DE102018107067A1 - The wave gear - Google Patents
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Abstract
Ein Wellgetriebe, insbesondere für einen elektromechanischen Nockenwellenversteller, umfasst ein Gehäuseelement (2), welches drehfest mit einem innenverzahnten Antriebszahnrad (4) verbunden ist, das mit einem flexiblen, außenverzahnten Getriebeelement (10) kämmt. Das Antriebszahnrad (4) ist kraftschlüssig in das Gehäuseelement (2) eingesetzt, wobei zugleich eine formschlüssige Sicherung gegen Verdrehung zwischen dem Antriebszahnrad (4) und dem Gehäuseelement (2) hergestellt ist.A corrugated transmission, in particular for an electromechanical camshaft adjuster, comprises a housing element (2), which is non-rotatably connected to an internally toothed drive gear (4) which meshes with a flexible, externally toothed transmission element (10). The drive gear (4) is non-positively inserted into the housing element (2), wherein at the same time a positive locking against rotation between the drive gear (4) and the housing element (2) is made.
Description
Die Erfindung betrifft ein als Stellgetriebe eines elektromechanischen Nockenwellenverstellers geeignetes Wellgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a suitable as a control gear of an electromechanical camshaft adjuster harmonic drive according to the preamble of
Ein derartiges Wellgetriebe ist beispielsweise aus der
Weitere einen Flexring aufweisende Wellgetriebe, welche für elektromechanische Nockenwellenversteller von Verbrennungsmotoren geeignet sind, sind zum Beispiel aus den Dokumenten
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein als Stellgetriebe eines Nockenwellenverstellers verwendbares Wellgetriebe gegenüber dem genannten Stand der Technik hinsichtlich eines besonders kompakten, montagefreundlichen Aufbaus weiterzuentwickeln.The invention has for its object to further develop a suitable as a control gear of a camshaft adjuster wave gear relative to the cited prior art in terms of a particularly compact, easy to assemble assembly.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Wellgetriebe umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption ein typischerweise nicht geschlossenes, optional als Ganzes drehbares Gehäuseelement, welches drehfest mit einem innenverzahnten Antriebszahnrad verbunden ist, das mit einem flexiblen, außenverzahnten Getriebeelement kämmt, wobei das flexible Getriebeelement vorzugsweise zugleich in ein innenverzahntes Abtriebszahnrad eingreift. Erfindungsgemäß ist das innenverzahnte Antriebszahnrad kraftschlüssig in das Gehäuseelement eingesetzt, wobei zugleich eine formschlüssige Sicherung gegen Verdrehung zwischen dem Antriebszahnrad und dem Gehäuseelement hergestellt ist. Durch die Kombination aus Kraftschluss und Formschluss, mit welcher das Antriebszahnrad im Gehäuseelement befestigt ist, kann eine Verschraubung zwischen dem Antriebszahnrad und dem Gehäuseelement entfallen, womit sowohl Bauraum eingespart als auch eine rationellere Montage ermöglicht ist. Bei der kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Antriebszahnrad und dem Gehäuseelement handelt es sich um einen Pressverband. Durch einen schmalen Aufbau des Wellgetriebes, in dessen Axialrichtung betrachtet, sind denkbare Kippmomente, die innerhalb des Wellgetriebes oder zwischen Elementen des Wellgetriebes und angeschlossenen Elementen entstehen, minimierbar.This object is achieved by a corrugated transmission with the features of
Der Formschluss zwischen dem Antriebszahnrad und dem Gehäuseelement ist beispielsweise durch mindestens einen radial nach außen gerichteten Zapfen des Antriebsrades herstellbar, welcher in eine Nut des Gehäuseelementes eingreift. Die Anzahl der Nuten und Zapfen unterliegt hierbei keinen Beschränkungen. Bereits ein einziger Zapfen des Antriebszahnrades ist für eine Verdrehsicherung gegenüber dem Gehäuseelement ausreichend. Anstelle einzelner Vorsprünge des Antriebszahnrades, welche allgemein als Zapfen bezeichnet werden, kann auch das gesamte Antriebszahnrad eine nicht kreisrunde, insbesondere polygonförmige, beispielsweise sechseckige oder achteckige, Außenkontur aufweisen. Ebenso ist es möglich, eine Verdrehsicherungskontur nicht an der Umfangsfläche, sondern an einer am Gehäuseelement anliegenden Stirnfläche des Antriebszahnrades vorzusehen, wobei in diesem Fall auch das Gehäuseelement eine entsprechende stirnseitige Verdrehsicherungskontur aufweist.The positive connection between the drive gear and the housing element can be produced for example by at least one radially outwardly directed pin of the drive wheel, which engages in a groove of the housing element. The number of grooves and pins is subject to no restrictions. Already a single pin of the drive gear is sufficient for a rotation against the housing element. Instead of individual projections of the drive gear, which are generally referred to as pins, and the entire drive gear may have a non-circular, in particular polygonal, such as hexagonal or octagonal outer contour. It is also possible to provide a Verdrehsicherungskontur not on the peripheral surface, but on a voltage applied to the housing element end face of the drive gear, in which case, the housing member has a corresponding end-side Verdrehsicherungskontur.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist an das Antriebszahnrad ein radial nach innen ragender Bord angeformt, durch welchen eine in Axialrichtung wirksame Sicherung zwischen dem Gehäuseelement und dem flexiblen Getriebeelement gebildet ist. Darüber hinaus kann der Bord auch einen Wellgenerator, welcher zur Verformung des flexiblen Getriebeelementes vorgesehen ist, in Axialrichtung sichern.According to an advantageous development of the drive gear, a radially inwardly projecting board is formed by which an effective axial securing between the housing element and the flexible transmission element is formed. In addition, the board can also secure a wave generator, which is provided for deformation of the flexible transmission element, in the axial direction.
Das allgemein als Gehäuseelement bezeichnete Teil des Wellgetriebes, an welchem das Antriebszahnrad form- und kraftschlüssig befestigt ist, ist rationell beispielsweise als Sinterteil herstellbar. Auch eine sonstige urformende Herstellung des Gehäuseelementes, zum Beispiel gusstechnische Herstellung, ist möglich. Ebenso ist eine spanende Herstellung des Gehäuseelementes oder eine Kombination verschiedener Fertigungsverfahren, insbesondere urformender und spanabhebender Verfahren, möglich.The generally designated as a housing element part of the wave gear on which the drive gear is positively and non-positively attached, is rational, for example, produced as a sintered part. Also, another urformende production of the housing element, for example, casting technology, is possible. Likewise, a machining production of the housing element or a combination of different manufacturing processes, in particular primary forming and machining processes, is possible.
Prinzipiell kann das Gehäuseelement entweder starr in einer Umgebungskonstruktion angeordnet oder als Ganzes drehbar gelagert sein. Im letztgenannten Fall fungiert das Gehäuseelement als Antriebselement des Wellgetriebes. In jedem Fall, das heißt auch in Ausgestaltungen, in denen das Gehäuseelement nicht drehbar ist, wird das innenverzahnte, in das Gehäuseelement kraft- und formschlüssig eingesetzte Zahnrad ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Antriebszahnrad bezeichnet.In principle, the housing element can either be arranged rigidly in a surrounding construction or be rotatably supported as a whole. In the latter case, the housing element acts as a drive element of the wave gear. In any case, that is also in embodiments in which the housing element is not rotatable, the internally toothed, non-positively and positively inserted into the housing element gear without restricting the generality is referred to as a drive gear.
Das flexible Getriebeelement ist vorzugsweise als Flexring ausgebildet. Unter einem Flexring wird ein im mechanisch unbelasteten Zustand ringförmiges, zylindrisches Element ohne nach innen oder außen weisende Fortsätze verstanden. Innerhalb des Wellgetriebes wirkt der Flexring direkt mit einem zweiten innenverzahnten Zahnrad, nämlich einem Abtriebszahnrad, zusammen.The flexible transmission element is preferably designed as a flex ring. A flex ring is understood to mean a cylindrical element which is annular in the mechanically unloaded state and has no inwardly or outwardly pointing extensions. Within the corrugated transmission of the flex ring acts directly with a second internally toothed gear, namely an output gear together.
Grundsätzlich sind auch andere, prinzipiell bekannte Gestaltungen des flexiblen Getriebeelementes möglich. Ist das flexible Getriebeelement beispielsweise als topfförmiges Element gestaltet, so kann das zweite innenverzahnte Zahnrad entfallen. Vielmehr kann das topfförmige flexible Getriebeelement direkt mit einem nicht notwendigerweise verzahnten Abtriebselement, das heißt einer Abtriebswelle, verbunden sein. In principle, other designs of the flexible transmission element which are known in principle are also possible. If the flexible transmission element designed, for example, as a pot-shaped element, so the second internally toothed gear can be omitted. Rather, the cup-shaped flexible transmission element can be directly connected to a not necessarily toothed output element, that is, an output shaft.
In Ausführungsformen mit zwei nebeneinander angeordneten innenverzahnten Zahnrädern, das heißt einem Antriebszahnrad und einem Abtriebszahnrad, ist das Abtriebszahnrad vorzugsweise derart in das Gehäuseelement eingepresst, dass das Abtriebszahnrad mit Axialspiel zwischen dem Antriebszahnrad und einer ringförmigen Anschlagfläche des Gehäuseelementes angeordnet ist.In embodiments having two juxtaposed internal gears, that is, a drive gear and a driven gear, the output gear is preferably press-fitted into the housing member such that the output gear is disposed with axial play between the drive gear and an annular abutment surface of the housing member.
In vorteilhafter Ausgestaltung grenzt hierbei die ringförmige Anschlagfläche, welche an einem nach innen gerichteten Bord des Gehäuseelementes gebildet ist, an eine Verdrehsicherungskontur, welche zwischen dem Gehäuseelement und einem mit dem Abtriebszahnrad verbundenen Element wirksam ist. Diese Verdrehsicherungskontur begrenzt im Sinne einer Verdrehwinkelbegrenzung den Verstellbereich des als Stellgetriebe verwendbaren Wellgetriebes.In an advantageous embodiment, the annular abutment surface, which is formed on an inwardly directed rim of the housing element, adjoins an anti-rotation contour, which is effective between the housing element and an element connected to the driven gearwheel. This anti-rotation contour limits in the sense of a Verdrehwinkelbegrenzung the adjustment of the usable as a control gear harmonic drive.
Die ringförmige Anschlagfläche kann hierbei radial außerhalb der als Verdrehsicherungskontur bezeichneten Verdrehwinkelbegrenzungskontur angeordnet sein. Bei der ringförmigen Anschlagfläche handelt es sich typischerweise um eine ununterbrochene, das heißt um den kompletten Umfang laufende, ringscheibenförmige Fläche. Alternativ kann die ringförmige Anschlagfläche in Umfangsrichtung eine Unterbrechung oder eine Mehrzahl an Unterbrechungen aufweisen und damit segmentiert sein. In diesem Fall kann durch die Unterbrechung der durch das Gehäuse gebildeten ringförmigen Anschlagfläche die gewünschte Verdrehwinkelbegrenzungsfunktion gegeben sein. Hierbei kann zum Beispiel mindestens ein als Verdrehsicherungselement fungierender Abschnitt des Abtriebszahnrades in einen Rücksprung des Bordes des Gehäuseelementes eingreifen. In jedem Fall kann die abtriebsseitige Verdrehsicherungskontur entweder durch eine mit dem Abtriebszahnrad verbundene Welle oder Scheibe oder durch das Abtriebszahnrad selbst gebildet sein.The annular abutment surface may in this case be arranged radially outside the angle of rotation limiting contour designated as anti-rotation contour. The annular abutment surface is typically an uninterrupted, ie around the complete circumference, annular disc-shaped surface. Alternatively, the annular abutment surface may have an interruption or a plurality of interruptions in the circumferential direction and be segmented therewith. In this case, by interrupting the annular abutment surface formed by the housing, the desired Verdrehwinkelbegrenzungsfunktion be given. In this case, for example, at least one section of the output gearwheel acting as an anti-rotation element can engage in a return of the rim of the housing element. In any case, the output-side anti-rotation contour can be formed either by a shaft connected to the output gear or disc or by the output gear itself.
Das Wellgetriebe ist insbesondere als Stellgetriebe eines elektromechanischen Nockenwellenverstellers verwendbar. In Ausgestaltungen, in welchen das Gehäuseelement nicht drehbar ist, ist das Wellgetriebe beispielsweise als Stellgetriebe einer Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors geeignet. In diesem Fall ist das Gehäuseelement fest mit dem Motorblock des Verbrennungsmotors, das heißt Hubkolbenmotors, verbunden. Auch industrielle Anwendungen des Wellgetriebes, zum Beispiel in Robotern oder Werkzeugmaschinen, sind möglich.The wave gear can be used in particular as a control gear of an electromechanical camshaft adjuster. In embodiments in which the housing element is not rotatable, the wave gear is suitable, for example, as a control gear of a device for varying the compression ratio of an internal combustion engine. In this case, the housing member is fixed to the engine block of the internal combustion engine, that is reciprocating engine, connected. Also industrial applications of the wave gear, for example in robots or machine tools, are possible.
Im Vergleich zu herkömmlichen Wellgetrieben sind insbesondere das geringe Gewicht sowie das geringe Massenträgheitsmoment des erfindungsgemäßen Wellgetriebes von Vorteil. Zudem ist durch den Entfall einer Verschraubung am Gehäuse eine kürzere Montagezeit erreichbar. Hervorzuheben ist auch die geometrisch einfache Gestaltung des Antriebszahnrades, selbst in Ausführung mit nach innen gerichtetem Flansch, das heißt Bord. Mit diesem Bord entfällt zudem die Notwendigkeit, einen zusätzlichen Frontdeckel an einer Stirnseite des Wellgetriebes anzubringen. Auch die einfache Montierbarkeit und Demontierbarkeit des Wellgetriebes ist im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen von Vorteil.In comparison to conventional wave gearboxes, in particular the low weight and the low mass moment of inertia of the wave gear according to the invention are advantageous. In addition, a shorter assembly time can be achieved by eliminating a screw on the housing. Also to emphasize is the geometrically simple design of the drive gear, even in execution with inwardly directed flange, ie board. With this board also eliminates the need to attach an additional front cover on one end face of the wave gear. The easy assembly and disassembly of the wave gear is compared to conventional solutions an advantage.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
-
1 ein Wellgetriebe in geschnittener Darstellung, -
2 das Wellgetriebe in stirnseitiger Ansicht, -
3 ein Detail des Wellgetriebes in geschnittener, perspektivischer Ansicht, -
4 ein Antriebszahnrad des Wellgetriebes, -
5 ein als Kettenrad ausgebildetes Gehäuseelement des Wellgetriebes.
-
1 a wave gear in a sectional view, -
2 the wave gear in frontal view, -
3 a detail of the wave gear in a cut, perspective view, -
4 a drive gear of the wave gear, -
5 a trained as a sprocket housing element of the wave gear.
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen
Ein Gehäuseelement
Das Gehäuseelement
Das Antriebszahnrad
Der Innenring
Die Verdrehsicherungskonturen
Das Abtriebszahnrad
An der Außenumfangsfläche des Antriebszahnrades
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- WellgetriebeThe wave gear
- 22
- Gehäuseelementhousing element
- 33
- Verzahnunggearing
- 44
- Antriebszahnraddrive gear
- 5 5
- PressverbandPress Association
- 66
- InnenumfangsflächeInner circumferential surface
- 77
- Abtriebszahnradoutput gear
- 88th
- abtriebsseitiges Elementoutput-side element
- 99
- innerer zylindrischer Abschnittinner cylindrical section
- 1010
- flexibles Getriebeelement, Flexringflexible transmission element, Flexring
- 1111
- Wellgeneratorwave generator
- 1212
- Wälzlager, KugellagerRolling bearings, ball bearings
- 1313
- AusgleichskupplungFlexible coupling
- 1414
- zweiflügeliges Elementtwo-leaf element
- 1515
- OldhamscheibeOldhamscheibe
- 1616
- Innenringinner ring
- 1717
- Wälzkörperrolling elements
- 1818
- Außenringouter ring
- 1919
- VerdrehsicherungskonturVerdrehsicherungskontur
- 2020
- Anschlagflächestop surface
- 2121
- Äußerer zylindrischer AbschnittOuter cylindrical section
- 2222
- Bodenground
- 2323
- zylindrischer Abschnitt des Antriebszahnradescylindrical portion of the drive gear
- 2424
- Bordshelf
- 2525
- Scheibedisc
- 2626
- Zapfenspigot
- 2727
- Nutgroove
- 2828
- Anschlagflächestop surface
- 2929
- Verdrehsicherungselement anti-rotation
- Spsp
- Spaltgap
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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