DE102019213864A1 - Adjusting device for adjusting an adjusting shaft - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Verstellwelle (1), mit einem elektrischen Antrieb (2), welcher über ein Übersetzungsgetriebe mit der Verstellwelle (1) gekoppelt ist vorgeschlagen, wobei als Übersetzungsgetriebe ein Gleitkeilgetriebe vorgesehen ist. Ferner wird die Verwendung einer Verstellvorrichtung bei einem Achsantrieb eines Roboters oder bei einem Antrieb eines Flugsimulators oder zur Nachführung einer Antenne oder bei einer Dynamiklenkung eines Kraftfahrzeuges oder bei einem Antrieb einer Druckmaschine vorgeschlagen. Ferner wird ein Fahrzeuggetriebe mit einer Verstellvorrichtung vorgeschlagen.An adjusting device for adjusting an adjusting shaft (1) is proposed with an electric drive (2) which is coupled to the adjusting shaft (1) via a transmission gear, a sliding wedge gear being provided as the transmission gear. Furthermore, the use of an adjusting device in an axle drive of a robot or in a drive of a flight simulator or for tracking an antenna or in a dynamic steering of a motor vehicle or in a drive of a printing press is proposed. A vehicle transmission with an adjusting device is also proposed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Verstellwelle gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches
Elektrische Verstellvorrichtungen für ein Fahrzeuggetriebe zum Verstellen beziehungsweise Einstellen einer gewünschten Fahrstufe bei einem Fahrzeuggetriebe beziehungsweise bei einem Automatikgetriebe sind aus der Fahrzeugtechnik bekannt. Üblicherweise umfasst die Verstellvorrichtung einen elektrischen Antrieb beziehungsweise einen Elektromotor, der über ein Übersetzungsgetriebe mit einer anzutreibenden Verstellwelle gekoppelt ist. Als Übersetzungsgetriebe kann ein mehrstufiges Getriebe eingesetzt werden. Als Übersetzungsgetriebe kann auch ein Zykloidgetriebe oder ein Planetengetriebe verwendet werden.Electrical adjusting devices for a vehicle transmission for adjusting or setting a desired gear in a vehicle transmission or in an automatic transmission are known from vehicle technology. The adjusting device usually comprises an electric drive or an electric motor which is coupled to an adjusting shaft to be driven via a transmission gear. A multi-stage gear can be used as a transmission gear. A cycloid gear or a planetary gear can also be used as a transmission gear.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstellvorrichtung, eine Verwendung der Verstellvorrichtung sowie ein Fahrzeuggetriebe mit der Verstellvorrichtung vorzuschlagen, bei denen ein hoher Wirkungsgrad und ein möglichst geringer Bauraumbedarf realisiert werden.The present invention is based on the object of proposing an adjusting device, a use of the adjusting device and a vehicle transmission with the adjusting device, in which a high degree of efficiency and the smallest possible space requirement are realized.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 beziehungsweise 10 beziehungsweise 11 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.According to the invention, this object is achieved by the features of
Somit wird eine Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Verstellwelle mit einem elektrischen Antrieb vorgeschlagen, bei der der elektrische Antrieb über ein Übersetzungsgetriebe mit der Verstellwelle gekoppelt ist. Um eine sehr kompakte und einen hohen Wirkungsgrad aufweisende Verstellvorrichtung zu realisieren, ist vorgesehen, dass als Übersetzungsgetriebe ein Gleitkeilgetriebe beziehungsweise ein Spannungswellengetriebe vorgesehen ist. Das Gleitkeilgetriebe umfasst eine elastische verformbare Hülse als Übertragungselement zwischen einem elliptischen Wellengenerator und einem verstellwellenseitig gelagerten Verstellring, wobei sich das Gleitkeilgetriebe durch hohe Übersetzung und hohe Steifigkeit auszeichnet. Beispielsweise sind Untersetzungsverhältnisse bei hoher Positionsgenauigkeit und bei geringem Wartungsaufwand realisierbar.Thus, an adjusting device for adjusting an adjusting shaft with an electric drive is proposed, in which the electric drive is coupled to the adjusting shaft via a transmission gear. In order to realize a very compact and highly efficient adjusting device, it is provided that a sliding wedge gear or a tension wave gear is provided as the transmission gear. The sliding wedge transmission comprises an elastic, deformable sleeve as a transmission element between an elliptical wave generator and an adjusting ring mounted on the adjusting shaft side, the sliding wedge transmission being characterized by high gear ratio and high rigidity. For example, reduction ratios with high positional accuracy and low maintenance costs can be achieved.
Eine mögliche Ausführung der Erfindung sieht vor, dass eine Antriebswelle des elektrischen Antriebes mit dem elliptischen Wellengenerator des Gleitkeilgetriebes verbunden ist, wobei der elliptische Wellengenerator mit der verformbaren Hülse derart abschnittsweise in Wirkverbindung steht, dass eine Außenverzahnung der verformbaren Hülse beziehungsweise flexiblen Hülse mit einer Innenverzahnung eines gehäusefesten Ringes und mit einer Innenverzahnung des Verstellringes abschnittsweise in Eingriff steht, wobei der Verstellring mit der anzutreibenden Verstellwelle verbunden ist. Die von dem elektrischen Antrieb beziehungsweise der Antriebswelle angetriebene elliptische Scheibe als Wellengenerator gleitet beziehungsweise rolliert im Inneren der verformbaren Hülse und verformt diese bei Drehbewegungen. Dadurch kommen im Bereich der großen elliptischen Achse die Außenverzahnung der verformbaren Hülse mit den Innenverzahnungen des gehäuseseitigen Ringes und des Verstellringes in Eingriff. Durch unterschiedliche Zähnezahlen der beiden Innenverzahnungen bei gleichem Durchmesser von gehäusefesten Ring und Verstellring verschieben sich die beiden Innenzahnkränze rotativ zueinander, sodass am Abtrieb beziehungsweise an der Verstellwelle eine hochübersetzte Drehbewegung entsteht.One possible embodiment of the invention provides that a drive shaft of the electric drive is connected to the elliptical wave generator of the sliding wedge gear, the elliptical wave generator being in operative connection with the deformable sleeve in sections in such a way that an external toothing of the deformable sleeve or flexible sleeve with an internal toothing of a Ring fixed to the housing and with an internal toothing of the adjusting ring in sections in engagement, wherein the adjusting ring is connected to the adjusting shaft to be driven. The elliptical disk driven by the electric drive or the drive shaft as a wave generator slides or rolls inside the deformable sleeve and deforms it when it rotates. As a result, in the area of the large elliptical axis, the external toothing of the deformable sleeve engages with the internal toothing of the ring on the housing side and of the adjusting ring. Due to the different numbers of teeth of the two internal gears with the same diameter of the ring fixed to the housing and the adjusting ring, the two internal gear rims move relative to one another in a rotational manner, so that a high-speed rotary movement occurs at the output or the adjusting shaft.
Im Unterschied zu anderen Übersetzungsgetrieben ergibt sich bei einem Gleitkeilgetriebe die Vorteile der Geräuschreduzierung und der Spielfreiheit. Ferner ergibt sich durch die Verwendung des Gleitkeilgetriebes eine Selbsthemmung bei der vorgeschlagenen Verstellvorrichtung sowie eine geringe Anzahl an Bauteilen und dadurch wird ein geringer Montageaufwand realisiert.In contrast to other transmission gears, sliding wedge gears have the advantages of noise reduction and freedom from backlash. Furthermore, the use of the sliding wedge gear results in self-locking in the proposed adjusting device and a small number of components, and this results in less assembly effort.
Durch die koaxiale Anordnung des elektrischen Antriebes und der Verstellwelle sowie der weiteren Bauteile des Gleitkeilgetriebes ergibt sich eine besonders bauraumgünstige beziehungsweise kompakte Anordnung, wobei die Verstellwelle axial hinter der Antriebswelle des elektrischen Antriebes angeordnet werden kann.The coaxial arrangement of the electric drive and the adjusting shaft as well as the other components of the sliding wedge gear results in a particularly compact and space-saving arrangement, with the adjusting shaft being able to be arranged axially behind the drive shaft of the electric drive.
Durch die Generierung des erforderlichen Arbeitsdrehmoments durch das Gleitkeilgetriebe bei der vorgeschlagenen Verstellvorrichtung sind eine Vielzahl von möglichen Anwendungen denkbar, da ein universell verwendbarer Verstellmechanismus mit oder ohne elektronischer Schnittstelle zur Positionserfassung und Kommunikation realisiert wird. Beispielsweise kann die Verstellvorrichtung als Aktuatorik, zum Beispiel zur mechanischen Aktivierung von Fahrstufen in einem Fahrzeugantriebsstrang bei einem Fahrzeuggetriebe oder auch als Aktuatorik zur mechanischen Ver- und Entriegelung einer Parksperre des Fahrzeuggetriebes oder auch als Aktuatorik zur Betätigung eines Kupplungsmechanismus eines Getriebes eingesetzt werden. Bei der Verwendung der Verstellvorrichtung zum Verstellen des Fahrzeuggetriebes ist im Rahmen einer Weiterbildung vorgesehen, dass als Verstellwelle eine Betätigungswelle zum Aktivieren von Fahrstufen und/oder zum Betätigen der Parksperre des Fahrzeuggetriebes und/oder zur Betätigung eines Kupplungsmechanismus eines Getriebes vorgesehen sind.The generation of the required working torque by the sliding wedge gear in the proposed adjusting device means that a large number of possible applications are conceivable, since a universally usable adjusting mechanism is implemented with or without an electronic interface for position detection and communication. For example, the adjustment device can be used as an actuator, for example for the mechanical activation of gear steps in a vehicle drive train in a vehicle transmission or as an actuator for mechanically locking and unlocking a parking lock of the vehicle transmission or as an actuator for actuating a clutch mechanism of a transmission. When using the adjusting device to adjust the vehicle transmission, it is provided within the scope of a further development that an actuating shaft for activating gear steps and / or for Actuation of the parking lock of the vehicle transmission and / or for actuating a clutch mechanism of a transmission are provided.
Durch die hohe Positionsgenauigkeit und das realisierbare große Untersetzungsverhältnis ist zudem auch eine besonders vorteilhafte Verwendung bei Achsantrieben bei Robotern, bei Antrieben in Flugsimulatoren, bei einer Nachführung von Antennen, bei einer Dynamiklenkung eines Kraftfahrzeuges oder bei Antrieben von Druckmaschinen vorgesehen. Demzufolge werden in einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung auch die vorgenannten Verwendungen beansprucht.Due to the high positional accuracy and the large reduction ratio that can be achieved, a particularly advantageous use is also provided for axle drives in robots, for drives in flight simulators, for tracking antennas, for dynamic steering of a motor vehicle or for drives in printing machines. Accordingly, the aforementioned uses are also claimed in a further aspect of the present invention.
Ein nächster Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Fahrzeuggetriebe mit der vorbeschriebenen Verstellvorrichtung zu beanspruchen.A next aspect of the present invention is to claim a vehicle transmission with the adjustment device described above.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische, geschnittene Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Verstellwelle; -
2 ein Teilschnitt entlang der Schnittlinie A-A gemäß1 ; -
3 ein Teilschnitt entlang der Schnittlinie B-B gemäß1 ; -
4 eine geschnittene Ansicht durch die Verstellvorrichtung entlang der Schnittlinie C-C gemäß1 ; und -
5 eine geschnittene Ansicht durch die Verstellvorrichtung entlang der Schnittlinie D-D gemäß1 .
-
1 a schematic, sectional view of a possible variant embodiment of an adjusting device for adjusting an adjusting shaft; -
2 a partial section along the section line AA according to1 ; -
3 a partial section along the section line BB according to1 ; -
4th a sectional view through the adjusting device along the section line CC according to FIG1 ; and -
5 a sectional view through the adjusting device along the section line DD according to FIG1 .
In den
Die Verstellvorrichtung umfasst einen elektrischen Antrieb beziehungsweise einen Elektromotor
Wie insbesondere aus
Die Zähnezahl der Außenverzahnung der verformbaren Hülse
Dadurch, dass die Verstellwelle
Bei der Verwendung der Verstellvorrichtung bei einem Fahrzeuggetriebe, insbesondere einem Automatikgetriebe eines Fahrzeuges, ist die dargestellte Verstellwelle
Durch die Teilschnitte gemäß
Durch die weiteren geschnittenen Darstellungen gemäß
Bei dem in den
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- VerstellwelleAdjusting shaft
- 22
- elektrischer Antrieb beziehungsweise Elektromotorelectric drive or electric motor
- 33
- Antriebswelledrive shaft
- 44th
- WellengeneratorWave generator
- 55
- verformbare Hülsedeformable sleeve
- 66th
- gehäusefester Ringring fixed to the housing
- 77th
- VerstellringAdjustment ring
- 88th
- RotationsachseAxis of rotation
- 99
- Gehäusecasing
- 1010
- Deckel des GehäusesHousing cover
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