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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradvorrichtung vom biegsam kämmenden Typ.
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Stand der Technik
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PTL 1 offenbart eine Zahnradvorrichtung vom biegsam kämmenden Typ, die mit einem Wellengenerator; einem außenverzahnten Stirnrad, das an dem Außenumfang des Wellengenerators angeordnet ist und das Biegsamkeit aufweist, so dass es durch die Drehung des Wellengenerators biegsam verformt wird; einem Wälzlager, das zwischen dem Wellengenerator und dem außenverzahnten Rad angeordnet ist; einem ersten innenverzahnten Rad, das Starrheit aufweist, so dass das außenverzahnte Rad darin einbeschrieben ist und damit kämmt; und einem zweiten innenverzahnten Rad, das parallel zu dem ersten innenverzahnten Rad angeordnet ist und das Starrheit aufweist, so dass es dem außenverzahnten Rad einbeschrieben ist und damit kämmt, versehen ist.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentliteratur
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[PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung JP 2012 - 2 318 A
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In der in PTL 1 offenbarten Zahnradvorrichtung vom biegsam kämmenden Typ ist zwischen dem Wellengenerator und dem außenverzahnten Stirnrad das Wälzlager angeordnet, so dass während der Drehmomentübertragung eine Schrägstellung der Rolle des Wälzlagers auftreten kann. Wenn in der Zahnradvorrichtung vom biegsam kämmenden Typ eine Schrägstellung der Rolle auftritt, bewegt sich das Wälzlager in Richtung eines Elements (eines Seitenelements), das in einer axialen Richtung auf der Seite des Wälzlagers angeordnet ist. Somit stößt die Stirnfläche eines Halters des Wälzlagers mit dem Seitenelement zusammen, so dass sie an dem Seitenelement gleitet und so dass in der Stirnfläche des Halters ein (als der Stirnflächenverlust bezeichneter) Reibungsverlust auftreten kann.
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Somit wurde die vorliegende Erfindung gemacht, um ein wie oben beschriebenes Problem zu lösen, wobei eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer Zahnradvorrichtung vom biegsam kämmenden Typ ist, die den durch die Bewegung des Halters des Wälzlagers in der axialen Richtung verursachten Stirnflächenverlust durch das Wälzlager verringern kann.
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Lösung des Problems
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Zahnradvorrichtung vom biegsam kämmenden Typ geschaffen, die enthält: einen Wellengenerator; ein außenverzahntes Stirnrad, das an dem Außenumfang des Wellengenerators angeordnet ist und das Biegsamkeit aufweist, so dass es durch die Drehung des Wellengenerators biegsam verformt wird; ein Wälzlager, das zwischen dem Wellengenerator und dem außenverzahnten Rad angeordnet ist; ein erstes innenverzahntes Rad, das Starrheit aufweist, so dass das außenverzahnte Rad darin einbeschrieben ist und damit kämmt; und ein zweites innenverzahntes Rad, das parallel zu dem ersten innenverzahnten Rad angeordnet ist und das Starrheit aufweist, so dass das außenverzahnte Rad darin einbeschrieben ist und damit kämmt, wobei zwischen dem Wälzlager und einem Seitenelement, das in der axialen Richtung auf der Seite des Wälzlagers angeordnet ist, ein erstes Beschränkungselement angeordnet ist, das die Bewegung des Halters des Wälzlagers in einer axialen Richtung beschränkt, und wobei der Reibungskoeffizient zwischen der Stirnfläche des Halters und dem ersten Beschränkungselement oder der Reibungskoeffizient zwischen dem ersten Beschränkungselement und dem Seitenelement kleiner als der Reibungskoeffizient zwischen der Stirnfläche des Halters und dem Seitenelement ist. Somit kann ein oben beschriebenes Problem gelöst werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist zwischen dem Seitenelement und dem Wälzlager das erste Beschränkungselement angeordnet. Ferner ist der Reibungskoeffizient zwischen der Stirnfläche des Halters und dem ersten Beschränkungselement oder der Reibungskoeffizient zwischen dem ersten Beschränkungselement und dem Seitenelement kleiner als der Reibungskoeffizient zwischen der Stirnfläche des Halters des Wälzlagers und dem Seitenelement. Mit anderen Worten, in der vorliegenden Erfindung findet das Gleiten zwischen der Stirnfläche des Halters und dem ersten Beschränkungselement, wo der Reibungskoeffizient klein ist, und zwischen dem ersten Beschränkungselement und dem Seitenelement, wo der Reibungskoeffizient klein ist, statt, selbst wenn sich das Wälzlager wegen einer Schrägstellung in der axialen Richtung bewegt und der Halter somit über das erste Beschränkungselement mit dem Seitenelement zusammenstößt. Das heißt, in der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Stirnflächenverlust im Vergleich zu dem Stirnflächenverlust, wenn die Stirnfläche des Halters und die des Seitenelements, wo der Reibungskoeffizient groß ist, direkt aneinander gleiten, zu verringern.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den durch die Bewegung des Halters des Wälzlagers in der axialen Richtung verursachten Stirnflächenverlust durch das Wälzlager zu verringern.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Gesamtkonfiguration einer Zahnradvorrichtung vom biegsam kämmenden Typ in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 2(A) und 2(B) sind eine Vorderansicht bzw. eine Querschnittsansicht, die einen Wellengenerator in 1 darstellt.
- 3 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Lagebeziehung zwischen dem Wellengenerator, einem Wälzlager, einem außenverzahnten Rad und dem ersten und dem zweiten Beschränkungselement in 1 darstellt.
- 4 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Lagebeziehung zwischen dem Wellengenerator, dem Wälzlager, dem außenverzahnten Rad und dem innenverzahnten Rad in 1 darstellt.
- 5 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Lagebeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Beschränkungselement in 3 darstellt.
- 6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Gesamtkonfiguration einer Zahnradvorrichtung vom biegsam kämmenden Typ in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden ist anhand der Zeichnungen ein Beispiel einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben.
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Zunächst ist die Gesamtkonfiguration der vorliegenden Ausführungsform schematisch beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt ist, enthält eine Zahnradvorrichtung 100 vom biegsam kämmenden Typ einen Wellengenerator 104; ein außenverzahntes Stirnrad 120 (120A, 120B), das an dem Außenumfang des Wellengenerators 104 angeordnet ist und das Biegsamkeit aufweist, so dass es durch die Drehung des Wellengenerators 104 biegsam verformt wird; ein Wälzlager 110 (110A, 110B), das zwischen dem Wellengenerator 104 und dem außenverzahnten Rad 120 angeordnet ist; ein innenverzahntes Rad für die Verlangsamung (das erste innenverzahnte Rad) 130A, das Starrheit aufweist, so dass das außenverzahnte Rad 120A darin einbeschrieben ist und damit kämmt; und ein innenverzahntes Rad für die Ausgabe (das zweite innenverzahnte Rad) 130B, das parallel zu dem innenverzahnten Rad 130A für die Verlangsamung angeordnet ist und das Starrheit aufweist, so dass das außenverzahnte Rad 120B darin einbeschrieben ist und damit kämmt (das innenverzahnte Rad 130A für die Verlangsamung und das innenverzahnte Rad 130B für die Ausgabe können zusammen als ein innenverzahntes Rad 130 bezeichnet werden). Ferner sind zwischen einer feststehenden Wand 136 und dem Wälzlager 110A bzw. zwischen einer Ausgabevorrichtung 138 und dem Wälzlager 110B, wobei die feststehende Wand 136 und die Ausgabevorrichtung 138 (die Seitenelemente) in der axialen Richtung O auf den Seiten der Wälzlager 110A bzw. 110B angeordnet sind, erste Beschränkungselemente 150A und 150B (150), die die Bewegung der Halter 114A und 114B (114) der Wälzlager 110A und 110B in einer axialen Richtung O beschränken, angeordnet. Es ist hier angenommen, dass das erste Beschränkungselement 150 ein Axiallager ist.
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Im Folgenden ist jeder Bestandteil ausführlich beschrieben.
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Wie in 1 und 2 dargestellt ist, weist der Wellengenerator 104 im Wesentlichen eine Säulenform auf. Genauer weist der Wellengenerator 104 einen Kämmbereich FA auf, der auf einem bestimmten Krümmungsradius r1 mit einer exzentrischen Lage (einem exzentrischen Betrag L) als eine Mitte beruht, und weist er eine Form auf, in der mehrere Krümmungsradien kombiniert sind. Ferner ist der Wellengenerator 104 dafür konfiguriert, einen Zustand zu implementieren, in dem die außenverzahnten Räder 120A und 120B mit dem innenverzahnten Rad 130A für die Verlangsamung bzw. mit dem innenverzahnten Rad 130B für die Ausgabe in dem Kämmbereich FA kämmen. In dem Wellengenerator 104 ist eine Eingangswellenbohrung 106 gebildet, von der eine Eingangswelle 102 durch die Mitte eingeführt ist. An der Eingangswellenbohrung 106 ist ein Passfedersitz 108 vorgesehen, so dass der Wellengenerator 104 mit der Eingangswelle 102 einteilig gedreht wird, wenn die Eingangswelle 102 eingeführt ist und gedreht wird. Außerdem ist die Eingangswelle 102 über Lager 140 und 142 durch die feststehende Wand 136 axial gestützt, damit sie drehbar ist.
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Wie in 1 dargestellt ist, ist das Wälzlager 110 ein Lager, das zwischen der Außenseite des Wellengenerators 104 und der Innenseite des außenverzahnten Rads 120 angeordnet ist. Das Wälzlager 110A (110B) ist aus einem Innenring 112, aus dem Halter 114A (114B), aus einer Rolle 116A (116B) als ein Rollenelement und aus einem Außenring 118A (118B) konfiguriert. Der Innenring 112 stützt die Rollen 116A und 116B und ist so ausgelegt, dass er mit dem Außenumfang des Wellengenerators 104 in Kontakt steht. Außerdem weist die Rolle 116A (116B) vorzugsweise eine Zylinderform auf und kann sie eine Nadelform aufweisen. Der Halter 114 (114A, 114B) hält die Rollen 116A und 116B in der Umfangsrichtung, so dass sich die Rollen mit einem bestimmten Zwischenraum dazwischen drehen.
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Der Außenring 118A (118B) ist auf der Außenseite der Rolle 116A (116B) angeordnet. Der Außenring 118 (118A, 118B) wird wegen der Drehung des Wellengenerators 104 biegsam verformt und veranlasst, dass das außenverzahnte Rad 120, das auf der Außenseite des Außenrings angeordnet ist, in seiner radialen Richtung verformt wird. Das erste Beschränkungselement 150 ist in der axialen Richtung O (die im Folgenden beschrieben wird) auf der Außenseite des Wälzlagers 110 angeordnet.
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Wie in 1 dargestellt ist, weist das außenverzahnte Rad 120 eine Zylinderform auf, die aus einem Basiselement 122 und einem Außenzahn 124 (124A, 124B) konfiguriert ist. Das Basiselement 122 ist ein zylindrisches Element, das Biegsamkeit aufweist, und ist auf der Außenseite des Wälzlagers 110 angeordnet. Wie in 1 dargestellt ist, ist der Außenzahn 124 in der axialen Richtung O geteilt gebildet, aber mit dem Basiselement 122, das jeden der geteilten Außenzähne stützt, integriert, so dass das Basiselement 122 für die Außenzähne 124 gemeinsam ist. Außerdem ist die Zahnform in dem Außenzahnrad 124 auf der Grundlage einer Trochoidenkurve bestimmt, um ein theoretisches Kämmen zu verwirklichen. Auf der Außenseite des außenverzahnten Rads 120 in der axialen Richtung O (die im Folgenden beschrieben wird) ist ein zweites Beschränkungselement 152 angeordnet.
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Wie in 1 dargestellt ist, ist das innenverzahnte Rad 130A für die Verlangsamung aus einem Element mit Starrheit gebildet. Das innenverzahnte Rad 130A für die Verlangsamung enthält Innenzähne 128A mit einer um i (i = 2, 4, ...) größeren Anzahl als die der Außenzähne 124A des außenverzahnten Rads 120A. Die feststehende Wand 136, die die Zahnradvorrichtung 100 vom biegsam kämmenden Typ befestigt, ist über eine Bolzenbohrung 132A unter Verwendung eines Bolzens 134A an dem innenverzahnten Rad 130A für die Verlangsamung befestigt. Das Kämmen des innenverzahnten Rads 130A für die Verlangsamung mit dem außenverzahnten Rad 120A trägt zu der Verlangsamung der Drehung des Wellengenerators 104 bei. Der Innenzahn 128A ist so gebildet, dass er auf der Grundlage der Trochoidenkurve mit dem Außenzahn 124A theoretisch kämmt.
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Wie in 1 dargestellt ist, ist währenddessen das innenverzahnte Rad 130B für die Ausgabe ähnlich dem innenverzahnten Rad 130A für die Verlangsamung ebenfalls aus einem Element mit Starrheit gebildet. Das innenverzahnte Rad 130B für die Ausgabe enthält dieselbe Anzahl von Innenzähnen 128B wie das außenverzahnte Rad 120B Außenzähne 124B aufweist (Konstantgetriebe). Die Ausgabevorrichtung 138, an die die Ausgabe von der Zahnradvorrichtung 100 vom biegsam kämmenden Typ übertragen wird, ist über eine Bolzenbohrung 132B unter Verwendung eines Bolzens 134B an dem innenverzahnten Rad 130B für die Ausgabe befestigt.
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Wie in 1 dargestellt ist, sind die Längen des Wellengenerators 104, des Wälzlagers 110 und des außenverzahnten Rads 120 in der axialen Richtung O, die in der radialen Richtung auf der Innenseite des innenverzahnten Rads 130 positioniert sind, in der vorliegenden Ausführungsform kürzer als die Länge des innenverzahnten Rads 130 in der axialen Richtung O, wobei auf der Innenseite des innenverzahnten Rads 130 in der radialen Richtung das erste und das zweite Beschränkungselement 150 und 152 (die im Folgenden beschrieben werden) angeordnet sind. Allerdings ist die Erfindung darauf nicht beschränkt, so dass die Längen des Wellengenerators, des Wälzlagers und des außenverzahnten Rads in der axialen Richtung O dieselben wie die Länge des innenverzahnten Rads sein können.
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Nachfolgend sind anhand von 1 und 3 bis 5 das erste Beschränkungselement 150 (150A, 150B) und das zweite Beschränkungselement 152 (152A, 152B) ausführlich beschrieben.
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Die ersten Beschränkungselemente 150A und 150B sind zwischen der feststehenden Wand 136 und dem Wälzlager 110A bzw. zwischen der Ausgabevorrichtung 138 und dem Wälzlager 110B angeordnet, wobei die feststehende Wand 136 und die Ausgabevorrichtung 138 in der axialen Richtung O auf der Seite der Wälzlager 110A bzw. 110B angeordnet sind. Die ersten Beschränkungselemente 150A und 150B beschränken die Bewegung der Halter 114A bzw. 114B in der axialen Richtung O. Wie in 1 dargestellt ist, ist ferner das erste Beschränkungselement 150 in der radialen Richtung auf der Innenseite des zweiten Beschränkungselements 152 angeordnet. Wie oben beschrieben wurde, ist das erste Beschränkungselement 150 ein ringförmiges Axiallager und enthält es zwei Lagerringe und Rollenelemente, die zwischen den zwei Lagerringen liegen (wobei das Rollenelement eine Kugel oder eine Rolle (eine Nadel) sein kann).
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Wie in 1 dargestellt ist, ist eine Außenstirnfläche 150AA (150BA) eines Lagerrings in der Weise an einer Seitenfläche 136A der feststehenden Wand 136 (einer Seitenfläche 138A der Ausgabevorrichtung 138) befestigt, dass eine Innenstirnfläche 150AB (150BB) des anderen Lagerrings in der axialen Richtung O (mit einem Zwischenraum oder ohne einen Zwischenraum) an eine Stirnfläche 114AC (114BC) des Halters 114A (114B) angrenzt. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform ist der Reibungskoeffizient µ2 zwischen dem ersten Beschränkungselement 150A (150B) und der Stirnfläche 114AC des Halters 114A kleiner als der Reibungskoeffizient µ0 zwischen der Stirnfläche 114AC des Halters 114A (der Stirnfläche 114BC des Halters 114B) und der feststehenden Wand 136 (der Ausgabevorrichtung 138) konfiguriert (µ2 < µ0).
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Die zweiten Beschränkungselemente 152A und 152B sind von dem ersten Beschränkungselement 150 getrennte Elemente; sind zwischen der feststehenden Wand 136 und dem außenverzahnten Rad 120 bzw. zwischen der Ausgabevorrichtung 138 und dem außenverzahnten Rad 120 angeordnet; und beschränken die Bewegung des außenverzahnten Rads 120 in der axialen Richtung O. Wie in 1 dargestellt ist, sind die zweiten Beschränkungselemente 152A und 152B ferner in der radialen Richtung auf der Außenseite der ersten Beschränkungselemente 150A und 150B und in der radialen Richtung auf der Innenseite des innenverzahnten Rads 130A für die Verlangsamung und des innenverzahnten Rads 130B für die Ausgabe angeordnet. Die zweiten Beschränkungselemente 152A und 152B sind reibungsarme Elemente, die aus Harz (aus PEEK, einem wärmebeständigen Polymerharz, aus Nylon oder aus einem Harz auf Fluorgrundlage, das eine niedrige Gleitreibung aufweist) hergestellt sind, und weisen eine Ringform auf. Das heißt, das Material des ersten Beschränkungselements 150 ist anders als das Material des zweiten Beschränkungselements 152 konfiguriert.
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Wie in 1 dargestellt ist, ist eine Außenstirnfläche 152AA (152BA) des zweiten Beschränkungselements 152A (152B) in der Weise an der Seitenfläche 136A der feststehenden Wand 136 (der Seitenfläche 138A der Ausgabevorrichtung 138) befestigt, dass die Innenstirnfläche 152AB (152BB) des zweiten Beschränkungselements 152A (152B) in der axialen Richtung O (mit einem Zwischenraum oder ohne einen Zwischenraum) an eine Stirnfläche 120AC (120BC) des außenverzahnten Rads 120A (120B) und an eine Stirnfläche 118AC (118BC) des Außenrings 118A (118B) angrenzt. Ferner ist der Reibungskoeffizient µ4 zwischen der Stirnfläche 120AC des außenverzahnten Rads 120A und dem zweiten Beschränkungselement 152A und zwischen der Stirnfläche 120BC des außenverzahnten Rads 120B und dem zweiten Beschränkungselement 152B kleiner als der Reibungskoeffizient µ3 zwischen der Stirnfläche 120AC des außenverzahnten Rads 120A und der feststehenden Wand 136 und zwischen der Stirnfläche 120BC des außenverzahnten Rads 120B und der Ausgabevorrichtung 138 (µ4 < µ3).
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Die zweiten Beschränkungselemente 152A und 152B können nicht an der feststehenden Wand 136 und an der Ausgabevorrichtung 138 befestigt sein. In diesem Fall kann der Reibungskoeffizient µ5 zwischen dem zweiten Beschränkungselement 152A und der feststehenden Wand 136 und zwischen dem zweiten Beschränkungselement 152B und der Ausgabevorrichtung 138 kleiner als der Reibungskoeffizient µ3 zwischen der Stirnfläche 120AC des außenverzahnten Rads 120A und der feststehenden Wand 136 und zwischen der Stirnfläche 120BC des außenverzahnten Rads 120B und der Ausgabevorrichtung 138 sein (µ5 < µ3).
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3 veranschaulicht ein Beispiel einer Lagebeziehung zwischen dem Wellengenerator 104, dem Wälzlager 110, dem außenverzahnten Rad 120 und dem ersten und dem zweiten Beschränkungselement 150 und 152. Grundsätzlich ist aus der axialen Richtung O gesehen das erste Beschränkungselement 150 so angeordnet, dass es sich an der Stelle der Nebenachse Y mit dem Halter 114 überlappt, und das zweite Beschränkungselement 152 so angeordnet, dass es sich an der Stelle der Hauptachse X mit dem außenverzahnten Rad 120 und mit dem Außenring 118 überlappt. Im Folgenden ist die Lagebeziehung zwischen den Bestandteilen anhand von 4 und 5 ausführlich beschrieben.
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Wenn in der Zahnradvorrichtung 100 vom biegsam kämmenden Typ die Drehzahl ω1 des Wellengenerators 104 (einschließlich des Innenrings 112), die Drehzahl ω2 des Halters 114 des Wälzlagers 110 und die Drehzahl ω3 des außenverzahnten Rads 120 (einschließlich des Außenrings 118) verglichen werden, ist die Drehzahl ω1 des Wellengenerators 104 am höchsten und ist die Drehzahl ω3 des außenverzahnten Rads 120 am niedrigsten (ω1 > ω2 > ω3). Somit ist es am meisten bevorzugt, dass das erste Beschränkungselement 150, das in der axialen Richtung O an den Halter 114 angrenzt, so angeordnet ist, dass es sich in der axialen Richtung O über die gesamte Umfangsrichtung mit dem Wellengenerator 104 und mit dem außenverzahnten Rad 120 nicht überlappt. In diesem Fall ist es am meisten bevorzugt, dass das zweite Beschränkungselement 152, das in der axialen Richtung O an das außenverzahnte Rad 120 angrenzt, so angeordnet ist, dass es sich in der axialen Richtung O über die gesamte Umfangsrichtung mit dem Halter 114 und mit dem innenverzahnten Rad 130 nicht überlappt. Außerdem wird die Beziehung zwischen den Längen der Hauptachse X und der Nebenachse Y des Wellengenerators 104 entwurfsgemäß wie etwa durch das Untersetzungsverhältnis geeignet geändert. Damit die Drehzahl ω2 des Halters 114 des Wälzlagers 110 die Drehzahl ω3 des außenverzahnten Rads 120 nicht beeinflusst, ist somit in der vorliegenden Ausführungsform der Außendurchmesser R2 des ersten Beschränkungselements 150 kleiner als der minimale Innenumfangsdurchmesser Roi des Außenrings 118 des Wälzlagers 110 eingestellt (R2 < Roi) und ist der Innendurchmesser R3 des zweiten Beschränkungselements 152 größer als der maximale Außendurchmesser Rro der Stirnflächen 114AC und 114BC des Halters 114 eingestellt (R3 > Rro). Wie in 4 dargestellt ist, ist außerdem der minimale Innenumfangsdurchmesser Roi des Außenrings 118 des Wälzlagers 110 an einer Stelle der Nebenachse Y erhalten und ist der maximale Außendurchmesser Rro der Stirnflächen 114AC und 114BC des Halters 114 an einer Stelle der Hauptachse Y erhalten.
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Wie in 3 dargestellt ist, wird außerdem die Fläche eines Orts, an dem sich das erste Beschränkungselement 150 mit dem Wellengenerator 104 überlappt, an einer Stelle der Hauptachse X am größten. Somit ist der Innendurchmesser R1 des ersten Beschränkungselements 150 als ein Durchmesser eingestellt, in dem das Axiallager, das die durch die minimale Schrägstellung erzeugte Last stützt, konfiguriert werden kann.
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Nachfolgend ist anhand von 1 der Betrieb der Zahnradvorrichtung 100 vom biegsam kämmenden Typ beschrieben.
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Wenn sich der Wellengenerator 104 in Übereinstimmung mit der Drehung der Eingangswelle 102 dreht, wird das außenverzahnte Rad 120 in Übereinstimmung mit dem Drehzustand über das Wälzlager 110 biegsam verformt (d. h. wird das außenverzahnte Rad 120B durch dieselbe Phase wie das außenverzahnte Rad 120A biegsam verformt).
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Wenn das außenverzahnte Rad 120 durch den Wellengenerator 104 biegsam verformt wird, bewegt sich der Außenzahn 124 in dem Kämmbereich FA in radialer Richtung nach außen und kämmt mit dem Innenzahn 128 des innenverzahnten Rads 130.
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Die Kämmstelle des außenverzahnten Rads 120A und des innenverzahnten Rads 130A für die Verlangsamung bewegt sich in Übereinstimmung mit der Drehung des Wellengenerators 104 drehend. Falls sich der Wellengenerator 104 hier einmal dreht, wird die Drehphase des außenverzahnten Rads 120A um die Differenz der Anzahl der Zähne zwischen dem außenverzahnten Rad 120A und dem innenverzahnten Rad 130A für die Verlangsamung verzögert. Mit anderen Worten, das Untersetzungsverhältnis des außenverzahnten Rads 120A wegen des an der feststehenden Wand 136 befestigten innenverzahnten Rads 130A für die Verlangsamung kann als ((die Anzahl der Zähne des außenverzahnten Rads 120A - die Anzahl der Zähne des innenverzahnten Rads 130A für die Verlangsamung)/die Anzahl der Zähne des außenverzahnten Rads 120A) erhalten werden.
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Da die Anzahl der Zähne des außenverzahnten Rads 120B dieselbe wie die Anzahl der Zähne des innenverzahnten Rads 130B für die Ausgabe ist, bewegt sich der Abschnitt, wo das außenverzahnte Rad 120B und das innenverzahnte Rad 130B für die Ausgabe miteinander kämmen, nicht und kämmen dieselben Zähne miteinander. Somit wird von dem innenverzahnten Rad 130B für die Ausgabe dieselbe Drehung wie die des außenverzahnten Rads 120B (des außenverzahnten Rads 120A) ausgegeben. Im Ergebnis dessen kann die mit dem innenverzahnten Rad 130B für die Ausgabe verbundene Ausgabevorrichtung 138 auf der Grundlage des Untersetzungsverhältnisses des innenverzahnten Rads 130A für die Verlangsamung die durch Verlangsamen der Drehung der Eingangswelle 102 erhaltene Ausgabe erhalten.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Beschränkungselement 150 zwischen der feststehenden Wand 136 und dem Wälzlager 110 und zwischen der Ausgabevorrichtung 138 und dem Wälzlager 110 angeordnet. Das erste Beschränkungselement 150 ist hier das Axiallager. Somit kann in der vorliegenden Ausführungsform direktes Gleiten zwischen der Stirnfläche 114AC des Halters 114A (der Stirnfläche 114BC des Halters 114B) und der feststehenden Wand 136 (der Ausgabevorrichtung 138) verhindert werden. Ferner ist die Gleitreibung zwischen der Stirnfläche 114AC des Halters 114A (der Stirnfläche 114BC des Halters 114B) und der feststehenden Wand 136 (der Ausgabevorrichtung 138) die Rollreibung des Wälzlagers 110. Mit anderen Worten, in der vorliegenden Ausführungsform ist der Reibungskoeffizient µ2 zwischen dem ersten Beschränkungselement 150A und der Stirnfläche 114AC des Halters 114A und zwischen dem ersten Beschränkungselement 150B und der Stirnfläche 114BC des Halters 114B durch die Rollreibung des ersten Beschränkungselements 150 selbst kleiner als der Reibungskoeffizient µ0 wegen der Gleitreibung zwischen der Stirnfläche 114AC des Halters 114A des Wälzlagers 110A und der feststehenden Wand 136 und zwischen der Stirnfläche 114BC des Halters 114B des Wälzlagers 110B und der Ausgabevorrichtung 138 konfiguriert. Das heißt, selbst wenn sich das Wälzlager 110 wegen einer Schrägstellung in der axialen Richtung O bewegt und der Halter 114 über das erste Beschränkungselement 150 mit der feststehenden Wand 136 und mit der Ausgabevorrichtung 138 zusammenstößt, tritt das Gleiten zwischen dem ersten Beschränkungselement 150 und dem Halter 114 auf, wo der Reibungskoeffizient µ2 klein ist. Das heißt, es ist möglich, den Stirnflächenverlust im Vergleich zu dem Stirnflächenverlust, der erzeugt wird, wenn zwischen der Stirnfläche 114AC des Halters 114A und der feststehenden Wand 136 und zwischen der Stirnfläche 114BC des Halters 114B und der Ausgabevorrichtung 138, die jeweils einen großen Reibungskoeffizienten µ0 aufweisen, ein direktes Gleiten auftritt, zu verringern.
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Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform zwischen der feststehenden Wand 136 und dem außenverzahnten Rad 120A und zwischen der Ausgabevorrichtung 138 und dem außenverzahnten Rad 120B das zweite Beschränkungselement 152 angeordnet, das die Bewegung des außenverzahnten Rads 120 in der axialen Richtung O beschränkt. Ferner ist der Reibungskoeffizient µ4 zwischen der Stirnfläche 120AC des außenverzahnten Rads 120A und dem zweiten Beschränkungselement 152A und zwischen der Stirnfläche 120BC des außenverzahnten Rads 120B und dem zweiten Beschränkungselement 152B kleiner als der Reibungskoeffizient µ3 zwischen der Stirnfläche 120AC des außenverzahnten Rads 120A und der feststehenden Wand 136 und zwischen der Stirnfläche 120B des außenverzahnten Rads 120B und der Ausgabevorrichtung 138 (µ4 < µ3). Somit findet zwischen dem außenverzahnten Rad 120 und dem zweiten Beschränkungselement 152 ein Gleiten statt, wenn sich das außenverzahnte Rad 120 in der axialen Richtung O bewegt, ohne dass ein Fall auftritt, dass das außenverzahnte Rad 120 direkt mit der feststehenden Wand 136 und mit der Ausgabevorrichtung 138 zusammenstößt, um daran zu gleiten. Das heißt, es ist möglich, den Stirnflächenverlust wegen des außenverzahnten Rads 120 zu verringern. Der Außenring 118 wird mit dem außenverzahnten Rad 120 einteilig biegsam verformt. Somit wird durch das zweite Beschränkungselement 152 gleichzeitig der Stirnflächenverlust wegen der Stirnflächen 118AC und 118BC der Außenringe 118A und 118B verhindert.
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Ferner ist das erste Beschränkungselement 150 getrennt von dem zweiten Beschränkungselement 152 vorgesehen und unterscheidet sich das Material des ersten Beschränkungselements 150 von dem Material des zweiten Beschränkungselements 152. Somit ist es möglich, den Stirnflächenverlust wegen des Halters 114 unter Verwendung des ersten Beschränkungselements 150 zu verringern, ohne die Drehzahl ω3 des außenverzahnten Rads 120 zu beeinflussen. Gleichzeitig ist es möglich, den Stirnflächenverlust wegen des außenverzahnten Rads 120 unter Verwendung des zweiten Beschränkungselements 152 zu verringern, ohne die Drehzahl ω2 des Wälzlagers 110 zu beeinflussen. Da sich die auf das erste Beschränkungselement 150 ausgeübte Leistung und die auf das zweite Beschränkungselement 152 ausgeübte Leistung nicht beeinflussen, ist es außerdem möglich, die Lebensdauer des ersten und des zweiten Beschränkungselements 150 und 152 zu verlängern.
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Wie oben beschrieben wurde, können die zweiten Beschränkungselemente 152A und 152B in der vorliegenden Ausführungsform so konfiguriert sein, dass sie an der feststehenden Wand 136 bzw. an der Ausgabevorrichtung 138 gleiten, ohne an der feststehenden Wand 136 bzw. an der Ausgabevorrichtung 138 befestigt zu sein. In diesem Fall kann die feststehende Wand 136 bzw. die Ausgabevorrichtung 138 einen konkaven Abschnitt (nicht dargestellt) enthalten, der die zweiten Beschränkungselemente 152A und 152B positionieren kann. Natürlich kann das zweite Beschränkungselement an dem außenverzahnten Rad befestigt sein.
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Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform der Außendurchmesser R2 des ersten Beschränkungselements 150 kleiner als der minimale Innenumfangsdurchmesser Roi des Außenrings 118 des Wälzlagers 110 eingestellt und ist der Innendurchmesser R3 des zweiten Beschränkungselements 152 größer als der maximale Außendurchmesser Rro der Stirnflächen 114AC und 114BC des Halters 114 eingestellt. Somit empfängt das erste Beschränkungselement 150 Leistung von dem Wälzlager 110 und empfängt es keine Leistung von dem außenverzahnten Rad 120. Im Gegensatz dazu empfängt das zweite Beschränkungselement 152 Leistung von dem außenverzahnten Rad 120 und empfängt es keine Leistung von dem Wälzlager 110. Das heißt, mit der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, eine Einwirkung zwischen der Drehzahl ω2 und der Drehzahl ω3 des Wälzlagers 110 und des außenverzahnten Rads 120 über das erste und das zweite Beschränkungselement 150 und 152 zuverlässig zu verhindern. Ferner ist die Erfindung darauf nicht beschränkt und können die Formen des ersten Beschränkungselements und des zweiten Beschränkungselements geeignet bestimmt werden.
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Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, den Stirnflächenverlust durch das Wälzlager 110 wegen der Bewegung des Halters 114 des Wälzlagers 110 in der axialen Richtung O zu verringern.
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Ferner sind die Wälzlager 110A und 110B in der vorliegenden Ausführungsform in der axialen Richtung O als ein Abschnitt, der den Außenzahn 124A stützt, und als ein Abschnitt, der den Außenzahn 124B stützt, konfiguriert. Somit weist die Zahnradvorrichtung 100 vom biegsam kämmenden Typ in der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration auf, in der es möglich ist, das Auftreten einer durch das Kämmen zwischen dem innenverzahnten Rad 130A für die Verlangsamung und dem Außenzahn 124A verursachten Schrägstellung der Rolle 116B und der durch das Kämmen zwischen dem innenverzahnten Rad 130B für die Ausgabe und dem Außenzahn 124B verursachten Schrägstellung der Rolle 116A zu verringern.
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Die erste Ausführungsform ist als ein Beispiel der Erfindung beschrieben, wobei die Erfindung aber nicht auf die erste Ausführungsform beschränkt ist. Das heißt, in einem Umfang, der nicht von dem Hauptpunkt der Erfindung abweicht, können natürlich Verbesserungen und Änderungen des Entwurfs vorgenommen werden.
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Zum Beispiel sind in der ersten Ausführungsform das erste Beschränkungselement 150 das Axiallager und das zweite Beschränkungselement 152 ein reibungsarmes Element, dessen Material sich von dem des ersten Beschränkungselements 150 unterscheidet. Allerdings ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Zum Beispiel können das erste Beschränkungselement und das zweite Beschränkungselement aus demselben Material gebildet sein. Zum Beispiel kann das zweite Beschränkungselement so konfiguriert sein, dass das zweite Beschränkungselement ein Axiallager ist, wobei ein Lagerring an der feststehenden Wand und an der Ausgabevorrichtung befestigt ist. Alternativ kann die Erfindung eine Konfiguration wie etwa eine in 6 dargestellte zweite Ausführungsform annehmen. Abgesehen von einem ersten Beschränkungselement 250 ist die zweite Ausführungsform dieselbe wie die erste Ausführungsform. Abgesehen von dem ersten Beschränkungselement 250 sind die Bezugszeichen, deren letzte zwei Ziffern dieselben wie in der ersten Ausführungsform sind, derselben Komponente zugewiesen und ist eine verdoppelte Beschreibung weggelassen.
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Wie in 6 dargestellt ist, ist das erste Beschränkungselement 250 in der zweiten Ausführungsform ein reibungsarmes Element, dessen Material dasselbe wie das des zweiten Beschränkungselements 252 ist. Außerdem enthalten eine feststehende Wand 236 bzw. eine Ausgabevorrichtung 238 einen konkaven Abschnitt (nicht dargestellt), der das erste Beschränkungselement 250 positionieren kann, und kann das erste Beschränkungselement 250 nicht nur in Bezug auf den Halter 214, sondern auch in Bezug auf die feststehende Wand 236 und die Ausgabevorrichtung 238 gleiten. Ferner sind der Reibungskoeffizient µ2 zwischen der Stirnfläche 214AC des Halters 214 und dem ersten Beschränkungselement 250A und zwischen der Stirnfläche 214BC des Halters 214 und dem ersten Beschränkungselement 250B und der Reibungskoeffizient µ1 zwischen dem ersten Beschränkungselement 250A und der feststehenden Wand 236 und zwischen dem ersten Beschränkungselement 250B und der Ausgabevorrichtung 238 kleiner als der Reibungskoeffizient µ0 zwischen der Stirnfläche 214AC des Halters 214 und der feststehenden Wand 236 und zwischen der Stirnfläche 214BC des Halters 214 und der Ausgabevorrichtung 238 (µ1 < µ0, µ2 < µ0). Dementsprechend ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, das erste Beschränkungselement 250 bei niedrigeren Kosten als in der ersten Ausführungsform leichter zu montieren, während die Wirkungen gezeigt werden, die in der ersten Ausführungsform erhalten werden können. Außerdem können die ersten Beschränkungselemente 250A und 250B an der feststehenden Wand 236 bzw. an der Ausgabevorrichtung 238 befestigt sein, ohne darauf beschränkt zu sein. Ferner kann das erste Beschränkungselement 250 an dem Halter 214 befestigt sein. In diesem Fall ist der Reibungskoeffizient µ1 zwischen dem ersten Beschränkungselement 250 und der feststehenden Wand 236 und zwischen dem ersten Beschränkungselement 250 und der Ausgabevorrichtung 238 kleiner als der Reibungskoeffizient µ0 zwischen der Stirnfläche 214AC des Halters 214A und der feststehenden Wand 236 und zwischen der Stirnfläche 214BC des Halters 214B und der Ausgabevorrichtung 238.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform sind das erste Beschränkungselement bzw. das zweite Beschränkungselement sowohl auf der Seite der feststehenden Wand als auch auf der Seite der Ausgabevorrichtung vorgesehen, wobei aber sowohl auf der Seite der feststehenden Wand als auch auf der Seite der Ausgabevorrichtung nur die ersten Beschränkungselemente vorgesehen sein können. Alternativ können das erste Beschränkungselement und das zweite Beschränkungselement auf der Seite der feststehenden Wand oder auf der Seite der Ausgabevorrichtung vorgesehen sein. Alternativ können die ersten Beschränkungselemente (oder die zweiten Beschränkungselemente), die sowohl auf der Seite der feststehenden Wand als auch auf der Seite der Ausgabevorrichtung vorgesehen sind, eine voneinander verschiedene Konfiguration (die Form oder das Material) aufweisen.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Größe des Reibungskoeffizienten dadurch geändert, dass die feststehende Wand, die Ausgabevorrichtung und das außenverzahnte Rad unter Verwendung von Metall gebildet sind, während das zweite Beschränkungselement (und das erste Beschränkungselement 250 der zweiten Ausführungsform) unter Verwendung von Harz gebildet sind. Allerdings ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Falls z. B. die feststehende Wand, die Ausgabevorrichtung und das außenverzahnte Rad aus einem Eisenmetall gebildet sind, können das erste und das zweite Beschränkungselement aus einem Metall mit hoher Gleitfähigkeit, das Kupfer oder Aluminium als Hauptkomponente aufweist, gebildet sein. Alternativ können das erste und das zweite Beschränkungselement aus demselben Material wie die feststehende Wand, die Ausgabevorrichtung und das außenverzahnte Zahnrad gebildet sein oder können nur die Oberflächenbehandlung und die Endbearbeitung verschieden sein. In Übereinstimmung mit der unterschiedlichen Konfiguration ist es möglich, die Größe des Reibungskoeffizienten zu ändern.
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In der beschriebenen Ausführungsform ist die Zahnradvorrichtung vom biegsam kämmenden Typ mit dem Wälzlager versehen, das den Innenring, den Halter, das Rollelement und den Außenring enthält, wobei die Erfindung darauf aber nicht beschränkt ist. Somit enthält das Wälzlager nicht notwendig den Innenring, der von dem Wellengenerator getrennt ist, und den Außenring, der von dem außenverzahnten Rad getrennt ist. Zum Beispiel kann der Innenring mit dem Wellengenerator einteilig gebildet sein und kann der Außenring mit dem außenverzahnten Rad einteilig gebildet sein.
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Außerdem sind das erste und das zweite Beschränkungselement in der oben beschriebenen Ausführungsform ununterbrochen, um eine Ringform zu bilden, wobei die Erfindung darauf aber nicht beschränkt ist, so dass die Elemente unzusammenhängend sein können, um eine in der Umfangsrichtung angeordnete Form aufzuweisen.
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Außerdem ist in der oben beschriebenen Ausführungsform für den Außenzahn die Zahnform auf der Grundlage der Trochoidenkurve angenommen, wobei die Erfindung darauf aber nicht beschränkt ist. Der Außenzahn kann eine Bogenzahnform oder andere Zahnformen aufweisen.
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Außerdem ist das Seitenelement in der oben beschriebenen Ausführungsform als eine feststehende Wand und als eine an dem innenverzahnten Rad befestigte Ausgabevorrichtung konfiguriert, wobei die Erfindung darauf aber nicht beschränkt ist. Das Seitenelement ist nicht notwendig an dem innenverzahnten Rad befestigt und ein in der axialen Richtung O auf der Seite des außenverzahnten Rads angeordnetes Element kann in einem umfassenden Sinn das Seitenelement sein.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung kann auf eine Zahnradvorrichtung vom biegsam kämmenden Typ, die als wesentliche Bestandteile mit einem Wälzlager, das einen Halter enthält, und mit einem außenverzahnten Stirnrad versehen ist, umfassend angewendet werden.
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Die Offenbarung der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-75409 , eingereicht am 29. März 2013, einschließlich der Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche, ist hier in ihrer Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 200
- ZAHNRADVORRICHTUNG VOM BIEGSAM KÄMMENDEN TYP
- 104, 204
- WELLENGENERATOR
- 110, 110A, 110B, 210, 210A, 210B
- WÄLZLAGER
- 112, 212
- INNENRING
- 114, 114A, 114B, 214, 214A, 214B
- HALTER
- 118, 118A, 118B, 218, 218A, 218B
- AUSSENRING
- 120, 120A, 120B, 220, 220A, 220B
- AUSSENVERZAHNTES RAD
- 114AC, 220AC, 114BC, 118AC, 118BC, 120AC, 120BC, 214AC, 214BC, 218AC, 218BC, 220BC
- STIRNFLÄCHE
- 124, 124A, 124B, 224, 224A, 224B
- AUSSENZAHN
- 128, 128A, 128B, 228, 228A, 228B
- INNENZAHN
- 130, 230
- INNENVERZAHNTES RAD
- 130A, 230A
- INNENVERZAHNTES RAD FÜR DIE VERLANGSAMUNG
- 130B, 230B
- INNENVERZAHNTES RAD FÜR DIE AUSGABE
- 136, 236
- FESTSTEHENDE WAND
- 136A, 138A, 236A, 238A
- SEITENFLÄCHE
- 138, 238
- AUSGABEVORRICHTUNG
- 150, 150A, 150B, 250, 250A, 250B
- ERSTES BESCHRÄNKUNGSELEMENT
- 152, 152A, 152B, 252, 252A, 252B
- ZWEITES BESCHRÄNKUNGSELEMENT
- 150AA, 150BA, 152AA, 152BA, 250AA, 250BA, 252AA, 252BA
- AUSSENSTIRNFLÄCHE
- 150AB, 150BB, 152AB, 152BB, 250AB, 250BB, 252AB, 252BB
- INNENSTIRNFLÄCHE
