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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wellgetriebe, das in der Lage ist, einen Innenraum seines flexiblen, außenverzahnten Zahnrades effektiv zu nutzen.
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Stand der Technik
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Ein bekanntes Beispiel eines Wellgetriebes ist als Getriebe vom Zylinderhuttyp bekannt, wie es in Patentdokument 1 offenbart ist. Bei diesem Wellgetriebetyp ist im Zentrum des Getriebes ein hohler Bereich ausgebildet, der einen großen Innendurchmesser hat und der entlang der Zentralachse durch das Getriebe verläuft; der hohle Bereich kann als Raum für die Verdrahtung oder Ähnliches genutzt werden.
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In einem Wellgetriebe vom Zylinderhuttyp hat ein flexibles, außenverzahntes Zahnrad, das innerhalb eines festen, innenverzahnten Zahnrades angeordnet ist, die Form eines Zylinderhuts. Das flexible, außenverzahnte Zahnrad hat einen zylindrischen Trommelbereich, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, eine Membran, die sich von einem Ende des Trommelbereichs ausgehend in radialer Richtung nach außen erstreckt, und eine dicke ringförmige Nabe, die als Fortsetzung des äußeren Umfangsrandes der Membran ausgebildet ist. Der Bereich am offenen Rand, der der Membran im zylindrischen Trommelbereich gegenüberliegt, ist ein Außenverzahnungsausformungsbereich, in dem auf der äußeren Umfangsfläche eine Außenverzahnung ausgebildet ist. Das flexible, außenverzahnte Zahnrad wird durch einen elliptisch konturierten Wellgenerator, der innerhalb des Außenverzahnungsausbildungsbereichs angeordnet ist, in eine elliptische Form gebogen, und das flexible, außenverzahnte Zahnrad wird teilweise in Eingriff mit dem festen, innenverzahnten Zahnrad gebracht. Wenn der Wellgenerator rotiert wird, bewegen sich die Eingriffspositionen der beiden Zahnräder in Umfangsrichtung, und zwischen den beiden Zahnrädern tritt eine relative Rotation auf, die der Differenz in der Anzahl der Zähne zwischen den beiden Zahnrädern entspricht. Ein Zahnrad wird so festgehalten, dass es nicht rotiert, dadurch wird von dem anderen Zahnrad eine reduzierte Rotation ausgegeben. Der Wellgenerator ist aus einer ringförmigen, festen Nockenplatte aufgebaut, und an der elliptisch konturierten äußeren Umfangsfläche der Nockenplatte ist ein Welllager angebracht. In einem Wellgetriebe vom Zylinderhuttyp wird der Innendurchmesser des hohlen Bereichs des Wellgetriebes durch den Innendurchmesser einer hohlen Öffnung im Wellgenerator, d. h. einer in der Nockenplatte ausgebildeten hohlen Öffnung, vorgegeben.
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Ein anderes bekanntes Beispiel für ein Wellgetriebe, wie es in Patentdokument 2 offenbart ist, wird als becherförmiges Wellgetriebe bezeichnet. In diesem Typ eines Wellgetriebes hat ein flexibles, außenverzahntes Zahnrad, das innerhalb des festen, innenverzahnten Zahnrades angeordnet ist, eine Becherform. Das flexible, außenverzahnte Zahnrad hat einen zylindrischen Trommelbereich, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, eine Membran, die sich ausgehend von einem Ende des Trommelbereichs in radialer Richtung nach innen erstreckt, und eine dicke, ring- oder scheibenförmige Nabe, die als Fortsetzung des inneren Umfangsrandes der Membran ausgebildet ist. Der Bereich am offenen Rand, der der Membran im zylindrischen Trommelbereich gegenüberliegt, ist ein Außenverzahnungsausbildungsbereich, in dem auf der äußeren Umfangsfläche eine Außenverzahnung ausgebildet ist. Das flexible, außenverzahnte Zahnrad wird durch einen elliptisch konturierten Wellgenerator, der innerhalb des Außenverzahnungsausbildungsbereichs angeordnet ist, dazu gebracht, sich in eine elliptische Form zu verbiegen, und das flexible, außenverzahnte Zahnrad greift teilweise in das feste, innenverzahnte Zahnrad ein. Wenn der Wellgenerator rotiert wird, bewegen sich die Eingriffspositionen der beiden Zahnräder in Umfangsrichtung und zwischen den beiden Zahnrädern tritt eine relative Rotation auf, wobei die Rotation der Differenz in der Anzahl der Zähne zwischen den beiden Zahnrädern entspricht. Ein Zahnrad wird auf der Stelle festgehalten, so dass es nicht rotiert, wodurch von dem anderen Zahnrad eine reduzierte Rotation ausgegeben wird. Der Wellgenerator ist aus einer ringförmigen, festen Nockenplatte aufgebaut und an der elliptisch konturierten äußeren Umfangsfläche der Nockenplatte ist ein Welllager angebracht.
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Noch ein anderes bekanntes Beispiel für ein Wellgetriebe, wie es im Patentdokument 3 offenbart ist, wird als Getriebe vom flachen Typ bezeichnet. In diesem Wellgetriebetyp ist ein flexibles, außenverzahntes Zahnrad innerhalb des festen, innenverzahnten Zahnrades angeordnet und hat eine einfache Form mit einem zylindrischen Trommelbereich, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, und auf der ringförmigen äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Trommelbereichs ist eine Außenverzahnung ausgebildet.
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Zwei feste, innenverzahnte Zahnräder sind außerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades parallel zueinander angeordnet. Das flexible, außenverzahnte Zahnrad wird durch den elliptisch konturierten Wellgenerator, der innerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angebracht ist, dazu gebracht, sich in eine elliptische Form zu verbiegen, und das flexible, außenverzahnte Zahnrad wird teilweise in Eingriff mit den festen, innenverzahnten Zahnrädern gebracht. Wenn der Wellgenerator rotiert wird, bewegen sich die Eingriffspositionen des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades und der beiden festen, innenverzahnten Zahnräder in Umfangsrichtung. Ein festes, innenverzahntes Zahnrad hat die gleiche Anzahl an Zähnen wie das flexible, außenverzahnte Zahnrad und das andere feste, innenverzahnte Zahnrad hat mehr Zähne als das flexible, außenverzahnte Zahnrad. Daher rotiert das flexible, außenverzahnte Zahnrad integral mit dem festen, innenverzahnten Zahnrad, das die gleiche Anzahl an Zähnen hat, und gegenüber dem festen, innenverzahnten Zahnrad, das eine andere Anzahl an Zähnen hat, tritt eine relative Rotation auf, wobei die Rotation der Differenz der Anzahl der Zähne zwischen den beiden Zahnrädern entspricht. Eines der innenverzahnten Zahnräder wird auf der Stelle festgehalten, so dass es nicht rotiert, wodurch von dem anderen festen, innenverzahnten Zahnrad eine reduzierte Rotation ausgegeben wird. Der Wellgenerator ist aus einer ringförmigen, festen Nockenplatte und einem Welllager, das an der elliptisch konturierten äußeren Umfangsfläche der Nockenplatte angebracht ist, aufgebaut.
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Dokumente des Standes der Technik
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: JP-A 2009-257510
- Patentdokument 2: JP-A 2012-072912
- Patentdokument 3: JP-A 2009-156462
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Zusammenfassung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
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In einem konventionellen Wellgetriebe vom Zylinderhuttyp wird der Innendurchmesser des hohlen Bereichs des Wellgetriebes durch die hohle Öffnung, die in dem Wellgenerator ausgebildet ist, der innerhalb des zylinderhutförmigen, flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angeordnet ist, vorgegeben. Mit anderen Worten, der Durchmesser der hohlen Öffnung im Wellgenerator ist eine Beschränkung und der Innendurchmesser des hohlen Bereichs des Wellgetriebes kann nicht vergrößert werden.
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In einem konventionellen Wellgetriebe vom Bechertyp ist der Wellgenerator am offenen Rand des becherförmigen, flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angeordnet. Daher ist innerhalb des becherförmigen, flexiblen, außenverzahnten Zahnrades ein großer toter Bereich ausgebildet, der durch den Wellgenerator verschlossen wird.
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Weiterhin wird in einem Wellgetriebe vom konventionellen flachen Typ der Innendurchmesser des hohlen Bereichs des Wellgenerators durch die hohle Öffnung vorgegeben, die im Wellgenerator ausgebildet ist, der innerhalb des zylindrischen, flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angebracht ist. Mit anderen Worten, der Durchmesser der hohlen Öffnung des Wellgenerators ist eine Beschränkung und der Innendurchmesser des hohlen Bereichs des Wellgenerators kann nicht vergrößert werden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wellgetriebe vom Zylinderhuttyp, das einen hohlen Bereich mit einem großen Durchmesser hat, und ein flexibles, außenverzahntes Zahnrad vom Zylinderhuttyp, das für dieses Getriebe benutzt wird, bereitzustellen.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein becherförmiges Wellgetriebe, in dem der Innendurchmesser des becherförmigen, flexiblen, außenverzahnten Zahnrades als Raum für die Installation von Komponenten, Verdrahtung und Ähnlichem effektiv genutzt werden kann, und ein becherförmiges, flexibles, außenverzahntes Zahnrad, das in einem derartige Getriebe benutzt wird, bereitzustellen.
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Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wellgetriebe vom flachen Typ, das einen hohlen Bereich mit einem großen Innendurchmesser aufweist, und ein flexibles, außenverzahntes Zahnrad, das für dieses Getriebe benutzt wird, bereitzustellen.
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Mittel zum Lösen der Aufgaben
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In einem Wellgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung sind im flexiblen, außenverzahnten Zahnrad an Stellen, die entlang der Zentralachse des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angeordnet sind, ein Außenverzahnungsausbildungsbereich und ein gedrückter Bereich, der von dem Wellgenerator gedrückt und in eine elliptische Form gebogen wird, ausgebildet. Ein Wellgenerator, der außerhalb eines zylindrischen Trommelbereichs des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angeordnet ist, drückt den gedrückten Bereich in radialer Richtung von außen nach innen und bewirkt, dass sich der gedrückte Bereich in eine elliptische Form verformt.
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Insbesondere wird der Außenverzahnungsausbildungsbereich herkömmlicherweise durch den Wellgenerator im zylindrischen Trommelbereich des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades in eine elliptische Form gebogen, und der Außenverzahnungsausbildungsbereich und der gedrückte Bereich, der durch den Wellgenerator gedrückt worden ist, sind im gleichen Bereich angeordnet gewesen. Daher ist der Wellgenerator innerhalb des Außenverzahnungsausbildungsbereiches des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angeordnet gewesen und die innere Umfangsfläche des Außenverzahnungsausbildungsbereichs ist von innen nach außen gedrückt worden, um zu bewirken, dass sich der Außenverzahnungsausbildungsbereich in eine elliptische Form verbiegt.
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In der vorliegenden Erfindung sind dagegen der Außenverzahnungsausbildungsbereich und der gedrückte Bereich an verschiedenen Positionen entlang der Zentralachse im zylindrischen Trommelbereich des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades ausgebildet, wobei die Positionen typischerweise einander benachbart sind. Da der Außenverzahnungsausbildungsbereich und der gedrückte Bereich entlang der Zentralachse verschoben sind, kann der Wellgenerator außerhalb des zylindrischen Trommelbereichs des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angeordnet werden, und der gedrückte Bereich kann von der Außenseite nach innen gedrückt werden, um zu bewirken, dass sich der gedrückte Bereich in eine elliptische Form verformt. Da sich der zylindrische Trommelbereich als Ganzes in eine elliptische Form verbiegt und sich auch der Außenverzahnungsausbildungsbereich in eine elliptische Form verbiegt, wenn der gedrückte Bereich dazu gebracht wird, sich in eine elliptische Form zu verbiegen, kann ein Zustand geschaffen werden, in dem die im Außenverzahnungsausbildungsbereich ausgebildete Außenverzahnung teilweise in die Innenverzahnung des festen, innenverzahnten Zahnrades eingreift.
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Auswirkungen der Erfindung
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In einem Wellgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Innenraum des zylindrischen Trommelbereichs des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades effektiv genutzt werden, da der Wellgenerator außerhalb des zylindrischen Trommelbereichs des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angeordnet ist.
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Im Fall eines Wellgetriebes vom Zylinderhuttyp wird ein hohler Bereich, der sich entlang der Zentralachse durch das Zentrum des Getriebes erstreckt, durch eine innere Umfangsfläche des zylindrischen Trommelbereichs des zylinderhutförmigen flexiblen, außenverzahnten Zahnrades ausgebildet. Anders als bei einem konventionellen Aufbau, in dem der Innendurchmesser des hohlen Bereichs durch eine hohle Öffnung beschränkt ist, die im Wellgenerator innerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades ausgebildet ist, kann ein hohles Wellgetriebe erhalten werden, das einen hohlen Bereich mit einem großen Innendurchmesser hat.
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Im Falle eines becherförmigen Wellgetriebes wird die Öffnung im flexiblen, außenverzahnten Zahnrad nicht durch den Wellgenerator verschlossen, da der Wellgenerator außerhalb des becherförmigen flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angeordnet ist. Demzufolge ist das Innere des becherförmigen flexiblen, außenverzahnten Zahnrades kein toter Raum und der Innenraum kann effektiv als Raum zum Installieren von Komponenten, Raum zur Verdrahtung oder Ähnlichem genutzt werden.
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Im Falle eines Wellgetriebes vom flachen Typ wird durch die innere Umfangsfläche des zylinderförmigen flexiblen, außenverzahnten Zahnrades ein hohler Bereich ausgebildet, der sich entlang der Zentralachse durch das Zentrum des Getriebes erstreckt. Anders als bei einem konventionellen Aufbau, in dem der Innendurchmesser des hohlen Bereichs durch eine hohle Öffnung begrenzt ist, die in dem Wellgenerator ausgebildet ist, der innerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angeordnet ist, kann ein hohles Wellgetriebe erhalten werden, das einen hohlen Bereich mit einem großen Innendurchmesser hat.
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In der vorliegenden Erfindung sind das feste, innenverzahnte Zahnrad und der Wellgenerator, die mit einem Schmiermittel versorgt oder mit Fett beschichtet werden müssen, außerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angeordnet. Daher kann im Vergleich zu einem konventionellen Aufbau, bei dem das feste, innenverzahnte Zahnrad außerhalb und der Wellgenerator innerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades angeordnet ist, der mit Schmiermittel zu versorgende oder mit Fett zu beschichtende Bereich vorteilhafterweise reduziert werden, und diese Bereiche können einfacher geschmiert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1(a) ist eine schematische Längsschnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Wellgetriebes vom Zylinderhuttyp zeigt, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird, und (b) ist eine schematische Stirnansicht davon;
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2(a) ist eine Längsschnittansicht, die schematisch den gebogenen Zustand des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades vom Zylinderhuttyp aus 1 zeigt, und (b) ist eine Querschnittansicht davon;
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3(a) ist eine schematische Schnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Wellgetriebes vom Bechertyp zeigt, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird, und (b) ist eine schematische Stirnflächenansicht davon;
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4(a) ist eine Längsschnittansicht, die schematisch den gebogenen Zustand des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades vom Bechertyp aus 3 zeigt, und (b) ist eine Querschnittansicht davon;
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5(a) ist eine schematische Schnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Wellgetriebes vom flachen Typ zeigt, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird, und (b) ist eine schematische Stirnflächenansicht davon; und
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6 ist eine Querschnittansicht, die schematisch den gebogenen Zustand des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades vom flachen Typ aus 5 zeigt.
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Art, die Erfindung auszuführen
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Ausführungsbeispiele eines Wellgetriebes, in denen die vorliegende Erfindung benutzt wird, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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(Ausführungsbeispiel 1: Hohles Wellgetriebe vom Zylinderhuttyp)
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Bezug nehmend auf 1(a) und 1(b) hat ein hohles Wellgetriebe 1 vom Zylinderhuttyp ein ringförmiges, festes, innenverzahntes Zahnrad 2, ein zylinderhutförmiges, flexibles, außenverzahntes Zahnrad 3, das koaxial innerhalb des festen, innenverzahnten Zahnrades 2 angeordnet ist, und einen Wellgenerator 4, der außerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 an einer Stelle neben dem festen, innenverzahnten Zahnrad 2 angeordnet ist.
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Der Wellgenerator 4 bewirkt, dass sich das flexible, außenverzahnte Zahnrad 3 in eine elliptische Form in einen Zustand verbiegt, in dem die Außenverzahnung 5 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 an zwei Stellen (Bereichen, die auf der Hauptachse angeordnet sind), die in Umfangsrichtung um 180° voneinander getrennt sind, in die Innenverzahnung 6 des festen, innenverzahnten Zahnrades 2 eingreifen.
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Wenn der Wellgenerator 4 durch einen Motor oder eine andere Hochgeschwindigkeitsrotationsantriebsquelle um eine Zentralachsenlinie 1a des hohlen Wellgetriebes 1 gedreht wird, bewegen sich die Eingriffspositionen der Außenverzahnung 5 und der Innenverzahnung 6 in Umfangsrichtung. Die Anzahl der Zähne der Außenverzahnung 5 ist um 2n (wobei n eine positive ganze Zahl ist) kleiner als die Anzahl der Zähne der Innenverzahnung 6. Im Allgemeinen hat die Außenverzahnung 5 zwei Zähne weniger. Wenn sich die Eingriffspositionen der Zahnräder 2, 3 in Umfangsrichtung bewegen, tritt zwischen den beiden Zahnrädern 2, 3 eine relative Rotation auf, die der Differenz in der Anzahl der Zähne zwischen diesen beiden Zahnrädern 2, 3 entspricht. Ein Zahnrad ist fixiert, so dass es nicht rotiert, und von dem anderen Zahnrad wird eine Ausgangsrotation erhalten.
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Das flexible, außenverzahnte Zahnrad 3 weist einen zylindrischen Trommelbereich 11, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, eine Membran 12, die sich in radialer Richtung von einem Ende 11a des zylindrischen Trommelbereichs 11 nach außen erstreckt, und eine dicke, ringförmige Nabe 13 auf, die als Fortsetzung des äußeren Umfangsrandes der Membran 12 ausgebildet ist. In der Nabe 13 sind in vorgegebenen Abständen entlang der Umfangsrichtung mehrere Bolzenöffnungen 14 ausgebildet, die es der Nabe 13 ermöglichen, mit einem feststehenden Element oder einem lastseitigen Element (die nicht gezeigt sind) verbunden und fixiert zu werden.
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Der zylindrische Trommelbereich 11 hat einen zylindrischen Bereich 15 mit konstanter Länge, der sich von der Membran 12 ausgehend längs der Zentralachsenlinie 1a erstreckt, einen zylindrischen Außenverzahnungsausbildungsbereich 16, der vom zylindrischen Bereich 15 ausgeht und auf dem eine Außenverzahnung 5 ausgebildet ist, und einen gedrückten zylindrischen Bereich 17, der von dem zylindrischen Außenverzahnungsausbildungsbereich 16 ausgeht. Der Rand am distalen Ende des gedrückten zylindrischen Bereichs 17 ist das andere Ende des zylindrischen Trommelbereichs 11 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 und dieses Ende bildet einen offenen Rand 11b. Der gedrückte zylindrische Bereich 17 ist ein Bereich, der von dem Wellgenerator 4 von außen nach innen gedrückt und in eine elliptische Form gebogen wird, wie es im Folgenden beschrieben wird.
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Das feste, innenverzahnte Zahnrad 2 ist so angeordnet, dass es den zylindrischen Bereich 16, der die Außenverzahnung 5 bildet, umschließt.
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Bolzenöffnungen 18, 19 sind im festen, innenverzahnten Zahnrad 2 in vorgegebenen Winkelabständen entlang der Umfangsrichtung ausgebildet und ermöglichen es dem festen, innenverzahnten Zahnrad 2 mit einem feststehenden Element oder einem lastseitigen Element (die nicht gezeigt sind) verbunden und an diesem befestigt zu werden.
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Der Wellgenerator 4 ist in Richtung der Zentralachsenlinie 1a neben dem festen, innenverzahnten Zahnrad 2 an einer Stelle am offenen Randes 11b angeordnet, so dass er den gedrückten zylindrischen Bereich 17 des zylindrischen Trommelbereichs 11 konzentrisch umschließt. Der Wellgenerator 4 weist ein festes ringförmiges Element 21 und ein Welllager 22 auf, das innerhalb des ringförmigen Elements 21 angeordnet ist. Die innere Umfangsfläche 23 des ringförmigen Elements 21 ist eine Fläche mit konstanter Breite und einer elliptischen Kontur. Das Welllager 22 hat einen äußeren Ring 24 und eine innere Laufbahn 25, die in der Lage sind, sich in radialer Richtung zu verbiegen, und die an der elliptisch konturierten inneren Umfangsfläche 23 angebracht sind und in eine elliptische Form gebogen werden; Kugeln 26 sind so eingefügt, dass sie entlang der Trajektorie rollen können, die zwischen den Ringen 24, 25 ausgebildet ist. Der gedrückte zylindrische Bereich 17 des zylindrischen Trommelbereichs 11 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 ist in die innere Fläche der elliptisch gebogenen inneren Laufbahn 25 eingepasst und wird in eine elliptische Form gebogen.
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2(a) ist eine Längsschnittansicht, die schematisch den gebogenen Zustand des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 zeigt, und 2(b) ist eine Querschnittansicht, die schematisch den gebogenen Zustand des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 und den Eingriffszustand mit dem festen, innenverzahnten Zahnrad 2 zeigt. Der gedrückte zylindrische Bereich 17 des zylindrischen Trommelbereichs 11 wird durch den Wellgenerator 4 entlang des Radius von außen nach innen gedrückt und in eine elliptische Form gebogen. Der zylindrische Trommelbereich 11 biegt sich dabei als Ganzes in eine elliptische Form. Das Ausmaß der Biegung nimmt vom Ende 11a an der Membran 12 zum offenen Rand 11b an der gegenüberliegenden Seite mit dem Abstand von der Membran 12 zu.
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Wie in der unteren Hälfte von 2(a) gezeigt, nimmt das Ausmaß der Biegung an einer Stelle auf der Hauptachse 27 der Ellipse in positiver Richtung mit dem Abstand von der Membran 12 allmählich zu, und wie in der oberen Hälfte der gleichen Zeichnung gezeigt, nimmt die Biegung an einer Stelle auf der Nebenachse 28 der Ellipse in einer negativen Richtung allmählich zu. Im Ergebnis biegt sich der zylindrische Bereich 16, auf dem die Außenverzahnung 5 ausgebildet ist, neben dem gedrückten zylindrischen Bereich 17, der durch den Wellgenerator 4 in eine elliptische Form gebogen wird, in eine elliptische Form. Dementsprechend biegt sich auch die Außenverzahnung 5 des außenverzahnten zylindrischen Bereichs 16 in eine elliptische Form und es wird ein Zustand geschaffen, in dem die Bereiche 5a, 5b der Außenverzahnung 5 an Positionen auf der Hauptachse 27 in Bereiche 6a, 6b der Innenverzahnung 6 des festen, innenverzahnten Zahnrades 2 eingreifen.
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Daher wirkt der Wellgenerator 4, der auf der Außenseite des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 angeordnet ist, auf die gleiche Weise wie ein Wellgenerator, der an einer Stelle angeordnet ist, die dem festen, innenverzahnten Zahnrad 2 auf der Innenseite des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 gegenüberliegt, wie es üblicherweise der Fall ist.
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Wieder Bezug nehmend auf 1 ist im hohlen Wellgetriebe 1 vom Zylinderhuttyp, das auf diese Weise aufgebaut ist, ein hohler Bereich 30 ausgebildet, der sich in Richtung der Zentralachse 1a durch das Zentrum der Vorrichtung erstreckt. Dieser hohle Bereich 30 wird durch die innere Umfangsfläche 11c des zylindrischen Trommelbereichs 11 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 vorgegeben.
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Daher ist in dem hohlen Wellgetriebe 1 anders als in Fällen, in denen der Wellgenerator 4 innerhalb des zylindrischen Trommelbereichs 11 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 angeordnet ist, die Abmessung des Innendurchmessers des hohlen Bereichs 30 nicht durch die Abmessung des Innendurchmessers der in dem Wellgenerator 4 ausgebildeten Durchgangsöffnung beschränkt, und die Abmessung des Innendurchmessers des hohlen Bereichs 30 kann viel größer ausgebildet werden, als es sonst üblich ist.
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Das feste, innenverzahnte Zahnrad 2 und der Wellgenerator 4 sind an benachbarten Positionen auf der Außenseite des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 angeordnet. Daher ist der mit Fett beschichtete Bereich kleiner als in Fällen, in denen diese Bereiche auf der Außenseite und der Innenseite des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 ausgebildet sind. Diese Bereiche können daher effizient geschmiert werden.
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Im vorherigen Beispiel ist der Wellgenerator 4 in Bezug auf das feste, innenverzahnte Zahnrad 2 am offenen Rand 11b des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 angeordnet. Relativ zu dem festen, innenverzahnten Zahnrad 2 kann der Wellgenerator 4 auch auf der Seite der Membran 12 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 angeordnet sein. Insbesondere kann der gedrückte zylindrische Bereich 17 in Bezug auf den zylindrischen Außenverzahnungsausbildungsbereich 16 neben der Membran 12 angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass der gedrückte zylindrische Bereich in Richtung der Zentralachse 1a durch einen vorgegebenen Abstand von dem zylindrischen Außenverzahnungsausbildungsbereich 16 getrennt ausgebildet ist.
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(Ausführungsbeispiel 2: Tassenförmiges Wellgetriebe)
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3(a) ist eine schematische Schnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines becherförmigen Wellgetriebes 41 zeigt, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird, und (b) ist eine schematische Stirnansicht davon. Zur Beschreibung auf diese Zeichnungen Bezug nehmend weist ein becherförmiges Wellgetriebe 41 ein ringförmiges, festes, innenverzahntes Zahnrad 42, ein becherförmiges, flexibles, außenverzahntes Zahnrad 43, das koaxial innerhalb des festen, innenverzahnten Zahnrades 42 angeordnet ist, und einen Wellgenerator 44 auf, der außerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 an einer Stelle neben dem festen, innenverzahnten Zahnrad 42 angeordnet ist.
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Der Wellgenerator 44 bewirkt, dass sich das flexible, außenverzahnte Zahnrad 43 in eine elliptische Form biegt und einen Zustand ausbildet, in dem die Außenverzahnung 45 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 an zwei Stellen (Bereichen, die auf der Hauptachse positioniert sind), die in Umfangsrichtung um 180° voneinander getrennt sind, in die Innenverzahnung 46 des festen, innenverzahnten Zahnrades 42 eingreift.
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Wenn der Wellgenerator 44 durch einen Motor oder eine andere Hochgeschwindigkeitsantriebsquelle um eine Zentralachse 41a des Wellgetriebes 41 gedreht wird, bewegen sich die Positionen, an denen die Außenverzahnung 45 in die Innenverzahnung 46 eingreift, in Umfangsrichtung. Die Anzahl der Zähne der Außenverzahnung 45 ist um 2n (wobei n eine positive ganze Zahl ist) kleiner als die Anzahl der Zähne der Innenverzahnung 46. Üblicherweise hat die Außenverzahnung 45 zwei Zähne weniger. Wenn sich die Eingriffspositionen der beiden Zahnräder 42, 43 bewegen, tritt eine relative Rotation zwischen den beiden Zahnrädern 42, 43 auf, wobei die Rotation der Differenz in der Anzahl der Zähne zwischen den beiden Zahnrädern 42, 43 entspricht. Ein Zahnrad wird festgehalten, so dass es nicht rotiert, und von dem anderen Zahnrad wird eine Ausgangsrotation erhalten.
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Das flexible, außenverzahnte Zahnrad 43 hat einen zylindrischen Trommelbereich 51, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, eine Membran 52, die sich von einem Ende 51a des zylindrischen Trommelbereichs 51 in radialer Richtung nach innen erstreckt, und eine dicke ringförmige Nabe 53, die als Fortsetzung des inneren Umfangsrandes der Membran 52 ausgebildet ist. Mehrere Bolzenöffnungen 54 sind in vorgegebenen Winkelabständen entlang der Umfangsrichtung in der Nabe 53 ausgebildet und ermöglichen es der Nabe 53, mit einem feststehenden Element oder einem lastseitigen Element (die nicht gezeigt sind), verbunden und daran fixiert zu werden.
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Der zylindrische Trommelbereich 51 hat einen zylindrischen Bereich 55 konstanter Länge, der sich von der Membran 52 ausgehend längs der Zentralachse 41a erstreckt, einen zylindrischen Außenverzahnungsausbildungsbereich 56 der sich vom zylindrischen Bereich 55 ausgehend fortsetzt und auf dem die Außenverzahnung 45 ausgebildet ist, und einen gedrückten zylindrischen Bereich 57, der sich vom Außenverzahnungsausbildungsbereich 56 ausgehend fortsetzt. Der Rand am distalen Ende des gedrückten zylindrischen Bereichs 57 ist das andere Ende des zylindrischen Trommelbereichs 51 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 und dieses Ende bildet einen offenen Rand 51b. Der gedrückte zylindrische Bereich 57 ist ein Bereich, der durch den Wellgenerator 44 von außen nach innen gedrückt und in eine elliptische Form gebogen wird, wie es im Folgenden beschrieben wird.
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Das feste, innenverzahnte Zahnrad 42 ist so angeordnet, dass es den zylindrischen Außenverzahnungsausbildungsbereich 56 konzentrisch umschließt. Bolzenöffnungen 58 sind in vorgegebenen Winkelabständen entlang der Umfangsrichtung des festen, innenverzahnten Zahnrades 42 ausgebildet und ermöglichen es dem festen, innenverzahnten Zahnrad 42 mit einem feststehenden Element oder einem lastseitigen Element (die nicht gezeigt sind) verbunden und daran fixiert zu werden.
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Der Wellgenerator 44 ist am offenen Rand 51b in Richtung der Zentralachse 41a neben dem festen, innenverzahnten Zahnrad 42 angeordnet, so dass er den gedrückten zylindrischen Bereich 57 des zylindrischen Trommelbereichs 51 konzentrisch umschließt. Der Wellgenerator 44 weist ein festes, ringförmiges Element 61 und ein Welllager 62 auf, das an der Innenseite des ringförmigen Elements 61 angebracht ist. Die innere Umfangsfläche 63 des ringförmigen Elements 61 ist eine Fläche mit konstanter Breite, die eine elliptische Kontur hat. Das Welllager 62 weist eine äußere Laufbahn 64 und eine innere Laufbahn 65 auf, die in der Lage sind, sich in radialer Richtung zu verbiegen und die an der elliptisch konturierten inneren Umfangsfläche 63 angebracht sind und in eine elliptische Form gebogen werden. Kugeln 66 sind so eingefügt, dass sie in der Lage sind, entlang der elliptischen Trajektorie zu rollen, die zwischen den Laufbahnen 64, 65 ausgebildet ist. Der gedrückte zylindrische Bereich 57 des zylindrischen Trommelbereichs 51 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 ist in die innere Fläche der elliptisch gebogenen inneren Lauffläche 65 eingepasst und wird in eine elliptische Form gebogen.
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4(a) ist eine Längsschnittansicht, die schematisch den gebogenen Zustand des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 zeigt, und 4(b) ist eine Querschnittansicht, die schematisch einen gebogenen Zustand des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 und den Zustand des Eingriffs mit dem festen, innenverzahnten Zahnrad 42 zeigt. Der gedrückte zylindrische Bereich 57 des zylindrischen Trommelbereichs 51 wird von dem Wellgenerator 44 entlang des Radius von außen nach innen gedrückt und in eine elliptische Form gebogen, der zylindrische Trommelbereich 51 verbiegt sich dabei als Ganzes in eine elliptische Form. Das Ausmaß der Biegung nimmt vom Ende 51a an der Membran zum gegenüberliegenden offenen Rand 51b mit dem Abstand von der Membran 52 zu.
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Wie in der unteren Hälfte der 4(a) gezeigt, nimmt das Ausmaß der Biegung an einer Position auf der Hauptachse 67 mit dem Abstand von der Membran 52 der Ellipse in positiver Richtung allmählich zu, und wie in der oberen Hälfte der gleichen Figur gezeigt, nimmt das Ausmaß der Biegung an der Stelle auf der Nebenachse 68 der Ellipse in negativer Richtung allmählich zu. Im Ergebnis biegt sich auch der Außenverzahnungsausbildungsbereich 56, der dem gedrückten zylindrischen Bereich 57, der durch den Wellgenerator 44 in eine elliptische Form gebogen wird, benachbart ist, in eine elliptische Form. Demzufolge biegt sich auch die Außenverzahnung 45 des Außenverzahnungsausbildungsbereichs 56 in eine elliptische Form und es wird ein Zustand geschaffen, in dem die Außenverzahnungsbereiche 45a, 45b an Positionen auf der Hauptachse 67 in Innenverzahnungsbereiche 46a, 46b des festen, innenverzahnten Zahnrades 42 eingreifen.
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Daher funktioniert der Wellgenerator 44, der außerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 angeordnet ist, auf die gleiche Art und Weise wie ein Wellgenerator, der an einer Stelle angeordnet ist, in der er dem festen, innenverzahnten Zahnrad 42 auf der Innenseite des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 gegenüberliegt, wie es üblicherweise der Fall ist.
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Noch einmal Bezug nehmend auf 3 wird in einem hohlen Wellgetriebe 41 vom Bechertyp, das auf diese Weise aufgebaut ist, innerhalb des becherförmigen, flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 ein großer Innenraum 69 ausgebildet, der durch die inneren Umfangsflächen der Membran 52 und der Nabe 53 vorgegeben wird, und dieser Innenraum 69 öffnet sich zum offenen Ende 51b des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43. Daher wird anders als im üblichen Fall, in dem der Wellgenerator innerhalb des zylindrischen Trommelbereichs 51 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 angeordnet und der Innenraum des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 durch den Wellgenerator verschlossen wird, kein großer toter Raum geschaffen. Der Innenraum 69 kann effektiv als Raum zum Installieren von Komponenten oder als Raum für die Verdrahtung benutzt werden.
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Das feste, innenverzahnte Zahnrad 42 und der Wellgenerator 44 sind außerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 an einander benachbarten Stellen angeordnet. Daher ist der mit Fett beschichtete Bereich kleiner als in Fällen, in denen diese Bereiche getrennt voneinander auf der Außenseite und der Innenseite des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 43 angeordnet sind. Demzufolge können diese Bereiche effizient geschmiert werden.
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(Ausführungsbeispiel 3: Hohles Wellgetriebe vom flachen Typ):
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5(a) ist eine schematische Schnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Wellgetriebes 71 vom flachen Typ zeigt, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird, und (b) ist eine schematische Stirnansicht davon. Bezugnehmend auf diese Zeichnungen der Beschreibung weist ein hohles Wellgetriebe 71 vom flachen Typ ein erstes und ein zweites festes, innenverzahntes Zahnrad 72S, 72D, ein zylindrisches, flexibles, außenverzahntes Zahnrad 73, das koaxial innerhalb des ersten und des zweiten festen, innenverzahnten Zahnrades 72S, 72D angeordnet ist, und einen ersten und einen zweiten Wellgenerator 74(1), 74(2) auf, die koaxial außerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 73 angeordnet sind.
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Der erste und der zweite Wellgenerator 74(1), 74(2), die beidseitig des ersten und des zweiten festen, innenverzahnten Zahnrades 72S, 72D angeordnet sind, sind auf beiden Seiten neben diesen Zahnrädern 72S, 72D angeordnet. Der erste Wellgenerator 74(1) ist in Richtung der Zentralachse 71a neben dem ersten festen, innenverzahnten Zahnrad 72S angeordnet, und der zweite Wellgenerator 74(2) ist in Richtung der Zentralachse 71a auf der anderen Seite neben dem zweiten festen, innenverzahnten Zahnrad 72D angeordnet. Der erste und der zweite Wellgenerator 74(1), 74(2) bewirken, dass sich das flexible, außenverzahnte Zahnrad 73 in eine elliptische Form verformt und einen Zustand ausbildet, in dem die Außenverzahnung 75 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 73 an zwei Stellen (Bereichen, die auf der Hauptachse angeordnet sind), die in Umfangsrichtung um 180° voneinander getrennt sind, in die Innenverzahnungen 76S, 76D des ersten bzw. zweiten festen, innenverzahnten Zahnrades 72S, 72D, eingreift.
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Wenn der Wellgenerator 74 durch einen Motor oder eine andere Hochgeschwindigkeitsrotationsquelle um die Zentralachse 71a des hohlen Wellgetriebes 71 gedreht wird, bewegen sich die Positionen, an denen die Außenverzahnung 75 in die Innenverzahnungen 76S, 76D eingreift, in Umfangsrichtung. Die Anzahl der Zähne der Außenverzahnung 75 ist die gleiche wie die der Innenverzahnung 76D, sie ist aber um 2n (wobei n eine positive ganze Zahl ist) kleiner als die Anzahl der Zähne der Innenverzahnung 76S, üblicherweise hat die Außenverzahnung 75 zwei Zähne weniger. Daher rotiert das zweite feste, innenverzahnte Zahnrad 72D integral mit dem flexiblen, außenverzahnten Zahnrad 73. Wenn sich die Eingriffspositionen des ersten festen, innenverzahnten Zahnrades 72S und des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 73 in Umfangsrichtung bewegen, tritt eine relative Rotation zwischen den beiden Zahnrädern auf, wobei die Rotation der Differenz der Anzahl der Zähne zwischen den beiden Zahnrädern 72S, 73 entspricht. Wenn z. B. das erste feste, innenverzahnte Zahnrad 72S auf der Stelle festgehalten wird, so dass es nicht rotiert, rotiert das zweite feste, innenverzahnte Zahnrad 72D integral mit dem flexiblen, außenverzahnten Zahnrad 73 und von diesem Zahnrad wird eine Ausgangsrotation erhalten.
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Das flexible, außenverzahnte Zahnrad 73 hat einen zylindrischen Trommelbereich 81, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, und die Seiten des zylindrischen Trommelbereichs 81 sind erste und zweite offene Ränder 81a, 81b. Der zylindrische Trommelbereich 81 hat, in dieser Reihenfolge vom ersten offenen Ende 81a entlang der Richtung der Zentralachse 71a einen ersten gedrückten zylindrischen Bereich 87(1) fester Länge, einen zylindrischen Außenverzahnungsausbildungsbereich 86, auf dem die Außenverzahnung 75 ausgebildet ist, und einen zweiten gedrückten zylindrischen Bereich 87(2), und der Rand am distalen Ende des zweiten gedrückten zylindrischen Bereichs 87(2) ist der andere offene Rand 81b. Der erste gedrückte zylindrische Bereich 87(1) wird von dem ersten Wellgenerator 74(1) von außen nach innen gedrückt und in eine elliptische Form gebogen, und der zweite gedrückte zylindrische Bereich 87(2) wird von dem zweiten Wellgenerator 74(2) von außen nach innen gedrückt und in eine elliptische Form gebogen, wie es im Folgenden beschrieben wird.
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Das erste und das zweite feste, innenverzahnte Zahnrad 72S, 72D sind nebeneinander angeordnet, so dass sie den Außenverzahnungsausbildungsbereich 86 konzentrisch umschließen. Sowohl das erste als auch das zweite feste, innenverzahnte Zahnrad 72S, 72D sind mit einem feststehenden Element oder einem lastseitigen Element (die nicht gezeigt sind) verbunden und daran fixiert.
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Der erste und der zweite Wellgenerator 74(1), 74(2) haben den gleichen Aufbau und diese Wellgeneratoren 74(1), 74(2) sind so angeordnet, dass sie den ersten und den zweiten gedrückten zylindrischen Bereich 87(1), 87(2) des zylindrischen Trommelbereichs 81 jeweils an Positionen umschließen, die relativ zu dem ersten und dem zweiten festen, innenverzahnten Zahnrad 72S, 72D den jeweiligen offenen Rändern 81a, 81b benachbart sind. Der erste und der zweite Wellgenerator 74(1), 74(2), die integral ausgebildet sind, rotieren mit der gleichen Drehzahl in der gleichen Richtung.
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Die Wellgeneratoren 74(1), 74(2) weisen einen festen ringförmigen Bereich 91 und ein Welllager 92 auf, das innerhalb des ringförmigen Bereichs angebracht ist. Eine innere Umfangsfläche 93 des ringförmigen Bereichs 91 ist eine Fläche mit fester Breite, die eine elliptische Kontur hat. Das Welllager 92 hat eine äußere Lauffläche 94 und eine innere Lauffläche 95, die in der Lage sind, sich in radial Richtung zu verbiegen, und die an der elliptisch konturierten inneren Umfangsfläche 93 angebracht sind und dazu gebracht werden, sich in eine elliptische Form zu verformen; Kugeln 96 sind so eingeführt, dass sie in der Lage sind, entlang der elliptischen Trajektorie, die zwischen den Laufflächen 94, 95 ausgebildet ist, zu rollen. Der erste und der zweite gedrückte Bereich 87(1), 87(2) des zylindrischen Trommelbereichs 81 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 73 sind beide in die innere Oberfläche der elliptisch gebogenen inneren Lauffläche 95 eingepasst und werden in eine elliptische Form gebogen.
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6 ist eine Querschnittansicht, die schematisch den gebogenen Zustand des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 73 und den Eingriffszustand des zweiten festen, innenverzahnten Zahnrades 72D zeigt. Wie aus den 5(b) und 6 ersichtlich, werden sowohl der erste als auch der zweite gedrückte zylindrische Bereich 87(1), 87(2) des zylindrischen Trommelbereichs 81 von dem ersten und dem zweiten Wellgenerator 74(1), 74(2) entlang des Radius von außen nach innen gedrückt und dazu gebracht, sich in eine elliptische Form zu biegen, der zylindrische Trommelbereich 81 biegt sich dabei an den Stellen auf der Zentalachse 71a in die gleiche elliptische Form. Dementsprechend wird auch die Außenverzahnung 75 des zylindrischen Außenverzahnungsausbildungsbereichs 86 in eine elliptische Form gebogen, in der sie einen Zustand ausbildet, in dem die Außenverzahnung 75 an Positionen auf der Hauptachse 97 in die Innenverzahnungen des ersten und des zweiten festen, innenverzahnten Zahnrades 72S, 72D eingreift.
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Daher funktioniert der Wellgenerator 74(1), 74(2), der außerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 73 angeordnet ist, auf die gleiche Art und Weise wie ein konventioneller Wellgenerator, der an einer Stelle angeordnet ist, an der er innerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 73 dem ersten und dem zweiten festen, innenverzahnten Zahnrad 72S, 72D gegenüberliegt.
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Erneut Bezug nehmend auf 5 ist in einem hohlen Wellgetriebe 71 vom flachen Typ, das auf diese Weise aufgebaut ist, ein hohler Bereich 99 so ausgebildet, dass er sich in Richtung der Zentralachse 71a durch das Zentrum des Getriebes erstreckt. Der hohle Bereich 99 wird durch die innere Umfangsfläche 81c des zylindrischen Trommelbereichs 81 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 73 vorgegeben.
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Daher ist die Abmessung des Innendurchmessers des hohlen Bereichs 99 in dem hohlen Wellgetriebe 71 anders als in Fällen, in denen ein Wellgetriebe innerhalb des zylindrischen Trommelbereichs 81 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 73 angeordnet ist, nicht durch die Abmessung des Innendurchmessers der in dem Wellgenerator ausgebildeten Durchgangsöffnung beschränkt, und die Abmessung des Innendurchmessers des hohlen Bereichs 99 kann viel größer als bei einem üblichen Aufbau gemacht werden.
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Das erste und das zweite feste, innenverzahnte Zahnrad 72S, 72D und der erste und der zweite Wellgenerator 74(1), 74(2) sind parallel zueinander außerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 73 angeordnet. Daher ist der mit Fett beschichtete Bereich kleiner als in Fällen, in denen diese Bereiche außerhalb und innerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 73 angeordnet sind. Demzufolge können diese Bereiche effizient geschmiert werden.
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In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite gedrückte zylindrische Bereich 87(1), 87(2) auf beiden Seiten des außenverzahnten zylindrischen Bereichs 86 neben diesem angeordnet. Diese Bereiche 87(1), 87(2) können auch voneinander beabstandet angeordnet werden. Eine andere Möglichkeit ist es, einen gedrückten zylindrischen Bereich und einen Wellgenerator wegzulassen und einen Aufbau zu verwirklichen, der einen einzigen gedrückten zylindrischen Bereich und einen einzigen Wellgenerator aufweist.
