DE102015224901A1 - The wave gear - Google Patents
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Abstract
Ein Wellgetriebe (1) umfasst einen Wellgenerator (6) sowie ein flexibles, außenverzahntes, topfförmiges, zur drehfesten Verbindung mit einer Abtriebswelle (15) vorgesehenes Getriebeelement (5), welches einen zylindrischen Abschnitt (11) und einen an diesen anschließenden Boden (12) aufweist. Der Boden (12) des flexiblen Getriebeelementes (5) weist radial außerhalb von zur Verbindung mit der Abtriebswelle (15) vorgesehenen Verbindungsstellen (16) mehrere Durchbrechungen (17) auf.A wave gear (1) comprises a wave generator (6) and a flexible, externally toothed, pot-shaped, for rotationally fixed connection with an output shaft (15) provided transmission element (5), which has a cylindrical portion (11) and a subsequent thereto floor (12) having. The bottom (12) of the flexible transmission element (5) has a plurality of apertures (17) radially outside of connection points (16) provided for connection to the output shaft (15).
Description
Die Erfindung betrifft ein insbesondere für die Verwendung in einer Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenmaschine oder in einem Nockenwellensteller geeignetes Wellgetriebe, welches einen Wellgenerator sowie ein durch diesen verformbares Getriebeelement aufweist. Das verformbare Getriebeelement weist hierbei eine Außenverzahnung auf und ist topfförmig gestaltet, wobei es einen zylindrischen Abschnitt und einen an diesen anschließenden Boden aufweist.The invention relates to a particular suitable for use in a device for adjusting the compression ratio of a reciprocating engine or in a camshaft actuator wave gear, which has a wave generator and a deformable by this gear element. The deformable gear element in this case has an external toothing and is designed cup-shaped, wherein it has a cylindrical portion and a subsequent to this bottom.
Derartige Wellgetriebe sind beispielsweise aus der
Wellgetriebe als Komponenten von elektrischen Nockenwellenverstellern sind zum Beispiel aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickeltes Wellgetriebe anzugeben, welches sich durch ein besonders günstiges Verhältnis zwischen der Flexibilität des nachgiebigen Getriebeelementes und dessen Dauerhaltbarkeit auszeichnet.The invention has for its object to provide a comparison with the cited prior art further developed wave gear, which is characterized by a particularly favorable ratio between the flexibility of the flexible transmission element and its durability.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Wellgetriebe weist in an sich bekanntem Grundaufbau einen Wellgenerator auf, welcher zur permanenten Verformung eines flexiblen, außenverzahnten, topfförmigen Getriebeelementes ausgebildet ist. Hierbei befindet sich die Außenverzahnung an einem zylindrischen Abschnitt des topfförmigen Getriebeelementes. Ein an den zylindrischen Abschnitt anschließender Boden des topfförmigen Getriebeelementes ist zur Verbindung mit einer Abtriebswelle vorgesehen. Erfindungsgemäß weist der Boden des flexiblen Getriebeelementes radial außerhalb von zur Verbindung mit der Abtriebswelle vorgesehenen Verbindungsstellen mehrere Durchbrechungen auf. Es hat sich gezeigt, dass diese Durchbrechungen in ausgeprägterem Maße als Durchbrechungen im zylindrischen Abschnitt des flexiblen, topfförmigen Getriebeelementes geeignet sind, die Flexibilität des Getriebeelementes, welche für dessen Zusammenwirkung mit dem Wellgenerator erforderlich ist, heraufzusetzen, ohne die Dauerhaltbarkeit dieses für die Funktion des Wellgetriebes unerlässlichen Getriebeelementes signifikant zu mindern. Eine untergeordnete Rolle spielt die Tatsache, dass die Durchbrechungen im Boden des topfförmigen Getriebeelementes die bewegten Massen des Wellgetriebes herabsetzen. This object is achieved by a corrugated transmission with the features of
Bei den Verbindungsstellen, welche eine feste Verbindung des topfförmigen Getriebeelementes mit der Abtriebswelle ermöglichen, handelt es sich beispielsweise um Verschraubungsstellen. Hierbei kann eine Mehrzahl an Verschraubungen in einem gedachten Kreis um die Rotationsachse der Abtriebswelle angeordnet sein. Alternativ kann das topfförmige Getriebeelement mittels einer einzigen Schraube, die konzentrisch zur Rotationsachse der Abtriebswelle und damit auch des topfförmigen Getriebeelementes angeordnet ist, an der Abtriebswelle festgeschraubt sein, wobei formschlüssige Konturen am Boden des topfförmigen Getriebeelementes sowie an der Abtriebswelle als Verdrehsicherung zwischen dem topfförmigen Getriebeelement und der Abtriebswelle fungieren. In jedem Fall überragt der Boden des topfförmigen Getriebeelementes die Abtriebswelle in radialer Richtung. Die Durchbrechungen des Bodens, welcher in einer zur Rotationsachse des Wellgetriebes normalen Ebene liegt, sind in demjenigen Bereich des flexiblen Getriebeelementes angeordnet, welcher die Abtriebswelle überragt. Der Boden des Getriebeelementes schlägt in diesem Bereich nicht an einem drehfest mit der Abtriebswelle verbundenen Teil an, so dass eine zumindest geringfügige Ausweichmöglichkeit des Bodens in axialer Richtung, bezogen auf die Mittelachse der Abtriebswelle und damit des gesamten Wellgetriebes, bei der Verformung des flexiblen Getriebeelementes durch den Wellgenerator gegeben ist.In the connection points, which allow a firm connection of the cup-shaped gear element with the output shaft, it concerns, for example, screwing. In this case, a plurality of screw connections can be arranged in an imaginary circle about the axis of rotation of the output shaft. Alternatively, the cup-shaped gear member by means of a single screw which is arranged concentrically to the axis of rotation of the output shaft and thus the cup-shaped gear member, be screwed to the output shaft, wherein positive contours at the bottom of the cup-shaped gear member and the output shaft as rotation between the cup-shaped gear member and the output shaft act. In any case, the bottom of the cup-shaped gear element projects beyond the output shaft in the radial direction. The openings of the bottom, which lies in a plane normal to the axis of rotation of the wave gear, are arranged in that region of the flexible transmission element which projects beyond the output shaft. The bottom of the transmission element does not strike in this area on a non-rotatably connected to the output shaft part, so that an at least slight Ausweichmöglichkeit the soil in the axial direction, based on the central axis of the output shaft and thus the entire wave gear in the deformation of the flexible transmission element given the wave generator.
Die Durchbrechungen, welche radial außerhalb der zur Verbindung mit der Abtriebswelle vorgesehenen Verbindungsstellen im Boden des flexiblen Getriebeelementes angeordnet sind, sind vorzugsweise symmetrisch um die Rotationsachse des flexiblen Getriebeelementes verteilt. Im Extremfall sind zwei jeweils bogenförmige Durchbrechungen im Boden des flexiblen Getriebeelementes ausreichend. Bei einer höheren Anzahl an Durchbrechungen weisen diese beispielsweise jeweils eine kreisrunde Form oder eine sich radial nach außen aufweitende Form auf. Im letztgenannten Fall beschreibt jede Durchbrechung beispielsweise eine Dreiecksform mit abgerundeten Ecken. The apertures, which are arranged radially outside the connection points provided for connection to the output shaft in the bottom of the flexible transmission element, are preferably distributed symmetrically about the axis of rotation of the flexible transmission element. In extreme cases, two arcuate openings in the bottom of the flexible transmission element are sufficient. With a higher number of openings, for example, these each have a circular shape or a radially outwardly widening shape. In the latter case, each aperture describes, for example, a triangular shape with rounded corners.
Insgesamt ist der im Ganzen kreisscheibenförmige Boden des flexiblen Getriebeelementes vorzugsweise zu mindestens 20 % und maximal 70 % durchbrochen. Zu den nicht geschlossenen Flächen des Bodens, welche 20 % bis 70 % dessen Gesamtfläche ausmachen, zählen hierbei zusätzlich zu den Durchbrechungen radial außerhalb der Verbindungsstellen auch die durch die Verbindungsstellen selbst gebildeten Öffnungen im Boden des flexiblen Getriebeelementes, ebenso wie eine eventuelle zusätzliche, zentral im Boden angeordnete Öffnung des flexiblen Getriebeelementes. Overall, the circular disc-shaped bottom of the flexible transmission element is preferably at least 20% and a maximum of 70% broken. To the non-closed surfaces of the soil, which account for 20% to 70% of its total area, count here in addition to the openings radially outside the joints and the openings formed by the joints themselves in the bottom of the flexible transmission element, as well as any additional, centrally located in the bottom opening of the flexible transmission element.
Das flexible, außenverzahnte Getriebeelement ist rationell einstückig als Blechteil herstellbar. Hierbei können der zylindrische Abschnitt – mit Ausnahme des Bereichs, in welchem sich die Außenverzahnung befindet – und der Boden die gleiche Wandstärke aufweisen. Ebenso ist es möglich, dass Bereiche des zylindrischen Abschnittes, welche sich außerhalb der Verzahnung befinden, eine geringere Wandstärke als der Boden des topfförmigen Getriebeelementes aufweisen. The flexible, externally toothed gear element is rationally one piece as sheet metal part to produce. Here, the cylindrical portion - with the exception of the area in which the external teeth are - and the bottom have the same wall thickness. It is also possible that areas of the cylindrical portion, which are located outside the toothing, have a smaller wall thickness than the bottom of the cup-shaped gear element.
Die Außenverzahnung des flexiblen Getriebeelementes erstreckt sich in vorteilhafter Ausgestaltung über weniger als die Hälfte der in axialer Richtung gemessenen Breite des zylindrischen Abschnitts. Damit ist der in axialer Richtung gemessene Abstand zwischen dem durchbrochenen Boden des topfförmigen Getriebeelementes und der Außenverzahnung dieses Getriebeelementes größer als die in derselben Richtung gemessene Breite der Außenverzahnung. Die Oberfläche des zylindrischen Abschnitts des Getriebeelementes ist vorzugsweise vollständig geschlossen. Die Außenverzahnung ist vorzugsweise integraler Bestandteil dieses Abschnitts. Alternativ kann die Außenverzahnung in Form eines gesonderten, verzahnten Ringes mit dem zylindrischen Abschnitt des topfförmigen Getriebeelementes drehfest verbunden sein, wobei in diesem Fall der Verbund aus verzahntem Ring und zylindrischem Abschnitt des Getriebeelementes eine ausreichende Nachgiebigkeit aufweisen muss, um eine Verformung durch den Wellgenerator zu ermöglichen. Der Wellgenerator arbeitet in jedem Fall vorzugsweise mit einem Wälzlager, insbesondere Kugellager, wobei Wälzkörper zwischen einem elliptischen Innenring und einem nachgiebigen Außenring des Wälzlagers abrollen. Ebenso ist ein Wellgenerator verwendbar, welcher an Stelle eines Kugellagers ein sonstiges Wälzlager, beispielsweise Rollenlager oder Nadellager, oder ein Gleitlager aufweist. Der Antrieb des Wellgenerators erfolgt vorzugsweise durch einen Elektromotor.The external toothing of the flexible transmission element extends in an advantageous embodiment over less than half of the measured width in the axial direction of the cylindrical portion. Thus, the distance measured in the axial direction between the perforated bottom of the cup-shaped gear element and the external toothing of this gear element is greater than the width measured in the same direction of the external toothing. The surface of the cylindrical portion of the transmission element is preferably completely closed. The external toothing is preferably an integral part of this section. Alternatively, the external teeth may be rotatably connected in the form of a separate, toothed ring with the cylindrical portion of the cup-shaped gear member, in which case the composite toothed ring and cylindrical portion of the transmission element must have sufficient compliance to allow deformation by the wave generator , The wave generator works in each case preferably with a roller bearing, in particular ball bearings, wherein rolling elements roll between an elliptical inner ring and a resilient outer ring of the bearing. Likewise, a wave generator can be used which, instead of a ball bearing, has a different rolling bearing, for example roller bearings or needle bearings, or a slide bearing. The drive of the wave generator is preferably carried out by an electric motor.
Das Wellgetriebe ist beispielsweise zur Verwendung in einer Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors oder in einem Nockenwellenversteller, insbesondere einem elektrischen Nockenwellenversteller, geeignet.The wave gear is suitable, for example, for use in a device for adjusting the compression ratio of a reciprocating engine or in a camshaft adjuster, in particular an electric camshaft adjuster.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Hierin zeigen:Hereinafter, two embodiments of the invention will be explained with reference to a drawing. Herein show:
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen
Am Gehäuse
Die Innenverzahnung des Hohlrades
Der Wellgenerator
Die Verzahnung des zylindrischen Abschnitts
Der Boden
Radial außerhalb der Verbindungsstellen
Wie aus
Diese Relation gilt auch für die Gestaltung des flexiblen, außenverzahnten, topfförmigen Getriebeelementes
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wellgetriebe The wave gear
- 22
- Gehäuse casing
- 33
- Zwischenscheibe washer
- 44
- Hohlrad ring gear
- 55
- flexibles Getriebeelement flexible transmission element
- 66
- Wellgenerator wave generator
- 77
- Wälzlager roller bearing
- 88th
- Innenring inner ring
- 99
- Außenring outer ring
- 1010
- Wälzkörper, Kugel Rolling element, ball
- 1111
- zylindrischer Abschnitt cylindrical section
- 1212
- Boden ground
- 1313
- Übergangsbereich Transition area
- 1414
- Öffnung opening
- 1515
- Abtriebswelle output shaft
- 1616
- Verbindungsstelle junction
- 1717
- Durchbrechung perforation
- 1818
- Steg web
- RR
- Rotationsachse axis of rotation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 102014202060 A1 [0003] DE 102014202060 A1 [0003]
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