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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verformungswellgetriebe ohne Eingriffsspiel.
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Stand der Technik
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In einem Verformungswellgetriebe wird ein flexibles, außenverzahntes Zahnrad durch einen Wellgenerator in eine nicht kreisförmige Form, z. B. in eine elliptische Form, gebogen und dazu gebracht, teilweise in ein steifes, innenverzahntes Zahnrad einzugreifen. Wenn der Eingriff zwischen dem innenverzahnten Zahnrad und dem außenverzahnten Zahnrad so ist, dass sich die Eingriffs-PCDs der beiden Zahnräder überlappen (in einem überlappenden Zustand ineinandergreifen), bewirkt das Überschneiden des Zahneingriffs unter anderem eine rapide Vergrößerung des Anlaufdrehmoments und der Belastung der Zahnflächen, was die Leistungsfähigkeit des Verformungswellgetriebes erheblich verschlechtert und den Zusammenbau der Zahnräder schwierig macht. Daher sind die Zahnräder in einem Verformungswellgetriebe so konstruiert, dass sie unterlappend ineinandergreifen, wobei die Eingriffs-PCDs der beiden Zahnräder etwas voneinander beabstandet sind.
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In dieser unterlappenden Bauart werden, wie gezeigt wird, in der Nähe der Hauptachse des außenverzahnten Zahnrades, das in eine elliptische Form gebogen ist, Lücken zwischen den Zähnen der ineinandergreifenden Zahnräder geschaffen, und die Lücken haben ein Spiel der Verzahnung zur Folge. In einem Verformungswellgetriebe mit einem becherförmigen Profil hat das außenverzahnte Zahnrad eine Becherform; daher wirkt auf der offenen Seite in den Bereichen des Zahneingriffs in der Nähe der langen Achse eine Vorspannung in Richtung der Zahnbreite, und die Vorspannung verhindert in gewisser Weise das Auftreten von Eingriffsspiel. im Gegensatz dazu ist das Eingriffsspiel in einem Verformungswellgetriebe mit flachem Profil, in dem keine Vorspannung wirkt, größer als in einem Verformungswellgetriebe mit becherförmigem Profil.
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Patentdokument 1 schlägt ein Reduktionsgetriebe vor, in dem das Spiel reduziert werden kann. In dieses Reduktionsgetriebe sind elastisch deformierbare äußere Zähne eingebaut und es wird bewirkt, dass diese in einem vorgespannten Zustand in das innenverzahnte Zahnrad eingreifen, wodurch das Spiel reduziert wird.
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Dokument des Standes der Technik
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Patentdokument 1:
JP 2012 -
219 908 A -
Zusammenfassung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
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Eine mögliche Lösung ist, in einem Wellgetriebe mit unterlappendem Eingriff die im Patentdokument 1 beschriebenen elastisch deformierbaren äußeren Zähne zu benutzen, um das Zahneingriffsspiel zu eliminieren. Das Eingriffsspiel kann jedoch nicht eliminiert werden, wenn die äußeren Zähne nicht in einem Eingriffszustand mit den inneren Zähnen sind, in dem sie vorgespannt sind, oder einer Belastung ausgesetzt und elastisch deformiert sind. Z. B. verformen sich die äußeren Zähne im unbelasteten Betrieb nicht elastisch, und es ist daher nicht möglich, das Eingriffsspiel zu eliminieren.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verformungswellgetriebe bereitzustellen, in dem elastisch deformierbare äußere Zähne verwendet werden, um das Zahneingriffsspiel selbst dann zu minimieren oder zu eliminieren, wenn keine Vorspannung oder Belastung vorhanden ist.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verformungswellgetriebe bereitzustellen, in dem elastisch deformierbare äußere Zähne benutzt werden, um das Zahneingriffsspiel zu minimieren oder zu eliminieren, ohne dass Probleme wie ein rapides Ansteigen des Anlaufdrehmoments oder der Belastung der Zahnflächen oder ein schwieriger Zusammenbau auftreten.
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Mittel zum Lösen der Aufgaben
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Um die zuvor beschriebene Aufgabe zu lösen, ist ein Verformungswellgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Zähne eines flexiblen, außenverzahnten Zahnrades in einer Richtung elastisch deformierbar sind, in der die Zahndicke der äußeren Zähne zunimmt oder abnimmt; innere Zähne des steifen, innenverzahnten Zahnrades und die äußeren Zähne in einem überlappenden Zustand ineinandergreifen, in dem sich die äu-ßeren Zähne elastisch deformieren und in einem Zustand eingreifen, in dem keine Lücke vorhanden ist; und die inneren Zähne ein Zahnprofil haben, das so korrigiert ist, dass keine Überschneidung zwischen den Zahnkopfbereichen der inneren Zähne und einem Zahngrundbereich der äußeren Zähne auftritt, wenn die Zähne in dm überlappenden Zustand im Eingriff sind.
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Eine Zahnprofilfläche effektiven Eingriffs des korrigierten Zahnprofils, das am Eingriff mit den äußeren Zähnen beteiligt ist, ist durch eine rotierte Zahnflächen-Zahnprofilkurve definiert, wobei, wenn ein Zahnprofil der inneren Zähne, dass in der Lage ist, in einem nicht überlappenden Zustand in die äußeren Zähne einzugreifen als Basiszahnprofil genommen wird, ein Ausmaß an Überlappung, wenn die äußeren Zähne und die inneren Zähne in einem überlappenden Zustand im Eingriff sind, als vorgegebene Überlappungsgröße genommen wird; und ein Zahnprofil, das durch Bewegen des Basiszahnprofil an eine Position, die entlang der Zahnmittellinie in Richtung auf die äußeren Zähne an eine Position, die vom Basiszahnprofil um die Hälfte des vorgegebenen Ausmaßes an Überlappungs beabstandet ist, erhalten wird, als ein Parallelbewegungszahnprofil genommen wird.
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Die rotierte Zahnflächen-Zahnprofilkurve ist als eine Kurve definiert, die erhalten wird durch Rotieren eines Bereichs einer Zahnflächen-Zahnprofilkurve, die eine Zahnfläche des Basiszahnprofils definiert, die am Eingriff mit den äußeren Zähnen beteiligt ist, um einen zahnkopfseitigen Endpunkt der Zahnflächen-Zahnprofilkurve an eine Position, an der Kontakt mit einem zahngrundseitigen Endpunkt des Parallelbewegungszahnprofils hergestellt wird.
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In der vorliegenden Erfindung greifen die elastisch deformierbaren äußeren Zähne in einem überlappenden Zustand in die inneren Zähne ein. Mit anderen Worten, das Profil der inneren Zähne oder das Profil der äußeren Zähne wirkt als verschobenes Zahnprofil, das in positiver Richtung verschoben ist, um einen Eingriff zwischen den Zähnen in einem überlappenden Zustand zu schaffen. Stattdessen wäre es auch möglich, das Ausmaß der Biegung des außenverzahnten Zahnrades durch den Wellgenerator auf ein Ausmaß festzulegen, das größer als ein Standard-Ausmaß an Biegung ist, bei dem das Ausmaß an Überlappung Null ist. Wenn die äußeren Zähne und die inneren Zähne in einem überlappenden Zustand miteinander im Eingriff sind, können sich die äußeren Zähne in der Richtung, in der die Zahndicke der äußeren Zähne zunimmt oder abnimmt, elastisch verformen; daher bewegen sich die äußeren Zähne entlang der Zahnfläche der inneren Zähne, während sie sich elastisch deformieren.
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Dementsprechend ist es möglich, das Spiel beim Eingreifen der Zähne selbst in einem Zustand zu minimieren oder zu eliminieren, in dem keine Vorspannung oder Last vorhanden ist. Darüber hinaus verhindert die elastische Deformation der äußeren Zähne ein rapides Ansteigen des Anlaufdrehmoments oder Ähnliches, selbst wenn die Zähne in einem überlappenden Zustand im Eingriff sind, und jegliche Schwierigkeiten beim Zusammenbauen werden eliminiert. Der Zahngrundbereich des Zahnfußrandes der elastisch deformierbaren äußeren Zähne verformt sich in Richtung der Zahndicke nicht wesentlich elastisch, was das Risiko einer Überschneidung mit den Zahnkopfbereichen der äußeren Zähne zur Folge haben könnte. Da das Zahnprofil der inneren Zähne so korrigiert ist, dass sich diese Bereiche nicht überschneiden, ist es möglich, ein gleichmäßiges Eingreifen zwischen den Zähnen zu schaffen.
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In der vorliegenden Erfindung wird der Eingriff zwischen den inneren Zähnen und den äußeren Zähnen in einem überlappenden Zustand vorzugsweise durch Verschieben des Zahnprofils der inneren Zähne oder der äußeren Zähne bewirkt.
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Wenn das Eingreifen in einem überlappenden Zustand durch Vergrößern des Ausmaßes an Biegung des außenverzahnten Zahnrades bewirkt wird, ist es notwendig, die effektive Zahntiefe zu verringern, um ein Überschneiden beim Eingreifen zu vermeiden. Als ein Ergebnis wird die Drehmomentbelastbarkeit des Verformungswellgetriebes reduziert. Demzufolge ist es vorzugswürdig, durch Verschieben der äußeren Zähne oder der inneren Zähne einen Eingriff in einem überlappenden Zustand zu schaffen, und das Zahnprofil der inneren Zähne so zu korrigieren, dass keine Überschneidung zwischen den Zahnkopfbereichen der inneren Zähne und den Zahngrundbereichen der äußeren Zähne auftritt, wenn die Zähne in einem überlappenden Zustand ineinandergreifen.
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In der vorliegenden Erfindung sind die äußeren Zähne so ausgebildet, dass das Ausmaß an elastischer Deformation von der Zahnspitze zum Zahngrundbereich der äußeren Zähne allmählich abnimmt. Die äußeren Zähne verformen sich dabei an der Zahnspitze erheblich elastisch in Richtung der Zahndicke, aber die elastische Deformation am Zahngrundbereich ist vernachlässigbar.
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In der vorliegenden Erfindung wird die Form des Zahnflächenbereichs, der im korrigierten Zahnprofil, das als das Zahnprofil der inneren Zähne verwendet wird, am Eingriff teilnimmt, wie folgt festgelegt: Das Zahnprofil der inneren Zähne, die in der Lage sind, in einem nicht-überlappenden Zustand in die äußeren Zähne einzugreifen, wird als Basiszahnprofil genommen; das Ausmaß an Überlappung, wenn die äußeren Zähne und die inneren Zähne ineinandergreifen, wird als das vorgegebene Ausmaß an Überlappung genommen; das Zahnprofil, das durch Bewegen des Basiszahnprofils an eine Position, die von dem Basiszahnprofil entlang der Zahnmittellinie in einer Richtung zu den äußeren Zähnen um die Hälfte des festgelegten Ausmaßes an Überlappung beabstandet ist, wird als Parallel-Bewegungszahnprofil genommen. Eine Kurve, die durch Rotieren eines Bereichs der Zahnflächen-Zahnprofilkurve, welche die Zahnfläche definiert, die am Eingriff des Basiszahnprofils teilnimmt, in eine Position, in der Kontakt mit einem zahngrundseitigen Ende des Parallel-Bewegungszahnprofils geschaffen wird, um ein zahnkopfseitiges Ende der Zahnflächen-Zahnprofilkurve erhalten wird, wird als rotierte Zahnkopf-Zahnprofilkurve genommen. Durch die rotierte Zahnflächen-Zahnprofilkurve wird eine Zahnprofilfläche effektiven Eingriffs, die am Eingriff in das korrigierte Zahnprofil teilnimmt, definiert.
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In den äußeren Zähnen kann eine Schlitznut ausgebildet sein, die sich, wenn sie aus Richtung der Zahnbreite betrachtet wird, vom Zahngrundbereich zur Zahnkopfbereich erstreckt und die sich auf eine obere Ebene öffnet. Dabei ist eine Zahnmittellinie die Mittellinie der Schlitznut. Die Breite der Schlitznut ist vorzugsweise 15% bis 40% der Zahndicke der äußeren Zähne. Die maximale Tiefe der Schlitznut ist vorzugsweise gleich der Tiefe zum Zahnfußkreis des au-ßenverzahnten Zahnrades. Darüber hinaus ist die Grundfläche der Schlitznut vorzugsweise durch eine bogenförmige konkave Fläche definiert. Die Nutbreite der Schlitznut kann von der Bodenfläche der Nut zur oberen Ebene konstant sein. Alternativ kann die Nutbreite der Schlitznut von der Bodenfläche der Nut zur oberen Ebene allmählich zunehmen.
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Die vorliegende Erfindung kann in einem Verformungswellgetriebe mit flachem Profil eingesetzt werden, das mit einem zylindrischen außenverzahnten Zahnrad ausgestattet ist, auf das keine Vorspannung aufgebracht wird. Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen Verformungswellgetrieben, wie z. B. Verformungswellgetrieben mit becherförmigem oder zylinderhutförmigem Profil eingesetzt werden.
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Figurenliste
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- 1 enthält eine schematische Querschnittansicht, eine schematische Längsschnittansicht und ein schematisches Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die Zähne im Eingriff sind, eines Verformungswellgetriebes mit flachem Profil, in dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird;
- 2 enthält ein schematisches Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem äußere Zähne und innere Zähne, die mit einem Standard-Zahnprofil ausgestattet sind, im Eingriff sind, und schematische Diagramme, die zwei Beispiele eines Zustandes zeigen, in dem Zähne in einem überlappenden Zustand im Eingriff sind;
- 3 ist ein schematisches Diagramm, das einen elastisch deformierbaren äußeren Zahn zeigt;
- 4 ist ein schematisches Diagramm, das die Überschneidung zwischen dem Zahngrundbereich eines äußeren Zahnes und dem Zahnkopfbereich eines inneren Zahnes zeigt; und
- 5 enthält ein schematisches Diagramm, das ein verschobenes Zahnprofil eines inneren Zahnes zeigt, ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren zur Zahnprofilkorrektur zeigt, ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für ein korrigiertes Zahnprofil zeigt, und ein schematisches Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem ein Zahnprofil einer Außenverzahnung und ein korrigiertes Zahnprofil einer Innenverzahnung miteinander im Eingriff sind.
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Art, die Erfindung auszuführen
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Ein Ausführungsbeispiel eines Verformungswellgetriebes, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird, wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
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1(a) ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Verformungswellgetriebe mit einem flachen Profil gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, 1(b) ist eine Längsschnittansicht des Verformungswellgetriebes, 1(c) ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des Verformungswellgetriebes, und 1(d) ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand illustriert, in dem Zähne an einer Position auf der Hauptachse einer elliptischen Form im Eingriff sind.
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Wie in den 1(a) - (c) gezeigt, ist das Verformungswellgetriebe 1 mit einem ersten innenverzahnten Zahnrad 2 und mit einem zweiten innenverzahnten Zahnrad 3 als steifem, innenverzahnten Zahnrädern ausgestattet. Das erste und das zweite innenverzahnte Zahnrad 2, 3 sind parallel und koaxial zueinander angeordnet, und ein flexibles, außenverzahntes Zahnrad 4 mit zylindrischer Form ist innerhalb des ersten und des zweiten innenverzahnten Zahnrades 2, 3 angeordnet. Ein Wellgenerator 5 mit einem elliptischen Profil ist in das Innere des außenverzahnten Zahnrades 4 eingepasst. Der Wellgenerator 5 biegt das außenverzahnte Zahnrad 4 in eine elliptische Form, und an beiden Enden der Hauptachse L1 der elliptischen Form greifen äußere Zähne 6 in innere Zähne 7 des ersten innenverzahnten Zahnrades 2 und in innere Zähne 8 des zweiten innenverzahnten Zahnrades 3 ein. Die Anzahl der Zähne des ersten innenverzahnten Zahnrades 2 ist z.B. um 2n (wobei n eine positive ganze Zahl ist) größer als die Anzahl der Zähne des zweiten innenverzahnten Zahnrades 3, und die Anzahl der Zähne des außenverzahnten Zahnrades 4 ist gleich der Anzahl der Zähne des zweiten innenverzahnten Zahnrades 3.
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An Positionen der Hauptachse L1 der elliptischen Form des außenverzahnten Zahnrades 4 ist ein äußerer Zahn 6 im Eingriff mit einem inneren Zahn 8, wie in 1(d) gezeigt. Die äußeren Zähne 6 des außenverzahnten Zahnrades 4 haben eine Schlitznut 9, die in ihnen ausgebildet ist, und sind in der Lage, sich in der Richtung, in der die Zahndicke der äußeren Zähne 6 zunimmt oder abnimmt, elastisch zu deformieren. Der Eingriff zwischen den äußeren Zähnen 6 und den inneren Zähnen 7, 8 des ersten und des zweiten innenverzahnten Zahnrades 2, 3 ist so eingerichtet, dass er in einem überlappenden Zustand auftritt. In der 1 (a) wurde auf die Darstellung der Schlitznuten 9 der äußeren Zähne 6 verzichtet.
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Wenn sich z.B. ein äußerer Zahn 6 an eine Position des tiefsten Eingriffs (Position auf der Hauptachse L1) bewegt, bewegt sich der äußere Zahn in einem Zustand, in dem keine Lücke vorhanden ist, entlang der Zahnfläche eines inneren Zahnes 8, während er sich elastisch in der Richtung, in der die Zahndicke abnimmt, deformiert, wie durch die durchgezogene Linie 6(1), die einfache Strichpunktlinie 6(2) und die zweifach Strichpunktlinie 6(3) in 1(d) gezeigt. Darüber hinaus werden, wie im Folgenden beschrieben, korrigierte Zahnprofile 7C, 8C, die durch Korrigieren eines Basiszahnprofils erhalten werden, das in der Lage ist, in das Zahnprofil 6A der äußeren Zähne 6 einzugreifen, als Zahnprofile der inneren Zähne 7, 8 verwendet. Die Verwendung der korrigierten Zahnprofile 7C, 8C bewirkt, dass die äußeren Zähnen 6 und die inneren Zähne 7, 8 in einem überlappenden Zustand ineinandergreifen und verhindert ein Überschneiden zwischen den Zahnkopfbereichen 8a der inneren Zähne 7, 8 und den Zahngrundbereichen der äußeren Zähne 6, wenn die Zähne im Eingriff sind. Im Folgenden wird nun ein äußerer Zahn 6 und einer der inneren Zähne 8 beschrieben.
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2(a) ist ein schematisches Diagramm, das einen Standardeingriff zwischen den beiden Zähnen 6, 8 zeigt, und die 2(b) und (c) sind schematische Diagramme, die den Eingriff zwischen den beiden Zähnen 6, 8 in einem überlappenden Zustand zeigen.
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In einem Eingriffszustand, in dem das Ausmaß h an Überlappung Null ist, in dem die Eingriff-Wälzkreisdurchmesser („engagement pitch circle diameters“) (PCDs) der beiden Zahnräder 3, 4 übereinstimmen, greifen der innere Zahn 8 und der äußere Zahn 6 an der Position des tiefsten Eingriffs des inneren Zahnes 8 in den äußeren Zahn 6 lückenlos ineinander. Normalerweise greifen die beiden Zahnräder 3, 4 in einem nicht-überlappenden Zustand, in dem eine kleine Lücke ausgebildet ist, ineinander, wie in der 2(a) gezeigt. Das Zahnprofil (Basiszahnprofil) 8A des inneren Zahnes 8 und das Zahnprofil 6A des äu-ßeren Zahnes 6 greifen ineinander, ohne sich zu überschneiden.
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Um einen Eingriff zwischen den inneren Zähnen 8 und den äußeren Zähnen 6 in einem überlappenden Zustand zu schaffen, wird als Zahnprofil der inneren Zähne 8 ein verschobenes Zahnprofil 8B verwendet, in dem das Basiszahnprofil 8A in Übereinstimmung mit dem Ausmaß h an Überlappung in positiver Richtung verschoben ist. Wie in 2(b) gezeigt, ist die Position des tiefsten Eingriffs des Zahnprofils 6A des äußeren Zahnes 6 näher am Zahnfuß der inneren Zähne 8. Ein verschobenes Zahnprofil kann auch als Zahnprofil der äußeren Zähne 6 anstelle des Zahnprofils der inneren Zähne 8 verwendet werden, um einen Eingriff zwischen den beiden Zähnen 6, 8 in einem überlappenden Zustand auszubilden.
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Bei einem Eingriff in einem überlappenden Zustand überschneidet sich das Zahnprofil 6A des äußeren Zahnes 6 mit dem verschobenen Zahnprofil 8B des inneren Zahnes 8 in Übereinstimmung mit dem Ausmaß h an Überlappung von einer Position in der Nähe der tiefsten Position. Der von der einfachen Strichpunktlinie eingeschlossene Bereich repräsentiert den Überschneidungsbereich 10. Das Ergebnis sind negative Effekte, wie z.B. eine rapide Vergrößerung des Anlaufdrehmoments des Verformungswellgetriebes 1 oder eine erhöhte Schwierigkeit des Zusammenbaus der beiden Zahnräder.
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Wie in der 2(c) gezeigt, kann das Ausmaß an Biegung des außenverzahnten Zahnrades 4 durch den Wellgenerator 5 so eingestellt werden, dass es größer als das Ausmaß an Biegung ist, an dem der in der 2(a) gezeigte Standardeingriff erhalten wird, um einen Eingriff in einem überlappenden Zustand zu erhalten. In diesem Fall tritt eine Überschneidung zwischen den Zahnprofilen 6A, 8A der beiden Zähne 6, 8, wie in dem in der 2(b) gezeigten Fall, auf. Das Ergebnis sind negative Effekte, wie eine rapide Vergrößerung des Anlaufdrehmoments des Verformungswellgetriebes 1 oder eine erhöhte Schwierigkeit beim Zusammenbau der beiden Zahnräder.
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Im vorliegenden Beispiel werden als äußere Zähne 6 Zähne benutzt, die in der Lage sind, sich in der Richtung der Zahndicke elastisch zu verformen, so dass sich das Zahnprofil 6A der äußeren Zähne 6 entlang der Zahnfläche des Zahnprofils, d.h. des verschobenen Zahnprofils 8B der inneren Zähne 8, problemlos in einen lückenlosen Zustand bewegen kann.
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3 ist ein schematisches Diagramm, das einen elastisch deformierbaren äußeren Zahn 6 zeigt. Der äußere Zahn 6 ist in der Lage, sich in der Richtung, in der die Zahndicke des äußeren Zahnes 6 abnimmt (d.h. der Umfangsrichtung) elastisch zu verformen, wenn die Zähne in einem überlappenden Zustand ineinandergreifen. Im vorliegenden Beispiel sind die äußeren Zähne 6 so aufgebaut, dass das Ausmaß an elastischer Deformation in ihrem Zahnkopfbereich 6a größer ist und zum Zahngrundbereich 6b abnimmt. Dafür ist im vorliegenden Beispiel die Schlitznut 9 in den äußeren Zähnen 6 ausgebildet.
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Genauer ist in den äußeren Zähnen eine Schlitznut 9 ausgebildet, die sich, wenn sie aus der Richtung der Zahnbreite betrachtet wird, vom Zahngrundbereich 6b zum Zahnkopfbereich 6a erstreckt, wobei die Mittellinie der Schlitznut 9 die Mittellinie 6c des Zahnkopfbereichs 6a ist, und sich die Schlitznut 9 auf eine oberen Ebene 6d öffnet. Die Schlitznut 9 teilt einen äußeren Zahn 6 vom Zahngrundbereich 6b aus in einen linken und einen rechten Außenzahnbereich 61, 62. Die Außenzahnbereiche 61, 62 sind in der Lage, sich in der Richtung, in der sich die Zahnkopfbereiche 6a in Richtung der Zahndicke (Umfangsrichtung) näher zueinander bewegen, in Übereinstimmung mit dem Ausmaß h an Überlappung elastisch zu deformieren, wenn sie in einen inneren Zahn 8 eingreifen. Dementsprechend bewegen sich die Außenzahnbereiche 61, 62 an der Stelle des Eingriffs entlang der Zahnfläche des inneren Zahnes 8, wobei sie durch die Zahnfläche des inneren Zahnes 8 gedrückt und elastisch deformiert werden, wenn der äußere Zahn 6 im Eingriff mit dem inneren Zahn 8 ist.
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Die Schlitznut 9 hat vorzugsweise eine Nutform, mit der Variablen, wie z.B. die Federkonstante und die Zahnflächenkontaktkraft aufgrund der Drehmomentbelastung, auf Basis des Verhältnisses zwischen der Deformationskraft und dem Ausmaß an elastischer Deformation vom Zahngrundbereich 6b zum Zahnkopfbereich 6a des äußeren Zahnes 6 auf geeignete Werte eingestellt werden können. Die äußeren Zähne 6 können einfacher deformiert werden, wenn die Nutbreite W größer ist. Wenn jedoch die Nutbreite W zu groß ist, würden die Federkonstante und das Durchrutschdrehmoment signifikant abnehmen. Unter diesem Gesichtspunkt ist die Nutbreite W der Schlitznut 9 vorzugsweise 15% bis 40% der Zahndicke S der äußeren Zähne 6.
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Insbesondere ist eine Nutbreite W von mehr als 40% der Zahndicke S aufgrund einer sich daraus ergebenden erheblichen Abnahme der Federkonstanten und des Durchrutschdrehmomentes unvorteilhaft. Eine Nutbreite W von weniger als 15% der Zahndicke S ist auch aufgrund einer Zunahme der mit den äußeren Zähnen 6 verbundenen elastischen Deformationskraft, was zu einem erhöhten Anlaufdrehmoment und einer Abnahme der Effizienz führt, unvorteilhaft.
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Die Nutbreite W ist insgesamt konstant, sie kann aber von einer Nutgrundfläche 9a der Schlitznut 9 zu einem offenen Bereich 9b der Nut, der sich auf der oberen Ebene 6d des äußeren Zahnes 6 öffnet, allmählich zunehmen.
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Um eine Verringerung der Haltbarkeit des außenverzahnten Zahnrades 4 zu vermeiden, ist die Nuttiefe D der Schlitznut 9 vorzugsweise nicht größer als die Tiefe, bei der der Zahnfußkreis Cdf des außenverzahnten Zahnrades 4 erreicht wird.
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Um eine Konzentration der Spannung der Außenverzahnung abzuschwächen, ist die Nutgrundfläche 9a vorzugsweise eine bogenförmige konkave Fläche. im vorliegenden Beispiel entspricht die Nuttiefe D der Schlitznut 9 der Tiefe, bei der der Zahnfußkreis Cdf des außenverzahnten Zahnrades erreicht wird. Die Nuttiefe D kann auch kleiner als die zuvor genannte sein. Die Nutgrundfläche 9a der Schlitznut 9 ist als halbkreisförmige konkave Fläche definiert.
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Darüber hinaus ist es durch Verwenden elastisch deformierbarer äußere Zähne 6 möglich, dass Zahnprofil 6A der äußeren Zähne 6 in einem lückenlosen Zustand entlang der Zahnfläche des verschobenen Zahnprofils 8B des inneren Zahnes 8 zu bewegen, wenn die Zähne in einem überlappenden Zustand im Eingriff sind. Selbst wenn elastisch deformierbare äußere Zähne 6 benutzt werden, ist es, wie in der 4 gezeigt, nicht möglich, die Überschneidung zu eliminieren, die zwischen dem Zahngrundbereich 6b des äußeren Zahnes 6 und dem Zahnkopfbereich 8a des inneren Zahnes 8 an oder um die Position des tiefsten Eingriffs des äußeren Zahnes 6 entsteht, wenn die Zähne in einem überlappenden Zustand im Eingriff sind. In der 4 ist der Überschneidungsbereich 11 von einer Strichpunktlinie umgeben.
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Um diese Überschneidung zu eliminieren, wenn die Zähne ineinandergreifen, wird für die inneren Zähne 8 des vorliegenden Beispiels ein korrigiertes Zahnprofil 8C, das durch Anwenden einer Zahnprofilkorrektur auf ein verschobenes Zahnprofil 8B erhalten wird, als Zahnprofil der inneren Zähne 8 verwendet.
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5(a) ist ein schematisches Diagramm, welches das verschobene Zahnprofil 8B des inneren Zahnes 8 zeigt, 5(b) ist ein schematisches Diagramm, welches ein Verfahren zur Zahnprofilkorrektur veranschaulicht, 5(c) ist ein schematisches Diagramm, welches das korrigierte Zahnprofil 8C zeigt, und 5(d) ist ein schematisches Diagramm, das einen Eingriffszustand zwischen dem korrigierten Zahnprofil 8C und dem Zahnprofil 6A des äußeren Zahnes 6 zeigt.
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Als Erstes werden das Zahnprofil 6A der äußeren Zähne 6 und das Basiszahnprofil 8A der inneren Zähne 8 konstruiert, und eine Entwurfsüberlappung, welche die elastische Deformation der äußeren Zähne 6 berücksichtigt, wird festgelegt. Wie in der 5(a) gezeigt, wird ein Parallelbewegungszahnprofil (verschobenes Zahnprofil) 8B des Basiszahnprofils 8A des inneren Zahnes 8 an einer Position gezogen, die vom Basiszahnprofil 8A entlang der Zahnmittellinie in Richtung auf das Zahnprofil 6A des äußeren Zahnes 6 um die Hälfte des Ausmaßes h an Überlappung beabstandet ist.
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Als Nächstes wird ein Bereich der Zahnflächen-Zahnprofilkurve 81, die eine Zahnfläche definiert, die am Eingriff des Basiszahnprofils 8A beteiligt ist, um einen Endpunkt a der Zahnflächen-Zahnprofilkurve 81 am oberen Ende des Zahnes in eine Position rotiert, an der Kontakt mit einem zahngrundseitigen Endpunkt b des Parallelbewegungszahnprofils 8B erreicht wird; die rotierte Zahnflächen-Zahnprofilkurve, die nach der Rotation erhalten wird, wird gleichmäßig verlängert, bis sich die Kurve mit der Zahnfußfläche 84 des Basiszahnprofils 8A schneidet; und der Schnittpunkt mit der Zahnfußfläche 84 wird als Schnittpunkt c bezeichnet. Eine Zahnprofilkurve vom Endpunkt a zum Schnittpunkt c wird benutzt, um eine Zahnprofilfläche 82 mit effektivem Eingriff zu definieren, die am Eingriff beteiligt ist, des korrigierten Zahnprofils 8C.
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Das korrigierte Zahnprofil 8C der inneren Zähne 8 ist, wie in der 5(c) gezeigt, durch die so erhaltene korrigierte Zahnprofilfläche 82 effektiven Eingriffs, eine vorgegebene obere Ebene 83 und eine vorgegebene Zahnfußfläche 84 definiert. Die obere Ebene 83 und die Zahnfußfläche 84 sind am Eingriff der Zähne nicht beteiligt und können daher unter Benutzung einer geeigneten geraden Linie oder einer Kurve, die in der Lage ist, einen vorgegebenen radialen Abstand von dem Zahnprofil 6A der äußeren Zähne 6 sicherzustellen, definiert werden.
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Wie in der 5(d) gezeigt, tritt beim Eingriff in einem überlappenden Zustand keine Überschneidung zwischen dem inneren Zahn 8, der mit einem korrigierten Zahnprofil 8C, das wie zuvor beschrieben ausgebildet ist, versehen ist, und dem äußeren Zahn 6, der mit dem Zahnprofil 6A ausgestattet ist, auf. Die inneren Zähne 7 des anderen, ersten innenverzahnten Zahnrades 2 werden wie die inneren Zähne 8 durch ein korrigiertes Zahnprofil definiert.
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Wie zuvor beschrieben, ist in dem Verformungswellgetriebe 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels das außenverzahnte Zahnrad 4 in einem überlappenden Zustand in Eingriff mit den innenverzahnten Zahnrädern 2, 3. Als äußere Zähne 6 des außenverzahnten Zahnrades 4 werden äußere Zähne benutzt, die in der Lage sind, sich in der Richtung, in der die Zahndicke abnimmt, elastisch zu deformieren. Darüber hinaus wird für die inneren Zähne 7, 8 der innenverzahnten Zahnräder 2, 3 ein korrigiertes Zahnprofil 7C, 8C verwendet, das so korrigiert ist, dass es die elastische Deformation der äußeren Zähne 6 aufgrund eines vorgegebenen Ausmaßes h an Überlappung berücksichtigt.
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Demzufolge ist es in dem vorliegenden Beispiel möglich, ein Verformungswellgetriebe zu realisieren, in dem das Spiel des Zahneingriffs selbst dann minimiert oder eliminiert werden kann, wenn keine Vorspannung oder Last vorhanden ist. Es ist auch möglich, ein Verformungswellgetriebe zu realisieren, indem das Spiel des Zahneingriffs minimiert oder eliminiert werden kann, ohne einen rapiden Anstieg des Anlaufdrehmoments oder Ähnliches oder Schwierigkeiten beim Zusammenbau zu schaffen.
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Darüber hinaus wird der Eingriff in einem überlappenden Zustand durch Verschieben des Zahnprofils der inneren Zähne erreicht. In einem Fall, in dem der Eingriff in einem überlappenden Zustand durch Vergrößern des Ausmaßes an Verbiegung des außenverzahnten Zahnrades durch den Wellgenerator erreicht wird, ist es notwendig, die effektive Zahntiefe des Zahnprofils der äußeren Zähne zu reduzieren, um ein Überschneiden des Zahneingriffs zu vermeiden. Dies kann nachteilig sein, da als ein Ergebnis die Drehmomentbelastbarkeit des Verformungswellgetriebes abnehmen kann. Das vorliegende Beispiel ist vorteilhaft, da durch Verschieben des Zahnprofils ein Eingriff in einem überlappenden Zustand geschaffen wird, was es ermöglicht, eine Überschneidung des Eingriffs zu vermeiden, ohne die effektive Zahntiefe des Zahnprofils der äußeren Zähne zu reduzieren.
