DE102016223796A1

DE102016223796A1 - The wave gear

Info

Publication number: DE102016223796A1
Application number: DE102016223796.9A
Authority: DE
Inventors: Resat Aras
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2018-03-29

Abstract

Ein Wellgetriebe umfasst eine elastischen, außenverzahnte Kragenhülse (5) und einen zur Verformung der Kragenhülse (5) vorgesehenen, ein Lager mit einem Außenring (16) aufweisenden, mittels einer Verstellwelle (9) betätigbaren Wellgenerator (8), wobei in einem zylindrischen Abschnitt (18) der Kragenhülse (5) ein in Axialrichtung wirksamer Anschlag (17) gegenüber dem Außenring (16) gebildet ist. Mindestens eines der Elemente Kragenhülse (5) und Verstellwelle (9) weist einen die Elastizität des jeweiligen Elementes (5, 6) erhöhenden Bereich (21, 10) auf.A wave gear mechanism comprises an elastic, externally toothed collar sleeve (5) and a wave generator (8) provided for deforming the collar sleeve (5), a bearing with an outer ring (16) and actuatable by means of an adjusting shaft (9). 18) of the collar sleeve (5) an axially effective stop (17) relative to the outer ring (16) is formed. At least one of the elements collar sleeve (5) and adjusting shaft (9) has a the elasticity of the respective element (5, 6) increasing region (21, 10).

Description

Die Erfindung betrifft ein für die Verwendung in einem Nockenwellenversteller geeignetes Wellgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a suitable for use in a camshaft phasing corrugated transmission according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Wellgetriebe ist aus der DE 10 2013 216 183 A1 bekannt. Das bekannte Wellgetriebe weist eine durch einen Wellgenerator verformbare außenverzahnte Kragenhülse auf, wobei ein Außenring eines Lagers, nämlich Kugellagers, des Wellgenerators an einer innerhalb eines zylindrischen Abschnitts der Kragenhülse ausgebildeten Anschlagfläche in Axialrichtung anschlagen kann.Such a wave gear is from the DE 10 2013 216 183 A1 known. The well-known wave gear has a deformable by a wave generator externally toothed collar sleeve, wherein an outer ring of a bearing, namely ball bearing, the wave generator can strike at a formed within a cylindrical portion of the collar sleeve abutment surface in the axial direction.

Weitere Wellgetriebe sind zum Beispiel in den Dokumenten DE 10 2004 009 128 A1 , DE 10 2013 220 220 A1 und DE 10 2014 202 060 A1 beschrieben. In allen genannten Fällen handelt es sich um Wellgetriebe, welche als Stellgetriebe von Nockenwellenverstellern geeignet sind.Further wave gears are for example in the documents DE 10 2004 009 128 A1 . DE 10 2013 220 220 A1 and DE 10 2014 202 060 A1 described. In all the cases mentioned are wave gear, which are suitable as actuating gear of camshaft adjusters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickeltes Wellgetriebe anzugeben, welches sich durch ein besonders günstiges Verhältnis zwischen langfristiger Betriebssicherheit und einem raumsparenden, fertigungstechnisch günstigen Aufbau auszeichnet.The invention has for its object to provide a comparison with the cited prior art further developed wave gear, which is characterized by a particularly favorable ratio between long-term reliability and a space-saving, manufacturing technology favorable structure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Wellgetriebe weist in an sich bekannter Grundkonzeption eine elastische, außenverzahnte Kragenhülse auf, wobei sich die Außenverzahnung an einem zylindrischen Abschnitt der Kragenhülse befindet und ein radial nach außen weisender Flansch, das heißt Kragen, an den zylindrischen Abschnitt angeformt ist. Zur Verformung der Kragenhülse während des Betriebs des Wellgetriebes ist ein Wellgenerator mit einem Lager, das heißt Gleitlager oder Wälzlager, vorgesehen. Hierbei kontaktiert ein Außenring des Lagers den zylindrischen Abschnitt der Kragenhülse, wobei durch eine ringförmig umlaufende Stufe des zylindrischen Abschnitts ein in Axialrichtung wirksamer Anschlag gegeben ist, der den Außenring innerhalb des Wellgetriebes sichert. Weiter ist erfindungsgemäß in mindestens einem der Elemente Kragenhülse und Verstellwelle ein die Elastizität des jeweiligen Elementes erhöhender Bereich ausgebildet. Dieser mindestens eine Bereich erhöhter Elastizität trägt maßgeblich dazu bei, dass die Außenverzahnung der Kragenhülse in den vorgesehenen Umfangsabschnitten in geometrisch nahezu idealer Weise in die korrespondierende Innenverzahnung eines weiteren Elementes, insbesondere Hohlrades, des Wellgetriebes eingreift.This object is achieved by a harmonic drive with the features of claim 1. The wave gear has in known per se an elastic, externally toothed collar sleeve, wherein the external toothing is located on a cylindrical portion of the collar sleeve and a radially outwardly facing flange, the means collar, is formed on the cylindrical portion. For deformation of the collar sleeve during operation of the wave gear, a wave generator with a bearing, that is slide bearings or bearings provided. In this case, an outer ring of the bearing contacts the cylindrical portion of the collar sleeve, wherein an axially effective stop is provided by an annular circumferential step of the cylindrical portion, which secures the outer ring within the wave gear. Furthermore, according to the invention, an area which increases the elasticity of the respective element is formed in at least one of the elements of the collar sleeve and adjusting shaft. This at least one region of increased elasticity contributes significantly to the fact that the external toothing of the collar sleeve engages in the provided circumferential sections in a geometrically almost ideal manner in the corresponding internal toothing of a further element, in particular ring gear, of the corrugated transmission.

Ist die Kragenhülse als Getriebeelement mit bereichsweise erhöhter Elastizität ausgebildet, so sind zu diesem Zweck vorzugsweise Durchbrechungen im Kragen, das heißt Flansch, der Kragenhülse vorhanden. Jede dieser Durchbrechungen weist vorzugsweise eine längliche, gebogene Gestalt auf, wobei die Enden der Durchbrechung im Vergleich zu deren Mittelbereich erweitert sein können. Radial außerhalb jeder Durchbrechung befindet sich vorzugsweise eine Befestigungsstelle, insbesondere Verschraubung, mit welcher der Kragen an einem gehäusefesten Element, insbesondere Antriebsrad, des Wellgetriebes befestigt ist. Die längliche Durchbrechung im Kragen ist vorzugsweise derart konkav – das heißt bezüglich der Mittelachse der Kragenhülse nach außen – gekrümmt, dass zumindest die aufgeweiteten Enden der Durchbrechung in Radialrichtung mit der Befestigungsstelle überlappen. Durch die damit gegebene signifikante Erstreckung der Durchbrechung nicht nur in tangentialer Richtung, sondern auch in radialer Richtung des Kragens, ist eine besonders ausgeprägte Nachgiebigkeit gegenüber Kippbelastungen bei zugleich hoher Steifigkeit in Umfangsrichtung erzielbar.If the collar sleeve is designed as a gear element with partially increased elasticity, openings for this purpose are preferably provided in the collar, that is to say flange, of the collar sleeve. Each of these openings preferably has an elongated, curved shape, wherein the ends of the aperture can be widened in comparison to the central region thereof. Radially outside each aperture is preferably an attachment point, in particular screw, with which the collar is fixed to a housing-fixed element, in particular drive wheel of the wave gear. The elongated aperture in the collar is preferably concave-that is, outwardly with respect to the center axis of the collar sleeve-that at least the flared ends of the aperture overlap in the radial direction with the attachment point. By thus given significant extent of the opening not only in the tangential direction, but also in the radial direction of the collar, a particularly pronounced compliance with tilting loads at the same time high rigidity in the circumferential direction can be achieved.

Für die Verwendung in Wellgetrieben vorgesehene Kragenhülsen mit Durchbrechungen im Kragen sind zum Beispiel in den DE-Patentanmeldungen 10 2016 208 536.0 und 10 2016 222 997.4 offenbart.For use in corrugated transmissions provided collar sleeves with openings in the collar are, for example, in the DE patent applications 10 2016 208 536.0 and 10 2016 222 997.4 disclosed.

Die durch die umlaufende Stufe im zylindrischen Abschnitt gegebene Anschlagfunktion der Kragenhülse ist durch deren Verformungen, welche zum einen gezielt durch den Wellgenerator bewirkt und zum anderen auch durch Achsversatz und/oder Winkelfehler zwischen verschiedenen rotierenden Komponenten beeinflusst werden, nicht beeinträchtigt.The given by the circumferential step in the cylindrical portion stop function of the collar sleeve is not affected by their deformations, which causes a targeted by the wave generator and on the other also influenced by misalignment and / or angular error between different rotating components.

Zusätzlich oder alternativ zu den Durchbrechungen im Flansch der Kragenhülse kann die Elastizität der Verstellwelle, insbesondere in Radialrichtung, durch ein der Verstellwelle zuzurechnendes Federelement erhöht sein. Hierbei kann das Federelement entweder am Ende der Verstellwelle oder zwischen zwei vergleichsweise unelastischen Abschnitten der Verstellwelle angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, die Verstellwelle als Ganzes als Federelement auszubilden. In allen Fällen ist die Nachgiebigkeit der Verstellwelle in Umfangsrichtung vorzugsweise geringer als die Nachgiebigkeit in Radialrichtung. In addition or as an alternative to the openings in the flange of the collar sleeve, the elasticity of the adjusting shaft, in particular in the radial direction, can be increased by a spring element attributable to the adjusting shaft. Here, the spring element can be arranged either at the end of the adjusting or between two comparatively inelastic sections of the adjusting. It is also possible to form the adjusting shaft as a whole as a spring element. In all cases, the compliance of the adjusting shaft in the circumferential direction is preferably less than the compliance in the radial direction.

Ein Wellgetriebe mit einer nachgiebigen Verstellwelle, welche im vorliegenden Fall einen Bereich erhöhter Elastizität des Wellgetriebes bereitstellen kann, ist in der DE-Anmeldung 10 2016 220 631.1 offenbart.A wave gear with a compliant adjusting shaft, which can provide a range of increased elasticity of the wave gear in the present case is in the DE-application 10 2016 220 631.1 disclosed.

Gemäß einer möglichen Weiterbildung wirkt die Verstellwelle über eine Ausgleichskupplung, insbesondere Oldham-Kupplung, mit dem Innenring des Wellgenerators zusammen. Sofern die Verstellwelle als Ausgleichselement gestaltet ist oder ein Ausgleichselement beinhaltet, sind somit zwei Elemente mit Ausgleichsfunktion hintereinander geschaltet.According to a possible development, the adjusting shaft interacts with the inner ring of the wave generator via a compensating coupling, in particular Oldham coupling. Unless the Adjusting shaft is designed as a compensation element or includes a compensation element, thus two elements with compensation function are connected in series.

Das Wellgetriebe ist besonders zur Verwendung in einem elektrischen Nockenwellenversteller geeignet. Ebenso eignet sich das Wellgetriebe als Stellgetriebe einer Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Hubkolbenmotors.The wave gear is particularly suitable for use in an electric camshaft adjuster. Likewise, the wave gear is suitable as a control gear of a device for varying the compression ratio of a reciprocating engine, in particular a reciprocating engine.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:

1 ausschnittsweise ein Wellgetriebe in einer Schnittdarstellung, 1 a section of a wave gear in a sectional view,

2 das Wellgetriebe in geschnittener, perspektivischer Ansicht, 2 the wave gear in a cut, perspective view,

3 ein Detail des Wellgetriebes. 3 a detail of the wave gear.

Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wellgetriebe ist zur Verwendung in einem elektrischen Nockenwellenversteller eines Verbrennungsmotors vorgesehen. Hinsichtlich des prinzipiellen Aufbaus und der Funktion des Wellgetriebes 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.A total with the reference numeral 1 characterized wave gear is intended for use in an electric camshaft adjuster of an internal combustion engine. With regard to the basic structure and the function of the corrugated transmission 1 Reference is made to the cited prior art.

Ein als Kettenrad gestaltetes Antriebselement des Wellgetriebes 1 ist mit 2, ein Abtriebselement mit 3 bezeichnet. Eine Anschlagscheibe 4 begrenzt den Verdrehwinkel zwischen dem Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 3. A designed as a sprocket drive element of the wave gear 1 is with 2 , an output element with 3 designated. A stop disc 4 limits the angle of rotation between the drive element 2 and the output element 3 ,

Das Wellgetriebe 1 arbeitet mit einem als Kragenhülse 5 ausgebildeten flexiblen Getriebeelement. Ein auch als Kragen bezeichneter Flansch 6 geht in einen zylindrischen Abschnitt 18 über, welcher mit einer Außenverzahnung 19 versehen ist, die partiell in eine Innenverzahnung 20 des Abtriebselementes 3 eingreift. Der Kragen 6 ist zusammen mit einer Scheibe 7 mit Hilfe von Schrauben 22 am Antriebselement 2 befestigt. Jede Schraube 22 ist radial außerhalb des mittleren Bereiches einer mit 21 bezeichneten länglichen Durchbrechung im Flansch 6 angeordnet. Die Durchbrechungen 21 sind jeweils im Wesentlichen tangential ausgerichtet, bezüglich der Mittelachse des Wellgetriebes 1 konkav gekrümmt und an ihren beiden Enden aufgeweitet. Die Durchbrechungen 21 fungieren als Bereiche, mittels welcher die Elastizität des Kragens 6 und damit der Kragenhülse 5 insgesamt im Vergleich zu Kragenhülsen mit geschlossenem Kragen erhöht ist.The wave gear 1 works with a collar sleeve 5 trained flexible transmission element. A flange, also referred to as a collar 6 goes into a cylindrical section 18 over, which with an external toothing 19 is provided partially in an internal toothing 20 of the output element 3 intervenes. The collar 6 is together with a disc 7 with the help of screws 22 on the drive element 2 attached. Every screw 22 is radially outside the middle region of a with 21 designated elongated opening in the flange 6 arranged. The breakthroughs 21 are each substantially tangentially aligned with respect to the central axis of the wave gear 1 concavely curved and widened at both ends. The breakthroughs 21 act as areas by means of which the elasticity of the collar 6 and thus the collar sleeve 5 total is increased compared to collar sleeves with closed collar.

Zur Verstellung des Wellgetriebes 1, das heißt zur Verdrehung des Abtriebselementes 3 in Relation zum Antriebselement 2, ist eine elektrisch angetriebene Verstellwelle 9, das heißt Verstellwelle, vorgesehen. In die Verstellwelle 9 ist ein Federelement 10 integriert, welches im Ausführungsbeispiel als Schraubenfeder gestaltet ist und als Bereich fungiert, durch welchen die Elastizität der Verstellwelle 9 gezielt heraufgesetzt ist. Die Verstellwelle 9 hat damit die Funktion eines Ausgleichselementes, welches insbesondere in radialer Richtung wirksam ist. Mit der Verstellwelle 9 ist ein zweiflügeliges Element 11 fest verbunden, welches in Ausnehmungen einer Ausgleichsscheibe 12 eingreift. Die Verstellwelle 9 ist damit in einer definierten Radialrichtung gegenüber der Ausgleichsscheibe 12 beschränkt verschiebbar. In hierzu orthogonaler Richtung ist die Ausgleichsscheibe 12 beschränkt gegenüber einem Innenring 13 verschiebbar. Durch das zweiflügelige Element 11, welchesauch als Drive-Element bezeichnet wird, durch die Ausgleichsscheibe 12, sowie den Innenring 13 ist insgesamt eine Ausgleichskupplung, nämlich Oldham-Kupplung, gegeben, welche zusätzlich zum Federelement 10 als weitere einen Achsversatz ausgleichende Komponente des Wellgetriebes 1 fungiert. For adjustment of the wave gear 1 , that is, for the rotation of the output element 3 in relation to the drive element 2 , is an electrically driven adjusting shaft 9 , ie adjusting shaft, provided. In the adjusting shaft 9 is a spring element 10 integrated, which is designed in the embodiment as a helical spring and acts as an area through which the elasticity of the adjusting 9 purposefully raised. The adjusting shaft 9 thus has the function of a compensating element, which is particularly effective in the radial direction. With the adjusting shaft 9 is a double-winged element 11 firmly connected, which in recesses of a shim 12 intervenes. The adjusting shaft 9 is thus in a defined radial direction with respect to the shim 12 limited shiftable. In this orthogonal direction is the shim 12 limited to an inner ring 13 displaceable. Through the two-leaf element 11 , which is also referred to as a drive element, through the shim 12 , as well as the inner ring 13 is a total of a compensating coupling, namely Oldham coupling, given, which in addition to the spring element 10 as another component compensating a misalignment of the wave gear 1 acts.

Der Innenring 13 weist eine nicht kreisrunde, elliptische Außenkontur auf, auf welcher Kugeln 14 als Wälzkörper abrollen, die in einem Käfig 15 geführt sind. Ein zugehöriger Außenring 16 ist im Gegensatz zum Innenring 13 nachgiebig und passt sich permanent der nicht kreisrunden Form des Innenrings 13 an. Das durch den Innenring 13, die Kugeln 14, sowie den Außenring 16 gebildete Wälzlager stellt damit einen Wellgenerator 8 dar. Der zylindrische Abschnitt 18 der Kragenhülse 5 umgibt den Außenring 16, ohne mit diesem fest verbunden zu sein.The inner ring 13 has a non-circular, elliptical outer contour on which balls 14 Rolling as rolling elements in a cage 15 are guided. An associated outer ring 16 is in contrast to the inner ring 13 yielding and permanently adapts to the non-circular shape of the inner ring 13 at. That through the inner ring 13 , the balls 14 , as well as the outer ring 16 formed bearings thus provides a wave generator 8th dar. The cylindrical section 18 the collar sleeve 5 surrounds the outer ring 16 without being attached to it.

Im zylindrischen Abschnitt 18 ist eine Ringstufe 17 ausgebildet, welche einen in Axialrichtung wirksamen Anschlag gegenüber dem Außenring 16 darstellt. Auf diese Weise ist der gesamte Wellgenerator 8 gegen Herausfallen aus dem Wellgetriebe 1 gesichert. Dies gilt auch im Fall von Verformungen und/oder Verlagerungen von Komponenten des Wellgetriebes 1, welche insbesondere durch die Bereiche 10, 21, das heißt das Federelement 10 und/oder die Ausnehmungen 21, aufgenommen werden.In the cylindrical section 18 is a ring step 17 formed, which has an axially effective stop against the outer ring 16 represents. In this way, the entire wave generator 8th against falling out of the wave gear 1 secured. This also applies in the case of deformations and / or displacements of components of the corrugated transmission 1 which in particular by the areas 10 . 21 that is the spring element 10 and / or the recesses 21 to be recorded.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Wellgetriebe The wave gear
22: Antriebselement driving element
33: Abtriebselement output element
44: Anschlagscheibe stop disc
55: Kragenhülse, flexibles Getriebeelement Collar sleeve, flexible transmission element
66: Flansch, Kragen Flange, collar
77: Scheibe disc
88th: Wellgenerator wave generator
99: Verstellwelle adjusting
1010: Federelement spring element
1111: zweiflügeliges Element two-leaf element
12 12: Ausgleichsscheibe shim
1313: Innenring inner ring
1414: Kugel Bullet
1515: Käfig Cage
1616: Außenring outer ring
1717: Ringstufe, Anschlag Ring step, stop
1818: zylindrischer Abschnitt cylindrical section
1919: Außenverzahnung external teeth
2020: Innenverzahnung internal gearing
2121: Durchbrechung perforation
2222: Schraube screw
2323: Zentralbohrung central bore

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

DE 102013216183 A1 [0002]
DE 102004009128 A1 [0003]
DE 102013220220 A1 [0003]
DE 102014202060 A1 [0003]
DE 102016208536 [0007]
DE 102016222997 [0007]
DE 102016220631 [0010]

Claims

Wave gear, with an elastic, externally toothed collar sleeve ( 5 ) and one for deformation of the collar sleeve ( 5 ), a bearing with an outer ring ( 16 ), by means of an adjusting shaft ( 9 ) actuatable wave generator ( 8th ), wherein in a cylindrical section ( 18 ) of the collar sleeve ( 5 ) an axially effective stop ( 17 ) relative to the outer ring ( 16 ) is formed, characterized in that at least one of the elements collar sleeve ( 5 ) and adjusting shaft ( 9 ) one the elasticity of the respective element ( 5 . 6 ) increasing range ( 21 . 10 ) having.

Wave gear according to claim 1, characterized in that a the elasticity of the collar sleeve ( 5 ) increasing area through openings ( 21 ) in their collar ( 6 ) is formed.

Wave gear according to claim 1 or 2, characterized in that a the elasticity of the adjusting ( 9 ) increasing area by an integrated in this spring element ( 10 ) is formed.

Wave gear according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adjusting shaft ( 9 ) via a compensating coupling ( 11 . 12 . 13 ) with the wave generator ( 8th ) cooperates.