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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wellgenerator eines Verformungswellgetriebes und bezieht sich insbesondere auf einen Wellgenerator mit einem Nadellager.
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Stand der Technik
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In einem Wellgenerator eines Verformungswellgetriebes ist im Allgemeinen an einer elliptischen Außenumfangsfläche eines steifen Stopfens ein Kugellager angebracht, das einen flexiblen inneren und einen flexiblen äußeren Ring hat, die in der Lage sind, sich in radialer Richtung zu biegen. Um die Anzahl der Komponenten zu reduzieren und den Wellgenerator kleiner und kompakter zu machen, haben die vorgeschlagenen Wellgetriebe eine Innenring-Lauffläche, die direkt auf der elliptischen Außenumfangsfläche des steifen Stopfens ausgebildet ist, wobei der innere Ring weggelassen ist. Patentdokument 1 schlägt eine Winde für den Hoch- und Tiefbau und Baumaschinen vor, die ein Verformungswellgetriebe mit diesem Aufbau hat. Patentdokument 2 schlägt ein Verformungswellgetriebe vor, in dem eine Innenring-Lauffläche direkt auf der elliptischen Außenumfangsfläche des steifen Stopfens ausgebildet ist, und einer Außenring-Lauffläche direkt auf der Innenumfangsfläche des flexiblen, außen verzahnten Zahnrades ausgebildet ist, wobei der innere und der äußere Ring weggelassen sind.
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Das im Patentdokument 1 offenbarte Verformungswellgetriebe ist als flaches Verformungswellgetriebe bekannt, wobei ein zylindrisches flexibles, außen verzahntes Zahnrad auf den Innenseiten zweier steifer, innen verzahnten Zahnräder, die eine unterschiedliche Anzahl an Zähnen haben, angeordnet ist, und das flexible, außen verzahnte Zahnrad durch einen Wellgenerator, der auf der Innenseite des flexiblen, außen verzahnten Zahnrades angeordnet ist, in eine elliptische Form gebogen und in Eingriff mit den beiden steifen, innen verzahnten Zahnrädern gebracht wird.
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Dokumente des Standes der Technik:
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Patentdokumente:
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- Patentdokument 1: JP 05-132292 A
- Patentdokument 2: JP 03-9925 U
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Zusammenfassung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösender Aufgaben
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Ein flaches Verformungswellgetriebe wird in einigen Fällen als hohles Verformungswellgetriebe benutzt, das einen hohlen Bereich hat, der in axialer Richtung durch das Zentrum der Vorrichtung verläuft. Für solch ein hohles Verformungswellgetriebe werden Wellgeneratoren eingesetzt, die mit steifen Stopfen versehen sind, in deren Zentrum eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Um die Abmessung des Innendurchmessers des hohlen Bereichs zu vergrößern, ohne die Abmessung des Außendurchmessers der Vorrichtung zu vergrößern, muss in dem steifen Stopfen eine hohle Durchgangsöffnung mit einem großen Innendurchmesser ausgebildet werden. Um dies zu erreichen, wird in dem Wellgenerator vorzugsweise ein Rollenlager, insbesondere ein Nadellager verwendet, das in radialer Richtung eine kleinere Dicke als ein Kugellager hat.
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Angesichts dieser Tatsachen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wellgenerator mit einem Aufbau, der in der Lage ist, den hohlen Durchmesser des Verformungswellgetriebes zu vergrößern, und ein hohles Verformungswellgetriebe, das solch einen Wellgenerator hat, zur Verfügung zu stellen.
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Mittel zum Lösen der zuvor genannten Aufgaben
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Um das zuvor genannte Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Wellgenerator eines Verformungswellgetriebes zur Verfügung gestellt, um ein flexibles, außen verzahntes Zahnrad in eine elliptische Form zu biegen, damit es teilweise in ein steifes, innen verzahntes Zahnrad eingreift, und um die Eingriffspositionen der beiden Zahnräder in einer Umfangsrichtung zu bewegen, wobei der Wellgenerator dadurch gekennzeichnet ist, dass er aufweist:
einen steifen Stopfen, der eine elliptische Form und ein Nadellager hat, das auf einer elliptischen Stopfen-Außenumfangsfläche des steifen Stopfens ausgebildet ist, wobei
das Nadellager eine elliptische Innenring-Lauffläche, die auf der Außenumfangsfläche des Stopfens ausgebildet ist, einen äußeren Ring, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, eine Außenring-Lauffläche, die auf einer Innenumfangsfläche des äußeren Ringes ausgebildet ist, und mehrere Nadelrollen hat, die in einem rollbaren Zustand zwischen der Innenring-Lauffläche und der Außenring-Lauffläche angebracht sind;
auf der Außenumfangsfläche des Stopfens eine Innenring-Laufnut ausgebildet ist, die sich in einer Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche des Stopfens erstreckt;
wobei die Innenring-Lauffläche auf einer Nutbodenfläche der Innenring-Laufnut ausgebildet ist; und
auf Nutseitenflächen auf beiden Seiten der Innenring-Laufnut eine innenringseitige Begrenzungsfläche ausgebildet ist, um zu verhindern, dass sich die Nadelrollen in Richtung ihrer Achsen bewegen.
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Der Wellgenerator des Verformungswellgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Nagellager, und eine Innenring-Lauffläche des Nagellagers ist direkt auf der elliptischen Außenumfangsfläche des steifen Stopfens ausgebildet, wobei der innere Ring weggelassen worden ist. Daher kann die Dicke des Lagers in radialer Richtung reduziert werden, und in dem Wellgenerator kann eine hohle Durchgangsöffnung mit einem großen Innendurchmesser ausgebildet werden. Dementsprechend ist es, wenn ein Wellgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung genutzt wird, möglich, ein hohles Verformungswellgetriebe mit einem großen hohlen Durchmesser zu erhalten.
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Die Innenring-Lauffläche ist auch auf der Bodenfläche der Innenring-Laufnut ausgebildet, die auf der elliptischen Außenumfangsfläche des steifen Stopfens ausgebildet ist. Daher wirken die linke und die rechte Nutseitenfläche der Innenring-Laufnut als innenringseitige Begrenzungsflächen, um eine Bewegung der Nadelrollen in Richtung ihrer Achsen zu verhindern. Da es nicht notwendig ist, ein separates Element vorzusehen, um die Bewegung der Nadelrollen in Richtung der Achsen zu verhindern, kann der Wellgenerator in der Größe reduziert und kompakter gemacht werden.
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Die innenringseitigen Begrenzungsflächen (nutseitigen Flächen) sind vorzugsweise Seitenflächen, die den Formen der beiden Enden der Nadelrollen entsprechen. Wenn beide Stirnflächen der Nadelrollen flache Stirnflächen orthogonal zur Zentralachse der Nadelrollen sind, sind die innenringseitigen Begrenzungsflächen vorzugsweise orthogonale Seitenflächen, die orthogonal zur Nutbodenfläche sind. Wenn beide Enden der Nadelrollen als kreisförmige Kegelstümpfe ausgebildet sind, die sich in Richtung der Achse nach außen verjüngen, sind die innenringseitigen Begrenzungsflächen vorzugsweise geneigte Seitenflächen, die in einem Winkel geneigt sind, der den konischen Flächen an den Enden der Nadelrollen entspricht.
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Auf der Innenumfangsfläche des äußeren Ringes kann eine Außenring-Laufnut, die sich in der Umfangsrichtung erstreckt, ausgebildet sein, und die Nutbodenfläche der Außenring-Laufnut kann eine Außenring-Lauffläche sein. In diesem Fall können die beiden Nutseitenflächen auf beiden Seiten der Außenring-Laufnut als außenringseitige Begrenzungsflächen benutzt werden, um zu verhindern, dass sich die Nadelrollen in Richtung der Achse bewegen.
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Als nächstes ist ein hohles Verformungswellgetriebe gemäß der Erfinung dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist:
ein steifes, innen verzahntes Zahnrad;
ein flexibles, außen verzahntes Zahnrad, das auf einer Innenseite des steifen, innen verzahnten Zahnrades ausgebildet und in der Lage ist, in das steife, innen verzahnte Zahnrad einzugreifen;
einen Wellgenerator, der bewirkt, dass sich das flexible, außen verzahnte Zahnrad in eine elliptische Form verbiegt und teilweise in das steife, innen verzahnte Zahnrad eingreift, um zu bewirken, dass sich die Eingriffspositionen der beiden Zahnräder in Umfangsrichtung bewegen, wobei der Wellgenerator auf der Innenseite des flexiblen, außen verzahnten Zahnrades angeordnet ist; und
eine Rotationseingangswelle, die aus einer hohlen Welle aufgebaut ist,
wobei der Wellgenerator mit einem Nadellager, wie es zuvor beschrieben worden ist, ausgestattet ist, und
der steife Stopfen des Wellgenerators integral mit einer Außenumfangsfläche der Rotationseingangswelle ausgebildet ist.
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In einem hohlen Wellgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung kann der hohle Durchmesser des hohlen Bereichs vergrößert werden, da die Dicke des Wellgenerators in radialer Richtung reduziert ist.
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Das hohle Verformungswellgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein flaches Verformungswellgetriebe mit einem ersten innen verzahnten Zahnrad und einem zweiten innen verzahnten Zahnrad sein, die entlang der Achse der Vorrichtung angeordnet sind und eine andere Anzahl an Zähnen als das steife, innen verzahnte Zahnrad haben, wobei das flexible, außen verzahnte Zahnrad einen zylindrischen Körper, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, und eine Außenverzahnung hat, die auf der Außenumfangsfläche des zylindrischen Körpers ausgebildet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Längsschnittansicht, die ein hohles Verformungswellgetriebe zeigt, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird.
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2 ist eine Teilschnittansicht, die einen Bereich aus der 1 zeigt, der den Wellgenerator enthält.
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3 enthält eine perspektivische Teilansicht und eine Teilschnittansicht, die den Wellgenerator aus 2 zeigen.
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4 ist eine perspektivische Teilansicht und eine Teilschnittansicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel des Wellgenerators aus 2 zeigt.
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Art, die Erfindung auszuführen
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Ein hohles Verformungswellgetriebe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Gesamtaufbau
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1 ist eine Längsschnittansicht, die ein hohles Verformungswellgetriebe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Das hohle Verformungswellgetriebe 1 hat eine hohle Eingangswelle 2, einen Wellgenerator 3, der integral mit der hohlen Eingangswelle 2 rotiert, ein flexibles, außen verzahntes Zahnrad 4, ein erstes steifes, innen verzahntes Zahnrad 5, ein zweites steifes, innen verzahntes Zahnrad 6 und einen ringförmigen Ausgangsflansch 7. Ein hohler Bereich 2a der hohlen Eingangswelle 2, der einen kreisförmigen Querschnitt hat, erstreckt sich in Richtung der Achse 1a der Vorrichtung durch das hohle Verformungswellgetriebe 1.
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Die hohle Eingangswelle 2 wird durch ein Kugellager 8 in einem rotierbaren Zustand von dem ersten steifen, innen verzahnten Zahnrad abgestützt. Das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad 6 wird durch ein Kreuzrollenlager 9 in einem rotierbaren Zustand von dem ersten steifen, innen verzahnte Zahnrad 5 abgestützt. Im Verformungswellgetriebe 1 wird die Seite in Richtung der Achse 1a der Vorrichtung, die den Ausgangsflansch 7 enthält, als Rotationsausgangsseite bezeichnet, und die gegenüberliegende Seite wird als die Rotationseingangsseite bezeichnet.
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Eine (nicht gezeigte) Ausgangswelle eines Motors wird durch eine Kupplung o. Ä. an einem Wellenendbereich 2b auf der Rotationseingangsseite der hohlen Eingangswelle 2 angebracht. Der Wellgenerator 3 ist in Richtung der Achse 1a im Zentrum der Vorrichtung im Außenumfangsbereich der hohlen Eingangswelle 2 angeordnet. Der Wellgenerator 3 hat einen steifen Stopfen 11, der integral im Außenumfangsflächenbereich der hohlen Eingangswelle 2 ausgebildet ist, und ein Nadellager 13, das auf einer elliptischen Stopfen-Außenumfangsfläche 12 des steifen Stopfens 11 angebracht ist.
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Das zylindrische flexible, außen verzahnte Zahnrad 4 ist auf dem Außenumfang des Wellgenerators 3 angeordnet. Das flexible, außen verzahnte Zahnrad 4 hat einen zylindrischen Körper 4a, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, und eine Außenverzahnung 4b, die auf der Außenumfangsfläche des zylindrischen Körpers 4a ausgebildet ist. Das erste steife, innen verzahnte Zahnrad 5 und das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad 6 sind koaxial auf dem Außenumfang des flexiblen, außen verzahnten Zahnrades 4 so angeordnet, dass sie einander entlang der Achse 1a der Vorrichtung benachbart sind. Das erste steife, innen verzahnte Zahnrad 5 ist auf der Rotationseingangsseite angeordnet und das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad 6 ist auf der Rotationsausgangsseite angeordnet. Das flexible, außen verzahnte Zahnrad 4 wird durch den Wellgenerator 3 in eine elliptische Form gebogen. An beiden Enden der Hauptachse des flexiblen, außen verzahnten Zahnrades 4, das in eine elliptische Form gebogen worden ist, wird die Außenverzahnung 4b jeweils in Eingriff mit der ersten Innenverzahnung 5a und der zweiten Innenverzahnung 6a des ersten bzw. zweiten steifen, innen verzahnten Zahnrades 5, 6 gebracht. In dem ersten steifen, innen verzahnten Zahnrad 5 ragt der Außenumfangsbereich sowohl auf der Rotationseingangsseite als auch auf der Rotationsausgangsseite in einer ringförmigen Form hervor, so dass er einen eingangsseitigen ringförmigen Bereich 5b und einen ausgangsseitigen ringförmigen Bereich 5c ausbildet. Das Kugellager 8 ist zwischen dem eingangsseitigen ringförmigen Bereich 5b und dem kreisförmigen Außenumfangsflächenbereich der hohlen Eingangswelle 2, der in Bezug auf den steifen Stopfen 11 näher an der Rotationseingangsseite ist, angebracht.
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Ein äußerer Ring 9a des Kreuzrollenlagers 9 ist in einer befestigenden Weise koaxial an der ringförmigen Stirnfläche am ausgangsseitigen ringförmigen Bereich 5c des ersten steifen, innen verzahnten Zahnrades 5 angebracht. Ein ringförmiger innere Ring 9b, der integral mit dem zweiten steifen, innen verzahnten Zahnrad 6 ausgebildet ist, ist auf der Innenseite des äußeren Rings 9a angeordnet. Zwischen dem äußeren Ring 9a und dem inneren Ring 9b ist eine ringförmige Laufbahn, die einen rechteckigen Querschnitt hat, ausgebildet, und mehrere Rollen 9c sind in einem rotierbaren Zustand in dieser Laufbahn angeordnet. Der Ausgangsflansch 7, der in einer ringförmigen Form zur Rotationsausgangsseite hervorsteht, ist integral mit dem inneren Ring 9b ausgebildet. Ein (nicht gezeigtes) lastseitiges Element ist in befestigender Weise am Ausgangsflansch 7 angebracht.
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Von der Rotationsausgangsseite aus ist eine zylindrische Abdeckung 21 am hohlen Verformungswellgetriebe 1 angebracht. Die zylindrische Abdeckung 21 bedeckt den äußeren Ring 9a des Kreuzrollenlagers 9 und das erste steife, innen verzahnte Zahnrad 5. Eine Öldichtung 22, welche die rotationsausgangsseitige Stirnfläche des Kreuzrollenlagers 9 abdichtet, ist auf der Innenseite des rotationsausgangsseitigen Endes der zylindrischen Abdeckung 21 angebracht. Ein ringförmiges Außenring-Stoppelement 23 ist in befestigender Weise an der rotationseingangsseitigen Stirnfläche des rotationseingangsseitigen ringförmigen Bereichs 5b des ersten steifen, innen verzahnten Zahnrades 5 angebracht. Ein ringförmiges Innenring-Stoppelement 24 ist am Außenumfang des Wellenendbereichs 2b der hohlen Eingangswelle 2 befestigt.
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In einem hohlen Verformungswellgetriebe 1, das derart aufgebaut ist, ist die Anzahl der Zähne des ersten steifen, innen verzahnten Zahnrades 5 2n größer (wobei n eine positive ganze Zahl ist) als die Anzahl der Zähne des zweiten steifen, innen verzahnten Zahnrades 6. Üblicherweise sind mehr als zwei Zähne vorhanden. Die Anzahl der Zähne des zweiten steifen, innen verzahnten Zahnrades 6 und die Anzahl der Zähne des flexiblen, außen verzahnten Zahnrades 4 sind gleich. Das erste steife, innen verzahnte Zahnrad 5 ist so an einem (nicht gezeigten) stationären Element befestigt, das es nicht rotiert. Wenn der Wellgenerator 4 durch einen Motor o. Ä. mit hoher Drehzahl rotiert wird, bewegen sich die Eingriffspositionen der Außenverzahnung 4b und der ersten und der zweiten Innenverzahnung 5a, 6a in Umfangsrichtung. Als ein Ergebnis rotiert das flexible, außen verzahnte Zahnrad 4 mit einer Drehzahl, die entsprechend der Differenz in der Anzahl der Zähne zwischen dem ersten steifen, innen verzahnten Zahnrad 5 und dem flexiblen, außen verzahnten Zahnrad 4 reduziert ist. Das zweite steife, innen verzahnte Zahnrad 6, das die gleiche Anzahl an Zähnen wie das flexible, außen verzahnte Zahnrad 4 hat, rotiert integral mit dem flexiblen, außen verzahnten Zahnrad 4. Daher wird von dem Ausgangsflansch 7 eine reduzierte Rotation an das lastseitige Element ausgegeben.
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Wellgenerator
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2 ist eine Teilschnittansicht, die einen Bereich des hohlen Verformungswellgetriebes 1 zeigt, der den Wellgenerator 3 enthält. Die 3(a) und 3(b) sind eine perspektivische Teilansicht und eine Teilschnittansicht, die den Wellgenerator 3 zeigen. Wie gezeigt, hat der Wellgenerator 3 einen steifen Stopfen 11 und ein Nadellager 13, das an der elliptischen Stopfen-Außenumfangsfläche 12 des steifen Stopfens 11 angebracht ist. Das Nadellager 13 hat eine elliptische Innenring-Lauffläche 31, die auf der elliptischen Stopfen-Außenumfangsfläche 12 ausgebildet ist, einen äußeren Ring 32, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, eine Außenring-Lauffläche 33, die auf der Innenumfangsfläche des äußeren Ringes 32 ausgebildet ist, und mehrere Nadelrollen 34, die zwischen der Innenring-Lauffläche 31 und der Außenring-Lauffläche 33 angebracht sind. Die Nadelrollen 34 werden durch einen zylindrischen Halter 35 in einem rollbaren Zustand entlang der Umfangsrichtung in konstanten Abständen gehalten.
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In der elliptischen Stopfen-Außenumfangsfläche 12 des steifen Stopfens 11 ist eine Innenring-Laufnut 36 ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung erstreckt und die eine konstante Breite sowie eine konstante Tiefe hat. Die Innenring-Lauffläche 31 ist in der Nutbodenfläche der Innenring-Laufnut 36 ausgebildet. Die nutseitigen Flächen auf beiden Seiten der Innenring-Laufnut 36 wirken als innenringseitige Begrenzungsflächen 37, 38, um zu verhindern, dass sich die Nadelrollen 34 in Richtung ihrer Zentralachsen bewegen. Im vorliegenden Beispiel sind beide Stirnflächen der Nadelrollen 34 orthogonale Stirnflächen, die orthogonal zur Zentralachse der Rollen sind. Dementsprechend sind die innenringseitigen Begrenzungsflächen 37, 38 auf beiden Seiten der Innenring-Laufnut 36 orthogonale Seitenflächen, die orthogonal zur Innenring-Lauffläche 31 sind.
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In der Innenumfangsfläche des äußeren Rings 32 kann eine Außenring-Laufnut ausgebildet sein, und die Bodenfläche dieser Außenring-Laufnut kann eine Außenring-Lauffläche sein. In diesem Fall können Nutseitenflächen auf beiden Seiten der Außenring-Laufnut als außenringseitige Begrenzungsflächen benutzt werden, um zu verhindern, dass sich die Nadelrollen 34 in Richtung ihrer Zentralachsen bewegen.
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Die 4(a) und 4(b) sind eine perspektivische Teilansicht und eine Teilschnittansicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel des Nadellagers 13 zeigen. Das hier gezeigte Nadellager 13A hat eine elliptische Innenring-Lauffläche 41, die auf der elliptischen Stopfen-Außenumfangsfläche 12 ausgebildet ist, einen äußeren Ring 32, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, eine Außenring-Lauffläche 43, die auf der Innenumfangsfläche des äußeren Ringes 42 ausgebildet ist, und mehrere Nadelrollen 44, die in einem rotierbaren Zustand zwischen der Innenring-Lauffläche 41 und der Außenring-Lauffläche 43 angeordnet sind. In der elliptischen Stopfen-Außenumfangsfläche 12 des steifen Stopfens 11 ist eine Innenring-Laufnut 46 ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung erstreckt und die eine konstante Breite sowie eine konstante Tiefe hat. Die Innenring-Lauffläche 41 ist auf der Nutbodenfläche der Innenring-Laufnut 46 ausgebildet. Die Nutseitenflächen auf beiden Seiten der Innenring-Laufnut 46 wirken als innenringseitige Begrenzungsflächen 47, 48, um zu verhindern, dass sich die Nadelrollen 44 in Richtung ihrer Zentralachsen bewegen. Beide Stirnflächen der Nadelrollen 34 sind als kreisförmige Kegelstümpfe ausgebildet, die sich nach außen verjüngen. Dementsprechend sind die innenringseitigen Begrenzungsflächen 47, 48 auf beiden Seiten der Innenring-Laufnut 46 geneigten Seitenflächen, die in Bezug auf die Flächen, die orthogonal zur Innenring-Lauffläche 41 sind, in einem Winkel von weniger als 90° nach außen geneigt sind.
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Auf der Innenumfangsfläche des äußeren Ringes 42 ist eine Außenring-Laufnut 56, die sich in Umfangsrichtung erstreckt und die eine konstante Breite sowie eine konstante Tiefe hat, ausgebildet. Die Außenring-Lauffläche 43 ist in der Nutbodenfläche der Außenring-Laufnut 56 ausgebildet. Die Nutseitenflächen auf beiden Seiten der Außenring-Laufnut 56 wirken als außenringseitige Begrenzungsflächen 47, 48, um zu verhindern, dass sich die Nadelrollen 44 in Richtung der Zentralachsen bewegen. Die außenringseitigen Begrenzungsflächen 47, 48 sind geneigte Seitenflächen, die in einem Winkel geneigt sind, die den konischen Flächen an beiden Enden der Nadelrollen 44 entsprechen.
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Das zuvor beschrieben Beispiel ist ein Beispiel, in dem die vorliegende Erfindung in einem Wellgenerator für ein flaches Verformungswellgetriebe benutzt wird. Die vorliegende Erfindung kann genauso in einem Wellgenerator eines becherförmigen Verformungswellgetriebes oder eines zylinderhutförmigen Wellgetriebes benutzt werden.
