DE112018005346T5

DE112018005346T5 - Zahnradvorrichtung des flexiblen eingriffs

Info

Publication number: DE112018005346T5
Application number: DE112018005346.6T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Ishizuka; Fumito Tanaka
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2038-11-07
Also published as: WO2019093306A1; CN111316015B; JP2019086095A; CN111316015A; JP6858690B2; DE112018005346B4

Abstract

Eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps mit einem niedrigen Trägheitsmoment ist vorgesehen. Die Zahnradvorrichtung (1) des Biegeeingriffstyps enthält eine Wellengeneratorwelle (10), die einen Wellengenerator(13) aufweist, ein Außenzahnrad (21), das durch den Wellengenerator (13) gebogen und verformt wird, ein Innenzahnrad (22, 23), das in das Außenzahnrad (21) eingreift, und ein Wellengeneratorlager (30), das zwischen dem Wellengenerator (13) und dem Außenzahnrad (21) angeordnet ist. Eine Außenumfangsfläche des Wellengenerators (13) bildet eine Walzfläche, auf der ein Wälzkörper (31) des Wellengeneratorlagers rollt. Die Wellengeneratorwelle (10) weist einen Wellenabschnitt (11, 12) auf, der separat von dem Wellengenerator (13) in einer Axialrichtung mit dem Wellengenerator (13) verbunden ist. Der Wellenabschnitt (11, 12) wird aus einem Material mit einer niedrigeren Dichte als die des Wellengenerators (13) gebildet.

Description

Technisches Gebiet
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps.
Stand der Technik
In dem Stand der Technik sind Zahnradvorrichtungen des Biegeeingriffstyps bekannt, die ein Außenzahnrad, das durch einen Wellengenerator gebogen und verformt wird, ein Innenzahnrad, das in das Außenzahnrad eingreift, und ein Wellengeneratorlager enthalten, das zwischen dem Wellengenerator und dem Außenzahnrad angeordnet ist. In einer der Zahnradvorrichtungen des Biegeeingriffstyps weist das Wellengeneratorlager keinen dedizierten Innenring auf, und eine Außenumfangsfläche des Wellengenerators bildet eine Walzfläche, auf der ein Wälzkörper des Wellengenerators rollt (siehe 10 in PTL 1).
Zitatliste
Patentliteratur
[PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2017-106626
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In einer Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps im Stand der Technik, bei der eine Außenumfangsfläche eines Wellengenerators eine Walzfläche eines Wälzkörpers bildet, wird der Wellengenerator im Allgemeinen aus extrem hartem und hoch abriebfestem Metall gebildet, so dass der Wellengenerator einem Oberflächendruck und Abrieb von dem Wälzkörper standhält.
Wenn der Wellengenerator jedoch aus dem extrem harten und hoch abriebfesten Metall gebildet wird, nimmt ein Gewicht des Wellengenerators zu, wodurch ein Nachteil verursacht wird, dass das Trägheitsmoment des Wellengenerators zunehmen kann.
In der Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps wird der Wellengenerator hauptsächlich mit einer hohen Drehzahl gedreht. Im Gegensatz dazu werden ein Außenzahnrad und ein Innenzahnrad mit einer extrem niedrigen Drehzahl gedreht. Daher wird der größte Teil eines Trägheitsmoments, das von der Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gehalten wird, von einem Trägheitsmoment des Wellengenerators eingenommen, und eine Zunahme des Trägheitsmoments des Wellengenerators führt in ähnlicher Weise zu einer Zunahme des Gesamtträgheitsmoments der Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps. Wenn daher das Trägheitsmoment des Wellengenerators zunimmt, nimmt eine Antriebskraft zu, die für einen Motor erforderlich ist, der Kraft an die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps abgibt, insbesondere eine Antriebskraft, die beim Starten einer Drehbewegung oder während einer Beschleunigung oder einer Verlangsamung erforderlich ist, wodurch ein Nachteil verursacht wird, dass ein Stromverbrauch zunehmen kann oder ein Fahren mit hoher Geschwindigkeit beeinträchtigt werden kann.
Es ist bevorzugt, eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps vorzusehen, die das Trägheitsmoment des Wellengenerators verringern kann.
Lösung des Problems
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps vorgesehen, die eine Wellengeneratorwelle, die einen Wellengenerator aufweist, ein Außenzahnrad, das durch den Wellengenerator gebogen und verformt wird, ein Innenzahnrad, das in das Außenzahnrad eingreift, und ein Wellengeneratorlager, das zwischen dem Wellengenerator und dem Außenzahnrad angeordnet ist, enthält. Eine Außenumfangsfläche des Wellengenerators bildet eine Walzfläche, auf der ein Wälzkörper des Wellengeneratorlagers rollt. Die Wellengeneratorwelle weist einen Wellenabschnitt auf, der separat von dem Wellengenerator in einer Axialrichtung mit dem Wellengenerator verbunden ist. Der Wellenabschnitt wird aus einem Material mit einer niedrigeren Dichte als die des Wellengenerators gebildet.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein vorteilhafter Effekt dadurch erzielt, dass ein Trägheitsmoment des Wellengenerators verringert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
2A ist eine Vorderansicht, wenn eine Wellengeneratorwelle gemäß Ausführungsform 1 in einer Axialrichtung gesehen wird.
2B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 2A.
3 ist eine Schnittansicht, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt.
4A ist eine Vorderansicht, wenn eine Wellengeneratorwelle gemäß Ausführungsform 2 in der Axialrichtung gesehen wird.
4B ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 4A.
4C ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 4B.
5 ist eine Schnittansicht, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt.
6A ist eine Vorderansicht, wenn eine Wellengeneratorwelle gemäß Ausführungsform 3 in der Axialrichtung gesehen wird.
6B ist eine Schnittansicht entlang der Linie D-D in 6A.
6C ist eine Schnittansicht entlang der Linie E-E in 6B.
7 ist eine Schnittansicht, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellt.
8A ist eine Vorderansicht, wenn eine Wellengeneratorwelle gemäß Ausführungsform 3 in der Axialrichtung gesehen wird.
8B ist eine Schnittansicht entlang der Linie F-F in 8A.
8C ist eine Vorderansicht, wenn die Wellengeneratorwelle gemäß Ausführungsform 3 von einer Seite gegenüberliegend dazu in der Axialrichtung gesehen wird.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend wird jede Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren detailliert beschrieben.
[Ausführungsform 1]
1 ist eine Schnittansicht, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt. 2A ist eine Vorderansicht, wenn eine Wellengeneratorwelle gemäß Ausführungsform 1 in einer Axialrichtung gesehen wird, und 2B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 2A. Nachstehend ist eine Richtung entlang einer Drehachse O1 einer Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps als die Axialrichtung definiert, eine Richtung senkrecht zur Drehachse O1 ist als eine Radialrichtung definiert, und eine Drehrichtung um die Drehachse O1 ist als eine Umfangsrichtung definiert.
Eine Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Wellengeneratorwelle 10, die Wellenabschnitte 11 und 12 und einen Wellengenerator 13 aufweist, ein Außenzahnrad 21, das durch den Wellengenerator 13 gebogen und verformt wird, zwei Innenzahnräder 22 und 23, die in das Außenzahnrad 21 eingreifen, und ein Wellengeneratorlager 30.
Beispielsweise ist das Wellengeneratorlager 30 ein Rollenlager und weist mehrere Wälzkörper (zum Beispiel Walzen) 31, einen Halter 33, der einen Umfangsabstand und eine axiale Position der mehreren Wälzkörper 31 hält, und einen Außenring 32, der zwischen einer Innenumfangsfläche des Außenzahnrads 21 und den mehreren Wälzkörpern 31 eingefügt ist. Das Wellengeneratorlager 30 ist zwischen einer Außenumfangsfläche des Wellengenerators 13 und der Innenumfangsfläche des Außenzahnrads 21 angeordnet und stützt den Wellengenerator 13 so, dass er relativ zu dem Außenzahnrad 21 drehbar ist. Die mehreren Wälzkörper 31 sind in der Umfangsrichtung in Reihen ausgerichtet, und zwei weitere Reihen sind in der Axialrichtung angeordnet. Beispielsweise kann das Wellengeneratorlager andere Formen aufweisen, wie beispielsweise ein Kugellager, dessen Wälzkörper eine Kugel ist.
Der Wellengenerator 13 weist einen Abschnitt auf, dessen Außenumfangslinie in einem Querschnitt senkrecht zur Drehachse O1 eine Nicht-Kreisform (wie eine elliptische Form) aufweist. Der Abschnitt dreht sich relativ zu dem Außenzahnrad 21, so dass das Außenzahnrad 21 gebogen und verformt wird. Der Schwingungswellengenerator 13 weist eine Hohlstruktur auf, und ein Hohlabschnitt davon ermöglicht eine Gewichtsreduktion. Ein Element wie ein Draht und ein Rohr wird in den Hohlabschnitt eingeführt. Die Außenumfangsfläche des Wellengenerators 13 dient auch als ein Innenring des Wellengeneratorlagers 30 und bildet eine Walzfläche, auf der der Wälzkörper 31 des Wellengeneratorlagers 30 rollt, indem er mit ihr in Kontakt kommt. Ein Material des Wellengenerators 13 ist Metall auf Eisenbasis (zum Beispiel Stahl wie SUJ2 oder aufgekohlter Stahl) und weist eine Dichte und Oberflächenhärte auf, die einem Oberflächendruck und Abrieb vom Wälzkörper 31 standhalten können.
Die Wellenabschnitte 11 und 12 sind Elemente, deren Außenumfangslinie in einem Querschnitt senkrecht zur Drehachse O1 eine Kreisform aufweist und die auf beiden Seiten des Wellengenerators 13 in der Axialrichtung separat von dem Wellengenerator 13 angeordnet sind. Die Wellenabschnitte 11 und 12 weisen eine Hohlstruktur auf und ein Hohlabschnitt davon ermöglicht eine Gewichtsreduktion. Ein Innendurchmesser der Wellenabschnitte 11 und 12 ist kleiner als ein Innendurchmesser des Wellengenerators 13. Die Wellenabschnitte 11 und 12 sind aus einem Material mit einer niedrigeren Dichte als das des Wellengenerators 13, wie Aluminium, einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung oder einem Harz aus faserverstärktem Kunststoff (FRP) hergestellt. Die Wellenabschnitte 11 und 12 sind aus dem Material mit niedrigerer Dichte hergestellt. Dementsprechend sind die Wellenabschnitte 11 und 12 im Gewicht reduziert. Die Wellenabschnitte 11 und 12 können eine niedrigere Oberflächenhärte als die Außenumfangsfläche des Wellengenerators 13 aufweisen.
Mehrere Gewindebohrungen 113 und 123, mit denen vordere Stufenelemente wie Zahnräder und Riemenscheiben verbunden sind, sind in einem Endabschnitt des einen Wellenabschnitts 11 (Endabschnitt auf einer dem Wellengenerator 13 gegenüberliegenden Seite) und einem Endabschnitt des anderen Wellenabschnitts 12 (Endabschnitt auf einer dem Wellengenerator 13 gegenüberliegenden Seite) angeordnet. Die mehreren Gewindebohrungen 113 und 123 sind an Positionen angeordnet, die von denen der Verbindungseinführlöcher 112 und 122 (die später beschrieben werden) in der Umfangsrichtung verschieden sind.
Die Zapfenpassabschnitte 111 und 131, die in Zapfenweise zueinander angepasst sind, und die mehreren Verbindungseinführlöcher 112 und 132 sind in beiden Endabschnitten angeordnet, in denen ein Wellenabschnitt 11 und der Wellengenerator 13 einander zugewandt sind. In ähnlicher Weise sind die Zapfenpassabschnitte 121 und 131, die in Zapfenweise zueinander angepasst sind, und die mehreren Verbindungseinführlöcher 122 und 132 in beiden Endabschnitten angeordnet, in denen der Wellengenerator 13 und der andere Wellenabschnitt 12 einander zugewandt sind. Die Verbindungseinführlöcher 112, 122 und 132 sind von dem Endabschnitt in der Axialrichtung angeordnet. Weiterhin enthält die Wellengeneratorwelle 10 mehrere Verbindungskörper 101, die den Wellengenerator 13 und die Wellenabschnitte 11 und 12 miteinander verbinden. Der Verbindungskörper 101 ist ein Stift (beispielsweise ein Federstift) , der in die Einführlöcher 112, 122 und 132 gedrückt und an diesen befestigt ist.
Die Wellengeneratorwelle 10 ist so konfiguriert, dass die Wellenabschnitte 11 und 12 und der Wellengenerator 13 in der Axialrichtung miteinander verbunden sind. Hier bedeutet die Verbindung in der Axialrichtung einen Modus, in dem ein Element A und ein Element B in der Radialrichtung gesehen ohne überlappenden Abschnitt miteinander verbunden sind. Alternativ bedeutet die Verbindung in der Axialrichtung einen Modus, in dem sich das Element A und das Element B in der Radialrichtung gesehen teilweise überlappen. Beide Elemente sind jedoch miteinander verbunden, so dass ein ganzer Axialbereich des Elements A und des Elements B den anderen gesamten Axialbereich nicht überlappt.
Wenn die Wellengeneratorwelle 10 montiert ist, wird der Verbindungskörper 101 in das Einführloch 132 des Wellengenerators 13 eingepresst. In einem Zustand, in dem ein Ende des Verbindungskörpers 101 außerhalb des Einführlochs 132 freiliegend ist, werden ein Endabschnitt des Wellengenerators 13 und ein Endabschnitt der Wellenabschnitte 11 und 12 miteinander in Kontakt gebracht. Dann wird ein freiliegender Abschnitt des Verbindungskörpers 101 in die Einführlöcher 112 und 122 der Wellenabschnitte 11 und 12 eingepresst und der Zapfenpassabschnitt 131 des Wellengenerators 13 und die Zapfenpassabschnitte 111 und 121 der Wellenabschnitte 11 und 12 sind in Zapfenweise zueinander angepasst. Durch das Zapfeneinpassen sind der Wellengenerator 13 und die Wellenabschnitte 11 und 12 genau zueinander ausgerichtet, und der Wellengenerator 13 und die Wellenabschnitte 11 und 12 sind durch den Verbindungskörper 101 mit hoher Festigkeit miteinander verbunden. Ein Dichtungsmaterial wie eine Flüssigkeitspackung ist auf einer Verbindungsfläche zwischen dem Wellenabschnitt 11 und dem Wellengenerator 13 und einer Verbindungsfläche zwischen dem Wellenabschnitt 12 und dem Wellengenerator 13 angeordnet.
Die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps enthält ferner ein erstes Verbindungselement 41, das in das Innenzahnrad 22 integriert ist, ein zweites Verbindungselement 42, das in das Innenzahnrad 23 integriert ist, ein Gehäuseelement 43 und Deckelkörper 44 und 45, ein Hauptlager 51, und Lager 52 und 53.
Das erste Verbindungselement 41 weist eine ringförmige Form auf und eine Innenumfangsfläche davon weist teilweise ein Innenzahnrad 23 auf. Das zweite Verbindungselement 42 weist eine ringförmige Form auf und eine Innenumfangsfläche davon weist teilweise das andere Innenzahnrad 22 auf. Die Innenzahnräder 22 und 23 weisen Steifigkeit auf und greifen in einen Abschnitt des Außenzahnrads 21 ein. Ein Eingriffsort wird durch die biegbare Verformung des Außenzahnrads 21 verändert. Auf diese Weise wird eine Drehbewegung auf die Innenzahnräder 22 und 23 übertragen.
Das Gehäuseelement 43 ist mit dem ersten Verbindungselement 41 verbunden und deckt einen Außenumfangsabschnitt des zweiten Verbindungselements 42 ab. Ein Deckelkörper 44 weist eine ringförmige Form auf und ist mit dem ersten Verbindungselement 41 verbunden, wodurch das Wellengeneratorlager 30 oder das Außenzahnrad 21 in der Axialrichtung abgedeckt wird. Der Deckelkörper 44 deckt eine Außenumfangsseite des Wellenabschnitts 11 der Wellengeneratorwelle 10 ab. Der andere Deckelkörper 45 weist eine ringförmige Form auf und ist mit dem zweiten Verbindungselement 42 verbunden, wodurch das andere von dem Wellengeneratorlager 30 und dem Außenzahnrad 21 in der Axialrichtung abgedeckt wird. Der Deckelkörper 45 deckt eine Außenumfangsseite des Wellenabschnitts 12 der Wellengeneratorwelle 10 ab.
Das Hauptlager 51 ist zwischen dem Gehäuseelement 43 und dem zweiten Verbindungselement 42 angeordnet und stützt das zweite Verbindungselement 42 so, dass es relativ zu dem Gehäuseelement 43 drehbar ist. Die Lager 52, 53 sind jeweils zwischen den Deckelkörpern 44 und 45 und den Wellenabschnitten 11 und 12 der Wellengeneratorwelle 10 angeordnet und stützen die Wellenabschnitte 11 und 12 so, dass sie relativ zu den Deckelkörpern 44 und 45 drehbar sind.
Beschreibung des Betriebs
In der oben beschriebenen Konfiguration wird typischerweise die Wellengeneratorwelle 10 als Antriebswelle verwendet, das erste Verbindungselement 41 wird mit einem Innenzahnrad 22 als eine Abtriebswelle verwendet und das zweite Verbindungselement 42 mit dem anderen Innenzahnrad 23 wird verwendet, indem es an einem externen Stützelement der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps fixiert wird. Darüber hinaus sind die Anzahl der Zähne von einem Innenzahnrad 22 und die Anzahl der Zähne des Außenzahnrads 21 eingestellt, um gleich zu sein, und die Anzahl der Zähne des anderen Innenzahnrads 23 und die Anzahl der Zähne des Außenzahnrads 21 sind so eingestellt, dass sie voneinander verschieden sind.
Wenn die Drehbewegung von außen eingegeben wird und sich die Wellengeneratorwelle 10 dreht, wird eine Bewegung der Wellengeneratorwelle 10 via das Wellengeneratorlager 30 auf das Außenzahnrad 21 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt greift das Außenzahnrad 21 teilweise in das fixierte Innenzahnrad 23 ein. Dementsprechend dreht sich das Außenzahnrad 21 auch bei der Drehung der Wellengeneratorwelle 10 nicht, und die Wellengeneratorwelle 10 dreht sich relativ innerhalb des Außenzahnrads 21. Weiterhin ist das Außenzahnrad 21 entlang einer Außenumfangsfläche des Wellengenerators 13 begrenzt. Dementsprechend wird das Außenzahnrad 21 bei der Drehung der Wellengeneratorwelle 10 gebogen und verformt. Eine Periode der Verformung ist proportional zu einer Drehperiode der Wellengeneratorwelle 10.
Wenn das Außenzahnrad 21 durch die Drehung der Wellengeneratorwelle 10 verformt wird, bewegt sich ein großer Durchmesserabschnitt des Wellengenerators 13 in der Drehrichtung. Auf diese Weise wird eine Eingriffsposition zwischen dem Außenzahnrad 21 und dem Innenzahnrad 23 in der Drehrichtung geändert. Es gibt einen Unterschied in der Anzahl der Zähne zwischen dem Außenzahnrad 21 und dem Innenzahnrad 23. Dementsprechend werden Eingriffszähne zwischen dem Außenzahnrad 21 und dem Innenzahnrad 23 jedes Mal verschoben, wenn sich die Eingriffsposition einmal dreht. Auf diese Weise wird das Außenzahnrad 21 gedreht (dreht sich). Wenn beispielsweise die Anzahl der Zähne des Innenzahnrads 23 102 beträgt und die Anzahl der Zähne des Außenzahnrads 21 100 beträgt, wird die Drehbewegung der Wellengeneratorwelle 10 mit einem Untersetzungsverhältnis von 100:2 reduziert und wird auf das Außenzahnrad 21 übertragen.
Andererseits greift das Außenzahnrad 21 in ähnlicher Weise in das Innenzahnrad 22 ein. Dementsprechend wird die Eingriffsposition zwischen dem Außenzahnrad 21 und dem Innenzahnrad 22 auch in der Drehrichtung durch die Drehung der Wellengeneratorwelle 10 geändert. Die Anzahl der Zähne des Innenzahnrads 22 und die Anzahl der Zähne des Außenzahnrads 21 sind zueinander gleich. Dementsprechend drehen sich das Außenzahnrad 21 und das Innenzahnrad 22 nicht relativ, und die Drehbewegung des Außenzahnrads 21 wird mit einem Untersetzungsverhältnis von 1:1 reduziert und wird auf das Innenzahnrad 22 übertragen. Auf diese Weise wird die Drehbewegung der Wellengeneratorwelle 10 reduziert und an das erste Verbindungselement 41 abgegeben, das die Abtriebswelle ist. Das Untersetzungsverhältnis kann durch Einstellen der Anzahl der Zähne des Außenzahnrads 21 und der Innenzahnräder 23 und 22 geändert werden. Eine Komponente, die als Antriebswelle dient, eine Komponente, die als Abtriebswelle dient, und eine Komponente, die an dem Stützelement fixiert werden soll, sind nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt und können gegebenenfalls bezüglich der Wellengeneratorwelle 10, einem Innenzahnrad 22, und den anderen Innenzahnrädern 23 geändert werden
Wenn die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps die Drehbewegung durchführt, ist es notwendig, zusätzlich zu einem Eingangsdrehmoment, das einer Last entspricht, ein Eingangsdrehmoment vorzusehen, das eine Widerstandskomponente kompensiert, die einem Reibungsverlust und einem Fettbewegungsverlust der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps und einer Änderung der Trägheitsenergie der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps entspricht. In der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps dreht sich die Wellengeneratorwelle 10 mit einer extrem hohen Drehzahl in Bezug auf die Drehung des Außenzahnrads 21 oder der Innenzahnräder 22 und 23. Daher ist ein Anteil, der von einem Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10 in einem Gesamtträgheitsmoment der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps eingenommen wird, extrem hoch (zum Beispiel 80% oder höher). Wenn daher das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10 zunimmt, nimmt das Gesamtträgheitsmoment der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps im gleichen Verhältnis zu. Dementsprechend ist es notwendig, ein großes Eingangsdrehmoment vorzusehen, wenn die Drehbewegung der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps startet oder während Beschleunigung und Verlangsamung.
In der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 1 ist die Wellengeneratorwelle 10 jedoch so konfiguriert, dass der Wellengenerator 13 und die Wellenabschnitte 11 und 12 in der Axialrichtung miteinander verbunden sind. Während dann der Wellengenerator 13 aus einem Material gebildet ist, das dem Oberflächendruck und Reibung von dem Wälzkörper 31 des Wellengeneratorlagers 30 ausreichend standhält, sind die Wellenabschnitte 11 und 12 aus einem Material mit einer niedrigeren Dichte als der des Wellengenerator 13 gebildet. Aus diesen Gründen kann das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10, ohne die Haltbarkeit der Wellengeneratorwelle 10 zu verschlechtern, auf ungefähr 1/3 im Vergleich zu einer Konfiguration im Stand der Technik, bei der der Wellenabschnitt und die Wellengeneratorwelle miteinander integriert sind, reduziert werden. Daher kann, wenn die Drehbewegung startet oder während Beschleunigung und Verlangsamung, dieselbe Drehbewegung mit einem kleinen Eingangsdrehmoment, im Vergleich zu der Konfiguration im Stand der Technik, übertragen werden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 1 das Trägheitsmoment reduziert werden, ohne die Haltbarkeit der Wellengeneratorwelle 10 zu verschlechtern. Daher können, während die Haltbarkeit beibehalten wird, ein reduzierter Stromverbrauch und eine schnellere Drehbewegung in einem ganzen Gesamtsystem, einschließlich der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps und eines Motors, der die Drehbewegung erzeugt, erzielt werden.
Gemäß der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 1 weist die Wellengeneratorwelle 10 die Wellenabschnitte 11 und 12 mit einer Hohlwellenform und den Wellengenerator 13 mit einer Hohlwellenform auf. In einem Fall, in dem der Wellenabschnitt und der Wellengenerator integral bearbeitet werden, ist ein Hohlabschnitt, der in der Axialrichtung lang ist, in der Wellengeneratorwelle angeordnet, die in der Axialrichtung lang ist. Infolgedessen nimmt die Bearbeitungsschwierigkeit zu, und die Bearbeitungskosten nehmen erheblich zu. Andererseits kann in der Konfiguration gemäß Ausführungsform 1 der Hohlabschnitt einzeln in den Wellenabschnitten 11 und 12 und dem Wellengenerator 13 bearbeitet werden. Dementsprechend kann sich die Bearbeitungsschwierigkeit verringern. Daher kann der Hohlabschnitt zu geringen Bearbeitungskosten und mit hoher Genauigkeit bearbeitet werden, und ein Durchmesser des Hohlabschnitts kann weiter vergrößert werden. Da der Durchmesser des Hohlabschnitts vergrößert wird, kann das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10 weiter reduziert werden.
Im Allgemeinen wird in einigen Fällen eine Drehwelle in den Hohlabschnitt der Wellengeneratorwelle eingeführt und wird verwendet, indem beide aneinander eingepasst werden. In diesem Fall ist es notwendig, eine Konfiguration wie folgt zu übernehmen. Ein Innendurchmesser eines zentralen Bereichs wird in der Axialrichtung des Hohlabschnitts der Wellengeneratorwelle vergrößert, so dass die Drehwelle problemlos in den Hohlabschnitt eingeführt wird. Gemäß der Wellengeneratorwelle im Stand der Technik, bei der der Wellenabschnitt und der Wellengenerator integral bearbeitet werden, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Bearbeitung durchgeführt wird, wodurch die Bearbeitungskosten erheblich zunehmen. Gemäß der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 1 werden jedoch die Wellenabschnitte 11 und 12 und der Wellengenerator 13 einzeln bearbeitet. Auf diese Weise ist es möglich, den Hohlabschnitt mit dem großen Innendurchmesser in dem zentralen Bereich in der Axialrichtung leicht zu bilden.
Ausführungsform 2
[Ausführungsform 2]
3 ist eine Schnittansicht, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt. 4A ist eine Vorderansicht, wenn eine Wellengeneratorwelle gemäß Ausführungsform 2 in der Axialrichtung gesehen wird, 4B ist eine Schnittansicht entlang Linie B-B in 4A und 4C ist eine Schnittansicht entlang Linie C-C in 4B.
Eine Zahnradvorrichtung 1A des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 2 ist verschieden von der gemäß Ausführungsform 1 in einer Verbindungsstruktur einer Wellengeneratorwelle 10A. Es werden dieselben Bezugszeichen den gleichen Bestandteilen wie in Ausführungsform 1 zugewiesen, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
Die Wellengeneratorwelle 10A gemäß Ausführungsform 2 enthält einen Wellengenerator 13A, Wellenabschnitte 11A und 12A und mehrere Verbindungskörper 101A, die diese verbinden.
Der Wellengenerator 13A weist eine Hohlstruktur auf und weist einen Abschnitt auf, dessen Außenumfangslinie in einem Querschnitt senkrecht zur Drehachse O1 eine Nicht-Kreisform (wie eine elliptische Form) aufweist, und der Abschnitt ist innerhalb des Außenzahnrads 21 angeordnet. Die Außenumfangsfläche des Wellengenerators 13A dient auch als der Innenring des Wellengeneratorlagers 30 und bildet eine Walzfläche, auf der der Wälzkörper 31 rollt, indem er mit ihr in Kontakt kommt. Ein Material des Wellengenerators 13A ist Metall auf Eisenbasis (zum Beispiel Stahl wie SUJ2) und weist eine Dichte und Oberflächenhärte auf, die dem Oberflächendruck und Abrieb vom Wälzkörper 31 standhalten können.
Beide Endabschnitte des Wellengenerators 13A in der Axialrichtung weisen Abschnitte W1 und W2 mit kleinem Durchmesser auf, deren Außenumfangslinie in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung eine Kreisform aufweist, so dass sie mit der Außenumfangsfläche der Wellenabschnitte 11A und 12A kontinuierlich ist. In der Wellengeneratorwelle 10A sind die Abschnitte W1 und W2 mit kleinem Durchmesser des Wellengenerators 13A und Endabschnitte der damit kontinuierlichen Wellenabschnitte 11A und 12A durch Lager 52 und 53 drehbar gestützt.
Die Wellenabschnitte 11A und 12A sind Elemente mit einer Hohlstruktur und mit einer kreisförmigen Außenumfangslinie in einem Querschnitt senkrecht zur Drehachse O1 und sind auf beiden Seiten des Wellengenerators 13A in der Axialrichtung separat von dem Wellengenerator 13A angeordnet. Der Innendurchmesser der Wellenabschnitte 11A und 12A ist kleiner als der Innendurchmesser des Wellengenerators 13A. Beispielsweise sind die Wellenabschnitte 11A und 12A aus einem Material mit einer niedrigeren Dichte als das des Wellengenerators 13 gebildet, wie Aluminium, einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung oder einem Harz aus FRP. Die Wellenabschnitte 11A und 12A sind aus dem Material mit niedriger Dichte gebildet. Auf diese Weise werden die Wellenabschnitte 11A und 12A weiter im Gewicht reduziert. Die Wellenabschnitte 11A und 12A können eine niedrigere Oberflächenhärte als die Außenumfangsfläche des Wellengenerators 13A aufweisen.
Mehrere Gewindebohrungen 113A, mit denen ein vorderseitiges Element, wie beispielsweise ein Zahnrad und eine Riemenscheibe, verbunden ist, sind in einem Endabschnitt eines Wellenabschnitts 11A (Endabschnitt auf einer dem Wellengenerator 13A gegenüberliegenden Seite) angeordnet. Die Gewindebohrungen 113A sind an Positionen angeordnet, die von denen der Verbindungsdurchgangslöcher 112A und 122A (die später beschrieben werden) in der Umfangsrichtung verschieden sind. Obwohl nicht dargestellt, sind mehrere Gewindebohrungen in ähnlicher Weise in einem Endabschnitt des anderen Wellenabschnitts 12A (Endabschnitt auf einer dem Wellengenerator 13A gegenüberliegenden Seite) angeordnet.
Der Wellengenerator 13A und die Wellenabschnitte 11A und 12A weisen mehrere Verbindungsdurchgangslöcher 132A, 112A und 122A auf, die diese in der Axialrichtung durchdringen. Die Durchgangslöcher 132A, 112A und 122A sind an derselben Position in der Umfangsrichtung angeordnet. Eine Endfläche, bei der der Wellengenerator 13A und der Wellenabschnitt 11A einander zugewandt sind, und eine Endfläche, bei der der Wellengenerator 13A und der Wellenabschnitt 12A einander zugewandt sind, weisen eine flache Form auf. Die Durchgangslöcher 112A, 122A, und 132A entsprechen einem Beispiel der Einführlöcher gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Verbindungskörper 101A ist ein Element wie ein Schlagstift, der eine hochgenaue Ausrichtung und eine sehr starke Verbindung ermöglicht.
Die Wellengeneratorwelle 10A ist so konfiguriert, dass die Wellenabschnitte 11A und 12A und der Wellengenerator 13A in der Axialrichtung miteinander verbunden sind. Wenn die Wellengeneratorwelle 10A montiert ist, wird der Verbindungskörper 101A in beide Enden des Durchgangslochs 132A des Wellengenerators 13A eingepresst. In einem Zustand, in dem ein Ende des Verbindungskörpers 101A außerhalb des Durchgangslochs 132A freiliegend ist, werden ein Endabschnitt des Wellengenerators 13A und ein Endabschnitt der Wellenabschnitte 11A und 12A miteinander in Kontakt gebracht. Dann wird ein freiliegender Abschnitt des Verbindungskörpers 101A in die Durchgangslöcher 112A und 122A der Wellenabschnitte 11A und 12A eingepresst. Durch diese Verbindung kann die hochgenaue Ausrichtung und die sehr starke Verbindung realisiert werden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der Zahnradvorrichtung 1A des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 2, wie in Ausführungsform 1, während der Wellengenerator 13A so konfiguriert ist, dass er dem Oberflächendruck und der Reibung von dem Wälzkörper 31 ausreichend standhält, das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10A reduziert werden. Ohne die Haltbarkeit der Zahnradvorrichtung 1A des Biegeeingriffstyps zu verschlechtern, können daher in einem ganzen Gesamtsystem, einschließlich der Zahnradvorrichtung 1A des Biegeeingriffstyps und eines Motors, der die Drehbewegung erzeugt, reduzierter Stromverbrauch und eine schnellere Drehbewegung erzielt werden.
Darüber hinaus ist gemäß der Zahnradvorrichtung 1A des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 2 die Wellengeneratorwelle 10A in der Axialrichtung unterteilt. Auf diese Weise kann, wie in Ausführungsform 1, der Hohlabschnitt der Wellengeneratorwelle 10A mit hoher Genauigkeit und zu geringen Bearbeitungskosten angeordnet werden. Zusätzlich kann das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10A weiter reduziert werden, indem der Durchmesser des Hohlabschnitts vergrößert wird. Zusätzlich kann der Hohlabschnitt mit einer Form, die weniger wahrscheinlich integral bearbeitet wird, wie eine Form mit dem großen Innendurchmesser in dem zentralen Bereich der Wellengeneratorwelle 10A in der Axialrichtung, zu niedrigen Bearbeitungskosten angeordnet werden.
Darüber hinaus ist gemäß der Zahnradvorrichtung 1A des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 2 die Wellengeneratorwelle 10A in der Axialrichtung unterteilt. Dementsprechend kann sich die Bearbeitungsschwierigkeit beim Eindringen in ein axiales Loch in einem Seitenwandabschnitt der Wellengeneratorwelle 10A verringern. Auf diese Weise kann ein Ort, in den der Verbindungskörper 101A eingepresst wird, die Durchgangslöcher 112A, 122A und 132A sein. Dann können die Wellenabschnitte 11A und 12A und der Wellengenerator 13A durch einen Abschnitt, der von dem Verbindungskörper 101A in den Durchgangslöchern 112A, 122A und 132A nicht besetzt ist, weiter im Gewicht reduziert werden. Auf diese Weise kann das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10A weiter verringert werden.
[Ausführungsform 3]
5 ist eine Schnittansicht, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt. 6A ist eine Vorderansicht, wenn eine Wellengeneratorwelle gemäß Ausführungsform 3 in der Axialrichtung gesehen wird, 6B ist eine Schnittansicht entlang Linie D-D in 6A und 6C ist eine Schnittansicht entlang Linie E-E in 6B.
Eine Zahnradvorrichtung 1B des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 3 ist verschieden von der gemäß Ausführungsform 1 in einer Verbindungsstruktur einer Wellengeneratorwelle 10B. Es werden dieselben Bezugszeichen den gleichen Bestandteilen wie in Ausführungsform 1 zugewiesen, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
Die Wellengeneratorwelle 10B gemäß Ausführungsform 3 enthält einen Wellengenerator 13B, Wellenabschnitte 11B und 12B und mehrere Verbindungskörper 101B, die diese verbinden.
Der Wellengenerator 13B weist eine Hohlstruktur auf und weist einen Abschnitt auf, dessen Außenumfangslinie in einem Querschnitt senkrecht zur Drehachse O1 eine Nicht-Kreisform (wie eine elliptische Form) aufweist, und der Abschnitt ist innerhalb des Außenzahnrads 21 angeordnet. Die Außenumfangsfläche des Wellengenerators 13B dient auch als ein Innenring des Wellengeneratorlagers 30 und bildet eine Walzfläche, auf der der Wälzkörper 31 rollt, indem er mit ihr in Kontakt kommt. Ein Material des Wellengenerators 13B ist Metall auf Eisenbasis (zum Beispiel Stahl wie SUJ2) und weist eine Dichte und Oberflächenhärte auf, die dem Oberflächendruck und dem Abrieb vom Wälzkörper 31 standhalten können.
Beide Endabschnitte des Wellengenerators 13B in der Axialrichtung weisen Abschnitte W1 und W2 mit kleinem Durchmesser auf, deren Außenumfangslinie in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung eine Kreisform aufweist, so dass sie mit der Außenumfangsfläche der Wellenabschnitte 11B und 12B kontinuierlich ist. In der Wellengeneratorwelle 10B sind die Abschnitte W1 und W2 mit kleinem Durchmesser des Wellengenerators 13B und Endabschnitte der damit kontinuierlichen Wellenabschnitte 11B und 12B durch die Lager 52 und 53 drehbar gestützt.
Die Wellenabschnitte 11B und 12B sind Elemente mit einer Hohlstruktur und mit einer kreisförmigen Außenumfangslinie in einem Querschnitt senkrecht zur Drehachse O1 und sind auf beiden Seiten des Wellengenerators 13B in der Axialrichtung separat von dem Wellengenerator 13B angeordnet. Der Innendurchmesser der Wellenabschnitte 11B und 12B ist kleiner als der Innendurchmesser des Wellengenerators 13B. Beispielsweise sind die Wellenabschnitte 11B und 12B aus einem Material mit einer niedrigeren Dichte als das des Wellengenerators 13B gebildet, wie Aluminium, einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung oder einem Harz aus FRP. Die Wellenabschnitte 11B und 12B sind aus dem Material mit niedriger Dichte gebildet. Auf diese Weise werden die Wellenabschnitte 11B und 12B weiter im Gewicht reduziert. Die Wellenabschnitte 11B und 12B können eine niedrigere Oberflächenhärte als die Außenumfangsfläche des Wellengenerators 13B aufweisen.
Mehrere Verbindungseinführlöcher 132B, 112B und 122B sind in der Axialrichtung in einem Endabschnitt, in dem der Wellengenerator 13B und ein Wellenabschnitt 11B einander zugewandt sind, und in einem Endabschnitt, in dem der Wellengenerator 13B und der andere Wellenabschnitt 12B einander zugewandt sind, angeordnet. Eine Endfläche, bei der der Wellengenerator 13B und der Wellenabschnitt 11B einander zugewandt sind, und eine Endfläche, bei der der Wellengenerator 13B und der Wellenabschnitt 12B einander zugewandt sind, weisen eine flache Form auf.
Mehrere Gewindebohrungen 113B, mit denen ein vorderseitiges Element, wie beispielsweise ein Zahnrad und eine Riemenscheibe, verbunden ist, sind in einem Endabschnitt eines Wellenabschnitts 11B (Endabschnitt auf einer dem Wellengenerator 13B gegenüberliegenden Seite) angeordnet. Die Gewindebohrungen 113B sind an Positionen angeordnet, die von denen der Verbindungseinführlöcher 112B und 122B) in der Umfangsrichtung verschieden sind. Mehrere Gewindebohrungen 123B sind in ähnlicher Weise in einem Endabschnitt des anderen Wellenabschnitts 12B (Endabschnitt auf einer dem Wellengenerator 13B gegenüberliegenden Seite) angeordnet.
Darüber hinaus sind mehrere Durchgangslöcher 134, die in der Axialrichtung durchdringen und in die ein separates Element nicht eingeführt wird, in einem Seitenwandabschnitt des Wellengenerators 13B angeordnet. Das Durchgangsloch 134 ist an einer Position angeordnet, die von der des Verbindungseinführlochs 132B in der Umfangsrichtung verschieden ist, beispielsweise an einer Position, die die Gewindebohrungen 113B und 123B der Wellenabschnitte 11B und 12B in der Axialrichtung gesehen überlappt. Da die Dicke des Durchgangslochs 134 verringert ist, ist der Wellengenerator 13B im Gewicht reduziert. Das Durchgangsloch 134 kann durch ein axiales Loch ersetzt werden, das einen Endabschnitt nicht durchdringt. Das Durchgangsloch 134 entspricht einem Beispiel eines „Lochs, in das ein separates Element nicht eingeführt wird“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Verbindungskörper 101B ist ein Element wie ein Schlagstift, der eine hochgenaue Ausrichtung und eine sehr starke Verbindung ermöglicht.
Die Wellengeneratorwelle 10B ist so konfiguriert, dass die Wellenabschnitte 11B und 12B und der Wellengenerator 13B in der Axialrichtung miteinander verbunden sind. Wenn die Wellengeneratorwelle 10B montiert ist, wird der Verbindungskörper 101B in das Verbindungseinführloch 132B des Wellengenerators 13B eingepresst. In einem Zustand, in dem ein Ende des Verbindungskörpers 101B außerhalb des Einführlochs 132B freiliegend ist, werden ein Endabschnitt des Wellengenerators 13B und ein Endabschnitt der Wellenabschnitte 11B und 12B miteinander in Kontakt gebracht. Dann wird ein freiliegender Abschnitt des Verbindungskörpers 101B in die Verbindungseinführlöcher 112B und 122B der Wellenabschnitte 11B und 12B eingepresst. Durch diese Verbindung können die hochgenaue Ausrichtung und die sehr starke Verbindung realisiert werden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der Zahnradvorrichtung 1B des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 3, wie in Ausführungsform 1, während der Wellengenerator 13B so konfiguriert ist, dass er dem Oberflächendruck und der Reibung von dem Wälzkörper 31 ausreichend standhält, das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10B reduziert werden. Ohne die Haltbarkeit der Zahnradvorrichtung 1B des Biegeeingriffstyps zu verschlechtern, können daher in einem ganzen Gesamtsystem, einschließlich der Zahnradvorrichtung 1B des Biegeeingriffstyps und eines Motors, der die Drehbewegung erzeugt, reduzierter Stromverbrauch und eine schnellere Drehbewegung erzielt werden.
Darüber hinaus ist gemäß der Zahnradvorrichtung 1B des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 3 die Wellengeneratorwelle 10B in der Axialrichtung unterteilt. Auf diese Weise kann, wie in Ausführungsform 1, der Hohlabschnitt der Wellengeneratorwelle 10B mit hoher Genauigkeit und zu geringen Bearbeitungskosten angeordnet werden. Zusätzlich kann das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10B weiter reduziert werden, indem der Durchmesser des Hohlabschnitts vergrößert wird. Zusätzlich kann der Hohlabschnitt mit einer Form, die weniger wahrscheinlich integral bearbeitet wird, wie eine Form mit dem großen Innendurchmesser in dem zentralen Bereich der Wellengeneratorwelle 10B in der Axialrichtung, zu niedrigen Bearbeitungskosten angeordnet werden.
Ferner wird gemäß der Zahnradvorrichtung 1B des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 3 der Wellengenerator 13B im Gewicht durch Veranlassen des Durchgangslochs 134, die Dicke des Seitenwandabschnitts des Wellengenerators 13B zu verringern, weiter verringert. Daher kann das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10B weiter verringert werden. Als eine Konfiguration des Reduzierens der Dicke wird das Loch anstelle einer Nut verwendet. Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, dass die Steifigkeit des Wellengenerators 13B verschlechtert wird.
[Ausführungsform 4]
7 ist eine Schnittansicht, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellt. 8A ist eine Vorderansicht, wenn eine Wellengeneratorwelle gemäß Ausführungsform 3 in der Axialrichtung gesehen wird, 8B ist eine Schnittansicht entlang Linie F-F in 8A und 8C ist eine Vorderansicht, wenn die Wellengeneratorwelle von einer Seite gegenüberliegend dazu in der Axialrichtung gesehen wird.
Eine Zahnradvorrichtung 1C des Biegeeingriffstyps gemäß Ausführungsform 4 ist verschieden von der gemäß Ausführungsform 1 in einer Verbindungsstruktur einer Wellengeneratorwelle 10C. Es werden dieselben Bezugszeichen den gleichen Bestandteilen wie in Ausführungsform 1 zugewiesen, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
Die Wellengeneratorwelle 10C gemäß Ausführungsform 4 enthält einen Wellengenerator 13C, Wellenabschnitte 11C und 12C und mehrere Verbindungskörper 101C, die diese verbinden. Der Verbindungskörper 101C entspricht einem Beispiel eines ersten Bolzens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Wellengenerator 13C weist eine Hohlstruktur auf und weist einen Abschnitt auf, dessen Außenumfangslinie in einem Querschnitt senkrecht zur Drehachse O1 eine Nicht-Kreisform (wie eine elliptische Form) aufweist, und der Abschnitt ist innerhalb des Außenzahnrads 21 angeordnet. Die Außenumfangsfläche des Wellengenerators 13C dient auch als ein Innenring des Wellengeneratorlagers 30 und bildet eine Walzfläche, auf der der Wälzkörper 31 rollt, indem er mit ihr in Kontakt kommt. Ein Material des Wellengenerators 13C ist Metall auf Eisenbasis (zum Beispiel Stahl wie SUJ2) und weist eine Dichte und Oberflächenhärte auf, die dem Oberflächendruck und dem Abrieb vom Wälzkörper 31 standhalten können.
Die Wellenabschnitte 11C und 12C sind Elemente mit einer Hohlstruktur und mit einer kreisförmigen Außenumfangslinie in einem Querschnitt senkrecht zur Drehachse O1 und sind auf beiden Seiten des Wellengenerators 13C in der Axialrichtung separat von dem Wellengenerator 13C angeordnet. Der Innendurchmesser der Wellenabschnitte 11C und 12C ist kleiner als der Innendurchmesser des Wellengenerators 13C. Beispielsweise sind die Wellenabschnitte 11C und 12C aus einem Material mit einer niedrigeren Dichte als das des Wellengenerators 13C gebildet, wie Aluminium, einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung oder einem Harz aus FRP. Die Wellenabschnitte 11C und 12C sind aus dem Material mit niedriger Dichte gebildet. Auf diese Weise werden die Wellenabschnitte 11C und 12C weiter im Gewicht reduziert. Die Wellenabschnitte 11C und 12C können eine niedrigere Oberflächenhärte als die Außenumfangsfläche des Wellengenerators 13C aufweisen.
Zapfenpassabschnitte 111C und 131C, die in Zapfenweise zueinander angepasst sind, sind in einem Endabschnitt angeordnet, in dem ein Wellenabschnitt 11C und der Wellengenerator 13C einander zugewandt sind. In ähnlicher Weise sind Zapfenpassabschnitte 121C und 131C, die in Zapfenweise zueinander angepasst sind, in einem Endabschnitt angeordnet, in dem der Wellengenerator 13C und der andere Wellenabschnitt 12C einander zugewandt sind.
Darüber hinaus sind mehrere Verbindungsdurchgangslöcher 112C, 122C und 132C, die in der Axialrichtung durchdringen und in die der Verbindungskörper 101C eingeführt wird, in den Wellenabschnitten 11C und 12C und dem Wellengenerator 13C angeordnet. Ein Endabschnitt (der einem ersten Endabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht) der Verbindungsdurchgangslöcher 112C, 122C und 132C weist ein Aufnahmeloch 115 zum Aufnehmen eines Bolzenkopfes auf, und ein Bereich W6 auf einer dem Aufnahmeloch 115 gegenüberliegenden Seite weist ein Innengewinde auf. Das Innengewinde ist in dem Durchgangsloch 122C des Wellenabschnitts 12C angeordnet. Ein Abschnitt des Verbindungsdurchgangslochs 132C des Wellengenerators 13C kann teilweise gegenüber dem Hohlabschnitt des Wellengenerators 13C freiliegend sein. In einem Fall einer freiliegenden Konfiguration ist der Verbindungskörper 101C via den freiliegenden Abschnitt innerhalb des Wellengenerators 13C freiliegend. Gemäß dieser Konfiguration kann, während die Verbindungsstärke beibehalten wird, die Wellengeneratorwelle 10C im Gewicht weiter verringert werden, und das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10C kann weiter verringert werden. Die Durchgangslöcher 112C, 122C, und 132C entsprechen einem Beispiel des Einführlochs gemäß der vorliegenden Erfindung.
Zusätzlich weisen die Wellenabschnitte 11C und 12C und der Wellengenerator 13C mehrere Durchgangslöcher 117, 127 und 137 zum Reduzieren der Dicke auf. Die Durchgangslöcher 117, 127 und 137 sind an Positionen angeordnet, die von denen der Verbindungsdurchgangslöcher 112C, 122C und 132C in der Drehrichtung verschieden sind. Als eine Konfiguration des Reduzierens der Dicke wird das Durchgangsloch anstelle einer Nut verwendet. Dementsprechend kann die Konfiguration des Reduzierens der Dicke verhindern, dass die Steifigkeit der Wellengeneratorwelle 10C verschlechtert wird. Die Durchgangslöcher 117, 127 und 137 entsprechen einem Beispiel eines „Lochs, in das ein separates Element nicht eingeführt wird“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Verbindungskörper (Bolzen) 101C weist eine Länge auf, die das Schrauben an einen Zwischenabschnitt des Innengewindes des Wellenabschnitts 12C ermöglicht.
Die Wellengeneratorwelle 10C ist so konfiguriert, dass die Wellenabschnitte 11C und 12C und der Wellengenerator 13C in der Axialrichtung miteinander verbunden sind. Wenn die Wellengeneratorwelle 10C montiert ist, werden der Wellengenerator 13C und der Wellenabschnitt 11C, und der Wellengenerator 13C und der Wellenabschnitt 12C miteinander in Kontakt gebracht, so dass die Zapfenpassabschnitte 111C, 121C und 131C in Zapfenweise zueinander angepasst sind. Dann wird der Verbindungskörper (Bolzen) 101C in die Durchgangslöcher 112C, 122C und 132C eingeführt und wird in das Innengewinde des Durchgangslochs 122C geschraubt. Durch das Zapfenanpassen sind der Wellengenerator 13C und die Wellenabschnitte 11C und 12C genau zueinander ausgerichtet, und der Wellengenerator 13C und die Wellenabschnitte 11C und 12C sind durch den Verbindungskörper 101C mit hoher Stärke miteinander verbunden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der Zahnradvorrichtung 1C des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 4, wie in Ausführungsform 1, während der Wellengenerator 13C so konfiguriert ist, dass er dem Oberflächendruck und der Reibung von dem Wälzkörper 31 ausreichend standhält, das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10C reduziert werden. Ohne die Haltbarkeit der Zahnradvorrichtung 1C des Biegeeingriffstyps zu verschlechtern, können daher in einem ganzen Gesamtsystem, einschließlich der Zahnradvorrichtung 1C des Biegeeingriffstyps und eines Motors, der die Drehbewegung erzeugt, reduzierter Stromverbrauch und eine schnellere Drehbewegung erzielt werden.
Darüber hinaus ist gemäß der Zahnradvorrichtung 1C des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 4 die Wellengeneratorwelle 10C in der Axialrichtung unterteilt. Auf diese Weise kann, wie in Ausführungsform 1, der Hohlabschnitt der Wellengeneratorwelle 10C mit hoher Genauigkeit und zu geringen Bearbeitungskosten angeordnet werden. Zusätzlich kann das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10C weiter reduziert werden, indem der Durchmesser des Hohlabschnitts vergrößert wird. Zusätzlich kann der Hohlabschnitt mit einer Form, die weniger wahrscheinlich integral bearbeitet wird, wie eine Form mit dem großen Innendurchmesser in dem zentralen Bereich der Wellengeneratorwelle 10C in der Axialrichtung, zu niedrigen Bearbeitungskosten angeordnet werden.
Darüber hinaus ist gemäß der Zahnradvorrichtung 1C des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 4 die Wellengeneratorwelle 10C in der Axialrichtung unterteilt. Dementsprechend kann sich die Bearbeitungsschwierigkeit beim Eindringen in ein axiales Loch in einem Seitenwandabschnitt der Wellengeneratorwelle 10C verringern. Auf diese Weise ist es leicht, die Durchgangslöcher 112C, 122C und 132C zu bilden, in die der Verbindungskörper 101C eingeführt wird. Es ist auch leicht, die Durchgangslöcher 117, 127 und 137 zum Reduzieren der Dicke zu bilden. Daher kann das Trägheitsmoment der Wellengeneratorwelle 10C weiter verringert werden.
Darüber hinaus ist gemäß der Zahnradvorrichtung 1C des Biegeeingriffstyps in Ausführungsform 4 in einem Teilbereich von einem Endabschnitt (der einem zweiten Endabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht) des Durchgangslochs 122C auf einer dem Wellengenerator 13C gegenüberliegenden Seite ein Abschnitt des Innengewindes offen. Dieser Abschnitt kann als eine Gewindebohrung verwendet werden, mit der ein vorderseitiges Element wie ein Zahnrad und eine Riemenscheibe verbunden ist. 7 stellt ein Beispiel dar, in dem eine Riemenscheibe 61 als ein separates Element durch einen zweiten Bolzen 62 unter Verwendung des Durchgangslochs 122C befestigt ist.
Bisher wurden die jeweiligen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise wurde in den oben beschriebenen Ausführungsformen ein Beispiel beschrieben, in dem die Wellengeneratorwelle so konfiguriert ist, dass die Wellenabschnitte mit beiden Seiten des Wellengenerators verbunden sind. Die Wellengeneratorwelle kann jedoch so konfiguriert sein, dass der Wellengenerator und ein Wellenabschnitt in der Axialrichtung miteinander verbunden sind. In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps mit einer flachen Form als ein Beispiel beschrieben. Die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch auf die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps mit verschiedenen Formen anwendbar, wie beispielsweise einer Becherform und einer Zylinderhutform. Alternativ können in den Ausführungsformen beschriebene Details innerhalb des Schutzumfangs in geeigneter Weise geändert werden, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann für die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C: Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps
10, 10A, 10B, 10C: Wellengeneratorwelle
11, 11A, 11B, 11C, 12, 12A, 12B, 12C: Wellenabschnitt
13, 13A, 13B, 13C: Wellengenerator
21: Außenzahnrad
22, 23: Innenzahnrad
30: Wellengeneratorlager
31: Wälzkörper
52, 53: Lager
61: Riemenscheibe
62: zweiter Bolzen
101, 101A, 101B: Verbindungskörper
101C: Verbindungskörper (erster Bolzen)
111, 121, 131: Zapfenpassabschnitt
112, 122, 132, 112B, 122B, 132B: Einführloch
112A, 122A, 132A, 112C, 122C, 132C: Durchgangsloch
W6:: Bereich mit Innengewinde
117, 127, 137, 134: Durchgangsloch (Loch, in das ein separates Element nicht eingeführt ist)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017106626 [0003]

Claims

Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps, umfassend: eine Wellengeneratorwelle, die einen Wellengenerator aufweist; ein Außenzahnrad, das durch den Wellengenerator gebogen und verformt wird, und ein Innenzahnrad, das in das Außenzahnrad eingreift; und ein Wellengeneratorlager, das zwischen dem Wellengenerator und dem Außenzahnrad angeordnet ist, wobei eine Außenumfangsfläche des Wellengenerators eine Walzfläche bildet, auf der ein Wälzkörper des Wellengeneratorlagers rollt, wobei die Wellengeneratorwelle einen Wellenabschnitt aufweist, der mit dem Wellengenerator in einer Axialrichtung separat von dem Wellengenerator verbunden ist, und wobei der Wellenabschnitt aus einem Material mit einer niedrigeren Dichte als die des Wellengenerators gebildet wird.
Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps nach Anspruch 1, wobei der Wellengenerator eine höhere Oberflächenhärte als die des Wellenabschnitts aufweist.
Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wellengenerator und der Wellenabschnitt Zapfenpassabschnitte aufweisen, die in Zapfenweise zueinander angepasst werden.
Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: einen Verbindungskörper, der in ein Einführloch eingeführt wird, das sowohl in dem Wellengenerator als auch in dem Wellenabschnitt angeordnet ist, wobei der Verbindungskörper im Inneren des Wellengenerators oder des Wellenabschnitts freiliegend ist.
Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Wellengenerator und der Wellenabschnitt eine Hohlstruktur aufweisen, und wobei ein Innendurchmesser des Wellengenerators größer als ein Innendurchmesser des Wellenabschnitts ist.
Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: ein Durchgangsloch, das den Wellengenerator und den Wellenabschnitt in einer Axialrichtung durchdringt; und ein Innengewinde, das in mindestens einem von dem Durchgangsloch des Wellengenerators und dem Durchgangsloch des Wellenabschnitts angeordnet ist, wobei der Wellengenerator und der Wellenabschnitt durch einen ersten Bolzen miteinander verbunden sind, der von einem ersten Endabschnitt des Durchgangslochs des Wellengenerators und dem Wellenabschnitt auf einer Seite, die einer Seite mit dem Innengewinde gegenüberliegt, eingeführt ist, und ein separates Element an der Wellengeneratorwelle durch einen zweiten Bolzen befestigt ist, der von einem zweiten Endabschnitt des Durchgangslochs auf einer dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden Seite eingeführt ist.
Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens eines von dem Wellengenerator und dem Wellenabschnitt ein Loch aufweist, in das ein separates Element nicht eingeführt ist.