DE102016201536A1 - The wave gear - Google Patents
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Abstract
Ein Wellgetriebe (1) umfasst ein Antriebselement (2), ein Abtriebselement (5), sowie einen Wellgenerator (4), der ein Kugellager (8) mit einem elliptischen Innenring (9) und einem flexiblen Außenring (10) aufweist, welcher innerhalb eines flexiblen, außenverzahnten Getriebeelementes (11) angeordnet ist. Dieses Getriebeelement (11) weist mindestens eine außenseitige, ringförmig umlaufende Verstärkung (12) auf und kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.A wave gear (1) comprises a drive element (2), an output element (5), and a wave generator (4) having a ball bearing (8) with an elliptical inner ring (9) and a flexible outer ring (10), which within a flexible, externally toothed transmission element (11) is arranged. This gear element (11) has at least one outside, annular circumferential reinforcement (12) and may be formed in one or more parts.
Description
Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe, welches in einem Nockenwellenversteller einer Brennkraftmaschine oder in einer Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors verwendbar ist. Ein solches Wellgetriebe weist ein Antriebselement, ein Abtriebselement, sowie einen über eine Verstellwelle betätigbaren Wellgenerator auf, welcher ein Kugellager mit einem elliptischen Innenring und einem flexiblen Außenring umfasst, wobei der Außenring innerhalb eines flexiblen, außenverzahnten Getriebeelementes angeordnet ist.The invention relates to a wave gear, which is used in a camshaft adjuster an internal combustion engine or in a device for adjusting the compression ratio of a reciprocating engine. Such a wave gear has a drive element, an output element, and an actuatable via an adjusting shaft wave generator, which comprises a ball bearing with an elliptical inner ring and a flexible outer ring, wherein the outer ring is disposed within a flexible, externally toothed transmission element.
Ein derartiges Wellgetriebe ist beispielsweise aus der
Ein weiterer Nockenwellenversteller mit einem Wellgetriebe ist beispielsweise aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wellgetriebe gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere hinsichtlich einer günstigen Relation zwischen fertigungstechnischem Aufwand, Bauraumbedarf, besonders bei Verwendung als Stellgetriebe einer Brennkraftmaschine, und Dauerhaltbarkeit weiterzuentwickeln. The invention has for its object to further develop a wave gear relative to the cited prior art, in particular with regard to a favorable relationship between production engineering effort, space requirements, especially when used as a control gear of an internal combustion engine, and durability.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Wellgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass das flexible, außenverzahnte Getriebeelement mindestens eine außenseitige, ringförmig umlaufende Verstärkung aufweist. This object is achieved by a corrugated transmission with the features of
Bei dem flexiblen, außenverzahnten Getriebeelement handelt es sich in bevorzugter Ausgestaltung um einen Flexring, welcher mit zwei parallel nebeneinander angeordneten, innenverzahnten, jeweils in sich starren Getriebeelementen kämmt. Prinzipiell kann es sich bei dem flexiblen außenverzahnten Getriebeelement auch um einen Flextopf handeln, welcher einen zylindrischen Bereich mit Außenverzahnung und einen an diesen Bereich anschließenden, zumindest partiell ausgebildeten Boden aufweist, welcher in einer normal zur Symmetrieachse des Getriebeelementes und damit zur Rotationsachse des Wellgetriebes angeordneten Ebene liegt.In the preferred embodiment, the flexible, externally toothed gear element is a flex ring, which meshes with two parallel, internally toothed, in each case rigid, gear elements. In principle, the flexible externally toothed gear element can also be a flextopf, which has a cylindrical region with external teeth and an adjoining this region, at least partially formed bottom, which is arranged in a plane normal to the axis of symmetry of the transmission element and thus to the axis of rotation of the wave gear lies.
Die genaue Anordnung der mindestens einen außenseitigen Verstärkung des flexiblen außenverzahnten Getriebeelementes ist von dessen geometrischer Gestaltung sowie von der Gestaltung umgebender Bauteile des Wellgetriebes abhängig. Im Fall eines Flexringes als flexibles außenverzahntes Getriebeelement ist vorzugsweise eine einzige ringförmige Verstärkung mittig zwischen den beiden Stirnseiten dieses Getriebeelementes ausgebildet. Ebenso sind Ausführungsformen realisierbar, bei welchen eine Verstärkung oder mehrere Verstärkungen außermittig am Getriebeelement angeordnet ist beziehungsweise angeordnet sind. The exact arrangement of the at least one outside reinforcement of the flexible externally toothed transmission element is dependent on its geometric design and on the design of surrounding components of the harmonic drive. In the case of a flex ring as a flexible externally toothed gear element preferably a single annular reinforcement is formed centrally between the two end faces of this transmission element. Likewise embodiments are feasible, in which one or more reinforcements are arranged eccentrically on the transmission element or are arranged.
Gemäß einer möglichen Bauform ist die Verstärkung einstückig mit dem übrigen Getriebeelement verbunden, das heißt integraler Bestandteil des außenverzahnten Getriebeelementes. In rationeller Weise ist die Verstärkung des Getriebeelementes umformtechnisch herstellbar. Gleiches gilt für die Außenverzahnung des Getriebeelementes. Hierbei ist es möglich, die ringförmig umlaufende Verstärkung und die Außenverzahnung in aufeinander folgenden Bearbeitungsschritten oder in einem einzigen Bearbeitungsschritt herzustellen. Statt einer umformenden Bearbeitung oder zusätzlich zu umformenden Bearbeitungsschritten ist auch eine spanabhebende Bearbeitung des Getriebeelementes zur Erzeugung der Verstärkung und/oder der Verzahnung möglich. According to a possible design, the reinforcement is integrally connected to the rest of the transmission element, that is an integral part of the externally toothed transmission element. In a rational manner, the gain of the transmission element is produced by forming technology. The same applies to the external teeth of the transmission element. In this case, it is possible to produce the annular circumferential reinforcement and the external toothing in successive processing steps or in a single processing step. Instead of a forming machining or in addition to transforming processing steps also a machining of the gear element for generating the reinforcement and / or the toothing is possible.
Unabhängig von der Herstellungstechnologie, mit welcher die Verstärkung sowie die Verzahnung des Getriebeelementes erzeugt werden, ragt die Verstärkung des Getriebeelementes, sofern diese integraler Bestandteil des einstückigen Getriebeelementes ist, in bevorzugter Ausgestaltung in Radialrichtung nicht über dessen Außenverzahnung hinaus. Insbesondere sind Ausführungsformen realisierbar, bei welchen der Außendurchmesser der Verstärkung mit dem Außendurchmesser der Verzahnung übereinstimmt. Die Verstärkung ist somit durch Material gebildet, welches die Zahnlücken der Außenverzahnung in einem ringförmig umlaufenden Bereich am Außenumfang des flexiblen Getriebeelementes vollständig ausfüllt. In Axialrichtung des Getriebeelementes betrachtet geht die Verstärkung vorzugsweise kantenfrei, mit deutlich ausgeprägten Radien, in zwei der Verstärkung benachbarte verzahnte Bereiche des Getriebeelementes über. Regardless of the manufacturing technology, with which the gain and the toothing of the transmission element are generated, the reinforcement of the transmission element, if it is an integral part of the one-piece transmission element, in a preferred embodiment in the radial direction does not extend beyond the outer toothing. In particular, embodiments are feasible in which the outer diameter of the reinforcement coincides with the outer diameter of the toothing. The reinforcement is thus formed by material which completely fills the tooth gaps of the external toothing in an annular circumferential region on the outer circumference of the flexible transmission element. Viewed in the axial direction of the transmission element, the reinforcement is preferably edge-free, with clearly defined radii, in two of the reinforcement adjacent toothed portions of the transmission element via.
Gemäß einer alternativen Bauform ist das Getriebeelement mehrteilig ausgebildet, wobei die Verstärkung in diesem Fall als Aufsetzring ausgebildet ist, welcher einen außenverzahnten Grundkörper des Getriebeelementes ringförmig umgibt. Der Aufsetzring weist eine Innenverzahnung auf, welche der Kontur der Außenverzahnung des Grundkörpers angepasst ist. Hinsichtlich der Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Aufsetzring sind verschiedene Lösungen möglich: Eine erste Lösung sieht vor, dass der Aufsetzring bei der Montage des Wellgetriebes spielbehaftet auf den außenverzahnten Grundkörper aufgesetzt wird. Während des Betriebs des Wellgetriebes ergibt sich durch die Verformung des außenverzahnten Grundkörpers mit Hilfe des Wellgenerators eine Verspannung zwischen dem Grundkörper und dem Aufsetzring. Eine alternative Art der Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Aufsetzring ist bei Bauformen gegeben, welche ein spielfreies Fügen von Grundkörper und Aufsetzring bereits in deren kreisrundem Zustand vorsehen. Das Fügen kann hierbei in Form eines Pressverbandes, insbesondere mit einem Schrumpfsitz, oder durch Verklebung, durch Löten oder durch Verschweißung erfolgen. Analog zu einer durch Umformung hergestellten ringförmig Verstärkung kann auch der Aufsetzring außermittig am flexiblen Getriebeelement angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, das flexible Getriebeelement durch mehrere Aufsetzringe zu verstärken. According to an alternative design, the transmission element is designed in several parts, wherein the reinforcement is formed in this case as Aufsetzring, which surrounds an externally toothed main body of the transmission element annular. The Aufsetzring has an internal toothing, which is adapted to the contour of the external toothing of the body. With regard to the connection between the main body and the Aufsetzring different solutions are possible: A first solution provides that the Aufsetzring is placed on the externally toothed body with play when mounting the harmonic drive. During operation of the Wellgetriebes results from the deformation of the externally toothed body with the help of the wave generator, a tension between the body and the Aufsetzring. An alternative type of connection between the body and the Aufsetzring is given in designs that provide a backlash-free joining of body and Aufsetzring already in its circular state. Joining can take place here in the form of a press fit, in particular with a shrink fit, or by gluing, by soldering or by welding. Analogous to a ring-shaped reinforcement produced by deformation and the Aufsetzring can be arranged off-center on the flexible transmission element. It is also possible to reinforce the flexible transmission element by a plurality of Aufsetzringe.
Die außenseitige Verstärkung des flexiblen Getriebeelementes befindet sich vorzugsweise in demjenigen Bereich des außenverzahnten Getriebeelementes, dessen Innenseite durch auf die Kugeln des Wellgenerators wirkende Radialkräfte besonderen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Die radialen Abmessungen des Getriebeelementes sind hierbei durch die ringförmige, außenseitige Verstärkung nicht oder – im Fall mindestens eines Aufsetzrings – nur unwesentlich erhöht.The outside reinforcement of the flexible transmission element is preferably located in the region of the externally toothed transmission element, the inside of which is subjected to particular mechanical stresses by radial forces acting on the balls of the wave generator. The radial dimensions of the transmission element are not increased by the annular, outside reinforcement or - in the case of at least one Aufsetzrings - only slightly increased.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:Several embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:
Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf alle Ausführungsbeispiele. Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen
Ein Antriebselement
Radial innerhalb der beiden innenverzahnten Getriebeelemente
Der Wellgenerator
Der Außenring
In allen Ausführungsformen kämmt die mit
Im Ausführungsbeispiel nach den
Im Ausführungsbeispiel nach den
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wellgetriebe The wave gear
- 22
- Antriebselement driving element
- 33
- erstes innenverzahntes Getriebeelement first internally toothed transmission element
- 44
- zweites innenverzahntes Getriebeelement second internal gear element
- 55
- Abtriebselement output element
- 66
- Wellgenerator wave generator
- 77
- Oldhamkupplung Oldham
- 88th
- Kugellager ball-bearing
- 99
- Innenring inner ring
- 1010
- Außenring outer ring
- 1111
- flexibles Getriebeelement flexible transmission element
- 1212
- Verstärkung reinforcement
- 1313
- Außenverzahnung external teeth
- 1414
- Grundkörper body
- 1515
- Aufsetzring Aufsetzring
- 1616
- Innenverzahnung internal gearing
- RR
- Radius radius
- Ri R i
- Innenradius inner radius
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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