CN108884923B

CN108884923B - 调节传动装置

Info

Publication number: CN108884923B
Application number: CN201780022388.7A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·尼海姆埃尔
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Holding China Co Ltd
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: DE102016205748B3; WO2017174060A1; CN108884923A

Abstract

一种谐波传动装置，包括本身刚性的传动元件(2)和与该刚性传动元件配合的柔性传动元件(5)，所述刚性传动元件具有与旋转轴线(R)同心的内齿部(14)，所述柔性传动元件具有外齿部(13)，其中为了使柔性传动元件变形，设有具有外环(9)的波发生器(6)。波发生器(6)的外环(9)在轴向方向上相对于齿部(13，14)偏移。

Description

调节传动装置

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的调节传动装置，其具有谐波传动装置，所述谐波传动装置具有本身刚性的传动元件和与该刚性传动元件直接配合的柔性传动元件，其中刚性传动元件的与谐波传动装置的旋转轴线同心的内齿部与柔性传动元件的外齿部啮合，并且为了使柔性传动元件变形，设有波发生器，所述波发生器具有外环，所述外环将径向力——关于所提到的旋转轴线——传递到柔性传动元件上。

背景技术

例如从EP 0 514 829 B1中已知一种谐波传动装置。该谐波传动装置具有罐状的柔性传动元件，所述罐状的柔性传动元件在该情况下被称为可变形的齿部件。在该情况下被称为应力波传动装置的谐波传动装置适合在机器人中使用。

从EP 0 741 256 A1中已知另一种也设计用于在机器人中使用的谐波传动装置。在该情况下，柔性传动元件构造为凸缘套筒。

例如从DE 10 2014 213 597 A1已知一种可在机动车中使用的谐波传动装置。在该情况下，谐波传动装置是凸轮轴调节器的部分，并且同时与内燃机的辅助单元或附属单元耦联。

随后公布的DE 10 2015 104 135 A1示出了干式运行的谐波传动装置。所述谐波传动装置在设有内齿轮的内齿部的垂直于旋转轴线的方向的投影之外具有轴承，以及具有外齿部的轮廓，该外齿部的轮廓在根部区域中脱离接合。

DD 244 796 A1示出了一种具有齿区域的谐波传动装置，其负载变形通过罐形的弹性的轮具有锥形齿部而是均匀的，这朝向罐边缘减小了罐形套筒的外径。通过波发生器，罐形套筒随着齿部变形，从而产生均匀的齿接合。锥形齿部的制造是耗费的并且需要波发生器的精确的轴向定位。

从JP 2000-179 631 A和DE 11 2013 007 274 T5中已知另外的谐波传动装置。

发明内容

本发明的目的是，在符合需要的特别紧凑的构造方面相对于提到的现有技术进一步改进调节传动装置。

该目的根据本发明通过一种具有权利要求1的特征的调节传动装置来实现。所述调节传动装置的谐波传动装置在本身已知的基本构造中具有刚性传动元件，其设有与谐波传动装置的旋转轴线同心的内齿部。在这种情况下，刚性传动元件可以可转动地或牢固地设置在周围结构中。在任何情况下，柔性传动元件与本身刚性的、具有环形的内齿部的传动元件配合，其中该柔性传动元件的外齿部部分地与刚性传动元件的内齿部啮合。在谐波传动装置运行时，柔性传动元件永久变形，其中这种变形通过具有外环的波发生器实现，该外环是柔性的且设置在可变形的、设有外齿的传动元件的内侧上。根据本发明，波发生器的外环在轴向方向上——关于谐波传动装置的旋转轴线——相对于齿部，即柔性传动元件的外齿部和刚性传动元件的内齿部，偏移地设置。换句话说，在谐波传动装置的一个端面上，两个所述传动元件的相互啮合的齿部在轴向方向上突出超过波发生器，至少超出其外环。

本发明基于以下考虑：刚性传动元件在其内齿部的区域中具有近似理想的圆柱形状。类似地，柔性传动元件也描述了圆柱形状，只要其不变形。相应地，只要不产生柔性传动元件的变形，这两个传动元件的齿部就完全相互匹配。在谐波传动装置运行时由于原理而出现的变形意味着首先从柔性传动元件的圆形横截面至椭圆形横截面的过渡。已表明，在所述变形时，也产生柔性传动元件的尽管小但却不可忽略的锥度。该锥度导致在柔性传动元件的外齿部和刚性传动元件的内齿部之间的滚动接触偏离根据设计的状态。这样的偏离原则上可以通过如下方式补偿：根据旋转的传动元件的齿部修改刚性和柔性传动元件的齿部，所述旋转的传动元件的旋转轴线不彼此平行地设置。

根据本发明，但是不需要对齿部几何形状的修改。替代于此，利用挠性的设有外齿部的传动元件的已经存在的柔性，在与波发生器的配合中以实现在一方面柔性传动元件的外齿部和另一方面刚性传动元件的内齿部之间的至少近似理想的滚动接触。为了实现这个目的，柔性传动元件的内侧通过波发生器的支撑远离所述柔性传动元件的有齿的区域偏移，使得该柔性传动元件的设有外齿的区域相对于波发生器的外环至少最低限度地在径向方向上是可移动的，尤其是可倾斜的。柔性传动元件的设有外齿的区域的最小程度的倾斜导致这个区域在波发生器运行时可以永久匹配于刚性传动元件的有齿的内轮廓。以该方式，与以显著的程度转变为锥形的柔性传动元件相比，在柔性传动元件的外齿部和本身刚性传动元件的内齿部之间的接触面增加，这提高谐波传动装置的扭矩传递能力，并且有利于其使用寿命。

共同的中间平面可以穿过柔性传动元件的外齿部和刚性传动元件的内齿部，该中间平面垂直于谐波传动装置的旋转轴线且被简称为齿部平面。以类似的方式居中地穿过波发生器的、同样垂直于旋转轴线的平面被称为轴承平面。在齿部平面和轴承平面之间得到在谐波传动装置的轴向方向上测量的轴向偏移，所述轴向偏移是波发生器的外环的宽度的至少四分之一且小于齿部的宽度的一半。所提到的宽度，即外环宽度和齿部宽度，是在谐波传动装置的轴向方向上测量的。在所述设计方案中，在轴向方向上，尽管产生轴向偏移，但是在一方面波发生器的外环和另一方面传动元件的齿部之间也产生重叠。

柔性传动元件优选设计为罐形。在这种情况下，在传动元件的圆柱形的可变形部段上连接有不必封闭的底部，所述底部位于垂直于谐波传动装置的旋转轴线的平面中。该底部可与谐波传动装置的输出元件连接，并且除了圆柱形部段之外还可以是显著弹性变形的。柔性传动元件的外齿部优选设置在圆柱形部段的背离底部的敞开的端部处，而圆柱形部段的外表面此外是无齿的。包括外齿部的整个柔性传动元件合理地制造为可非切削成型的钣金件。为了制造设有内齿的刚性传动构件，尤其可考虑切削加工法。

谐波传动装置的波发生器具有轴承，该轴承原则上可以构造为滑动轴承或滚动轴承。在滚动轴承的情况下，波发生器的外环是轴承环，滚动体在该轴承环上滚动。在任何情况下，波发生器的外环构造为挠性元件。如果波发生器的轴承构造为滚动轴承，则在这种情况下尤其可以是球轴承，例如单列深沟球轴承。替选地，波发生器的轴承可以是例如滚针轴承。

谐波传动装置是机动车辆的调节传动装置的部分。例如是用于改变往复式活塞发动机的压缩比的传动装置。同样，谐波传动装置适合作为内燃机的电动凸轮轴调节器中的调节传动装置。

附图说明

下文将参考附图更详细地解释本发明的实施例。在此示出：

图1示出谐波传动装置的示意剖视图；

图2示出具有变形的柔性传动构件的谐波传动装置的细节的加高的视图。

具体实施方式

整体用附图标记1表示的谐波传动装置设计用于使用在用于调节机动车辆中的往复式活塞发动机的压缩比的设备中。在这种情况下，构造为齿圈的刚性传动构件2牢固地与内燃机的缸体连接。附图标记3表示轴，即偏心轴，其用作谐波传动装置1的输出元件，并与内燃机的曲柄连杆机构的副连杆配合。

谐波传动装置1的齿部区域4表现为刚性传动构件2和柔性传动构件5之间的传递扭矩的连接。

为了在谐波传动装置1运行时使柔性传动构件5变形，设有波发生器6。波发生器6的旋转轴线与偏心轴3的进而整个谐波传动装置1的用R表示的旋转轴线相同。波发生器6具有滚动轴承7，即球轴承，其包括内环8，外环9和在轴承环8，9之间滚动的滚动体10，即滚珠。在这种情况下，内环8本身是刚性的，而外环9是可变形的。内环8具有椭圆形的形状，所述椭圆形的形状经由滚珠10传递到外环9上。外环9与柔性传动构件5的用11表示的圆柱形部段接触。柔性传动构件5的底部12连接于圆柱形部段1，该底部牢固地与偏心轴3连接。因此，柔性传动构件5总体上具有罐形状。

邻接于圆柱形部段11的背离底部12的端侧，该圆柱形部段具有外齿部13，所述外齿部与刚性传动构件2的内齿部14部分地啮合。在这种情况下，通过内环8的椭圆形的形状，外齿部13仅在两个在直径上相对的区域中与内齿部14接合，而在其之间的更大扩展的区域中，柔性传动构件5的外齿部13从刚性传动构件2的内齿部14抬起。在一方面外齿部13和另一方面内齿部14之间的略微不同的齿数引起：圆柱形部段11以及连同该圆柱形部段整个柔性传动构件5和偏心轴3在内环8旋转一整转时相对于刚性传动构件2略微转动。因此，谐波传动装置1表现为高传动比的调节传动装置。波发生器6的内环8以未示出的方式通过电动机驱动。

由于内环8的椭圆形的形状，以期望的方式产生柔性传动构件5的扩宽，这如在图2中以加高的方式所示伴随着柔性传动构件5的局部锥度。该锥度意味着，柔性传动构件5的或刚性传动构件2的齿部13，14——关于根据图1和2的剖面——非理想地彼此平行地设置。如从附图中得知，圆柱形部段11的设有外齿部13的区域在轴向方向上——关于旋转轴线R——在端侧伸出超过波发生器6，特别是其外环9。因此，圆柱形部段11在其背离底部12的端侧没有径向从内部被支撑，从而在该区域内得到相对于波发生器6的外环9的有针对性的径向挠性。由于这种挠性，在谐波传动装置1运行时引起圆柱形部段11的端侧变形，这在很大程度上有助于外齿部13的位置匹配于内齿部14。

柔性传动构件5的圆柱形部段11的设有外齿部13的端侧区域的上述可变形性通过在齿部区域4和外环9从而整个波发生器6之间的用V_A表示的轴向偏移来实现。在图2中用BV表示齿部宽度，即齿部区域4的宽度，和用BL表示轴承宽度，即外环9的宽度，其被定义为波发生器6的宽度。居中地穿过齿部13，14的平面称为齿部平面EV，居中地穿过波发生器6的滚动轴承7的平面用EL表示。在相互平行的平面EL和EV之间的距离对应于轴向偏移Va。

如从图2中进一步得知，轴向偏移Va小于齿部宽度BV并且还小于轴承宽度BL的一半。同时，在所示实施例中，轴向偏移Va大于轴承宽度BL的四分之一，该轴承宽度对应于外环9的宽度。用DW表示滚动体10的直径。轴承平面EL居中地穿过滚动体10并与柔性传动构件5的外齿部13和刚性传动构件2的内齿部14相交。轴向偏移Va在当前情况下小于滚动体直径DW，但大于滚动体直径DW的一半，即大于滚珠10的半径。在柔性传动构件5的底部12和该传动构件的外齿部13之间的在轴向方向上测量的距离小于齿部宽度BV。在底部12和滚动轴承7的轴承环8，9之间的在同一方向上，即沿着旋转轴线R，测量的距离同样大于齿部宽度BV。

由于波发生器6的滚动轴承7从柔性传动构件5的敞开的端侧向内，即向底部12偏移，在柔性传动构件5的背离底部12的端侧上形成自由的结构空间，其可用于波发生器6的驱动部件，尤其电驱动部件。

附图标记列表

1 谐波传动装置

2 齿圈，刚性传动元件

3 轴，偏心轴

4 齿部区域

5 柔性传动元件

6 波发生器

7 滚动轴承

8 内环

9 外环

10 滚动体，滚珠

11 圆柱形部段

12 底部

13 外齿部

14 内齿部

BV 齿部宽度

BL 轴承宽度

DW 滚动体直径

EL 轴承平面

EV 齿部平面

Va 轴向偏移

Claims

1.一种机动车的调节传动装置，所述调节传动装置具有谐波传动装置，所述谐波传动装置具有本身刚性的传动元件(2)和与该刚性传动元件配合的柔性传动元件(5)，所述刚性传动元件具有与旋转轴线(R)同心的内齿部(14)，所述柔性传动元件具有外齿部(13)，其中为了使所述柔性传动元件变形，设有具有外环(9)的波发生器(6)，其特征在于，

所述波发生器(6)的外环(9)在轴向方向上相对于内齿部(14)和外齿部(13)偏移，其中包括所述外齿部(13)在内的所述柔性传动元件(5)构成为无切削成型的钣金件，并且

在一方面所述内齿部(14)、外齿部(13)和另一方面所述外环(9)之间的轴向偏移(Va)至少是所述波发生器(6)的外环(9)的宽度(BL)的四分之一。

2.根据权利要求1所述的调节传动装置，其特征在于，所述轴向偏移(Va)小于所述内齿部(14)和所述外齿部(13)的在轴向方向上测量的宽度(BV)的一半。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的调节传动装置，其特征在于，所述柔性传动元件(5)是罐形的，其中所述外齿部(13)设置在该传动元件(5)的圆柱形部段(11)的背离底部(12)的敞开的端部处。

4.根据权利要求1或2所述的调节传动装置，其特征在于，与相互啮合的内齿部(14)和外齿部(13)相比，所述波发生器(6)在轴向方向上距所述柔性传动元件(5)的底部(12)的间距更小。

5.根据权利要求1或2所述的调节传动装置，其特征在于，所述波发生器(6)的外环(9)是滚动轴承(7)的轴承环。

6.根据权利要求5所述的调节传动装置，其特征在于，单列球轴承设为滚动轴承(7)。

7.根据权利要求1或2所述的调节传动装置，其特征在于，所述调节传动装置是用于改变往复式活塞发动机的压缩比的设备的部分或电动凸轮轴调节器的部分。