DE102004048196A1 - Exzentergetriebe, insbesondere mit Zykloiden-Triebstock-Verzahnung - Google Patents

Exzentergetriebe, insbesondere mit Zykloiden-Triebstock-Verzahnung Download PDF

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
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Abstract

Exzentergetriebe (10) sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen, insbesondere mit einer Zykloiden-Triebstock-Verzahnung, zum Verstellen zweier relativ zueinander beweglich angeordneter Teile im Kraftfahrzeug, mit einem von einem Drehantrieb (12) exzentrisch angetriebenen Exzenterrad (16), das abschnittsweise in einen Innenring (20, 22) greift, der im wesentlichen zumindest halbzylinderförmige Zahnelemente (24, 28, 52) aufweist, die in die Außenverzahnung (18, 42) des Exzenterrads (16) eingreifen, und einem Abtriebselement (34), das mittels Mitnahmeelementen (30) mit dem Exzenterrad (16) gekoppelt ist, wobei zwischen dem Exzenterrad (16) und dem Innenring (20, 22) und/oder zwischen dem Exzenterrad (16) und dem Abtriebselement (34) keine drehbaren Übertragungselemente, wie beispielsweise Wälzlager oder Lagerhülsen, angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Exzentergetriebe und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen, insbesondere mit einer Zykloiden-Triebstock-Verzahnung zum Verstellen zweier relativ zueinander beweglich angeordneten Teile im Kraftfahrzeug nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
  • Mit der DE 459 025 ist ein Über- oder Untersetzungsgetriebe zum Anbau an einen Elektromotor bekannt geworden, das als Exzentergetriebe nach Art eines Cyklo-Getriebes ausgebildet ist. Auf einer antreibenden Welle sind zwei Exzenter um 180° versetzt angeordnet, die über Wälzlager zwei Exzenterscheiben in eine Exzenterbewegung versetzten. Die Exzenterscheiben haben als Außenverzahnung bspw. einen geschlossenen wellenförmigen Kurvenzug, der mit drehbar auf Bolzen gelagerten Rollen zusammenwirkt, die an einem ein Hohlrad bildendes Gehäuse angeordnet sind. Auf den Exzenterscheiben sind des weiteren Mitnehmerbolzen angeordnet, auf denen drehbar rechteckige Gleitschuhe gelagert sind. Diese Gleitschuhe greifen in zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Mitnehmerführungen eines Mitnehmers, um das Drehmoment auf eine Abtriebswelle zu übertragen. Eine solche drehbare Lagerung der äußeren Rollen und der Mitnehmerelemente hat ein großes Volumen und ein hohes Gewicht des Getriebes zur Folge, so dass es für den Serieneinbau in Verstellantrieben im Kraftfahrzeug nicht geeignet ist.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Exzentergetriebe, sowie dessen Herstellungsverfahren, mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben den Vorteil, dass die kostspielige Fertigung und Montage von Lagerhülsen oder Wälzlagern zwischen dem Exzenterrad und dem Hohlrad und zwischen dem Exzenterrad und dem Abtriebselement entfällt. Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren und die Materialpaarung ist die dann auftretende Gleitreibung derart reduziert, dass der Wirkungsgrad nur unwesentlich schlechter ist, als die Rollreibung bei Getrieben mit drehbaren Lagerelementen. Durch die dabei verwendeten Werkstoffe und Herstellungsverfahren können sehr leichte Getriebe unter erheblicher Reduzierung der Teilezahl in günstiger Massenproduktion gefertigt werden.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale. Weist das Hohlrad als Innenverzahnung Zahnelemente auf, die im Sinne einer Zykloiden-Triebstock-Verzahnung zumindest halbzylinderförmig ausgebildet sind, bildet die Innenverzahnung mit der perizykloidischen Außenverzahnung immer einen konkavkonkav-Kontakt (im Gegensatz zur epizykloidischen Außenverzahnung), wodurch eine geringere Hertzsche Pressung und eine bessere Schmierfilmbildung beim Eingriff der beiden Verzahnungen entsteht. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad des Getriebes, bzw. werden die Präzisionsansprüche bei der Fertigung des Getriebes verringert. Außerdem wird hierdurch der Fertigungsaufwand und die Teilevielfalt des Getriebes deutlich reduziert.
  • Weist die Außenverzahnung keinen Unterschnitt auf, sind dadurch für den Eingriff der äußeren Zahnelemente lediglich halbzylinderförmige Elemente ausreichend. Diese können sehr einfach einteilig mit dem das Exzenterrad umgebenden Getriebegehäuse ausgebildet sein. Dies erlaubt eine sehr kostengünstige Fertigung des Getriebegehäuses mit integrierter Innenverzahnung mittels Spritzgussverfahren – gegebenenfalls mit entsprechenden zylinderförmigen Einlegeteilen.
  • Durch den gleichzeitigen Eingriff vieler Zahnelemente in die Außenverzahnung findet eine gleichmäßige Lastenverteilung auf das Exzenterrad statt, wodurch sich die Reibung an den Zahnflanken und an den Mitnehmerelementen verringert. Werden die Zahnelemente zusätzlich aus einem verschleißfesteren Material gefertigt, als die Verzahnung, kann trotz der Lagerung ohne Drehelemente eine lange Lebensdauer und ein hoher Wirkungsgrad des Getriebes erzielt werden.
  • Wird die Außenverzahnung im Gegensatz zu einer herkömmlichen „verschlungenen Perizykloide" ohne Unterschnitt ausgebildet, erfährt das Exzenterrad immer nur Kraftkomponenten hin zu dessen Mittelpunkt oder in tangentialer Richtung, aber keine Kräfte vom Mittelpunkt weg. Dadurch wird eine Vibrationsbelastung des Exzenterrads vermieden, was dessen Lebensdauer deutlich erhöht, bzw. leichtere Fertigungswerkstoffe erlaubt und die Geräuschbildung des Getriebes positiv beeinflusst. Durch die Ausbildung einer zumindest näherungsweise perizykloidischen Außenverzahnung des Exzenterrads wird die tangentiale Komponente für die eigentliche Drehmomentübertragung deutlich größer, als bspw. bei einer Epizykloiden-Verzahnung. Durch die damit verbundene Verringerung der radialen Kraftkomponenten reduziert sich die Belastung des Exzenterrads, wodurch das gesamte Exzentergetriebe durch den Wegfall von drehbaren Lagerelementen wesentlich kostengünstiger konstruiert werden kann. Die perizykloidische Außenverzahnung erlaubt eine größere Zahntiefe, wodurch die Exzentrizität des Getriebes größer gewählt werden kann.
  • Besonders günstig ist es, die perizykloidische Außenverzahnung derart auszubilden, dass im Moment des Austritts bzw. Eintritts der äußeren Zahnelemente in oder aus der Außenverzahnung die Normalkraft auf die Zahnflanke einen Winkel zwischen 0 und 40° zur der Tangentialrichtung hin zum Mittelpunkt des Exzenterrads aufweist. Besonders vorteilhaft ist die Wahl dieses Winkels zwischen 0 und 20°, da hierbei die auf das Exzenterrad wirkende Kraft fast ausschließlich als Tangentialkomponenten zur Momentübertragung genutzt wird.
  • In einer weiteren Ausführung ist das Exzenterrad elastisch ausgebildet, sodass sich dessen Außenverzahnung beim Eingriff in die äußeren Zahnelemente in gewissen Grenzen an die Zahnelemente anpassen kann. Dadurch stehen immer mehrere Zahnelemente im Eingriff mit der Außenverzahnung, wodurch eine bessere Versteifung des Getriebes unter Last und eine gute Belastbarkeit des Exzenterrads und der Verzahnung erzielt wird.
  • Werden mehrere Exzenterräder auf einer Achse angeordnet, die zusammen mit den entsprechenden Exzentern gegeneinander verdreht sind, können durch den gleichmäßigeren Eingriff der jeweiligen Außenverzahnung in den Innenring die Radialkräfte auf das Getriebe verringer werden, wodurch dessen Wirkungsgrad erhöht wird.
  • Durch die Herstellung des Exzenterrads mittels Spritzgießen, Stanzen oder Sintern können auch mathematisch kompliziertere Kurvenformen, wie die perizykloidische Außenverzahnung ohne Unterschnitt kostengünstig für die Massenproduktion geformt werden, da auf ein spangebendes Verfahren verzichtet werden kann. Bei diesen Fertigungsverfahren können Werkstoffpaarungen verwendet werden, die einen direkten drehelemente-freien Eingriff der Außenverzahnung in die drehfest am Innenring angeordneten Zahnelemente ermöglichen.
  • Bevorzugt wird das Exzenterrad dabei aus kostengünstigem Kunststoff oder Leichtmetall gefertigt, wodurch das Gewicht des Getriebes wesentlich verringert wird. Außerdem kann durch geeignete Wahl der Zahnelemente des Innenrings, bspw. Stahl die Reibung reduziert und damit der Wirkungsgrad und der Verschleiß optimiert werden.
  • Werden die Zahnelemente in einem Fertigungsschritt einstückig mit dem Getriebegehäuse hergestellt, kann hierfür bspw. günstig das Spritzguß-Verfahren verwendet werden. Die Zahnelemente sind für das Zusammenwirken mit der perizykloidischen Außenverzahnung ohne Unterschnitt als Halbzylinder direkt im Inneren des Innenrings angeformt. Bei der Verwendung von Kunststoff oder Aluminium, kann der Werkstoff des Exzenterrads wieder entsprechend optimierter Reibung abgestimmt werden.
  • Sind für höhere Belastungen als äußere Zahnelemente Stahlbolzen erforderlich, kann der Innenring prozessgünstig als Spritzguss-Teil mit stählernen Einlegeteilen hergestellt werden.
  • Alternativ können die Zahnelemente durch ein Stanz-Tiefzieh-Verfahren gefertigt werden, wobei der Innenring günstig einstückig mit dem Getriebegehäuse geformt wird. Dieses Verfahren eignet sich für besonders große zu übertragende Momente, da das Bauteil aus einem Stahlblech herstellbar ist. Somit kann ein solches Hochlast-Zykloiden-Getriebe sehr kompakt gebaut werden, wodurch das erfindungsgemäße Getriebe für eine Anwendung zum Verstellen beweglicher Teile im Kraftfahrzeug geeignet ist.
  • Zeichnungen
  • In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Exzentergetriebes,
  • 2 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Exzentergetriebes,
  • 3 einen Querschnitt einer Zykloiden-Triebstockverzahnung gemäß 1
  • 4 schematisch ein erfindungsgemäßes Exzenterrad, das mit korrespondierenden Außenbolzen kämmt und
  • 5 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Verzahnung sowie einen Ausschnitt einer Verzahnung nach dem Stand der Technik.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist schematisch als Exzentergetriebe 10 das Funktionsprinzip eines sogenannten Zykloiden-Getriebes dargestellt, bei dem auf einer Antriebswelle 12 zwei Exzenter 14 angeordnet sind. Auf den Exzentern 14 sind drehbar jeweils Exzenterräder 16 gelagert, die auch als Kurvenscheiben 16 bezeichnet werden. Das Exzenterrad 16 weist eine Außenverzahnung 18 auf, die mit einem als Innenring 20 ausgebildeten Hohlrad 22 kämmt. Der Innenring 20 besteht aus ringförmig angeordneten Zahnelementen 24, die hier als drehfeste Außenbolzen 28 ausgebildet sind. Durch die Differenz der Zähnezahl zwischen der Außenverzahnung 18 und dem Innenring 20 greift das Exzenterrad 16 immer nur abschnittsweise in den Innenring 20 ein, wodurch eine entsprechende Untersetzung realisiert ist. Das Drehmoment wird mittels Mitnahmeelementen 30, die in kreisrunde Aufnahmen 32 der Exzenterräder 16 greifen, auf ein Abriebselement 34 übertragen. Die Mitnahmeelemente 30 sind hier als drehfeste Mitnahmebolzen 38 des Abtriebselements 34 ausgebildet, die direkt, unmittelbar in den Aufnahmen 32 gleitend geführt werden. Die Exzenterräder 16 weisen jeweils eine runde Aussparung 15 auf, in der die Exzenter 14 direkt gleitend gelagert sind, derart, dass die Exzenterräder 16 drehversetzt eine Taumelbewegung um die Antriebswelle 12 ausführen. Zwischen den Exzenterrädern 16 und den anderen Getriebebauteilen 20, 34 sind auch keine drehbaren Lagerelemente angeordnet, so dass die Exzenterräder 16 nur direkt gleitend mit den Getriebebauteilen 14, 20, 34 zusammenwirken.
  • In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Exzentergetriebes 10 im Schnitt dargestellt, bei dem jeweils zwischen dem Exzenterrad 16 und dem Exzenter 14 und zwischen dem Exzenterrrad 16 und dem Abtriebselement 34 drehbare Lagerelemente angeordnet sind. Auf der Antriebswelle 12 mit den daran angeformten Exzentern 14 sind zwei Exzenterräder 16 gelagert, die um 180° gegeneinander verdreht angeordnet sind. Beide Exzenterräder 16 weisen eine perizykloidische Außenverzahnung 18 auf, die mit dem als Gehäuse 44 ausgebildeten Hohlrad 22 kämmen. Am Hohlrad 22 sind dabei mittels Fixierelementen 46 die Außenbolzen 28 drehfest gesichert und über einen Ring 21 am Gehäuse 44 abgestützt. Die als Außenbolzen 28 ausgebildeten Zahnelemente 24 greifen direkt gleitend in die Außenverzahnung 18 ein, ohne dass weitere drehbare Elemente 26 zwischen dem Exzenterrad 16 und dem Hohlrad 22 angeordnet sind. Die Außenverzahnung 18 ist hierbei als perizykloidische Kurvenform 42 ohne Unterschnitt ausgebildet, wie in den 3 bis 5 näher erläutert wird. In der oberen Bildhälfte befindet sich die Außenverzahnung 18 des rechten Exzenterrads 16 im maximalen Eingriff mit den Zahnelementen 24, während die Außenverzahnung 18 des linken Exzenterrads 16 genau an den Zahnelementen 24 vorbeidreht. Das Abtriebselement 34 weist drehfest angeordnete Mitnahmebolzen 38 auf die in kreisrunden Aufnahmen 32 der beiden axial benachbarten Exzenterräder 16 – im Sinne eines Parallelzapfen-Getriebes – greifen. Aufgrund der mehreren versetzt angeordneten Exzenterräder 16 wird das Drehmoment gleichmäßiger auf das Abtriebselement 34 übertragen, da die jeweiligen Außenverzahnungen 18 mit verschiedenen Abschnitten des Hohlrads 22 in Eingriff stehen. In der oberen Hälfte der 2 sind die Mitnahmeelemente 30 mittels Drehhülsen 36 oder Wälzlagern 37 in den Aufnahmen 32 gelagert, sodass sich die Mitnahmebolzen 38 darin abrollen. In der unteren Hälfte der 2 werden die Mitnahmebolzen 38 unmittelbar in den Aufnahmen 32 gleitend geführt, da keine zusätzlichen Lagerelemente 36, 37 angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel sind die Außenbolzen 28 aus Stahl und die Exzenterscheiben 16 aus Messing hergestellt, wodurch die Reibung der „Drehelemente-freien Verzahnung" verringert wird.
  • In weiteren Variationen des Ausführungsbeispiels werden die Exzenterräder 16 aus Kunststoff gespritzt, oder aus Metall gestanzt, bzw. gesintert. Bei der Verwendung von Kunststoff für das Exzenterrad 16 ist zwischen diesem und dem Exzenter 14 ein Wälzlager oder eine Lagerbuchse 48, bspw. aus Sintermaterial eingelegt. Die Außenbolzen 28 sind dabei entweder einstückig mit dem Gehäuse als Spritzgussteil, oder als metallene Einlegeteile im Spritzguss-Gehäuse ausgebildet. Durch die Ausbildung des Exzenterrads 16 als Kunststoffscheibe ist diese in gewissen Grenzen elastisch ausgebildet, so dass sich die Außenverzahnung 18 an die Form der äußeren Zahnelemente 24 anpasst und dadurch die Anzahl der in Eingriff stehenden Zahnelemente 24 erhöht wird.
  • 3 beschreibt ein Getriebe mit Zykloiden-Triebstock-Verzahnung gemäß einer Ansicht nach III-III aus 1. Die beiden gegeneinander verdreht angeordneten Exzenterräder 16 kämmen mit ihren Außenverzahnungen 18 mit den drehfest mit dem Innenring 20 verbundenen Zahnelementen 24, die hier als zylinderförmige Außenbolzen 28 ausgebildet sind. Die Außenverzahnung 18 ist als geschlossener zykloidischer Kurvenzug ausgeformt, der abschnittsweise direkt gleitend in die äußeren Zahnelemente 24 eingreift. Die eingreifenden Abschnitte der beiden Exzenterräder 16 liegen sich dabei gegenüber, so dass der Rundlauf des Getriebes erhöht ist. In 3 sind Normalkräfte 68 eingezeichnet, die von den ortsfesten Außenbolzen 28 auf Zahnflanken 64 der Außenverzahnung 18 einwirken. Ebenso üben die mit dem Abtriebselement 34 drehfest verbundenen Mitnahmeelemente 30 eine Gegenkraft 69 auf die Exzenterräder 16 aus, die aufsummiert zusammen mit den Normalkräften 68 eine resultierende Kraft 80 bilden, die auf das Exzenterrad 16 wirkt. In 3 weist die Außenverzahnung 18 relativ flache Zahnlücken 50 auf, wodurch die resultierende Kraft 80 relativ groß ist. Wird für die Außenverzahnung 18 eine perizykloidische Kurvenform 42 ohne Hinterschnitt verwendet, wird die Kraft 80 minimiert, wodurch die Reibbelastung der erfindungsgemäßen „drehelementfreien" Verzahnung 18, 24 deutlich reduziert wird.
  • In 4 ist eine erfindungsgemäße Verzahnung 18, 28 eines Getriebes 10 gemäß 2 im Querschnitt dargestellt. Der Innenring 20 ist nur schematisch dargestellt und weist bspw. einundfünfzig Zahnelemente 24 auf die als Triebstock-Verzahnung mit zumindest halbzylinderförmigen Außenbolzen 28 ausgebildet sind. Das Exzenterrad 16 weist eine Außenverzahnung 18 auf, die als Perizykloiden-Kurve 42 ohne Unterschnitt ausgebildet ist, die im Ausführungsbeispiel fünfzig Zahnlücken 50 aufweist. Die perizykloidische Außenverzahnung 42 weist verglichen mit einer Evolventen-Verzahnung oder einer epizykloidischen Kurvenform relativ tiefe Zahnlücken 50 auf, wodurch eine hohe Übersetzung (hier bspw. i = –50) erzielt wird, ohne dass die Gefahr eines „Durchschlupfens" bei hohen zu übertragenden Drehmomenten besteht. Da zur Wechselwirkung mit einer perizykloidischen Außenverzahnung 42 ohne Unterschnitt als Zahnelemente 24 lediglich Halbzylinder benötigt werden, können die Außenbolzen 28 als einstückig mit dem Hohlrad 22 ausgeformte Halbzylinder 52, oder als drehfest im Hohlrad 22 gelagerte Außenbolzen 28 ausgebildet sein.
  • Die 5 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen perizykloidischen Kurvenverlaufs 42 ohne Unterschnitt, im Eingriff mit einem Außenbolzen 28. Zum Vergleich ist gemäß dem Stand der Technik eine perizykloidische Außenverzahnung mit einem Unterschnitt 62 dargestellt, bei dem die Zahnform der Außenverzahnung eine Taille 63 aufweist. Die Verwendung des Begriffes perizykloidisch bezieht sich auf die Wahl technisch sinnvoller/realisierbarer Kurvenparameter und wird im Folgenden näher definiert. Eine perizykloidische Kurve 42 wird konstruiert, indem um einen kleineren festen Grundkreis ein den Grundkreis umfassender größerer Rollkreis abgerollt wird (Grundkreis befindet sich komplett innerhalb des Rollkreises). Dabei beschreibt ein fester Punkt auf dem Rollkreis eine verschlungene zykloidische Bahnkurve, bei der sich bei einem vollständigen Durchlauf das Rollkreises ein oder mehrere Punkte der Bahnkurve des Bahnpunktes überdecken. Von der perizykloidischen Kurve ist die geschweifte, epizykloidische Kurve zu unterscheiden, die durch das Abrollen eines Rollkreises auf dem Außenumfang eines Grundkreises entsteht (Rollkreis befindet sich komplett außerhalb des Grundkreises).
  • In 5 sind die beiden Außenbolzen 28 jeweils beim Ein- oder Austritt (66) in oder aus der Außenverzahnung 18 dargestellt, unmittelbar zu Beginn oder am Ende der Berührung zwischen dem Außenbolzen und der Zahnflanke 64 der Außenverzahnung 18. Bei der Perizykloiden-Kurve mit Unterschnitt 62 wirkt zu diesem Zeitpunkt aufgrund des Unterschnitts eine Normalkraft 68 auf die Zahnflanke 64, die eine Tangentialkomponente 70 und eine, das Exzenterrad 16 von dessen Mittelpunkt 67 wegziehende Radialkomponente 72, aufweist. Dringt der Außenbolzen 28 beim Durchschreiten der Taille 63 tiefer in die Zahnlücke 50 der Außenverzahnung 62 ein, (nicht dargestellt), tritt anstelle der vom Mittelpunkt 67 wegweisenden Radialkomponente 72 eine zum Mittelpunkt hinweisende Radialkomponente auf wodurch das Exzenterrad 16 einer ständigen Vibrationsbelastung ausgesetzt ist.
  • Bei der Perizykloiden-Kurve 42 ohne Unterschnitt weist die Normalkraft 68 am Austrittspunkt 66 immer nur Komponenten 70, 74 auf, die tangential zum Mittelpunkt 67, oder radial zum Mittelpunkt 67 hin ausgerichtet sind. Bei der in 4 dargestellten Kurve 42 ohne Unterschnitt weist die Normalkraft 68 ausschließlich eine Tangentialkomponente 70 ohne radiale Komponenten 72 oder 74 auf. Dieser Fall definiert einen Austrittswinkel 76 von 0° zwischen der Tangentialrichtung 71 und der Normalkraft 68. Erfindungsgemäß ist die Zahnflanke 64 der perizykloidischen Kurve 42 ohne Hinterschnitt derart ausgebildet, dass die Normalkraft 68 beim Eintritts- oder Austrittspunkt 66 der Zahnelemente 24 einen Austrittswinkel 76 im Bereich von 0 bis 40°, insbesondere von 0 bis 20° bildet. Ist der Austrittswinkel 76 näherungsweise 0°, tritt zum Zeitpunkt des Ein- oder Austritts 66 der Zahnelemente 24 nur eine minimale Gleitreibung zwischen Zahnflanke 64 und Außenbolzen 28 auf, sodass die gesamte, von dem Zahnelement 24 auf die Zahnflanke 64 einwirkende Normalkraft 68 zur Momentenübertragung genutzt wird.
  • Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann bspw. die konkrete Ausformung der Außenverzahnung 18 und die konkrete Ausgestaltung der Zahnelemente 24 entsprechend der Getriebeanwendung variiert werden, wobei durch das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren auch komplizierte Kurvenformen einfach in Serie produzierbar sind. Gemäß der Erfindung können jeweils zwischen dem Exzenterrad 16 und dem Exzenter 14 und/oder dem Abtriebselement 34 drehbare Lagerelemente 36, 37, 48 angeordnet werden, vorzugsweise kann jedoch aufgrund der erfindungemäßen Formgebung der Außenverzahnung 18 auf solche zusätzlichen Lagerelemente verzichtet werden. Durch geeignete Wahl der Materialpaarung zwischen den beweglichen Teilen, insbesondere einer Kunststoff-Metallkombination, kann die Gleitreibung zwischen diesen beweglichen Teilen weiter reduziert werden. Das Hohlrad 22 des Getriebes 10 kann bspw. auch in einem Hohlraum eines motorischen Antriebs angeordnet werden, wodurch ein sehr kompakter Verstellantrieb zum Verstellen beweglicher Teile im Kraftfahrzeug realisiert werden kann.

Claims (14)

  1. Exzentergetriebe (10), insbesondere mit einer Zykloiden-Triebstock-Verzahnung, zum Verstellen zweier relativ zueinander beweglich angeordneterer Teile im Kraftfahrzeug, mit einem von einem Drehantrieb (12) exzentrisch angetriebenen Exzenterrad (16), das abschnittsweise mit einem Innenring (20, 22) kämmt, an dem drehfest Zahnelemente (24, 28, 52) angeordnet sind, die in die Außenverzahnung (18, 42) des Exzenterrads (16) eingreifen, und einem Abtriebselement (34), das mittels Mitnahmeelementen (30) mit dem Exzenterrad (16) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Exzenterrad (16) und dem Innenring (20, 22) und/oder zwischen dem Exzenterrad (16) und dem Abtriebselement (34) keine drehbaren Übertragungselemente, wie beispielsweise Wälzlager oder Lagerhülsen, angeordnet sind.
  2. Exzentergetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnelemente (24, 28, 52) als im wesentlichen zumindest halbzylinderförmige Außenbolzen (28) ausgebildet sind.
  3. Exzentergetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (20, 22) als Getriebegehäuse (44) ausgebildet ist, worin die zumindest halbzylinderförmigen Zahnelemente (24, 28, 52) einstückig mit dem Getriebegehäuse (44) ausgeformt sind.
  4. Exzentergetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der zumindest halbzylinderförmigen Zahnelemente (24, 28, 52) gleichzeitig direkt gleitend in die Außenverzahnung (18) eingreifen, wobei die Zahnelemente (24, 28, 52) und die Außenverzahnung (18) aus einem Material unterschiedlicher Härte gefertigt.
  5. Exzentergetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnung des Exzenterrads (16) Zahnflanken (64) aufweist, auf die die eingreifenden Zahnelemente (24, 28, 52) des Hohlrads (22, 20) eine Normalkraft (68) ausüben, die ausschließlich Komponenten (74) zum Mittelpunkt (67) des Exzenterrads (16) hin und/oder Tangentialkomponenten (70) aufweist, und insbesondere keine Komponenten (72) radial vom Mittelpunkt (67) weg aufweist.
  6. Exzentergetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Austritt und/oder Eintritt (66) der Zahnelemente (24, 28, 52) aus der Außenverzahnung (18) die Normalkraft (68) einen Austrittswinkel (76) zwischen 0° und 40° – insbesondere zwischen 0° und 20° – bezüglich der Tangentialrichtung (71), hin zum Mittelpunkt (67) des Exzenterrads (16) aufweist.
  7. Exzentergetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterrad (16) zumindest im Bereich der Außenverzahnung (18) zur Anpassung an die zumindest halbzylinderförmige Zahnelemente (24, 28, 52) elastisch verformbar ist.
  8. Exzentergetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterrad (16) mehrere runde Aufnahmen (32) aufweist, in denen als Mitnahmebolzen (38) ausgebildeten Mitnahmeelemente (30) des Abtriebselements (34) unmittelbar gleitend geführt sind.
  9. Exzentergetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere, tangential gleichmäßig gegeneinander verdreht angeordnete Exzenterräder (16) mit Aussparungen 15, die unmittelbar gleitend auf Exzentern (14) geführt sind.
  10. Verfahren zum Herstellen eines Exzentergetriebes (10) mit einer Zykloiden-Triebstock-Verzahnung zum Verstellen zweier relativ zueinander beweglich angeordneterer Teile im Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem von einem Drehantrieb (12) exzentrisch angetriebenen Exzenterrad (16), das abschnittsweise in einen Innenring (20, 22) greift, der im wesentlichen zumindest halbzylinderförmige Zahnelemente (24, 28, 52) aufweist, die in die Außenverzahnung (18) des Exzenterrads (16) eingreifen und einem Abtriebselement (34), das mittels Mitnahmeelementen (30) mit dem Exzenterrad (16) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterrad (16) mittels Spritzgießen oder Stanzen oder Sintern geformt und mit der. Außenverzahnung (18) unmittelbar, direkt in die gegenüber dem Innenring (20, 22) drehfesten Zahnelemente (24, 28, 52) eingefügt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterrad (16) aus Kunststoff, Leichtmetall oder einer Metall-Legierung hergestellt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen zumindest halbzylinderförmige Zahnelemente (24, 28, 52) zusammen mit dem Getriebegehäuse (44) einteilig mittels Spritzgussverfahren, insbesondere aus Kunststoff oder Leichtmetall hergestellt werden.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen zumindest halbzylinderförmige Zahnelemente (24, 28, 52) als Einlegeteile, insbesondere Stahlbolzen (28), mit dem Innenring umspritzt werden.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Getriebegehäuse (44) integrierten, im wesentlichen zumindest halbzylinderförmige Zahnelemente (24, 28, 52) mittels eines kombinierten Stanz-Tiefzieh-Prozess – insbesondere aus Stahl – hergestellt werden.
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