang der Umfangsrichtung Rollenhalteöffnungen 67a ausgebildet. Die zweiten Rollen 54 werden in einem rollbaren Zustand in den Rollenhalteöffnungen 67a gehalten. Im vorliegenden Beispiel. werden säulenförmige Rollen als rollende Objekte verwendet, es können aber auch rollende Objekte verwendet werden, die andere Formen haben.
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An den Enden an den äußeren Umfangsrändern des ersten Halteelements 66 und des zweiten Halteelements 67 für ein Axialdrucklager sind dritte Haltebereiche 66b, 67b für ein Radiallager ausgebildet, die in einem rechten Winkel gebogen sind und sich aufeinander zu erstrecken. Durch diese Haltebereiche 66b, 67b werden die Positionen der dritten Rollen 55 in der Axialdruckrichtung (der Richtung der Zentralachse 30a des Getriebes) beschränkt.
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Das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad 32 ist zwischen dem ersten steifen, innen verzahnte Zahnrad 31 und der zweiten Stirnplatte 63 des äußeren Ringes 52 angeordnet und ist durch (nicht gezeigte) Befestigungsbolzen in befestigender Weise an der zweiten Stirnplatte 63 angebracht. Insbesondere bildet der dem inneren Umfangsrand zugewandte Bereich der zweiten Stirnplatte 63 einen unebenen Bereich 63c mit einem kleinen Niveauunterschied nach außen, und das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad 32 ist in befestigender Weise am inneren Stirnflächenbereich dieses unebenen Bereichs 63c angebracht. Alternativ kann das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad 32 integral mit dem Bereich der zweiten Stirnplatte 63 ausgebildet sein, der der inneren Umfangsrandbereich zugewandt ist. Mit anderen Worten, die zweite Stirnplatte 63 und das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad 32 können als ein einziges Element ausgebildet sein.
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In einem Wellgetriebe 30 mit einem flachen Profil, das auf diese Weise aufgebaut ist, wird ein zusammengesetztes Wälzlager 38, das ein Lager mit drei Rollen ist, das Paare erster und zweiter Rollen 53, 54 für ein Axialdrucklager und dritte Rollen 55 für ein Radiallager aufweist, als Lager benutzt, um das erste steife, innen verzahnte Zahnrad 31 und das flexible, außen verzahnte Zahnrad 33 in einem Zustand abzustützen, der es ihnen erlaubt, relativ zueinander zu rotieren. Mit dem zusammengesetzten Wälzlager 38 kann mit weniger Installationsraum eine höhere Steifigkeit als mit einem konventionellen Kreuzrollenlager oder einem Spur- oder Traglager erreicht werden. Da der innere Ringbereich 51 des zusammengesetzten Wälzlagers 38 gemeinsam mit dem ersten steife, innen verzahnte Zahnrad 31 in einer einzige Komponente integriert ist, besteht kein Bedarf für einen Befestigungsbereich, um diese Elemente miteinander zu verbinden, was effektiv ist, um das Wellgetriebe kleiner und kompakter zu machen. Dementsprechend kann ein Wellgetriebe 30 mit einem flachen Profil erhalten werden, das sehr steif und flacher ist.
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Wellgetriebe vom Zylinderhuttyp
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4 ist eine Schnittansicht, die ein Wellgetriebe vom Zylinderhuttyp zeigt, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird. Das Wellgetriebe 70 hat ein ringförmiges steifes, innen verzahntes Zahnrad 71; ein flexibles, außen verzahntes Zahnrad 72, das koaxial innerhalb des steifen, innen verzahnten Zahnrades angeordnet ist; einen Wellgenerator 75, der bewirkt, dass sich das flexible, außen verzahnte Zahnrad 72 auf nicht kreisförmige Art verbiegt, um die Außenverzahnung 73 des flexiblen, außen verzahnten Zahnrades 72 in der Umfangsrichtung mit der Innenverzahnung 74 des steifen, innen verzahnten Zahnrades 71 in Eingriff zu bringen, und der die Eingriffspositionen dieser Zahnräder 71, 72 in der Umfangsrichtung bewegt; und ein zusammengesetztes Wälzlager 76, welches das steife, innen verzahnte Zahnrad 71 und das flexible, außen verzahnte Zahnrad 72 in einem Zustand abstützt, der es ihnen erlaubt, relativ zueinander zu rotieren.
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Das steife, innen verzahnte Zahnrad 71 und das zusammengesetzte Wälzlager 76 werden hier nicht im Detail beschrieben, da sie denselben Aufbau wie die innen verzahnte Getriebeeinheit 1 mit einem zusammengesetzten Wälzlager und das innen verzahnte Zahnrad 2 haben, die in der 1 gezeigt sind. In der 4 sind die Stellen, die mit den Komponenten der 1 korrespondieren, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das flexible, außen verzahnte Zahnrad 72 ist ein zylinderhutförmiges Zahnrad mit einem zylindrischen Bereich 72a, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen; einer scheibenförmigen Membran 72b, die sich von einem Ende des zylindrischen Bereichs 72a in radialer Richtung nach außen aufweitet; einer ringförmigen Nabe 72c, die sich vom äußeren Umfangsrand der Membran 72b fortsetzt; und einer Außenverzahnung 73, die auf dem äußeren Umfangsflächenbereich am anderen Ende des zylindrischen Bereichs 72a ausgebildet ist. Die Nabe 72c ist an einer ersten Stirnplatte 22 des zusammengesetzten Wälzlagers 76 angebracht. Alternativ kann die Nabe 72c integral als ein Bereich der ersten Stirnplatte 22 ausgebildet sein. Es ist offensichtlich, dass es auch möglich ist, die Nabe 27c an der zweiten Stirnplatte 23 zu befestigen oder integral mit dieser auszubilden.
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Das vorliegende Beispiel zeigt ein Wellgetriebe vom Zylinderhuttyp; die vorliegende Erfindung kann jedoch auf die gleiche Weise in einem Wellgetriebe mit einem becherförmigen Profil verwendet werden. Ein flexibles, außen verzahntes Zahnrad eines Wellgetriebes mit einem becherförmigen Profil wäre ein becherförmiges Getriebe mit einem zylindrischen Bereich, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen; einer scheibenförmigen Membran, die sich in radialer Richtung von einem Ende des zylindrischen Bereichs nach innen erstreckt; einer scheibenförmigen oder ringförmigen Nabe, die sich vom inneren Umfangsrand der Membran aus fortsetzt; und einer Außenverzahnung, die auf dem äußeren Umfangsflächenbereich am anderen Ende des zylindrischen Bereichs ausgebildet ist. Auch in diesem Fall kann die Nabe entweder an der ersten oder an der zweiten Stirnplatte des zusammengesetzten Wälzlagers befestigt sein, oder die Nabe kann integral als ein Bereich von einer der beiden Stirnplatten ausgebildet sein.
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Andere Ausführungsbeispiele
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Die zuvor beschriebenen Beispiele sind Fälle, in denen die innen verzahnte Getriebeeinheit mit einem zusammengesetzten Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Wellgetriebe benutzt wird, aber die vorliegende Erfindung kann auf gleiche Weise zusammen mit einem innen verzahnten Zahnrad eines Reduktionsgetriebes benutzt werden, das ein anderes Getriebe als ein Wellgetriebe ist. Z. B. kann eine innen verzahnte Getriebeeinheit mit einem zusammengesetzten Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung als ein innen verzahntes Zahnrad in einem Planeten-Reduktionsgetriebe verwendet werden, und ein Sonnenzahnrad, ein Planetenträger oder Ähnliches können durch das zusammengesetzte Wälzlager so abgestützt werden, dass sie in der Lage sind, gegenüber dem innen verzahnten Zahnrad zu rotieren. Dadurch kann ein sehr steifer und flacher Planetengetriebemechanismus erhalten werden.
