DE102009000648A1

DE102009000648A1 - Radialflexible Abrollbuchse

Info

Publication number: DE102009000648A1
Application number: DE102009000648A
Authority: DE
Inventors: Arthur Rupp; Karl.Heinz Wurst
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2010-08-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine radialflexible Abrollbuchse (1) für ein Wellgetriebe, bestehend aus einer im Wesentlichen in axialer Richtung der radialflexiblen Abrollbuchse (1) sich erstreckenden, rohrartigen Membran (2), welche eine Außenverzahnung (3) an ihrer Außenmantelfläche (4) trägt, wobei die rohrartige Membran (2) im Betrieb der radialflexiblen Abrollbuchse (1) umlaufend in radialer Richtung durch einen exzentrischen Antriebskern verformt ist. Um eine radialflexible Abrollbuchse anzugeben, deren Außenverzahnung keinen Eingriffsfehler im Betrieb aufweist, ist vorgesehen, dass die Außenverzahnung (3) in demselben oder nahezu demselben mit Hilfe einer Verformungseinrichtung (5) verformten Zustand wie in deren Betrieb gefertigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine radialflexible Abrollbuchse für ein Wellgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Radialflexible Abrollbuchsen oder flex-splines für Weltgetriebe (harmonic-drives) sind beispielsweise in der WO 02/36992 A1 , der DE 692 12 703 T3 oder der DE 697 01 776 T1 beschrieben. Die radialflexiblen Abrollbuchsen dienen als Teil stark untersetzender Getriebestufen solcher Wellgetriebe oder harmonic-drives und als Abtriebsglied oder sind drehfest in solchen Wellgetrieben angeordnet. Die radialflexible Abrollbuchse ist topfförmig gebildet und im Wesentlichen aus einer rohrartigen, dünnen Membran und einem radial zu der Längsachse der Abrollbuchse geführten Flanschbereich gebildet. Sie sind oft einstückig gebildet.
Die Außenmantelfläche der rohrartigen Membran trägt um ihren Umfang eine Außenverzahnung, die unter Wirkung der Aufweitung durch einen exzentrischen Antriebskern in eine Innenverzahnung eines zylinderförmigen Stützrings greift. Aufgrund einer Zähnezahldifferenz zwischen Außenverzahnung und Innenverzahnung ergibt sich eine geringe Relativgeschwindigkeit der Rotation von der radialflexiblen Abrollbuchse zu dem zylinderförmigen Stützring. Die Rotation des exzentrischen Antriebskerns wird stark untersetzt.
Die Fertigung der Außenverzahnung einer topfförmigen, radialflexiblen Abrollbuchse erfolgt in unverformtem Zustand der Abrollbuchse. In einem montierten Wellgetriebe wird die radialflexible Abrollbuchse in radialer Richtung verformt und mit der Innenverzahnung des Stützringes in Eingriff gebracht. Aufgrund der einsatzbedingten nachträglichen Umformung kommt es zu einer Abweichung der Eingriffstellung gegenüber der Fertigungsposition an der Verzahnung der radialflexiblen Abrollbuchse. Es treten Eingriffsfehler an der Verzahnung auf, die sich nachteilig in Bezug auf Geräusch, Verschleiß und Tragfähigkeit auswirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine radialflexible Abrollbuchse anzugeben, deren Außenverzahnung keinen Eingriffsfehler im Betrieb aufweist.
Die Aufgabe wird mit einer radialflexiblen Abrollbuchse mit dem Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch dass die Außenverzahnung der radialflexiblen Abrollbuchse in demselben oder nahezu demselben verformten Zustand der radialflexiblen Abrollbuchse gefertigt wird, der im Betrieb dieser beim Kämmen der beiden Verzahnungen eingenommen wird, indem eine Verformungseinrichtung die radialflexible Abrollbuchse aufweiet und anschließend ein beispielsweise mit einer Wiege oder dergleichen gesteuertes Werkzeug die Außenverzahnung in dem aufgeweiteten Bereich fertigt, ist ein bestmöglicher Eingriff der genannten Verzahnungen im Betriebszustand gewährleistet.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Verformung der radialflexiblen Abrollbuchse kann während der Fertigung verändert werden um so dynamischen Einflußgrößen beim Abwälzen der Außenverzahnung der radialflexiblen Abrollbuchse auf dem Stützring gerecht zu werden.
Es kann zweckmäßig sein, die Verformungseinrichtung und ein Werkzeug zur Herstellung der Außenverzahnung bei der Fertigung der Außenverzahnung um eine Längsachse der radialflexiblen Abrollbuchse zu drehen oder die Verformungseinrichtung und das Werkzeug ortsfest zu belassen und die radialflexible Abrollbuchse mit Hilfe einer Wiege und eines Werkstückhalters darauf für die einzelnen Abwälzschritte zu drehen.
Es kann zweckmäßig sein, den Keilwinkel des Werkzeugs zur Längsachse der radialflexiblen Abrollbuchse zu variieren. Die Außenverzahnung an der radialflexiblen Abrollbuchse kann eine feste oder variable Profilverschiebung aufweisen und spanabhebend oder nicht spanabhebend durch ein Fräs- oder Stoßverfahren gebildet werden. Die erfindungsgemäße radialflexible Abrollbuchse lässt sich in aller Art von Wellgetrieben, vorzugsweise in Wellgetrieben für Lenksysteme, wie etwa in einem Überlagerungsgetriebe für eine Hilfskraftlenkung eines Personenkraftwagens einsetzen.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegende Zeichnung wiedergegeben.
In der Zeichnung zeigt:
1a einen teilweisen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße radialflexible Abrollbuchse,
1b eine Draufsicht auf eine Verformungseinrichtung zur Fertigung der Aussenverzahnung der radialflexiblen Abrollbuchse in 1a,
2 einen teilweisen Längsschnitt durch eine radialflexible Abrollbuchse in unverformtem Zustand,
3 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Wellgetriebe gemäß dem Stand der Technik.
In 1a ist in einem teilweisen Längsschnitt entlang einer Längsachse 7 eine radialflexible Abrollbuchse 1 (flex-spline) für ein Wellgetriebe 8 (vgl. 3) gezeigt. Die radialflexible Abrollbuchse 1 ist topfförmig einstückig gebildet und besteht im Wesentlichen aus einer dünnwandigen, rohrartigen Membran 2, welche an ihrem einen axialen Ende 9 an ihrer Außenmantelfläche 4 eine Außenverzahnung 3 trägt. An ihrem axialen Ende 10, das dem Ende 9 gegenüberliegt, geht die rohrartige Membran 2 in einen Flanschbereich 14 mit vergrößerter Wandstärke über. Der Flanschbereich 14 besteht aus einem Boden 11 mit einer Innenverzahnung. Der Flanschbereich 14 mit seiner Innenverzahnung dient zur drehfesten, formschlüssigen Verbindung der radialflexiblen Abrollbuchse 1 mit einer Welle. Für dieselben Bauteile gelten dieselben Bezugszeichen in 2. In 1a ist die radialflexible Abrollbuchse 1 in einem radial aufgeweiteten Zustand im Gegensatz zu 2 gezeigt. Dazu dient eine in der Draufsicht in 1b gezeigte, ellipsenförmige Verformungseinrichtung 5, welche bei der Fertigung der Außenverzahnung 4 spanabhebend oder nicht spanabhebend im Eingriffsbereich eines schematisch dargestellten Werkzeugs 6 die radialflexible Abrollbuchse 1 in eine solche Position bringt, dass eine Positionierung von Werkrad und Werkzeug in der späteren Eingriffsposition der Außenverzahnung 3 mit einer Innenverzahnung 12 (vgl. 3) eines Stützrings 13 des Wellgetriebes 8 über die gesamte axiale Länge der Aussenverzahnung 3 gleichbleibend erfolgen kann. Im Gegensatz zu dem in 3 gezeigten Eingriff der Verzahnungen 3, 12 wie im Stand der Technik.

1: Abrollbuchse, radialflexibel
2: Membran
3: Aussenverzahnung
4: Aussenmantelfläche
5: Verformungseinrichtung
6: Werkzeug
7: Längsachse
8: Wellgetriebe
9: Ende, v. 2
10: Ende, v. 2
11: Boden
12: Innenverzahnung
13: Stützring
14: Flanschbereich
α: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 02/36992 A1 [0002]
- DE 69212703 T3 [0002]
- DE 69701776 T1 [0002]

Claims

Radialflexible Abrollbuchse für ein Weltgetriebe, bestehend aus einer im Wesentlichen in axialer Richtung der radialflexiblen Abrollbuchse (1) sich erstreckenden, rohrartigen Membran (2), welche eine Aussenverzahnung (3) an ihrer Aussenmantelfläche (4) trägt, wobei die rohrartige Membran (2) im Betrieb der radialflexiblen Abrollbuchse (1) umlaufend in radialer Richtung durch einen exzentrischen Antriebskern verformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenverzahnung (3) in demselben oder nahezu demselben, mit Hilfe einer Verformungseinrichtung (5) verformten Zustand wie in deren Betrieb gefertigt ist.
Radialflexible Abrollbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radial verformte Zustand der radialflexiblen Abrollbuchse (1) während der Fertigung der radialflexiblen Abrollbuchse (1) verändert wird.
Radialflexible Abrollbuchse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungseinrichtung (5) und/oder ein Werkzeug (6) zur Herstellung der Aussenverzahnung (3) bei der Fertigung der Aussenverzahnung (3) um eine Längsachse (7) der radialflexiblen Abrollbuchse (1) gedreht wird, wobei die radialflexible Abrollbuchse (1) stationär ist.
Radialflexible Abrollbuchse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Fertigung der Aussenverzahnung (3) die radialflexible Abrollbuchse (1) um ihre Längsachse (7) rotiert und die Verformungseinrichtung (5) und das Werkzeug (6) stationär sind.
Radialflexible Abrollbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (6) zur Darstellung der Aussenverzahnung (3) in Längsrichtung der Längsachse (7) in einem definierten Winkel (α) geführt ist.
Radialflexible Abrollbuchse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) 0° zu der Längsachse (7) beträgt.
Radialflexible Abrollbuchse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) ein spitzer Winkel ist.
Radialflexible Abrollbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenverzahnung (3) eine feste oder variable Profilverschiebung aufweist.
Radialflexible Abrollbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet dass die Aussenverzahnung (3) spanabhebend oder nicht spanabhebend gebildet ist.
Radialflexible Abrollbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenverzahnung (3) durch Abwälz- oder Profilstoßen gebildet ist.
Radialflexible Abrollbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenverzahnung (3) durch Abwälzfräsen oder Profilfräsen gebildet ist.
Radialflexible Abrollbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die radialflexible Abrollbuchse (1) in einem Lenkgetriebe oder Überlagerungsgetriebe eines Lenksystems für ein Fahrzeug eingesetzt ist.