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Die Erfindung betrifft ein in einem elektrischen Nockenwellenversteller verwendbares Wellgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Wellgetriebe ist beispielsweise aus der
DE 10 2014 009 128 A1 bekannt. Dieses Wellgetriebe, welches als Stellgetriebe in einem elektrischen Nockenwellenversteller zum Einsatz kommt, weist mehrere axial ineinander geschobene, relativ zueinander rotierbare Bauteile auf, womit ein in axialer Richtung besonders raumsparender Aufbau erzielt wird. Zur Lagerung diverser Bauteile sind innerhalb des bekannten elektrischen Wellgetriebes Wälzlager, nämlich einreihige Kugellager, vorgesehen.
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Aus der
EP 0 161 368 B1 ist ein Wellgetriebe bekannt, welches unter anderem ein zweireihiges Kugellager aufweist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickeltes, für einen elektrischen Nockenwellenversteller geeignetes Wellgetriebe anzugeben, welches sich durch ein besonders hohes Übersetzungsverhältnis bei zugleich kompaktem Aufbau auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Wellgetriebe weist in an sich bekanntem Grundaufbau ein flexibles, außenverzahntes Getriebeelement auf, welches mit einem in sich starren, innenverzahnten Getriebeelement zusammenwirkt. Erfindungsgemäß weicht die Zähnezahl der Außenverzahnung des flexiblen Getriebeelementes von der Zähnezahl der Innenverzahnung des in sich starren Getriebeelementes genau um die Zahl 1 ab. Auf diese Weise ist ein extrem hohes Übersetzungsverhältnis des Wellgetriebes erzielbar.
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In bevorzugter Ausgestaltung beträgt die Zähnezahl es flexiblen Getriebeelementes mehr als 120, insbesondere mehr als 140. Die Zähnezahl der Innenverzahnung des in sich starren Getriebeelementes ist vorzugsweise größer als die Zähnezahl der Außenverzahnung des flexiblen Getriebeelementes.
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Das flexible Getriebeelement weist gemäß einer möglichen Ausgestaltung einen Flansch auf, welcher an einen im mechanisch unbelasteten Zustand zylindrischen, die Innenverzahnung tragenden Abschnitt des Getriebeelementes anschließt. Ist der Flansch radial nach innen gerichtet, so beschreibt das flexible Getriebeelement eine Topfform; ist der Flansch radial nach außen gerichtet, so wird das Getriebeelement als Kragenhülse bezeichnet. Ebenso sind Ausführungsformen realisierbar, bei welchen das flexible Getriebeelement komplett zylindrisch gestaltet ist. In diesen Fällen wird das flexible Getriebeelement als Flexring bezeichnet. Im Unterschied zu Gestaltungen als Kragenhülse oder topfförmiges Bauteil, bei welchen sich die Innenverzahnung des flexiblen Getriebeelementes typischerweise nur über einen Teil dessen zylindrischen Abschnitts – in axialer Richtung betrachtet – erstreckt, ist im Fall der Gestaltung des flexiblen Getriebeelementes als Flexring vorzugsweise dessen gesamte Innenumfangsfläche verzahnt.
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Das Wellgetriebe ist insbesondere für die Verwendung als Stellgetriebe in einem Verbrennungsmotor geeignet. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Stellgetriebe eines elektrischen Nockenwellenverstellers oder um ein Stellgetriebe einer Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors handeln.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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1 ausschnittsweise ein Wellgetriebe eines elektrischen Nockenwellenverstellers in einer Schnittdarstellung,
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2 ein Detail des Wellgetriebes nach 1.
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Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wellgetriebe ist Teil eines elektrischen Nockenwellenverstellers, hinsichtlich dessen Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird.
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Das Wellgetriebe 1 weist ein Antriebsrad 2 auf, welches in an sich bekannter Weise von der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, nämlich Hubkolbenmotors, angetrieben wird und mit halber Kubelwellendrehzahl rotiert.
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Das Antriebsrad 2 ist fest verbunden mit einem flexiblen, außenverzahnten Getriebeelement 3, nämlich einer Kragenhülse. Beim Betrieb des Wellgetriebes 1 wird die Kragenhülse 3 durch einen Wellgenerator 4 permanent verformt. Der Wellgenerator 4 arbeitet mit einem elektrisch direkt, das heißt getriebelos, angetriebenen Innenring 5, dessen Außenkontur elliptisch ist, das heißt von der Kreisform abweicht. Auf dem Innenring 5 rollen Wälzkörper 6, nämlich Kugeln, ab, die einen Außenring 7 kontaktieren, welcher sich permanent der nicht kreisrunden Form des Innenrings 5 anpasst. Das flexible, außenverzahnte Getriebeelement 3 kontaktiert den Außenring 7 auf dessen Außenseite, so dass es bei der Rotation des Innenrings 5 zusammen mit dem Außenring 7 verformt wird.
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Die mit 8 bezeichnete Außenverzahnung des flexiblen Getriebeelementes 3 wirkt mit einer Innenverzahnung 9 eines in sich starren Getriebeelementes 10, nämlich eines Hohlrades, zusammen. Hierbei kämmt die Außenverzahnung 8 lediglich an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen mit der Innenverzahnung 9 des in sich starren Getriebeelementes 10.
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Mit dem Hohlrad 10 ist eine Anschlagscheibe 11 fest verbunden, welche den Verdrehbereich des Hohlrades 10 gegenüber dem Antriebsrad 2 begrenzt. Die Anschlagscheibe 11 wiederum ist drehfest mit einer nicht dargestellten Nockenwelle des Verbrennungsmotors verbunden. Solange der Innenring 5 mit der Drehzahl des Antriebsrades 2 angetrieben wird, rotiert auch die Nockenwelle mit dieser Drehzahl. Eine Phasenverstellung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle findet statt, sobald die Drehzahl des Innenrings 5 von der Drehzahl des Antriebsrades 2 abweicht. Das Wellgetriebe 1 wird hierbei als hochuntersetztes Stellgetriebe genutzt.
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Die Zähnezahl N10 des Hohlrades 10 beträgt im Ausführungsbeispiel 145. Die mit N3 bezeichnete Zähnezahl der Kragenhülse 3 ist gegenüber dieser Zahl um 1 reduziert und beträgt damit 144. Dies bedeutet, dass das Übersetzungsverhältnis i des Wellgetriebes 1 folgendermaßen berechenbar ist: i = N3/(N10 – N3) = 144/(145 – 144) = 144
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Gegenüber herkömmlichen Wellgetrieben, bei welchen die Zähnezahlen von zwei miteinander zusammenwirkenden Verzahnungen, welche einerseits als Außenverzahnung eines flexiblen Bauteils und andererseits als Innenverzahnung eines in sich starren Bauteils ausgebildet sind, typischerweise um zwei voneinander abweichen, ist beim Wellgetriebe 1 somit ein doppelt so großes Übersetzungsverhältnis gegeben. Dies ermöglicht die Verwendung eines drehmomentschwächeren, kompakteren Elektromotors zum Antrieb des Innenrings 5 des Wellgenerators 4. Der nicht dargestellte, zum Antrieb des Wellgenerators 4 verwendete Elektromotor ist mit dem Innenring 5 über eine Ausgleichskupplung 12, nämlich Oldham-Kupplung, gekoppelt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wellgetriebe
- 2
- Antriebsrad
- 3
- flexibles Getriebeelement, Kragenhülse
- 4
- Wellgenerator
- 5
- Innenring
- 6
- Wälzkörper
- 7
- Außenring
- 8
- Außenverzahnung
- 9
- Innenverzahnung
- 10
- in sich starres Getriebeelement, Hohlrad
- 11
- Anschlagscheibe
- 12
- Ausgleichskupplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014009128 A1 [0002]
- EP 0161368 B1 [0003]
