DE102020129738A1

DE102020129738A1 - Harmonic gearing, method for producing harmonic gearing and internal combustion engine with camshaft adjusters having harmonic gearing

Info

Publication number: DE102020129738A1
Application number: DE102020129738.6A
Authority: DE
Inventors: Resat Aras; Rainer Ottersbach
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2022-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe (1), aufweisend ein Antriebshohlrad (2) mit einer ersten Innenverzahnung (26), die einen ersten Innendurchmesser aufweist, ein koaxial zum Antriebshohlrad (2) angerordnetes Abtriebshohlrad (4) mit einer zweiten Innenverzahnung (30), die den gleichen Innendurchmesser wie die erste Innenverzahnung (26) aufweist, ein ringförmiges flexibles Getriebeelement (3) mit einer Außenverzahnung (29) zum Eingriff in genau eine der Innenverzahnungen (26, 30), wobei das flexible Getriebeelement (3) sowohl mit dem Antriebshohlrad (2) als auch mit dem Abtriebshohlrad (4) fest verbindbar ist und im verbundenen Zustand mit der Innenverzahnung (30, 26) des jeweils nicht fest verbundenen Hohlrads (4, 2) kämmt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wellgetriebes und eine Brennkraftmaschine mit Nockenwellenverstellern, die derartige Wellgetriebe (1) aufweisen.

The invention relates to a harmonic drive (1), having a drive ring gear (2) with a first internal toothing (26) which has a first inner diameter, an output ring gear (4) arranged coaxially with the drive ring gear (2) and having a second internal toothing (30) which has the same inside diameter as the first internal toothing (26), an annular flexible gear element (3) with an external toothing (29) for engaging in precisely one of the internal toothings (26, 30), the flexible gear element (3) being connected both to the drive ring gear ( 2) as well as with the output ring gear (4) and in the connected state meshes with the internal teeth (30, 26) of the ring gear (4, 2) that is not permanently connected. The invention also relates to a method for producing a harmonic drive and an internal combustion engine with camshaft adjusters that have such harmonic drives (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wellgetriebes und eine Brennkraftmaschine mit Nockenwellenverstellern, die Wellgetriebe aufweisen.The invention relates to a harmonic drive according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a method for producing such a harmonic drive and an internal combustion engine with camshaft adjusters that have harmonic drives.

Ein gattungsgemäßes Wellgetriebe ist beispielsweise aus der DE 10 2016 216 183 A1 bekannt. Das Wellgetriebe weist ein flexibles, außenverzahntes Getriebeelement in Form einer Kragenhülse auf. Die Kragenhülse weist einen zylindrischen, mit einer Au-ßenverzahnung versehenen Abschnitt auf. Ausgehend vom zylindrischen Abschnitt ist ein Flansch radial nach außen gerichtet, welcher auch als Kragen bezeichnet wird. Der Kragen ist durch eine Verschraubung mit einem Gehäuse des Wellgetriebes verbunden. Das Gehäuse ist als Ganzes drehbar und stellt das Antriebshohlrad des Wellgetriebes dar. Das Abtriebshohlrad ist als im Gehäuse drehbar gelagertes Hohlrad gestaltet und weist eine Innenverzahnung auf, welche partiell mit der Außenverzahnung des flexiblen Getriebeelementes kämmt.A generic harmonic drive is, for example, from DE 10 2016 216 183 A1 famous. The strain wave gear has a flexible, externally toothed gear element in the form of a collar sleeve. The collar sleeve has a cylindrical section provided with external teeth. Starting from the cylindrical section, a flange is directed radially outwards, which is also referred to as a collar. The collar is connected to a housing of the harmonic drive by a screw connection. The housing is rotatable as a whole and represents the drive ring gear of the strain wave gear. The output ring gear is designed as a ring gear rotatably mounted in the housing and has internal teeth which partially mesh with the external teeth of the flexible transmission element.

Ein weiteres Wellgetriebe mit einem als Kragenhülse gestalteten flexiblen Getriebeelement ist in der DE 10 2017 126 527 A1 offenbart. In diesem Fall ist im Unterschied zur DE 10 2016 218 575 A1 auch das als Hohlrad gestaltete Abtriebshohlrad als flexibles Getriebeelement ausgebildet.Another strain wave gear with a designed as a collar sleeve flexible gear element is in DE 10 2017 126 527 A1 disclosed. In this case, in contrast to DE 10 2016 218 575 A1 the output ring gear designed as a ring gear is also designed as a flexible transmission element.

Wellgetriebe mit modifizierten Formen von Kragenhülsen sind in den Dokumenten DE 10 2017 114 175 B3 und DE 10 2017 103 988 B3 beschrieben. Auch in diesen Fällen ist von einem außenverzahnten, zylindrischen Abschnitt des flexiblen Getriebeelementes aus ein Flansch, welcher nicht notwendigerweise eine vollständige Ringscheibenform bildet, radial nach außen gerichtet. An dem die Grundform einer Ringscheibe aufweisenden Flansch, das heißt Kragen, schließt sich in beiden Fällen ein Abschnitt an, welcher den außenverzahnten Abschnitt konzentrisch umgibt und an ein Antriebselement drehfest angebunden ist.Wave gears with modified forms of collar sleeves are in the documents DE 10 2017 114 175 B3 and DE 10 2017 103 988 B3 described. In these cases, too, a flange, which does not necessarily form a complete ring disk shape, is directed radially outwards from an externally toothed, cylindrical section of the flexible transmission element. In both cases, a section which concentrically surrounds the externally toothed section and is non-rotatably connected to a drive element connects to the flange having the basic shape of an annular disk, ie collar.

Die Dokumente DE 10 2016 205 748 B3 , DE 10 2017 121 320 B3 und die DE 10 2016 204 784 A1 zeigen verschiedene Bauformen von Wellgetrieben, welche jeweils mit einem topfförmigen flexiblen Getriebeelement arbeiten. Das topfförmige flexible Getriebeelement ist in allen Fällen mit der Abtriebswelle des Wellgetriebes fest verbunden. Weitere Wellgetriebe gehen aus DE 10 2016 218 575 A1 , DE 10 2017 111 682 A1 , DE 10 2017 112 032 A1 und DE 10 2017 114 069 A1 hervor.The documents DE 10 2016 205 748 B3 , DE 10 2017 121 320 B3 and the DE 10 2016 204 784 A1 show different designs of wave gears, which each work with a cup-shaped flexible gear element. In all cases, the cup-shaped, flexible gear element is permanently connected to the output shaft of the strain wave gear. More strain wave gears go out DE 10 2016 218 575 A1 , DE 10 2017 111 682 A1 , DE 10 2017 112 032 A1 and DE 10 2017 114 069 A1 out.

Eine Gemeinsamkeit von Wellgetrieben mit einem kragenförmigen, das heißt hutförmigen, Getriebeelement und Wellgetrieben mit einem topfförmigen nachgiebigen Getriebeelement liegt darin, dass die Verzahnung des flexiblen Getriebeelementes lediglich in die Verzahnung eines einzigen weiteren, in der Regel in sich starren Getriebeelementes eingreift. Hierin besteht ein grundlegender Unterschied zu Wellgetrieben, welche einen Flexring als nachgiebiges Getriebeelement aufweisen: Die Verzahnung des Flexrings kämmt gleichzeitig mit einer Verzahnung eines antriebsseitigen Hohlrades und mit einer Verzahnung eines abtriebsseitigen Hohlrades. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die DE 10 2014 202 060 A1 hingewiesen. Unter einem Flexring wird allgemein ein verzahntes, ringförmiges, elastisch nachgiebiges Getriebeelement verstanden, welches keine radial nach innen oder nach außen gerichteten Fortsätze, etwa in Form eines Bodens oder eines Flansches, aufweist. Ein gattungsgemäßes Wellgetriebe, bei dem das flexible Getriebeelement fest mit dem Antriebshohlrad verbunden ist, geht aus DE 10 2018 132 400 A1 hervor.A common feature of wave gears with a collar-shaped, i.e. hat-shaped, gear element and wave gears with a cup-shaped flexible gear element is that the toothing of the flexible gear element only engages in the toothing of a single additional, generally rigid gear element. This is a fundamental difference to strain wave gears, which have a flex ring as a flexible gear element: the teeth of the flex ring mesh simultaneously with the teeth of a ring gear on the input side and with the teeth of a ring gear on the output side. In this context, the DE 10 2014 202 060 A1 pointed out. A flex ring is generally understood to mean a toothed, ring-shaped, elastically flexible transmission element which has no radially inwardly or outwardly directed extensions, for example in the form of a base or a flange. A strain wave gear of the generic type, in which the flexible gear element is firmly connected to the drive ring gear, goes out DE 10 2018 132 400 A1 out.

Nachteilig an den genannten Wellgetrieben ist, dass ihre Bauteile stets für den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden müssen. Kleinserien führen damit zu verhältnismäßig hohen Kosten, so dass die Herstellung von Wellgetrieben unwirtschaftlich wird.A disadvantage of the harmonic drives mentioned is that their components always have to be adapted for the respective application. Small series thus lead to relatively high costs, so that the production of corrugated gears is uneconomical.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickeltes Wellgetriebe anzugeben, welches einen fertigungsfreundlichen Aufbau ermöglichen soll. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fertigungsverfahren für ein derartiges Wellgetriebe anzugeben und eine Brennkraftmaschine mit Nockenwellenverstellern bereitzustellen, die einfach anpassbare Wellgetriebe aufweisen.The invention is based on the object of specifying a strain wave gear which is further developed compared to the prior art and which is intended to enable a production-friendly design. Furthermore, the invention is based on the object of specifying a manufacturing method for such a harmonic drive and to provide an internal combustion engine with camshaft adjusters that have easily adaptable harmonic drives.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Wellgetriebes gemäß Anspruch 9. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt das Wellgetriebe, und umgekehrt. Ferner wird die letzte Teilaufgabe durch den Gegenstand gemäß Anspruch 10 gelöst.The object is achieved according to the invention by a harmonic drive with the features of claim 1. The object is also achieved by a method for manufacturing a harmonic drive according to claim 9. The configurations and advantages of the invention explained below in connection with the manufacturing method also apply to the device , i.e. the harmonic drive, and vice versa. Furthermore, the last subtask is solved by the subject matter of claim 10 .

Das Wellgetriebe umfasst ein Antriebshohlrad, ein Abtriebshohlrad und ein sowohl mit dem Antriebshohlrad als auch mit dem Abtriebshohlrad drehfest oder fest verbindbares, eine Außenverzahnung aufweisendes, ringförmiges flexibles Getriebeelement. Die beiden Hohlräder weisen jeweils eine Innenverzahnung auf. Ist das flexible Getriebeelement mit dem Antriebshohlrad drehfest verbunden, kämmt die Außenverzahnung mit der Innenverzahnung des Abtriebshohlrads. Ist das flexible Getriebeelement mit dem Abtriebshohlrad drehfest verbunden, kämmt die Außenverzahnung mit der Innenverzahnung des Antriebshohlrads. Das Merkmal, dass das flexible Getriebeelement mit beiden Hohlrädern drehfest verbindbar ist, ist so zu verstehen, dass es im verbundenen Zustand mit der Außenverzahnung des jeweils anderen Hohlrads kämmen kann. Damit lassen sich mit den Bauteilen Antriebshohlrad, Abtriebshohlrad und flexibles Getriebeelement zwei verschiedene Getriebe aus den gleichen Bauteilen herstellen, ohne dass die Bauteile modifiziert werden müssen. Ist das flexible Getriebeelement mit dem Abtriebshohlrad verbunden, ergibt sich ein Minus-Getriebe; die Verbindung mit dem Antriebshohlrad führt zu einem Plus-Getriebe. Insbesondere sind keine Änderungen an den Hohlrädern oder ihrer Positionierung erforderlich, weil deren Form bereits die wechselseitige Anordnungsmöglichkeit des flexiblen Getriebeelements vorsieht. Lediglich das flexible Getriebeelement ist um 180° verdreht angeordnet und mit dem jeweils anderen Hohlrad verbunden. An dem übrigen Aufbau sind keine wellgetriebebedingten Änderungen erforderlich.The harmonic drive comprises a drive ring gear, a driven ring gear and a ring-shaped flexible gear element that is non-rotatably or firmly connectable to both the drive ring gear and the driven ring gear and has external teeth. The two ring gears each have internal teeth. Is the flexible gear element The external toothing meshes with the internal toothing of the output internal gear. If the flexible gear element is non-rotatably connected to the output ring gear, the external toothing meshes with the internal toothing of the input ring gear. The feature that the flexible transmission element can be connected in a rotationally fixed manner to both ring gears is to be understood in such a way that, in the connected state, it can mesh with the external toothing of the other ring gear in each case. This means that two different transmissions can be produced from the same components using the components drive ring gear, driven ring gear and flexible gear element, without the components having to be modified. If the flexible transmission element is connected to the output ring gear, a minus transmission results; the connection with the drive ring gear results in a plus gear. In particular, no changes to the ring gears or their positioning are required because their shape already provides for the possibility of alternating arrangement of the flexible gear element. Only the flexible gear element is rotated by 180° and connected to the other ring gear. No harmonic gear-related changes are required on the rest of the structure.

Bei Baueinheiten, die beide Getriebearten benötigen und ähnlichen Anforderungen ausgesetzt sind, wie ein System aus einem Einlassnockenwellenversteller und einem Auslassnockenwellenversteller, deren Verstellrichtungen ohne Antrieb durch einen Verstellmotor entgegengesetzt gerichtet sein sollen, lässt sich damit die Anzahl der unterschiedlichen Bauteile reduzieren. Das ermöglicht eine effizientere Herstellung aufgrund der höheren Stückzahlen der Einzelteile und vereinfacht deren Lagerhaltung.In the case of assemblies that require both types of transmission and are subject to similar requirements, such as a system consisting of an intake camshaft adjuster and an exhaust camshaft adjuster, whose adjustment directions should be in opposite directions without being driven by an adjusting motor, the number of different components can be reduced. This enables more efficient production due to the higher quantities of the individual parts and simplifies their storage.

Das Merkmal, dass das flexible Getriebeelement mit beiden Hohlrädern drehfest verbindbar ist, bedingt auch, dass die für den Anwendungsfall erforderliche Drehmomentübertragung sichergestellt ist. In einer Ausführungsform ist das flexible Getriebeelement als ein Topf ausgebildet. Der Topf weist einen Ringabschnitt mit der Außenverzahnung und einen Flanschabschnitt auf, mit dem er mit einem der Hohlräder drehfest oder fest verbunden ist. Der Flanschabschnitt kann gänzlich einen Ringabsatz eines der Hohlräder kontaktieren, so dass eine möglichst große Fläche für die Momentenübertragung bereitgestellt ist.The feature that the flexible transmission element can be connected in a torque-proof manner to both ring gears also means that the torque transmission required for the application is ensured. In one embodiment, the flexible gear element is designed as a pot. The pot has a ring section with the external toothing and a flange section with which it is non-rotatably or firmly connected to one of the ring gears. The flange section can completely contact an annular shoulder of one of the ring gears, so that the largest possible area is provided for torque transmission.

Zur Erhöhung des übertragbaren Drehmoments können Formschlusselemente am flexiblen Getriebeelement vorgesehen sein, die in Gegenformschlusselemente an einem der Hohlräder eingreifen. Vorzugsweise weist das jeweils andere Hohlrad ebenfalls Gegenformschlusselemente auf, die in ihrer Anzahl und Form denen des jeweils anderen Hohlrads entsprechen. Lediglich für den Fall, dass die zu übertragenden Drehmomente für die beiden Getriebebauformen sich deutlich unterscheiden sollen, sind die Gegenformschlusselemente in Anzahl oder Form abweichend ausgebildet.To increase the torque that can be transmitted, form-fitting elements can be provided on the flexible transmission element, which engage in counter-form-fitting elements on one of the ring gears. The other ring gear in each case preferably also has counter-positive locking elements, which correspond in number and shape to those of the other ring gear in each case. Only in the event that the torques to be transmitted are to differ significantly for the two types of transmission are the counter-positive locking elements designed differently in terms of number or shape.

In einer weiteren Ausführungsform weisen die Innenverzahnungen der Hohlräder in etwa oder genau die gleiche axiale Länge auf. Die Außenverzahnung des flexiblen Getriebeelements erstreckt sich über die Hälfte von dessen Ringabschnitt. Damit stets sichergestellt ist, dass die Außenverzahnung nur in eine der Innenverzahnungen eingreift, können die Innenverzahnungen axial etwas kürzer ausgebildet sein als die Außenverzahnung, oder die Außenverzahnung ist etwas kürzer als beide bzw. zumindest die kürzere der beiden Innenverzahnungen. Mit dem nichtverzahnten Bereich des Ringabschnitts bleibt die andere Innenverzahnung außer Eingriff. Um einen radialen Mindestabstand zur Innenverzahnung des Hohlrads, mit dem das flexible Getriebeelement drehfest verbunden ist, zu erreichen, kann der Ringabschnitt des flexiblen Getriebeelements mehrere Außendurchmesser aufweisen. So kann der Abschnitt, der die Außenverzahnung aufweist, radial weiter außen angeordnet sein als der unverzahnte Abschnitt.In a further embodiment, the internal teeth of the ring gears have approximately or exactly the same axial length. The external toothing of the flexible gear element extends over half of its ring section. So that it is always ensured that the external toothing only engages in one of the internal toothings, the internal toothing can be made slightly shorter axially than the external toothing, or the external toothing is slightly shorter than both or at least the shorter of the two internal toothings. The other internal toothing remains disengaged from the non-toothed area of the ring section. In order to achieve a minimum radial distance from the internal toothing of the ring gear, to which the flexible gear element is connected in a torque-proof manner, the annular section of the flexible gear element can have a plurality of outer diameters. Thus, the section that has the external teeth can be arranged radially further outwards than the non-toothed section.

Beide Hohlräder können zusammen einen zylindrischen Hohlraum ausbilden, dessen Maße der Außenkontur bzw. dem Hüllkreis des flexiblen Getriebeelements entsprechen. Damit ergibt sich ein besonders kompaktes Wellgetriebe.Both ring gears can together form a cylindrical cavity whose dimensions correspond to the outer contour or the enveloping circle of the flexible gear element. This results in a particularly compact harmonic drive.

Die Hohlräder bilden in einer weiteren Ausgestaltung ein Axiallager aus. In der einen Axialrichtung bildet das Antriebsrad einen Axialanschlag für das Abtriebsrad aus. In der anderen Axialrichtung kann das Abtriebsrad nach der Montage beispielsweise durch einen Sprengring gesichert werden.In a further embodiment, the ring gears form an axial bearing. In one axial direction, the drive wheel forms an axial stop for the driven wheel. In the other axial direction, the driven wheel can be secured after assembly, for example by a snap ring.

In einer weiteren Ausführungsform bilden die beiden Hohlräder ein Radiallager aus. Damit können die vom Antriebsrad eingeleiteten Momente gut abgestützt werden. Insbesondere kann dann der Hebelarm zwischen den eingeleiteten Momenten des Antriebsrads und der Abstützung der Abtriebsseite klein ausfallen oder sogar auf null reduziert sein.In a further embodiment, the two ring gears form a radial bearing. The moments introduced by the drive wheel can thus be well supported. In particular, the lever arm between the torques introduced by the drive wheel and the support on the output side can then be small or even reduced to zero.

Das flexible Getriebeelement ist topfförmig gestaltet, wobei es radial innerhalb seiner Außenverzahnung in zur Übertragung eines Drehmoments geeigneter Weise mit dem Antriebshohlrad oder mit dem Abtriebshohlrad gekoppelt ist.The flexible transmission element is pot-shaped, being coupled radially within its external toothing in a manner suitable for the transmission of torque to the drive ring gear or to the driven ring gear.

Die topfförmige Gestaltung des flexiblen Getriebeelementes bedeutet, dass von dem mit der Außenverzahnung versehenen, hülsenförmigen Abschnitt des flexiblen Getriebeelementes ein radial nach innen gerichteter Abschnitt ausgeht, welcher als Boden des topfförmigen Getriebeelementes bezeichnet wird. Der Boden hat eine ringscheibenförmige Grundform und ist nicht geschlossen. Es existiert kein Abschnitt des flexiblen Getriebeelementes, welcher vom außenverzahnten Abschnitt aus radial nach außen gerichtet ist. Dies bedeutet, dass die Außenumfangsfläche des flexiblen Getriebeelementes durch dessen Außenverzahnung gebildet ist. Im Vergleich zu Getrieben mit einem als Kragenhülse gestalteten flexiblen Getriebeelement kann somit ein besonders großer Verzahnungsdurchmesser des flexiblen Getriebeelementes gewählt werden, was ein besonders hohes übertragbares Drehmoment in Relation zum beanspruchten Bauraum bedeutet.The cup-shaped design of the flexible gear element means that the sleeve-shaped section of the flexible gear element provided with the external teeth has a radial goes out inwardly directed portion, which is referred to as the bottom of the cup-shaped gear element. The bottom has a basic shape in the form of a ring disk and is not closed. There is no portion of the flexible gear member directed radially outward from the externally toothed portion. This means that the outer peripheral surface of the flexible gear element is formed by its external teeth. In comparison to gears with a flexible gear element designed as a collar sleeve, a particularly large toothing diameter of the flexible gear element can be selected, which means a particularly high transmissible torque in relation to the space required.

In bevorzugter Ausgestaltung ist eine formschlüssige Kopplung zwischen einem der Hohlräder und dem flexiblen Getriebeelement gegeben. Ist das flexible Getriebeelement als Topf ausgebildet, kann dessen Boden Durchbrechungen als Formschlusselemente aufweisen. Die Durchbrechungen greifen in Gegenformschlusselemente, insbesondere in Form von Zapfen oder Noppen, des zu verbindenden Hohlrads ein. In besonders bevorzugter Ausgestaltung sind die Durchbrechungen im Boden des flexiblen Getriebeelementes in beiden Umfangsrichtungen dieses Getriebeelementes durch Anlageflanken begrenzt, welche aus dem Boden des flexiblen Getriebeelementes heraus gebogen sind. Ebenso sind Ausgestaltungen realisierbar, bei welchen die Gegenformschlusselemente auf Seiten der Hohlräder und die Formschlusselemente auf Seiten des flexiblen Getriebeelementes gleichartig, beispielsweise als Verzahnungen, ausgebildet sind.In a preferred embodiment, there is a positive coupling between one of the ring gears and the flexible transmission element. If the flexible transmission element is designed as a pot, its bottom can have openings as positive-locking elements. The openings engage in counter-positive locking elements, in particular in the form of pins or nubs, of the ring gear to be connected. In a particularly preferred embodiment, the openings in the base of the flexible gear element are delimited in both circumferential directions of this gear element by contact flanks which are bent out of the base of the flexible gear element. Configurations can also be realized in which the counter-positive locking elements on the side of the ring gears and the positive locking elements on the side of the flexible transmission element are designed in the same way, for example as teeth.

Durch die Anlageflanken, das heißt aus dem Boden des flexiblen, topfförmigen Getriebeelementes herausgebogene Laschen, werden Gleitflächen bereitgestellt, welche der Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebshohlrad und dem flexiblen Getriebeelement dienen und die beiden genannten Elemente hierbei in Umfangsrichtung spielarm oder praktisch spielfrei miteinander koppeln, wobei zugleich eine Beweglichkeit zwischen den beiden Elementen, insbesondere in deren Axialrichtung, erhalten bleibt. Damit können beim Betrieb des Wellgetriebes erzwungene Verformungen des hülsenförmigen, außenverzahnten Abschnitts des flexiblen Getriebeelementes durch den ebenfalls nachgiebigen Boden dieses Getriebeelementes aufgenommen werden, wobei die spielbehaftete Anbindung des flexiblen Getriebeelementes am Antriebshohlrad maßgeblich dazu beiträgt, dass Drehmomentungleichförmigkeiten, sogenannte Rippel, weitestgehend vermieden werden. Auch die Regelbarkeit des Wellgetriebes sowie die Haltbarkeit des elastischen Getriebeelementes profitiert von der Vermeidung von Drehmomentungleichförmigkeiten.The contact flanks, i.e. tabs bent out of the bottom of the flexible, pot-shaped gear element, provide sliding surfaces which serve to transmit torque between the drive ring gear and the flexible gear element and couple the two elements mentioned with one another in the circumferential direction with little or no play, whereby at the same time a Mobility between the two elements, especially in the axial direction, is maintained. This means that when the strain wave gear is in operation, forced deformations of the sleeve-shaped, externally toothed section of the flexible gear element can be absorbed by the base of this gear element, which is also flexible. The controllability of the strain wave gear and the durability of the elastic gear element also benefit from the avoidance of torque irregularities.

Die Durchbrechungen und die Anlageflanken können rationell durch spanlose Verfahren hergestellt werden. In der gleichen Weise können in der Innenumfangsfläche des hülsenförmigen Abschnitts des topfförmigen Getriebeelementes Anschlagkonturen erzeugt werden, welche einen zur Verformung des flexiblen Getriebeelementes vorgesehenen Wellgenerator in einer Axialrichtung gegenüber dem flexiblen Getriebeelement und damit auch gegenüber dem Antriebshohlrad sichern. Bei den genannten Anschlagkonturen handelt es sich beispielsweise um annähernd punktförmige Einprägungen, welche als Noppen an der Innenumfangsfläche des hülsenförmigen Abschnitts des topfförmigen flexiblen Getriebeelementes erkennbar sind. Die Einprägungen befinden sich vorzugsweise in einem Bereich des hülsenförmigen Abschnitts, welcher nicht außenverzahnt ist, das heißt - abgesehen von den Einprägungen - eine glatte Außenumfangsfläche aufweist.The openings and the contact flanks can be produced efficiently by non-cutting methods. In the same way, stop contours can be produced in the inner peripheral surface of the sleeve-shaped section of the cup-shaped gear element, which secure a wave generator provided for deforming the flexible gear element in an axial direction with respect to the flexible gear element and thus also with respect to the drive ring gear. The aforesaid stop contours are, for example, approximately punctiform indentations, which can be seen as nubs on the inner peripheral surface of the sleeve-shaped section of the cup-shaped flexible gear element. The embossings are preferably located in a region of the sleeve-shaped section which is not externally toothed, ie—apart from the embossings—has a smooth outer peripheral surface.

Der Verstellbereich des Wellgetriebes kann durch den maximalen Verdrehwinkel zwischen dem Antriebshohlrad und dem Abtriebshohlrad festgelegt sein. In diesem Fall ist eine Verdrehwinkelbegrenzung vorzugsweise unmittelbar durch Konturen des Antriebshohlrades und des Abtriebshohlrades gebildet.The adjustment range of the strain wave gear can be defined by the maximum angle of rotation between the drive ring gear and the driven ring gear. In this case, a rotation angle limitation is preferably formed directly by the contours of the drive ring gear and the driven ring gear.

Gemäß einer ersten möglichen Variante ist die Verdrehwinkelbegrenzung durch ein Anschlagsegment des Antriebshohlrades und eine Aussparung in einer im Übrigen ringförmig umlaufenden, stirnseitigen Leiste des Abtriebshohlrades gebildet.According to a first possible variant, the limitation of the angle of rotation is formed by a stop segment of the drive ring gear and a cutout in an otherwise ring-shaped peripheral strip on the end face of the driven ring gear.

Gemäß einer zweiten möglichen Variante ist die Verdrehwinkelbegrenzung durch eine Durchbrechung des Antriebshohlrades und ein in die Durchbrechung eingreifendes Anschlagsegment des Abtriebshohlrades gebildet.According to a second possible variant, the limitation of the angle of rotation is formed by an opening in the drive ring gear and a stop segment of the output ring gear that engages in the opening.

Unabhängig von der Art der Verdrehwinkelbegrenzung ist das Wellgetriebe folgendermaßen herstellbar:

- Bereitstellung eines als Getriebeelement eines Umschlingungsgetriebes, insbesondere Kettengetriebes, ausgebildeten, topfförmigen Antriebshohlrades,
- Bereitstellung eines flexiblen, topfförmigen, außenverzahnten Getriebeelementes,
- Bereitstellung eines zur Verformung des flexiblen Getriebeelementes ausgebildeten Wellgenerators,
- Bereitstellung eines innenverzahnten Abtriebshohlrads, welches zur drehfesten Verbindung mit der zu verstellenden Welle vorgesehen ist,
- Verbinden des flexiblen Getriebeelements mit einem der Hohlräder,
- Einsetzen des Wellgenerators in das flexible Getriebeelement,
- Einsetzen der aus dem Wellgenerator und dem flexiblen Getriebeelement gebildeten Baugruppe, das heißt der sogenannten Verstellwelle, in das Abtriebshohlrad,
- Sicherung des Abtriebshohlrades gegenüber dem Antriebshohlrad in Axialrichtung durch einen Sicherungsring.

Irrespective of the type of torsion angle limitation, the harmonic drive can be manufactured as follows:

- Provision of a cup-shaped internal drive gear designed as a transmission element of a belt transmission, in particular a chain transmission,
- Provision of a flexible, cup-shaped, externally toothed gear element,
- Provision of a wave generator designed to deform the flexible transmission element,
- Provision of an internally toothed output ring gear, which is provided for the non-rotatable connection with the shaft to be adjusted,
- connecting the flexible gear element to one of the ring gears,
- inserting the wave generator into the flexible gear element,
- Insertion of the assembly formed from the wave generator and the flexible gear element, i.e. the so-called adjusting shaft, in the output ring gear,
- Securing of the driven internal gear relative to the input internal gear in the axial direction by a circlip.

Wird das Wellgetriebe zur Verstellung einer Nockenwelle eingesetzt, so ist das Abtriebshohlrad drehfest mit der Nockenwelle zu verbinden. Diejenige Stirnseite des Wellgetriebes, an welcher die zu verstellende Welle, das heißt Nockenwelle, anzuschließen ist, wird als abtriebsseitige Stirnseite bezeichnet. Der Boden des als Hohlrad, das heißt topfförmig, gestalteten Abtriebshohlrades befindet sich an der abtriebsseitigen Stirnseite des Wellgetriebes. Der nicht geschlossene Boden des Antriebselementes befindet sich auf der der zu verstellenden Welle gegenüberliegenden Stirnseite des Wellgetriebes. Derselben Stirnseite ist der Boden des flexiblen topfförmigen Getriebeelementes zugewandt.If the strain wave gear is used to adjust a camshaft, the output ring gear must be connected to the camshaft in a torque-proof manner. That end face of the harmonic drive to which the shaft to be adjusted, ie camshaft, is to be connected is referred to as the end face on the output side. The bottom of the output ring gear, which is designed as a ring gear, ie pot-shaped, is located on the output-side end face of the harmonic drive. The non-closed bottom of the drive element is located on the face of the harmonic drive opposite the shaft to be adjusted. The bottom of the flexible cup-shaped transmission element faces the same end face.

In bevorzugter Ausgestaltung ist das Antriebshohlrad zugleich als Getriebeelement eines Umschlingungsgetriebes, insbesondere als Kettenrad, ausgebildet. Ebenso kann es sich bei dem Antriebshohlrad um ein Riemenrad oder ein Zahnrad handeln. Prinzipiell ist es auch möglich, das Antriebshohlrad mit einem gesonderten Kettenrad, Riemenrad oder Zahnrad zu verbinden, beispielsweise zu verschrauben. Bei einer integralen Ausbildung eines Kettenrades oder Riemenrades mit dem Antriebshohlrad entfallen solche Verschraubungen. Ebenso sind in den beschriebenen Bauformen keine Verschraubungen zwischen dem flexiblen Getriebeelement und dem Antriebs-element vorgesehen. Grundsätzlich ist jede Art der Verbindung zwischen dem flexiblen Getriebeelement und dem Antriebshohlrad, soweit die geforderte Drehmomentübertragungskapazität gegeben ist, wählbar. Neben kraftschlüssigen Verbindungen sind insbesondere stoffschlüssige Verbindungen, insbesondere in Form von Schweiß- oder Lötverbindungen, zu nennen.In a preferred embodiment, the drive ring gear is also designed as a transmission element of a belt transmission, in particular as a chain wheel. Likewise, the internal drive wheel can be a belt wheel or a toothed wheel. In principle, it is also possible to connect the internal drive gear to a separate chain wheel, belt wheel or gear wheel, for example to screw it on. In the case of an integral design of a sprocket or belt wheel with the internal drive gear, such screw connections are omitted. Likewise, no screw connections are provided between the flexible transmission element and the drive element in the designs described. In principle, any type of connection between the flexible transmission element and the internal drive gear can be selected, provided the required torque transmission capacity is given. In addition to non-positive connections, material connections, in particular in the form of welded or soldered connections, should be mentioned in particular.

Das Antriebshohlrad, vorzugsweise in Form eines Kettenrades, ist beispielsweise pulvermetallurgisch, das heißt als Sinterteil, herstellbar. Statt pulvermetallurgischer Verfahren oder ergänzend zu solchen Verfahren sind auch spanabhebende Verfahren zur Herstellung des Antriebshohlrades geeignet.The internal drive wheel, preferably in the form of a chain wheel, can be produced, for example, by powder metallurgy, ie as a sintered part. Instead of powder-metallurgical processes or in addition to such processes, machining processes are also suitable for producing the drive ring gear.

In alternativer Ausgestaltung ist das Antriebshohlrad umformtechnisch hergestellt. Beispielhaft sind als Fertigungsschritte für die Herstellung des Kettenrades Blechumformen, Stanzen und Walzen zu nennen. In an sich bekannter Weise können Oberflächeneigenschaften durch Wärmebehandlung des Kettenrades, das heißt Antriebshohlrades des Wellgetriebes, modifiziert werden. Ebenso kommt eine Hartbearbeitung von Lagerflächen des Antriebshohlrades in Betracht.In an alternative embodiment, the internal drive gear is produced by forming. Sheet metal forming, stamping and rolling can be mentioned as examples of manufacturing steps for the manufacture of the sprocket. In a manner known per se, surface properties can be modified by heat treatment of the sprocket, that is to say the ring gear of the harmonic drive. Hard machining of the bearing surfaces of the internal drive gear can also be considered.

Das Kettenrad ist entsprechend der verwendeten Kette, das heißt zum Beispiel Zahnkette oder Rollenkette, zu gestalten. Entsprechendes gilt bei Ausführung des Antriebselementes als Riemenrad. In allen Fällen erfolgt eine Krafteinleitung vom Antriebselement in weitere Komponenten des Wellgetriebes vorzugsweise derart, dass möglichst geringe Kippmomente zwischen den Antriebshohlrad und dem Abtriebshohlrad auftreten. Generell begünstigt der schmale Aufbau des Wellgetriebes, das heißt dessen geringe Ausdehnung in axialer Richtung, einen Betrieb mit lediglich geringen oder vernachlässigbaren Kippmomenten. Aufgrund der geringen Kippmomente ist unter anderem das Sicherungselement, insbesondere in Form eines Sicherungsrings, welches das Abtriebshohlrad im Antriebshohlrad hält, lediglich geringen mechanischen Belastungen ausgesetzt.The sprocket must be designed according to the chain used, i.e. toothed chain or roller chain, for example. The same applies when the drive element is designed as a pulley. In all cases, force is introduced from the drive element into other components of the harmonic drive, preferably in such a way that the lowest possible tilting moments occur between the drive ring gear and the driven ring gear. In general, the narrow design of the harmonic drive, i.e. its small extent in the axial direction, favors operation with only low or negligible tilting moments. Due to the low tilting moments, the securing element, in particular in the form of a securing ring, which holds the output ring gear in the drive ring gear, is only exposed to small mechanical loads.

Im Unterschied zu Wellgetrieben aus dem Stand der Technik weisen sowohl das Antriebshohlrad als auch das Abtriebshohlrad jeweils eine Innenverzahnung auf, wobei der Flexring nur mit einer der Verzahnungen kämmt, während die andere Innenverzahnung funktionslos ist. Am Antriebshohlrad, welches zugleich das Gehäuse des Wellgetriebes darstellt, befinden sich in vorteilhafter Ausgestaltung keinerlei Schrauben. Insgesamt handelt es sich bei dem Antriebshohlrad um ein multifunktionales Bauteil. Als einzelne Funktionen des Antriebshohlrades sind zu nennen:

- Bereitstellung einer Kontur zur Einleitung eines Drehmoments in das Antriebselement, das heißt Ausbildung des Antriebshohlrades als Ketten- oder Riemenrad oder als Zahnrad,
- Drehfeste und vorzugsweise zugleich selektiv spielbehaftete Halterung, das heißt Anbindung mit richtungsabhängigem Spiel, des flexiblen Getriebeelementes am Boden des Antriebshohlrades,
- Axiallagerung des Abtriebshohlrades im Antriebshohlrad,
- Radiallagerung des Abtriebshohlrades im Antriebshohlrad,
- Verdrehwinkelbegrenzung zwischen dem Antriebshohlrad und dem Abtriebselement.

In contrast to strain wave gears from the prior art, both the drive ring gear and the output ring gear each have internal gearing, with the flex ring only meshing with one of the gearings, while the other internal gearing has no function. In an advantageous embodiment, there are no screws at all on the drive ring gear, which at the same time represents the housing of the harmonic drive. Overall, the internal drive gear is a multifunctional component. The individual functions of the drive ring gear are:

- Provision of a contour for introducing a torque into the drive element, i.e. design of the drive ring gear as a sprocket or belt wheel or as a gear,
- Non-rotatable and preferably at the same time selectively loose mount, i.e. connection with direction-dependent play, of the flexible gear element on the bottom of the drive ring gear,
- axial bearing of the output ring gear in the drive ring gear,
- Radial bearing of the output ring gear in the input ring gear,
- Limitation of the angle of rotation between the drive ring gear and the output element.

Eine gesonderte Axiallagerscheibe zur Abstützung des Abtriebshohlrades in einer Richtung ist nicht erforderlich. Die Tatsache, dass das Wellgetriebe lediglich eine einzige, wirksame Verzahnungspaarung aufweist, kommt einer hohen mechanischen Präzision des Wellgetriebes zugute. Der spielbehaftete Einbau des Abtriebshohlrades in das Antriebshohlrad ist unabhängig von den Verfahren, mit welchen das Antriebshohlrad und das Abtriebshohlrad hergestellt sind, vorzunehmen. Ebenso wie das Antriebs-element kann auch das Abtriebshohlrad als Sinterteil ausgebildet sein.A separate thrust bearing disc for supporting the output ring gear in one direction is not required. The fact that the harmonic drive has only a single, effective toothing pairing, benefits a high mechanical precision of the harmonic drive. The installation of the output ring gear in the drive ring gear with play is to be carried out independently of the method with which the drive ring gear and the output ring gear are manufactured. Like the drive element, the output ring gear can also be designed as a sintered part.

Die Kinematik des erfindungsgemäßen Wellgetriebes stimmt grundsätzlich mit der Kinematik eines herkömmlichen Wellgetriebes mit Kragenhülse überein. Als Plusgetriebe wird bei einer Verdrehung eines Verstellelements des Wellgenerators gegenüber dem Antriebshohlrad in einer ersten Richtung das Abtriebshohlrad in derselben Richtung gegenüber dem Antriebshohlrad verstellt. Indessen wird als Minusgetriebe bei einer Verdrehung eines Verstellelements des Wellgenerators gegenüber dem Antriebshohlrad in einer ersten Richtung das Abtriebshohlrad in der entgegengesetzten Richtung gegenüber dem Antriebshohlrad verstellt.The kinematics of the strain wave gear according to the invention basically corresponds to the kinematics of a conventional strain wave gear with a collar sleeve. As a plus transmission, when an adjustment element of the wave generator is rotated in relation to the drive ring gear in a first direction, the driven ring gear is adjusted in the same direction in relation to the drive ring gear. Meanwhile, as a negative gear, when an adjustment element of the wave generator is rotated relative to the drive ring gear in a first direction, the driven ring gear is adjusted in the opposite direction relative to the drive ring gear.

Das Wellgetriebe ist nicht nur als Stellgetriebe in der Fahrzeugtechnik, sondern auch in industriellen Anwendungen, beispielsweise in einem Roboter oder in einer Werkzeugmaschine, verwendbar. In besonders vorteilhafter Weise verwirklicht sich die Erfindung bei Baueinheiten, die zwei Wellgetriebe gleicher Bauart aufweisen, von denen eines als Plus- und eines als Minusgetriebe ausgebildet sind, so dass die innerhalb der Baueinheit die gleichen Bauteile für die Wellgetriebe verwendbar sind. Dies trifft insbesondere zu auf eine Brennkraftmaschine mit einer ersten Nockenwelle, deren Steuerzeit durch einen ersten Nockenwellenversteller verstellbar ist, und einer Auslassnocken-welle, deren Steuerzeit durch einen zweiten Nockenwellenversteller verstell-bar ist. Jeder der Nockenwellenversteller weist ein Wellgetriebe mit einem Antriebshohlrad, einem flexiblen Getriebeelement und einem Abtriebshohlrad auf. Die die beiden flexiblen Getriebeelemente sind identisch ausgebildet, wobei das flexible Getriebeelement bei dem einen Nockenwellenversteller mit dem Antriebshohlrad und bei dem anderen Nockenwellenversteller mit dem Abtriebshohlrad drehfest verbunden istThe strain wave gear can be used not only as an actuating gear in vehicle technology, but also in industrial applications, for example in a robot or in a machine tool. The invention is realized in a particularly advantageous manner in assemblies that have two harmonic drives of the same type, one of which is designed as a plus and one as a negative gear, so that the same components can be used for the harmonic drives within the assembly. This applies in particular to an internal combustion engine with a first camshaft, the timing of which can be adjusted by a first camshaft adjuster, and an exhaust camshaft, the timing of which can be adjusted by a second camshaft adjuster. Each of the camshaft adjusters has a harmonic drive with a drive ring gear, a flexible gear element and a driven ring gear. The two flexible gear elements are of identical design, with the flexible gear element being non-rotatably connected to the drive ring gear in one camshaft adjuster and to the output ring gear in the other camshaft adjuster

Figurenlistecharacter list

Nachfolgend werden die Erfindung anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierin zeigen:

1 ein Wellgetriebe als Minusgetriebe mit einem Antriebsrad, einem Abtriebsrad und einem flexiblen Getriebeelement in teilgeschnittener, perspektivischer Ansicht,
2 ein Wellgetriebe als Plusgetriebe mit einem zu 1 gleichen Antriebsrad, einem zu 1 gleichen Abtriebsrad und einem zu 1 gleichen flexiblen Getriebeelement in teilgeschnittener, perspektivischer Ansicht,
3 einen Längsschnitt des Wellgetriebes der 1,
4 einen Längsschnitt des Wellgetriebes der 2 und
5 eine Explosionsdarstellung eines weiteren Wellgetriebes.

The invention is explained in more detail below with reference to drawings of an exemplary embodiment. Show in it:

1 a strain wave gear as a negative gear with a drive wheel, a driven wheel and a flexible gear element in a partially sectioned, perspective view,
2 a strain wave gear as a plus gear with a to 1 same drive wheel, one too 1 same output gear and one too 1 the same flexible gear element in a partially sectioned, perspective view,
3 a longitudinal section of the harmonic drive 1 ,
4 a longitudinal section of the harmonic drive 2 and
5 an exploded view of another harmonic drive.

Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wellgetriebe ist zur Verwendung als Stellgetriebe eines elektromechanischen Nockenwellenverstellers eines Verbrennungsmotors vorgesehen. Bei dem Wellgetriebe 1 handelt es sich um ein Dreiwellengetriebe, hinsichtlich dessen prinzipieller Funktion auf den eingangs genannten Stand der Technik verwiesen wird.A harmonic drive, identified overall by the reference number 1, is provided for use as an adjusting gear of an electromechanical camshaft adjuster of an internal combustion engine. The harmonic drive 1 is a three-shaft drive, with regard to the basic function of which reference is made to the prior art mentioned at the outset.

Das Wellgetriebe 1 weist ein Antriebshohlrad 2 als ein Antriebselement auf, welches zugleich das Gehäuse des Wellgetriebes 1 darstellt. Ein Kettenrad 7 ist integraler Bestandteil des Antriebshohlrads 2. Im Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 ist das Antriebshohlrad 2 als Sinterteil gefertigt. Das Antriebshohlrad 2 wird beispielsweise durch eine nicht dargestellte Kette angetrieben, wobei es mit halber Kurbelwellendrehzahl rotiert.The harmonic drive 1 has a drive ring gear 2 as a drive element, which at the same time represents the housing of the harmonic drive 1 . A sprocket 7 is an integral part of the drive ring gear 2. In the embodiment according to 1 and 2 is the drive ring gear 2 made as a sintered part. The drive ring gear 2 is driven, for example, by a chain (not shown), rotating at half the crankshaft speed.

Als Abtriebshohlrad 4 des Wellgetriebes 1 ist ein Hohlrad vorgesehen, welches im Antriebshohlrad 2 drehbar gelagert ist. Das Hohlrad 4 ist mittels einer nicht dargestellten Zentralschraube mit der zu verstellenden Welle, das heißt Nockenwelle des Verbrennungsmotors, fest verbunden. Diejenige Stirnseite des Wellgetriebes 1, an welcher die zu verstellenden Nockenwelle angeschlossen ist, wird als abtriebsseitige Stirnseite bezeichnet. Die gegenüberliegende Stirnseite wird als erste Stirnseite bezeichnet. An der ersten Stirnseite befindet sich ein nicht dargestellter Elektromotor, welcher zur Betätigung des Wellgetriebes 1 vorgesehen ist.A ring gear is provided as output ring gear 4 of strain wave gearing 1 , which ring gear is rotatably mounted in drive ring gear 2 . The ring gear 4 is firmly connected to the shaft to be adjusted, ie the camshaft of the internal combustion engine, by means of a central screw (not shown). That end face of harmonic drive 1 to which the camshaft to be adjusted is connected is referred to as the end face on the output side. The opposite face is referred to as the first face. An electric motor, not shown, which is provided to actuate harmonic drive 1, is located on the first end face.

Das Antriebshohlrad 2 weist ebenso wie das Abtriebshohlrad 4 die Grundform eines Topfes auf. An einen in allen Fällen mit 5 bezeichneten Boden des Antriebshohlrades 2 schließt eine Umfangsfläche an, welche im Fall von 1 als zylindrische Außenumfangfläche 6 ausgebildet ist. Die zylindrische Außenumfangfläche 6 geht in das Kettenrad 7 über.Like the driven ring gear 4, the drive ring gear 2 has the basic shape of a pot. At a designated in all cases with 5 bottom of the drive ring gear 2 includes a peripheral surface which in the case 1 is designed as a cylindrical outer peripheral surface 6. The cylindrical outer peripheral surface 6 merges into the chain wheel 7 .

Die zylindrische Außenumfangsfläche 6 ist radial außerhalb einer zylindrischen Innenumfangsfläche 10 angeordnet, welche als Radial-Gleitlagerfläche gegenüber dem Abtriebshohlrad 4 fungiert. Die zugehörige Radial-Gleitlagerfläche des Abtriebshohlrades 4 ist durch einen zylindrischen Abschnitt 11 des Abtriebshohlrades 4 gebildet. Der zylindrische Abschnitt 11 ist zu einer Stirnseite hin durch einen Sicherungsring 12 im Antriebshohlrad 2 gesichert. Der Sicherungsring 12 greift in eine umlaufende Nut 13 an der Innenumfangsfläche 10 des Antriebshohlrades 2 ein. In entgegengesetzter axialer Richtung, das heißt zur anderen Stirnseite hin, ist das Abtriebshohlrad 4 durch eine Axialgleitlagerfläche 14 gelagert, welche unmittelbar durch den Boden 5 gebildet ist. Dem Boden 5 des Antriebshohlrades 2 liegt auf der entgegengesetzten Stirnseite der mit 15 bezeichnete Boden des Abtriebshohlrades 4 gegenüber. Jeder Boden 5, 15 ist nicht geschlossen, das heißt lediglich ringscheibenförmig ausgebildet, wobei sich der Boden 15 weiter zur Mittelachse des Wellgetriebes hin erstreckt als der Boden 5. Die innere Begrenzung des Bodens 15 wird durch einen Zapfen 16 gebildet, welcher abtriebsseitig aus dem Boden 15 herausragt. Bei eingebautem Wellgetriebe 1 ist durch die mit 17 bezeichnete Öffnung, welche durch den hohlen Zapfen 16 gebildet ist, die bereits erwähnte Zentralschraube gesteckt, welche in der Nockenwelle festgeschraubt ist. Bei der zu verstellenden Nockenwelle kann es sich um eine Einlassnockenwelle oder eine Auslassnockenwelle des Verbrennungsmotors handeln.The cylindrical outer peripheral surface 6 is arranged radially outside of a cylindrical inner peripheral surface 10 which acts as a radial plain bearing surface in relation to the output ring gear 4 . The associated radial plain bearing surface of the output ring gear 4 is formed by a cylindrical section 11 of the output ring gear 4 . the cylindri cal section 11 is secured to one end by a retaining ring 12 in the drive ring gear 2 . The retaining ring 12 engages in a circumferential groove 13 on the inner peripheral surface 10 of the drive ring gear 2 . In the opposite axial direction, that is towards the other end face, the output ring gear 4 is supported by an axial plain bearing surface 14 which is formed directly by the bottom 5 . The base 5 of the drive ring gear 2 is located on the opposite end face of the base of the driven ring gear 4, which is designated 15 . Each base 5, 15 is not closed, i.e. it is only designed in the form of an annular disk, with the base 15 extending further towards the central axis of the harmonic drive than the base 5. The inner boundary of the base 15 is formed by a pin 16 which protrudes from the base on the output side 15 protrudes. When the harmonic drive 1 is installed, the aforementioned central screw, which is screwed tightly into the camshaft, is inserted through the opening designated 17, which is formed by the hollow pin 16. The camshaft to be adjusted can be an intake camshaft or an exhaust camshaft of the internal combustion engine.

Der Verstellbereich des Nockenwellenverstellers, welcher mit dem Wellgetriebe 1 als Stellgetriebe arbeitet, ist durch eine insgesamt mit 18 bezeichnete Verdrehwinkelbegrenzung limitiert. Die Verdrehwinkelbegrenzung 18 ist gebildet durch eine antriebsseitige Anschlagkontur 19 und eine abtriebsseitige Anschlagkontur 20. Hierbei ist die antriebsseitige Anschlagkontur 19 unmittelbar durch das Antriebshohlrad 2 und die abtriebsseitige Anschlagkontur 20 unmittelbar durch das Abtriebshohlrad 4 gebildet. In 5 erstreckt sich die abtriebsseitige Anschlagkontur 20 über einen Winkel von weniger als 40° in Umfangsrichtung. Sie wirkt zusammen mit der als Verstellfenster 22 ausgebildeten antriebsseitigen Anschlagskontur 19 des Antriebshohlrads 4. Das allgemein auch als Aussparung bezeichnete Verstellfenster erstreckt sich über einen Winkel von weniger als 120° am Umfang des zylindrischen Abschnitts 11 des Abtriebshohlrades 4.The adjustment range of the camshaft adjuster, which works with the strain wave gear 1 as an adjusting gear, is limited by a rotation angle limitation, designated overall by 18 . The angle of rotation limitation 18 is formed by a drive-side stop contour 19 and a driven-side stop contour 20 . In 5 the output-side stop contour 20 extends over an angle of less than 40° in the circumferential direction. It works together with the drive-side stop contour 19 of the internal drive gear 4, which is designed as an adjustment window 22. The adjustment window, also generally referred to as a recess, extends over an angle of less than 120° on the circumference of the cylindrical section 11 of the output internal gear 4.

Im Falle der 1 ist auf die Innenseite des Bodens 15, im Falle der 2 auf der Innenseite des Bodens 5 ein topfförmiges, flexibles Getriebeelement 3 aufgesetzt. Der mit 25 bezeichnete Boden des flexiblen Getriebeelementes 3, das heißt Flextopfes, weist die Grundform einer Ringscheibe auf, welche an den Boden 5 bzw. den Boden 15 angesetzt ist. Der radial äußere Rand des Bodens 25 geht in einen zylindrischen Abschnitt 28 des Flextopf genannten flexiblen Getriebeelements 3 über. An der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 28 ist eine Außenverzahnung 29 gebildet, welche im Falle der 1 partiell in eine Innenverzahnung 26 des Antriebshohlrads 2 und im Falle der 2 partiell in eine Innenverzahnung 30 des Abtriebshohlrads 4 eingreift. Zwei einander diametral gegenüberliegende Eingriffsbereiche zwischen den Verzahnungen 26, 30 bzw. 29, 30, werden hierbei durch einen Wellgenerator 31 bestimmt. Der Wellgenerator 31 umfasst ein mit 32 bezeichnetes Kugellager. Der mit 33 bezeichnete Innenring des Kugellagers 32 ist über Bolzen 34, welche einer nicht weiter dargestellten Ausgleichskupplung zuzurechnen sind, mit der Motorwelle des Elektromotors, der zur Betätigung des Wellgetriebes 1 verwendet wird, drehfest gekoppelt.In case of 1 is on the inside of the floor 15, in the case of 2 a pot-shaped, flexible gear element 3 is placed on the inside of the base 5 . The base of the flexible transmission element 3, which is designated 25, that is to say the flex pot, has the basic shape of an annular disk, which is attached to the base 5 or the base 15. FIG. The radially outer edge of the base 25 transitions into a cylindrical section 28 of the flexible transmission element 3, referred to as the flex pot. On the outer peripheral surface of the cylindrical portion 28, an external toothing 29 is formed, which in the case of 1 partially in an internal toothing 26 of the drive ring gear 2 and in the case of 2 partially engages in an internal toothing 30 of the output ring gear 4 . Two diametrically opposite areas of engagement between the teeth 26, 30 and 29, 30 are determined by a wave generator 31 in this case. The wave generator 31 includes a designated 32 ball bearing. The inner ring of the ball bearing 32, designated 33, is coupled in a torque-proof manner to the motor shaft of the electric motor, which is used to actuate the harmonic drive 1, via bolts 34, which are attributable to a compensating coupling not shown in any more detail.

In an sich bekannter Weise ist die Außenumfangsfläche des Innenrings 33 als nicht kreisrunde, elliptische Wälzkörperlaufbahn für Kugeln 35, das heißt Wälzkörper, gestaltet. Die Kugeln 35 sind in einem Käfig 36 geführt und kontaktieren einen Außenring 37, welcher im Unterschied zum Innenring 33 nachgiebig ist. Der zylindrische Abschnitt 28 des flexiblen Getriebeelements 3 umgibt unmittelbar den Außenring 37, ohne mit diesem fest verbunden zu sein. Eine geringfügig unterschiedliche Zahl an Zähnen der Außenverzahnungen 26 bzw. 29 (1 bzw. 2) einerseits und der Innenverzahnung 30 andererseits sorgen dafür, dass eine volle Umdrehung des Innenrings 33 in Relation zum Antriebshohlrad 2 in eine lediglich geringe Verschwenkung zwischen dem Antriebshohlrad 2 und dem Abtriebshohlrad 4 umgesetzt wird.In a manner known per se, the outer peripheral surface of the inner ring 33 is designed as a non-circular, elliptical rolling body track for balls 35, ie rolling bodies. The balls 35 are guided in a cage 36 and contact an outer ring 37 which, in contrast to the inner ring 33, is flexible. The cylindrical section 28 of the flexible gear element 3 immediately surrounds the outer ring 37 without being firmly connected to it. A slightly different number of teeth of the external teeth 26 or 29 ( 1 respectively. 2 ) on the one hand and the internal toothing 30 on the other hand ensure that a full rotation of the inner ring 33 in relation to the drive ring gear 2 is converted into only a slight pivoting between the drive ring gear 2 and the output ring gear 4 .

Der Boden 25 des flexiblen Getriebeelementes 3 weist eine Vielzahl, in den Ausführungsbeispielen achtzehn Stück, an Durchbrechungen 39 auf. Die umfangsseitigen Begrenzungen der Durchbrechungen 39 sind durch Anlageflanken 40 begrenzt, welche kurz auch als Laschen bezeichnet werden und durch Material gebildet sind, welches aus dem Boden 25 herausgebogen ist. Die Durchbrechungen 39 bilden mit den Anlageflanken 40 Formschlusselemente 44 aus. Radial nach innen geht jede Durchbrechung 39 in einen inneren verbreiterten Abschnitt 41 über. Radial nach außen geht jede Durchbrechung 39 in einen äußeren verbreiterten Abschnitt 42 über. Die Verbreiterung gegenüber dem mittleren, durch die Laschen 40 begrenzten Abschnitt bezieht sich jeweils auf die Umfangsrichtung des ringscheibenförmigen Bodens 25. Insgesamt hat jede Durchbrechung 39 in stirnseitiger Ansicht damit die Grundform eines Doppel-T. In Radialrichtung des flexiblen Getriebeelementes 3 ist der äußere verbreiterte Abschnitt 42 ausgedehnter als der innere verbreiterte Abschnitt 41. Damit ist eine Asymmetrie der Doppel-T-Form gegeben. Insgesamt erstreckt sich jede Durchbrechung 37 nahezu über die volle in Radialrichtung zu messende Breite des ringscheibenförmigen Bodens 25. Eine ringförmig umlaufende innere Randleiste des Bodens 27 ist mit 43 bezeichnet. Die innere Randleiste 43 stellt die radial innere Begrenzung sämtlicher Durchbrechungen 39 dar. An ihrem radial äußeren Rand reichen die Durchbrechungen 39 annähernd bis zum zylindrischen Abschnitt 28 des Getriebeelementes 26. Insgesamt weist der Boden 25 damit eine signifikante elastische Nachgiebigkeit auf.The base 25 of the flexible gear element 3 has a large number of openings 39, eighteen in the exemplary embodiments. The peripheral delimitations of the openings 39 are delimited by contact flanks 40 which are also referred to as tabs for short and are formed by material which is bent out of the base 25 . The openings 39 form positive-locking elements 44 with the contact flanks 40 . Each opening 39 transitions radially inwards into an inner widened section 41 . Each opening 39 transitions radially outwards into an outer widened section 42 . The broadening compared to the middle section delimited by the tabs 40 relates in each case to the circumferential direction of the annular disk-shaped base 25. Overall, each opening 39 therefore has the basic shape of a double T when viewed from the front. In the radial direction of the flexible transmission element 3, the outer widened section 42 is more extensive than the inner widened section 41. This results in an asymmetry of the double-T shape. Overall, each opening 37 extends almost over the full width, to be measured in the radial direction, of the annular disk-shaped base 25 . The inner skirt 43 represents the radially inner Delimitation of all openings 39. At their radially outer edge, the openings 39 reach almost as far as the cylindrical section 28 of the transmission element 26. Overall, the base 25 therefore has a significant elastic resilience.

In Umfangsrichtung ist der Boden 25 und damit das gesamte flexible Getriebeelement 3 formschlüssig mit dem Boden 5 des Antriebshohlrades 2 (2, 4) oder dem Boden 15 des Abtriebshohlrads 4 (1, 3) gekoppelt. Auf der Innenseite der Böden 5, 15 ist zu diesem Zweck eine der Anzahl der Durchbrechungen 39 entsprechende Anzahl an Gegenformschlusselementen 47 vorhanden. Die Gegenformschlusselemente 47 weisen jeweils eine Quaderform auf, wobei in jede Durchbrechung 39 ein Gegenformschlusselement 47 eingreift. Seitenflächen der Gegenformschlusselemente 47 liegen hierbei an den Anlageflanken 40 derart an, dass eine spielarme, zur Übertragung eines Drehmoments geeignete formschlüssige Kopplung zwischen dem Antriebshohlrad 2 bzw. dem Abtriebshohlrad 4 und dem Getriebeelement 3 in Umfangsrichtung der genannten Elemente 3 und 2 bzw. 4 gebildet ist. In Axialrichtung sowie Radialrichtung der Elemente 3 und 2 bzw. 4 bleibt hierbei eine Beweglichkeit zwischen dem Boden 25 des flexiblen Getriebeelements 3 und dem Boden 5 bzw. 15 erhalten, sodass das Getriebeelement 26 spielbehaftet, aber drehfest am Antriebshohlrad 2 (2, 4) bzw. Abtriebshohlrad (1, 3) gelagert ist.In the circumferential direction, the base 25 and thus the entire flexible transmission element 3 is positively connected to the base 5 of the drive ring gear 2 ( 2 , 4 ) or the bottom 15 of the output ring gear 4 ( 1 , 3 ) coupled. For this purpose, on the inside of the bases 5, 15 there is a number of mating interlocking elements 47 corresponding to the number of openings 39. The mating form-fitting elements 47 each have a cuboid shape, with a mating form-fitting element 47 engaging in each opening 39 . Side surfaces of the counter form-locking elements 47 rest against the contact flanks 40 in such a way that a low-backlash, positive-locking coupling suitable for transmitting torque is formed between the drive ring gear 2 or the output ring gear 4 and the transmission element 3 in the circumferential direction of the elements 3 and 2 or 4 mentioned . In the axial direction as well as the radial direction of the elements 3 and 2 or 4, mobility between the base 25 of the flexible gear element 3 and the base 5 or 15 is maintained, so that the gear element 26 has play but is non-rotatable on the internal drive gear 2 ( 2 , 4 ) or output ring gear ( 1 , 3 ) is stored.

Auf der Außenseite der Böden 5, 15 sind im Wesentlichen rechteckige Vertiefungen 45 erkennbar, welche im Zuge der Formung der Gegenformschlusselemente 47 durch Materialverdrängung erzeugt wurden. Die Gegenformschlusselemente 47 wirken in jedem Fall direkt mit den durch die Anlageflanken 40 begrenzten Durchbrechungen 39, welche die korrespondierenden Formschlusselemente 44 darstellen, zusammen.Substantially rectangular indentations 45 can be seen on the outside of the bases 5, 15, which were produced by material displacement in the course of forming the counter-positive locking elements 47. In any case, the counter form-locking elements 47 interact directly with the openings 39 delimited by the contact flanks 40, which represent the corresponding form-locking elements 44.

Beim Zusammenbau des Wellgetriebes 1 wird in allen Fällen zunächst der Wellgenerator 31 in das topfförmige flexible Getriebeelement 26 eingesetzt. Die damit entstandene Baugruppe wird auch als Verstellwelle bezeichnet. Anschließend wird die Verstellwelle in das zu verbindende Hohlrad 4, 2 eingeschoben. Hierbei greift die Außenverzahnung 29 in zwei einander gegenüberliegenden Umfangsbereichen in die entsprechende Innenverzahnung 30, 26 ein. Anschließend wird das andere Hohlrad 2, 4 von der ersten Stirnseite her auf das erste Hohlrad 4, 2 aufgeschoben, bis die formschlüssige Verbindung zwischen ihm und dem flexiblen Getriebeelement 3 hergestellt ist. Als letzter Montageschritt wird der Sicherungsring 12 in die Nut 13 eingesetzt. Damit ist die volle Funktionalität des Wellgetriebes 1 gegeben, wobei innerhalb des Wellgetriebes 1 keine Schraubverbindungen existieren. Die Montage der unterschiedlichen Getriebe als Plusgetriebe (2) oder Minusgetriebe (1) erfolgt insoweit analog als lediglich das Aufschieben des flexiblen Getriebeelements 3 auf das jeweils andere Hohlrad erfolgt, je nachdem, welche Getriebeart nach dem Zusammenbau vorliegen soll.When assembling harmonic drive 1, in all cases first the wave generator 31 is inserted into the cup-shaped, flexible gear element 26. The resulting assembly is also referred to as an adjusting shaft. The adjustment shaft is then pushed into the ring gear 4, 2 to be connected. In this case, the external toothing 29 engages in the corresponding internal toothing 30, 26 in two mutually opposite peripheral regions. The other ring gear 2, 4 is then pushed onto the first ring gear 4, 2 from the first end face until the positive connection between it and the flexible gear element 3 is established. As the final assembly step, the retaining ring 12 is inserted into the groove 13. The full functionality of strain wave gearing 1 is thus provided, with no screw connections existing within strain wave gearing 1 . The assembly of the different gears as a plus gear ( 2 ) or minus gear ( 1 ) is analogous to the extent that the flexible transmission element 3 is merely pushed onto the other ring gear, depending on which type of transmission is to be present after assembly.

BezugszeichenlisteReference List

11: Wellgetriebeharmonic drive
22: Antriebshohlraddrive ring gear
33: flexibles Getriebeelementflexible gear element
44: Abtriebshohlradoutput ring gear
55: Bodenfloor
66: zylindrische Außenumfangsflächecylindrical outer peripheral surface
77: KettenradSprocket
88th: --
99: --
1010: Innenumfangsflächeinner peripheral surface
1111: zylindrischer Abschnitt des Abtriebshohlradscylindrical section of the output ring gear
1212: Sicherungsringlocking ring
1313: Nutgroove
1414: Axialgleitlagerflächeaxial plain bearing surface
1515: Bodenfloor
1616: Zapfencones
1717: Öffnungopening
1818: Verdrehwinkelbegrenzungtorsion angle limitation
1919: antriebsseitige Anschlagkonturdrive-side stop contour
2020: abtriebsseitige Anschlagkonturoutput-side stop contour
2121: --
2222: --
2323: --
2424: --
2525: --
2626: erste Innenverzahnungfirst internal toothing
2727: Bodenfloor
2828: zylindrische Abschnittcylindrical section
2929: Außenverzahnungexternal teeth
3030: zweite Innenverzahnungsecond internal toothing
3131: Wellgeneratorwave generator
3232: Kugellagerball-bearing
3333: Innenringinner ring
3434: Bolzenbolt
3535: KugelBullet
3636: KäfigCage
3737: Außenringouter ring
3838: Einprägungimprint
3939: Durchbrechungbreakthrough
4040: Anlageflankecontact edge
4141: innerer verbreiterter Abschnittinner widened section
4242: äußerer verbreiterter Abschnittouter widened section
4343: innere Randleisteinner rim
4444: Formschlusselementinterlocking element
4545: Vertiefungdeepening
4646: Verstellwelleadjusting shaft
4747: Gegenformschlusselementcounter-locking element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102016216183 A1 [0002]
DE 102017126527 A1 [0003]
DE 102016218575 A1 [0003, 0005]
DE 102017114175 B3 [0004]
DE 102017103988 B3 [0004]
DE 102016205748 B3 [0005]
DE 102017121320 B3 [0005]
DE 102016204784 A1 [0005]
DE 102017111682 A1 [0005]
DE 102017112032 A1 [0005]
DE 102017114069 A1 [0005]
DE 102014202060 A1 [0006]
DE 102018132400 A1 [0006]

Claims

Wave gearing (1), having: - a drive ring gear (2) with a first internal toothing (26) which has a first inner diameter, - a driven ring gear (4) which is arranged coaxially with the drive ring gear (2) and has a second internal toothing (30) which has the has the same internal diameter as the first internal toothing (26), - an annular flexible gear element (3) with an external toothing (29) for engaging in exactly one of the internal toothings (26, 30), characterized in that - the flexible gear element (3) both with the drive ring gear (2) and with the output ring gear (4) and in the rotationally fixed state meshes with the internal teeth (30, 26) of the ring gear (4, 2) that is not permanently connected.

Wave gear after claim 1 , characterized in that the drive ring gear (2) and the driven ring gear (4) form an axial bearing and a radial bearing.

Wave gear after claim 2 , characterized in that the drive ring gear (2) and the driven ring gear (4) form a rotation angle limitation (18).

Harmonic transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the flexible transmission element (3) has positive locking elements (44) with which it engages in counter positive locking elements (47) of the drive ring gear (2) or counter positive locking elements (47) of the output ring gear (4).

Wave gear after claim 4 , characterized in that the flexible gear element (3) is designed as a pot with a bottom (25), the form-fitting elements (44) being designed as recesses (39) in the bottom (27).

Wave gear after claim 5 , characterized in that the recesses (39) are delimited in both circumferential directions of the flexible gear element (3) by contact flanks (40) bent out of the base (27) of the flexible gear element (3).

Wave gear according to one of Claims 4 until 6 , characterized in that the counter form-fitting elements (47) of the drive ring gear (2) and the driven ring gear (4) are of the same design, number and angular positioning.

Method for manufacturing a positive or negative harmonic drive (1) from the same components, with the following steps: - Provision of a pot-shaped internal drive wheel (2) with a first internal toothing (26), - Provision of a pot-shaped, externally toothed, flexible transmission element (3), - Provision of a wave generator (31) designed to deform the flexible transmission element (3), - Provision of a cup-shaped output ring gear (4) with a second internal toothing (30), - in the case of the positive gear, non-rotatable connection of the flexible gear element (3) to the input ring gear (2) and in the case of the negative gear, non-rotatable connection of the flexible gear element (3) to the output ring gear (4), - inserting the wave generator (31) into the flexible gear element (3), - In the case of the positive gear, insert the assembly (46) formed from the wave generator (31) and the flexible gear element (3) into the output ring gear (4), in the case of the negative gear, insert the one made up of the wave generator (31) and the flexible gear element (3) formed assembly (46) in the drive ring gear (2).

Camshaft adjuster with a harmonic drive (1) according to one of Claims 1 until 7 .

Internal combustion engine with a first camshaft, the control time of which can be adjusted by a first camshaft adjuster, and an exhaust camshaft, the control time of which can be adjusted by a second camshaft adjuster, the camshaft adjusters each having a strain wave gear (1) each with a drive ring gear (2), a flexible gear element (3 ) and an output ring gear (4), wherein the flexible gear element (3) is firmly connected to the drive ring gear (2) on one camshaft adjuster and to the output ring gear (4) on the other camshaft adjuster, and the two flexible gear elements (3) are trained the same.