DE102011004066A1 - 3-Wellen-Verstellgetriebe mit veränderter Masseverteilung und Verfahren zur Herstellung eines Wellgenerators - Google Patents
3-Wellen-Verstellgetriebe mit veränderter Masseverteilung und Verfahren zur Herstellung eines Wellgenerators Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011004066A1 DE102011004066A1 DE102011004066A DE102011004066A DE102011004066A1 DE 102011004066 A1 DE102011004066 A1 DE 102011004066A1 DE 102011004066 A DE102011004066 A DE 102011004066A DE 102011004066 A DE102011004066 A DE 102011004066A DE 102011004066 A1 DE102011004066 A1 DE 102011004066A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- shaft
- inner ring
- wave generator
- adjusting
- gear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
- F16H19/001—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for conveying reciprocating or limited rotary motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
- F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
- F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
- F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
- F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
- F01L2001/3521—Harmonic drive of flexspline type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/18—Mechanical movements
- Y10T74/1836—Rotary to rotary
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein 3-Wellen-Verstellgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wellgenerators eines solchen 3-Wellen-Verstellgetriebes.
- 3-Wellen-Verstellgetriebe kommen beispielsweise in Verbrennungsmotoren zum Verstellen von Phasenwinkeln, vorrangig zur Verstellung der Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile zum Einsatz (Nockenwellenversteller, Phasenversteller für Aktuatorwellen bei variablen Ventiltrieben). Der Phasenversteller ist dabei als Stellglied in einem 3-Wellen-System angeordnet. Primär wird dem 3-Wellen-System über die Antriebswelle (Kettenrad) die Antriebsleistung zugeführt, welche über die Abtriebswelle (z. B. Nockenwelle) wieder abgegeben wird. Das Stellglied ist dabei als Bindeglied zwischen der Antriebswelle und der zu treibenden Welle im Leistungsfluss angeordnet. Es erlaubt über eine dritte Welle (Verstellwelle) überlagert zur Antriebsleistung zusätzlich mechanische Leistung in das Wellensystem einzukoppeln oder aus diesem abzuführen. Dadurch kann die von der Antriebswelle vorgegebene Bewegungsfunktion (Phasenwinkel) zur Abtriebswelle verändert werden.
- Beispiele für derartige 3-Wellen-Verstellgetriebe sind Taumelscheibengetriebe und Innenexzentergetriebe, welche beispielsweise in der
WO 2006/018080 WO 2005/080757 US 2007/0051332 A1 US 2003/0226534 A1 - Verschiedene Phasenversteller sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sind in
DE 10 2004 009 128 A1 ,DE 10 2005 059 884 A1 undDE 10 2004 038 681 A1 elektromechanische Nockenwellenversteller beschrieben. - Ein Sonderfall eines 3-Wellen-Verstellgetriebes ist eine 2-Wellen-Anordnung in Verstellantrieben, bei denen die Antriebswelle gehäusefest ist, d. h. es wird nur Leistung zwischen Verstellwelle und Abtriebswelle übertragen. Eine solche Vorrichtung dient dazu, eine mit hoher Geschwindigkeit und niedriger Last eingespeiste Antriebsleistung eines Stellers in eine Abtriebsleistung mit geringer Geschwindigkeit und hoher Last zu wandeln und findet Verwendung beispielsweise in Untersetzungsvorrichtungen für Stellantriebe im Automotivbereich sowie in Industrieanwendungen, z. B. der Robotik.
- Aus der
DE 10 2008 045 013 A1 ist ein Wellgetriebe bekannt, bei dem zur vereinfachten Montage und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Zwischenzahnring (Flexspline) und das Gehäuse oder zumindest ein Gehäuseteil als einheitliches Formteil aus Kunststoff gefertigt sind. - Um die Peripherie solcher Verstellgetriebe bei Steuerungsfehlern der Aktuatorik vor unerwünschten Kollisionen von Bauteilen zu schützen, wird der Verstellbereich bzw. Antriebsbereich durch Begrenzung des Drehwinkels einer der drei Wellen relativ zu einer zweiten Welle bzw. relativ zum Gehäuse eingeschränkt. Dazu wird ein mechanischer Anschlag als integraler Bestandteil der Vorrichtung verwendet. Im bekannten Stand der Technik der Nockenwellenversteller ist der Anschlag zwischen der Abtriebswelle und der Antriebswelle vorgesehen, da die Verstellwelle in der Regel einen Winkel von mehr als 360° zurücklegt In einer solchen Ausführung wird dann die nicht unmittelbar im Verstellwinkel bzw. Antriebswinkel begrenzte Verstellwelle im Falle des Anschlages über die Getriebekinematik und die Steifigkeit der Getriebeglieder abgebremst, sobald die Abtriebsseite die Grenze des Drehwinkels erreicht. Dabei können sich in Folge der extrem hohen Lasten Getriebeteile so stark verformen, dass sie untereinander kollidieren und das Stellglied zum Verklemmen bringen. Weiterhin können Getriebeteile frühzeitig ermüden bzw. müssen für den Normalbetrieb überdimensioniert werden, um auch die hohen Lasten im Falle des ungebremsten Anschlags zu ertragen.
- Die Aufgabe der Einfindung besteht darin, ein 3-Wellen-Verstellgetriebe derart auszubilden, dass die beim Erreichen eines Anschlages im Stellglied auftretenden Impulslasten in ihrer Wirkung gedämpft sind.
- Die Lösung der Aufgabenstellung gelingt durch ein 3-Wellen-Verstellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Herstellung eines Wellgenerators eines 3-Wellen-Verstellgetriebes mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
- Ein erfindungsgemäßes 3-Wellen-Verstellgetriebe umfasst ein mit einer Antriebswelle drehfest verbindbares Antriebsteil, ein mit einer Abtriebswelle verbindbares Abtriebsteil und ein mit einer Verstellwelle verbindbares Stellglied als Getriebeteile. Zwischen zwei der drei Wellen ist ein mechanischer Anschlag zur Begrenzung eines Verstellwinkels zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle vorgesehen.
- Erfindungsgemäß weist das auf den Anschlag indirekt auflaufende Getriebeteil eine Massenverteilung oder Form auf, die bewirkt, dass ein Quotient aus seinem gesamtheitlich auf die Verstellwelle reduzierten Massenträgheitsmoment J und seinem Teilkreisradius r des Übersetzungsrades kleiner als 0,4 kg × mm ist. Die Reduzierung auf die Verstellwelle berücksichtigt die Getriebeübersetzung.
- Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass die Lebensdauer und Betriebssicherheit dieser Getriebe deutlich verbessert werden kann. Die Erfindung vermeidet das Auftreten von Fehlfunktionen, z. B. dass sich das Stellglied aufgrund der hohen Belastung im Endanschlag verklemmt und vom Aktuator nicht mehr gelöst werden kann. Außerdem kann das Getriebe deutlich kleiner dimensioniert werden, was Kosten- und Gewichts-Vorteile mit sich bringt.
- Die erfindungsgemäße Masseverteilung oder Form kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass zumindest eines der Getriebeteile aus Kunststoff oder Leichtmetall gefertigt ist.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines elektromechanischen Nockenwellenverstellers mit einem Wellgetriebe beschrieben, kann jedoch auch auf andere Getriebeformen oder auf 2-Wellen-Anordnungen von 3-Wellen-Verstellgetrieben übertragen werden.
- Das Antriebsteil ist im Beispielfall das Kettenrad, das mittels eines Kettentriebes mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors antriebswirksam verbunden ist. Das Abtriebsteil ist mit der Nockenwelle antriebswirksam verbunden. Der mechanische Anschlag ist zwischen Kettenrad und Nockenwellenrad vorgesehen.
- Bei der Verwendung eines Wellgetriebes besitzen Kettenrad und Nockenwellenrad eine Innenverzahnung, welche in eine Außenverzahnung eines Wellgenerators eingreifen. Die Funktionsweise eines Wellgetriebes ist dem Fachmann bekannt und braucht deshalb hier nicht näher erläutert werden.
- Zum Zeitpunkt in dem der mechanische Anschlag erreicht ist, wird das Getriebe seiner Übersetzungsfunktion enthoben. Es läuft im Anschlag (in dessen Richtung) nur noch als starre Kupplung mit der Geschwindigkeit des Antriebsrades um. Die Geschwindigkeit der Nockenwelle wird schlagartig der Geschwindigkeit der Antriebswelle angepasst. Die dabei nötige Änderung in der Bewegungsenergie der Nockenwelle wird durch Energieumwandlung über die den Anschlag ausbildenden Teile erbracht (Lage-, Verformungs-, Reibungsenergie). In gleicher Weise muss sich die Bewegungsenergie der noch freien Verstellwelle umgewandelt werden (Energieerhaltung). Wegen des Anschlages auf der Abtriebsseite muss die dazu notwendige Energie für die Anpassung der Bewegungsenergie durch Verformung bzw. Dämpfungsenergie in den Getriebegliedern aufgenommen werden. Daraus resultiert eine hohe Last auf die Getriebeglieder.
- Die Bewegungsgeschwindigkeit der Verstellwelle, also die Drehzahl, ist unmittelbar vor dem Auftreffen im Endanschlag um den Faktor der Getriebeübersetzung i_AB höher als die Geschwindigkeit der Abtriebswelle. Bei gleichen Trägheitsmomenten auf beiden Seiten wäre die Energie um i2 höher, d. h. die Verzögerungswerte auf der Verstellwellenseite sind um ein Vielfaches größer. Durch das Gesetz M = Jzz × α (Moment = Trägheitsmoment × Winkelbeschleunigung) erfährt das Getriebe bereits bei kleinen Massenträgheitsmomenten auf der Verstellwellenseite hohe Belastungsmomente, die es zu verringern gilt.
- Durch eine Verringerung des Massenträgheitsmomentes J im Vergleich zu den im Stand der Technik verwendeten Getrieben kann eine Verringerung des Belastungsmomentes erreicht werden. Dazu müssen die geometrischen Verhältnisse des Stellgliedes berücksichtigt werden. Diese unterliegen gewissen Auslegungszwängen, wie Belastung und Beanspruchung sowie die geforderte Übersetzung.
- Erfindungsgemäß wird ein Quotient aus dem Massenträgheitsmoment der Verstellwelle als Teil des Stellgliedes und einem Teilkreisradius des Übersetzungsrades (Außenverzahnung des Spline-Rades bei Wellgetriebe) von kleiner als 0,25 kg × mm erreicht.
- Ein Quotient aus Massenträgheitsmoment der Verstellwelle und dem dauerhaft übertragbaren dynamischen Antriebsmoment ist kleiner als 0,55 × 10–3 s2. Da auch das Massenträgheitsmoment der Motorwelle und der drehenden Teile des Elektromotors zu berücksichtigen sind, ergeben sich für die gesamtheitliche Betrachtung von Elektromotor und Verstellwelle für den Quotienten aus dem Massenträgheitsmoment des Stellgliedes und einem Teilkreisradius des Übersetzungsrades Werte kleiner als 0,4 kg × mm und für den Quotienten aus Massenträgheitsmoment des Stellgliedes und dem dauerhaft übertragbaren dynamischen Antriebsmoment Werte kleiner als 0,8 × 10–3 s2.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der das Getriebe ein Wellgetriebe ist, ist das Stellglied oder Teile davon als Wellgenerator aus Kunststoff oder Leichtmetall gefertigt. Dabei ist eine Verstellwelle des Stellgliedes vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet, die entweder mindestens zwei axiale Aufnahmebohrungen oder einen axialen Aufnahmezapfen oder sonstige Aufnahmen wie Ausnehmungen, Schlitze, oder dergleichen für ein Kupplungselement zur Ankopplung der Welle des Elektromotors aufweist.
- Die Verstellwelle kann ebenso integral mit der Lauffläche des Innenringes des Wälzlagers des Wellgenerators ausgebildet sein. In diesem Fall wird ein verringerter und profilierter Querschnitt gewählt, um die radiale Steife der Verstellwelle nicht zu beeinflussen.
- Bei einem zweireihigen Kugellager des Wellgenerators sind die Kugelreihen nicht axial nebeneinander, sondern ineinander versetzt angeordnet, so dass durch die reduzierte Breite eine Materialeinsparung auf großem Radius am Innenring erreicht werden kann, wodurch das Massenträgheitsmoment reduziert wird.
- Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient der Herstellung eines Stellgliedes als Getriebeteil, wobei das 2-Wellen-Verstellgetriebe als Wellgetriebe ausgebildet ist, und das Stellglied als Wellgenerator aus Kunststoff oder Leichtmetall gefertigt ist.
- Dazu wird ein flexibler dünnwandiger Innenring in bzw. auf einen ersten Formkörper eingelegt oder aufgezogen. Dabei wird der Innenring unter Ausübung einer radialen Druck- oder Zugkraft in eine ovale Form gebracht. D. h. der erste Formkörper hat entweder eine zumindest abschnittweise ovale Innenkontur oder Außenkontur. Anschließend wird ein zweiter Formkörper auf den ersten Formkörper auf- bzw. eingelegt, wodurch im inneren Bereich des Innenrings eine Form zum Ausfüllen mit einem flüssigen Material gebildet wird. Diese Form ist vorzugsweise eine Spritzguss- oder Druckgussform. Der Hohlraum zwischen den Formkörpern und dem Innenring wird nun mit flüssigem Kunststoff oder Aluminium ausgegossen oder gespritzt und anschließend wird der Innenring entformt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden vor dem Ausfüllen des Hohlraums in die Formkörper Verrippungen eingelegt. In einer anderen Ausführungsform können dem flüssigen Kunststoff oder Leichtmetall verstärkende Fasern oder dergleichen zugesetzt werden. In einer nochmals abgewandelten Ausführungsform können neben dem Innenring weitere Teile umspritzt werden, wie beispielsweise ein Zahn- oder Magnetring als Positionssensor, so dass eine magnetisch oder mechanische Kodierung der Verstellwelle des 3-Wellen-Verstellgetriebes realisiert ist, die zur relativen oder absoluten Positionsbestimmung in bekannter Weise genutzt werden kann.
- Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 : einen Wellgenerator mit einer im Querschnitt profilierten Verstellwelle, die einteilig mit einem Innenring ausgebildet ist, in einer räumlichen und einer Querschnittsdarstellung; -
2 : eine zweite Ausführungsform des Wellgenerators mit einer im Querschnitt profilierten Verstellwelle, die einteilig mit einem Innenring ausgebildet ist, in einer räumlichen und einer Querschnittsdarstellung; -
3 : eine dritte Ausführungsform des Wellgenerators mit einem zweireihigen Kugellager in einer Querschnittsdarstellung; -
4 : verschiedene Ausführungsformen des Wellgenerators komplett oder teilweise aus Kunststoff in jeweils einer Querschnittsdarstellung. -
5 : eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs zur Herstellung eines Grundkörpers eines Wellgetriebes; -
6 : einen alternativen Formkörper zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren; -
7 : mehrere Querschnittsformen abgewandelter Ausführungsformen der Innenringe des Wellgenerators; -
8 : eine Detailzeichnung einer abgewandelten Ausführungsform eines Wellgenerators mit axialen Ausnehmungen; -
9 : eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform des Wellgenerators mit als Hohlkörper ausgeführten Wälzkörpern; -
10 : eine Prinzipskizze eines Innenrings mit integrierter Winkelkodierung. -
1 zeigt einen Wellgenerator als Stellglied eines als Wellgetriebe ausgeführten 3-Wellen-Verstellgetriebes in einer räumlichen Darstellung und in einer Querschnittsansicht. Ein solcher Wellgenerator ist dem Fachmann prinzipiell bekannt. - In der dargestellten Ausführungsform ist eine Verstellwelle
01 integral mit einer ovalisierten Innenring-Lauffläche02 eines Wälzlagers ausgebildet. Wälzkörper, in dieser Ausführungsform als Kugeln03 , sind in einem Käfig04 zwischen der Innenring-Lauffläche02 und einem Außenring06 geführt. - Die Verstellwelle
01 ist als Hohlwelle ausgebildet, deren Querschnittsform von einem Rechteck abweichend profiliert ist. Dabei besitzt die Querschnittsform im Bereich der Innenring-Lauffläche02 einen breiteren Abschnitt und radial einwärts ragend einen schmalen Abschnitt. An zwei diametral gegenüberliegenden Seiten des Innenumfangs des schmalen Abschnittes ist in radial einwärts gerichteten Vorsprüngen07 jeweils eine Aufnahmebohrung08 zur Befestigung eines nicht dargestelltes Kupplungselementes vorgesehen, mit welchem eine Welle eines Elektromotors mit Ausgleich eines axialen Versatzes an die Verstellwelle01 angekoppelt wird. Durch die Profilierung der Querschnittsform wird unabhängig von der Materialwahl eine Masseneinsparung und damit eine Reduzierung des Massenträgheitsmomentes der Verstellwelle01 im Vergleich zum Stand der Technik erreicht. - Der Außenring
06 trägt eine nicht dargestellte Stirnverzahnung, welche bei der Bauform als Flachgetriebe in zwei Hohlräder (Kettenrad und Nockenwellenrad) an jeweils zwei diametral gegenüberliegenden Enden eingreift. Selbstverständlich kann der Wellgenerator derart auch für ein Topfgetriebe gestaltet werden. - Bei der in
2 dargestellten Ausführungsform ist das Querschnittsprofil der Verstellwelle so gewählt, dass die Aufnahmebohrungen nicht in Vorsprüngen vorgesehen sind, sondern der Innenumfang kreisförmig ist, so dass ggf. eine Welle in die Versstellwelle01 eingeschoben werden kann. -
3 zeigt eine Verstellwelle11 eines Wellgenerators mit einem zweireihigen Kugellager12 , bei dem Innenring-Laufflächen13 ,14 axial einen geringeren Abstand a voneinander haben, als der Durchmesser D der Kugeln03 (bzw. eine Breite der Wälzkörper bei Zylinderrollen- oder Nadellagern) beträgt. Die Kugeln03 sind in Umfangsrichtung jeweils abwechselnd in den Laufflächen13 ,14 , also versetzt angeordnet. Dadurch wird im Vergleich zum herkömmlichen zweireihigen Lager eines Wellgenerators axialer Bauraum eingespart und damit das Massenträgheitsmoment der Verstellwelle01 in der erfindungsgemäßen Weise verringert. - Die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten Querschnittsformen beschränkt. Der Fachmann kann Abwandlungen leicht vornehmen. Dabei kann sich beispielsweise auch an den schmalen Abschnitt ein weiterer verbreiterter Abschnitt anschließen. Bei der Querschnittsgestaltung ist zu beachten, dass die radiale Steifigkeit nicht beeinträchtigt wird.
- In der
7 sind beispielhaft weitere mögliche Querschnittsformen gezeigt, in der dargestellten Reihenfolge als Winkelprofil, U-Profil in verschiedenen Lagen, I-Profil mit geringerer Breite als der Durchmesser der Wälzkörper, Doppel-T-Profil, sowie Trapezprofil mit oder ohne Verrippung. - Die in den verschiedenen Querschnittsformen gezeigten Innenringe des Wellgenerators können zusätzlich am Umfang gleich oder ungleich verteilte axiale Bohrungen oder Ausnehmungen
32 (siehe8 ) aufweisen um das Massenträgheitsmoment weiter zu reduzieren. Die Ausnehmungen sollen in einem bestimmten Bezug zur Großachse der Ellipse orientiert sein so dass dort bewusst die radiale Steife erhöht oder reduziert werden kann. - In
4 sind drei verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Wellgenerators dargestellt, bei denen ein zumindest abschnittsweise ovalisierter Grundkörper16 des Wellgenerators, der die Verstellwelle01 bildet, aus Kunststoff oder Leichmetall gefertigt ist. Ein dünner Innenring17 , Wälzkörper03 , Käfig04 und Außenring06 sind auf dem ovalisierten Grundkörper16 in bekannter Weise angeordnet. - Die Verstellwelle
01 kann die bereits beschriebene axiale Durchgangsbohrung08 zur Montage einer Kupplungsvorrichtung aufweisen oder einen Aufnahmezapfen29 für das Kupplungselement. Im Bereich zwischen dem Aufnahmezapfen29 und dem Innenring17 kann zusätzlich ein umspritzter Zahnring oder Magnetring30 für einen Positionssensor vorgesehen sein. In der rechten Darstellung der4 ist die auf den Außenring06 aufgebrachte Außenverzahnung31 des Wellengenerators zu erkennen. - In
5 ist der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Grundkörpers16 des in4 gezeigten Wellgenerators dargestellt. Der Grundkörper16 wird hergestellt, indem der dünnwandige flexible Innenring17 unter Ausübung einer radialen Druck- oder Zugkraft auf einen ersten Formkörper18 aufgezogen wird. Der erste Formkörper18 hat in der dargestellten Ausführungsform eine ovale Außenkontur19 , auf die der Innenring17 aufgezogen wird. Anschließend wird ein zweiter Formkörper21 mit einer ebenfalls ovalen Außenkontur22 und einem Zapfen23 so auf den ersten Formkörper18 und den Innenring17 aufgesetzt, dass ein Hohlraum24 im Inneren des Innenringes17 entsteht. - Vorzugsweise ragt der Zapfen
23 beim Zusammenstecken der Formkörper18 ,21 in eine im ersten Formkörper18 vorgesehene Ausnehmung25 . Die Formkörper18 ,21 weisen Anspritzöffnungen26 zum Füllen des Hohlraumes24 bzw. zum Abtransport der im Hohlraum enthaltenen Luft beim Spitz- oder Druckguss auf. Werden nach dem Guss die Formkörper18 ,21 entfernt so ist der Grundkörper16 fertig. Wurden in den Hohlraum24 vor dem Verfüllen Verrippungen27 eingelegt, so dienen diese der Versteifung des Grundkörpers16 . - In
6 ist eine alternative Form der Außenkontur19 dargestellt. Diese ist an den flachen Seiten des Ovals mit geraden Abschnitten28 ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform wird die Bildung von Spritzrändern bei toleranzbedingten Abweichungen zwischen Formkörper18 ,21 und Innenring17 verhindert. Denkbar sind auch Ausführungsformen der Außenkontur19 , bei denen lediglich zwei Zapfen den größeren Innendurchmesser des Ovals bestimmen. Ebenso kann bei der Verwendung von Innenkonturen variiert werden, bei denen der Innenring außen zumindest an den flachen Seiten des Ovals anliegt. - In einer weiteren, in
9 dargestellten Ausführungsform sollen alle oder ein Teil der Wälzkörper03 als Hohlkörper ausgeführt sein (Hohlkugel bzw. Hülse statt Rolle). Die Wälzkörper03 drehen abhängig von der Relativgeschwindigkeit zwischen elliptischem Innenring und Außenring06 des Wellgenerators als Kugelsatz um die zentrale Drehachse und zusätzlich durch das Wälzen um ihre eigene Achse. Sie bilden damit einen wesentlichen Anteil im gesamtheitlichen Trägheitsmoment des Wellgenerators. Durch die Ausführung als Hohlkörper kann die Last bei Endstopp-Kollision zusätzlich gesenkt werden. -
10 zeigt ein Beispiel für eine in den Innenring integrierte Winkelkodierung als Prinzipskizze. In den Innenring ist ein Magnetring33 integriert. Dieser wurde bei der Herstellung vor dem Umspritzen in den Formkörper eingelegt. Ein fest mit dem Gehäuse verbundener Sensor34 erfasst das Magnetfeld des drehenden Innenringes und sendet beispielsweise rechteckförmige Sensorsignale, aus denen die Winkellage des Innenringes in bekannter Weise bestimmbar ist, an eine Steuereinheit (nicht dargestellt) des Stellers. - Bezugszeichenliste
-
- 01
- Verstellwelle
- 02
- Innenring-Lauffläche
- 03
- Kugel
- 04
- Käfig
- 05
- 06
- Außenring
- 07
- Vorsprung
- 08
- Aufnahmebohrung
- 09
- 10
- 11
- Verstellwelle
- 12
- zweireihiges Kugellager
- 13
- Innenring-Lauffläche
- 14
- Innenring-Lauffläche
- 15
- 16
- Grundkörper
- 17
- Innenring, flexibel
- 18
- Formkörper, erster
- 19
- Außenkontur
- 20
- 21
- Formkörper, zweiter
- 22
- Außenkontur
- 23
- Zapfen
- 24
- Hohlraum
- 25
- 26
- Anspritzöffnung
- 27
- Verrippung
- 28
- gerader Abschnitt
- 29
- Aufnahmezapfen
- 30
- Magnetring
- 31
- Außenverzahnung
- 32
- Ausnehmung
- 33
- Magnetring
- 34
- Sensor
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2006/018080 [0003]
- WO 2005/080757 [0003]
- US 2007/0051332 A1 [0003]
- US 2003/0226534 A1 [0003]
- DE 102004009128 A1 [0004]
- DE 102005059884 A1 [0004]
- DE 102004038681 A1 [0004]
- DE 102008045013 A1 [0006]
Claims (10)
- 3-Wellen-Verstellgetriebe, umfassend ein mit einer Antriebswelle drehfest verbindbares Antriebsteil, ein mit einer Abtriebswelle verbindbares Abtriebsteil und ein mit einer Verstellwelle verbindbares Stellglied als Getriebeteile, wobei zwischen zwei der drei Wellen ein mechanischer Anschlag zur Begrenzung eines Verstellwinkels zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht am Anschlag beteiligte Getriebeteil eine Massenverteilung oder Form aufweist, die bewirkt, dass ein Quotient aus seinem Massenträgheitsmoment J und seinem Teilkreisradius r kleiner als 0,4 kg × mm ist.
- 3-Wellen-Verstellgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Wellgetriebe ist, wobei der Anschlag zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil vorgesehen ist und das nicht am Anschlag beteiligte Getriebeteil das Stellglied ist, welches durch einen Wellgenerator des Wellgetriebes gebildet ist.
- 3-Wellen-Verstellgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied zumindest teilweise aus Kunststoff oder Leichtmetall besteht
- 3-Wellen-Verstellgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grundkörper (
16 ) des Wellgenerators aus Kunststoff oder Leichtmetall besteht. - 3-Wellen-Verstellgetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstellwelle (
01 ) und ein elliptischer Innenring (17 ) des Wellgenerators einteilig ausgebildet sind. - 3-Wellen-Verstellgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellwelle (
01 ) des Wellgenerators in seiner Querschnittsfläche abweichend von einem Rechteckquerschnitt profiliert ist. - Verfahren zur Herstellung eines Wellgenerators eines 3-Wellen-Verstellgetriebes nach Anspruch 2, durch folgende Schritte gekennzeichnet: a. Aufziehen eines flexiblen Innenringes (
17 ) auf einen ersten Formkörper (18 ) unter Ausübung einer radialen Druck- oder Zugkraft, um den Innenring (17 ) in eine ovale Form zu bringen; b. Anbringen eines zweiten Formkörpers (21 ) an den ersten Formkörper (18 ) unter Bildung eines Hohlraumes (24 ) im Inneren des Innenrings (17 ); c. Ausfüllen des Hohlraumes (24 ) zwischen den Formkörpern (18 ,21 ) und dem Innenring (17 ) mit flüssigem Kunststoff oder Leichtmetall; d. Entformen des Innenringes (17 ). - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Spritzgussverfahren ist.
- Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kunststoff oder Leichtmetall verstärkende Fasern hinzugefügt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (
24 ) vor dem Ausfüllen mit Verrippungen (27 ) versehen wird.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011004066A DE102011004066A1 (de) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | 3-Wellen-Verstellgetriebe mit veränderter Masseverteilung und Verfahren zur Herstellung eines Wellgenerators |
EP11788873.5A EP2676010B1 (de) | 2011-02-14 | 2011-12-01 | 3-wellen-verstellgetriebe mit veränderter masseverteilung und verfahren zur herstellung eines wellgenerators |
US13/981,331 US20130305853A1 (en) | 2011-02-14 | 2011-12-01 | Three-shaft adjustment mechanism with altered mass distribution and method for producing a shaft generator |
PCT/EP2011/071532 WO2012110127A2 (de) | 2011-02-14 | 2011-12-01 | 3-wellen-verstellgetriebe mit veränderter masseverteilung und verfahren zur herstellung eines wellgenerators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011004066A DE102011004066A1 (de) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | 3-Wellen-Verstellgetriebe mit veränderter Masseverteilung und Verfahren zur Herstellung eines Wellgenerators |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011004066A1 true DE102011004066A1 (de) | 2012-08-16 |
Family
ID=45063158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102011004066A Withdrawn DE102011004066A1 (de) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | 3-Wellen-Verstellgetriebe mit veränderter Masseverteilung und Verfahren zur Herstellung eines Wellgenerators |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130305853A1 (de) |
EP (1) | EP2676010B1 (de) |
DE (1) | DE102011004066A1 (de) |
WO (1) | WO2012110127A2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018117122B4 (de) | 2017-09-25 | 2023-07-06 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Getriebevorrichtung des Biegeeingrifftyps |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017110678B3 (de) | 2017-05-17 | 2018-07-19 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Wellgetriebe |
DE102017121024A1 (de) | 2017-09-12 | 2018-08-02 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Wellgetriebe |
DE102017121971B3 (de) | 2017-09-22 | 2018-12-20 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Wellgetriebe |
DE102019103104B3 (de) * | 2019-02-08 | 2020-06-04 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Nockenwellenverstellsystem und Verfahren zum Betrieb eines Nockenwellenverstellsystems |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030226534A1 (en) | 2002-06-07 | 2003-12-11 | Hitachi Unisia Automotive, Ltd. | Valve timing control device for internal combustion engine |
WO2005080757A1 (de) | 2004-02-25 | 2005-09-01 | Schaeffler Kg | Elektrischer nockenwellenversteller |
WO2006018080A1 (de) | 2004-08-10 | 2006-02-23 | Schaeffler Kg | Elektromotorischer nockenwellenversteller |
US20070051332A1 (en) | 2005-09-05 | 2007-03-08 | Denso Corporation | Valve timing adjusting apparatus |
DE102005059884A1 (de) | 2005-12-15 | 2007-07-05 | Schaeffler Kg | Nockenwellenversteller |
DE102008045013A1 (de) | 2008-08-29 | 2010-03-25 | Harmonic Drive Polymer Gmbh | Wellgetriebe mit einem Gehäuse oder Gehäuseteil aus Kunststoff |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3747434A (en) * | 1971-09-10 | 1973-07-24 | Philco Ford Corp | Harmonic drive |
US6257186B1 (en) * | 1999-03-23 | 2001-07-10 | Tcg Unitech Aktiengesellschaft | Device for adjusting the phase angle of a camshaft of an internal combustion engine |
US6155220A (en) * | 1999-09-13 | 2000-12-05 | General Motors Corporation | Piezoelectric differential cam phaser |
JP4807689B2 (ja) * | 2001-05-23 | 2011-11-02 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 無潤滑型波動歯車装置 |
DE102005018956A1 (de) * | 2005-04-23 | 2006-11-23 | Schaeffler Kg | Vorrichtung zur Nockenwellenverstellung einer Brennkraftmaschine |
US7421990B2 (en) * | 2006-08-22 | 2008-09-09 | Delphi Technologies, Inc. | Harmonic drive camshaft phaser |
DE102007034091A1 (de) * | 2007-07-21 | 2009-01-22 | Schaeffler Kg | Wellgenerator für ein Wellgetriebe |
DE102008019586A1 (de) * | 2008-04-18 | 2009-10-22 | Schaeffler Kg | Nockenwellenverstellvorrichtung |
DE202008016005U1 (de) * | 2008-12-01 | 2009-08-06 | Ortloff, Helene | Kunststoff-Getriebe-Motor |
-
2011
- 2011-02-14 DE DE102011004066A patent/DE102011004066A1/de not_active Withdrawn
- 2011-12-01 US US13/981,331 patent/US20130305853A1/en not_active Abandoned
- 2011-12-01 WO PCT/EP2011/071532 patent/WO2012110127A2/de active Application Filing
- 2011-12-01 EP EP11788873.5A patent/EP2676010B1/de active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030226534A1 (en) | 2002-06-07 | 2003-12-11 | Hitachi Unisia Automotive, Ltd. | Valve timing control device for internal combustion engine |
WO2005080757A1 (de) | 2004-02-25 | 2005-09-01 | Schaeffler Kg | Elektrischer nockenwellenversteller |
DE102004009128A1 (de) | 2004-02-25 | 2005-09-15 | Ina-Schaeffler Kg | Elektrischer Nockenwellenversteller |
WO2006018080A1 (de) | 2004-08-10 | 2006-02-23 | Schaeffler Kg | Elektromotorischer nockenwellenversteller |
DE102004038681A1 (de) | 2004-08-10 | 2006-06-01 | Schaeffler Kg | Elektromotorischer Nockenwellenversteller |
US20070051332A1 (en) | 2005-09-05 | 2007-03-08 | Denso Corporation | Valve timing adjusting apparatus |
DE102005059884A1 (de) | 2005-12-15 | 2007-07-05 | Schaeffler Kg | Nockenwellenversteller |
DE102008045013A1 (de) | 2008-08-29 | 2010-03-25 | Harmonic Drive Polymer Gmbh | Wellgetriebe mit einem Gehäuse oder Gehäuseteil aus Kunststoff |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018117122B4 (de) | 2017-09-25 | 2023-07-06 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Getriebevorrichtung des Biegeeingrifftyps |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012110127A2 (de) | 2012-08-23 |
WO2012110127A3 (de) | 2013-01-10 |
EP2676010B1 (de) | 2014-10-22 |
US20130305853A1 (en) | 2013-11-21 |
WO2012110127A9 (de) | 2013-02-28 |
EP2676010A2 (de) | 2013-12-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10116707B4 (de) | Vorrichtung zur Relativverdrehung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine | |
EP2739830B1 (de) | Ventiltrieb einer brennkraftmaschine, brennkraftmaschine sowie verfahren zur herstellung eines entsprechenden ventiltriebs | |
EP2676011B1 (de) | 3-wellen-verstellgetriebe mit zwei mechanischen anschlägen | |
EP2676010B1 (de) | 3-wellen-verstellgetriebe mit veränderter masseverteilung und verfahren zur herstellung eines wellgenerators | |
EP2299071B1 (de) | Vorrichtung zur Veränderung einer relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine | |
EP2885107B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines nockenwellenmoduls | |
WO2017041800A1 (de) | Getriebe mit elastischem zahnrad | |
DE102016219919A1 (de) | Elastisches Zahnrad eines Wellgetriebes | |
DE102006059946A1 (de) | Zahnriemenrad | |
EP3027918B1 (de) | Stelleinheit für ein kraftfahrzeug | |
DE102011004071A1 (de) | 3-Wellen-Verstellgetriebe mit integrierter Überlastkupplung | |
WO2019170198A1 (de) | Wellgetriebe und verfahren zur herstellung eines elastischen getriebebauteils | |
DE102013003165A1 (de) | Adaptersystem, Getriebemotor, Getriebemotorbaureihe und Herstellverfahren für einen Getriebemotor | |
DE102010034698A1 (de) | Elektromechanische Fahrzeuglenkung und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE102004008538B4 (de) | Differential mit einer Bolzenbefestigungsbaugruppe | |
DE102011004075A1 (de) | Wellgetriebe mit seitlicher Führung des Stirnrades | |
DE4321003C2 (de) | Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine | |
DE102007062363A1 (de) | Schaltgetriebe | |
WO2007057168A1 (de) | Kraftfahrzeug-zahnrad-anordnung für ein kraftfahrzeug-hilfsgetriebe und lenkkraftunterstützungsantriebs-zahnradanordnung | |
DE102015113155B4 (de) | Spannungswellengetriebe | |
DE102018123116A1 (de) | System aus Rotorwelle und Abtriebswelle, Abtriebswelle und Verfahren zum Herstellen eines Systems aus Rotorwelle und Abtriebswelle | |
DE102017128423A1 (de) | Wellgetriebe | |
DE102020129738A1 (de) | Wellgetriebe, Verfahren zur Herstellung eines Wellgetriebes und Brennkraftmaschine mit Wellgetriebe aufweisenden Nockenwellenverstellern | |
DE4417959C2 (de) | Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine | |
DE202017102048U1 (de) | Getriebeeinheit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120827 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120827 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140213 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140213 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20150407 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |