DE112013006221T5

DE112013006221T5 - Verformungswellgetriebe, Wellvorrichtung mit Reibungseingriff und Wellgenerator

Info

Publication number: DE112013006221T5
Application number: DE112013006221.6T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kiyono; Tatsuro Hoshina; Masakatsu Sasahara
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2015-09-24
Also published as: TW201537063A; CN107166010A; CN106969130A; CN105026792A; KR20150087375A; TWI638104B; CN106969130B; JP5968545B2; CN107166010B; JPWO2015075781A1; CN106989144A; CN106989144B; CN107237875A; US10060517B2; WO2015075781A1; CN107165985B; KR101700726B1; CN105026792B; CN107237875B; CN107165985A

Abstract

Ein außen verzahntes Zahnrad (13) eines Verformungswellgetriebes (11) wird in eine Form verbogen, die mit einer elliptischen Kurve übereinstimmt. Das außen verzahnte Zahnrad (13) greift an den Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve in ein innen verzahntes Zahnrad (12) ein. Diese beiden Eingriffspositionen (L1) ändern sich entlang der Zahnbahnrichtung (A) in der Umfangsrichtung der beiden Zahnräder (12, 13). Die Anzahl der äußeren Zähne (13e) des außen verzahnten Zahnrades (13), die am Eingreifen mit dem innen verzahnten Zahnrad (12) teilnehmen, kann vergrößert werden. Es kann ein Verformungswellgetriebe realisiert werden, dass eine hohe Steifigkeit hat, und das in der Lage ist, ein Vibrationsgeräusch zu reduzieren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verformungswellgetriebe mit einer großen Anzahl an Zähnen eines flexiblen Zahnrades, die gleichzeitig in ein steifes Zahnrad eingreifen, und eine Wellvorrichtung mit Reibungseingriff, in der die Bereiche, in denen die Reibungseingriffsfläche eines flexiblen Elements im Eingriff mit der Reibungseingriffsfläche eines steifen Elements ist, lang sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Wellgenerator, der benutzt wird, um ein flexibles Zahnrad oder ein flexibles Element zu verbiegen.
Stand der Technik
Ein Verformungswellgetriebe ist aus einem steifen innen verzahnten Zahnrad, einem außen verzahnten Zahnrad, das eine Flexibilität (elastische Verformbarkeit) hat, und einem Wellgenerator aufgebaut, und weist kein Spiel auf, wie es in normalen Getrieben auftritt, und ist in der Lage, mit einer Stufe ein großes Reduktionsverhältnis zu erreichen. Bekannte Beispiele typischer Verformungswellgetriebe umfassen das becherförmige Verformungswellgetriebe mit einem becherförmigen außen verzahnten Zahnrad, wie es im Patentdokument 1 offenbart ist, das zylinderhutförmige Verformungswellgetriebe mit einem zylinderhutförmigen außen verzahnten Zahnrad, wie es im Patentdokument 2 offenbart ist, und das flache Verformungswellgetriebe mit einem zylindrischen außen verzahnten Zahnrad, wie es im Patentdokument 3 offenbart ist.
In einem Verformungswellgetriebe wird das außen verzahnte Zahnrad von dem Wellgenerator in eine nicht-kreisförmige, typischerweise elliptische, Form gebogen und an zwei Stellen in Richtung der Hauptachse der elliptischen Form in Eingriff mit dem innen verzahnten Zahnrad gebracht. Wenn der Wellgenerator von einem Motor oder Ähnlichem gedreht wird, bewegen sich die Eingriffspositionen der beiden Zahnräder in der Umfangsrichtung und es tritt eine relative Rotation zwischen den beiden Zahnrädern auf, wobei die Rotation der Differenz in der Anzahl der Zähne zwischen den beiden Zahnrädern entspricht. Festhalten eines Zahnrades auf der Stelle ermöglicht es, von dem anderen Zahnrad eine reduzierte Ausgangsrotation zu erhalten. Patentdokument 4 schlägt eine Formel für einen Wellgenerator vor, der bewirkt, dass sich das außen verzahnte Zahnrad verbiegt.
Ein anderes Beispiel für ein Verformungswellgetriebe ist eines, in dem ein flexibles innen verzahntes Zahnrad um den äußeren Umfang eines steifen außen verzahnten Zahnrades angeordnet ist und der Wellgenerator am äußeren Umfang des innen verzahnten Zahnrades angeordnet ist.
Es sind auch Wellvorrichtungen mit Reibungseingriff bekannt, wie sie in den Patentdokumenten 5 und 6 vorgeschlagen werden. Eine Wellvorrichtung mit Reibungseingriff umfasst ein steifes Element, das eine kreisförmige Innenumfangsreibungseingriffsfläche hat, ein flexibles Element, das eine kreisförmige Außenumfangsreibungseingriffsfläche hat und im Inneren des steifen Elements angeordnet ist, und einen Wellgenerator, der innerhalb des flexiblen Elements angeordnet ist. Wenn das flexible Element durch den Wellgenerator dazu gebracht wird, sich in eine nicht-kreisförmige Form, zum Beispiel In eine elliptische Form, zu verbiegen, verbiegt sich die kreisförmige Außenumfangsreibungseingriffsfläche in eine elliptische Form. Dies führt zu einem Zustand, in dem Bereiche, die den Positionen des Hauptdurchmessers (Hauptdurchmesserpositionen) der Außenumfangsreibungseingriffsfläche entsprechen, im Reibungseingriff mit der kreisförmigen Innenumfangsreibungseingriffsfläche des steifen Elements sind.
Wenn der Wellgenerator gedreht wird, bewegen sich die Positionen des Reibungseingriffs (Reibungseingriffspositionen) der beiden Elemente in der Umfangsrichtung. Die Länge des Umfangs der Außenumfangsreibungseingriffsfläche ist um eine vorgegebene Größe kürzer als die der Innenumfangsreibungseingriffsfläche. Demzufolge tritt, wenn der Wellgenerator eine Umdrehung macht, zwischen den beiden Elementen eine relative Rotation auf, die proportional zu den Umfangslängen ist. Festhalten eines Elementes auf der Stelle, so dass es nicht rotiert, ermöglicht es, von dem anderen Element eine reduzierte Rotation zu erhalten.
Es ist auch bekannt, dass Wellvorrichtungen mit Reibungseingriff Konfigurationen haben, in denen ein flexibles Element außerhalb des steifen Elements angeordnet ist, und das flexible Element durch einen Wellgenerator, der außerhalb des flexiblen Elements angeordnet ist, dazu gebracht wird, sich zu verbiegen und in das steife Element einzugreifen.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

Patent Dokument 1: JP-A 2012-072912
Patent Dokument 2: JP-A 2009-257510
Patent Dokument 3: JP-A 2009-156462
Patent Dokument 4: JP 4067037
Patent Dokument 5: JP-A 2007-71242
Patent Dokument 6: JP-A H06-241285

Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
Da das hier beschriebene Verformungswellgetriebe ein außen verzahntes Zahnrad oder ein innen verzahntes Zahnrad aufweist, das elastisch deformierbar sein muss, treten mehr Fälle auf, in denen die Haltesteifigkeit nicht ausreichend ist, als wenn steife Zahnräder ineinander greifen. Es gibt auch keine Gegenmaßnahmen, um das Vibrationsgeräusch weiter zu reduzieren, das in einem außen verzahnten Zahnrad oder einem innen verzahnten Zahnrad auftritt, wenn es rotiert, während es wiederholt elastisch deformiert wird.
Daher gibt es abhängig von der Anwendung Fälle, in denen das Vibrationsgeräusch ein Hindernis ist und das Verformungswellgetriebe nicht eingesetzt werden kann.
Im Falle einer Wellvorrichtung mit Reibungseingriff ist die Steifigkeit gering, da es wenige Reibungseingriffsbereiche gibt. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Reibungseingriffsbereiche verlängert werden können.
In Anbetracht dessen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Problem des Bereitstellens eines Verformungswellgetriebes und einer Wellvorrichtung mit Reibungseingriff, die eine hohe Steifigkeit haben und die in der Lage sind, das Vibrationsgeräusch zu reduzieren, sowie auf einen Wellgenerator, der in solch einem Verformungswellgetriebe bzw. in solch einer Wellvorrichtung eingesetzt wird.
Mittel, die benutzt werden, um die Aufgaben zu lösen
Um die zuvor beschriebenen Probleme zu lösen, wird die Steifigkeit in einem Verformungswellgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erhöht, dass die Anzahl der Zähne des außen verzahnten Zahnrades, die am Eingriff mit dem innen verzahnten Zahnrad teilnehmen, vergrößert wird. Insbesondere wird das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass sich die Positionen, an denen das außen verzahnte Zahnrad in das innen verzahnte Zahnrad eingreift, entlang der Zahnbahnrichtung des außen verzahnten Zahnrades fortschreitend in der Umfangsrichtung ändern. Die Form der Außenumfangsfläche des Wellgenerators, um das außen verzahnte Zahnrad zu verbiegen, wird in eine geeignete Form gebracht, so dass zwischen den beiden Zahnrädern solch ein Eingriffszustand ausgebildet werden kann.
Insbesondere ist das Verformungswellgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist:
ein steifes innen verzahntes Zahnrad, ein flexibles außen verzahntes Zahnrad und einen Wellgenerator, um zu bewirken, dass sich das außen verzahnte Zahnrad in eine nicht-kreisförmige Form verbiegt und in das innen verzahnte Zahnrad eingreift;
wobei die Eingriffspositionen zwischen dem außen verzahnten Zahnrad und dem innen verzahnten Zahnrad mehrere Positionen sind, die in der Umfangsrichtung der Zahnräder in Querschnitten senkrecht zur Achse in der Zahnbahnrichtung des außen verzahnten Zahnrades voneinander getrennt sind, und
sich jede der Eingriffspositionen in der Umfangsrichtung fortschreitend ändert, wenn sie entlang der Zahnbahnrichtung betrachtet wird.
Der Wellgenerator bewirkt typischerweise, dass sich das außen verzahnte Zahnrad in eine Form verbiegt, die mit einer elliptischen Kurve übereinstimmt. Die Eingriffspositionen der beiden Zahnräder sind in diesem Falle die Hauptdurchmesserpositionen der elliptischen Kurve.
Üblicherweise wird das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht, sich in die Form elliptischer Kurven zu verbiegen, die in der Zahnbahnrichtung in Querschnitten senkrecht zur Achse die gleiche Phase haben, und die Hauptdurchmesserpositionen der elliptischen Kurven sind in jedem Querschnitt die gleichen. Die Positionen, an denen die beiden Zahnräder ineinander greifen, sind die beiden Positionen auf dem Hauptdurchmesser der elliptischen Kurve, die in jedem Querschnitt der Zahnbahnrichtung senkrecht zur Achse die gleichen Positionen sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht, sich in eine elliptische Form zu verbiegen, die in Querschnitten der Zahnbahnrichtung senkrecht zur Achse eine elliptische Kurve sind, aber die elliptische Kurve hat in jedem Querschnitt eine andere Phase um die Zentralachse, und die Hauptdurchmesserpositionen befinden sich in der Umfangsrichtung an verschiedenen Stellen. Mit anderen Worten, das außen verzahnte Zahnrad greift in jedem Querschnitt der Zahnbahnrichtung an anderen Stellen entlang der Umfangsrichtung in das innen verzahnte Zahnrad ein. Daher hat das außen verzahnte Zahnrad eine größere Anzahl an Zähnen, die am Eingriff mit dem innen verzahnten Zahnrad teilnehmen. Dementsprechend kann die Steifigkeit des Verformungswellgetriebes erhöht werden, und das Durchrutschdrehmoment und das übertrabare Drehmoment können vergrößert werden.
Üblicherweise wird jeder Bereich des außen verzahnten Zahnrades in der Zahnbahnrichtung dazu gebracht, sich mit der gleichen Phase zu verbiegen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jeder Bereich des außen verzahnten Zahnrades in der Zahnbahnrichtung wiederholt dazu gebracht, sich mit unterschiedlicher Phase in der radialen Richtung zu verbiegen. Daher kann das Vibrationsgeräusch, das von der elastischen Deformation des außen verzahnten Zahnrades verursacht wird, reduziert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass sich die Hauptdurchmesserpositionen in der Zahnbahnrichtung von einem Ende zum anderen Ende fortschreitend in einer Richtung um das Zentrum der elliptischen Kurve verändern.
Zum Beispiel wird das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass sich die Positionen der Hauptachse in der Zahnbahnrichtung zwischen einem Ende und dem anderen Ende in einem Winkelbereich von 180° oder weniger um das Zentrum ändern. Wenn sich die Positionen der Hauptachse um 180° ändern, nehmen im Wesentlichen alle äußeren Zähne des außen verzahnten Zahnrades am Eingriff mit dem innen verzahnten Zahnrad teil. Dies ist vorteilhaft, um die Eingriffssteifigkeit zu erhöhen.
Es gibt auch Fälle, in denen das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht ist, sich so zu verbiegen, dass sich die Positionen der Hauptachse in der Zahnbahnrichtung von einem Ende zum anderen Ende fortschreitend in der entgegengesetzten Richtung um das Zentrum ändern, nachdem sie sich fortschreitend in der ersten Richtung geändert haben.
Zum Beispiel wird das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass sich die Hauptdurchmesserpositionen in der Zahnbahnrichtung von einem Ende zum anderen Ende um das Zentrum in einem Winkel von 90° oder weniger in der entgegengesetzten Richtung ändern, nachdem sie sich in der ersten Richtung um 90° oder weniger geändert haben.
In solch einer Konfiguration wirkt axialer Schub, der auf die beiden Zahnräder wirkt, links und rechts in entgegengesetzte Richtungen, wobei das Zentrum an der in Zahnbahnrichtung mittleren Position ist. Daher heben sich die linken und rechten axialen Schubkräfte gegeneinander auf. Wenn eine axiale Schubkraft mit Links-Rechts-Symmetrie erzeugt wird, besteht keine Notwendigkeit, dass ein Lager die Schubkraft aufnimmt.
Wenn das außen verzahnte Zahnrad in der vorliegenden Erfindung ein becherförmiges oder ein zylinderhutförmiges außen verzahntes Zahnrad mit einem zylindrischen Trommelbereich ist, wobei sich eine Membran in radialer Richtung von einem Ende des zylindrischen Trommelbereichs in der radialen Richtung erstreckt, und auf der äußeren Umfangsfläche im Bereich am anderen Ende des zylindrischen Trommelbereichs eine Außenverzahnung ausgebildet ist, bewirkt der Wellgenerator, dass sich ein Außenverzahnungsausbildungsbereich, in dem die Außenverzahnung auf dem zylindrischen Trommelbereich ausgebildet ist, in eine Form verbiegt, die mit der elliptischen Kurve übereinstimmt.
Als Nächstes kann die vorliegende Erfindung in einem Verformungswellgetriebe eingesetzt werden, indem ein flexibles innen verzahntes Zahnrad um den äußeren Umfang eines steifen außen verzahnten Zahnrades angeordnet ist. Das Verformungswellgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist:
ein steifes außen verzahntes Zahnrad, ein flexibles innen verzahntes Zahnrad und einen Wellgenerator, um zu bewirken, dass sich das innen verzahnte Zahnrad in eine Form verbiegt, die mit einer elliptischen Kurve übereinstimmt, und in das außen verzahnte Zahnrad eingreift;
wobei die Eingriffspositionen zwischen dem innen verzahnten Zahnrad und dem außen verzahnten Zahnrad Hauptdurchmesserpositionen der elliptischen Kurve in Querschnitten der Zahnbahnrichtung senkrecht zur Achse des innen verzahnten Zahnrades sind; und
sich jede der Eingriffspositionen bei Betrachtung in der Zahnbahnrichtung des innen verzahnten Zahnrades in der Umfangsrichtung fortschreitend ändert.
Es gibt Fälle, in denen das innen verzahnte Zahnrad dazu gebracht wird, sich so zu verbiegen, dass sich die Hauptdurchmesserpositionen in der Zahnbahnrichtung von einem Ende zum anderen Ende fortschreitend in einer Richtung um das Zentrum der elliptischen Kurve C verändern. Zum Beispiel wird das innen verzahnte Zahnrad dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass sich die Hauptdurchmesserpositionen von einem Ende zum anderen Ende in der Zahnbahnrichtung in einem Winkelbereich von 180° oder weniger um das Zentrum ändern.
Es gibt auch Fälle, in denen das innen verzahnte Zahnrad dazu gebracht wird, sich so zu verbiegen, dass sich die Hauptdurchmesserpositionen in der Zahnbahnrichtung von einem Ende zum anderen Ende in der entgegengesetzten Richtung um das Zentrum ändern, nachdem sie sich fortschreitend in der ersten Richtung geändert haben. Zum Beispiel wird das innen verzahnte Zahnrad dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass die Hauptdurchmesserpositionen in der Zahnbahnrichtung an einem Ende und am anderen Ende an den gleichen Winkelpositionen sind, und dass die Hauptachsenpositionen in einer mittleren Position zwischen diesen Enden gegenüber den Winkelpositionen um einen Winkel von 90° oder weniger um das Zentrum gedreht sind.
Die vorliegende Erfindung kann auch in einer Wellvorrichtung mit Reibungseingriff eingesetzt werden. Eine Wellvorrichtung mit Reibungseingriff gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
ein steifes Element mit einer kreisförmigen Innenumfangsreibungseingriffsfläche;
ein flexibles Element mit einer kreisförmigen Außenumfangsreibungseingriffsfläche; und
einen Wellgenerator, um zu bewirken, dass sich die Außenumfangsreibungseingriffsfläche des flexiblen Elements in eine Form verbiegt, die mit einer elliptischen Kurve übereinstimmt, und reibungsmäßig in die Innenumfangsreibungseingriffsfläche des steifen Elements eingreift;
wobei die Reibungseingriffspositionen der Außenumfangsreibungseingriffsfläche und der Innenumfangsreibungseingriffsfläche die Hauptdurchmesserpositionen der elliptischen Kurve in Querschnitten rechtwinklig zur Achse in Richtung einer Zentralachse des Getriebes in der Außenumfangsreibungseingriffsfläche sind; und
wobei sich jede der Reibungseingriffspositionen bei Betrachtung entlang der Zentralachse des Getriebes in der Umfangsrichtung der Außenumfangsreibungseingriffsfläche fortschreitend ändert.
Genauso kann die vorliegende Erfindung in einer Wellvorrichtung zum Einsatz kommen, in der ein flexibles Element um den äußeren Umfang eines steifen Elements angeordnet ist. Die Wellvorrichtung mit Reibungseingriff ist in diesem Fall dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
ein flexibles Element mit einer kreisförmigen Innenumfangsreibungseingriffsfläche;
ein steifes Element mit einer kreisförmigen Außenumfangsreibungseingriffsfläche; und
einen Wellgenerator, um zu bewirken, dass sich die Innenumfangsreibungseingriffsfläche des flexiblen Elements in eine Form verbiegt, die mit einer elliptischen Kurve übereinstimmt, und reibungsmäßig in die Außenumfangsreibungseingriffsfläche des steifen Elements eingreift;
wobei die Reibungseingriffspositionen zwischen dem Innenumfangsreibungseingriffselement und dem Außenumfangsreibungseingriffselement die Hauptdurchmesserpositionen der elliptischen Kurve in Querschnitten rechtwinklig zur Achse in der Richtung einer Zentralachse des Getriebes der Innenumfangsreibungseingriffsfläche sind; und
wobei sich jede der Reibungseingriffspositionen bei Betrachtung entlang der Zentralachse des Getriebes in der Umfangsrichtung der Innenumfangsreibungseingriffsfläche fortschreitend ändert.
In derartigen Wellvorrichtungen mit Reibungseingriff wird das flexible Element dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass sich die Hauptdurchmesserpositionen in Richtung der Zentralachse von einem Ende zum anderen Ende in einer Richtung um das Zentrum der elliptischen Kurve fortschreitend ändern. Zum Beispiel wird das flexible Element dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass sich die Hauptdurchmesserpositionen in Richtung der Zentralachse von einem Ende zum anderen Ende fortschreitend in der entgegengesetzten Richtung ändern, nachdem sie sich fortschreitend in der ersten Richtung geändert haben. Zum Beispiel wird das flexible Element dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass die Hauptdurchmesserpositionen an einem Ende und am anderen Ende in Richtung der Zentralachse des Getriebes an den gleichen Winkelpositionen sind, und in einer mittleren Position zwischen diesen Enden die Hauptdurchmesserpositionen um einen Winkel von 90° oder weniger um das Zentrum aus diesen Winkelpositionen gedreht sind.
Als Nächstes ist der Wellgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist:
eine elliptische Umfangsfläche, um zu bewirken, dass sich ein flexibles Element in eine elliptische Form verbiegt, wobei das flexible Element entweder, in einem Verformungswellgetriebe, eine flexible Außenverzahnung oder eine flexible Innenverzahnung oder, in einer Wellvorrichtung mit Reibungseingriff, eine Außenumfangsreibungseingriffsfläche oder eine Innenumfangsreibungseingriffsfläche hat;
wobei die elliptische Umfangsfläche durch eine elliptische Kurve definiert ist, in der eine Profilform, die sichtbar wird, wenn die elliptische Umfangsfläche an verschiedenen Positionen in Richtung der Zentralachse durch eine Ebene rechtwinklig zur Zentralachse geschnitten wird, um die Zentralachse zentriert ist;
wobei die elliptische Umfangsfläche einen Umfangsflächenbereich hat, der in Richtung der Zentralachse wenigstens eine vorgegebene Breite hat; und
wobei sich die Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve im Umfangsflächenbereich um die Zentralachse in Richtung der Zentralachse fortschreitend ändern.
Zum Beispiel ändern sich die Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve im Umfangsflächenbereich in Richtung der Zentralachse zwischen einem Ende und dem anderen Ende des Umfangsflächenbereichs innerhalb eines Winkelbereichs von 180° oder weniger um die Zentralachse.
Alternativ ändern sich die Hauptdurchmesserpositionen der elliptischen Kurve im Umfangsflächenbereich in der entgegengesetzten Richtung entlang der Zentralachse, nachdem sie sich um die Zentralachse fortschreitend in einer Richtung geändert haben. In diesem Fall sind zum Beispiel die Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve im Umfangsflächenbereich an einem Ende und am anderen Ende in Richtung der Zentralachse des Umfangsflächenbereichs an den gleichen Winkelpositionen, und an einer mittleren Position zwischen diesen Enden sind die Hauptdurchmesserpositionen gegenüber den Winkelpositionen um einen Winkel von 90° oder weniger verdreht.
Zum Beispiel ist in einem becherförmigen außen verzahnten Zahnrad oder einem zylinderhutförmigen außen verzahnten Zahnrad die Außenverzahnung auf der Außenumfangsfläche am offenen Ende ausgebildet, und das Ausmaß der Biegung nimmt in radialer Richtung im Wesentlichen proportional zum Abstand von der Stelle der Membran zu. Es ist vorteilhaft, dass die Länge der Hauptachse der elliptischen Außenumfangsfläche des Wellgenerators so geändert wird, dass sie mit solch einer Änderung des Ausmaßes der Biegung in der Zahnbahnrichtung übereinstimmt. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Abmessung des Außendurchmessers der elliptischen Kurve von einem Ende zum anderen Ende der elliptischen Umfangsfläche in Richtung der Zentralachse fortschreitend abnimmt.
Ein typischer Wellgenerator weist auf:
einen steifen Wellgenerator-Stopfen mit einer elliptischen Umfangsfläche; und
ein Wellgenerator-Wälzlager, das in die Außenumfangsfläche oder in die Innenumfangsfläche des Wellgenerator-Stopfens eingepasst ist;
wobei das Wellgenerator-Wälzlager eine flexible äußere Laufbahn und einer flexible innere Laufbahn hat;
wobei die äußere Laufbahn oder die innere Laufbahn des Wellgenerator-Wälzlagers durch die elliptische Umfangsfläche dazu gebracht wird, sich in eine elliptische Form zu verbiegen.
Es sind Ausführungsformen von Wellgeneratoren bekannt, bei denen eine magnetische Kraft oder ein piezo-elektrischer Effekt benutzt wird, damit sich entweder ein flexibles außen verzahntes Zahnrad, ein flexibles innen verzahntes Zahnrad oder ein flexibles Element mit einer Innenumfangsreibungseingriffsfläche oder einer Außenumfangsreibungseingriffsfläche in eine elliptische Form verbiegt. Ein Wellgenerator dieser Art kann benutzt werden, zu bewirken, dass sich ein flexibles außen verzahntes Zahnrad, ein flexibles innen verzahntes Zahnrad oder ein flexibles Element mit einer Innenumfangsreibungseingriffsfläche oder einer Außenumfangsreibungseingriffsfläche in der zuvor beschriebenen Art und Weise verbiegt.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 enthält erläuternde Zeichnungen, die ein flaches Verformungswellgetriebe zeigen, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird.
2 enthält erläuternde Zeichnungen, die u. a. Eingriffszustände in der Zahnbahnrichtung eines flachen Verformungswellgetriebes zeigen.
3 ist eine erläuternde Zeichnung, welche die Eingriffspositionen eines außen verzahnten Zahnrades eines flachen Verformungswellgetriebes zeigt.
4 enthält erläuternde Zeichnungen, die ein becherförmiges Verformungswellgetriebe zeigen, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird.
5 enthält erläuternde Zeichnungen, die Eingriffszustände und Ähnliches in der Zahnbahnrichtung eines becherförmigen Verformungswellgetriebes zeigen.
6 ist eine erläuternde Zeichnung, welche die Eingriffspositionen eines außen verzahnten Zahnrades eines becherförmigen Verformungswellgetriebes zeigt.
Art, die Erfindung auszuführen
Ein Ausführungsbeispiel einer Verformungswellgetriebeeinheit, in der die vorliegende Erfindung benutzt wird, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Die 1(a) und (b) sind eine Längsschnittansicht und eine perspektivische Explosionszeichnung, die ein flaches Verformungswellgetriebe zeigen, in dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird.
In einem flachen Verformungswellgetriebe 1 ist ein flexibles außen verzahntes Zahnrad 3 im Inneren von zwei steifen innen verzahnten Zahnrädern, d. h., einem innen verzahnten Zahnrad 2S und einem innen verzahnten Zahnrad 2D, angeordnet. Das außen verzahnte Zahnrad 3 hat eine einfache Form mit einem zylindrischen Trommelbereich 3a, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, und einer Außenverzahnung 3b, die auf der kreisförmigen Außenumfangsfläche dieses zylindrischen Trommelbereichs 3a ausgebildet ist.
Das außen verzahnte Zahnrad 3 wird durch einen Wellgenerator 4, der ein elliptisches Profil hat und der in das Innere des außen verzahnten Zahnrades 3 eingepasst ist, dazu gebracht, sich in eine elliptische Form zu verbiegen und teilweise in die innen verzahnten Zahnräder 2S, 2D einzugreifen. Wenn der Wellgenerator 4 rotiert wird, bewegen sich die Positionen des Eingriffs zwischen dem außen verzahnten Zahnrad 3 und den beiden innen verzahnten Zahnrädern 2S, 2D in der Umfangsrichtung.
Die Anzahl der Zähne des innen verzahnten Zahnrades 2D ist die gleiche wie die des außen verzahnten Zahnrades 3, und die Anzahl der Zähne des anderen innen verzahnten Zahnrades 2S ist, üblicherweise um 2n (wobei n eine positive ganze Zahl ist), größer als die des außen verzahnten Zahnrades 3. Daher rotiert das außen verzahnte Zahnrad 3 integral mit dem innen verzahnten Zahnrad 2D, das die gleiche Anzahl an Zähnen hat, und in Bezug auf das innen verzahnte Zahnrad 2S, das eine andere Anzahl an Zähnen hat, tritt eine relative Rotation auf, die der Differenz in der Anzahl der Zähne zwischen den beiden Zahnrädern entspricht. Das eine innen verzahnte Zahnrad 2S ist fixiert, so dass es nicht rotiert, wodurch von dem anderen innen verzahnten Zahnrad 2D eine reduzierte Rotation ausgegeben wird.
Der Wellgenerator 4 ist aus einem steifen Stopfen 6, der eine gleichförmige Breite hat und der mit einer elliptischen Außenumfangsfläche 5 ausgestattet ist, und einem Paar Wellgeneratorlagern 7 aufgebaut, die auf die elliptische Außenumfangsfläche 5 des Stopfens 6 gepasst sind. Die Wellgeneratorlager 7 haben äußere Laufbahnen 7a(S), 7a(D) und innere Laufbahnen 7b(S), 7b(D), die in der Lage sind, sich in radialer Richtung zu verbiegen und die zwischen den Stopfen 6 und das außen verzahnte Zahnrad 3 eingepasst sind. Die Wellgeneratorlager 7 als Ganzes werden dazu gebracht, sich in in Übereinstimmung mit der elliptischen Außenumfangsfläche 5 des Stopfens 6 in elliptische Formen zu verbiegen. Demzufolge wird auch das außen verzahnte Zahnrad 3 dazu gebracht, sich in eine elliptische Form zu verbiegen, die der elliptischen Außenumfangsfläche 5 des Stopfens 6 entspricht, und die Außenverzahnung greift an den Positionen der Hauptachse in die Innenverzahnung der innen verzahnten Zahnräder 2S, 2D ein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Profilform der elliptischen Außenumfangsfläche 5 des Stopfens 6 des Wellgenerators 4 geeignet so gewählt, dass der im Folgenden beschriebene gebogene Zustand des außen verzahnten Zahnrades 3 ausgebildet wird.
2 enthält erläuternde Zeichnungen, welche die Eingriffszustände des innen verzahnten Zahnrades 2 und des außen verzahnten Zahnrades 3 in Querschnitten rechtwinklig zur Achse an verschiedenen Positionen entlang der Zahnbahnrichtung zeigen. In 2 zeigt (a1) verschiedene Positionen entlang der Zahnbahnrichtung, ist (a2) eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils des außen verzahnten Zahnrades 3, und zeigen (b1) bis (b5) Querschnitte rechtwinklig zur Achse des außen verzahnten Zahnrades 3 an verschiedenen Positionen b1 bis b5 entlang der Zahnbahnrichtung.
Das außen verzahnte Zahnrad 3 wird durch den Wellgenerator 4 dazu gebracht, sich in Querschnitten senkrecht zur Achse an den Positionen b1 bis b5 entlang der Zahnbahnrichtung A in eine elliptische Form zu verbiegen. Insbesondere wird das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass ein Randneutralkreis des Zahnwurzelbereichs des außen verzahnten Zahnrades 3 eine elliptische Kurve C ist. Das außen verzahnte Zahnrad 3 wird darüber hinaus dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass sich die Hauptachsenpositionen L der elliptischen Kurve C in Querschnitten senkrecht zur Achse an Positionen b1 bis b5 entlang der Zahnbahnrichtung A um eine Rotationszentralachse 1a des Getriebes (um das Zentrum der elliptischen Kurve C) in der Zahnbahnrichtung A ändern. Das außen verzahnte Zahnrad 3, das auf diese Weise verbogen wird, greift an den Hauptdurchmesserpositionen L der elliptischen Kurve C in Querschnitten senkrecht zur Achse an den Positionen b1 bis b5 entlang der Zahnbahnrichtung A in die Innenverzahnung 2a(S), 2a(D) der innen verzahnten Zahnräder 2S, 2D ein.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ändern sich die Hauptdurchmesserpositionen L der elliptischen Kurve C in Querschnitten senkrecht zur Achse an den Positionen b1 bis b5 entlang der Zahnbahnrichtung A fortschreitend kontinuierlich in der gleichen Richtung um die Rotationszentralachse 1a entlang Zahnbahnrichtung A von der Position b1 an einem Ende zur Position b5 am anderen Ende. Die Hauptdurchmesserpositionen können sich auch fortschreitend in der gleichen Richtung mit Zuwächsen um feste Winkel über feste Abstände entlang der Zahnbahnrichtung A ändern. Die elliptische Kurve C an der Position b2 ist gegenüber der elliptischen Kurve C an der Position b1 an einem Ende entlang der Zahnbahnrichtung A um 45° im Uhrzeigersinn gedreht, die elliptische Kurve C an der Position b3 (der Mitte entlang der Zahnbahnrichtung) ist um 90° im Uhrzeigersinn gedreht, die elliptische Kurve C an der Position b4 ist um 135° im Uhrzeigersinn gedreht, und die elliptische Kurve C an der Position b5 ist um 180° im Uhrzeigersinn gedreht.
An den Positionen b1 bis b5 greift die Außenverzahnung 3b des außen verzahnten Zahnrades an den Hauptachsenpositionen L der elliptischen Kurve C in die Innenverzahnungen 2a(S), 2a(D) der innen verzahnten Zahnräder 2S, 2D ein. Daher bewegen sich die Eingriffspositionen des außen verzahnten Zahnrades 3 in Bezug auf die innen verzahnten Zahnräder 2S, 2D entlang der Zahnbahnrichtung A von der Position b1 an einem Ende der Zahnbahnrichtung fortschreitend in Umfangsrichtung. Insbesondere greifen bei Betrachtung entlang der Zahnbahnrichtung A im Wesentlichen alle der einzelnen äußeren Zähne 3b gleichzeitig in die Innenverzahnungen 2a(S), 2a(D) ein, obwohl jeder der Zähne nur teilweise im Eingriff ist.
Herkömmlicherweise wird das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht, sich in die Form einer elliptischen Kurve zu verbiegen, welche über die gesamte Länge entlang Zahnbahnrichtung die gleiche Phase hat, und es gibt entlang der Hauptachse nur zwei Eingriffspositionen mit den innen verzahnten Zahnrädern 2S, 2D. Daher sind die Eingriffspositionen der beiden Zahnräder im Vergleich zur herkömmlichen Praxis im Wesentlichen die gleichen, aber da im Wesentlichen alle äußeren Zähne 3b gleichzeitig am Eingriff teilnehmen, ist es möglich, ein Verformungswellgetriebe 1 zu erhalten, bei dem die Eingriffssteifigkeit der beiden Zahnräder und das maximal übertragbare Drehmoment größer sind.
An in der Zahnbahnrichtung A verschiedenen Positionen des außen verzahnten Zahnrades 3 werden in der Umfangsrichtung unterschiedliche Bereiche dazu gebracht, sich in radialer Richtung nach außen oder innen zu verbiegen. Daher kann das Vibrationsgeräusch, das durch die elastische Deformation des außen verzahnten Zahnrades 3 erzeugt wird, besser als in einem konventionellen Verformungswellgetriebe unterdrückt werden, das rotiert, während in der Umfangsrichtung gleiche Positionen dazu gebracht werden, sich in radialer Richtung nach außen oder innen zu verbiegen.
Zweites Ausführungsbeispiel
Die 4(a) und (b) sind eine Längsschnittansicht und eine perspektivische Explosionsansicht, die jeweils ein becherförmiges Verformungswellgetriebe zeigen, in dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird. Im becherförmigen Verformungswellgetriebe 11 hat ein außen verzahntes Zahnrad 13, das innerhalb eines steifen innen verzahnten Zahnrades 12 angeordnet ist, die Form eines Bechers. Das außen verzahnte Zahnrad 13 umfasst einen zylindrischen Trommelbereich 13a, der in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu verbiegen, eine Membran 13b, die sich in radialer Richtung vom hinteren Ende des zylindrischen Trommelbereichs nach innen erstreckt, und eine dicke ringförmige oder scheibenförmige Nabe 13c, die als Fortsetzung des Randes am inneren Umfang der Membran 13b ausgebildet ist. Der Bereich an der Öffnung am vorderen Ende des zylindrischen Trommelbereichs 13a ist ein Außenverzahnungsausbildungsbereich 13d, und auf seinem Außenumfangsflächenbereich ist eine Außenverzahnung 13e ausgebildet.
Der zylindrische Trommelbereich 13a des außen verzahnten Zahnrades 13 wird durch einen Wellgenerator 14, der ein elliptisches Profil hat und der in das Innere des Außenverzahnungsausbildungsbereichs 13d eingepasst ist, dazu gebracht, sich in eine elliptische Form zu verbiegen, und die Außenverzahnung 13e greift teilweise in die Innenverzahnung 12a des innen verzahnten Zahnrades 12 ein. Wenn der Wellgenerator 14 gedreht wird, bewegen sich die Eingriffspositionen der Zahnräder 12, 13 in der Umfangsrichtung, und zwischen den Zahnrädern 12, 13 tritt eine relative Rotation auf, die von der Differenz in der Anzahl der Zähne zwischen den Zahnrädern 12, 13 abhängig ist. Ein Zahnrad ist fixiert, so dass bewirkt wird, dass zum Beispiel das innen verzahnte Zahnrad 12 nicht rotiert, wodurch vom anderen becherförmigen, außen verzahnten Zahnrad 13 eine reduzierte Rotation ausgegeben wird.
Der Wellgenerator 14 umfasst einen steifen Stopfen 16 mit ringförmiger Form und gleichförmiger Breite und ein Wellgeneratorlager 17, das auf die elliptische Außenumfangsfläche 15 dieses Stopfens 16 gepasst ist. Das Wellgeneratorlager 17 umfasst eine äußere Laufbahn 17a und eine innere Laufbahn 17b, die in der Lage sind, sich in radialer Richtung zu verbiegen, und das Wellgeneratorlager 17 ist zwischen den Stopfen 16 und das außen verzahnte Zahnrad 13 eingepasst. Das Wellgeneratorlager 17 wird als Ganzes dazu gebracht, sich entsprechend der elliptischen Außenumfangsfläche 15 des Stopfens 16 in eine elliptische Form zu verbiegen. Dementsprechend wird auch das außen verzahnte Zahnrad 13 dazu gebracht, sich in eine elliptische Form zu verbiegen, die der elliptischen Außenumfangsfläche 15 des Stopfens 16 entspricht, und die Außenverzahnung 13e greift an den beiden Enden ihrer Hauptachse in die Innenverzahnung 12a des innen verzahnten Zahnrades 12 ein. Im vorliegenden Beispiel ist das Profil der elliptischen Außenumfangsfläche des Stopfens 16 des Wellgenerators 14 geeignet so gewählt, dass es den im Folgenden beschriebenen gebogenen Zustand des Außenverzahnungsausbildungsbereichs 13d des außen verzahnten Zahnrades 13 ausbildet.
5 enthält erläuternde Zeichnungen, die Eingriffszustände des innen verzahnten Zahnrades 12 und des außen verzahnten Zahnrades 13 in Querschnitten senkrecht zur Achse an verschiedenen Positionen entlang der Zahnbahnrichtung zeigen. In 5 zeigt (a1) verschiedene Positionen entlang der Zahnbahnrichtung, ist (a2) eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils eines außen verzahnten Zahnrades 13 und zeigen (b11) bis (b13) Querschnitte rechtwinklig zur Achse des außen verzahnten Zahnrades 13 an verschiedenen Positionen (b11) bis (b13) entlang der Zahnbahnrichtung.
Der Außenverzahnungsausbildungsbereich 13d des außen verzahnten Zahnrades 13 wird durch den Wellgenerator 14 dazu gebracht, sich in Querschnitten senkrecht zur Achse an den Positionen (b11) bis (b13) entlang der Zahnbahnrichtung A in eine elliptische Form zu verbiegen. Insbesondere wird das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass ein Randneutralkreis des Zahnwurzelbereichs des außen verzahnten Zahnrades 13 eine elliptische Kurve C1 ist. Das außen verzahnte Zahnrad 13 wird auch dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass sich die Hauptachsenpositionen L der elliptischen Kurve C1 in Querschnitten rechtwinklig zur Achse an Positionen (b11) bis (b13) entlang der Zahnbahnrichtung A um eine Rotationszentralachse 11a der Vorrichtung in der Zahnbahnrichtung A fortschreitend verändern. Das außen verzahnte Zahnrad 13, das dazu gebracht wird, sich auf diese Art zu verbiegen, greift in den Querschnitten rechtwinklig zur Achse an den Positionen (b11) bis (b13) entlang der Zahnbahnrichtung A an den Hauptachsenpositionen L1 der elliptischen Kurve C1 in die Innenverzahnung 12a des innen verzahnten Zahnrades 12 ein.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ändern sich die Hauptachsenpositionen L1 der elliptischen Kurve C1 in Querschnitten rechtwinklig zur Achse an den Positionen (b11) bis (b13) entlang der Zahnbahnrichtung fortschreitend kontinuierlich in der gleichen Richtung um die Rotationszentralachse 11a (um das Zentrum der elliptischen Kurve C1) von der Position (b11) an einem Ende in der Zahnbahnrichtung zur Position (b13) am anderen Ende. Die Hauptachsenpositionen können sich auch fortschreitend in der gleichen Richtung um Zuwächse verändern, die durch feste Winkel über feste Abstände entlang der Zahnbahnrichtung A vorgegeben sind. Die elliptische Kurve C1 ist an der Position (b12) (in der Mitte entlang der Zahnbahnrichtung) gegenüber der elliptischen Kurve C1 an der Position (b11) an einem Ende der Zahnbahnrichtung A um 45° im Uhrzeigersinn gedreht, und die elliptische Kurve C1 an der Position (b13) am anderen Ende ist um 90° im Uhrzeigersinn gedreht.
An den Positionen (b11) bis (b13) greift die Außenverzahnung 13e des außen verzahnten Zahnrades 13 an den Hauptachsenpositionen L1 der elliptischen Kurve C1 in die Innenverzahnung 12a des innen verzahnten Zahnrades 12 ein. Daher bewegen sich die Positionen, an denen das außen verzahnte Zahnrad 13 in das innen verzahnte Zahnrad 12 eingreift, in der Zahnbahnrichtung von der Position (b11) an einem Ende in der Zahnbahnrichtung kontinuierlich in Umfangsrichtung. Insbesondere greifen die einzelnen äußeren Zähne 13e bei Betrachtung entlang der Zahnbahnrichtung A im Wesentlichen entlang des halben Umfangs gleichzeitig in die Innenverzahnung 12a ein, obwohl jeder der Zähne nur teilweise im Eingriff ist.
Im becherförmigen außen verzahnten Zahnrad 13 nimmt das Ausmaß der Biegung des zylindrischen Trommelbereichs 13a in radialer Richtung zusammen mit dem Abstand von der Stelle der Membran 13b zu. Zu bewirken, dass sich der Außenverzahnungsausbildungsbereich 13d so verbiegt, dass in der Zahnbahnrichtung A die gleiche elliptische Kurve C1 ausgebildet wird, bewirkt eine unnötige Spannung auf den Außenverzahnungsausbildungsbereich 13d.
Im vorliegenden Beispiel ist der Außenverzahnungsausbildungsbereich 13d des außen verzahnten Zahnrades 13 so konstruiert, dass die Länge der Hauptachse der elliptischen Kurve C1 in den Querschnitten senkrecht zur Achse an den verschiedenen Positionen entlang der Zahnbahnrichtung A in der Zahnbahnrichtung A von der Position (b13) am inneren Ende zur Position (b11) am anderen Ende an der Öffnung fortschreitend zunimmt. Das außen verzahnte Zahnrad 13 kann dadurch dazu gebracht werden, sich zu verbiegen, ohne dass übermäßige Spannungen auftreten.
In einem konventionellen becherförmigen Verformungswellgetriebe wird das außen verzahnte Zahnrad 13 dazu gebracht, sich in die Form einer elliptischen Kurve zu verbiegen, die über die gesamte Zahnbahnrichtung die gleiche Phase hat, und es gibt entlang der Hauptachse nur zwei Eingriffspositionen mit dem innen verzahnten Zahnrad 12. Daher sind die Eingriffsbereiche der beiden Zahnräder 12, 13 im becherförmigen Wellgetriebe gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fast die gleichen wie herkömmlicherweise, aber eine im Wesentlichen halbkreisförmige Gruppe der äußeren Zähne 13e nimmt gleichzeitig am Eingriff teil. Demzufolge ist es möglich, ein Verformungswellgetriebe zu erhalten, bei dem die Eingriffssteifigkeit der beiden Zahnräder 12, 13 höher und das übertragbare Drehmoment größer ist.
An verschiedenen Positionen entlang der Zahnbahnrichtung A des außen verzahnten Zahnrades 13 werden entlang der Umfangsrichtung verschiedene Bereiche dazu gebracht, sich in radialer Richtung nach außen oder innen zu verbiegen. Daher kann ein Vibrationsgeräusch, das durch die elastische Verformung des außen verzahnten Zahnrades 13 erzeugt wird, effektiver unterdrückt werden als in einem herkömmlichen Wellgetriebe, das rotiert, während dieselben Positionen in der Umfangsrichtung dazu gebracht werden, sich in radialer Richtung nach außen oder innen zu verbiegen.
Andere Ausführungsbeispiele

(1) Die obigen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Fälle, in denen die vorliegende Erfindung in einem flachen Verformungswellgetriebe oder in einem becherförmigen Verformungswellgetriebe eingesetzt wird. Die vorliegende Erfindung kann auf die gleiche Weise wie im Fall eines becherförmigen Wellgetriebes auch in einem zylinderhutförmigen Wellgetriebe eingesetzt werden.
(2) In den obigen Ausführungsbeispielen wird das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass sich die Eingriffspositionen der beiden Zahnräder entlang der Zahnbahnrichtung in der gleichen Richtung entlang des Umfangs bewegen. Stattdessen kann das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht werden, sich so zu verbiegen, dass sich die Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve in Querschnitten senkrecht zur Achse von einem Ende zum anderen Ende entlang der Zahnbahnrichtung an verschiedenen Positionen entlang der Zahnbahnrichtung fortschreitend in einer Umfangsrichtung ändern, die der Richtung an Positionen in der Mitte entlang der Zahnbahnrichtung entgegengesetzt ist, nachdem sie sich fortschreitend in einer Umfangsrichtung geändert haben.

Wenn diese Konfiguration benutzt wird, wirken auf die Eingriffsbereiche entgegengerichtete axiale Schubkräfte, die an den Positionen in der Mitte entlang der Zahnbahnrichtung zentriert sind. Daher kann auf ein Axiallager verzichtet werden, da sich die linken und die rechten axialen Schubkräfte gegeneinander aufheben.

(3) In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ändern sich die Eingriffspositionen des flexiblen außen verzahnten Zahnrades, das in eine elliptische Form verbogen wird (die Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve) fortschreitend in der Umfangsrichtung entlang der gesamten Zahnbahnrichtung. Das in der 1 gezeigte flache Verformungswellgetriebe kann zum Beispiel so konstruiert werden, dass sich die Eingriffsposition bei Betrachtung entlang der Zahnbahnrichtung im Bereich des außen verzahnten Zahnrades 3, das mit einem innen verzahnten Zahnrad 2S im Eingriff ist, in der Umfangsrichtung bewegt, und dass sich die Eingriffsposition im Bereich des außen verzahnten Zahnrades, das mit dem anderen innen verzahnten Zahnrad 2D im Eingriff ist, nicht in der Umfangsrichtung bewegt. Ein möglicher Weg, um dies zu erreichen, ist es, die Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve, welche die Außenumfangsfläche auf der mit dem innen verzahnten Zahnrad 2S ausgerichteten Seite der elliptischen Außenumfangsfläche 5 des Wellgenerators 4 definiert, so einzurichten, dass sie sich entlang der Axialrichtung fortschreitend ändert, und dass sich die Hauptachsenpositionen des Außenumfangsflächenbereichs auf der Seite, die mit dem innen verzahnten Zahnrad 2D ausgerichtet ist, an festen Positionen entlang der Umfangsrichtung befinden.
(4) In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ein außen verzahntes Zahnrad dazu gebracht, sich in eine elliptische Form zu verbiegen und in ein innen verzahntes Zahnrad einzugreifen. In diesem Fall wird die Differenz in der Anzahl der Zähne zwischen dem außen verzahnten Zahnrad und dem innen verzahnten Zahnrad auf 2n festgelegt. Eine andere Möglichkeit ist es, zu bewirken, dass sich das außen verzahnte Zahnrad in eine nicht-kreisförmige Form verbiegt, so dass es an drei Stellen in der Umfangsrichtung in das innen verzahnte Zahnrad eingreift. In diesem Fall wird die Differenz der Anzahl der Zähne zwischen den beiden Zahnrädern auf 3n festgelegt.

In diesem Fall wird das außen verzahnte Zahnrad in Querschnitten senkrecht zur Achse des außen verzahnten Zahnrades entlang der Zahnbahnrichtung dazu gebracht, sich in der radialen Richtung so zu verbiegen, dass der Randneutralkreis des Zahnwurzelbereichs des außen verzahnten Zahnrades die Form einer nicht-kreisförmige Kurve einnimmt, und das außen verzahnte Zahnrad an mehreren Positionen, die in der Umfangsrichtung voneinander getrennt sind, in das innen verzahnte Zahnrad eingreift. Mit anderen Worten, die Form der Außenumfangsfläche des Wellgenerators wird geeignet so gewählt, dass das außen verzahnte Zahnrad dazu gebracht werden kann, sich auf diese Weise zu verbiegen.
Die nicht-kreisförmige Kurve ist hierbei eine Kurve, die an verschiedenen Stellen in einen Kreis einbeschrieben ist, und das außen verzahnte Zahnrad greift an den einbeschriebenen Positionen in das innen verzahnte Zahnrad ein. Das außen verzahnte Zahnrad wird dazu gebracht, sich so zu verbiegen, dass sich die einbeschriebenen Positionen der nicht-kreisförmigen Kurve in Querschnitten der Zahnbahnrichtung senkrecht zur Achse entlang der Zahnbahnrichtung in der Umfangsrichtung ändern.

(5) Die vorliegende Erfindung kann auch in einem Verformungswellgetriebe eingesetzt werden, das einen Aufbau hat, in dem ein flexibles innen verzahntes Zahnrad um den Außenumfang eines steifen außen verzahnten Zahnrades angeordnet ist, und das innen verzahnte Zahnrad durch eine Wellgenerator dazu gebracht wird, sich zu verbiegen und in das außen verzahnte Zahnrad einzugreifen.
(6) Die vorliegende Erfindung kann genauso in Wellvorrichtungen mit Reibungseingriff eingesetzt werden, wie sie in den Patentdokumenten 5 und 6 vorgeschlagen werden.
(7) Die vorliegende Erfindung kann genauso auf einen Wellgenerator oder Ähnliches angewandt werden, der ein piezo-elektrisches Element benutzt, wie es im Patentdokument 5 vorgeschlagen wird.

Claims

Ein Verformungswellgetriebe, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es aufweist: ein steifes innen verzahntes Zahnrad, ein flexibles außen verzahntes Zahnrad und einen Wellgenerator, um zu bewirken, dass sich das außen verzahnte Zahnrad in eine nicht-kreisförmige Form verbiegt und in das innen verzahnte Zahnrad eingreift; wobei Eingriffspositionen zwischen dem außen verzahnten Zahnrad und dem innen verzahnten Zahnrad mehrere Positionen sind, die in einer Umfangsrichtung der Zahnräder in Querschnitten senkrecht zur Achse entlang einer Zahnbahnrichtung des außen verzahnten Zahnrades voneinander getrennt sind; und wobei sich jede der Eingriffspositionen bei Betrachtung entlang der Zahnbahnrichtung fortschreitend in der Umfangsrichtung ändert.
Das Verformungswellgetriebe nach Anspruch 1, wobei der Wellgenerator bewirkt, dass sich das außen verzahnte Zahnrad in eine Form verbiegt, die mit einer elliptischen Kurve übereinstimmt, und wobei die Eingriffspositionen der beiden Zahnräder Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve sind.
Das Verformungswellgetriebe nach Anspruch 2, wobei das außen verzahnte Zahnrad so verbogen wird, dass sich die Hauptachsenpositionen von einem zum anderen Ende in der Zahnbahnrichtung in einer Richtung um ein Zentrum der elliptischen Kurve fortschreitend ändern.
Das Verformungswellgetriebe nach Anspruch 3, wobei das außen verzahnte Zahnrad so verbogen wird, dass sich die Hauptachsenpositionen zwischen einem und dem anderen Ende entlang der Zahnbahnrichtung in einem Winkel von 180° oder weniger um das Zentrum ändern.
Das Verformungswellgetriebe nach Anspruch 2, wobei das außen verzahnte Zahnrad so verbogen wird, dass sich die Hauptachsenpositionen von einem zum anderen Ende entlang der Zahnbahnrichtung fortschreitend in einer ersten Richtung um das Zentrum ändern, und dann um das Zentrum fortschreitend in einer Richtung ändern, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
Das Verformungswellgetriebe nach Anspruch 5, wobei das außen verzahnte Zahnrad so verbogen wird, dass die Hauptachsenposition von einem zum anderen Ende entlang der Zahnbahnrichtung um Winkel von 90° oder weniger um das Zentrum in der ersten Richtung ändern, und dann um Winkel von 90° oder weniger um das Zentrum in der Richtung ändern, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
Das Verformungswellgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das außen verzahnte Zahnrad ein becherförmiges oder zylinderhutförmiges außen verzahntes Zahnrad ist, das einen zylindrischen Trommelbereich, eine Membran, die sich in radialer Richtung von einem Ende des zylindrischen Trommelbereichs ausgehend erstreckt, und eine Außenverzahnung aufweist, die auf einer äußeren Umfangsfläche in einem Bereich am anderen Ende des zylindrischen Trommelbereichs ausgebildet ist, und der Wellgenerator bewirkt, dass sich ein Außenverzahnungsausbildungsbereich, in dem die Außenverzahnung auf dem zylindrischen Trommelbereich ausgebildet ist, in eine Form verbiegt, die mit der elliptischen Kurve übereinstimmt.
Ein Verformungswellgetriebe, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es aufweist: ein steifes außen verzahntes Zahnrad, ein flexibles innen verzahntes Zahnrad und einen Wellgenerator, um zu bewirken, dass sich das innen verzahnte Zahnrad in eine Form verbiegt, die mit einer elliptischen Kurve übereinstimmt, und in das außen verzahnte Zahnrad eingreift; wobei Eingriffspositionen zwischen dem innen verzahnten Zahnrad und dem außen verzahnten Zahnrad Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve in Querschnitten des innen verzahnten Zahnrades sind, die senkrecht zur Achse ausgerichtet sind; und wobei sich jede der Eingriffspositionen bei Betrachtung in einer Zahnbahnrichtung des innen verzahnten Zahnrades fortschreitend in einer Umfangsrichtung ändert.
Das Verformungswellgetriebe nach Anspruch 8, wobei das innen verzahnte Zahnrad so verbogen wird, dass sich die Hauptachsenpositionen vom einen Ende zum anderen Ende entlang der Zahnbahnrichtung fortschreitend in einer Richtung um ein Zentrum der elliptischen Kurve ändern.
Das Verformungswellgetriebe nach Anspruch 9, wobei das innen verzahnte Zahnrad so verbogen wird, dass sich die Hauptachsenpositionen zwischen einem und dem anderen Ende entlang der Zahnbahnrichtung in einem Winkelbereich von 180° oder weniger um das Zentrum ändern.
Das Verformungswellgetriebe nach Anspruch 8, wobei das innen verzahnte Zahnrad so verbogen wird, dass sich die Hauptachsenpositionen von einem zum anderen Ende entlang der Zahnbahnrichtung fortschreitend um das Zentrum in einer ersten Richtung und sich dann fortschreitend um das Zentrum in einer Richtung ändern, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
Das Verformungswellgetriebe nach Anspruch 11, wobei das innen verzahnte Zahnrad so verbogen wird, dass sich die Hauptachsenpositionen an einem und am anderen Ende entlang der Zahnbahnrichtung an der gleichen Winkelposition befinden, und dass die Hauptachsenpositionen an einer mittleren Position zwischen den beiden Enden gegenüber den Winkelpositionen um einen Winkel von 90° oder weniger um das Zentrum gedreht sind.
Eine Wellvorrichtung mit Reibungseingriff, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: ein steifes Element mit einer kreisförmigen Innenumfangsreibungseingriffsfläche; ein flexibles Element mit einer kreisförmigen Außenumfangsreibungseingriffsfläche; und einen Wellgenerator, um zu bewirken, dass sich die Außenumfangsreibungseingriffsfläche des flexiblen Elements in eine Form verbiegt, die mit einer elliptischen Kurve übereinstimmt, und reibungsmäßig in die Innenumfangsreibungseingriffsfläche des steifen Elements eingreift; wobei Reibungseingriffspositionen der Außenumfangsreibungseingriffsfläche und der Innenumfangsreibungseingriffsfläche Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve in Querschnitten rechtwinklig zur Achse in Richtung einer Zentralachse des Getriebes der Außenumfangsreibungseingriffsfläche sind; und wobei sich jede der Reibungseingriffspositionen bei Betrachtung entlang der Zentralachse der Vorrichtung fortschreitend in einer Umfangsrichtung der Außenumfangsreibungseingriffsfläche ändert.
Ein Wellvorrichtung mit Reibungseingriff, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: ein flexibles Element mit einer kreisförmigen Innenumfangsreibungseingriffsfläche; ein steifes Element mit einer kreisförmigen Außenumfangsreibungseingriffsfläche; und einen Wellgenerator, um zu bewirken, dass sich die Innenumfangsreibungseingriffsfläche des flexiblen Elements in eine Form verbiegt, die mit einer elliptischen Kurve übereinstimmt, und reibungsmäßig in die Außenumfangsreibungseingriffsfläche des steifen Elements eingreift; wobei Reibungseingriffspositionen der Innenumfangsreibungseingriffsfläche und der Außenumfangsreibungseingriffsfläche Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve in Querschnitten rechtwinklig zur Achse entlang einer Richtung der Zentralachse der Vorrichtung der Innenumfangsreibungseingriffsfläche sind; und wobei sich jede der Reibungseingriffspositionen bei Betrachtung entlang der Zentralachse der Vorrichtung in einer Umfangsrichtung der Innenumfangsreibungseingriffsfläche fortschreitend ändert.
Die Wellvorrichtung mit Reibungseingriff nach Anspruch 13 oder 14, wobei das flexible Element so verbogen wird, dass sich die Hauptachsenpositionen von einem zum anderen Ende entlang der Zentralachse des Getriebes in einer Richtung um das Zentrum der elliptischen Kurve ändern.
Die Wellvorrichtung mit Reibungseingriff nach Anspruch 15, wobei das flexible Element so verbogen wird, dass sich die Hauptachsenpositionen zwischen einem und dem anderen Ende entlang der Zentralachse des Getriebes in einem Winkelbereich von 180° oder weniger um das Zentrum ändern.
Die Wellvorrichtung mit Reibungseingriff nach Anspruch 13 oder 14, wobei das flexible Element so verbogen wird, dass sich die Hauptachsenpositionen von einem zum anderen Ende entlang der Zentralachse des Getriebes fortschreitend in einer ersten Richtung um das Zentrum ändern, und sich dann in einer um das Zentrum ändern, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
Die Wellvorrichtung mit Reibungseingriff nach Anspruch 17, wobei das flexible Element so verbogen wird, dass sich die Hauptachsenpositionen an einem und am anderen Ende entlang der Richtung der Zentralachse des Getriebes an den gleichen Winkelpositionen befinden, und dass die Hauptachsenpositionen an einer mittleren Position zwischen den beiden Enden gegenüber den Winkelpositionen um einen Winkel von 90° oder weniger um das Zentrum gedreht sind.
Ein Wellgenerator für ein Verformungswellgetriebe oder eine Wellvorrichtung mit Reibungseingriff, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: eine elliptische Umfangsfläche, um ein flexibles Element in eine elliptische Form zu bringen, wobei das flexible Element ein außen verzahntes Zahnrad oder ein flexibles innen verzahntes Zahnrad in einem Verformungswellgetriebe ist, oder wobei das flexible Element ein flexibles Element in einer Wellvorrichtung mit Reibungseingriff ist und eine Außenumfangsreibungseingriffsfläche oder einer Innenumfangsreibungseingriffsfläche hat; wobei die elliptische Umfangsfläche durch eine elliptische Kurve definiert wird, in der eine Profilform, die gesehen wird, wenn die elliptische Umfangsfläche an verschiedenen Positionen in einer Richtung einer Zentralachse durch eine Ebene, die orthogonal zur Zentralachse ist, geschnitten wird, um die Zentralachse zentriert ist; wobei die elliptische Umfangsfläche einen Umfangsflächenbereich mit wenigstens einer vorgegebenen Breite entlang der Richtung der Zentralachse hat; und wobei sich Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve im Umfangsflächenbereich entlang der Richtung der Zentralachse fortschreitend um die Zentralachse ändern.
Der Wellgenerator nach Anspruch 19, wobei sich die Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve im Umfangsflächenbereich zwischen einem und dem anderen Ende entlang der Zentralachse des Umfangsflächenbereichs innerhalb eines Winkelbereichs von 180° oder weniger um die Zentralachse ändern.
Der Wellgenerator nach Anspruch 19, wobei sich die Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurve des Umfangsflächenbereichs fortschreitend in einer ersten Richtung um die Zentralachse ändern, und dann in einer Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, entlang der Richtung der Zentralachse um die Zentralachse ändern.
Der Wellgenerator nach Anspruch 21, wobei sich die Hauptachsenpositionen der elliptischen Kurven des Umfangsflächenbereichs an einem und dem anderen Ende entlang der Richtung der Zentralachse des Umfangsflächenbereichs an den gleichen Winkelpositionen befinden; und wobei die Hauptachsenpositionen in einem mittleren Bereich zwischen den beiden Enden um einen Winkel von 90° oder weniger aus den Winkelpositionen gedreht sind.
Der Wellgenerator nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die Abmessung der Hauptachse der elliptischen Kurve in Richtung der Zentralachse von einem Ende zum anderen Ende der elliptischen Umfangsfläche fortschreitend abnimmt.
Wellgenerator nach einem der Ansprüche 19 bis 22, aufweisend: einen steifen Wellgenerator-Stopfen mit einer elliptischen Umfangsfläche; und ein Wellgenerator-Wälzlager, das in eine Außenumfangsfläche oder eine Innenumfangsfläche des Wellgenerator-Stopfens eingepasst ist; wobei das Wellgenerator-Wälzlager eine flexible Außenlaufbahn und eine flexible Innenlaufbahn hat; und wobei die Außenlaufbahn oder die Innenlaufbahn des Wellgenerator-Wälzlagers durch die elliptische Umfangsfläche in eine elliptische Form verbogen wird.