CN117255890A - 致动齿轮以及用于组装机电凸轮轴调节器的致动齿轮的方法 - Google Patents

致动齿轮以及用于组装机电凸轮轴调节器的致动齿轮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种机电凸轮轴调节器的致动齿轮(1)，特别是谐波驱动装置，所述致动齿轮包括：驱动轮(2)，驱动轮设计为环形齿轮；内部带齿的输出元件(9)，输出元件以径向游隙安装在驱动轮(2)中；另一内部带齿元件(16)，另一内部带齿元件紧固至驱动轮(2)，并且另一内部带齿元件的内齿部(15)具有与输出元件(9)的内齿部(10)相对应的直径；以及调节器组件(22)，调节器组件由波发生器(23)和能够通过所述波发生器变形的外部带齿的柔性齿轮元件(24)形成，该柔性齿轮元件(24)的外齿部(25)与输出元件(9)的内齿部(10)以及另一元件(16)的内齿部(15)两者啮合，并且在另一内部带齿元件(16)与驱动轮(2)的凹部(6)的内周缘表面(7)之间形成环形间隙(35)，该环形间隙的宽度至少部分地大于输出元件(9)的径向游隙。

Description

致动齿轮以及用于组装机电凸轮轴调节器的致动齿轮的方法
技术领域
本发明涉及致动齿轮，特别是呈谐波驱动装置形式的致动齿轮，并且涉及用于组装机电凸轮轴调节器的致动齿轮的方法。
背景技术
例如从EP 2 638 257 B1已知具有致动齿轮的凸轮轴调节器。这种已知的凸轮轴调节器具有作为驱动单元的一部分的驱动环形齿轮。驱动环形齿轮的内侧表面形成用于输出单元的外侧表面的滑动支承表面，其中，滑动支承表面被旋转限制轮廓中断。
谐波驱动装置本质上具有柔性齿轮元件。这种齿轮元件可以是呈简单的环的形式，即挠性环。替代性地，谐波驱动装置的柔性齿轮元件可以描述为罐形、帽形或更复杂的形状。在例如文献DE 10 2017 116 729 A1、DE 10 2017111 223B3、DE 10 2017 114 053B3和DE 10 2008 053 915 A1中描述了具有谐波驱动装置的凸轮轴调节器的各种设计。在所有这些情况下，针对凸轮轴驱动装置提供了带。
例如，在DE 10 2018 116 648 A1或DE 10 2018 123 305 A1中公开了一种用于组装谐波驱动装置的方法。在这种情况下，谐波驱动装置的驱动元件被设计为链轮。
本发明解决了指定与前述现有技术相比更先进的组装机电凸轮轴调节器的方式的问题，其中，目的是在批量生产条件下实现高水平的工艺可靠性并避免机械规格过高。
发明内容
根据本发明，该问题通过根据权利要求1的用于组装机电凸轮轴调节器的致动齿轮的方法来解决。该问题同样通过具有权利要求6的特征的致动齿轮来解决。下面结合致动齿轮或整个凸轮轴调节器说明的本发明的任何实施方式和优点也类似地适于用于组装的方法，并且结合用于组装的方法说明的本发明的任何实施方式和优点也类似地适于致动齿轮或整个凸轮轴调节器。
凸轮轴调节器的致动齿轮尤其是谐波驱动装置。作为输入侧的致动齿轮的可旋转部件，设置有包括设计为环形齿轮的驱动轮和具有内齿部的元件的壳体组件。在经由牵引装置调节凸轮轴的驱动的情况下，驱动轮是带轮或链轮或牢固地连接至带驱动装置的这种元件的部件。
当致动齿轮被设计为谐波驱动装置时，由所述壳体组件形成腔，除其他之外，在该腔中布置有波发生器。在每种情况下，腔包括具有内齿部的输出元件。在组装期间，该内齿部必须与待连接至驱动轮的元件的内齿部对准。后一个元件在下文中也称为另一内部带齿元件，以将其与输出元件区分开。
设计为谐波驱动装置的致动齿轮按以下步骤组装：
-提供设计为环形齿轮的驱动轮、内部带齿的输出元件、另一内部带齿元件以及特别是呈挠性环的形式的外部带齿的柔性齿轮元件，输出元件的外径与驱动轮的内径匹配，另一内部带齿元件的内齿部具有与输出元件的内齿部相对应的直径，柔性齿轮元件围绕波发生器并与波发生器一起形成调节器组件，
-将输出元件插入到驱动轮中，
-将调节器组件部分地插入到输出元件中，使得柔性齿轮元件的外齿部与输出元件的内齿部部分地啮合，
-将另一内部带齿元件安置在柔性齿轮元件上，使得柔性齿轮元件的外齿部也与另一元件的内齿部部分地啮合，从而将两个内部带齿元件在驱动轮中对准，
-将另一内部带齿元件固定在驱动轮上的对准位置，从而在其部件、即驱动轮和另一内部带齿元件的最终对准中完成壳体组件。
另一内部带齿元件特别地借助于螺纹连接件来固定，其中，可以在另一内部带齿元件与驱动轮之间放置密封件。对于输出元件以及另一内部带齿元件的内齿部的直径，适用以下规定：除了制造公差外，这些齿部的齿顶圆和齿根圆是相同的。节圆彼此略有不同。两个齿部的齿数通常彼此相差二。
可选地，在另一内部带齿元件上和输出元件的端面上存在组装辅助轮廓，这使得更容易将另一内部带齿元件安置在柔性齿轮元件上并且将另一内部带齿元件推进到其最终轴向位置。输出元件和另一内部带齿元件相对于前述元件的中心轴线以及因此整个致动齿轮的中心轴线在径向方向上的对准在这种情况下也由柔性外部带齿的齿轮元件执行。组装辅助轮廓可以例如以另一内部带齿元件中的环形凹槽和输出元件的环形部段的形式存在，其中，环形部段以游隙接合在环形凹槽中，特别是以径向方向上的游隙接合在环形凹槽中。以类似的方式，环形周向腹板可以替代性地存在于另一内部带齿元件上并且环形凹槽存在于输出元件的端面上。在任何情况下，组装辅助轮廓都不会妨碍输出元件的自由旋转性。
作为便于组装的另一装置，驱动轮可以具有端面凹部，当安置在柔性齿轮元件上时，另一内部齿性元件以间隙配合插入到该端面凹部中。该间隙配合导致在完全组装的致动齿轮中在另一内部带齿元件与驱动轮之间形成环形间隙。
环形间隙优选地在驱动轮与另一内部带齿元件之间具有最小距离。特别优选地，最小距离大于输出元件的径向游隙。
为了允许在间隙配合中进行定位，环形间隙沿着驱动轮和另一内部带齿元件径向重叠的整个轴向区域延伸。优选地，环形间隙在其轴向路线上具有恒定的深度。
因此，致动齿轮包括：驱动轮，该驱动轮设计为环形齿轮；内部带齿的输出元件，该输出元件以径向游隙安装在驱动轮中；另一内部带齿元件，该另一内部带齿元件紧固至驱动轮且其内齿部具有对应于输出元件的内齿部的直径；以及调节器组件，该调节器组件由波发生器和能够通过所述波发生器变形的外部带齿的齿轮元件形成，其中，该齿轮元件的外齿部与输出元件的内齿部以及另一元件的内齿部两者啮合，并且其中，在另一内部带齿元件与驱动轮的凹部的内周缘表面之间形成环形间隙，该环形间隙的宽度至少部分地、特别是完全大于输出元件的径向游隙。
根据可能的另一改进方案，致动齿轮的另一内部带齿元件具有环形凹槽，输出元件的环形部段以游隙接合在该环形凹槽中。这有助于以已经解释的方式组装致动齿轮。
另一内部带齿元件可选地具有附加功能。该元件可以例如具有设置为密封表面并且背离输出元件的筒形部段。因此，致动齿轮特别适合于具有干式带驱动装置的凸轮轴调节器。
附图说明
下文借助于附图更详细地说明了本发明的两个示例性实施方式。在附图中：
图1以截面图示出了机电凸轮轴调节器的致动齿轮的第一实施方式，
图2示出了根据图1的致动齿轮的细节，
图3和图4以类似于图1和图2的图示示出了致动齿轮的另一实施方式。
具体实施方式
除非另有陈述，否则以下说明涉及两个示例性实施方式。在所有附图中，彼此对应或具有基本相同效果的部分用相同的附图标志标记。
设计为谐波驱动装置的致动齿轮1是未进一步示出的机动车辆中的内燃发动机的机电凸轮轴调节器的一部分。关于谐波驱动装置的基本结构和功能，参照开头处引用的现有技术。
在当前情况下被设计为带轮的驱动轮2以本身已知的方式由内燃发动机的凸轮轴驱动并且以凸轮轴速度的一半旋转。驱动轮2被设计为环形齿轮并具有外筒形部段3、盘形部段4和内筒形部段5。待调节的凸轮轴插入内筒形部段5中。未示出并且干运行的齿形带在内燃发动机的操作期间接合在驱动轮2的外周缘表面上的齿部21中。在当前情况下，齿部21直接由驱动轮2形成。替代性地，齿部21可以由连接至驱动轮2的单独的带轮形成。
在外筒形部段3中，在端面上、即在与内筒形部段5相反的一侧存在凹部6，通过该凹部形成内周缘表面7。滑动表面8由外筒形部段3的邻接凹部6的区域形成，输出元件9安装在该滑动表面中。与驱动轮2类似，输出元件9具有环形齿轮的形式，其中在这种情况下，外筒形部段用11表示，底部即盘形部段用12表示，并且内筒形部段用13表示。在凸轮轴调节器的组装状态下，输出元件9牢固地连接至待调节的凸轮轴，即进气凸轮轴或排气凸轮轴。
输出元件9的外筒形部段11具有内齿部10，该内齿部近似延伸至输出元件9的用14表示的端面。内齿部10的节圆直径与由另一内部带齿元件16提供的齿部15的节圆直径一致。另一内部带齿元件16与驱动轮2一起形成致动齿轮1的壳体，通常也称为壳体组件，用39表示。
内齿部15位于内部带齿元件16的盘形部段17上。筒形部段18在背离输出元件9的一侧从盘形部段17延伸，通过该筒形部段形成密封表面19。密封表面19设置成用于接触未示出的轴密封件。盘形部段17径向向内延伸、与齿部15相邻、呈内径向部段20的形式，该内径向部段平行于输出元件9的底部12布置。
内径向部段20和底部12在轴向方向上界定内部空间，也简称为调节轴的调节器组件22位于该内部空间中。调节器组件22的部件是波发生器23和柔性齿轮元件24，即挠性环。柔性齿轮元件24的齿部用25表示。
波发生器23包括具有非圆形、椭圆形内环27的滚动轴承26，在当前情况下为滚珠轴承的形式的滚动轴承，该波发生器可以经由螺栓28电力驱动，其中，补偿联接件可以连接在致动器与内环27之间。滚动轴承26的用29表示的滚动元件、即滚珠在保持架30中被导引并接触外环31，与内环27相比，外环是柔性的并且永久地适应内环27的非圆形形状。柔性齿轮元件24围绕外环31，但未与其牢固地连接。齿部10、15、25的略微不同的齿数以本身已知的方式确保内环27相对于驱动轮2的完整旋转被转换成驱动轮2与输出元件9之间的仅略微枢转，由此致动齿轮1被设计为高减速齿轮。由此产生的凸轮轴的相位位置的调节受到旋转角限制部36的限制，旋转角限制部由驱动轮2和输出元件9的轮廓形成。
当组装致动齿轮1时，输出元件9首先插入到驱动轮2中。输出元件9的外径与滑动表面8的直径匹配，使得输出元件9以最小的径向游隙安装在驱动轮2中。在将输出元件9插入到驱动轮2中之后，调节轴被尽可能地插入到输出元件9中，使得外齿部25部分地接合在内齿部10中，即在正好两个直径上相反的点处。
随后，组装并对准另一内部带齿元件16，其中，密封件32预先放置在凹槽33中，凹槽位于驱动轮2的端面上。齿部15被推动到柔性齿轮元件24的齿部25上，从而将元件2、9、16对准。在对准状态下，另一内部带齿元件16借助于螺钉34永久地固定至驱动轮2。这留下了用35表示的环形间隙，该环形间隙形成在盘形部段17的外周缘表面与内周缘表面7之间。环形间隙35的宽度明显超过驱动轮2中的输出元件9的径向游隙，并且定尺寸成使得内部带齿元件16的对准不被柔性齿轮元件24阻碍。
为了便于所描述的组装，在根据图3和图4的示例性实施方式中，环形部段38形成在输出元件9的端面14上，该环形部段设置成接合在内部带齿元件16的环形凹槽37中。同样在轮廓37、38的情况下，存在径向游隙，该径向游隙对于柔性齿轮元件24对元件2、9、16的对准没有限制作用。
附图标记列表
1 致动齿轮
2 驱动轮
3 驱动轮的外筒形部段
4 驱动轮的盘形部段
5 驱动轮的内筒形部段
6驱动轮的外筒形部段中的凹部
7 凹部的内周缘表面
8 驱动轮中的滑动表面
9 输出元件
10 输出元件的内齿部
11 输出元件的外筒形部段
12 输出元件的底部
13 输出元件的内筒形部段
14 输出元件的端面
15另一内部带齿元件的齿部
16另一内部带齿元件
17内部带齿元件的盘形部段
18内部带齿元件的筒形部段
19 密封表面
20 内径向部段
21 驱动轮的齿部
22 调节器组件
23 波发生器
24 柔性齿轮元件
25 柔性齿轮元件的齿部
26滚动轴承、滚珠轴承
27 内环
28 螺栓
29滚动元件、滚珠
30 保持架
31 外环
32 密封件
33 凹槽
34 螺钉
35 环形间隙
36 旋转角限制部
37 环形凹槽
38 环形部段
39 壳体

Claims (9)

1.一种用于组装机电凸轮轴调节器的致动齿轮(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供设计为环形齿轮的驱动轮(2)、内部带齿的输出元件(9)、另一内部带齿元件(16)以及外部带齿的柔性齿轮元件(24)，所述输出元件的外径与所述驱动轮(2)的内径匹配，所述另一内部带齿元件的内齿部(15)具有与所述输出元件(9)的内齿部(10)相对应的直径，所述柔性齿轮元件围绕波发生器(23)并与所述波发生器一起形成调节器组件(22)，
-将所述输出元件(9)插入到所述驱动轮(2)中，
-将所述调节器组件(22)部分地插入到所述输出元件(9)中，使得所述柔性齿轮元件(24)的外齿部(25)与所述输出元件(9)的内齿部(10)部分啮合，
-将所述另一内部带齿元件(16)安置在所述柔性齿轮元件(24)上，使得所述柔性齿轮元件的外齿部(25)也与所述另一元件(16)的内齿部(15)部分啮合，从而将两个内部带齿元件(9、16)在所述驱动轮(2)中对准，
-将所述另一内部带齿元件(16)固定在所述驱动轮(2)上的对准位置中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述另一内部带齿元件(16)被旋拧至所述驱动轮(2)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述另一内部带齿元件(16)与所述驱动轮(2)之间放置有密封件(32)。
4.一种致动齿轮(1)，包括：
-驱动轮(2)，所述驱动轮设计为环形齿轮，
-具有内齿部(10)的内部带齿的输出元件(9)，所述输出元件以径向游隙安装在所述驱动轮(2)中并且具有内周缘表面(7)，
-具有内齿部(15)的另一内部带齿元件(16)，所述另一内部带齿元件紧固至所述驱动轮(2)，所述另一内部带齿元件的内齿部(15)具有与所述输出元件(9)的内齿部(10)相对应的直径，以及
-调节器组件(22)，所述调节器组件由波发生器(23)和具有外齿部(25)的外部带齿的柔性齿轮元件(24)形成，所述柔性齿轮元件能够通过所述波发生器变形，其中，所述外齿部与所述输出元件(9)的内齿部(10)以及所述另一内部带齿元件(16)的内齿部(15)两者啮合，
其特征在于，
所述另一内部带齿元件(16)以及所述驱动轮(2)的所述内周缘表面(7)在它们的径向重叠的整个轴向区域中形成环形间隙(35)。
5.根据权利要求4所述的致动齿轮，其特征在于，所述驱动轮(2)上的所述另一内部带齿元件(16)以间隙配合插入到所述驱动轮(2)的凹部(6)中。
6.根据权利要求4或5所述的致动齿轮，其特征在于，两个内部带齿元件(9、16)形成凹槽弹簧组合(37、38)，从而允许旋转自由度。
7.根据权利要求4、5或6所述的致动齿轮，其特征在于，所述另一内部带齿元件(16)具有环形凹槽(37)，所述输出元件(9)的环形部段(38)以游隙接合在所述环形凹槽中。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的致动齿轮，其特征在于，所述驱动轮(2)被设计为带轮。
9.根据权利要求4至8中的任一项所述的致动齿轮，其特征在于，所述另一内部带齿元件(16)具有设置为密封表面(19)并且背离所述输出元件(9)的筒形部段(18)。
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