DE102016220916A1 - Hohlrad für ein Wellgetriebe, Wellgetriebe mit dem Hohlrad, Wellenverstellvorrichtung mit dem Wellgetriebe sowie Verfahren zur Fertigung des Hohlrads - Google Patents

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Abstract

Wellgetriebe sind in der Lage, sehr hohe Übersetzungsverhältnisse zu realisieren. Mit dieser Eigenschaft werden die Wellgetriebe zum Beispiel als Nockenwellenversteller und auch als Aktoren zur Steuerung von Verdichtungsverhältnissen in Verbrennungsmotoren eingesetzt. Diese letztgenannte Technologie ist auch unter dem Stichpunkt VCR (Variable Compression Ratio) bekannt. Es wird ein Hohlrad 5 für ein Wellgetriebe 6 einer Wellenverstellvorrichtung 1 mit einem Hohlradabschnitt 19, wobei der Hohlradabschnitt 19 eine Innenverzahnung 11 aufweist, vorgeschlagen, wobei das Hohlrad 5 als ein Sinterkörper ausgebildet ist, wobei die Innenverzahnung 11 umformtechnisch in den Hohlradabschnitt 19 eingebracht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hohlrad für ein Wellgetriebe einer Wellenverstellvorrichtung mit einem Hohlradabschnitt, wobei der Hohlradabschnitt eine Innenverzahnung aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Wellgetriebe mit diesem Hohlrad, eine Wellenverstellvorrichtung mit dem Wellgetriebe sowie ein Verfahren zur Fertigung des Hohlrads.
  • Wellgetriebe sind in der Lage, sehr hohe Übersetzungsverhältnisse zu realisieren. Mit dieser Eigenschaft werden die Wellgetriebe zum Beispiel als Nockenwellenversteller und auch als Aktoren zur Steuerung von Verdichtungsverhältnissen in Verbrennungsmotoren eingesetzt. Diese letztgenannte Technologie ist auch unter dem Stichpunkt VCR (Variable Compression Ratio) bekannt.
  • Die Druckschrift DE 10 2014 207 631 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, betrifft einen Nockenwellenversteller, welcher einen Formschluss zwischen drehmomentübertragenden Teilen aufweist, wobei die drehmomentübertragenden Teile Bereiche aus einem gesinterten Material tragen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, Komponenten eines Wellgetriebes kostengünstig und anwendungsgerecht herzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Hohlrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 7, durch eine Wellenverstellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Hohlrad, welches für ein Wellgetriebe einer Wellenverstellvorrichtung geeignet und/oder ausgebildet ist. Insbesondere entspricht das Wellgetriebe dem Wellgetriebe der Ansprüche 7 und oder 8 und/oder die Wellenverstellvorrichtung der Wellenverstellvorrichtung gemäß des Anspruchs 9. Besonders bevorzugt ist das Hohlrad nach dem Verfahren mit dem Anspruch 10 hergestellt.
  • Die Wellenverstellvorrichtung ist vorzugsweise als eine Nockenwellenverstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor ausgebildet und hat die Funktion eine Phasenlage zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors zu ändern, insbesondere um die Ventilöffnungs- und Schließzeiten zu verschieben. Insbesondere ist die Wellenverstellvorrichtung als eine VCT-Einrichtung (Variable Cam-Timing) ausgebildet. Alternativ hierzu ist die Wellenverstellvorrichtung zur Änderung eines Kompressionsverhältnisses eines Hubkolbenmotors ausgebildet. Im Speziellen ist die Wellenverstellvorrichtung als eine VCR-Einrichtung (Variable Compression Ratio) ausgebildet.
  • Das Wellgetriebe weist vorzugsweise einen Wellgenerator auf, welcher z.B. mit einem Elektromotor betreibbar ist. Ferner weist das Wellgetriebe eine flexible Stirnradeinrichtung auf, welche durch den Wellgenerator elastisch verformbar ist. Hierzu kann der Wellgenerator eine ovale, insbesondere elliptische Außenfläche aufweisen, welche die flexible Stirnradeinrichtung verformt. Die flexible Stirnradeinrichtung trägt eine umlaufende Außenverzahnung. Ferner umfasst das Wellgetriebe das erfindungsgemäße Hohlrad, wobei das Hohlrad einen Hohlradabschnitt aufweist, welcher eine Innenverzahnung trägt. Die Innenverzahnung des Hohlradabschnitts und/oder Hohlrads ist in Umlaufrichtung um eine Hauptachse des Hohlrads und/oder des Wellgetriebes und/oder der Wellenverstellvorrichtung in zwei voneinander beabstandeten Zahneingriffsbereichen in Eingriff mit der Außenverzahnung der flexiblen Stirnradeinrichtung. Insbesondere sind die Verzahnungen in einem drehmomentübertragenden Eingriff. Durch eine Rotation des Wellgenerators wandern die Zahneingriffsbereiche in Umlaufrichtung, wobei durch eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen der Innenverzahnung und der Außenverzahnung eine Relativrotation zwischen dem Hohlrad und der Stirnradeinrichtung erzeugt wird.
  • Vorzugsweise ist das Hohlrad als ein Abtrieb des Wellgetriebes und/oder der Wellenverstellvorrichtung ausgebildet. Alternativ hierzu kann auch die flexible Stirnradeinrichtung den Abtrieb bilden oder mit diesem drehfest gekoppelt sein.
  • Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Hohlrad als ein Sinterkörper ausgebildet ist. Insbesondere ist das Hohlrad als ein Metallsinterkörper, insbesondere aus einem Stahlsinterpulver ausgebildet. Im Speziellen ist das Hohlrad aus einem höher festen Sinterpulver gefertigt ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Sinterpulver um Astaloy Mo 85. Durch die Ausbildung des Hohlrads als ein Sinterkörper kann dieses in hohen Stückzahlen besonders kostengünstig hergestellt werden. Es wird weiterhin im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, dass die Innenverzahnung umformtechnisch in den Hohlradabschnitt, insbesondere in das Hohlrad, eingebracht ist. Damit grenzt sich die Erfindung von der Möglichkeit ab, die Innenverzahnung trennend einzubringen. Insbesondere wird die Innenverzahnung umformtechnisch in den kalten Hohlradabschnitt eingebracht. Unter einem kalten Hohlradabschnitt ist der Hohlradabschnitt bei einer Temperatur kleiner als 100°C, vorzugsweise unter 50°C zu verstehen. Vorzugsweise erfolgt das Umformen mittels Sinterpressen. Das Fertigungsverfahren ist in einfacher Weise an dem Hohlrad als Produkt vom Fachmann abzulesen.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch das Einformen der Innenverzahnung in den Hohlradabschnitt die Möglichkeit besteht, auf einen nachfolgenden Nachbearbeitungs- oder Kalibriervorgang zu verzichten. Insbesondere wenn statt eines Sinterschmiedens ein Sinterpressen, also eine kalte Materialbearbeitung mit Temperaturen kleiner als 100 Grad C° eingesetzt wird, kann auf derartige Nachbearbeitungs- oder Kalibriervorgänge verzichtet werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Innenverzahnung mittels eines Verzahnungsstempels in den Hohlradabschnitt eingebracht. Der Verzahnungsstempel ist besonders bevorzugt in axialer Richtung zu der Hauptachse zugestellt worden. Durch den Verzahnungsstempel wird das vorverdichtete, poröse Sintermaterial verdichtet, sodass relativ hohe Materialdichten und -festigkeiten entstehen. Dabei wird das Sintermaterial des Hohlrads verdrängt, wobei durch die Materialverdrängung die Zähne der Innenverzahnung jeweils radial bis zum gewünschten Zahnkopfprofil herausgedrückt werden. Vorzugsweise weist der Verzahnungsstempel eine Negativform der Verzahnung auf. Optional kann der Verzahnungsstempel an einer in Zustellrichtung betrachteten vorderen Seite Rampen aufweisen, welche den initialen Materialfluss des Hohlradabschnitts lenken.
  • Bei einer ersten möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Innenverzahnung in den Hohlradabschnitt eingebracht, während das Hohlrad in einem Grünlingszustand vorliegt. Diese Verfahrensalternative hat den Vorteil, dass das Hohlrad in dem Grünlingszustand sehr weich ist, da wenige Sinterbrücken in dem Rohling aufgebaut sind. Auf diese Weise kann die Innenverzahnung besonders einfach eingebracht werden.
  • Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird die Innenverzahnung in den Hohlradabschnitt eingebracht, wenn das Hohlrad bereits im gesinterten Zustand vorliegt. Diese Verfahrensalternative hat zwar den Nachteil, dass die Innenverzahnung in ein härteres Material eingebracht werden muss, es entstehen jedoch keine Materialverzüge durch den Sinterprozess. Ferner ist aufgrund der größeren Anzahl der Sinterbrücken das Material möglicherweise homogener und fließfähiger.
  • Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weisen die Zähne der Innenverzahnung eine Zahnhöhe kleiner als 1 Millimeter auf. Die Zahnhöhe ist vorzugsweise die halbe Differenz zwischen dem Kopfkreisdurchmesser und dem Fußkreisdurchmesser der Innenverzahnung. Alternativ oder ergänzend ist die Zahnhöhe die Höhendifferenz zwischen dem Zahngrund und dem höchsten Punkt des Zahns in radialer Richtung gemessen. Durch die geringe Zahnhöhe und/oder das kleine Normalmodul der Innenverzahnung sind die Umformgrade und Einflussbereiche des umgeformten Werkstoffgefüges der Innenverzahnung relativ klein. Dadurch sinkt der nachträgliche Einfluss von Verzügen auf die Verzahnungsgenauigkeit. Ein Nachbearbeiten oder Kalibrieren kann daher in der Regel entfallen.
  • Besonders bevorzugt weist das Hohlrad einen Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung auf, welcher zwischen 40 Millimeter und 60 Millimeter liegt. Alternativ oder ergänzend weist die Innenverzahnung eine Anzahl von Zähnen zwischen 50 und 150, insbesondere zwischen 75 und 125 und im Speziellen zwischen 90 und 110 auf.
  • Zur Erhöhung der Verschleiß- und Dauerfestigkeit der Innenverzahnung kann optional eine Nachbehandlung der Verzahnungsoberfläche vorgenommen werden, zum Beispiel durch Induktivhärten, Nitrokarburieren oder Wasserdampfstrahlen. Alternativ können Sinterpulver eingesetzt werden, welche ausreichend hart sind, sodass auf eine entsprechende Nachbearbeitung verzichtet werden kann.
  • Optional können in das Hohlrad zusätzliche Funktionflächen wie Endanschläge, Axial- oder Radiallager durch Hinzufügen zum Sinterwerkzeug kostengünstig in das Hohlrad integriert werden.
  • Einen weiteren Gegenstand bildet das Wellgetriebe, wie dies bereits zuvor beschrieben wurde bzw. mit einem Hohlrad wie dies bereits zuvor beschrieben wurde und/oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  • Vorzugsweise weist das Wellgetriebe einen Außenrotor auf, wobei der Außenrotor mit der Stirnradeinrichtung drehfest verbunden ist. Der Außenrotor bildet eine Aufnahme für das Hohlrad. Das Hohlrad weist eine radiale Gleitlagerfläche zur gleitenden Anlage an dem Außenrotor und/oder eine axiale Gleitlagerfläche zur gleitenden Anlage an dem Außenrotor auf. Mindestens eine der Lagerflächen ist als eine Sinteroberfläche ausgebildet. Eine Sinteroberfläche bedeutet insbesondere, dass die Oberfläche und nach dem Sintern ohne trennende Bearbeitung bereits die Endform und/oder Endkontur (net shape) erreicht hat.
  • Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet die Wellenverstellvorrichtung wie diese zuvor beschreiben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem Wellgetriebe wie dieses zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Vorzugsweise bildet der Außenrotor eine Antriebsschnittstelle zur Kopplung mit der Kurbelwelle und das Hohlrad eine Ausgangsschnittstelle zur Kopplung mit der Nockenwelle, wenn die Wellenverstellvorrichtung als eine Nockenwellenverstelleinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere werden die Drehbewegungen, welche über den Außenrotor eingeleitet werden überlagert mit den Drehbewegungen, welche durch den Wellgenerator erzeugt werden.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung des Hohlrads wie dieses zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere für das Wellgetriebe wie dies zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der Ansprüche 7 oder 8 und/oder für die Wellenverstellvorrichtung wie diese zuvor beschrieben wurde bzw. nach Anspruch 9. Im Rahmen des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Innenverzahnung umformtechnisch in das Hohlrad und/oder in den Hohlradabschnitt eingebracht wird, wenn das Hohlrad als Grünling oder bereits im gesinterten Zustand vorliegt.
  • Vorzugsweise weist ein unverzahnter Rohling, welcher gesintert oder als Grünling vorliegen kann, den Hohlradabschnitt auf, wobei der Hohlradabschnitt einen Vorpressdurchmesser als Durchmesser einer zylinderförmigen Ausnehmung in dem Hohlradabschnitt aufweist. Bei dem Umformvorgang, insbesondere dem Pressvorgang, wird ein zylindrischer Verzahnungsstempel durch eine axiale Vorschubbewegung in den Hohlradabschnitt in den Vorpressdurchmesser am Rohling gedrückt. Eine am Außendurchmesser des vorzugsweise gehärteten Verzahnungsstempels angeordnete Negativverzahnung wird dabei in die bis dahin zylindrische Oberfläche des Hohlradabschnitts gepresst. Hierbei wird das Sintermaterial, insbesondere das weiche Sintermaterial, des Rohlings verdrängt bzw. weiter verdichtet. Durch die Materialverdrängung werden die Zähne der Innenverzahnung jeweils radial bis zum gewünschten Zahnkopfprofil herausgedrückt. Nach dem Abschluss der Axialvorschubbewegung wird der Stempel wieder aus dem Rohling herausgezogen. Dieser enthält dann die gewünschte Postitiv-Innenverzahnung.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer Wellenverstellvorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2a, b, c eine axiale Draufsicht von der Abtriebsseite, eine schematische Längsschnittdarstellung sowie eine axiale Draufsicht von der Antriebsseite eines Rohlings für ein Hohlrad der Wellenverstellvorrichtung in der 1;
  • 3a, b, c einen schematischen Längsschnitt durch einen Verzahnungsstempel, einen schematische Längsschnitt durch das Hohlrad der vorhergehenden Figuren mit eingebrachter Innenverzahnung sowie eine axiale Draufsicht auf die Antriebsseite des Hohlrads in gleicher Darstellung wie in der 2c.
  • Die 1 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung einen Ausschnitt einer Wellenverstellvorrichtung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Wellenverstellvorrichtung 1 dient dazu, die Phasenlage einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors relativ zu der Phasenlage einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zu verstellen. Die Wellenverstellvorrichtung 1 ist getriebetechnisch seriell zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle angeordnet.
  • Die Wellenverstellvorrichtung 1 weist einen Außenrotor 2 als Antrieb, welcher als ein Zahnradkörper 3 ausgebildet ist, sowie einen Innenrotor 4 als Abtrieb auf, welcher als eine Welle ausgebildet ist, die mit einem Hohlrad 5 drehfest gekoppelt ist. Der Außenrotor 2 ist mit der Kurbelwelle getriebetechnisch verbunden, der Innenrotor 4 ist mit der Nockenwelle getriebetechnisch verbunden oder wird durch die Nockenwelle gebildet. Beispielsweise kann die Nockenwelle koaxial zu dem Abtrieb 4 angeordnet sein.
  • Die Wellenverstellvorrichtung 1 weist ein Wellgetriebe 6 auf, um eine Relativverdrehung zwischen Außenrotor 2 und Innenrotor 4 zu erzeugen, um die Phasenlage zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle zu ändern. Das Wellgetriebe 6 wird durch einen Wellgenerator 7, das Hohlrad 5 und eine Stirnradeinrichtung 8 gebildet ist. Das Wellgetriebe wird auch als Harmonic Drive bezeichnet.
  • Der Wellgenerator 7 weist in axialer Draufsicht eine elliptische Form auf und kann durch einen nicht dargestellten Antrieb in Rotation versetzt werden. Die Stirnradeinrichtung 8 weist eine Außenverzahnung 9 auf und ist in diesem Bereich als eine elastische und/oder flexible Hülse ausgebildet. Der Wellgenerator 7 kontaktiert die Stirnradeinrichtung 8 an der radialen Innenseite. Um eine Reibung zwischen der Stirnradeinrichtung 8 und dem Wellgenerator 7 zu verringern, weist dieser eine Lagereinrichtung 10, insbesondere eine Kugellagereinrichtung 10 auf.
  • Das Hohlrad 5 weist eine Innenverzahnung 11 auf, welcher in zwei Zahneingriffsbereichen mit der Außenverzahnung 9 in Eingriff steht. Die Anzahl der Zähne der Außenverzahnung 9 und der Innenverzahnung 11 sind unterschiedlich ausgebildet, sodass ein Ablaufen der Zahneingriffsbereiche in Umlaufrichtung um eine Hauptachse H der Wellenverstellvorrichtung 1 zu einer Relativverdrehung zwischen Hohlrad 5 und Stirnradeinrichtung 8 führt.
  • Die Stirnradeinrichtung 8 ist über ein Verbindungsmittel 12, hier eine oder mehrere axial ausgerichtete Schrauben, mit dem Zahnradkörper 3 drehfest verbunden, sodass die Relativverdrehung zwischen Hohlrad 5 und Stirnradeinrichtung 8 zu einer Relativverdrehung von Antrieb 2 und Abtrieb 4 führt.
  • Der Zahnradkörper 3 weist eine erste Kopplungsverzahnung 13 sowie eine zweite Kopplungsverzahnung 14 auf. Ferner bildet der Zahnradkörper 3 eine Hohlradaufnahme 15 aus, welche durch eine radiale Lagerfläche 16a und eine axiale Lagerfläche 16b gebildet ist. Das Hohlrad 5 ist damit in der Hohlradaufnahme 15 drehbar gleitgelagert. In einer axialen Richtung zu der Hauptachse H stützt sich das Hohlrad 5 unmittelbar gegen die axiale Lagerfläche 16b ab. Das Hohlrad 5 ist topfförmig ausgebildet, wobei an der radialen Innenseite des Topfrands die Innenverzahnung 11 angeordnet ist.
  • Die Wellenverstellvorrichtung 1 weist eine Axiallagerscheibe 18 auf, welche als eine Ringscheibe ausgebildet ist. Die Axiallagerscheibe 18 ist über das Verbindungsmittel 12 mit dem Zahnradkörper 3 und der Stirnradeinrichtung 8 drehfest verbunden. Im Bereich der Axiallagerscheibe 18 ist an dem Hohlrad 5 eine weitere axiale Lagerfläche 16c vorgesehen.
  • In der 2a ist das Hohlrad 5 als Rohling in einer axialen Draufsicht von der Abtriebsseite, in der 2c von der Antriebsseite gezeigt. In der 2b ist ein Längsschnitt durch das Hohlrad 5 dargestellt. Auf der Antriebsseite weist das Hohlrad 5 einen Hohlradabschnitt 19 auf, welcher topfförmig ausgebildet ist und welcher einen freien, zylinderförmigen Innenraum als eine Aufnahme mit einem Vorpressdurchmesser V aufweist. An der radialen Außenseite vom Hohlradabschnitt 19 ist die radiale Gleitlagerfläche 16a angeordnet. An der axialen Vorderseite des Hohlradabschnitts 19 ist die zweite axiale Gleitlagerfläche 16c angeordnet. Zentrisch verläuft eine Durchgangsöffnung 17 durch das Hohlrad 5 zur Aufnahme eines Befestigungsmittels, wie zum Beispiel einer Schraube. Auf der Abtriebsseite weist das Hohlrad 5 einen Anschlagscheibenabschnitt 20 auf, welcher – wie es sich insbesondere in der Zusammenschau mit der 2a ergibt ein ausgespartes Kreisringsegment 21 aufweist, welches zur Aufnahme einer Anschlagkontur 22 (siehe 1) dienen. Die Winkelerstreckung in Umlaufrichtung um die Hauptachse H der Anschlagkontur 22 ist kleiner bemessen als die des Kreisringsegments 21, sodass durch das Kreisringsegment 21 ein maximaler Verstellbereich zwischen dem Außenrotor 2 und dem Innenrotor 4 festgelegt ist. Auf der axialen Endseite der Abtriebsseite befindet sich die erste axiale Gleitlagerfläche 16b.
  • Der Rohling des Hohlrads 5 ist als ein Sinterkörper ausgebildet und aus einem metallischen Sinterpulver gefertigt. Als Rohling kann das Hohlrad 5 in Form eines Grünlings, also ungesintert, oder bereits im gesinterten Zustand vorliegen.
  • Zum Einbringen der Innenverzahnung 11 wird auf die 3a, b, c verwiesen. Die 3a zeigt einen Verzahnungsstempel 23 welcher eine umlaufende Negativverzahnung 24 für die Innenverzahnung 11 aufweist. Der Verzahnungsstempel 23 wird wie dies mit dem Pfeil 25 angedeutet ist in axialer Richtung zu dem Rohling des Hohlrads 5 zugestellt, sodass dieser in den Vorpressdurchmesser V zentrisch angeordnet ist. Die am Außendurchmesser des Verzahnungsstempels 23 angeordnete Negativverzahnung 24 wird dabei in die bis dahin zylindrische Oberfläche des Hohlradabschnitts 19 mit dem Vorpressdurchmesser V gepresst. Hierbei wird das Sintermaterial des Rohlings des Hohlrads 5 verdrängt bzw. weiter verdichtet. Durch Materialverdrängung werden die Zähne der Innenverzahnung 11 jeweils radial bis zum gewünschten Zahnkopfprofil herausgedrückt. Nach dem Abschluss der axialen Vorschubbewegung wird der Verzahnungsstempel 23 gegen die Richtung des Pfeils 25 wieder aus dem Hohlrad 5 herausgezogen. Dieses enthält dann die gewünschte Innenverzahnung 11 als Positivverzahnung.
  • Betrachtet man die Dimension, so weisen die Zähne der Innenverzahnung 11 eine Höhe von 0,6 Millimetern auf. Ein Außendurchmesser des Hohlrads 5 beträgt zwischen 50 und 80 Millimeter. Für den Fall, dass das Einpressen des Verzahnungsstempels 23 bei dem Grünling erfolgt ist, erfolgt in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt das Sintern des Grünlings zu dem gesinterten Hohlrad 5.
  • Es ist zu unterstreichen, dass die Lagerflächen 16a, b, c, bereits durch das Sinterwerkzeug zur Herstellung des Rohlings als Funktionsflächen eingebracht werden konnten. Ferner ist es möglich, Endanschläge, sowie weitere Axial- oder Radialgleitlagerflächen durch Hinzufügen von entsprechenden Konturen zum Sinterwerkzeug kostengünstig in das Hohlrad 5 zu integrieren.
  • Es ist möglich, dass höherfeste Sinterpulver zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel Astaloy Mo 85, sodass eine ausreichend hohe Materialfestigkeit vorliegt und auf eine Nachbehandlung der Verzahnungsoberfläche, zum Beispiel durch Härten, verzichtet werden kann. Zur Erhöhung der Verschleiß- und Dauerfestigkeit der Innenverzahnung 11 kann eine Nachbehandlung der Verzahnungsoberfläche vorgenommen werden, zum Beispiel durch Induktivhärten, Nitrokarburieren oder Wasserdampfstrahlen.
  • Das Einformen wird insbesondere als Sinterpressen bezeichnet, wobei das vorverdichtete, poröse Sintermaterial des Grünlings im Bereich der umgeformten Innenverzahnung 11 weiter verdichtet wird, sodass relativ hohe Materialdichten und -festigkeiten entstehen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verstelleinrichtung
    2
    Außenrotor
    3
    Zahnradkörper
    4
    Innenrotor
    5
    Hohlrad
    6
    Wellgetriebe
    7
    Wellgenerator
    8
    Stirnradeinrichtung
    9
    Außenverzahnung
    10
    Lagereinrichtung
    11
    Innenverzahnung
    12
    Verbindungsmittel
    13
    erste Kopplungsverzahnung
    14
    zweite Kopplungsverzahnung
    15
    Hohlradaufnahme
    16a
    radiale Gleitlagerfläche
    16b
    erste axiale Gleitlagerfläche
    16c
    zweite axiale Gleitlagerfläche
    17
    Durchgangsöffnung
    18
    Axiallagerscheibe
    19
    Hohlradabschnitt
    20
    Anschlagscheibenabschnitt
    21
    Kreisringsegment
    22
    Anschlagkontur
    23
    Verzahnungsstempel
    24
    Negativverzahnung
    25
    Pfeil
    V
    Vorpressdurchmesser
    H
    Hauptachse
  • 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
    • DE 102014207631 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Hohlrad (5) für ein Wellgetriebe (6) einer Wellenverstellvorrichtung (1) mit einem Hohlradabschnitt (19), wobei der Hohlradabschnitt (19) eine Innenverzahnung (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (5) als ein Sinterkörper ausgebildet ist, wobei die Innenverzahnung (11) umformtechnisch in den Hohlradabschnitt (19) eingebracht ist.
  2. Hohlrad (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung (11) mittels eines Verzahnungsstempels (23) in den Hohlradabschnitt (19) eingebracht ist.
  3. Hohlrad (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung (11) in das Hohlrad (5) in einem Grünlingszustand eingebracht ist.
  4. Hohlrad (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung (11) in das Hohlrad (5) in einem gesinterten Zustand eingebracht ist.
  5. Hohlrad (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zähne der Innenverzahnung (11) eine Zahnhöhe kleiner als 1 mm aufweisen.
  6. Hohlrad (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung (11) zwischen 40 mm und 60 mm ausgebildet ist.
  7. Wellgetriebe (6) für eine Wellenverstellvorrichtung (1), mit einem Wellgenerator (7), mit einer flexiblen Stirnradeinrichtung (8) und mit einem Hohlrad (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  8. Wellgetriebe (6) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Außenrotor (2), wobei der Außenrotor (2) mit der Stirnradeinrichtung (8) drehfest verbunden ist, wobei der Außenrotor (2) eine Aufnahme für das Hohlrad (5) bildet, wobei das Hohlrad (5) eine radiale Gleitlagerfläche (16) zur gleitenden Anlage an dem Außenrotor (2) und/oder eine axiale Gleitlagerfläche (16) zur gleitenden Anlage an dem Außenrotor (2) aufweist, wobei mindestens eine der Lagerflächen als eine Sinteroberfläche ausgebildet ist.
  9. Wellenverstellvorrichtung (1) mit einem Wellgetriebe (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenverstellvorrichtung (1) zur Änderung einer Phasenlage zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle ausgebildet ist oder dass die Wellenverstellvorrichtung (1) zur Änderung eines Kompressionsverhältnisses in einer Hubkolbenmaschine ausgebildet ist.
  10. Verfahren zur Fertigung des Hohlrads (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere für ein Wellgetriebe (6) nach einem der Ansprüche 7 oder 8 und/oder für eine Wellenverstellvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung (11) umformtechnisch in das Hohlrad (5) eingebracht wird, wenn das Hohlrad (5) als Grünling oder im gesinterten Zustand vorliegt.
DE102016220916.7A 2016-10-25 2016-10-25 Hohlrad für ein Wellgetriebe, Wellgetriebe mit dem Hohlrad, Wellenverstellvorrichtung mit dem Wellgetriebe sowie Verfahren zur Fertigung des Hohlrads Ceased DE102016220916A1 (de)

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