DE102010037183B4

DE102010037183B4 - Spannungswellengetriebe, insbesondere Überlagerungsgetriebe für eine Fahrzeuglenkung

Info

Publication number: DE102010037183B4
Application number: DE201010037183
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Ovalo GmbH
Current assignee: Ovalo GmbH
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2015-01-22
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: DE102010037183A1

Abstract

Spannungswellengetriebe (1), insbesondere Überlagerungsgetriebe für eine Fahrzeuglenkung, mit einer Abtriebswelle (3), die mittels eines Abtriebslagers (4) drehbar gelagert ist und die einen Verzahnungsteil (5) mit einer Innenverzahnung (6) aufweist, und mit einem elastisch verformbaren Rohr (7), das eine in die Innenverzahnung (6) eingreifende Außenverzahnung (9) aufweist, wobei die Innenverzahnung (6) und die Außenverzahnung (9) in einer Verzahnungsebene (19) angeordnet sind, und wobei das verformbare Rohr (7) von einem Wellengenerator (12) und seinem Wellengeneratorlager (14) in eine ovale Form gedrückt wird, die bei Drehung des Wellengenerators (12) innerhalb des elastisch verformbaren Rohres (7) umläuft, sodass sich die Außenverzahnung (9) des elastisch verformbaren Rohres (7) auf der Innenverzahnung (6) des Verzahnungsteils (5) abwälzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebslager (4) in der Verzahnungsebene (19) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannungswellengetriebe, insbesondere ein Überlagerungsgetriebe für eine Fahrzeuglenkung, mit einer Abtriebswelle, die mittels eines Abtriebslagers drehbar gelagert ist und die einen Verzahnungsteil mit einer Innenverzahnung aufweist, und mit einem elastisch verformbaren Rohr, das eine in die Innenverzahnung eingreifende Außenverzahnung aufweist, wobei die Innenverzahnung und die Außenverzahnung in einer Verzahnungsebene angeordnet sind, und wobei das verformbare Rohr von einem Wellengenerator und seinem Wellengeneratorlager in eine ovale Form gedrückt wird, die bei Drehung des Wellengenerators innerhalb des elastisch verformbaren Rohres umläuft, sodass sich die Außenverzahnung des elastisch verformbaren Rohres auf der Innenverzahnung des Verzahnungsteils abwälzt.
Aus DE 10 2007 051 418 A1 ist ein Getriebe für ein Fahrzeuglenksystem bekannt. Das Getriebe dient dazu, den von einem Fahrer ausgeübten Lenkbewegungen zusätzliche Lenkbewegungen zu überlagern. Das Getriebe weist eine Eingangswelle auf, die mit einem Flexspline drehfest verbunden ist. Darüber hinaus weist das Getriebe eine Ausgangswelle auf, die drehfest mit einem Circularspline verbunden ist. Der Flexspline ist mit einer Außenverzahnung versehen, die mit einer Innenverzahnung des Circularsplines in Eingriff steht. Innerhalb des Flexspline ist ein elektromotorisch angetriebener Wellengenerator angeordnet. Der Circularspline ist mit als Wälzlager ausgebildeten Stützmitteln drehbar gelagert.
Aus DE 197 14 528 A1 ist ein Umlaufgetriebe mit einer Antriebswelle, einem von der Antriebswelle angetriebenem Planeten, der zwei Verzahnungsbereiche aufweist, einer Drehmomentstütze, mit der ein erster Verzahnungsbereich des Planeten kämmt, und einer Abtriebswelle, die über den zweiten Verzahnungsbereich des Planeten angetrieben ist, bekannt. Die Antriebswelle weist einen Exzenterabschnitt auf, auf dem der Planet drehbar um eine Exzenterachse gelagert ist. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Abtriebswellenlagerung vorgesehen, die in der Ebene eines der Verzahnungsbereiche angeordnet ist. Vollkommen unabhängig von diesem Ausführungsbeispiel ist ein Getriebe mit einem flexiblen Rolllenkkranz offenbart.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Spannungswellengetriebe derart zu verbessern, dass ohne Einbußen bezüglich der Höhe zu übertragenden Drehmomente eine leichtere und/oder platzsparendere Ausführung ermöglicht ist.
Die Aufgabe wird durch ein Spannungswellengetriebe gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Abtriebslager in der Verzahnungsebene angeordnet ist.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das zur Lagerung der Abtriebswelle ohnehin nötige Abtriebslager eine zusätzliche Funktion, nämlich die Funktion, zumindest den Verzahnungsteil der Abtriebswelle radial zu stabilisieren, übernehmen kann. Hierdurch ist es ermöglicht, die Abtriebswelle wesentlich dünnwandiger auszuführen als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Spannungswellengetrieben.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Spannungswellengetrieben muss die Abtriebswelle im Bereich des Verzahnungsteils – also dort, wo es de facto einen Circularspline oder einen Dynamicspline bildet – eine ausreichende Resistenz gegen axiale Aufweitungen aufweisen, weil sonst, insbesondere beim Übertragen von größeren Drehmomenten, die Gefahr besteht, dass die Verzahnung zwischen dem verformbaren Rohr und der Abtriebswelle überspringt und vielleicht sogar beschädigt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Spannungswellengetriebe ist die vorgenannte Problematik dadurch vermieden, dass das Abtriebslager vorzugsweise dazu ausgebildet und derart angeordnet ist, dass es einer radialen Aufweitung des Verzahnungsteils entgegenwirkt.
Insbesondere hierzu ist bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannungswellengetriebes vorgesehen, dass das Abtriebslager den Verzahnungsteil – vorzugsweise direkt – umgreift.
In ebenfalls vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass das Abtriebslager koaxial zum Verzahnungsteil angeordnet ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Abtriebslager axial mittig zur Innenverzahnung und/oder zur Außenverzahnung angeordnet.
Vorzugsweise ist die Verzahnungsebene in der sowohl die Verzahnung der Abtriebswelle als auch die Verzahnung des verformbaren Rohres angeordnet sind, senkrecht zur Drehachse der Antriebswelle angeordnet.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannungswellengetriebes ist vorgesehen, dass zumindest der Verzahnungsteil der Abtriebswelle derart dünnwandig ausgeführt ist, dass nicht alle bei bestimmungsgemäßen Gebrauch des Spannungswellengetriebes auftretenden Drehmomente, insbesondere nicht die Spitzendrehmomente, ohne die den Verzahnungsteil stabilisierende Funktion des Abtriebslagers übertragbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Wellengenerator in dem verformbaren Rohr und/oder in der Verzahnungsebene angeordnet ist.
Das Abtriebslager kann vorteilhafterweise als Wälzlager, insbesondere als Kugel- oder Rollenlager ausgeführt sein. Alternativ ist es auch möglich, das Abtriebslager als Gleitlager auszuführen.
Die Abtriebswelle kann in vorteilhafter Weise einstückig, jedoch auch mehrstückig – beispielsweise bestehend aus einem Circularspline und einer mit dem Circularspline direkt oder indirekt verbundenen Welle – ausgebildet sein.
Besonders vorteilhafterweise lässt sich das erfindungsgemäße Spannungswellengetriebe in einer Überlagerungslenkung eines Fahrzeuges einsetzen.
Die Erfindung hat – neben den bereits erwähnten Vorteilen – auch den Vorteil, dass im Durchmesser kleinere Abtriebslager eingesetzt werden können, als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Spannungswellengetrieben.
Darüber hinaus können – wie bereits erwähnt – einige Getriebebauteile, insbesondere zumindest Teile der Abtriebswelle, dünnwandig und damit leichter ausgeführt werden, sodass sowohl Material als auch Gewicht eingespart wird; dies ohne die Drehmoment-Übertragungskapazität des Spannungswellengetriebes zu reduzieren. Alternativ ist es natürlich auch möglich, unter Beibehaltung der Wandstärken der Abtriebswelle, insbesondere im Verzahnungsteil, ein Spannungswellengetriebe zu schaffen, das eine vergrößerte Drehmoment-Übertragungskapazität aufweist.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Spannungswellengetriebes besteht darin, dass der axiale Bauraum zumindest teilweise reduziert werden kann.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
Es zeigt:
1 ein erfindungsgemäßes, als Überlagerungsgetriebe für eine Fahrzeuglenkung ausgeführtes Spannungswellengetriebe.
1 zeigt schematisch einen Ausschnitt im Wesentlichen einer Überlagerungslenkung, die ein Spannungswellengetriebe 1 und einen integrierten Aktuator 2 aufweist. Das Spannungswellengetriebe 1 weist eine Abtriebswelle 3 auf, die mittels eines Abtriebslagers 4 drehbar gelagert ist. Die Abtriebswelle 3 weist darüber hinaus einen Verzahnungsteil 5 mit einer Innenverzahnung 6 auf. Das Spannungswellengetriebe 1 weist außerdem ein verformbares Rohr 7, das man auch als Flexspline bezeichnen könnte, auf.
Das verformbare Rohr 7 ist drehfest mit einer Eingangswelle 8 verbunden und mit einer Außenverzahnung 9 versehen, die mit der Innenverzahnung 6 des Verzahnungsteils 5 in Eingriff ist.
Der Aktuator 2 ist als Elektromotor ausgeführt, der einen an einem Gehäuse 10 befestigten Stator 11 und einen drehfest zu einem Wellengenerator 12 angeordneten Stator 13 aufweist. Der Wellengenerator 12 ist mit einem Wellengeneratorlager 14 versehen, das es ermöglicht, den Wellengenerator 12 innerhalb des verformbaren Rohres 7 zu drehen, wobei das verformbare Rohr 7 von dem Wellengenerator 12 und seinem Wellengeneratorlager 14 in eine ovale Form gedrückt wird, die bei Drehung des Wellengenerators 12 innerhalb des verformbaren Rohres umläuft, sodass sich die Außenverzahnung 9 des verformbaren Rohres 7 auf der Innenverzahnung 6 des Verzahnungsteils 5 abwälzt. Der Wellengenerator 12 ist mit einer Hohlwelle 15 verbunden, die mittels eines Lagers 16 drehbar an dem Gehäuse 10 gelagert ist.
Zur Lagerung der Eingangswelle 8 sind weitere Lager 17 vorgesehen. Die Abtriebswelle 3 ist als Hohlwelle ausgeführt, in der ein Zentrierdorn 18 verankert ist. Der Zentrierdorn dient dazu, die Abtriebswelle 3 und die Eingangswelle 8 mittels weiteren Lagern 17 zueinander drehbar zu zentrieren und zu lagern.
Das Abtriebslager 4, die Innenverzahnung 6 und die Außenverzahnung 9 sind in einer Verzahnungsebene 19 angeordnet. Das Abtriebslager 4 umgreift den Verzahnungsteil 5 der Abtriebswelle 3 direkt und ist koaxial zum Verzahnungsteil 5 angeordnet. Die Verzahnungsebene 19 ist senkrecht zur Drehachse 20 der Abtriebswelle 3 angeordnet.
Das Abtriebslager 4 ist dazu ausgebildet und angeordnet, einer radialen Aufweitung des Verzahnungsteils 5 entgegenzuwirken. Hierdurch kann der Verzahnungsteil der Abtriebswelle 4 dünnwandiger ausgeführt sein.
Bezugszeichenliste

1: Spannungswellengetriebe
2: Aktuator
3: Abtriebswelle
4: Abtriebslager
5: Verzahnungsteil
6: Innenverzahnung
7: Verformbares Rohr
8: Eingangswelle
9: Außenverzahnung
10: Gehäuse
11: Stator
12: Wellengenerator
13: Rotor
14: Wellengeneratorlager
15: Hohlwelle
16: Lager
17: Weitere Lager
18: Zentrierdorn
19: Verzahnungsebene
20: Drehachse der Abtriebswelle 3

Claims

Spannungswellengetriebe (1), insbesondere Überlagerungsgetriebe für eine Fahrzeuglenkung, mit einer Abtriebswelle (3), die mittels eines Abtriebslagers (4) drehbar gelagert ist und die einen Verzahnungsteil (5) mit einer Innenverzahnung (6) aufweist, und mit einem elastisch verformbaren Rohr (7), das eine in die Innenverzahnung (6) eingreifende Außenverzahnung (9) aufweist, wobei die Innenverzahnung (6) und die Außenverzahnung (9) in einer Verzahnungsebene (19) angeordnet sind, und wobei das verformbare Rohr (7) von einem Wellengenerator (12) und seinem Wellengeneratorlager (14) in eine ovale Form gedrückt wird, die bei Drehung des Wellengenerators (12) innerhalb des elastisch verformbaren Rohres (7) umläuft, sodass sich die Außenverzahnung (9) des elastisch verformbaren Rohres (7) auf der Innenverzahnung (6) des Verzahnungsteils (5) abwälzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebslager (4) in der Verzahnungsebene (19) angeordnet ist.
Spannungswellengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebslager (4) den Verzahnungsteil (5) – vorzugsweise direkt – umgreift.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebslager (4) koaxial zum Verzahnungsteil (5) angeordnet ist.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebslager (4) axial mittig zur Innenverzahnung (6) und/oder zur Außenverzahnung (9) angeordnet ist.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungsebene (19) senkrecht zur Drehachse (20) der Abtriebswelle (3) angeordnet ist.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebslager (4) dazu ausgebildet und derart angeordnet ist, einer radialen Aufweitung des Verzahnungsteil (5) entgegenzuwirken.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verzahnungsteil (5) der Abtriebswelle (3) derart dünnwandig ausgeführt ist, dass nicht alle bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Spannungswellengetriebes (1) auftretenden Drehmomente, insbesondere nicht die Spitzendrehmomente, ohne die den Verzahnungsteil (5) stabilisierende Funktion des Abtriebslagers (4) übertragbar sind.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wellengenerator (12) in dem verformbaren Rohr und/oder in der Verzahnungsebene (19) angeordnet ist.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebslager (4) ein Wälzlager, insbesondere ein Kugellager oder ein Rollenlager, oder ein Gleitlager ist.
Überlagerungslenkung mit einem Spannungswellengetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.