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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wellgetriebe und insbesondere auf einen Wellgenerator vom Rollentyp, der bewirkt, dass ein flexibles, außenverzahntes Zahnrad in ein festes, innenverzahntes Zahnrad eingreift, wobei das außenverzahnte Zahnrad durch eine Mehrzahl von Rollen in eine elliptische Form gebogen wird.
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Stand der Technik
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Wellgeneratoren vom Sechs-Rollen-Typ für Wellgetriebe sind im Stand der Technik bekannt. Wellgeneratoren von diesem Typ haben sechs Rollen, um zu bewirken, dass das flexible, außenverzahnte Zahnrad des Wellgetriebes in eine geeignete ellipsenartige Form verbogen wird. Ein Paar dieser Rollen ist an symmetrischen Position auf der Hauptachse der ellipsenartigen Form angeordnet, und die verbleibenden zwei Rollenpaare sind zwischen der Hauptachse und der Nebenachse der ellipsenartigen Form in linearer Symmetrie in Bezug auf die Hauptachse angeordnet. Ein Wellgenerator dieser Art ist in 3 des Patentdokuments 1 offenbart.
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Dokument des Standes der Technik
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: JP-A 2003-232411 , Paragraph 0026, 3
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Zusammenfassung der Erfindung
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Zu lösende Aufgaben
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Traditionell sind in Wellgeneratoren vom Sechs-Rollen-Typ Rollen mit kleinem Durchmesser der gleichen Größe, d. h. Rollen, die alle Abstützlager der gleichen Größe haben, verwendet worden. Die Lebensdauer eines Wellgetriebes, das mit einem Wellgenerator vom Sechs-Rollen-Typ ausgestattet ist, wird durch die dynamische Belastung des Rollenabstützlagers und die Drehzahl bestimmt. Einer Verbesserung der Lebensdauer der Rollen von Wellgeneratoren vom Rollentyp ist bisher keine Beachtung geschenkt worden und es sind keine Maßnahmen dafür vorgeschlagen worden.
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In Anbetracht der zuvor beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wellgenerator vom Rollentyp für ein Wellgetriebe zur Verfügung zu stellen, der darauf ausgerichtet ist, die Lebensdauer der Rollen zu verbessern.
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Mittel zum Lösen der Aufgaben
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ihr Augenmerk auf eine charakteristische Lastverteilung gerichtet, die während des Lastbetriebes eines Wellgetriebes in einem Wellgenerator auftritt, und darauf basierend eine Verbesserung der Lebensdauer der Rollen eines Wellgenerators vom Rollentyp erreicht. Insbesondere ändert sich in einem Wellgetriebe die Verteilung der Belastung, die in jedem Bereich in Umfangsrichtung des Wellgenerators auftritt, mit dem Untersetzungsverhältnis. Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Größe jedes der Rollenabstützlager so bestimmt, dass sie mit der Lastverteilung im Wellgenerator übereinstimmt.
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Typischerweise ist die größte Belastung die Belastung, die auf das Rollenpaar wirkt, das auf der Hauptachse des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades, das in eine ellipsenartige Form gebogen worden ist, angeordnet ist. Daher sollten die Abstützlager dieses Rollenpaares größer ausgebildet sein, als die Abstützlager der Rollen, die an Positionen außerhalb der Hauptachse angeordnet sind. Dies ermöglicht es, die Lebensdauer der Rollen auf der Hauptachse, die eine große Last tragen, zu erhöhen. Dies ermöglicht es, dass die Lebensdauer des Wellgenerators erheblich größer ist, als wenn, wie bisher, Rollen derselben Größe benutzt werden.
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Wenn das Untersetzungsverhältnis des Wellgetriebes ein großes Untersetzungsverhältnis, d. h. 80 oder größer, ist, wird die Belastung, die auf das Rollenpaar an der Position auf der Hauptachse wirkt, verglichen mit der Belastung, die auf die anderen beiden Rollenpaare wirkt, besonders groß. Daher kann ein Wellgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung die Lebensdauer des Wellgenerators gegenüber dem Stand der Technik erheblich verlängern, wenn er in einem Wellgetriebe mit einem Untersetzungsverhältnis von 80 oder mehr verwendet wird, was die Erfindung besonders effektiv macht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Frontansicht eines Wellgetriebes, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird;
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2 ist eine schematische Längsschnittansicht des Wellgetriebes aus 1;
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines Wellgenerators des in 1 gezeigten Wellgetriebes;
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4 ist ein Graph, der ein Beispiel für eine Messung des Zustandes der Lastverteilung zeigt, die im Lastbetrieb an jeder Position in Umfangsrichtung eines Wellgetriebes auftritt, wenn das Untersetzungsverhältnis des Wellgetriebes, das in 1 gezeigt ist, geändert wird; und
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5 ist ein Graph, der das Verhältnis (%) zwischen der Belastung an jeder Winkelposition in Bezug auf die Hauptachse und der Belastung auf der Hauptachsenposition (a) in einem Fall, in dem das Untersetzungsverhältnis 30 ist, und (b) in einem Fall, in dem das Untersetzungsverhältnis 100 ist, zeigt.
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Art, die Erfindung auszuführen
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Wellgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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In der folgenden Beschreibung wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen. Ein Wellgetriebe 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein „Bechertyp”-Getriebe mit einem ringförmigen, festen, innenverzahnten Zahnrad 2, einen becherförmigen, flexiblen, außenverzahnten Zahnrad 3, das innerhalb des festen, innenverzahnten Zahnrades 2 angeordnet ist, und einem Wellgenerator 4 vom Sechs-Rollen-Typ, der innerhalb des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 angeordnet ist. Das flexible, außenverzahnte Zahnrad 3 wird durch den Wellgenerator 4 in eine elliptische Form oder eine im Wesentlichen elliptische Form gebogen, so dass es auf der Hauptachse L1 in das feste, innenverzahnte Zahnrad 2 eingreift.
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Wenn der Wellgenerator 4 durch einen (nicht gezeigten) Motor dazu gebracht wird, mit hoher Drehzahl zu rotieren, bewegt sich die Eingriffsposition der Zahnräder 2, 3 in Umfangsrichtung und zwischen den Zahnrädern 2, 3 tritt eine relative Rotation auf, die der Differenz 2n (wobei n eine positive ganze Zahl ist) in der Anzahl der Zähne zwischen den Zahnrädern 2, 3 entspricht. Die Differenz in der Anzahl der Zähne wird typischerweise als zwei angenommen, und wenn z. B. das feste, innenverzahnte Zahnrad 2 festgehalten wird, so dass es nicht rotiert, rotiert das flexible, außenverzahnte Zahnrad 3 mit einer Drehzahl, die erheblich kleiner als die der Rotation des Wellgenerators 4 (Eingangsrotation) ist. Dies ermöglicht es, eine reduzierte Drehzahl von dem flexiblen, außenverzahnten Zahnrad 3 an die Last zu übertragen.
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Das feste, innenverzahnte Zahnrad 2 hat ein ringförmiges festes Element 21 und eine Innenverzahnung 22, die auf dem runden inneren Umfang des festen Elements 21 ausgebildet ist. In festgelegten Abständen entlang der Umfangsrichtung des festen Elements 21 sind Bolzenöffnungen 23 ausgebildet. Dabei verlaufen die Bolzenöffnungen 23 in Richtung der Zentrallinie 1a des Getriebes durch das feste Element 21.
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Das becherförmige, flexible, außenverzahnte Zahnrad 3 hat einen zylindrischen Körper 31, der in der Lage ist, sich in einer radialen Richtung zu verbiegen, eine Membran 32, die mit einem hinteren Ende des zylindrischen Körpers 31 verbunden ist, und sich in radialer Richtung nach innen aufweitet, und eine dickwandige ringförmige Nabe 33, die durchgängig mit dem inneren Umfangsrand der Membran 32 ausgebildet ist. Öffnungen 34 für Befestigungsbolzen sind in festgelegten Winkelabständen in Umfangsrichtung auf der Nabe 33 ausgebildet. Eine Außenverzahnung 36 ist im äußeren Umfangsbereich des zylindrischen Körpers 31 an einem offenen Rand 35 des zylindrischen Körpers 31 ausgebildet.
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Ein Wellgenerator 4 vom Sechs-Rollen-Typ hat eine hohle Eingangswelle 41, eine Abstützscheibe 42, die koaxial am äußeren Umfang der hohlen Eingangswelle 41 befestigt oder als einstückiges Element mit der hohlen Eingangswelle 41 ausgebildet ist, und sechs Rollen 51 bis 56, die an der Abstützscheibe 42 angebracht sind. Die Rollen 51, 52 sind ein Paar erster Rollen, die an in Bezug auf das Zentrum (Getriebezentrallinie 1a) des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 punktsymmetrischen Positionen angeordnet sind. Die Rollen 53, 54 sind ein Paar zweiter Rollen, die ebenso an in Bezug auf das Zentrum des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 punktsymmetrischen Positionen angeordnet sind; und die Rollen 55, 56 sind ein Paar dritter Rollen, die ebenso an in Bezug auf das Zentrum des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 punktsymmetrischen Positionen angeordnet sind.
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Das Paar erster Rollen 51, 52 ist auf der Hauptachse L1 des elliptisch gebogenen, flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 angeordnet und in einem Zustand, in dem der Bereich der inneren Umfangsfläche 37, in dem die Außenverzahnung 36 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 ausgebildet ist, nach außen gebogen ist, im Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 37 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3. Das Paar zweiter Rollen 53, 54 ist an Positionen zwischen der Hauptachse L1 und der Nebenachse L2 angeordnet, die um einen vorgegebenen Winkel im Uhrzeigersinn von der Hauptachse L1 weg gedreht sind, und ist in einem Zustand, in dem der Bereich der inneren Umfangsfläche 37 auf dem die Außenverzahnung 36 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 nach außen gebogen ist, im Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 37. Auf die gleiche Weise ist das Paar dritter Rollen 55, 56 an Positionen angeordnet, die in Bezug auf die Hauptachse bilateral symmetrisch zu dem Paar zweiter Rollen 54, 54 sind, und ist in einem Zustand, in dem die innere Umfangsfläche 37 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3 nach außen gebogen ist, im Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 37 des flexiblen, außenverzahnten Zahnrades 3.
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Die ersten Rollen 51, 52 haben die gleiche Größe und die Abstützlager 51a, 52a für diese Rollen haben die gleiche Größe. Die zweiten Rollen 53, 54 und die dritten Rollen 55, 56 haben die gleiche Größe und die Abstützlager für diese Rollen haben die gleiche Größe. Die Abstützlager 51a, 52a für die ersten Rollen 51, 52 sind jedoch größer als die Abstützlager für die zweiten und dritten Rollen 53 bis 56 und haben eine hohe dynamische Belastbarkeit. Wenn das Wellgetriebe 1 im Lastbetrieb ist, wird die Größe der Rollen 51 bis 56 des ersten bis dritten Rollenpaares auf der Basis der auf jede der Rollen 51 bis 56 wirkenden Belastung festgelegt.
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Da im Wellgetriebe 1 Rollen 51 bis 56 mit einer Größe, die zur Lastverteilung im Wellgenerator 4 während des Lastbetriebs passt, benutzt werden, kann die Lebensdauer des Wellgetriebes 1 effizient verbessert werden. Zum Beispiel wurde bestätigt, dass die berechnete Lebensdauer in einem Wellgetriebe 1 mit einem Untersetzungsverhältnis von 100, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, gegenüber dem Fall, in dem alle Rollen 51 bis 56 des Wellgenerators 4 einen Durchmesser von 12 mm haben, ungefähr 2,2 mal größer ist, wenn die Rollen 51, 54 einen Durchmesser von 14 mm haben und die anderen Rollen 53 bis 56 einen Durchmesser von 12 mm haben.
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4 ist ein Graph, der Beispiele von Messungen des Zustandes der Lastverteilung zeigt, wie sie während des Lastbetriebs an jeder Position in Umfangsrichtung des Wellgenerators 4 auftritt, wenn das Untersetzungsverhältnis des in den 1 und 2 gezeigten Wellgetriebes 1 geändert worden ist. Die durchgezogene Kurve A, die Strichpunktlinie B und die gestrichelte Linie C stellen jeweils Lastverteilungskurven von 100, 50 und 30 dar. 5 ist ein Graph, der das Verhältnis (%) der Belastung auf der Hauptachsenposition für jede Winkelposition relativ zur Hauptachse zeigt, wobei das Untersetzungsverhältnis bei (a) 30 und bei (b) 100 ist.
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Wie in den Zeichnungen zu sehen ist, tritt, wenn das Untersetzungsverhältnis 100 ist, die Spitzenbelastung im Wesentlichen an der Hauptachsenposition auf. Weiterhin ist die Belastung an Positionen, die Winkelpositionen außerhalb der Hauptachse entsprechen, d. h. an Winkelpositionen von 35° bis 40°, an denen die Rollen 53, 54 und 55, 56 angeordnet sind, im Vergleich zur Hauptachsenposition wesentlich reduziert. Im Gegensatz dazu tritt bei einem Untersetzungsverhältnis von 50 oder 30 die Spitzenbelastung an Winkelpositionen auf, die gegenüber der Hauptachsenposition in Rotationsrichtung um 10° bis 20° verschoben sind. Daher tritt zwischen der Hauptachsenposition, an der die Rollen 51, 52 angeordnet sind, und der Position, die der Winkelposition entspricht, an der die Rollen 53, 54 und die Rollen 55, 56 angeordnet sind, keine merkliche Differenz der Belastung auf, wobei die Belastung an der Hauptachsenposition nur ein wenig größer ist.
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In jedem Fall ist für eine Rotation in beliebiger Richtung die mittlere Belastung, die an der Hauptachsenposition auf die Rollen 51, 52 wirkt, größer als die mittlere Belastung an den Positionen der anderen Rollen 53 bis 56, was zeigt, dass es effektiv ist, die Rollen 51, 52 an der Hauptachsenposition größer als die übrigen Rollen 53 bis 56 zu machen. Weiterhin tritt bei einem großen Untersetzungsverhältnis von 100 die Belastungsspitze im Wesentlichen an der Hauptachsenposition auf, wobei die Belastung an den Winkelpositionen abseits der Hauptachsenposition kleiner ist, was zeigt, dass es besonders effektiv ist, die großen Rollen 51, 52 an der Hauptachsenposition anzuordnen und die Größe der Rollen 53 bis 56, die an Positionen abseits der Hauptachsenposition angeordnet sind, zu reduzieren, um die Lebensdauer des Wellgenerators 4 zu verbessern.
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Gemäß Experimenten, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt worden sind, trat die Belastungsspitze in einem Wellgetriebe mit einem großen Untersetzungsverhältnis, d. h. einem Untersetzungsverhältnis von 80 oder mehr, im Wesentlichen an der Hauptachsenposition auf, wobei die Belastung an Winkelpositionen abseits der Hautachsenposition kleiner ist, was bestätigt, dass das Anordnen der größeren Rollen auf der Hauptachsenposition und das Reduzieren der Größe der Rollen, die an Positionen abseits der Hauptachsenposition angeordnet sind, effektiv ist, um die Lebensdauer des Wellgenerators zu erhöhen.
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(Andere Ausführungsbeispiele)
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Das obige Beispiel ist ein Fall, in dem ein Wellgenerator vom Sechs-Rollen-Typ in einem becherförmigen Wellgetriebe 6 benutzt wird. Die vorliegende Erfindung kann genauso auf Wellgetriebe vom „Zylinderhuttyp”, die mit einem zylinderhutförmigen, flexiblen, außenverzahnten Zahnrad ausgestattet sind, angewandt werden. Die vorliegende Erfindung kann auch für Wellgetriebe vom „flachen Typ” benutzt werden, die einen Aufbau mit einem zylindrischen, flexiblen, außenverzahnten Zahnrad haben, das koaxial innerhalb von zwei festen, innenverzahnten Zahnrädern angeordnet ist.
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Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auf die gleiche Weise auch auf einen Wellgenerator vom Rollentyp angewandt werden, der mehr als sechs Rollen hat. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Wellgenerator angewandt werden, der insgesamt zehn Rollen hat und zusätzlich zu dem einzelnen Rollenpaar auf der Hauptachse mit vier Rollenpaaren ausgestattet ist. In diesem Fall sollte das Rollenpaar auf der Langsachse das größte sein, die beiden Rollenpaare, die auf jeder Seite der Rollen des ersten Rollenpaares angeordnet sind, sollten kleiner als die Rollen auf der Hauptachse sein, und die verbleibenden zwei Rollenpaare, die auf jeder Seite der beiden zweiten Rollenpaare angeordnet sind, sollten die kleinsten sein.