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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Planetengetriebeaufbau mit
Innenverzahnung des flexiblen Getriebetyps, d.h. einen sogenannten Wellengetriebeaufbau für
ein kleines Untersetzungs- oder Übersetzungsgetriebe. Bezüglich eines
Planetengetriebeaufbaus des flexibel verzahnten Typs wurde beispielsweise eine Konstruktion
bekannt, wie sie in der japanischen Offenlegungsschrift sho-63-130949 beschrieben wurde.
Nachfolgend wird diese Konstruktion beschrieben.
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Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung, die den Aufbau des Standes der Technik zeigt, und Fig.
7 ist eine Schnittdarstellung enuant der Linie VII-VII der Fig. 6. Im allgemeinen wird diese
Konstruktion als Wellengetriebeaufbau bezeichnet.
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Ein außeres Polygonprofil 22A ist an einer Eingangsdrehwelle 21 vorgesehen. Es ist mit
einem inneren Polygonprofil 22B verbunden, das an einem Exzenterkörper 23 als
Wellengenerator vorgesehen ist. Ein Exzenterkörperlager 24 ist um den äußeren Umfang
des Exzenterkörpers 23 vorgesehen. Ein außenverzahntes Zahnrad 28 ist um den
außeren Umfang des Exzenterkörperlagers 24 vorgesehen. Das außenverzahnte Zahnrad
28 besteht aus einem Flanschbereich 29, einem ringförmigen Bereich 30 und einem
Bereich 31 mit Außenzahnen. Der Außenzahnbereich 31 ist um den äußeren Umfang eines
äußeren Ringes 27 des Exzenterkörperlagers 24 angeordnet.
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In der obenbeschriebenen Konstruktion können der äußere Ring 27, der ringförmige
Bereich 30 und der Außenzahnbereich 31 flexibel verformt werden. Außenzähne 31a,
die um den Außenzahnbereich 31 vorgesehen sind, weisen ein Trochoidzahnprofil oder
dgl. auf. Die Außenzähne 31A kämmen mit Innenzähnen 33A, die aus Stiften bestehen,
die durch das Innenzahnrad 32 drehbar getragen werden.
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Die Zähnezahl der Außenzähne 31A ist um zwei kleiner als die der Innenzähne (Stifte)
des Innenzahnrads 32. Die Gestalt der Außenzähne 31a ist so konstruiert, daß zwei der
Epitrochoidkurven, bei denen das Radienverhältnis zwischen dem Wälzkreis und dem
Grundkreis eine ganze Zahl ist, übereinandergelegt werden, um zueinander
phasenverschoben zu werden, wobei die innerste der übereinandergelegten Kurven als
Zahnprofllkurve genommen wird. Diese Ausbildung ist in der japanischen Patentveröffentlichung
120 8548 offenbart.
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Die Drehbewegung wird von der Eingangsdrehwelle 21 auf den Wellengenerator (den
Exzenterkörper 23) übertragen. Der Exzenterkörper 23 deformiert den
Außenzahnbereich 31 des Außenzahnrades 28 über das Exzenterzahnradlager 24. Wenn der
Außenzahnbereich 31 durch die vorspringenden Bereiche des Exzenterkörpers 23 deformiert
ist, kämmen die Außenzähne 31A mit den Innenzähnen (den Stiften) 33. Demgemäß
wird der Außenzahnbereich 31 durch die Differenz in der Zähnezahl zwischen den
Außenzähnen 31A und den Stiften 33A während einer Drehung des Exzenterkörpers 23
phasenverschoben. Bei dieser Verschiebung wird das Außenzahnrad 28 gedreht, was
auf die Ausgangswelle 34 übertragen wird. Insbesondere beträgt in diesem
Ausführungsbeispiel die Zähnezahl der Außenzähne 31A 100 und die Zähnezahl der
Innenzähne (Stifte) 33A 102. Dementsprechend ist der Unterschied in der Zähnezahl 2, so
daß das Untersetzungsverhältnis (-2/100 = -1/50) beträgt.
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Hier ist das Innenzahnrad 32 fest. Wenn jedoch eines der beiden, das Außenzahnrad 38
oder das Innenzahnrad 32 fest ist, wird das andere zur Ausgabeseite. Wenn demnach
die Ausgangswelle als Eingangsseite genommen wird, wird die Eingangsdrehwelle die
Ausgangswelle um den erhöhten Ausgang abzuleiten.
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In den obenbeschriebenen Getriebeeinrichtungen des Standes der Technik bilden die
Innenzähne (Stifte) 33A den kreisbogenförmigen Zahnprofilbereich des Innenzahnrads,
der mit den Außenzähnen 31A des Außenzahnrads 28 kämmt, die das
Trochoidzahnprofil oder dgl. aufweisen. Demgemäß steht das Innenzahnrad 32 mit dem
Außenzahnrad 28 über einen Kontaktpunkt in Verbindung.
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Demgemäß ist die aufbringbare Last auf das Innenzahnrad 32, das aus dem
kreisbogenförmigen Zahnprofil mit dem gleichen Radius besteht, immer bestimmt in Abhängigkeit
von den Beschränkungen des auf die Zahnoberflächen aufgebrachten
Oberflächendrucks. Dieser hat seine Beschränkung in Bezug auf eine Miniaturisierung der
Wellengetriebeeinrichtung und der Erhöhung der Lastkapazität.
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Bei einem Planetenuntersetzungsgetriebe, das ein kreisbogenförmiges Zahnprofil
(äußere Stifte) als das Innenzahnrad-Zahnprofil und ein Trochoidzahnprofil als das
Außenzahnrad-Zahnprofil verwendet (was bekannt ist unter dem Markenzeichen "CYCLO",
Untersetzungsgetriebe, nach der vorliegenden Erfindung), wie oben beschrieben, wurde
das obige Problem (Beschränkung der auf die Zahnfläche aufbringbaren Last) durch die
Verbesserung des Zahnproflls gelöst, wie in der japanischen Patentveröffentlichung sho
63-4056 gezeigt.
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Wie oben beschrieben, in Bezug auf Fig. 8, die den Kämmzustand des obigen
Zahnprofils zeigt, ist nämlich in diesem Planetenübersetzungsgetriebe die Epitrochoid-Parallel-
Kurve (s. Fig. 9) als das Außenzahnprofil 9 und eine trochoide innere Umhüllungslinie (s.
Fig. 10), als das Innenzahnprofil 11 verwendet worden. Dies erlaubt es, die Kämmpunkte
zwischen dem Außenzahnrad und dem Innenzahnrad auf zwei Punkte zu erhöhen und
dadurch eine Verbesserung hinsichtlich der auf die Zahnfläche aufbringbare Kraft zu
erreichen.
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Insbesondere besteht bei dieser Konstruktion, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, das Zahnprofll
der Außenzähne 9 des Außenzahnrads aus einer epitrochoiden Parallelkurve.
Andererseits besteht das Zahnprofil der Innenzähne 11 des Innenzahnrads 10 aus einer
trochoiden Innenumhüllungslinie, die aus kreisbogenförmigen Zahnprofilbereichen T und P an
beiden Enden und einem Zahnprofilbereich Q im Zwischenbereich (dieser Bereich
kämmt mit dem Zahnprofil der Außenzähne, das aus der epitrochoiden Parallelkurve
besteht) zusammengesetzt.
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In der Getriebekonstruktion des obenbeschriebenen Standes der Technik ermöglicht die
Verbesserung der Zahnprofile den Kontakt an zwei Punkten. Deshalb ist es möglich, den
auf die Zahnfläche ausgelibten Oberfiächendruck zu reduzieren, was zu einer
Miniaturisierung der Konstruktion und zur Erhöhung der Lastkapazität führt.
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Wenn jedoch die obenbeschriebenen Zahnproflle verwendet werden, besteht noch eine
Beschränkung im Hinblick auf die Verbesserung der Belastungsfähigkeit der
Zahnoberfläche. Deshalb wird eine höhere Belastungsfähigkeit der Zahnoberfläche erforderlich
sein, um die Miniatursierung und die Gewichtsreduzierung des Untersetzungsgetriebes
weiter voranzubringen.
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Demgemäß könnte es in Betracht gezogen werden, daß das obige Problem durch
Übertragen der obigen Zahnprofile auf die obenbeschriebene Wellengetriebekonstruktion zu
lösen ist.
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Im obenbeschriebenen Planetenuntersetzungsgetriebe ist jedoch der Unterschied in der
Zähnezahl zwischen dem Außenzahnrad und dem Innenzahnrad 1. Andererseits muß
der Unterschied in der Zähnzahl bei Wellengetriebkonstuktionen eine ganze Zahl von 2
oder mehr sein. In Wellengetriebekonstruktionen ist es nämlich bevorzugt, daß der
Unterschied in der Zähnezahl ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der vorspringenden
Bereiche des Exzenterkörpers 23 ist, der den Wellengenerator darstellt. Da die Anzahl
der vorspringenden Bereiche des Exzenterkörpers 2 oder mehr beträgt, um die
Belastung auszubalancieren, beläuft sich der Unterschied in der Zähnezahl auf eine ganze
Zahl von 2 oder mehr.
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Deshalb können die obenbeschriebenen Zahnprofile, sowie sie sind, nicht direkt auf eine
Wellengetriebekonstruktion übertragen werden.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Planetengetriebeanordnung mit
Innenverzahnung des Typs eines flexiblen Getriebes zu schaffen, bei der die Innenzähne und
die Außenzähne auf der Basis der Zahnprofile konstruiert sind, die bei
Planetenuntersetzungsgetrieben mit Innenverzahnung des Standes der Technik verwendet werden, um
dadurch ein leichtes, kompaktes und hoch leistungsfähiges Unter- oder
Übersetzungsgetriebe zu schaffen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Planetengetriebeanordnung des Typs
eines flexiblen Getriebes mit Innenverzahnung, wie in Anspruch 1 angegeben,
vorgesehen.
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Daher ist es, wenn das Untersetzungsverhältnis wie für den Fall erzielt wird, daß der
Unterschied der Zähnezahl 1 beträgt, neben dem Eingriff an zwei Punkten möglich, die
Zähnezahl des Zahnrads mit Innenverzahnung und des Zahnrads mit Außenverzahnung
im Vergleich zum Stand der Technik durch die Vergrößerung von N zu erhöhen.
Dadurch läßt sich die Anzahl der in Eingriff befindlichen Zähne in dem Bereich, in dem die
Lastübertragung stattfindet, erhöhen und der Eingriff in dem Bereich verringern, in dem
keine Kraftübertragung stattfindet und verstärktes Gleiten auftritt. Das ermöglicht es, den
Oberflächendruck an dem Berührungspunkt zu verringem und den Verlust bei der
Kraftübertragung zu vermindern.
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Bei dem in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. sho 63-4056, die oben
beschrieben wurde, dargestellten Verfahren beträgt der Unterschied der Zähnezahl 1. Es ist
schwierig, dieses Verfahren für den Fall anzuwenden, daß der Unterschied der
Zähnezahl N 2 oder mehr beträgt, wie dies der Fall ist. Dabei kann gemäß der vorliegenden
Erfindung durch den Einsatz der obenbeschriebenen Konstruktion das Zahnrad mit
Außenverzahnung mit dem Zahnrad mit Innenverzahnung in dem Bereich, in dem die
Lastübertragung stattfindet, auch dann an zwei Punkten in Berührung gebracht werden,
wenn der Unterschied der Zähnezahl N 2 oder mehr beträgt.
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Da das Zahnprofil, wie es in der japanischen Patentveröffentlichung sho 63-4056
beschrieben wurde, auf die Wellengetriebekonstruktion anwendbar ist, die einen
Unterschied mit der Zähnezahl von 2 oder mehr aufweist, können dadurch die äußeren Zähne
des Außenzahnrades die inneren Zähne des Innenzahnrades an den Mehrfachpunkten
im Bereich, der für die Lastübertragung wirksam ist, kontaktieren (kämmen).
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Des weiteren ist es, wenn die Phasenverschiebung der parallelen Epitrochoidkurven in N
Teilen an dem Zahnrad mit Außenverzahnung und der einhüllenden Innentrochoidlinien
in N Teilen an dem Zahnrad mit Innenverzahnung 1/N eines Zahns betragen, möglich,
die Festigkeit und andere Eigenschaften für alle Zähne auf dem gleichen Niveau zu
halten.
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Die obenbeschriebenen und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit den
beigefügten Zeichungen besser ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen die gleichen oder
ähnliche Teile kennzeichnen, und wobei:
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Fig. 1 eine Schnittansicht ist, die den Hauptteil eines Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung zeigt, an einer Stelle, die äquivalent ist zum Schnitt
entlang der Linie VII-VII der Fig. 6 ist;
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Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Zahnprofils (gebildet durch Überlagerung von
parallelen Epitrochoidkurven) jedes Außenzahnrads im
Ausführungsbeispiel ist;
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Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des Zahnprofils (durch Überlagerung der
trochoiden Inneneinhüllungslinien gebildet) der Innenzähne eines Innenzahnrads
im Ausführungsbeispiel ist;
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Fig. 4 eine teilweise vergrößerte Ansicht eines kämmenden Bereichs zwischen
dem Außenzahnrad und dem Innenzahnrad des Ausführungsbeispiels ist;
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Fig. 5 eine Ansicht eines kämmenden Bereichs ist, wo die Drehphase gegenüber
dem Zustand nach Fig. 4 leicht verschoben ist,
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Fig. 6 eine Schnittdarstellung ist, die die gesamte Konstruktion eines Beispiels
einer Zahnradeingriffskonstruktion des flexiblen Eingriffstyps zeigt, die dem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und dem Stand der
Technik gemeinsam ist;
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Fig. 7 eine Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII der Fig. 6 ist;
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Fig. 8 eine Ansicht eines kämmenden Bereichs zwischen dem Außenzahnrad
und dem Innenzahnrad nach dem Stand der Technik ist;
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Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung des Zahnprofils (durch Überlagerung
paralleler Epitrochoidkurven gebildet) eines Außenzahns jedes Außenzahnrads
nach dem Planetenuntersetzungsgetriebe des Standes der Technik ist
(Unterschied in der Zähnezahl: 1); und
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Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht des Zahnprofils (durch Überlagerung der
trochoiden Innenumhüllungskurven gebildet) eines Innenzahns eines
Innenzahnrads eines Planetenuntersetzungsgetriebes des Standes der Technik ist
(Unterschied in der Zähnezahl: 1).
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Im folgenden wird eine Ausführung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Ein Zahneingriffsaufbau der vorliegenden Ausführung weist die gleiche Konstruktion wie
der in Fig. 6, 7 dargestellte auf, jedoch unterscheiden sich das Zahnprofil der
Außenzähne (mit Bezugszeichen 109 gekennzeichnet) und das Zahnprofil der Innenzähne (mit
Bezugszeichen 111) gekennzeichnet, von denen nach dem Stand der Technik.
Dementsprechend werden hauptsächlich die Zahnprofile der Außenzähne 109 und der
Innenzähne 111 erläutert, und nur die Bezugszeichen ersetzt.
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Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung des Hauptteils einer Zahnradeingriffskonstruktion des
flexibel kämmenden Typs gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Stelle zeigt, die
dem Schnitt entlang der Linien VII-VII der Fig. 6 gleich ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, besteht
das Zahnprofil der Außenzähne 131A der Außenzahnräder aus der innersten Kurve
zweier paralleler Epitrochidkurven, die einander überlagert sind, um in Phase zueinander
durch 1/2 eines Zahns verschoben zu sein.
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Auch das Zahnprofil der Innenzähne 133A des Innenzahnrades 32 besteht aus der
innersten Kurve zweier trochoider Innenumhüllungslinien, die überlagert wurden, um in
Phase voneinander durch 1/2 eines Zahns verschoben zu werden, wie in Fig. 3 gezeigt.
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Die Innenzähne 133A sind nicht als Stifte ausgebildet, sondern sind integral mit dem
Hauptkörpermaterial des Innenzahnrades 32 ausgebildet.
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Nachfolgend bedeutet der Begriff "innerste" die "mittenzugewandte Seite" des
Außenzahnrads 28 oder des Innenzahnrads 32.
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Wie oben beschrieben, sind die überlagerten Basiskurven für die Zahnprofile der
Außenzähne 131A und der Innenzähne 133A die Zahnprofilkurven der Außenzähne und
der Innenzähne, wie sie in der japanischen Patentveröffentlichung sho 63-4056 (s. Fig. 9
und 10) beschrieben sind. Insbesondere wird die Epitrochoidparallelkurve als Basiskurve
für die Außenzähne 131A genommen. Andererseits wird als Basiskurve für die
Innenzähne 133A die innere Umhüllungslinie genommen, die durch die äußeren Zähne
gebildet ist, die gebildet sind aus der Epitrochoidparallelkurve für den Fall, wo die Zähnezahl
zwischen den Außenzähnen und den Innenzähnen list.
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Der Grund weshalb zwei der obengenannten Kurven überlagert wurden, um in Phase
voneinander durch 1/2 eines Zahns verschoben zu werden, liegt darin, daß der
Unterschied in der Zähnezahl zwischen den Außenzähnen und den Innenzähnen 2 ist. Wenn
der Unterschied in der Zähnezahl 3 ist, wird die innerste Kurve von drei überlagerten
Kurven, die in Phase voneinander durch 113 eines Zahns verschoben werden, als
Zahnprofilkurve genommen. Für den Fall, daß der Unterschied in der Zähnezahl 3 oder mehr
ist, wird demgemäß die Zahnprofilkurve erzielt durch Überlagern von Kurven der
gleichen Anzahl wie es dem Unterschied N in der Zähnezahl entspricht. Zusätzlich muß für
den Fall, wo der Unterschied in der Zähnezahl 2 ist, das Verschieben zweier Kurven
nicht notwendigerweise über 112 eines Zahns erfolgen; in diesem Falle müssen jedoch
die Werte der Verschiebung die gleichen für das Außenzahnrad wie für das
Innenzahnrad sein.
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Ebenfalls für den Fall, daß das Zahnprofil tatsächlich ausgebildet wird, kann die
Modifizierung der Zähne durchgeführt werden. Beispielsweise können die Zahnflanken oder
die Zahnfüße der Außenzähne 131 A und der Innenzähne 1 33A geeignet abgerundet
werden.
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Wenn man die Außenzähne 131A und die Innenzähne 133A wie oben beschrieben
konstruiert, stehen die Außenzähne 131A des Außenzahnrades 28 und die Innenzähne
133A des Innenzahnrads 32 miteinander an zwei Punkten in dem für die
Lastübertragung wirksamen Bereich in Kontakt, genauso wie beim Getriebe der in der japanischen
Patentveröffentlichung sho 63-4056 beschriebenen Einrichtung.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen Eingriffszustande zwischen den Außenzähnen 131A und den
Innenzähnen 133A der Zahnradeingriffsanordnung dieses Ausführungsbeispiels, wenn
sich der Exzenterkörper 23 dreht.
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Gemäß der Zahnradeingriffsanordnung vom flexiblen Eingriffstyp der vorliegenden
Erfindung ist es möglich, die Belastungsfähigkeit des Zahnrads zu verbessern, da die
Eingriffspunkte zwischen den Außenzähnen des Außenzahnrads und den Innenzähnen des
Innenzahnrads erhöht werden, verglichen mit der Anordnung des Standes der Technik.
Dadurch ist es möglich, das leichte, kompakte und hochleistungsfähige Unter- oder
Übersetzungsgetriebe zu schaffen.