DE112012003027T5

DE112012003027T5 - Motoranordnung mit einem Drehzahlminderer

Info

Publication number: DE112012003027T5
Application number: DE201211003027
Authority: DE
Inventors: Koji Sato; Takahide Saito; Masafumi Nakakoji; Naotsugu Kitayama
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-05-08
Also published as: WO2013011892A1; CN103782491B; CN103782491A; US9005066B2; US20140162826A1

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kleine und kompakte Motoranordnung mit einem Drehzahlminderer vorzusehen, in der eine Drehzahl eines Elektromotors durch den Drehzahlminderer vermindert wird und die verminderte Drehzahl ausgegeben wird. Ein Drehzahlminderungsmechanismus, in dem eine Drehzahl einer Drehwelle (13) eines Elektromotors (A) vermindert wird und die verminderte Drehzahl ausgegeben wird, ist ein Drehzahlminderer (B), der ausgebildet ist mit: einem Gehäuse (1); einem Innenzahnrad (21), das durch die Innendurchmesserfläche des Gehäuses (1) gehalten wird; exzentrischen Scheiben (23), die sich innerhalb des Innenzahnrads (21) drehen können, wenn sich die Drehwelle (13) des Elektromotors (A) dreht; einer Ausgangswelle (25), die an ihrem Axialende einen Käfig (27) aufweist, der drehbar zwischen dem Innenzahnrad (21) und den exzentrischen Scheiben (23) angeordnet ist, wobei der Käfig koaxial mit der Drehachse der exzentrischen Scheiben (23) angeordnet ist; und Rollelementen (32), die durch den Käfig (27) gehalten werden und in Innenzähne (22) des Innenzahnrads (21) eingreifen, wobei die Anzahl der Rollelemente (32) kleiner ist als die Anzahl der Innenzähne (22). Die exzentrischen Scheiben (23) sind an der Drehwelle (13) des Elektromotors (A) vorgesehen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motoranordnung mit einem Drehzahlminderer, in welcher die Drehzahl der Drehwelle eines Elektromotors durch den Drehzahlminderer vermindert wird und die verminderte Drehzahl von einer Ausgabewelle ausgegeben wird.
Stand der Technik
Ein Drehzahlminderer des Rollentyps ist in dem weiter unten genannten Patentdokument 1 angegeben. Dieser Drehzahlminderer des Rollentyps umfasst eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle, die koaxial derart angeordnet sind, dass die Axialenden der Eingangs- und Ausgangswellen einander zugewandt sind. Ein Innenzahnrad, das eine Vielzahl von Innenzähnen mit einer gekrümmten Form an seinem Innenumfang aufweist, wird durch Gehäuse gehalten, die die Axialenden der Eingangs- und Ausgangswellen bedecken. Die Eingangswelle ist an ihrem Axialende mit zwei exzentrischen Scheiben versehen, die innerhalb des Innenzahnrads gedreht werden können und axial voneinander beabstandet sind. Die Ausgangswelle ist an ihrem Axialende mit einem Käfig versehen, der zwischen dem Innenzahnrad und auf die Außendurchmesserflächen der exzentrischen Scheiben pressgepassten Lagern angeordnet ist. Der Käfig ist mit einer Vielzahl von entlang des Umfangs mit gleichen Abständen angeordneten Taschen versehen, deren Anzahl kleiner als diejenige der Innenzähne ist und die den entsprechenden exzentrischen Scheiben zugewandt sind. Rollelemente in der Form von Rollen sind in den entsprechenden Taschen aufgenommen, wobei die Rollelemente derart konfiguriert sind, dass sie entlang der Außendurchmesserflächen der Lager rollen und nacheinander in die Innenzähne des Innenzahnrads eingreifen.
In dem oben beschriebenen Drehzahlminderer greifen die Rollelemente nacheinander in die Innenzähne des Innenzahnrads ein, wenn sich die Eingangswelle und damit die exzentrischen Scheiben drehen. Die Rollelemente werden pro Drehung der Eingangswelle in der Umfangsrichtung um eine Distanz gleich der Breite eines Zahns der Innenzähne bewegt, sodass sich die Ausgangswelle mit einer verminderten Drehzahl relativ zu der Eingangswelle dreht.
Für eine glatte Übertragung der Drehung ist in dem Drehzahlminderer des Patentdokuments 1 die Zahnform jedes Innenzahns identisch mit der (gekrümmten) Bahn des äußersten Teils eines Rollelements, die parallel zu der Bahn der Mitte des Rollelements ist, wenn sich die Ausgangswelle innerhalb eines Abstands der Innenzähne des Innenzahnrads dreht, wobei sich die exzentrischen Scheiben entsprechend derart drehen, dass alle Rollelemente die Innenzähne kontaktieren.
Dokumente aus dem Stand der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer S62-93565 .

Zusammenfassung der Erfindung
Problemstellung der Erfindung
Der oben beschriebene herkömmliche Drehzahlminderer des Rollentyps wird allgemein verwendet, um die Drehzahl eines mit dem Drehzahlminderer verbundenen Elektromotors zu vermindern. Weil in herkömmlichen Motoranordnungen, die wie oben beschrieben einen Motor und einen Drehzahlminderer enthalten, die Drehwelle des Elektromotors über eine Wellenkopplung mit einer Eingangswelle des Drehzahlminderers des Rollentyps verbunden ist, neigt die Motoranordnung zu einer großen Größe. Dementsprechend muss ein großer Raum für die Montage einer derartigen Motoranordnung in verschiedenen Vorrichtungen sichergestellt werden.
Weiterhin ist in derartigen herkömmlichen Drehzahlminderern des Rollentyps die Eingangswelle einstückig mit exzentrischen Scheiben ausgebildet, über die Rollelemente nacheinander in die Innenzähne eines Innenzahnrads eingreifen, sodass sich die exzentrischen Scheiben immer zusammen mit der Eingangswelle drehen. Wenn also ein übermäßiges Drehmoment plötzlich auf die Eingangswelle ausgeübt wird, können die Rollelemente unter Umständen zwischen den Zahnflächen der Innenzähne und den Außendurchmesserflächen der auf die Außendurchmesserflächen der entsprechenden exzentrischen Scheiben pressgepassten Lager stecken bleiben und blockieren.
Deshalb besteht ein Bedarf für eine Verbesserung der herkömmlichen Drehzahlminderer des Rollentyps, um die Zuverlässigkeit zu verbessern.
Es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kleine und kompakte Motoranordnung mit einem Drehzahlminderer des Rollentyps anzugeben, in welcher die Drehzahl des Elektromotors durch den Drehzahlminderer vermindert wird und die verminderte Drehzahl ausgegeben wird.
Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehzahlminderer anzugeben, der das Auftreten einer Blockierung in dem Drehzahlminderungsmechanismus verhindern kann, wenn ein übermäßiges Drehmoment auf die exzentrischen Scheiben ausgeübt wird, und somit zuverlässig ist.
Problemlösung
Um die oben genannte erste Aufgabe zu lösen, gibt die vorliegende Erfindung eine Motoranordnung an, die umfasst: einen Elektromotor mit einer Drehwelle; und einen Drehzahlminderungsmechanismus, der konfiguriert ist, um die Drehzahl der Drehwelle des Elektromotors zu vermindern und die verminderte Drehzahl auszugeben. Der Drehzahlminderungsmechanismus umfasst: ein Gehäuse; ein Innenzahnrad, das durch die Innendurchmesserfläche des Gehäuses gehalten wird; exzentrische Scheiben, die sich innerhalb des Innenzahnrads drehen können, wenn sich die Drehwelle des Elektromotors dreht; eine Ausgangswelle, die an ihrem Axialende einen Käfig aufweist, der drehbar zwischen dem Innenzahnrad und den exzentrischen Scheiben angeordnet ist, wobei der Käfig koaxial mit der Drehachse der exzentrischen Scheiben angeordnet ist; und Rollelemente, die durch den Käfig gehalten werden und in Innenzähne des Innenzahnrads eingreifen, wobei sich die Anzahl der Rollelemente von der Anzahl der Innenzähne unterscheidet. In der Motoranordnung sind die Rollelemente konfiguriert, um aufgrund einer Drehung der exzentrischen Scheiben nacheinander in die Innenzähne einzugreifen, wodurch die Ausgangswelle mit einer verminderten Drehzahl, die durch die Differenz zwischen der Anzahl der Innenzähne und der Anzahl der Rollelemente bestimmt wird, pro Drehung der exzentrischen Scheiben gedreht wird. Weiterhin weist die Drehwelle des Elektromotors einen verlängerten Teil auf, der sich in den Drehzahlminderungsmechanismus erstreckt, wobei die exzentrischen Scheiben an dem verlängerten Teil der Drehwelle montiert sind, sodass eine Drehung der Drehwelle auf die exzentrischen Scheiben übertragen wird, und wobei der Elektromotor und der Drehzahlminderungsmechanismus in einem gemeinsamen Gehäuse montiert sind.
Weil wie oben beschrieben die Drehwelle des Elektromotors den verlängerten Teil aufweist, der sich in den Drehzahlminderungsmechanismus erstreckt, und die exzentrischen Scheiben an dem verlängerten Teil der Drehwelle montiert sind, kann die Axiallänge der Drehwelle beträchtlich verkürzt werden und kann eine kleine und kompakte Motoranordnung im Vergleich zu einer Anordnung erhalten werden, in der die Drehwelle des Elektromotors über eine Wellenkopplung mit einer Eingangswelle eines Drehzahlminderers verbunden ist.
Es können auch Kosten reduziert werden, weil die Anzahl der zu verwendenden Teile durch die Verwendung des gemeinsamen Gehäuses für den Elektromotor und den Drehzahlminderer reduziert wird.
In der Motoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die exzentrischen Scheiben durch eine Passung in Bezug auf eine Drehung an der Drehwelle fixiert, um eine Drehung der Drehwelle auf die exzentrischen Scheiben zu übertragen. Dabei können die exzentrischen Scheiben mittels einer Presspassung, eines Keils oder einer Rippe in Bezug auf eine Drehung fixiert sein.
Wenn eine Trennwand vorgesehen ist, um den Raum in dem gemeinsamen Gehäuse in einen Motor-Aufnahmeraum und einen Drehzahlminderer-Aufnahmeraum zu unterteilen, und ein Lager in der Innendurchmesserfläche eines Welleneinstecklochs in der Trennwand vorgesehen ist, um die Drehwelle drehbar zu halten, können sich die Drehwelle und die exzentrischen Scheiben genau und ohne eine Wirbelung drehen.
Dabei kann durch die Verwendung eines Lagers mit Dichtungen verhindert werden, dass ein Schmieröl, das in den Drehzahlminderer-Aufnahmeraum gefüllt ist, in den Motor-Aufnahmeraum leckt und den Elektromotor beeinträchtigt.
Ein Lecken von Schmieröl in den Motor-Aufnahmeraum kann zuverlässiger verhindert werden, indem eine Öldichtung zwischen der Innendurchmesserfläche des Welleneinstecklochs in der Trennwand und der Außendurchmesserfläche der Drehwelle vorgesehen wird.
Um die oben genannte zweite Aufgabe zu lösen, werden gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die exzentrischen Scheiben der Motoranordnung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung drehbar durch eine Eingangswelle gehalten und ist ein Drehmomentbegrenzungsmechanismus zwischen den exzentrischen Scheiben und der Eingangswelle vorgesehen. Der Drehmomentbegrenzungsmechanismus ist konfiguriert, um eine Drehmomentübertragung von der Eingangswelle zu den exzentrischen Scheiben zu stoppen, wenn ein auf die exzentrischen Scheiben ausgeübtes Drehmoment einen vorbestimmten Drehmomentwert überschreitet, wenn eine Drehung der Eingangswelle auf die exzentrischen Scheiben übertragen wird.
Der wie oben beschrieben zwischen der Eingangswelle und den exzentrischen Scheiben vorgesehene Drehmomentbegrenzungsmechanismus beginnt zu funktionieren, wenn ein auf die exzentrischen Scheiben ausgeübtes Drehmoment einen vorbestimmten Drehmomentwert des Drehmomentbegrenzungsmechanismus überschreitet, sodass eine Drehmomentübertragung von der Eingangswelle zu den exzentrischen Scheiben gestoppt wird und die Drehwelle leerläuft.
Deshalb werden die exzentrischen Scheiben nicht mit einem Drehmoment belastet, das einen vorbestimmten Drehmomentwert des Drehmomentbegrenzungsmechanismus überschreitet, sodass keine Blockierung in einem Drehzahlminderungsmechanismus auftritt, in dem eine Drehzahl der Eingangswelle durch Rollelemente vermindert wird, die nacheinander in Innenzähne eines Innenzahnrads eingreifen.
Es kann ein wie nachfolgend (a, b und c) beschrieben konfigurierter Drehmomentbegrenzungsmechanismus verwendet werden:

a: Der Drehmomentbegrenzungsmechanismus ist derart konfiguriert, dass die exzentrischen Scheiben mit einem Übermaß auf die Eingangswelle pressgepasst sind, sodass, wenn ein übermäßiges Drehmoment auf die exzentrischen Scheiben ausgeübt wird, ein Schlupf zwischen den pressgepassten Flächen der Eingangswelle und der exzentrischen Scheiben auftritt.
b: Der Drehmomentbegrenzungsmechanismus ist derart konfiguriert, dass: die exzentrischen Scheiben drehbar auf die Eingangswelle gepasst sind; die Eingangswelle mit Flanschen versehen ist, die den exzentrischen Scheiben zugewandt sind; und die exzentrischen Scheiben auf die Flasche pressgepasst sind, indem eine Drückkraft eines elastischen Glieds auf die exzentrischen Scheiben ausgeübt wird, sodass, wenn ein übermäßiges Drehmoment auf die exzentrischen Scheiben ausgeübt wird, ein Schlupf zwischen den pressgepassten Flächen der exzentrischen Scheiben und den Flanschen auftritt.
c: Der Drehmomentbegrenzungsmechanismus ist derart konfiguriert, dass: die exzentrischen Scheiben drehbar auf die Eingangswelle gepasst sind; ein entlang des Umfangs gewellter Ring 47 zwischen die Passflächen der exzentrischen Scheiben und der Eingangswelle gepasst ist; und die entlang des Umfangs kontinuierlichen Wellen des gewellten Rings in einem elastischen Kontakt mit der Außendurchmesserfläche der Eingangswelle und den Innendurchmesserflächen der exzentrischen Scheiben gehalten werden, sodass, wenn ein übermäßiges Drehmoment auf die exzentrischen Scheiben ausgeübt wird, ein Schlupf zwischen den elastischen Kontaktflächen des gewellten Rings und der Eingangswelle oder zwischen den elastischen Kontaktflächen des gewellten Rings und den exzentrischen Scheiben auftritt.

In dem wie oben unter b beschrieben konfigurierten Drehmomentbegrenzungsmechanismus kann das elastische Glied eine Wellfeder, eine Scheibenfeder, eine Spiralfeder, eine elastische Platte aus Gummi, eine elastische Platte aus Kunstharz usw. sein.
Wenn das elastische Glied ein Glied wie etwa eine Wellfeder ist, deren Umfangsteil abgetrennt ist, kann das elastische Glied durch eine Zentrifugalkraft radial erweitert werden, wobei sich eine elastische Kraft zum Drücken der exzentrischen Scheiben aufgrund der radialen Erweiterung verändern kann, sodass sich ein Drehmomentbegrenzungswert ändert. Um dies zu verhindern, sind vorzugsweise ringförmige Wände, die den Außenflächen des elastischen Glieds radial zugewandt sind, an den Flächen der entsprechenden exzentrischen Scheiben ausgebildet, die in Kontakt mit dem elastischen Glied sind, um die radiale Erweiterung des elastischen Glieds zu verhindern.
Effekte der Erfindung
Weil in dem Drehzahlminderungsmechanismus gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben die Drehwelle des Elektromotors den verlängerten Teil aufweist, der sich in den Drehzahlminderungsmechanismus erstreckt, und die exzentrischen Scheiben an dem verlängerten Teil der Drehwelle montiert sind, kann eine kleine und kompakte Motoranordnung erhalten werden.
Es können auch Kosten reduziert werden, weil die Anzahl der zu verwendenden Teile durch die Verwendung des gemeinsamen Gehäuses für den Elektromotor und den Drehzahlminderungsmechanismus reduziert wird.
Weil gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung der Drehmomentbegrenzungsmechanismus zu funktionieren beginnt, wenn ein auf die exzentrischen Scheiben ausgeübtes Drehmoment einen vorbestimmten Drehmomentwert des Drehmomentbegrenzungsmechanismus überschreitet, kann eine Drehmomentübertragung von der Eingangswelle zu den exzentrischen Scheiben durch den Drehmomentbegrenzungsmechanismus gestoppt werden, der wie oben beschrieben zwischen der Eingangswelle und den exzentrischen Scheiben vorgesehen ist. Dadurch kann eine Blockierung in dem Drehzahlminderungsmechanismus, in dem eine Drehzahl der Eingangswelle vermindert wird, verhindert werden und kann ein Drehzahlminderer mit einer hohen Zuverlässigkeit erhalten werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Längsschnittansicht, die eine Ausführungsform einer Motoranordnung mit einem Drehzahlminderer gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von 1.
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Halteteils der Drehwelle von 1.
4 ist eine Schnittansicht, die ein anderes Beispiel dafür zeigt, wie die exzentrischen Scheiben in Bezug auf eine Drehung an der Drehwelle fixiert sind.
5 ist eine Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel dafür zeigt, wie die exzentrischen Scheiben in Bezug auf eine Drehung an der Drehwelle fixiert sind.
6 ist eine Längsschnittansicht einer Motoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß einer anderen Ausführungsform.
7 ist eine Längsschnittansicht einer Motoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
8 ist eine Schnittansicht eines elastischen Glieds eines Drehmomentbegrenzungsmechanismus gemäß einem Beispiel.
9 ist eine Schnittansicht eines elastischen Glieds eines Drehmomentbegrenzungsmechanismus gemäß einem anderen Beispiel.
10 ist eine Schnittansicht eines elastischen Glieds eines Drehmomentbegrenzungsmechanismus gemäß einem weiteren Beispiel.
11 ist eine Schnittansicht eines Drehmomentbegrenzungsmechanismus gemäß einem weiteren Beispiel.
12 ist eine Schnittansicht eines Drehmomentbegrenzungsmechanismus gemäß einem weiteren Beispiel.
13 ist eine perspektivische Ansicht eines gewellten Rings.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Motoranordnung mit einem Drehzahlminderer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Motoranordnung einen Elektromotor A und einen Drehzahlminderer B, der die Drehzahl des Elektromotors A vermindert und die verminderte Drehzahl ausgibt. Der Elektromotor A und der Drehzahlminderer B sind in einem gemeinsamen Gehäuse 1 aufgenommen.
Das Gehäuse 1 weist eine zylindrische Form auf und ist axial in einen ersten geteilten Gehäuseteil 1a und einen zweiten geteilten Gehäuseteil 1b unterteilt.
Eine Trennwand 4 ist in dem ersten geteilten Gehäuse 1a derart vorgesehen, dass der Raum in dem Gehäuse 1 in einen Motor-Aufnahmeraum 2 und einen Drehzahlminderer-Aufnahmeraum 3 unterteilt wird. Der Antriebsteil des Elektromotors A ist in dem Motor-Aufnahmeraum 2 aufgenommen, und der Drehzahlminderungsmechanismus des Drehzahlminderers B ist in dem Drehzahlminderer-Aufnahmeraum 3 aufgenommen.
Der Antriebsteil des Elektromotors A umfasst: einen Ständer 11, der an der Innendurchmesserfläche des ersten geteilten Gehäuseteils 1a fixiert ist; einen Läufer 12, der sich in dem Ständer 11 dreht, wenn der Ständer 11 mit Strom versorgt wird; und eine Drehwelle 13, die sich entlang der Drehachse des Läufers 12 erstreckt und konfiguriert ist, um zusammen mit dem Läufer 12 gedreht zu werden. Die Drehwelle 13 erstreckt sich durch ein Welleneinsteckloch 5 in der Trennwand 4 und steht in den Drehzahlminderer-Aufnahmeraum 3 vor.
Ein Lager 6 ist in dem Wellenaufnahmeloch 5 aufgenommen, um die Drehwelle 13 drehbar zu halten. Wie in 3 gezeigt, umfasst das Lager 6 Dichtungen 6a an den entsprechenden Axialseiten, um zu verhindern, dass Schmieröl, das den Drehzahlminderungsmechanismus des Drehzahlminderers B in dem Drehzahlminderer-Aufnahmeraum 3 schmiert, in den Motor-Aufnahmeraum 2 leckt.
Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst der Drehzahlminderer B: ein Innenzahnrad 21, das durch die Innendurchmesserfläche des Gehäuses 1 gehalten wird; ein Paar von exzentrischen Scheiben 23, die sich in dem Innenzahnrad 21 drehen können; und eine Ausgangswelle 25, die sich entlang der Drehachse der exzentrischen Scheiben 23 dreht.
Das Innenzahnrad 21 ist integriert an dem Gehäuse 1 fixiert, indem es in einer großdurchmessrigen Vertiefung 7 in den Innendurchmesserflächen des ersten geteilten Gehäuseteils 1a und des zweiten geteilten Gehäuseteils 1b derart aufgenommen ist, dass es sich über die Anstoßlinie zwischen denselben erstreckt. Das Innenzahnrad 21 weist eine große Anzahl von Innenzähnen 22 auf, die an seinem Innenumfang ausgebildet sind.
Das Paar von exzentrischen Scheiben 23 ist in Bezug auf eine Drehung an der Drehwelle 13 des Elektromotors A fixiert. In dieser Ausführungsform sind die Scheiben durch eine Presspassung in Bezug auf eine Drehung an der Welle 13 fixiert.
Das Paar von exzentrischen Scheiben 23 ist derart angeordnet, dass die Mitten der zylindrischen Außendurchmesserflächen entlang des Umfangs um 180 Grad zueinander versetzt sind. Lager 24, die Kugellager sind, sind auf die entsprechenden Außendurchmesserflächen pressgepast. Der Buchstabe δ (delta) in 2 gibt die exzentrische Größe (Distanz) der Mitten O₁ der zylindrischen Außendurchmesserflächen der exzentrischen Scheiben 23 von der Mitte O₀ der Drehwelle 13 an.
Die Ausgangswelle 25 wird drehbar durch Lager 26 in zwei Reihen in dem zweiten geteilten Gehäuseteil 1b an dem offenen Ende desselben gehalten. Ein Käfig 27 ist an dem Ende der Ausgangswelle 25 vorgesehen, das den exzentrischen Scheiben 23 zugewandt ist. Der Käfig 27 ist zwischen und drehbar relativ zu dem Innenzahnrad 21 und den exzentrischen Scheiben 23 angeordnet.
Der Käfig 27 ist also zwischen und drehbar relativ zu den Lagern 24 an den exzentrischen Scheiben 23 und dem Innenzahnrad 21 angeordnet, die einander zugewandt sind. Der Käfig 27 ist ein napfförmiges Glied mit einer Endwand. Ein Lager 30 ist in einem kleindurchmessrigen Loch 29 in der Mitte der Fläche 28 der Endwand ausgebildet, in dem das Axialende der Drehwelle 13 aufgenommen ist.
Eine Vielzahl von mit gleichen Abständen entlang des Umfangs angeordneten Taschen 31 ist in doppelten Reihen in dem Käfig 27 ausgebildet. Die Taschen 31 in den entsprechenden Reihen sind den durch das Paar von entsprechenden exzentrischen Scheiben 23 gehaltenen Lagern 24 radial zugewandt. Die Vielzahl von Taschen 31 in einer der Reihen sind derart positioniert, dass sie entlang des Umfangs durch einen halben Abstand von den entsprechenden Taschen 31 in der anderen Reihe versetzt sind.
Die Anzahl von Taschen 31 in den entsprechenden Reihen ist kleiner als diejenige der Innenzähne 22 an dem Innenumfang des Innenzahnrads 21. Ein Rollelement 32 in der Form einer Rolle ist radial beweglich in jeder der Taschen 31 aufgenommen.
Die Rollelemente 32 können in die Innenzähne 22 des Innenzahnrads 21 eingreifen. Die Innenzähne 22 weisen eine gekrümmte Form auf, sodass die Vielzahl von entsprechenden entlang des Umfangs beabstandeten Rollelementen 32 die Innenzähne 21 gleichzeitig kontaktieren können. Damit alle Rollelemente 32 die Innenzähne 21 wie in dem oben genannten Patentdokument 1 kontaktieren können, ist die Zahnform jedes Innenzahns 21 identisch zu der (gekrümmten) Bahn des äußersten Teils eines Rollelements 32, die parallel zu der Bahn der Mitte des Rollelements 32 ist, wenn sich die Ausgangswelle 25 in einem Abstand der Innenzähne 22 des Innenzahnrads 21 dreht und sich die exzentrischen Scheiben 23 entsprechend drehen.
Wenn der Elektromotor A dieser Ausführungsform betrieben wird, wird eine Drehung der Drehwelle 13 zu den exzentrischen Scheiben 23 übertragen, sodass sich die exzentrischen Scheiben 23 zusammen mit der Drehwelle 13 drehen.
Die Rollelemente 32 greifen aufgrund der Drehung der exzentrischen Scheiben 23 nacheinander in die Innenzähne 22 des Innenzahnrads 21 ein und werden pro Drehung der exzentrischen Scheiben 23 in der Umfangsrichtung um eine Distanz gleich der Breite eines Zahns der Innenzähne 22 bewegt, sodass sich die Ausgangswelle 25 mit einer verminderten Drehzahl dreht.
Der Drehzahlminderer B wird durch ein Schmieröl geschmiert, das zu dem Drehzahlminderer-Aufnahmeraum 3 zugeführt wird. Wenn das Schmieröl, durch das der Drehzahlminderer B geschmiert wird, in den Motoraufnahmeraum 2 leckt, wird der Elektromotor A beeinträchtigt. In dieser Ausführungsform ist jedoch das Lager 6 mit Dichtungen in dem Welleneinsteckloch 5 der Trennwand 4, durch die der Motor-Aufnahmeraum 2 und der Drehzahlminderer-Aufnahmeraum 3 voneinander getrennt werden, versehen, um die Drehwelle 13 drehbar zu halten. Dadurch wird ein Lecken von Schmieröl in den Motor-Aufnahmeraum 2 verhindert.
Die Drehwelle 13 wird an ihren Enden, zwischen denen sich die exzentrischen Scheiben 23 befinden, drehbar durch das Lager 6 und das Lager 30 in dem kleindurchmessrigen Loch 29 der Endfläche 28 des Käfigs gehalten. Deshalb drehen sich die Drehwelle 13 und die exzentrischen Scheiben 23 genau ohne eine Wirbelung und ohne Vibrationen und Geräusche zu erzeugen.
In dieser Ausführungsform sind die exzentrischen Scheiben 23 des Drehzahlminderers B an der Drehwelle 13 des Elektromotors A derart vorgesehen, dass sie sich nicht relativ zu der Drehwelle 13 drehen können. Deshalb weist die Motoranordnung dieser Ausführungsform eine kurze Axiallänge in Vergleich zu einer Anordnung auf, in der die Drehwelle des Elektromotors über eine Wellenkopplung mit einer Eingangswelle des Drehzahlminderers verbunden ist.
Es können auch Kosten reduziert werden, weil die Anzahl der zu verwendenden Teile durch die Verwendung des gemeinsamen Gehäuses für den Elektromotor A und den Drehzahlminderer B reduziert wird.
In der ersten Ausführungsform von 1 sind die exzentrischen Scheiben 23 auf die Drehwelle 13 pressgepasst, sodass sie sich nicht relativ zu der Drehwelle drehen können. Die exzentrischen Scheiben können aber auch auf andere Weise als durch eine Presspassung in Bezug auf eine Drehung an der Drehwelle fixiert sein. 4 und 5 zeigen verschiedene Möglichkeiten für eine Fixierung der exzentrischen Scheiben 23 in Bezug auf eine Drehung an der Drehwelle. In 4 sind die Außendurchmesserfläche der Drehwelle 13 und die Innendurchmesserflächen der exzentrischen Scheiben 23 mit Keilnuten 33 versehen und greift ein Keil 34 in die Keilnuten 33 ein, um eine Drehung der exzentrischen Scheiben 23 relativ zu der Drehwelle zu verhindern.
In 5 sind die Drehwelle 13 und die exzentrischen Scheiben 23 mittels Rippen 35 miteinander gepasst, um eine relative Drehung der exzentrischen Scheiben 23 zu verhindern.
6 zeigt eine Motoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Motoranordnung dieser Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform von 1 dadurch, dass eine Öldichtung 36 zwischen der Innendurchmesserfläche des Welleneinstecklochs 5 in der Trennwand 4 und der Außendurchmesserfläche der Drehwelle 13 vorgesehen ist. Elemente, die denjenigen der Motoranordnung der ersten Ausführungsform entsprechen, werden durch gleiche Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform angegeben, wobei hier auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
In der zweiten Ausführungsform kann zuverlässiger verhindert werden, dass das Schmieröl in dem Drehzahlminderer-Aufnahmeraum 3 in den Motor-Aufnahmeraum 2 leckt, indem die Öldichtung 36 zwischen der Innendurchmesserfläche des Welleneinstecklochs 5 und der Außendurchmesserfläche der Drehwelle 13 vorgesehen wird.
In den ersten und zweiten Ausführungsformen wird ein Paar von exzentrischen Scheiben 23 des Drehzahlminderers B verwendet, wobei die Anzahl von exzentrischen Scheiben jedoch optional ist und auch nur eins oder mehr als zwei betragen kann.
In den Ausführungsformen wird ein Drehzahlminderer B des Rollentyps verwendet, in dem die Anzahl der Rollelemente 32 kleiner als diejenige der Innenzähne 22 des Innenzahnrads 21 ist, wobei die Anzahl der Rollelemente 32 jedoch auch größer als diejenige der Innenzähne 22 sein kann.
In einer Anordnung, in der die exzentrischen Scheiben 23, über die die Rollelemente 32 nacheinander in die Innenzähne 22 des Innenzahnrads 21 eingreifen, immer in Bezug auf eine Drehung an der Drehwelle 13 fixiert sind, können die Rollelemente 32 zwischen den Zahnflächen der Innenzähne 22 und den Außendurchmesserflächen der auf die Außendurchmesserflächen der exzentrischen Scheiben 23 pressgepassten Lager 24 stecken bleiben und blockieren, wenn plötzlich ein übermäßiges Drehmoment auf die Drehwelle 13 ausgeübt wird.
Um in 1 die Zuverlässigkeit der Motoranordnung zu verbessern, wird das Paar von exzentrischen Scheiben 23 mit einem vorbestimmten Übermaß auf die Drehwelle 13 pressgepasst, sodass die Scheiben 23 und die Drehwelle 13 als ein Drehmomentbegrenzungsmechanismus 40 dienen, der einen Schlupf zwischen den pressgepassten Flächen der Drehwelle 13 und der exzentrischen Scheiben 23 erlaubt, wenn das auf die exzentrischen Scheiben 23 ausgeübte Drehmoment einen vorbestimmten Drehmomentwert erreicht.
Wie oben beschrieben, verhindert der zwischen der Drehwelle 13 und den exzentrischen Scheiben 23 vorgesehene Drehmomentbegrenzungsmechanismus 40 aufgrund der Presspassung, dass ein Drehmoment, das eine vorbestimmte Drehmomentgröße des Drehmomentbegrenzungsmechanismus 40 überschreitet, auf die exzentrischen Scheiben 23 ausgeübt wird. Deshalb bleiben die Rollelemente 32 nicht an den Zahnflächen der Innenzähne 22 stecken und blockieren nicht.
In 1 ist der Drehmomentbegrenzungsmechanismus 40 derart konfiguriert, dass die exzentrischen Scheiben 23 auf die Drehwelle 13 mit einem Übermaß pressgepasst sind, sodass ein Schlupf zwischen den pressgepassten Flächen auftritt, wobei der Drehmomentbegrenzungsmechanismus 40 aber auch auf andere Weise konfiguriert sein kann.
7 bis 13 zeigen verschiedene Drehmomentbegrenzungsmechanismen 40. In dem Drehmomentbegrenzungsmechanismus 40 von 7 ist das Paar von exzentrischen Scheiben 23 drehbar auf die Drehwelle 23 gepasst. Ein elastisches Glied 41 ist zwischen den gegenüberliegenden Flächen des Paars von exzentrischen Scheiben 23 vorgesehen, um das Paar von exzentrischen Scheiben 23 voneinander weg vorzuspannen und zu bewegen. Das elastische Glied 41 drückt also eine der exzentrischen Scheiben 23 gegen einen Flansch 42, der einstückig an der Drehwelle 13 vorgesehen ist, und drückt die andere exzentrische Scheibe 23 gegen einen Flansch 44 eines Abstandsglieds 43, das auf den Axialendteil der Drehwelle 13 gepasst ist und sich aufgrund des Lagers 30 nicht zu dem Axialende der Welle 13 bewegen kann. Wenn also ein übermäßiges Drehmoment auf das Paar von exzentrischen Scheiben 23 ausgeübt wird, tritt ein Schlupf zwischen den pressgepassten Flächen der exzentrischen Scheiben 23 und den Flanschen 42, 44 auf, um eine Übertragung einer Drehung von der Drehwelle 13 zu den exzentrischen Scheiben 23 zu stoppen.
Das elastische Glied 41 kann eine Wellfeder, eine Scheibenfeder, eine Spiralfeder, eine elastische Platte aus Gummi, eine elastische Platte aus Kunstharz usw. sein. Das elastische Glied 41 in 8 ist eine Wellfeder. Das elastische Glied 41 in 9 ist eine Scheibenfeder. Das elastische Glied 41 in 10 ist eine elastische Platte aus Gummi.
Wenn das elastische Glied 41 von dem Typ ist, der durch eine Zentrifugalkraft radial erweitert wird, kann eine Drückkraft durch die radiale Erweiterung verändert werden, sodass sich der Drehmomentbegrenzungswert ändert. Um dies zu verhindern, sind in der Anordnung von 8 kreisförmige Vertiefungen 45 auf den Flächen der entsprechenden exzentrischen Scheiben 23 ausgebildet, die in Kontakt mit dem elastischen Glied 41 sind, um das elastische Glied 41 aufzunehmen. Bei dieser Anordnung verhindern die radial äußeren ringförmigen Wände 45a der entsprechenden kreisförmigen Vertiefungen 45, dass das elastische Glied 41 radial erweitert wird.
In dem Drehmomentbegrenzungsmechanismus von 11 ist das Paar von exzentrischen Scheiben 23 drehbar auf die Drehwelle 13 gepasst. Die Drehwelle 13 ist einstückig mit einem Flansch 46 versehen, der zwischen dem Paar von exzentrischen Scheiben 23 angeordnet ist. Die exzentrischen Scheiben 23 werden durch entsprechende elastische Glieder 41, die zwischen den exzentrischen Scheiben 23 und den Lagern 6 und 30 vorgesehen sind, gegen den Flansch 46 gedrückt. Wenn also ein übermäßiges Drehmoment auf das Paar von exzentrischen Scheiben 23 ausgeübt wird, tritt ein Schlupf zwischen den pressgepassten Flächen der exzentrischen Scheiben 23 und des Flansches 46 auf, um eine Übertragung einer Drehung von der Drehwelle 13 zu den exzentrischen Scheiben 23 zu stoppen.
In dem Drehmomentbegrenzungsmechanismus 40 von 12 ist ein Paar von integrierten exzentrischen Scheiben 23 drehbar auf die Drehwelle 13 gepasst. Wie in 13 gezeigt, ist ein entlang des Umfangs gewellter Ring 47 zwischen die Passflächen der integrierten exzentrischen Scheiben 23 und der Drehwelle 13 gepasst. Die entlang des Umfangs kontinuierlichen Wellungen 47a des gewellten Rings 47 werden in einem elastischen Kontakt mit der Außendurchmesserfläche der Drehwelle 13 und der Innendurchmesserfläche der exzentrischen Scheiben 23 gehalten. Wenn also ein übermäßiges Drehmoment auf die exzentrischen Scheiben 23 ausgeübt wird, tritt ein Schlupf zwischen den elastischen Kontaktflächen des gewellten Rings 47 und der Drehwelle 13 oder zwischen den elastischen Kontaktflächen des gewellten Rings 47 und den exzentrischen Scheiben 23 auf.
In allen Drehmomentbegrenzungsmechanismen 40 von 7 bis 13 kann eine Blockierung in einem Drehzahlminderungsmechanismus zum Vermindern der Drehzahl der Drehwelle 13 verhindert werden, wenn ein übermäßiges Drehmoment auf die exzentrischen Scheiben 23 ausgeübt wird.
Bezugszeichenliste

A: Elektromotor
B: Drehzahlminderer
1: Gehäuse
2: Motor-Aufnahmeraum
3: Drehzahlminderer-Aufnahmeraum
4: Trennwand
5: Welleneinsteckloch
6: Lager mit Dichtungen
13: Drehwelle
21: Innenzahnrad
22: Innenzahn
23: exzentrische Scheibe
24: Lager
25: Ausgangswelle
27: Käfig
32: Rollelement
34: Keil
35: Rippe
36: Öldichtung
40: Drehmomentbegrenzungsmechanismus
41: elastisches Glied
42, 44, 46: Flansch
45a: ringförmige Wand
47: gewellter Ring
47a: Wellung

Claims

Motoranordnung, die umfasst: einen Elektromotor mit einer Drehwelle, und einen Drehzahlminderungsmechanismus, der konfiguriert ist, um eine Drehzahl der Drehwelle des Elektromotors zu vermindern und eine verminderte Drehzahl auszugeben, wobei der Drehzahlminderungsmechanismus umfasst: ein Gehäuse, ein Innenzahnrad, das durch eine Innendurchmesserfläche des Gehäuses gehalten wird, eine exzentrische Scheibe, die sich innerhalb des Innenzahnrads drehen kann, wenn sich die Drehwelle des Elektromotors dreht, eine Ausgangswelle, die an ihrem Axialende einen Käfig aufweist, der drehbar zwischen dem Innenzahnrad und der exzentrischen Scheibe angeordnet ist, wobei der Käfig koaxial mit einer Drehachse der exzentrischen Scheibe angeordnet ist, und Rollelemente, die durch den Käfig gehalten werden und in Innenzähne des Innenzahnrads eingreifen, wobei sich die Anzahl der Rollelemente von der Anzahl der Innenzähne unterscheidet, wobei die Rollelemente konfiguriert sind, um aufgrund einer Drehung der exzentrischen Scheibe nacheinander in die Innenzähne einzugreifen, wodurch die Ausgangswelle mit einer verminderten Drehzahl, die durch die Differenz zwischen der Anzahl der Innenzähne und der Anzahl der Rollelemente bestimmt wird, pro Drehung der exzentrischen Scheibe gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwelle des Elektromotors einen verlängerten Teil aufweist, der sich in den Drehzahlminderungsmechanismus erstreckt, wobei die exzentrische Scheibe an dem verlängerten Teil der Drehwelle montiert ist, sodass eine Drehung der Drehwelle auf die exzentrische Scheibe übertragen wird, und wobei der Elektromotor und der Drehzahlminderungsmechanismus in einem gemeinsamen Gehäuse montiert sind.
Motoranordnung nach Anspruch 1, wobei die exzentrische Scheibe in Bezug auf eine Drehung an der Drehwelle fixiert ist.
Motoranordnung nach Anspruch 2, wobei die exzentrische Scheibe in Bezug auf eine Drehung an der Drehwelle fixiert ist, indem sie auf die Drehwelle pressgepasst ist.
Motoranordnung nach Anspruch 2, wobei die exzentrische Scheibe mittels eines Keils in Bezug auf eine Drehung an der Drehwelle fixiert ist.
Motoranordnung nach Anspruch 2, wobei die exzentrische Scheibe mittels einer Rippe in Bezug auf eine Drehung an der Drehwelle fixiert ist.
Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Trennwand vorgesehen ist, um den Raum in dem Gehäuse in einen Motor-Aufnahmeraum und einen Drehzahlminderer-Aufnahmeraum zu teilen, und wobei ein Lager in einer Innendurchmesserfläche eines Welleneinstecklochs in der Trennwand vorgesehen ist, um die Drehwelle drehbar zu halten.
Motoranordnung nach Anspruch 6, wobei das Lager eine Dichtung aufweist.
Motoranordnung nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine Öldichtung zwischen der Innendurchmesserfläche des Welleneinstecklochs und einer Außendurchmesserfläche der Drehwelle vorgesehen ist.
Drehzahlminderungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei die exzentrische Scheibe relativ zu einer Eingangswelle gedreht werden kann und wobei ein Drehmomentbegrenzungsmechanismus zwischen der exzentrischen Scheibe und der Eingangswelle vorgesehen ist, wobei der Drehmomentbegrenzungsmechanismus konfiguriert ist, um eine Drehmomentübertragung von der Eingangswelle zu der exzentrischen Scheibe zu gestatten, wenn das Drehmoment nicht größer als ein vorbestimmter Drehmomentwert ist, und eine Drehmomentübertragung zu stoppen, wenn das Drehmoment den vorbestimmten Drehmomentwert überschreitet.
Drehzahlminderungsmechanismus nach Anspruch 9, wobei der Drehmomentbegrenzungsmechanismus derart konfiguriert ist, dass die exzentrische Scheibe mit einem Übermaß auf die Eingangswelle pressgepasst ist, sodass ein Schlupf zwischen den pressgepassten Flächen der Eingangswelle und der exzentrischen Scheibe auftritt, wenn ein übermäßiges Drehmoment auf die exzentrische Scheibe ausgeübt wird.
Drehzahlminderungsmechanismus nach Anspruch 9, wobei der Drehmomentbegrenzungsmechanismus derart konfiguriert ist, dass die exzentrische Scheibe drehbar auf die Eingangswelle gepasst ist, die Eingangswelle mit einem der exzentrischen Scheibe zugewandten Flansch versehen ist und die exzentrische Scheibe gegen den Flansch gedrückt wird, in dem eine Drückkraft eines elastischen Glieds auf die exzentrische Scheibe ausgeübt wird, sodass ein Schlupf zwischen den pressgepassten Flächen der exzentrischen Scheibe und dem Flansch auftritt, wenn ein übermäßiges Drehmoment auf die exzentrische Scheibe ausgeübt wird.
Drehzahlminderungsmechanismus nach Anspruch 11, wobei das elastische Glied eine Wellfeder, eine Scheibenfeder, eine Spiralfeder, eine elastische Platte aus Gummi oder eine elastische Platte aus Kunstharz ist.
Drehzahlminderungsmechanismus nach Anspruch 11 oder 12, wobei Flächen der exzentrischen Scheibe, die in Kontakt mit dem elastischen Glied sind, mit ringförmigen Wänden versehen sind, die einer Außendurchmesserfläche des elastischen Glieds zugewandt sind, um eine radiale Erweiterung des elastischen Glieds zu verhindern.
Drehzahlminderungsmechanismus nach Anspruch 9, wobei der Drehmomentbegrenzungsmechanismus derart konfiguriert ist, dass die exzentrische Scheibe drehbar auf die Eingangswelle gepasst ist, ein entlang des Umfangs gewellter Ring zwischen den Passflächen der exzentrischen Scheibe und der Eingangswelle gepasst ist, entlang des Umfangs kontinuierliche Wellungen des gewellten Rings gegen eine Außendurchmesserfläche der Drehwelle und eine Innendurchmesserfläche der exzentrischen Scheibe gedrückt werden, sodass ein Schlupf zwischen elastischen Kontaktflächen des gewellten Rings und der Drehwelle oder zwischen elastischen Kontaktflächen des gewellten Rings und der exzentrischen Scheibe auftritt, wenn ein übermäßiges Drehmoment auf die exzentrische Scheibe ausgeübt wird.