DE102019127672A1 - Strain wave gear - Google Patents
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- F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
- F01L2820/03—Auxiliary actuators
- F01L2820/032—Electric motors
Abstract
Ein Wellgetriebe (1), insbesondere in einem elektrischen Nockenwellenversteller, weist ein Antriebselement (2), ein Abtriebselement (13), sowie einen Wellgenerator (4) auf, wobei der Wellgenerator ein Wälzlager (5) mit Kugeln (7) als Wälzkörper und einen flexiblen Außenring (6) umfasst, der innerhalb mindestens eines flexiblen, außenverzahnten Getriebeelementes (9), insbesondere Flexringes, angeordnet ist. Radial außerhalb der Kugeln (7) ist eine Nut (16) angeordnet, über die die Verzahnungen (20, 21, 22) des Wellgetriebes (1) bei Überlast außer Eingriff bringbar sind.A wave gear (1), in particular in an electric camshaft adjuster, has a drive element (2), an output element (13) and a wave generator (4), the wave generator being a rolling bearing (5) with balls (7) as rolling elements and a comprises flexible outer ring (6) which is arranged within at least one flexible, externally toothed gear element (9), in particular flex ring. A groove (16) is arranged radially outside the balls (7), via which the toothings (20, 21, 22) of the harmonic drive (1) can be disengaged in the event of an overload.
Description
Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe mit einem Antriebselement, das eine erste Innenverzahnung aufweist, einem Abtriebselement, das eine zweite Innenverzahnung aufweist, einem Wellgenerator, der ein Wälzlager mit einem Außenring aufweist, einem Flexring, der radial außen auf dem Außenring angeordnet ist und eine Außenverzahnung aufweist, welche in eine der Innenverzahnungen eingreift, und einer Nut, welche im lastfreien Zustand radial und axial zwischen dem Außenring und dem Flexring angeordnet ist.The invention relates to a harmonic drive with a drive element that has a first internal toothing, an output element that has a second internal toothing, a wave generator that has a roller bearing with an outer ring, a flexible ring that is arranged radially on the outside of the outer ring and has an outer toothing , which engages in one of the internal gears, and a groove which is arranged radially and axially between the outer ring and the flex ring in the load-free state.
Ein derartiges Wellgetriebe, welches Teil eines elektrischen Nockenwellenverstellers ist, ist beispielsweise aus der
Aufgrund der Ovalisierung kämmt die Außenverzahnung des flexiblen Rings nicht optimal mit ihren Gegenverzahnungen. Um den Zahneingriff zu verbessern, ist in
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unaufwändiges Wellgetriebe zu schaffen, das kurzzeitiger Überlast gewachsen ist und wenig Bauraum erfordert.The invention is based on the object of creating an inexpensive harmonic drive that can cope with brief overloads and requires little installation space.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Überlastsicherung wird erfindungsgemäß durch die Außenverzahnung des flexiblen Rings und der mit dem flexiblen Ring kämmenden Verzahnung gebildet, indem der Zahneingriff bei Überlast reduziert und ein Durchrutschen ermöglicht wird. Damit ist weder eine zusätzliche Verzahnung noch ein weiteres Bauteil erforderlich, so dass diese Lösung bauraumneutral ausfällt.According to the invention, this object is achieved by a harmonic drive with the features of
Im Gegensatz zu den nutbehafteten flexiblen Ringen im Stand der Technik soll die Nut vorliegend den Zahneingriff nicht vergleichmäßigen und damit verbessern. Vielmehr ist die Nut in ihrer axialen Erstreckung, Form und Nuttiefe so ausgebildet, dass sie für einen vorgegebenen Lastschwellwert eine hinreichend starke Verformung des flexiblen Rings zulässt, dass dessen Außenverzahnung außer Eingriff kommt. Zumindest ab diesem Lastschwellwert tritt damit der gegenteilige Effekt ein, dass die Zahnüberdeckung nicht erhöht, sondern reduziert wird.In contrast to the flexible rings with grooves in the prior art, the groove in the present case is not intended to make the tooth engagement more uniform and thus improve it. Rather, the axial extension, shape and depth of the groove are designed in such a way that, for a given load threshold value, it allows a sufficiently strong deformation of the flexible ring so that its external toothing disengages. At least from this load threshold, the opposite effect occurs that the tooth coverage is not increased, but rather reduced.
Zwar ist die Phasentreue insbesondere für einen Nockenwellenversteller wichtig. Da die Belastungsspitzen jedoch nur kurzzeitig auftreten und der Phasenwinkel innerhalb des nun verschobenen Verstellfensters neu eingelernt werden kann, ist der Effekt tolerierbar, wenn das Wellgetriebe vor einer Zerstörung bewahrt werden kann.It is true that phase accuracy is particularly important for a camshaft adjuster. However, since the load peaks only occur briefly and the phase angle can be re-learned within the now shifted adjustment window, the effect can be tolerated if the harmonic drive can be prevented from being destroyed.
Das Wellgetriebe, welches in an sich bekanntem Grundaufbau ein Antriebselement, insbesondere in Form eines rotierbaren Gehäuses, ein konzentrisch zum Antriebselement angeordnetes Abtriebselement, sowie einen Wellgenerator aufweist, der in der Regel ein Kugellager mit einem flexiblen Außenring umfasst, wobei der Außenring zur Verformung eines diesen umgebenden flexiblen, außenverzahnten Getriebeelementes vorgesehen ist, zeichnet sich durch eine außenseitige Materialschwächung auf, welche sich radial außerhalb der Kugeln des Wellgenerators befindet. Durch die Mittelpunkte der Kugeln des Wälzlagers des Wellgenerators ist hierbei ein Teilkreis definiert, welcher in einer Ebene liegt, die die Materialschwächung auf der Außenseite des Außenrings mittig schneidet und normal zur Rotationsachse des Wellgetriebes angeordnet ist.The harmonic drive, which has a basic structure known per se, a drive element, in particular in the form of a rotatable housing, an output element arranged concentrically to the drive element, and a wave generator, which usually comprises a ball bearing with a flexible outer ring, the outer ring for deforming one of these surrounding flexible, externally toothed gear element is characterized by an external material weakening, which is located radially outside of the balls of the wave generator. The center points of the balls of the roller bearing of the wave generator define a pitch circle that lies in a plane that intersects the material weakening on the outside of the outer ring and is arranged normal to the axis of rotation of the wave gear.
Um eine gute Verformung des Flexrings zu ermöglichen, ist die Nut vorzugsweise so ausgebildet, dass der Flexring nur an den Schultern des Außenrings anliegt. Dies lässt der Verformung relativ viel Raum und minimiert die Spannungen im flexiblen Ring.In order to enable good deformation of the flex ring, the groove is preferably designed so that the flex ring only rests on the shoulders of the outer ring. This leaves a relatively large amount of space for deformation and minimizes the stresses in the flexible ring.
Vorzugsweise ist die Nut als ringförmig umlaufende Nut ausgebildet. Teilringnuten, die beispielsweise axial zueinander versetzt sind, sind ebenfalls denkbar.The groove is preferably designed as a ring-shaped circumferential groove. Partial ring grooves, which are axially offset from one another, for example, are also conceivable.
Die Breite der Nut auf der Außenseite des Außenrings ist vorzugsweise größer als die Breite der Wälzkörperlaufbahn auf der Innenseite des Außenrings. Vorzugsweise weist die außenseitige Nut eine gekrümmte Querschnittskontur ohne scharfe Kanten auf. Die Tiefe der Nut beim Betrieb des Wellgetriebes vorzugsweise mindestens demjenigen Betrag, der dem Zahneingriff im unbelasteten Zustand entspricht.The width of the groove on the outside of the outer ring is preferably greater than the width of the rolling element raceway on the inside of the outer ring. The groove on the outside preferably has a curved cross-sectional contour without sharp edges. The depth of the groove during operation of the harmonic drive is preferably at least that amount which corresponds to the meshing of the teeth in the unloaded state.
Die Vorteile der Erfindung kommen besonders zum Tragen in Ausführungsformen, bei welchen das flexible, außenverzahnte Getriebeelement mit zwei innenverzahnten, keine signifikante Flexibilität aufweisenden Getriebeelementen kämmt. Bei den innenverzahnten Getriebeelementen handelt es sich um zwei Zahnräder, nämlich ein Antriebszahnrad und ein Abtriebszahnrad, welche drehfest mit dem Antriebselement beziehungsweise mit dem Abtriebselement verbunden sind. Eine Trennebene zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebszahnrad ist vorzugsweise mit derjenigen Ebene identisch, in welcher der Teilkreis der Wälzkörper des Wellgenerators liegt. Ebenso liegt die Mittelebene der Materialschwächung des Außenrings in dieser Ebene.The advantages of the invention are particularly evident in embodiments in which the flexible, externally toothed gear element meshes with two internally toothed gear elements that do not have any significant flexibility. The internally toothed transmission elements are two gears, namely a drive gear and an output gear, which are connected in a rotationally fixed manner to the drive element or to the output element. A parting plane between the drive gear and the driven gear is preferably identical to that plane in which the pitch circle of the rolling elements of the wave generator lies. The center plane of the material weakening of the outer ring also lies in this plane.
Alternativ kann die Nut auch axial versetzt zur Trennebene angeordnet sein. Dadurch wird erreicht, dass der Eingriff auf der der Nut abgewandten Seite bestehen bleibt und deterministisch ist, welches Zahnrad außer Eingriff gebracht wird.Alternatively, the groove can also be arranged axially offset to the parting plane. This ensures that the engagement remains on the side facing away from the groove and it is deterministic as to which gear is disengaged.
Der Flexring kann eine Stirnrad- oder eine Topfform aufweisen. Bevorzugt ist die Verzahnung und/oder die Nut rolliert.The flex ring can have a spur gear or a pot shape. The toothing and / or the groove is preferably roller burnished.
Das Wellgetriebe ist beispielsweise in einem elektrischen Nockenwellenversteller oder in einer Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine verwendbar.The harmonic drive can be used, for example, in an electric camshaft adjuster or in a device for adjusting the compression ratio of an internal combustion engine.
FigurenlisteFigure list
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
-
1 ein erstes Wellgetriebe in teilweise geschnittener Ansicht, -
2 das Wellgetriebe nach1 in stirnseitiger Ansicht, -
3 ein zweites, erfindungsgemäßes Wellgetriebe im Teillängsschnitt und -
4 ein Wellgetriebe nach dem Stand der Technik im Längsschnitt.
-
1 a first harmonic drive in a partially sectioned view, -
2 the harmonic drive after1 in frontal view, -
3 a second, inventive harmonic drive in partial longitudinal section and -
4th a harmonic drive according to the prior art in longitudinal section.
Ein in den
Das Wellgetriebe
Radial innerhalb des Antriebselementes
Der flexible Außenring
Die Außenverzahnung
Bei der Rotation des in den Figuren nicht erkennbaren Innenrings des Wellgenerators
Die Kugeln
Der Flexring
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- WellgetriebeStrain wave gear
- 22
- AntriebselementDrive element
- 33
- Antriebsraddrive wheel
- 44th
- WellgeneratorWave generator
- 55
- Wälzlagerroller bearing
- 66th
- AußenringOuter ring
- 77th
- Kugel, WälzkörperBall, rolling element
- 88th
- KupplungskonturCoupling contour
- 99
- FlexringFlex ring
- 1010
- AntriebszahnradDrive gear
- 1111
- AbtriebszahnradOutput gear
- 1212th
- AntriebsscheibeDrive pulley
- 1313th
- --
- 1414th
- KäfigCage
- 1515th
- Kugelrille, WälzkörperlaufbahnBall groove, rolling element raceway
- 1616
- NutGroove
- 1717th
- InnenringInner ring
- 1818th
- Schultershoulder
- 1919th
- Schultershoulder
- 2020th
- erste Innenverzahnungfirst internal toothing
- 2121
- zweite Innenverzahnungsecond internal toothing
- 2222nd
- AußenverzahnungExternal gearing
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102004009128 A1 [0002]DE 102004009128 A1 [0002]
- JP 10159917 A2 [0003]JP 10159917 A2 [0003]
- DE 112012000049 T5 [0004]DE 112012000049 T5 [0004]
- JP 2009133414 A2 [0005]JP 2009133414 A2 [0005]
- DE 102015223419 A1 [0005]DE 102015223419 A1 [0005]
- DE 102011004071 A1 [0006]DE 102011004071 A1 [0006]
- DE 102016207930 B3 [0006]DE 102016207930 B3 [0006]
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102019127672.1A DE102019127672A1 (en) | 2019-10-15 | 2019-10-15 | Strain wave gear |
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DE102019127672.1A Pending DE102019127672A1 (en) | 2019-10-15 | 2019-10-15 | Strain wave gear |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116914992A (en) * | 2023-07-28 | 2023-10-20 | 南京科迈德机器人技术有限公司 | Servo deceleration module with overload protection function and overload protection method |
-
2019
- 2019-10-15 DE DE102019127672.1A patent/DE102019127672A1/en active Pending
Cited By (2)
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CN116914992A (en) * | 2023-07-28 | 2023-10-20 | 南京科迈德机器人技术有限公司 | Servo deceleration module with overload protection function and overload protection method |
CN116914992B (en) * | 2023-07-28 | 2024-03-19 | 南京科迈德机器人技术有限公司 | Servo deceleration module with overload protection function and overload protection method |
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