CN114576333A - 谐波传动机构的弹性齿轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于谐波传动机构(1)的弹性齿轮(2)，所述弹性齿轮具有：圆柱形部段(15)，所述圆柱形部段具有齿部(7)；和法兰(16)，所述法兰与环形区域一件式地构成并且具有用于固定的孔(5)，其特征在于，所述法兰(16)除了用于固定的孔(5)之外还具有贯通孔(20)。

Description

谐波传动机构的弹性齿轮
本申请是申请号为201680073854.X、申请日为2016年10月13日、发明名称为“谐波传动机构的弹性齿轮”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于谐波传动机构的弹性齿轮，所述谐波传动机构尤其适合用在用于改变内燃机的压缩比的设备中，其中齿轮具有设为用于固定在壳体构件上的法兰。
背景技术
在任何情况下都具有弹性齿轮的谐波传动机构例如从EP 0 514 829 B1中以及从EP 0 741 256 B1中已知。在这两种情况下，柔性的齿轮具有厚的毂区域，所述毂区域能够固定在传动机构的壳体构件上，其中设有多个固定部位。齿轮的柔性通过齿轮之内的薄的横截面的区域实现。已知的传动机构应能够在小型的机器人或精密机器中使用。
设置用于在内燃机中、即在往复活塞式发动机的电凸轮轴调节器中使用的谐波传动机构例如从DE 10 2004 009 128 A1中、从DE 10 2013 220 220A1中以及从DE 10 2014202 060 A1中已知。
在调节时，在具有用于加固的法兰的弹性齿轮中，通过变形出现高的应力。尤其在过渡部位处，能够出现构件的持久的损坏，在所述过渡部位处，弹性齿轮例如与实心的链轮连接。为了防止损坏，在US 4 619 156 A1中提出，法兰区域设有孔，或者两个区域通过波纹管连接。两个变型形式实现径向的柔性，所述柔性提高构件的使用寿命。然而，这种齿轮仅适合用于传递小的力矩。
发明内容
本发明基于如下目的，相对于现有技术、尤其在弹性的、有齿的传动元件的可变形性和传动机构的持久性之间的尤其有益的关系方面改进谐波传动机构，其中整体上应实现尤其适合用于调节往复活塞式发动机的压缩比的设备和紧凑的构造。
所述目的通过根据本发明的谐波传动机构的柔轮以及通过根据本发明的谐波传动机构来实现。
具有至少一个根据本发明的弹性齿轮的传动机构包括壳体构件，在所述壳体构件上固定有弹性齿轮。弹性齿轮能够具有罐状形状，其中所述弹性齿轮能够是罐状传动机构的一部分。
齿轮的径向向外定向的法兰借助于连接装置保持在壳体构件上，所述连接装置具有多个用于固定的孔，尤其旋拧部位，以便将弹性齿轮沿环周方向固定在另一构件、例如链轮上。用于固定的孔与法兰的外部边缘间隔开。优选地，用于固定的孔圆形地构成并且其直径匹配于固定螺丝。
借助方向相关的刚性保持在壳体上的弹性齿轮具有连接于法兰、即连接于沿径向方向向外延伸的部段的、圆柱形的有齿部段作为圆柱形部段。圆柱形部段的齿部优选为外齿部，所述外齿部与传动机构的固定至壳体的内齿部啮合。由两个部段、即圆柱形的和面状的、环形的部段形成的弹性齿轮也称作为弹性角环或弹性凸缘套筒。
法兰根据本发明除了用于固定的孔之外还具有其他的贯通孔。所述其他的贯通孔在具有根据本发明的齿轮的谐波传动机构运行期间能够变形，从而解决变形的圆柱形部段与发挥加固效果的法兰的目标冲突。法兰在用于固定的孔的区域中是尤其承受负荷的。在所述区域中，所述法兰与固定至传动机构的构件或其他抗扭的构件固定地连接。由此，尤其在该联接区域中，法兰的变形变得困难。由于用于固定的孔，法兰宽度同时在该部位上降低，使得在此出现最高的负荷，并且在不具有根据本发明的构造的情况下引起裂纹。
通过根据本发明设置的贯通孔，法兰虽然继续变弱；但是同时所述贯通孔使所述法兰减轻动态变形，使得能够完成往复工作(Walkarbeit)。法兰的刚性的降低引起，在最高负荷的过渡半径中的应力和应变降低。在临界负荷的区域中，弹性齿轮由此变得更柔性，而在变形更小的区域中，弹性齿轮不变弱。与单纯的厚度降低相比，设置的孔允许材料明显更大幅地移位，借此降低应力峰值并且抑制材料疲劳。
因此优选地提出，卸荷的贯通孔在空间上靠近用于固定的孔设置。通过在朝向链轮法兰导入力的区域中的局部的容纳部能够引起法兰的结构上的变弱。
此外优选的是，贯通孔匹配于用于固定的孔的形状。如果所述用于固定的孔例如构成为具有圆形的直径的孔，那么贯通孔能够具有(aufgreifen)孔半径并且构成为弯曲的长孔，使得在两个孔之间的间距在部分角度区域上是恒定的。
在一个构成方式中，贯通孔沿环周方向观察设置在用于固定的孔之间。所述贯通孔借此位于相同的径向高度上，并且优选对称地设置在两个用于固定的孔之间。在此，在一个构成方式中提出，每两个用于固定的孔之间设置有刚好一个贯通孔。在另一实施方式中，也能够是多个贯通孔，那么其中所述贯通孔优选相同地构成。
在下一实施方式中提出，贯通孔径向地设置在用于固定的孔和圆柱形部段之间。这是有利的，因为能够以尽可能靠近进行稳定的法兰的方式拦截变形。尤其优选的是如下设置，在所述设置中，贯通孔的角度延伸覆盖(überstreicht)用于固定的孔。
贯通孔在一个设计方案中构成为长孔。长孔能够具有基本上恒定的宽度并且优选沿环周方向延伸。长孔不需要具有恒定的曲率；更确切地说提出，所述长孔匹配于用于固定的孔的造型。对此，在另一设计方案中能够提出，长孔宽度改变，以便确保最优的变形。
长孔的宽度优选小于贯通孔的宽度，并且长孔的长度优选长于贯通孔的长度。
贯通孔的数量优选对应于用于固定的孔的数量。
贯通孔能够朝向用于固定的孔的方向弯曲，从而在特定的角度范围上将其包围。因为直接在用于固定的孔周围的区域是尤其刚性的，所以紧邻用于固定的孔，材料的卸荷是尤其有效的。尤其地，贯通孔能够弯曲成，使得所述贯通孔围绕用于固定的孔形成子环形槽。
齿轮的圆柱形部段的、在齿部之外测量的壁厚在生产方面有利的实施方式中与法兰的壁厚一致。尤其地，法兰在固定部位的区域中也不加厚。尤其经济地，齿轮可作为一件式的钣金件制造。不需要的是，引入有针对性的材料去除，以沿轴向方向建立柔性。
弹性齿轮的沿径向方向延伸的、基本上位于唯一的平面中的法兰能够借助于螺栓保持在壳体构件上，其中为了建立附加的轴向间隙，在螺栓、凸缘和壳体构件之间能够插入中间件，所述中间件例如呈盘或复杂成形的间隔件的形式。整个法兰优选是平坦的。
固定有弹性齿轮的壳体构件能够为传动机构的可借助于牵引机构驱动的驱动轮。此外，这种驱动轮优选与提到的壳体构件抗扭地连接。
在弹性齿轮到壳体上的联接的沿环周方向期望的刚性和沿轴向方向期望的柔性之间出现的目标冲突通过如下实施方式可尤其好地解决，在所述实施方式中，不设置多于五个的固定部位，例如刚好五个固定部位。
本发明的优点尤其在于，通过弹性齿轮的圆柱形部段相对于法兰沿轴向方向的局部的脱耦，在转动运动的传递方面实现尤其高的精度，其中齿轮的有齿的圆柱形部段沿径向方向可以无妨碍地进行与运行相关的变形。
根据本申请的传动机构尤其适合于在具有电驱动的调节轴的电凸轮轴调节器中使用。示例性地，在该上下文中，参考文献DE 10 2013 220 220 A1和DE 10 2013 220 221A1。同样地，传动机构能够在如下设备中使用，所述设备用于调节往复活塞式机器的可变的压缩。
附图说明
下面，根据实施例的附图详细阐述本发明。在此部分示意性地示出：
图1示出谐波传动机构的弹性齿轮的端侧俯视图，
图2示出贯穿根据图1的谐波传动机构的纵剖面，
图3示出根据本发明的第一弹性齿轮的横截面，
图4示出根据图3的弹性齿轮的立体斜视图，
图5示出根据图3的弹性齿轮的纵剖面，
图6示出根据本发明的第二弹性齿轮的横截面，和
图7示出根据图6的弹性齿轮的立体斜视图。
具体实施方式
图1至3示出整体上用附图标记1表示的传动机构的一个实施例，所述传动机构构成为谐波传动机构并且具有弹性齿轮2。传动机构1作为高减速比的传动机构是内燃机的电凸轮调节器的一部分。关于传动机构1的原理功能，参照引用的现有技术。
传动机构1具有壳体构件3，所述壳体构件直接地或间接地经由未示出的牵引机构、即皮带或链由内燃机、即汽油发动机或柴油发动机的曲轴驱动。壳体构件3的转动运动借助于螺栓4无间隙地传递到弹性齿轮2上，所述螺栓固定在驱动轮3上。
用于固定弹性齿轮2的孔5具有圆形形状，各一个螺栓4插过所述孔。螺栓4的螺栓头用6表示。整体上，传动机构1具有五个螺栓4用于将弹性齿轮2固定在壳体构件3上。
弹性齿轮2的变形通过用9表示的波发生器产生，所述波发生器具有用12表示的外环以及椭圆形的内环10。外环12在每个运行状态中匹配于内环10的椭圆形的形状。弹性齿轮2又直接包围外环12，以匹配于其非圆形的形状。在轴承环10、12、即波发生器9的内环10和外环12之间，球11作为滚动体滚动。具有椭圆形的形状的外环12将弹性齿轮2在两个径向相对置的部位上压靠内部有齿的输出轮13。所述输出轮又抗扭地与内燃机的凸轮轴连接。
弹性齿轮2具有圆柱形的有齿的部段15以及连接于其上的、沿径向方向朝外延伸的法兰16，其中孔5处于法兰16中。弹性齿轮2的用7表示的齿部、当前为外齿部处于圆柱形部段15上。波发生器9的内环10通过未示出的、电驱动设备置于旋转。驱动内环10的轴为调节轴；传动机构1整体上为三轴传动机构。
根据图2的剖面穿过螺栓4中的一个。整体上，传动机构1对应于螺栓4的数量具有五个自由设定的环周部段17。在两个环周部段17之间分别存在用14表示的、在图2中示出的固定部位。在固定部位14处，法兰16接触壳体构件3，其中法兰16在该实施方式中在插入中间件18和前置件19的条件下借助于螺栓4保持在壳体构件3上。
图3至5示出根据本发明的第一弹性齿轮2。弹性齿轮具有齿部7作为外齿部，所述外齿部设置在圆柱形部段15上。在圆柱形部段15上连接有法兰16，所述法兰大约以90°弯曲。因此，在过渡部位上存在弯折区域21。法兰16具有用于五个用于固定的孔5。在相同的径向高度上，但是与用于固定的孔5角度错开地，设置有贯通孔20，其中所述贯通孔彼此间等距地并且相对于孔5等距地设置。贯通孔20减小构成为狭缝并且所述贯通孔旋转对称地设置，以便使法兰旋转对称地更柔软地构成。
经由孔5，弹性齿轮2与构件、例如凸轮轴调节器的链轮拧紧。
根据图6和7的第二实施例的弹性齿轮2除了贯通孔20的设置之外对应于第一实施例。附加地，所述弹性齿轮具有环形凸肩22，所述环形凸肩将法兰16分成外部的法兰区域23和内部的法兰区域24。内部的法兰区域24能够相对于外部的法兰区域23弯折。贯通孔20设置在环形凸肩22的径向高度上。其角度位置对应于用于固定的孔5的角度位置，以便将围绕孔5的承受高负荷的区域最优地卸荷。
借此，刚好夹紧的进而尤其加固的进而承受负荷的、围绕用于固定的孔5的区域被卸荷并且能够使弹性齿轮2实现比凸缘套筒更大的变形。贯通孔20彼此相同地构成并且具有长孔形状。
附图标记列表：
1 传动机构
2 弹性齿轮
3 壳体构件
4 螺栓
5 孔
6 螺栓头
7 齿部
8 连接装置
9 波发生器
10 内环
11 球
12 外环
13 输出轮
14 固定部位
15 圆柱形的有齿的部段
16 法兰
17 自由设定的环周部段
18 中间件
19 前置件
20 贯通孔
21 弯折区域
22 环形凸肩
23 外部的法兰区域
24 内部的法兰区域

Claims (10)

1.一种用于谐波传动机构(1)的弹性齿轮(2)，所述弹性齿轮具有：圆柱形部段(15)，所述圆柱形部段具有齿部(7)；和法兰(16)，所述法兰与环形区域一件式地构成并且具有与法兰边缘间隔开的用于固定的孔(5)，其中所述法兰(16)设置贯通孔(20)，所述贯通孔径向地设置在用于固定的所述孔(5)和所述齿部(7)之间，或沿环周方向观察设置在用于固定的孔(5)之间，
其特征在于，
所述贯通孔(20)中的每个与另一贯通孔(20)沿环周方向间隔开。
2.根据权利要求1所述的弹性齿轮，
其特征在于，
沿环周方向在每两个用于固定的孔(5)之间设置有一个或多个贯通孔(20)。
3.根据权利要求1所述的弹性齿轮，
其特征在于，
所述贯通孔(20)构成为长孔。
4.根据权利要求1所述的弹性齿轮，
其特征在于，
所述贯通孔(20)的数量对应于用于固定的所述孔(5)的数量。
5.根据权利要求3所述的弹性齿轮，
其特征在于，
所述贯通孔(20)沿径向方向具有恒定的宽度。
6.根据权利要求3所述的弹性齿轮，
其特征在于，
所述长孔朝向所述孔(5)弯曲，以在特定的角度范围上将所述孔(5)包围。
7.根据上述权利要求中任一项所述的弹性齿轮，
其特征在于，
所述法兰(16)和所述圆柱形部段(15)通过直角的弯折区域(21)连接，并且所述贯通孔(20)与所述弯折区域(21)间隔开。
8.根据权利要求7所述的弹性齿轮，
其特征在于，
所述法兰(16)具有环形凸肩(22)，所述环形凸肩将所述法兰(16)分成外部的法兰区域(23)和与所述弯折区域(21)连接的内部的法兰区域(24)，其中用于固定的所述孔(5)构成在所述外部的法兰区域(23)中，并且所述贯通孔构成在所述环形凸肩(22)中。
9.一种谐波传动机构(1)，所述谐波传动机构具有根据上述权利要求中任一项所述的弹性齿轮(2)和齿圈(13)，所述齿圈具有内齿部，所述内齿部与所述弹性齿轮(2)的齿部(7)在两个相对置的点上接合，其中所述弹性齿轮(2)经由所述孔(5)拧紧。
10.一种根据权利要求9所述的谐波传动机构(1)的应用，所述谐波传动机构作为机动车中的调节传动机构用于调节往复活塞式发动机的压缩比或用于相对于曲轴调节凸轮轴。
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