DE102018128930A1 - Wave gear and manufacture of a wave gear - Google Patents
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Abstract
Wellgetriebe (1) mit einem einer als Ganzes drehbaren Antriebsbaugruppe (2) zuzurechnenden Antriebsrad (4), einem nachgiebigen Flexrad (6) und einem Abtriebselement (7), welches begrenzt drehbar in der Antriebsbaugruppe (2) gelagert ist, einem Gehäusebauteil (5), das mit dem Antriebsrad (4) fest verbunden ist und ein Radiallager (16) mit dem Abtriebselement (7) bildet, wobei das Gehäusebauteil (5) als ein Dichtdeckel ausgebildet ist.Wave gear (1) with a drive wheel (4) that can be assigned to a rotatable drive assembly (2), a flexible flex wheel (6) and an output element (7) which is rotatably supported in the drive assembly (2), a housing component (5) , which is firmly connected to the drive wheel (4) and forms a radial bearing (16) with the driven element (7), the housing component (5) being designed as a sealing cover.
Description
Die Erfindung betrifft ein für die Verwendung in einem elektrischen Nockenwellenversteller geeignetes Wellgetriebe und ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a wave gear suitable for use in an electric camshaft adjuster and a method for its production.
Wellgetriebe arbeiten prinzipbedingt mit einem verformbaren Getriebeelement und sind in vielen Fällen als hochuntersetzte Stellgetriebe ausgelegt, wobei eine zu verstellende Abtriebswelle innerhalb eines beschränkten Winkelbereichs gegenüber einer Antriebsbaugruppe, welche ein Antriebsrad umfasst, zu verstellen ist. Die Beschränkung des Verstellbereichs zwischen der Abtriebswelle und der Antriebsbaugruppe kann grundsätzlich entweder mit Hilfe gesonderter Elemente, beispielsweise Anschlagscheiben, oder mit Hilfe von Elementen, die innerhalb des Wellgetriebes weitere Funktionen, insbesondere Lagerungsfunktionen, übernehmen, erfolgen.In principle, wave gears work with a deformable gear element and in many cases are designed as step-down gear units, an output shaft to be adjusted being able to be adjusted within a limited angular range with respect to a drive assembly which comprises a drive wheel. The adjustment range between the output shaft and the drive assembly can in principle be limited either with the aid of separate elements, for example stop disks, or with the aid of elements which take on further functions, in particular bearing functions, within the wave gear.
Bei einem aus der
Die
Ein weiterer Nockenwellenversteller, bei welchem ein Anschlagelement zugleich eine Lagerungsfunktion übernimmt, ist aus der
Eine Anschlagdämpfung ist auch bei einem aus der
Weitere Nockenwellenversteller, jeweils mit einem Wellgetriebe, sind zum Beispiel in den Dokumenten
Ist das Antriebselement als ein Riemenrad einer Brennkraftmaschine ausgebildet, muss für Anwendungen bei trockenem Riementrieb sichergestellt sein, dass der Riemen ölfrei läuft. Die genannten Wellgetriebe eignen sich ohne zusätzliche Kapselung nicht für den Einsatz in trockenen Umgebungen. Das Antriebsrad selbst ist häufig gesintert, so dass es selbst nicht öldicht ist.If the drive element is designed as a belt pulley of an internal combustion engine, it must be ensured for applications with dry belt drives that the belt runs oil-free. The above-mentioned wave gears are not suitable for use in dry environments without additional encapsulation. The drive wheel itself is often sintered, so that it is not itself oil-tight.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickeltes, kompakt aufgebautes Wellgetriebe anzugeben, welches das Abtriebselement zum Antriebselement abdichtet und sich durch eine fertigungsfreundliche Gestaltung auszeichnet.The invention is based on the object of specifying a compactly constructed wave gear which is further developed compared to the prior art and which seals the output element from the drive element and is distinguished by a production-friendly design.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Herstellung eines Wellgetriebes nach Anspruch 9. Das Wellgetriebe weist ein Antriebselement auf, welches Teil einer Antriebsbaugruppe ist, die Ganzes drehbar ist. Weiter weist das Wellgetriebe ein nachgiebiges, außenverzahntes, gegenüber der Antriebsbaugruppe nicht verdrehbares Getriebeelement auf. Dieses Getriebeelement wirkt direkt mit einem innenverzahnten, topfförmigen Abtriebselement zusammen, welches begrenzt drehbar in der Antriebsbaugruppe gelagert ist.This object is achieved according to the invention by a wave gear with the features of claim 1 and by a method for producing a wave gear according to
Das Wellgetriebe weist ein fest mit dem Antriebsrad verbundenes Gehäusebauteil auf, das ein Radiallager mit dem Abtriebselement bildet und als Dichtdeckel ausgebildet ist. Durch das Gehäusebauteil wird sichergestellt, dass das Antriebsrad ggf. aus einem porösen Werkstoff fertigbar ist, so dass sich diese Anordnung für einen trockenen Antrieb eignet. Das Antriebsrad übernimmt damit keine Dichtfunktion, so dass sich für dessen Werkstoffwahl, Anordnung im Wellgetriebe und Ausgestaltung Freiheiten ergeben. Zusätzlich zur Trennung der Dichtfunktion vom Antriebsrad kann der Dichtdeckel axiale und radiale Lagerungsfunktion übernehmen.The wave gear has a housing component which is fixedly connected to the drive wheel and which forms a radial bearing with the output element and is designed as a sealing cover. The housing component ensures that the drive wheel can possibly be made of a porous material, so that this arrangement is suitable for a dry drive. The drive wheel thus does not perform a sealing function, so that there is freedom for its choice of material, arrangement in the wave gear and design. In addition to separating the sealing function from the drive wheel, the sealing cover can perform axial and radial bearing functions.
Vorzugsweise übernimmt das Gehäusebauteil weitere Funktionen. Es kann erstens ein Axiallager für das Abtriebselement bilden. Damit wird erreicht, dass keine separate Scheibe zur Lagerung erforderlich ist. Zweitens kann es zusätzlich oder alternativ einen Axialanschlag für das Antriebsrad bilden. Damit wird die axiale Anordnung des Antriebsrads festgelegt.The housing component preferably takes on further functions. First, it can form an axial bearing for the output element. This ensures that no separate disc is required for storage. Secondly, it can additionally or alternatively form an axial stop for the drive wheel. This determines the axial arrangement of the drive wheel.
Vorzugsweise ist das Gehäusebauteil als ein Blechteil ausgebildet. Durch geeignete Abstützung der drehmomentübertragenden Bauteile aneinander kann erreicht werden, dass die Belastungen, die auf das Blechteil selbst wirken, relativ gering sind. Dadurch erfüllt das Gehäuseelement seine Dichtfunktion und lässt sich dennoch dünnwandig herstellen.The housing component is preferably designed as a sheet metal part. By suitably supporting the torque-transmitting components against each other can be achieved that the loads that act on the sheet metal part itself are relatively low. As a result, the housing element fulfills its sealing function and can still be manufactured with thin walls.
In einer Ausführungsform ist Gehäusebauteil mit dem Flexrad fest verbunden. Es bildet damit eine Halterung für das Flexrad und lässt sich mit diesem beispielsweise verschrauben.In one embodiment, the housing component is firmly connected to the flex wheel. It thus forms a holder for the flex wheel and can be screwed to it, for example.
Insbesondere wenn es das Gehäusebauteil ebenfalls dünnwandig ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn das Flexrad und das Gehäusebauteil gemeinsam mit einem dritten Bauteil verbunden werden. Bei dem dritten Bauteil kann es sich um eine Scheibe handeln, deren Dicke so bemessen ist, dass sie eine Gewindebohrung für eine Schraube bereitstellt. Die Scheibe kann als Anschlagscheibe ausgebildet sein und damit Drehwinkelbegrenzungen für das Getriebe bereitstellen. Trotz der Dünnwandigkeit des Gehäusebauteils steht damit ein hinreichend langer Gewindegang zur Aufnahme der Schraube oder eine hinreichend lange Ausnehmung zur Aufnahme eines Bolzens oder eines anderen Befestigungsmittels zur Verfügung.In particular if the housing component is also thin-walled, it is advantageous if the flex wheel and the housing component are connected together with a third component. The third component can be a washer, the thickness of which is dimensioned such that it provides a threaded bore for a screw. The disc can be designed as a stop disc and thus provide rotation angle limits for the gearbox. Despite the thin walls of the housing component, there is a sufficiently long thread for receiving the screw or a sufficiently long recess for receiving a bolt or other fastening means.
Weist das Wellgetriebe eine Anschlagscheibe auf, kann diese durch das Gehäusebauteil doppelt, das heißt beidseitig axial, umgriffen sein. Das Gehäuseelement bildet damit eine zweiseitige Axiallagerung für die Anschlagscheibe. Die Anschlagscheibe selbst kann dann ebenfalls aus einem Sintermaterial hergestellt sein, weil das Gehäuseelement, ggf. im Zusammenspiel mit einem Frontdeckel, das Wellgetriebe wirksam abdichtet. Der Umgriff kann vollständig erfolgen. Dazu kann die Anschlagscheibe bei der Montage in das Gehäusebauteil eingelegt werden. Anschließend wird der Umgriff beispielsweise durch Bördeln oder durch Umbiegen hergestellt.If the wave gear has a stop disk, this can be encompassed twice by the housing component, that is to say axially on both sides. The housing element thus forms a two-sided axial bearing for the stop disk. The stop disc itself can then also be made of a sintered material because the housing element, possibly in combination with a front cover, effectively seals the wave gear. The encirclement can take place completely. For this purpose, the stop washer can be inserted into the housing component during assembly. The wrap is then produced, for example, by flanging or by bending.
Alternativ erfolgt der Umgriff nur teilweise. Nach der Anordnung der Anschlagscheibe in dem Gehäusebauteil können beispielsweise ursprünglich axial gerichtete Laschen radial umgebogen werden, so dass durch die Laschen eine axiale Sicherung der Anschlagscheibe erfolgt.Alternatively, the wrap is only partial. After the stop disk has been arranged in the housing component, for example originally axially directed tabs can be bent radially, so that the tabs axially secure the stop disk.
In einer anderen Ausbildung können die Anschlagscheibe radial gerichtete Vorsprünge und das Gehäusebauteil radial nach innen gerichtete Gegenvorsprünge aufweisen. Bei der Montage ist bei geeigneter Ausrichtung in Umfangsrichtung möglich, die Anschlagscheibe mit den Vorsprüngen an den Gegenvorsprüngen bis zu einer Ebene axial hinter den Gegenvorsprüngen vorbei zu führen. Dann kann die Anschlagscheibe im Umfangsrichtung bajonettartig verdreht werden, so dass die Gegenvorsprünge für die Vorsprünge eine Axialsicherung bilden. Um ein weiteres Verdrehen zu verhindern, können die Vorsprünge und Gegenvorsprünge miteinander fest verbunden werden. Dazu weisen sie beispielsweise Bohrungen auf. Fluchten beide Bohrungen, kann eine Verbindung über das vorstehend angeführte Befestigungsmittel wie eine Schraube hergestellt werden.In another embodiment, the stop disc can have radially directed projections and the housing component can have radially inward directed projections. During assembly, with a suitable alignment in the circumferential direction, it is possible to guide the stop disk with the projections past the counter-projections up to a plane axially behind the counter-projections. Then the stop disc can be turned bayonet-like in the circumferential direction, so that the counter-protrusions form an axial securing means for the protrusions. To prevent further twisting, the projections and counter-projections can be firmly connected to one another. For this purpose they have holes, for example. If both holes are aligned, a connection can be made using the fastener mentioned above, such as a screw.
Das Gehäusebauteil kann die Anschlagscheibe radial U-förmig umgreifen. Sie bildet dann beidseitig eine axiale Lagerung für die Anschlagscheibe. Eine besonders kompakte Anordnung ergibt sich, wenn sich die Anschlagscheibe und das Antriebsrad radial teilweise überlappen.The housing component can encompass the stop disk radially in a U-shape. It then forms an axial bearing for the stop disk on both sides. A particularly compact arrangement results if the stop disk and the drive wheel partially overlap radially.
Das Gehäusebauteil kann allein oder in Verbindung mit einem Frontdeckel das Wellgetriebe gegenüber der Umgebung vollständig abdichten. Ist ein Frontdeckel vorgesehen, kann dieser mit dem Gehäusebauteil beispielsweise verstemmt werden. Um Leckage zwischen dem Gehäusebauteil und dem Frontdeckel wirksam auszuschlie-ßen, ist optional ein Dichtring vorgesehen. Der Frondeckel kann in einer Ausgestaltung durch das Motorgehäuse eines das Wellgetriebe verstellenden Elektromotors gebildet sein.The housing component, alone or in conjunction with a front cover, can completely seal the wave gear from the surroundings. If a front cover is provided, it can be caulked to the housing component, for example. In order to effectively prevent leakage between the housing component and the front cover, an optional sealing ring is provided. In one configuration, the front cover can be formed by the motor housing of an electric motor that adjusts the wave gear.
Das erfindungsgemäße Wellgetriebe eignet sich für einen elektrischen Nockenwellenversteller oder eine Vorrichtung zum Verändern des Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine. Bei dem Nockenwellenversteller ermöglicht sie die Verwendung eines Riementriebs mit einem trockenen Riemen, ohne dass aufwändige Dichtkonzepte erforderlich werden. Das Riemenrad kann als Antriebsrad gesintert werden, ohne dass Ölleckage auftritt, weil das antriebsradfeste Gehäusebauteil die Ölbarriere bildet. Das separat vom Gehäusebauteil hergestellte Antriebsrad kann stoffschlüssig mit diesem verbunden sein. Es eignet sich insbesondere für alle Verwendungen, bei denen das Abtriebselement öl- oder anderweitig geschmiert ist und ein Austritt des Schmierstoffs unterbunden werden soll.The wave gear according to the invention is suitable for an electric camshaft adjuster or a device for changing the compression ratio of an internal combustion engine. With the camshaft adjuster, it enables the use of a belt drive with a dry belt without the need for complex sealing concepts. The belt wheel can be sintered as a drive wheel without oil leakage occurring because the housing component which is fixed to the drive wheel forms the oil barrier. The drive wheel, which is manufactured separately from the housing component, can be integrally connected to it. It is particularly suitable for all applications in which the output element is lubricated with oil or other substances and the lubricant should be prevented from escaping.
Das Gehäusebauteil wird bevorzugt aus einem Blech hergestellt. Es kann damit eine komplexe geometrische Form bei gleichzeitig geringem Herstellungsaufwand aufweisen. Dadurch wird die kompakte Bauform ermöglicht. Denkbar ist auch, dass das Gehäusebauteil aus einem Kunststoff besteht.The housing component is preferably made of sheet metal. It can thus have a complex geometric shape with low manufacturing costs. This enables the compact design. It is also conceivable that the housing component consists of a plastic.
Für die Fertigung der Anschlagscheibe kommen zum Beispiel spanabhebende oder urformende, insbesondere pulvermetallurgische, Verfahren in Betracht. Entsprechendes gilt für die Fertigung des topfförmigen Abtriebselementes. Bei dem mit dem Abtriebselement direkt zusammenwirkenden, nachgiebigen Getriebeelement handelt es sich in bevorzugter Ausgestaltung um eine Kragenhülse, das heißt ein hülsenförmiges Bauteil mit einem radial nach außen gerichteten Kragen.For the production of the stop disk, for example, cutting or primary shaping, in particular powder-metallurgical, processes can be considered. The same applies to the manufacture of the cup-shaped output element. In a preferred embodiment, the resilient gear element interacting directly with the output element is a collar sleeve, that is to say a sleeve-shaped component with a radially outwardly directed collar.
Figurenliste Figure list
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen, teils in vereinfachter Darstellung:
-
1 einen Nockenwellenversteller mit einem erfindungsgemäßen Wellgetriebe in einem nicht-maßstabsgetreuen Längsschnitt und -
2 das Gehäusebauteil und die Anschlagscheibe nach1 in einer perspektivischen Teilansicht.
-
1 a camshaft adjuster with a wave gear according to the invention in a longitudinal section not to scale and -
2nd the housing component and the stop washer1 in a partial perspective view.
Ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Wellgetriebe kommt als Stellgetriebe eines elektrischen Nockenwellenverstellers in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz. Das Wellgetriebe
Die Antriebsbaugruppe
Weiterhin umfasst die Antriebsbaugruppe
Bei dem Frontdeckel
Konzentrisch innerhalb des Gehäusebauteils
Die Kragenhülse
An der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts
Das Abtriebselement
Eine Axiallagerung
Im Gehäusebauteil
Ein im Innenraum des Wellgetriebes
Der Bereich, in welchem das Abtriebselement
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- WellgetriebeWave gear
- 22nd
- AntriebsbaugruppeDrive assembly
- 33rd
- FrontdeckelFront cover
- 44th
- Riemenrad, AntriebselementBelt wheel, drive element
- 55
- GehäusebauteilHousing component
- 66
- Flexrad, KragenhülseFlex wheel, collar sleeve
- 77
- Abtriebselement, HohlradOutput element, ring gear
- 88th
- AnschlagscheibeStop disc
- 99
- Dichtungpoetry
- 1010th
- NutGroove
- 1111
- Kragencollar
- 1212
- hülsenförmiger Abschnittsleeve-shaped section
- 1313
- AußenverzahnungExternal teeth
- 1414
- InnenverzahnungInternal teeth
- 1515
- zylindrischer Abschnittcylindrical section
- 1616
- RadialgleitlagerRadial plain bearings
- 1717th
- innerer Abschnittinner section
- 1818th
- ScheibenabschnittDisc section
- 1919th
- Bodenground
- 2020th
- ZapfenCones
- 2121st
- AxiallagerungThrust bearing
- 2222
- innerer Scheibenabschnittinner pane section
- 2323
- innerer Hülsenabschnittinner sleeve section
- 2424th
- AusnehmungRecess
- 2525th
- Schraubescrew
- 2626
- AussparungRecess
- 2727th
- RingvorsprungRing projection
- 2828
- Taschebag
- 2929
- AnschlagnaseStop nose
- 3030th
- äußerer Radialabschnittouter radial section
- 3131
- LascheTab
- 3232
- Vorsprunghead Start
- 3333
- Gegenvorsprung Head start
- RR
- RotationsachseAxis of rotation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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