DE102016204784A1

DE102016204784A1 - The wave gear

Info

Publication number: DE102016204784A1
Application number: DE102016204784.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Zierer; Tobias Preuss
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2017-09-28

Abstract

Ein Wellgetriebe (1) mit einem Wellgenerator (12) weist ein mittels des Wellgenerators (12) verformbares, insbesondere topfförmiges, außenverzahntes Getriebeelement (8), sowie ein mit dem außenverzahnten Getriebeelement (8) kämmendes innenverzahntes Getriebeelement (7) auf, welches mit einem Gehäusebauteil (3, 4, 5) drehfest verbundenen ist. Das innenverzahnte Getriebeelement (7) ist über mehrere, einreihig oder zweireihig angeordnete Blattfedern (6) mit dem Gehäusebauteil (3, 4, 5) elastisch verbunden.A wave gear (1) with a wave generator (12) has a by means of the wave generator (12) deformable, in particular pot-shaped, externally toothed transmission element (8), and with the externally toothed transmission element (8) meshing internally toothed transmission element (7), which with a Housing component (3, 4, 5) rotatably connected. The internally toothed gear element (7) is elastically connected to the housing component (3, 4, 5) via a plurality of single-row or double-row leaf springs (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe mit einem Wellgenerator, welcher zur permanenten Verformung eines außenverzahnten Getriebeelementes vorgesehen ist, wobei mit diesem flexiblen außenverzahnten Getriebeelement ein in sich starres innenverzahntes Getriebeelement kämmt, welches mit einem Gehäusebauteil drehfest verbunden ist.The invention relates to a wave gear with a wave generator, which is provided for the permanent deformation of an externally toothed transmission element, which meshes with this flexible externally toothed transmission element is a rigid internally toothed transmission element, which is rotatably connected to a housing component.

Wellgetriebe, die in jedem Fall ein elastisches Zahnrad aufweisen, sind zum Beispiel aus der EP 0 514 829 B1 sowie aus der EP 0 741 256 B1 bekannt. Derartige Wellgetriebe sollen als hochübersetzte Getriebe zum Einsatz in Robotern geeignet sein. Wave gear, which in any case have an elastic gear are, for example, from EP 0 514 829 B1 as well as from the EP 0 741 256 B1 known. Such corrugated transmissions should be suitable as highly geared transmission for use in robots.

Wellgetriebe, die zur Verwendung in Brennkraftmaschinen, nämlich in elektrischen Nockenwellenverstellern von Hubkolbenmotoren, vorgesehen sind, sind zum Beispiel aus der DE 10 2004 009 128 A1 , aus der DE 10 2013 220 220 A1 sowie aus der DE 10 2014 202 060 A1 bekannt.Shaft gears, which are intended for use in internal combustion engines, namely in electric camshaft adjusters of reciprocating engines, are known, for example, from US Pat DE 10 2004 009 128 A1 , from the DE 10 2013 220 220 A1 as well as from the DE 10 2014 202 060 A1 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wellgetriebe anzugeben, welches gegenüber dem genannten Stand der Technik hinsichtlich einer zuverlässigen, insbesondere für ein Anwendung als Stellantrieb in einem Automobil geeigneten, Zusammenwirkung von Bauteilen unterschiedlicher elastischer Nachgiebigkeit weiterentwickelt ist.The invention has for its object to provide a wave gear, which is further developed over the cited prior art with respect to a reliable, especially suitable for use as an actuator in an automobile, interaction of components of different elastic compliance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Wellgetriebe weist in an sich bekanntem Grundaufbau ein innenverzahntes Hohlrad, das heißt ein innenverzahntes Getriebeelement, auf, welches drehfest relativ zu einem Gehäuse, das heißt zu mindestens einem Gehäusebauteil, angeordnet ist. Hierbei kann das Gehäusebauteil entweder Teil des Wellgetriebes oder Teil einer Umgebungskonstruktion sein. Im letztgenannten Fall kann es sich bei dem Gehäuse insbesondere um einen Motorblock einer Brennkraftmaschine oder um ein fest mit dem Motorblock verbundenes Teil handeln. In jedem Fall kämmt die Innenverzahnung des Hohlrades mit der Außenverzahnung eines flexiblen Getriebeelementes, welches beim Betrieb des Wellgetriebes durch einen Wellgenerator laufend verformt wird. Der Wellgenerator stellt hierbei eine Komponente des Wellgetriebes dar und arbeitet vorzugsweise mit einem Wälzlager, insbesondere einem Kugellager. Alternativ kann das Wellgetriebe einen Wellgenerator mit einem Lager sonstiger Bauart, beispielsweise einem Nadellager, Rollenlager oder Gleitlager, umfassen.This object is achieved by a harmonic drive with the features of claim 1. The corrugated transmission has in known per se basic structure an internally toothed ring gear, that is, an internally toothed transmission element, which rotatably relative to a housing, that is arranged to at least one housing component is. In this case, the housing component may be either part of the wave gear or part of a surrounding construction. In the latter case, the housing may in particular be an engine block of an internal combustion engine or a part fixedly connected to the engine block. In any case, the internal teeth of the ring gear meshes with the external teeth of a flexible transmission element, which is continuously deformed during operation of the wave gear by a wave generator. The wave generator here represents a component of the wave gear and preferably operates with a rolling bearing, in particular a ball bearing. Alternatively, the wave gear may comprise a wave generator with a bearing of other types, such as a needle bearing, roller bearings or plain bearings.

Erfindungsgemäß ist das innenverzahnte Getriebeelement über eine Mehrzahl an Blattfedern mit dem Gehäusebauteil elastisch verbunden. Die mittels der Blattfedern hergestellte Verbindung stellt sicher, dass praktisch keine Relativverdrehungen zwischen dem Gehäusebauteil und dem innenverzahnten, in sich starren Getriebeelement möglich sind, wobei dennoch eine elastische Aufhängung des letztgenannten, ringförmigen Getriebeelementes, insbesondere in dessen Axialrichtung, gegeben ist. Ebenso ist das innenverzahnte Getriebeelement signifikant gegenüber dem Gehäusebauteil verkippbar, was eine besonders gute Anpassung der Lage des innenverzahnten Getriebeelementes innerhalb des Wellgetriebes an das sich permanent verformende außenverzahnte Getriebeelement ermöglicht. Durch diese Anpassung werden mechanische Spannungsspitzen innerhalb des nachgiebigen außenverzahnten Getriebeelementes minimiert, was von Vorteil hinsichtlich der Belastung und Lebensdauer des gesamten Wellgetriebes ist.According to the invention, the internally toothed transmission element is elastically connected to the housing component via a plurality of leaf springs. The compound produced by means of the leaf springs ensures that virtually no relative rotations between the housing component and the internally toothed, inherently rigid transmission element are possible, yet an elastic suspension of the latter, annular transmission element, in particular in its axial direction, is given. Likewise, the internally toothed transmission element is significantly tilted relative to the housing component, which allows a particularly good adaptation of the position of the internally toothed transmission element within the corrugated transmission to the permanently deforming externally toothed transmission element. By this adjustment, mechanical stress peaks are minimized within the resilient external gear element, which is advantageous in terms of load and life of the entire wave gear.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine Komponente eines Wellgetriebes bauartbedingt permanent Verformungen aufnehmen und zugleich Kräfte und Drehmomente weiterleiten muss. Bei einer solchen Komponente handelt es sich beispielsweise um einen Flexring oder einen Flextopf. Dies ist ebenso bei dem erfindungsgemäßen Wellgetriebe der Fall. Im Unterschied zu im Stand der Technik, insbesondere in den genannten Dokumenten EP 0 514 829 B1 und EP 0 741 256 B1 , beschriebenen Ansätzen, die Flexibilität des nachgiebigen, verzahnten Getriebeelementes durch dessen Formgebung, insbesondere uneinheitliche Wandstärken, zu erhöhen, wird beim anmeldungsgemäßen Wellgetriebe jedoch ein anderer Weg beschritten, indem ein in sich starres Getriebeelement, nämlich das innenverzahnte Hohlrad, mittels mehrerer Blattfedern weich im oder am Gehäuse aufgehängt wird. Hierbei ist vorzugsweise zusätzlich zu einer elastischen Nachgiebigkeit in axialer Richtung zumindest in geringem Maße auch eine Nachgiebigkeit in Radialrichtung des innenverzahnten Hohlrades gegeben.The invention is based on the consideration that a component of a corrugated transmission due to design permanently absorb deformations and at the same time must forward forces and torques. Such a component is, for example, a flex ring or a flextopf. This is also the case with the harmonic drive according to the invention. In contrast to the prior art, in particular in the cited documents EP 0 514 829 B1 and EP 0 741 256 B1 However, approaches described in the introduction to increase the flexibility of the compliant toothed transmission element by its shape, in particular uneven wall thicknesses, however, another approach in corrugated transmission according to the application, a different in itself rigid transmission element, namely the internally toothed ring gear, by means of several leaf springs soft in or is hung on the housing. Here, in addition to an elastic compliance in the axial direction, at least to a lesser extent, a compliance in the radial direction of the internally toothed ring gear is preferably provided.

In jedem Fall hat die weiche Aufhängung des innenverzahnten Getriebeelementes, das heißt Hohlrades, nicht isotrope Eigenschaften: Die Steifigkeit der Aufhängung ist in Umfangsrichtung des Hohlrades größer als in Axialrichtung sowie in Radialrichtung des Hohlrades. Dies bedeutet, dass eine am Außenumfang des Hohlrades angreifende Kraft entweder zu keiner oder lediglich zu einer geringfügigen Verdrehung des Hohlrades gegenüber dem Gehäuse führt. In jedem Fall ist die Verlagerung eines Punktes am Außenumfang des Hohlrades, welche durch eine tangential angreifende Kraft bestimmter Größe bewirkt wird, wesentlich geringer, beispielsweise um den Faktor zwei, um den Faktor fünf, oder um den Faktor zehn geringer, als eine Verlagerung desselben Punktes in axialer Richtung oder in radialer Richtung des Hohlrades, wenn eine Kraft desselben Betrages in Axialrichtung beziehungsweise in Radialrichtung des Hohlrades und damit des gesamten Wellgetriebes angreift.In any case, the soft suspension of the internal gear member, that is, ring gear, not isotropic properties: The rigidity of the suspension is greater in the circumferential direction of the ring gear than in the axial direction and in the radial direction of the ring gear. This means that a force acting on the outer circumference of the ring gear either leads to no or only to a slight rotation of the ring gear relative to the housing. In any case, the displacement of a point on the outer circumference of the ring gear, which is caused by a tangential force of a certain magnitude, substantially lower, for example by a factor of two, by a factor of five, or by a factor of ten, as a displacement of the same point in the axial direction or in the radial direction of the ring gear when a force of the same amount in the axial direction or in Radial direction of the ring gear and thus the entire wave gear attacks.

Es hat sich gezeigt, dass gerade die derart anisotrop weiche Aufhängung des Hohlrades im oder am Gehäuse für eine besondere Schonung des flexiblen Verzahnungsbauteils, das heißt insbesondere des Flexrings oder Flextopfes, bei uneingeschränkter Funktionalität sorgt. Mit Hilfe der Blattfedern werden gezielt Axialversatz- und Winkelfehler beim Betrieb des Wellgetriebes ausgeglichen. Hierbei werden durch elastische Verschiebungen und/oder Verkippungen des in sich starren, innenverzahnten Getriebeelementes Spannung im flexiblen Verzahnungsbauteil, das heißt in dem außenverzahnten Getriebeelement, gemindert. Die Anordnung aus den einzelnen Blattfedern, mit welchen das innenverzahnte Hohlrad am Gehäuse befestigt ist, liegt in einer Ebene, welche normal zur Rotationsachse des Wellgetriebes, das heißt zur Symmetrieachse des Hohlrades, ausgerichtet ist. Die Blattfedern können entweder direkt oder beispielsweise über einen Vorsatzring am Hohlrad befestigt sein.It has been shown that it is precisely the thus anisotropically soft suspension of the ring gear in or on the housing for special protection of the flexible toothed component, that is to say in particular of the flex ring or flextopf, with unrestricted functionality. With the help of leaf springs Axialversatz- and angular errors are compensated for the operation of the wave gear targeted. In this case, by elastic displacements and / or tilting of the inherently rigid, internally toothed transmission element voltage in the flexible toothed component, that is, in the externally toothed transmission element, reduced. The arrangement of the individual leaf springs, with which the internally toothed ring gear is fixed to the housing, lies in a plane which is aligned normal to the axis of rotation of the corrugated transmission, that is to the axis of symmetry of the ring gear. The leaf springs can be attached either directly or for example via an attachment ring on the ring gear.

In bevorzugter Ausgestaltung schließt jede der Blattfedern, die das innenverzahnte Getriebeelement mit dem Gehäusebauteil verbinden, einen Winkel von maximal 30° zur tangentialen Richtung des innenverzahnten Getriebeelementes ein. Je nachdem, ob Drehmomente hauptsächlich in einer einzigen Richtung oder in beiden Richtungen zu übertragen sind, können sämtliche Blattfedern entweder im gleichen Sinne oder beispielsweise alternierend in entgegengesetzten Richtungen schräggestellt sein. Die Tangentialrichtung bezieht sich hierbei auf einen Kreis, der durch die Mittelpunkte der Befestigungspunkte der Blattfedern am innenverzahnten Getriebeelement gelegt ist. Der Radius dieses Kreises wird als mittlerer Radius des innenverzahnten Getriebeelementes definiert. Weiter ist ein Befestigungskreises der Blattfedern am Gehäusebauteil definiert: Es handelt sich um denjenigen, zur Rotationsachse des innenverzahnten Getriebeelementes konzentrischen Kreis, der durch die Mittelpunkt der einzelnen Befestigungspunkte der Blattfedern am Gehäusebauteil beschrieben ist.In a preferred embodiment, each of the leaf springs connecting the internally toothed transmission element with the housing component, an angle of at most 30 ° to the tangential direction of the internally toothed transmission element includes. Depending on whether torques are to be transmitted mainly in a single direction or in both directions, all leaf springs can be tilted either in the same sense or, for example, alternately in opposite directions. The tangential direction here refers to a circle which is laid through the centers of the attachment points of the leaf springs on the internally toothed transmission element. The radius of this circle is defined as the mean radius of the internally toothed transmission element. Next, a fastening circle of the leaf springs is defined on the housing component: It is those concentric to the axis of rotation of the internally toothed gear element circle, which is described by the center of the individual attachment points of the leaf springs on the housing component.

Die Länge jeder Blattfeder, gemessen zwischen den Mittelpunkten ihrer beiden Befestigungspunkte, das heißt zwischen ihrem äußeren und ihrem inneren Befestigungspunkt, beträgt vorzugsweise mindestens ein Fünftel und maximal die Hälfte des Befestigungskreises der Blattfedern am Gehäusebauteil. Diese Relation gilt auch, falls eine Blattfeder nicht am Gehäusebauteil befestigt ist.The length of each leaf spring, measured between the centers of its two attachment points, that is between its outer and its inner attachment point, is preferably at least one fifth and at most half of the mounting circle of the leaf springs on the housing component. This relation also applies if a leaf spring is not attached to the housing component.

Insbesondere sind Ausführungsformen realisierbar, bei denen die Blattfedern nicht direkt das innenverzahnte Getriebeelement mit dem Gehäusebauteil verbinden, sondern ein Zwischenring vorhanden ist, welcher über eine erste Gruppe an Blattfedern mit dem innenverzahnten Getriebeelement und über eine zweite Gruppe an Blattfedern mit dem Gehäusebauteil verbunden ist.In particular, embodiments are feasible in which the leaf springs do not directly connect the internally toothed transmission element with the housing component, but an intermediate ring is present, which is connected via a first group of leaf springs with the internally toothed transmission element and a second group of leaf springs with the housing component.

Die Verbindungen der Blattfedern einerseits zum innenverzahnten Getriebeelement und andererseits zum Gehäusebauteil, gegebenenfalls auch zum Zwischenring, sind durch formschlüssige, kraftschlüssige oder stoffschlüssige Verbindungen realisierbar. Beispielsweise können Nietverbindungen, Schraubverbindungen oder Verschweißungen, insbesondere in Form von Laserverschweißungen, vorgesehen sein. Bei den Blattfedern handelt es sich vorzugsweise jeweils um einstückige Metallplättchen. Prinzipiell sind stattdessen auch Pakete aus Federelementen als Blattfedern verwendbar.The compounds of the leaf springs on the one hand to the internally toothed transmission element and on the other hand to the housing component, possibly also to the intermediate ring can be realized by positive, non-positive or material-locking connections. For example, rivet connections, screw connections or welds, in particular in the form of laser welding, may be provided. The leaf springs are preferably each one-piece metal platelets. In principle, packages of spring elements can also be used as leaf springs instead.

Unabhängig von der Ausgestaltung und Anordnung der einzelnen Blattfedern ist das innenverzahnte Getriebeelement vorzugsweise über mindestens zwei und nicht mehr als neun Blattfedern mit dem Gehäusebauteil verbunden. Sofern die Blattfedern einreihig, das heißt ohne Zwischenring, angeordnet sind, sind die einzelnen Blattfedern hierbei bevorzugt äquidistant am Umfang des innenverzahnten Getriebeelementes angeordnet. Im Fall der mehrreihigen Anordnung von Blattfedern, das heißt der Zwischenschaltung eines Zwischenrings zwischen dem innenverzahnten Getriebeelement und dem Gehäusebauteil, bezieht sich die äquidistante Anordnung auf jeden der ringförmigen Bereiche, in welchen jeweils Blattfedern angeordnet sind. Bei jeder Anzahl und Anordnung von Blattfedern ist die Elastizität der Anbindung des innenverzahnten Getriebeelementes an das Gehäusebauteil in Axialrichtung, bezogen auf die gemeinsame Symmetrieachse der verzahnten Getriebeelemente vorzugsweise ausgeprägter als in jeder anderen Raumrichtung.Regardless of the configuration and arrangement of the individual leaf springs, the internally toothed gear element is preferably connected to the housing component via at least two and not more than nine leaf springs. If the leaf springs are arranged in a single row, that is to say without an intermediate ring, the individual leaf springs are preferably arranged equidistantly on the circumference of the internally toothed gear element. In the case of the multi-row arrangement of leaf springs, that is, the interposition of an intermediate ring between the internal gear element and the housing member, the equidistant arrangement refers to each of the annular regions in which leaf springs are arranged. In any number and arrangement of leaf springs, the elasticity of the connection of the internally toothed transmission element to the housing component in the axial direction, based on the common axis of symmetry of the toothed transmission elements is preferably more pronounced than in any other spatial direction.

Das Wellgetriebe ist beispielsweise als Stellgetriebe in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einer Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors, geeignet. In diesem Zusammenhang wird beispielhaft auf die Dokumente WO 2007/057149 A1 , EP 1 307 642 B1 und EP 1 154 134 A2 verwiesen. Ebenso ist das Wellgetriebe beispielsweise in einem elektrischen Nockenwellenversteller einer Brennkraftmaschine verwendbar.The wave gear is suitable for example as a control gear in a motor vehicle, in particular in a device for adjusting the compression ratio of a reciprocating engine. In this context, an example of the documents WO 2007/057149 A1 . EP 1 307 642 B1 and EP 1 154 134 A2 directed. Likewise, the wave gear, for example, in an electric camshaft adjuster an internal combustion engine used.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:Two embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:

1 in einer Schnittdarstellung ausschnittsweise ein als Stellgetriebe in einem Kraftfahrzeug vorgesehenes Wellgetriebe, 1 in a sectional view fragmentary as a control gear provided in a motor vehicle wave gear,

2 in einer Detailansicht mehrere Komponenten, unter anderem eine Blattfederanordnung, des Wellgetriebes nach 1, 2 in a detailed view of several components, including a leaf spring assembly, the wave gear after 1 .

2 in einer schematischen Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wellgetriebes. 2 in a schematic sectional view of another embodiment of a wave gear.

Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Soweit nicht anders erwähnt, beziehen sich die folgenden Ausführungen auf beide Ausführungsbeispiele.Corresponding or basically equivalent parts are indicated in all figures with the same reference numerals. Unless otherwise stated, the following statements relate to both embodiments.

Ein in jedem Ausführungsbeispiel mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wellgetriebe kommt als Stellgetriebe in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz. Hierbei kann es sich um einen Nockenwellenversteller oder um eine Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors handeln. Im letztgenannten Fall ist das Gehäuse 2 des Wellgetriebes 1 starr relativ zum Motorblock des Hubkolbenmotors angeordnet oder selbst Teil des Motorblocks.A in each embodiment by the reference numeral 1 characterized wave gear comes as a control gear in a motor vehicle used. This may be a camshaft adjuster or a device for adjusting the compression ratio of a reciprocating engine. In the latter case, the housing 2 of the corrugated transmission 1 rigidly arranged relative to the engine block of the reciprocating engine or even part of the engine block.

Das Gehäuse 2 des Wellgetriebes 1 nach 1 ist mehrteilig aufgebaut, wobei verschiedene Gehäusebauteile 3, 4, 5 starr miteinander verbunden sind. Beim Gehäusebauteil 4 handelt es sich um ein Flanschelement. Am inneren Rand dieses Flanschelementes 4 sind mehrere Blattfedern 6 befestigt, an welchen ein innenverzahntes, in sich starres Getriebeelement 7, elastisch aufgehängt ist. The housing 2 of the corrugated transmission 1 to 1 is constructed in several parts, with different housing components 3 . 4 . 5 are rigidly connected. With the housing component 4 it is a flange element. At the inner edge of this flange element 4 are several leaf springs 6 attached to which an internally toothed, inherently rigid transmission element 7 , is suspended elastically.

Beim innenverzahnten Getriebeelement 7 handelt es sich um ein Hohlrad, welches direkt mit einem außenverzahnten, nachgiebigen Getriebeelement 8 zusammenwirkt. Das außenverzahnte Getriebeelement 8 wird auch als Flextopf bezeichnet und weist einen zylindrischen Abschnitt 9 auf, an welchen sich ein Boden 10 anschließt. Der Boden 10 des Flextopfes 8 ist fest mit einer Abtriebswelle 11 verbunden. Im Fall der Verwendung des Wellgetriebes 1 als Stellgetriebe zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors ist die Abtriebswelle 11 mit einer Exzenterwelle identisch oder fest verbunden.When internally toothed transmission element 7 it is a ring gear, which directly with an externally toothed, yielding transmission element 8th interacts. The externally toothed gear element 8th is also referred to as Flextopf and has a cylindrical section 9 on which a floor is 10 followed. The floor 10 of the Flextopf 8th is fixed to an output shaft 11 connected. In case of using the wave gear 1 as a control gear for adjusting the compression ratio of a reciprocating engine, the output shaft 11 identical or firmly connected to an eccentric shaft.

Der zylindrische, außenverzahnte Abschnitt 9 des Flextopfes 8 wird beim Betrieb des Wellgetriebes 1 durch einen Wellgenerator 12 permanent verformt. Der Wellgenerator 12 umfasst ein Wälzlager 13 mit einem Innenring 14, Wälzkörpern 15, nämlich Kugeln, sowie einen Außenring 16. Hierbei ist der Innenring 14 in sich starr und elliptisch geformt. Die Drehzahl der Innenrings 14 beim Betrieb des Wellgenerators 1 entspricht der Drehzahl der nicht dargestellten Verstellwelle. Der Außenring 16 ist nachgiebig und passt sich permanent der elliptischen Form des Innenrings 8 an. Die Außenverzahnung des nachgiebigen Getriebeelementes 8, welches den Außenring 16 umgibt, befindet sich in demjenigen ringförmigen Bereich des zylindrischen Abschnitts 9, der unmittelbar radial außerhalb des Außenrings 16 angeordnet ist. Im Übrigen, das heißt in demjenigen Bereich des zylindrischen Abschnitts 9, welcher den Außenring 16 in Axialrichtung überragt, ist die Außenwandung des zylindrischen Abschnitts 9 glatt.The cylindrical, externally toothed section 9 of the Flextopf 8th becomes during operation of the wave gear 1 through a wave generator 12 permanently deformed. The wave generator 12 includes a rolling bearing 13 with an inner ring 14 , Rolling elements 15 , namely balls, as well as an outer ring 16 , Here is the inner ring 14 rigid and elliptical in shape. The speed of the inner ring 14 during operation of the wave generator 1 corresponds to the speed of the adjusting shaft, not shown. The outer ring 16 is pliable and permanently adapts to the elliptical shape of the inner ring 8th at. The external teeth of the flexible transmission element 8th which is the outer ring 16 surrounds, is in that annular region of the cylindrical portion 9 which is directly radially outside the outer ring 16 is arranged. Incidentally, that is, in the area of the cylindrical portion 9 which the outer ring 16 projecting in the axial direction, the outer wall of the cylindrical portion 9 smooth.

Aufgrund der elliptischen Form des Innenrings 14 und damit auch des Außenrings 16 sowie des Flextopfes 8 greift dessen Außenverzahnung lediglich an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen in die Innenverzahnung des Hohlrades 7 ein. Eine geringfügig unterschiedliche Zähnezahl der Außenverzahnung des nachgiebigen Getriebeelementes 8 einerseits und der Innenverzahnung des starren Hohlrades 7 andererseits sorgt dafür, dass sich bei einer vollen Umdrehung des Innenrings 14 das topfförmige Getriebeelement 8 geringfügig gegenüber dem Hohlrad 7 und damit auch dem Gehäuse 2 verdreht. Das Wellgetriebe 1 stellt damit ein hoch übersetztes Getriebe dar, wobei das Übersetzungsverhältnis bei 70:1 oder mehr liegen kann.Due to the elliptical shape of the inner ring 14 and thus also the outer ring 16 as well as the Flextopfes 8th engages the external teeth only at two diametrically opposite locations in the internal toothing of the ring gear 7 one. A slightly different number of teeth of the external toothing of the flexible transmission element 8th on the one hand and the internal toothing of the rigid ring gear 7 on the other hand ensures that during a full rotation of the inner ring 14 the cup-shaped gear element 8th slightly opposite the ring gear 7 and thus also the housing 2 twisted. The wave gear 1 thus represents a highly geared transmission, wherein the gear ratio can be at 70: 1 or more.

Zusätzlich zu prinzipbedingt erforderlichen Verformungen des Flextopfes 8 kann es beim Betrieb des Wellgetriebes 1 auch zu nicht vernachlässigbaren Verlagerungen des innenverzahnten Getriebeelementes 7 in radialer Richtung sowie zu Winkelfehlern zwischen der Antriebsachse des Wellgenerators 12, das heißt der Verstellwelle des Wellgetriebes 1, einerseits und der Abtriebswelle 11 andererseits kommen. Um derartige geringe, jedoch nicht vernachlässigbare Relativbewegungen innerhalb des Wellgetriebes 1 aufzunehmen, ist zwischen den Gehäusebauteilen 3, 4 einerseits und der zylindrischen Außenwandung des innenverzahnten Getriebeelementes 7 andererseits ein Ringspalt gebildet, welcher durch die Blattfedern 6 überbrückt ist. In addition to inherently necessary deformations of the Flextopfes 8th It may be during operation of the wave gear 1 also to not negligible displacements of the internally toothed transmission element 7 in the radial direction and to angle errors between the drive shaft of the wave generator 12 , that is the adjusting shaft of the corrugated transmission 1 , on the one hand, and the output shaft 11 come on the other hand. Such minor, but not negligible relative movements within the wave gear 1 is between the housing components 3 . 4 on the one hand and the cylindrical outer wall of the internally toothed gear element 7 on the other hand, an annular gap formed by the leaf springs 6 is bridged.

Jede Blattfeder 6 ist im Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 an zwei Befestigungspunkten P_i, P_a mit dem innenverzahnten Getriebeelement 7 beziehungsweise mit dem Gehäusebauteil 4 verbunden. Ein durch die inneren Befestigungspunkte P_i gelegter, zur Rotationsachse der Abtriebswelle 11 und damit zur Symmetrieachse des gesamten Wellgetriebes 1 konzentrischer Kreis hat einen Radius, der als mittlerer Radius des innenverzahnten Getriebeelementes 7 bezeichnet ist. Die Rotationsachse der Abtriebswelle 11 ist mit R bezeichnet. Der Kreis, der durch die äußeren Befestigungspunkte P_a beschrieben und ebenfalls zur Rotationsachse R konzentrisch ist, wird als Befestigungskreises der Blattfedern 6 am Gehäusebauteil 4 bezeichnet.Every leaf spring 6 is in the embodiment of the 1 and 2 at two attachment points P _i , P _a with the internally toothed transmission element 7 or with the housing component 4 connected. A laid by the inner attachment points P _i , to the axis of rotation of the output shaft 11 and thus to the symmetry axis of the entire wave gear 1 concentric circle has a radius that is the mean radius of the internally toothed transmission element 7 is designated. The axis of rotation of the output shaft 11 is denoted by R. The circle, which is described by the outer attachment points P _a and also concentric with the axis of rotation R, is used as a fastening circle of the leaf springs 6 on the housing component 4 designated.

Der Abstand zwischen dem inneren Befestigungspunkt P_i und dem äußeren Befestigungspunkt P_a jeder Blattfeder 6 ist als Länge der Blattfeder 6 definiert. Eine Gerade, die längs der Blattfeder 6 ausgerichtet ist, das heißt durch die Befestigungspunkte P_i, P_a läuft, schließt mit einer Tangente, die am selben Befestigungspunkt P_i an denjenigen Kreis gelegt ist, welcher durch sämtliche Befestigungspunkte P_i beschrieben ist, ein Winkel von weniger als 30° ein. Sämtliche Blattfedern 6 sind in der Bauform nach den 1 und 2 am Umfang des innenverzahnten Getriebeelementes 7 mit gleicher Orientierung gegenüber diesem Getriebeelement 7 schräggestellt. Die Blattfedern 6 sind äquidistant am Umfang des innenverzahnten Getriebeelementes 7 angeordnet. Der Raumbedarf der Anordnung aus den Blattfedern 6 ist, wie insbesondere aus 1 hervorgeht, gering, so dass das Wellgetriebe 1 als Stellgetriebe verwendbar ist, welches gegenüber herkömmlichen Stellgetrieben praktisch keinen zusätzlichen Bauraum benötigt.The distance between the inner attachment point P _i and the outer attachment point P _{a of} each leaf spring 6 is as the length of the leaf spring 6 Are defined. A straight line along the leaf spring 6 is aligned, that is, passes through the attachment points P _i , P _a , closes with a tangent, which is placed at the same attachment point P _i to that circle, which is described by all attachment points P _i , an angle of less than 30 °. All leaf springs 6 are in the design according to the 1 and 2 on the circumference of the internal gear element 7 with the same orientation relative to this transmission element 7 sloping. The leaf springs 6 are equidistant on the circumference of the internally toothed transmission element 7 arranged. The space requirement of the arrangement of the leaf springs 6 is how particular out 1 shows low, so that the wave gear 1 can be used as a control gear, which requires virtually no additional space compared to conventional actuators.

Die 3 zeigt Komponenten eines weiteren Wellgetriebes 1, dessen grundsätzliche Funktion dem in den 1 und 2 skizzierten Wellgetriebe 1 entspricht. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 ist im Ausführungsbeispiel nach 3 das innenverzahnte Getriebeelement 7 nicht lediglich über eine Anzahl an Blattfedern 6, sondern zusätzlich über einen Zwischenring 17 am Gehäusebauteil 4 angebunden. Hierbei verbinden zwei Blattfedern 6 das innenverzahnte Getriebeelement 7 mit dem Zwischenring 17, während dieser mittels zweier weiterer Blattfedern 6 mit dem Gehäusebauteil 4 verbunden ist. In 3 ist eine Schnittebene dargestellt, in welcher das innenverzahnte Getriebeelement 7 wesentlich weniger ausgedehnt als das Gehäusebauteil 4 ist, wobei der Zwischenring 17 radial zwischen dem Getriebeelement 7 und dem Innenumfang des Gehäusebauteils 4 angeordnet ist. Am gesamten Umfang des Zwischenrings 17 ist sowohl ein Spalt gegenüber dem Getriebeelement 7 als auch ein Spalt gegenüber der Innenwandung des Gehäusebauteils 4 gegeben. Außerhalb der in 3 dargestellten Ebene erweitert sich das innenverzahnte Getriebeelement 7 in radialer Richtung, wobei stets – wie auch im Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 – ein ringförmig umlaufender Spalt zwischen dem innenverzahnten Getriebeelement 7 und der Innenwandung des Gehäuses 2, welchem das Gehäusebauteil 4 zuzurechnen ist, verbleibt. The 3 shows components of another wave gear 1 whose fundamental function is that in the 1 and 2 sketched wave gear 1 equivalent. In contrast to the embodiment of the 1 and 2 is in the exemplary embodiment after 3 the internally toothed transmission element 7 not just a number of leaf springs 6 , but also via an intermediate ring 17 on the housing component 4 tethered. Here are two leaf springs connect 6 the internally toothed transmission element 7 with the intermediate ring 17 while using two other leaf springs 6 with the housing component 4 connected is. In 3 is shown a sectional plane in which the internal gear element 7 much less extensive than the housing component 4 is, with the intermediate ring 17 radially between the transmission element 7 and the inner periphery of the housing member 4 is arranged. On the entire circumference of the intermediate ring 17 is both a gap relative to the transmission element 7 as well as a gap with respect to the inner wall of the housing component 4 given. Outside the in 3 Plane shown extends the internal gear member 7 in the radial direction, always - as well as in the embodiment of the 1 and 2 - An annular circumferential gap between the internally toothed transmission element 7 and the inner wall of the housing 2 to which the housing component 4 attributable remains.

Das innenverzahnte Getriebeelement 7 weist, bezogen auf den Schnitt nach 3, die Form einer Ringscheibe auf, welche an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen seines Umfangs radial nach außen erweitert ist. An diesen in Radialrichtung erweiterten Abschnitten des innenverzahnten Getriebeelementes 7 ist jeweils eine der beiden inneren Blattfedern 6 befestigt. Durch die Mittelpunkte der Befestigungspunkte P_i beider Blattfedern 6 kann ein zur Symmetrieachse R des Wellgetriebes 1 konzentrischer Kreis gelegt werden. Jede der beiden Blattfedern 6 ist zu einer Tangente, welche an diesen Kreis gelegt ist und ebenfalls durch den Mittelpunkt des betreffenden Befestigungspunktes P_i verläuft, um weniger als 30° schräggestellt. The internal gear element 7 points, based on the cut after 3 , The shape of an annular disc, which is expanded at two diametrically opposite points of its circumference radially outward. At these radially enlarged portions of the internal gear member 7 is one of the two inner leaf springs 6 attached. Through the centers of the attachment points P _{i of} both leaf springs 6 can one to the symmetry axis R of the wave gear 1 concentric circle. Each of the two leaf springs 6 is to a tangent, which is placed on this circle and also passes through the center of the respective attachment point P _i , inclined by less than 30 °.

Die Innenkontur des Zwischenrings 17 ist näherungsweise der Außenkontur des innenverzahnten Getriebeelementes 7, bezogen auf die in 3 dargestellte Schnittebene, angepasst und weist zwei zueinander parallele Längsseiten 18 auf. An jeweils einen Endpunkt einer Längsseite 18 schließt ein Bogenabschnitt 19 an, welcher zur Symmetrieachse R konzentrisch ist. Durch zwei Verbindungsabschnitte 20, welche jeweils einen Bogenabschnitt 19 mit einer Längsseite 18 verbinden, ist die Innenkontur des Zwischenrings 17 komplettiert. The inner contour of the intermediate ring 17 is approximately the outer contour of the internal gear element 7 , related to in 3 Section shown, adapted and has two parallel longitudinal sides 18 on. At each endpoint of a long side 18 closes a bow section 19 which is concentric with the axis of symmetry R. Through two connecting sections 20 , which each have a bow section 19 with a long side 18 connect, is the inner contour of the intermediate ring 17 completed.

Am Zwischenring 17 befinden sich insgesamt vier Befestigungspunkte P_i, P_a, an welchen jeweils eine Blattfeder 6 gehalten ist. Die Befestigungspunkte P_a, an welchen diejenigen Blattfedern 6 befestigt sind, die den Zwischenring 17 mit dem innenverzahnten Getriebeelement 7 verbinden, sind hierbei geringer von der Symmetrieachse R beabstandet als die beiden Befestigungspunkte P_i, an welchen die Blattfedern 6 befestigt sind, die die elastische Verbindung zwischen dem Zwischenring 17 und dem Gehäusebauteil 4 herstellen. Alle vier Blattfedern 6 sind identisch geformt. Ebenso wie die beiden inneren Blattfedern 6 weisen auch die beiden äußeren Blattfedern 6 eine Schrägstellung auf, welche auf die Tangentialrichtung eines Kreises bezogen ist, der zur Symmetrieachse R konzentrisch und durch die Mittelpunkte der betreffenden Befestigungspunkte P_i, P_a der Blattfedern 6 gelegt ist. Durch die Mittelpunkte der beiden Befestigungspunkte P_i, an welchen diejenigen Blattfedern 6 gehalten sind, die den Zwischenring 17 mit dem Gehäusebauteil 4 verbinden, kann eine Radiallinie gelegt werden, welche die Rotationsachse R schneidet. Zwischen der Längsrichtung einer jeden der beiden genannten Blattfedern 6 und dieser Radiallinie ist ein Winkel eingeschlossen, welcher mehr als 90° und weniger als 120° beträgt. At the intermediate ring 17 There are a total of four attachment points P _i , P _a , to each of which a leaf spring 6 is held. The attachment points P _a to which those leaf springs 6 are attached to the intermediate ring 17 with the internal gear element 7 connect, are hereby less spaced from the axis of symmetry R than the two attachment points P _i , to which the leaf springs 6 attached, which are the elastic connection between the intermediate ring 17 and the housing component 4 produce. All four leaf springs 6 are identically shaped. Just like the two inner leaf springs 6 also have the two outer leaf springs 6 an oblique position, which is related to the tangential direction of a circle, concentric to the axis of symmetry R and through the centers of the respective attachment points P _i , P _{a of} the leaf springs 6 is laid. Through the centers of the two attachment points P _i , to which those leaf springs 6 are held, the intermediate ring 17 with the housing component 4 connect, a radial line can be laid, which intersects the axis of rotation R. Between the longitudinal direction of each of the two mentioned leaf springs 6 and this radial line is included an angle which is more than 90 ° and less than 120 °.

Vergleichbar mit dem Ausführungsbeispiel nach 1 sind auch im Ausführungsbeispiel nach 3 sämtliche Blattfedern 6 in gleicher Richtung, um den Umfang des Getriebeelementes 7 betrachtet, schräg gestellt. Eine solche Schrägstellung in einheitlicher Richtung ist besonders für eine Drehmomentübertragung in einer Vorzugsrichtung geeignet. Jedoch sind auch in der Gegenrichtung Drehmomente zwischen dem Gehäuse 2 und dem Getriebeelement 7 übertragbar. Die Blattfedern 6 werden je nach der Richtung, in welcher ein Drehmoment übertragen wird, entweder auf Zug oder auf Druck belastet. In beiden Fällen kann durch die Blattfedern 6 sowohl ein Achsversatz zwischen dem Getriebeelement 7 und dem Gehäuse 2 als auch ein Winkelfehler aufgenommen werden, wobei die drehsteife Verbindung zwischen dem Getriebeelement 7 und dem Gehäuse 2 stets erhalten bleibt.Comparable with the embodiment according to 1 are also in the embodiment 3 all leaf springs 6 in the same direction, around the circumference of the transmission element 7 considered obliquely. Such a skew in a uniform direction is particularly suitable for torque transmission in a preferred direction. However, in the opposite direction torques between the housing 2 and the transmission element 7 transferable. The leaf springs 6 Depending on the direction in which a torque is transmitted, either loaded on train or on pressure. In both cases, can by the leaf springs 6 both an axial offset between the transmission element 7 and the housing 2 and an angular error are recorded, wherein the torsionally rigid connection between the transmission element 7 and the housing 2 always preserved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Wellgetriebe The wave gear
22: Gehäuse casing
33: Gehäusebauteil housing component
44: Gehäusebauteil, Flanschelement Housing component, flange element
55: Gehäusebauteil housing component
66: Blattfeder leaf spring
77: innenverzahntes Getriebeelement, Hohlrad internal gear element, ring gear
88th: nachgiebiges, außenverzahntes Getriebeelement, Flextopf flexible, externally toothed gear element, Flextopf
99: zylindrischer Abschnitt cylindrical section
1010: Boden ground
1111: Abtriebswelle output shaft
1212: Wellgenerator wave generator
1313: Wälzlager roller bearing
1414: Innenring inner ring
1515: Wälzkörper rolling elements
1616: Außenring outer ring
1717: Zwischenring intermediate ring
1818: Längsseite long side
1919: Bogenabschnitt arc section
2020: Verbindungsabschnitt connecting portion
P_i P _i: innerer Befestigungspunkt inner attachment point
P_a P _a: äußerer Befestigungspunkt outer attachment point
RR: Rotationsachse, Symmetrieachse Rotation axis, symmetry axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0514829 B1 [0002, 0007]
EP 0741256 B1 [0002, 0007]
DE 102004009128 A1 [0003]
DE 102013220220 A1 [0003]
DE 102014202060 A1 [0003]
WO 2007/057149 A1 [0015]
EP 1307642 B1 [0015]
EP 1154134 A2 [0015]

Claims

Wave gear ( 1 ), with a wave generator ( 12 ), one by means of the wave generator ( 12 ) deformable external gear element ( 8th ), and one with the externally toothed transmission element ( 8th ) meshing internally toothed, with a housing component ( 3 . 4 . 5 ) non-rotatably connected transmission element ( 7 ), characterized in that the internally toothed transmission element ( 7 ) at least indirectly via a plurality of leaf springs ( 6 ) with the housing component ( 3 . 4 . 5 ) is elastically connected.

Wave gear ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the elasticity of the connection of the internally toothed gear element ( 7 ) to the housing component ( 3 . 4 . 5 ) in the axial direction, relative to the common axis of symmetry (R) of the toothed transmission elements ( 7 . 8th ), more pronounced than in any other spatial direction

Wave gear ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that each of the leaf springs ( 6 ) at an angle of at most 30 ° to the tangential direction of the internally toothed transmission element ( 7 ) is tilted.

Wave gear ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the length of each leaf spring ( 6 ) at least one fifth and not more than half of the mean radius of a fastening circle of the leaf springs ( 6 ) on the housing component ( 3 . 4 . 5 ) is.

Wave gear ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the internally toothed transmission element ( 7 ) via at least two leaf springs ( 6 ) with the housing component ( 3 . 4 . 5 ) connected is.

Wave gear ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the internally toothed transmission element ( 7 ) over no more than nine leaf springs ( 6 ) with the housing component ( 3 . 4 . 5 ) connected is.

Wave gear ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the internally toothed transmission element ( 7 ) via an intermediate ring ( 17 ) with the housing component ( 3 . 4 . 5 ), wherein the intermediate ring ( 17 ) by means of leaf springs ( 6 ) with both the internal gear element ( 7 ) as well as with the housing component ( 3 . 4 . 5 ) connected is.

Wave gear ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the externally toothed gear element is designed as a Flextopf.

Use of a corrugated transmission ( 1 ) according to claim 1 as a control gear in an electric camshaft adjuster.

Use of a corrugated transmission ( 1 ) according to claim 1 as a control gear in a device for adjusting the compression ratio of an internal combustion engine.