DE102018103837B3 - Actuator and method of manufacturing a transmission part - Google Patents

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Abstract

Ein Stellgetriebe, insbesondere in Form eines Wellgetriebes, umfasst ein als Sinterteil ausgebildetes, eine Verzahnung (5) aufweisendes Getriebeteil (2), welches zugleich als Ölfilter (12) ausgebildet ist. Das Getriebeteil (2) weist ferner eine Zuleitung (8) zu einem Filterbereich (11) als Sacklochbohrung auf.An actuating gear, in particular in the form of a wave gear, comprises a gear part (2) designed as a sintered part and having a toothing (5), which is at the same time designed as an oil filter (12). The transmission part (2) also has a feed line (8) to a filter area (11) as a blind hole.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stellgetriebe mit einem als Sinterteil ausgebildeten, eine Verzahnung aufweisenden Getriebeteil. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Getriebeteils.The invention relates to a control gear with a trained as a sintered part, a toothed transmission part. Likewise, the invention relates to a method for producing such a transmission part.

Ein als Sinterkörper ausgebildetes verzahntes Getriebeteil ist beispielsweise aus der DE 10 2016 220 916 A1 bekannt. In diesem Fall ist eine Innenverzahnung umformtechnisch in einen Hohlradabschnitt des Getriebeteils eingebracht. Das Getriebeteil ist zur Verwendung in einem als Wellgetriebe ausgebildeten Stellgetriebe vorgesehen.A trained as a sintered toothed gear part is for example from the DE 10 2016 220 916 A1 known. In this case, an internal toothing is introduced by forming technology in a ring gear portion of the transmission part. The transmission part is provided for use in a trained as a wave gear actuator.

Ein aus der DE 10 2014 210 360 A1 bekanntes Wellgetriebe weist eine Schmiermittelversorgung einschließlich einer Filtereinrichtung auf. Die Filtereinrichtung umfasst Strukturelemente, durch die Strömungshindernisse gebildet sind. Zugleich können durch die Strukturelemente Schmutztaschen gebildet sein.One from the DE 10 2014 210 360 A1 known wave gear has a lubricant supply including a filter device. The filter device comprises structural elements, are formed by the flow obstacles. At the same time, dirt pockets may be formed by the structural elements.

Die genannten Wellgetriebe sind für den Einsatz in Nockenwellenverstellern vorgesehen. Verschiedene Methoden, einem Nockenwellenversteller Schmiermittel zuzuführen, sind in der DE 10 2005 059 841 A1 beschrieben.The named wave gears are intended for use in camshaft adjusters. Various methods to supply a camshaft adjuster lubricant are in the DE 10 2005 059 841 A1 described.

DE 10 2008 010 645 A1 offenbart ein Stellgetriebe mit einem Getriebeteil in Form eines Nockenwellenverstellers mit einem Taumelscheibengetriebe, wobei das Getriebeteil einen Ölfilter bildet. Ein Nockenwellenversteller mit einem Wellgetriebe und einer externen Beölung geht aus DE 10 2005 059 841 A1 hervor. DE 10 2004 038 681 A1 offenbart einen weiteren Nockenwellenversteller mit einem gesinterten Abtriebsrad. DE 10 2008 010 645 A1 discloses a control gear with a gear part in the form of a camshaft adjuster with a swash plate transmission, wherein the transmission part forms an oil filter. A camshaft adjuster with a wave gear and an external lubrication goes out DE 10 2005 059 841 A1 out. DE 10 2004 038 681 A1 discloses another cam phaser with a sintered output gear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unter anderem in einem elektromechanischen Nockenwellenversteller verwendbares Stellgetriebe unter schmierungstechnischen Aspekten weiterzuentwickeln.The invention has for its object to further develop a suitable among other things in an electromechanical camshaft adjuster actuating mechanism under lubrication aspects.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines in einem Stellgetriebe verwendbaren Getriebeteils gemäß Anspruch 8. Im Folgenden in Zusammenhang mit dem Stellgetriebe erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für das Herstellungsverfahren und umgekehrt.This object is achieved by a control gear with the features of claim 1. Also, the object is achieved by a method for producing a usable in a control gear part according to claim 8. In the following in connection with the actuating gear explained embodiments and advantages of the invention apply mutatis mutandis also for the manufacturing process and vice versa.

Das Stellgetriebe umfasst ein Getriebeteil, welches als Sinterteil ausgebildet ist und eine Verzahnung aufweist. Erfindungsgemäß ist durch das Sintermaterial, aus welchem das Getriebeteil gefertigt ist, zugleich ein Ölfilter ausgebildet.The adjusting gear comprises a gear part, which is designed as a sintered part and has a toothing. According to the invention, an oil filter is formed at the same time by the sintered material from which the transmission part is made.

Zur Schmierung des Stellgetriebes wird Öl unter Druck gesetzt und mit einer offenporigen Oberfläche des als Sinterteil ausgebildeten Getriebeteils in Kontakt gebracht. Im Fall der Verwendung des Stellgetriebes in einem Verbrennungsmotor kann es sich bei dem Öl, mit welchem das Stellgetriebe geschmiert wird, um Motoröl des Verbrennungsmotors handeln. Die Zuführung des Schmiermittels, das heißt Öls, zum Stellgetriebe kann mit Hilfe der ohnehin vorhandenen Motor-Ölpumpe erfolgen.For lubricating the adjusting gear oil is pressurized and brought into contact with an open-pored surface of the formed as a sintered part gear part. In the case of using the adjusting gear in an internal combustion engine, the oil with which the adjusting gear is lubricated may be engine oil of the internal combustion engine. The supply of the lubricant, that is oil, to the actuating gear can be done with the help of the already existing engine oil pump.

Unabhängig vom Anwendungsbereich des Stellgetriebes ist der im Getriebeteil ausgebildete Filterbereich pulvermetallurgisch erzeugt. Auch die Verzahnung des Getriebeteils ist vorzugsweise pulvermetallurgisch hergestellt. Das gesamte Getriebeteil einschließlich des Filterbereichs und der Verzahnung kann eine einheitliche Zusammensetzung aufweisen. In alternativen Ausgestaltungen weist der Filterbereich andere Materialparameter als das übrige Getriebeteil, insbesondere dessen Verzahnung, auf. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein besonders offenporiges Grünteil, aus welchem der spätere Filterbereich entsteht, in ein dichteres Grünteil eingesetzt und im Rahmen der pulvermetallurgischen Herstellung eingesintert werden. Eine solche Herstellung eines Sinterkörpers aus verschiedenen Grünteilen wird auch als Grün-in-Grün-Fertigung bezeichnet.Regardless of the field of application of the adjusting gear, the filter region formed in the gear part is produced by powder metallurgy. The toothing of the transmission part is preferably produced by powder metallurgy. The entire transmission part including the filter area and the gearing may have a uniform composition. In alternative embodiments, the filter area has different material parameters than the remaining gear part, in particular its toothing. For this purpose, for example, a particularly open-pore green part, from which the later filter area is formed, can be inserted into a denser green part and sintered in the context of powder metallurgical production. Such a production of a sintered body from various green parts is also referred to as green-in-green production.

In jedem Fall sind die Sinterporen des Filterbereichs des Getriebeteils klein genug, um Partikel, mit welchen das Öl kontaminiert ist, aus dem Öl auszufiltern. Um eine ausreichende Durchströmung mit Öl zu ermöglichen, muss eine ausreichend große offenporige Oberfläche innerhalb des Getriebeteils zur Verfügung gestellt werden. In vorteilhafter Weise geschieht dies durch ergänzende spanabhebende Bearbeitung des Getriebeteils. Durch eine solche Bearbeitung, insbesondere in Form von Bohren, können insbesondere stark verdichtete Sinterbereiche, zum Beispiel kalibrierte Oberflächen, spanend durchbrochen werden. Beim Betrieb des Stellgetriebes zurückgehaltene Kontaminationspartikel können in dafür vorgesehenen Taschen oder Vertiefungen des Getriebeteils gesammelt werden, um den Schmiermittelstrom nicht zu behindern.In any case, the sinter pores of the filter portion of the gear part are small enough to filter out particles from the oil with which the oil is contaminated. In order to allow a sufficient flow with oil, a sufficiently large open-pore surface within the gear part must be provided. This is advantageously done by supplementary machining of the transmission part. By such a processing, in particular in the form of drilling, in particular highly compressed sintered areas, for example calibrated surfaces, can be broken by cutting. Contaminated particles retained during operation of the actuating gear can be collected in pockets or depressions of the gear part intended for this purpose so as not to obstruct the lubricant flow.

Das im Getriebeteil gefilterte, das heißt dekontaminierte Öl dringt in Poren des Getriebeteils ein und kann unter anderem unter dem Einfluss von Druck-, Kapillar- und Fliehkräften durch das als Sinterteil ausgebildete Getriebeteil hindurch weiteren Teilen des Stellgetriebes zugeführt werden.The oil filtered in the transmission part, that is decontaminated oil penetrates into pores of the transmission part and can be supplied through other parts of the control gear, among other things under the influence of pressure, capillary and centrifugal forces through the trained as a sintered gear part.

Eine im Getriebeteil befindliche Zuleitung für Schmiermittel, das heißt Zuleitung zu einem Filterbereich des Sinterteils, ist als Sacklochbohrung ausgebildet.A supply line located in the transmission part for lubricant, that is supply line to a Filter area of the sintered part, is designed as a blind hole.

In bevorzugter Ausgestaltung ist eine im Getriebeteil befindliche Ableitung, das heißt ein offener Strömungsquerschnitt, welcher das Ausströmen von gefiltertem Öl aus dem Getriebeteil ermöglicht, als Sacklochbohrung ausgebildet. Durch die beiden Sacklochbohrungen, welche der Zu- und Abführung von Schmiermittel dienen, kann die Distanz zwischen Ölaufnahme und Ölabgabe im Getriebeteil besonders kurz gehalten werden, was einen großen Volumenstrom an Öl ermöglicht. Vorzugsweise ist die minimale Wandstärke des zwischen der Zuleitung und der Ableitung gebildeten Filterbereichs geringer als der Durchmesser der Zuleitung und geringer als der Durchmesser der Ableitung innerhalb des Getriebeteils. Beispielsweise beträgt die minimale Wandstärke des Filterbereichs weniger als 50 %, insbesondere weniger als 20 %, jedoch mehr als 10 %, des Durchmessers der Zuleitung zum Filterbereich sowie der Ableitung vom Filterbereich. Die jeweils als Sacklochbohrungen ausgebildeten Zu- und Ableitungen weisen nicht notwendigerweise einen einheitlichen Durchmesser auf. Ebenso sind andere geometrische Gestaltungen von Zu- und Ableitungen, beispielsweise in Form einer Ringnut, realisierbar.In a preferred embodiment, a derivative located in the transmission part, that is, an open flow cross-section, which allows the outflow of filtered oil from the transmission part, designed as a blind hole. By the two blind holes, which serve the supply and discharge of lubricant, the distance between oil intake and oil discharge in the transmission part can be kept particularly short, which allows a large volume flow of oil. Preferably, the minimum wall thickness of the filter region formed between the feed line and the discharge line is less than the diameter of the feed line and less than the diameter of the discharge line within the gear part. For example, the minimum wall thickness of the filter area is less than 50%, in particular less than 20%, but more than 10%, of the diameter of the feed line to the filter area and the discharge from the filter area. The in each case formed as blind bores inlet and outlet lines do not necessarily have a uniform diameter. Likewise, other geometric configurations of supply and discharge lines, for example in the form of an annular groove, can be realized.

Bei dem Stellgetriebe handelt es sich beispielsweise um ein Wellgetriebe. Das Getriebeteil, welches auch eine Filterfunktion erfüllt, ist in diesem Fall als innenverzahntes Hohlrad ausgebildet, welches als Abtriebselement des Stellgetriebes fungiert.The actuating gear is, for example, a wave gear. The transmission part, which also fulfills a filter function, is designed in this case as an internally toothed ring gear, which acts as the output element of the adjusting gear.

Das Stellgetriebe ist beispielsweise in einem elektromechanischen Nockenwellenversteller verwendbar. Ebenso ist das Stellgetriebe in einer Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors verwendbar. Auch industrielle Anwendungen, beispielsweise in Robotern oder Werkzeugmaschinen, des Stellgetriebes sind möglich.The actuating mechanism can be used for example in an electromechanical camshaft adjuster. Likewise, the adjusting gear is usable in a device for varying the compression ratio of a reciprocating engine. Also industrial applications, for example in robots or machine tools, of the adjusting gear are possible.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

  • 1 ein Detail eines Stellgetriebes in einer Schnittdarstellung,
  • 2 die Anordnung nach 1 in einer weiteren Schnittdarstellung,
  • 3 ein Detail aus 1.
An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:
  • 1 a detail of a control gear in a sectional view,
  • 2 the arrangement after 1 in a further sectional view,
  • 3 a detail from 1 ,

Ein in 1 nur ausschnittsweise dargestelltes Stellgetriebe 1 kommt in einem elektromechanischen Nockenwellenversteller eines Verbrennungsmotors zum Einsatz. Ein Abtriebselement 2 des Stellgetriebes 1 ist als Hohlrad ausgebildet und fest mit einer zu verstellenden Nockenwelle 3 verbunden. Die mit M bezeichnete Mittelachse des als Abtriebselement 2 fungierenden Getriebeteils ist mit der Mittelachse des gesamten Stellgetriebes 1 sowie mit der Rotationsachse der Nockenwelle 3 identisch. Eine Zentralschraube, mit welcher das Getriebeteil 2 an der Nockenwelle 3 befestigt ist, ist mit 4 bezeichnet. Eine mit 5 bezeichnete Innenverzahnung des Getriebeteils 2 wirkt mit einer Außenverzahnung eines nicht dargestellten nachgiebigen Getriebeelementes, welches die Form einer Kragenhülse haben kann, zusammen. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Stellgetriebes 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.An in 1 only partially illustrated actuating mechanism 1 is used in an electromechanical camshaft adjuster of an internal combustion engine. An output element 2 of the adjusting gear 1 is designed as a ring gear and fixed with a camshaft to be adjusted 3 connected. The designated M center axis of the output element 2 functioning transmission part is with the central axis of the entire adjusting gear 1 as well as with the axis of rotation of the camshaft 3 identical. A central screw, with which the transmission part 2 on the camshaft 3 is fixed, is denoted by 4. One with 5 designated internal toothing of the transmission part 2 acts with an external toothing of a non-illustrated resilient transmission element, which may have the form of a collar sleeve together. With regard to the principal function of the adjusting gear 1 Reference is made to the cited prior art.

Das Getriebeteil 2 ist als Sinterteil einheitlicher Zusammensetzung gefertigt und weist einen mit der Innenverzahnung 5 versehenen hohlzylindrischen Verzahnungsabschnitt 6 und einen Boden 7 auf, welcher in einer zur Mittelachse M normale Ebene liegt. Innerhalb des Bodens 7 sind eine Zuleitung 8 und eine Ableitung 9 für Schmiermittel, nämlich Öl, erkennbar. Die Zuleitung 8 schließt an einen in der Nockenwelle 3 ausgebildeten Ölkanal 10 an.The transmission part 2 is manufactured as a sintered part of uniform composition and has one with the internal toothing 5 provided hollow cylindrical toothing section 6 and a floor 7 on, which in one to the central axis M normal level lies. Inside the floor 7 are a supply line 8th and a derivative 9 for lubricants, namely oil, recognizable. The supply line 8th connects to one in the camshaft 3 trained oil channel 10 at.

Die Zuleitung 8 ist ebenso wie die Ableitung 9 als Sacklochbohrung ausgeführt. Die Ableitung 9 ist zum Innenraum des Stellgetriebes 1 hin offen. Zwischen der Zuleitung 8 und der Ableitung 9 ist, wie insbesondere aus 3 hervorgeht, ein Filterbereich 11 gebildet. Die minimale Wandstärke des Filterbereichs 11 ist mit Wmin bezeichnet. Der Durchmesser der Zuleitung 8 ist mit Dzu der Durchmesser der Ableitung 9 mit Dab bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser Dzu der Zuleitung 8 mit dem Durchmesser Dab der Ableitung 9 identisch. Die minimale Wandstärke Wmin des Filterbereichs 11 entspricht lediglich 10 % bis 30 % des Durchmessers Dzu der Zuleitung 8.The supply line 8th is as well as the derivative 9 designed as blind hole. The derivative 9 is to the interior of the adjusting gear 1 open. Between the supply line 8th and the derivative 9 is how particular out 3 indicates a filter area 11 educated. The minimum wall thickness of the filter area 11 is with W min designated. The diameter of the supply line 8th is with D too the diameter of the derivative 9 With D from designated. In the embodiment, the diameter D too the supply line 8th with the diameter D from the derivative 9 identical. The minimum wall thickness W min of the filter area 11 is only 10% to 30% of the diameter D too the supply line 8th ,

Die aus Zuleitung 8, Filterbereich 11 und Ableitung 9 gebildete Anordnung wird insgesamt als Ölfilter 12 bezeichnet. Der Ölfilter 12 ist integraler Bestandteil des materialeinheitlich aufgebauten Getriebeteils 2. Zu filterndes Öl, welches durch den Ölkanal 10 hindurch in den Ölfilter 12 einströmt, gelangt in Sinterporen des Filterbereichs 11, so dass dort Partikel, welche aus dem Öl zu entfernen sind, zurückgehalten werden. Innerhalb der Zuleitung 8 können sich herausgefilterte Partikel sammeln, so dass die Zuleitung 8 die Funktion einer Sammeltasche für herausgefilterte Verschmutzungen übernimmt. In nicht dargestellter Weise kann sich an die Zuleitung 8 eine im Boden 7 des Getriebeteils 2 befindliche Ringnut anschließen, so dass eine besonders große Oberfläche für die Filterung des Öls zur Verfügung steht. An der inneren, offenen Seite des Getriebeteils 2 kann sich in diesem Fall eine Mehrzahl an als Sackloch ausgebildeten Ableitungen 9 oder eine weitere Ringnut befinden.The from supply line 8th , Filter area 11 and derivative 9 The arrangement formed is overall as an oil filter 12 designated. The oil filter 12 is an integral part of the material unit built-up gear part 2 , Oil to be filtered through the oil channel 10 through the oil filter 12 flows in, enters sintering pores of the filter area 11 so that there particles, which are to be removed from the oil, are retained. Within the supply line 8th can collect filtered out particles, leaving the supply line 8th assumes the function of a collection bag for filtered out soiling. In a manner not shown may be to the supply line 8th one in the ground 7 of the transmission part 2 Connect the existing ring groove, so that a particularly large surface is available for filtering the oil. On the inner, open side of the gearbox 2 may in this case a plurality of trained as a blind hole derivatives 9 or another annular groove are located.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Stellgetriebeactuating mechanism
22
Abtriebselement, Getriebeteil, SinterteilOutput element, transmission part, sintered part
33
NockenwellenverstellerPhaser
44
Zentralschraubecentral screw
55
Innenverzahnunginternal gearing
66
Verzahnungsabschnitttoothed section
77
Bodenground
88th
Zuleitungsupply
99
Ableitungderivation
1010
Ölkanaloil passage
1111
Filterbereichfilter area
1212
Ölfilter oil filter
Dab D from
Durchmesser der AbleitungDiameter of the derivative
Dzu D too
Durchmesser der ZuleitungDiameter of the supply line
MM
Mittelachsecentral axis
Wmin W min
minimale Wandstärkeminimum wall thickness

Claims (8)

Stellgetriebe, mit einem als Sinterteil ausgebildeten, eine Verzahnung (5) aufweisenden Getriebeteil (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeteil (2) zugleich als Ölfilter (12) ausgebildet ist und dass eine im Getriebeteil (2) befindliche Zuleitung (8) zu einem Filterbereich (11) als Sacklochbohrung ausgebildet ist.Stellgetriebe, with a formed as a sintered part, a toothing (5) having gear part (2), characterized in that the transmission part (2) is also formed as an oil filter (12) and that in the transmission part (2) located feed line (8) a filter region (11) is formed as a blind hole. Stellgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Getriebeteil (2) befindliche Ableitung (9) vom Filterbereich (11) als Sacklochbohrung ausgebildet ist.Actuator after Claim 1 , characterized in that in the transmission part (2) located discharge (9) from the filter region (11) is formed as a blind hole. Stellgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Wandstärke (Wmin) des zwischen der Zuleitung (8) und der Ableitung (9) gebildeten Filterbereichs (11) geringer als der Durchmesser (Dzu) der Zuleitung (8) und geringer als ein Durchmesser (Dab) der Ableitung (9) ist.Actuator after Claim 2 , characterized in that a minimum wall thickness (W min ) of the filter region (11) formed between the feed line (8) and the discharge line (9) is less than the diameter (D to ) of the feed line (8) and less than a diameter (D from ) the derivative (9). Stellgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeteil (2) eine einheitliche Materialzusammensetzung aufweist.Stellgetriebe after one of Claims 1 to 3 , characterized in that the transmission part (2) has a uniform material composition. Stellgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeteil (2) aus Sinterstahl gefertigt ist.Actuator after Claim 4 , characterized in that the transmission part (2) is made of sintered steel. Stellgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Wellgetriebe ausgebildet ist.Stellgetriebe after one of Claims 1 to 5 , characterized in that this is designed as a wave gear. Stellgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeteil (2) als innenverzahntes, als Abtriebselement vorgesehenes Hohlrad ausgebildet ist.Actuator after Claim 6 , characterized in that the transmission part (2) is designed as an internally toothed, provided as an output element ring gear. Verfahren zur Herstellung eines Getriebeteils (2), wobei pulvermetallurgisch sowohl ein mit einer Verzahnung (5) versehener Bereich des Getriebeelementes (2) als auch ein zur Ölfilterung vorgesehener Filterbereich (11) des Getriebeelementes (2) erzeugt wird und eine Zuleitung (8) zum Filterbereich (11) sowie eine Ableitung (9) vom Filterbereich (11) spanend hergestellt werden.Method for producing a gear part (2), wherein powder metallurgically both a toothed area (5) provided with the region of the transmission element (2) and provided for oil filtration filter area (11) of the transmission element (2) is generated and a supply line (8) for Filter region (11) and a derivative (9) from the filter area (11) are produced by machining.
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