JP7268166B2 - 減速ギアボックス及び減速ギアボックスを調整に対して固設するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気機械式カムシャフト調整装置の調整ギアとしての使用に好適な減速ギアボックスに関する。本発明はまた、特に輸送時または装着時の不整合に対して、減速ギアボックスを固設するための方法に関する。

カムシャフト調整装置は、ＤＥ １０ ２０１６ ２１６ ５９４ Ｂ３から既知であり、意図しない調整に対して、ねじれ防止の助けを借りて固設され得る。この既知のカムシャフト調整装置のねじれ防止は、調整ギアに予荷重を加えるスプリングを備える。カムシャフト調整装置の調整ギアは、弾性伝動要素としての可撓性リングを有する減速ギアボックスとして構成されている。

電気機械式カムシャフト調整装置が調整に対して固設され得るさらなる機構は、ＤＥ １０ ２００８ ０２２ ９３１ Ａ１およびＤＥ １０ ２００８ ０２２ ９３２ Ａ１の文書から既知である。これらの場合には、スワッシュプレートトランスミッションが、カムシャフト調整装置の調整ギアとして提供されている。

係止要素を有する、内燃機関用の位相調整器、すなわちカムシャフト調整装置は、ＤＥ １０ ２００９ ０１９ ３９７ Ｂ４から既知である。このカムシャフト調整装置が動作しているとき、係止要素は、駐車位置にある。係止要素の係止位置から駐車位置へのシフトは、加圧油または加圧空気によって可能である。

本発明の目的は、上述の先行技術と比べてさらに発展し、意図しない調整に対して固設され得、ねじれ防止機構の取り扱いの際立った容易さを提供し、かつ減速ギアボックスの構成要素の構造の浸食を出来る限り回避する減速ギアボックスを提供することである。

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を有する減速ギアボックスによって達成される。この目的はまた、請求項１０に記載の、調整に対して減速ギアボックスを固設するための方法によっても達成される。固設方法に関連して以下に説明される本発明の構成および利点は、機構、すなわち、ねじれ防止機構を有する減速ギアボックスにも同様に適用され、逆も同様である。

それ自体既知の基本概念では、減速ギアボックスは、３つの接続要素、すなわち、全体として回転され得るハウジングの形態の入力要素、調整されるシャフト、特にカムシャフトに接続される出力要素、および調整要素と、これらの３つの接続要素のうちの２つの間で動作するねじれ防止機構と、を備える。

本発明によれば、ねじれ防止機構は、接続要素のすべてと同心であり、３つの接続要素のうちの１つと相互係止して協働し、かつ別の接続要素と摩擦協働するねじれ防止要素を備える。動作するねじれ防止が達成され得ること、および従来の減速ギアボックスが、特に輸送または装着時に、任意の構成要素の形状的な変更なしに、位置ずれに対して固設され得ることの両方が、示されてきた。

好適な実施形態では、ねじれ防止要素は、入力要素と摩擦協働し、かつ調整要素と相互係止して協働するように配置され得る、特にプラスチックで作製された固設リングである。

この場合、相互係止して作用するねじれ防止輪郭は、好ましくは、減速ギアボックスの波動発生器の内側リングに固定して接続された２つのボルトによって、調整要素の側に形成される。２つのボルトは、減速ギアボックスと、調整要素、すなわち、ボルトを含む波動発生器の内側リングを駆動する電気モータとの間の軸方向オフセットを補正する補正カップリングとしてのオルダムカップリングの一部であり得る。

固設リングは、射出成形によって効率的に製造され得る。有利な実施形態では、固設リングはＵ字型になっている。この場合、調整要素のボルトと直接協働する、相互係止して作用するねじれ防止輪郭は、固設リングのＵ形状の波形内側部分を介して、固設リングによって形成される。同時に、この実施形態の固設リングは、入力要素、すなわち、減速ギアボックスのハウジングに関して摩擦式ねじれ防止のために提供されるＵ形状のなめらかな外側部分を有する。

径方向外側に方向付けられたフランジは、好ましくは、固設リングによって示されるＵ形状の上に成形され、このフランジは、固設リングが挿入されたときに、入力要素の端面に寄りかかる。より容易な取り扱いのために、接続要素から固設リングを手動で取り外すのに好適なタブが、このフランジ上に成形され得る。

固設リングは、名前が挙げられた要素の間の、入力要素に対する調整要素の任意の位置に配置され得るという利点を有する。固設リング自体も、任意の所望の角度位置にあり得る。

減速ギアボックスを調整ギアとして含むカムシャフト調整装置の装着時に、減速ギアボックスを作用させるために提供される電気モータが減速ギアボックスに取り付けられる場合、減速ギアボックスの入力要素と出力要素との間の確定された角度関係が最初に設定され得、固設リングの助けを借りて保持され得る。調整要素の角度位置は、この時点では無関係である。次に、補正カップリングおよび電気モータが、調整要素に取り付けられなければならない。これは、工具なしで容易に行われ得る、減速ギアボックスから固設リングを取り外した後にのみ可能である。したがって、減速ギアボックスが係止されているときに電気モータを装着することは、関連する原理により無視する。

摩擦的に／相互係止して作動し、互いに対して固定される要素の各角度位置で一様に動作する固設リングは、自動生産ラインでの使用にも好適である。

一般に、減速ギアボックスが調整に対して固設される方法は、固設リングとハウジングとの間に摩擦接続が行われ、かつ同時に固設リングと調整要素との間に相互係止接続が行われるように、固設リングが、減速ギアボックスの調整要素とハウジングとの間に挿入されることを特徴とする。

減速ギアボックスは、電気機械式カムシャフト調整装置としてだけでなく、産業用途、例えば、産業用ロボットまたは工作機械にも使用され得る。

以下、本発明の例示的な実施形態を、図面によって、より詳細に説明する。

挿入されたねじれ防止を有する電動式カムシャフト調整装置の減速ギアボックスの斜視図を示す。 図１による配置の断面図を示す。 減速ギアボックスの固設リングを示す。

参照番号１によって全体が識別される減速ギアボックスは、内燃機関、すなわち往復ピストン機関のカムシャフトをそのクランクシャフトに対して調整するために使用される電動式カムシャフト調整装置（さらに図示せず）の一部である。

カムシャフト調整装置を含む減速ギアボックス１の原理機能に関しては、冒頭に引用した先行技術を参照されたい。

調整ギアとして使用される減速ギアボックス１は、３軸ギアである。共通の軸、すなわちカムシャフトの回転軸を中心に回転可能であり、各々が外部構成要素、すなわち減速ギアボックス１に属さない構成要素と直接相互作用する３つの要素は、一般に、接続要素２、９、１３と呼ばれる。これは、ハウジングとして構成された入力要素２と、調整要素９と、リングギアとして構成された出力要素１３と、を含む。

入力要素２は、例示的な実施形態では、いくつかの部品で構成され、カムシャフト調整装置が動作するときに、クランクシャフトによって駆動されるスプロケット３を備え、スプロケット３は、クランクシャフトの半分の速度で回転する。出力要素１３は、調整されるカムシャフトへの回転不能な接続のために提供される。調整要素９は、波動発生器７の一部である転がり軸受８の内側リングとして構成されている。波動発生器７は、補正カップリング、すなわちオルダムカップリングを介して電気モータ（図示せず）、例えば、ブラシレス同期モータによって駆動される。補正カップリングは、カムシャフト調整装置が完全に組み立てられると２つのボルト１４が係合するオルダム板（図示せず）を有する。ボルト１４は、上述の転がり軸受の内側リング内に締結され、調整要素９に割り当てられる。

調整要素９が入力要素２の速度で回転する限り、カムシャフトも、出力要素１３と一緒にこの速度で回転する。したがって、カムシャフトの位相調整は、減速ギアボックス１のこの動作状態では起こらない。

転がり軸受リングとして構成された、調整要素９の外側輪郭が、円形形状から逸脱する。それ自体既知の様式で、調整要素９は、転動体１０、すなわちボールのための非円形の楕円型転走路を形成する。ボール１０が内部を転動する、関連付けられた外側リング１１は、調整要素９とは対照的に、調整要素９の非円形形状に恒久的に適合するように、可撓性であるように構成されている。外側リング１１は、次に、外歯を備え、可撓性リングとも呼ばれる可撓性伝動要素１２によって囲まれている。

可撓性リング１２の外歯は、２つの径方向に反対の点で、スプロケット３の内歯および出力要素１３の内歯と係合する。スプロケット３は、同様に入力要素２に割り当てられているハウジング要素４にねじ６によって、固定して接続されている。さらに、入力要素２は、調整されるカムシャフトに対向する、減速ギアボックス１の端面上に位置付けられているハウジングカバー５が割り当てられる。出力要素１３は、ハウジングカバー５によって、減速ギアボックス１内で軸方向に固設されている。ハウジング要素４は、外側リング１１を固設し、それによって、波動発生器７全体を減速ギアボックス１内で反対の軸方向に固設する働きをする。

可撓性リング１２、入力要素２、および出力要素１３の歯の異なる歯数は、入力要素２に対する調整要素９の完全な１回転が、入力要素２と出力要素１３との間の比較的小さな枢動をもたらし、実装されることを、それ自体既知の方式で、確実にする。ここで、カップリングステージは、可撓性リング１２と入力要素２との間か、または可撓性リング１２と出力要素１３との間のいずれかで形成され得る。それに応じて、減速ギアボックスの伝動ステージが、可撓性リング１２および出力要素１３によって、または可撓性リング１２と入力要素２との間のいずれかで形成される。前者の場合、減速ギアボックス１は、プラスギアであり、後者の場合、減速ギアボックス１は、マイナスギアである。

電気モータが減速ギアボックス１に装着される前に、電気モータは最初、定義された位置に閉じ込められる。このために、一方では、減速ギアボックス１の接続要素に割り当てられる２つの要素２、９、すなわち入力要素２および調整要素９によって形成され、他方では、固設リングの形態のねじれ防止要素１８によって形成される、ねじれ防止機構１５が提供される。

固設リング１８は、その外側で入力要素２と摩擦的に協働し、その内側で調整要素９と相互係止して協働する。射出成形によって製造されたプラスチック部品である固設リング１８は、断面において、Ｕ形状１９を示す。

内側の波形部分２０は、Ｕ形状１９によって形成され、調整要素９と固設リング１８との間に生じ得る相互係止式ねじれ防止に割り当てられ得る。相互係止式ねじれ防止は、調整要素９の側の内側ねじれ防止輪郭１６と、固設リング１８の側の外側ねじれ防止輪郭１７とによって構成される。ここで、内側ねじれ防止輪郭１６は、減速ギアボックス１内にすでに存在する部品によって、すなわちボルト１４によって提供される。関連付けられた外側ねじれ防止輪郭１７は、固設リング１８の環状に閉じた波形部分２０の形態である。

波形部分２０は、同様に固設リング１８のＵ形状１９によって形成されている外側のなめらかな部分２１によって同心に囲まれている。例示的な実施形態では、外側の環状部分２１は、ハウジング要素４の円筒状の内周面と接触する。いずれにしても、なめらかな部分２１は、固設リング１８と入力要素２との間の摩擦的に作用するねじれ防止の一部である。

固設リング１８の径方向外側に方向付けられたフランジ２２は、外側の円筒部分２１に隣接する。図１および図２による配置では、このフランジ２２は、ハウジング要素４の端面上に載っている。フランジ２２から延在するタブ２３も見えるが、このタブ２３は、減速ギアボックス１から固設リング１８を簡単に手動で取り外すために使用される。カムシャフト調整装置の電気モータの減速ギアボックス１への取り付けは、固設リング１８を取り外してのみ可能である。

１ 減速ギアボックス
２ ハウジング、入力要素
３ スプロケット
４ ハウジング要素
５ ハウジングカバー
６ ねじ
７ 波動発生器
８ 転がり軸受
９ 内側リング、調整要素
１０ 転動体
１１ 外側リング
１２ 可撓性リング、可撓性伝動要素
１３ 出力リングギア、出力要素
１４ ボルト
１５ ねじれ防止機構
１６ 内側ねじれ防止輪郭
１７ 外側ねじれ防止輪郭
１８ ねじれ防止要素、固設リング
１９ Ｕ形状
２０ 内側の波形部分
２１ 外側のなめらかな部分
２２ フランジ
２３ タブ

Claims (9)

1. 減速ギアボックスであって、３つの接続要素（２、９、１３）、すなわち、入力要素（２）、出力要素（１３）、および調整要素（９）と、前記接続要素（２、９、１３）間で作動するねじれ防止機構（１５）と、を有し、前記ねじれ防止機構（１５）が、前記接続要素（２、９，１３）と同心であり、前記調整要素（９）と相互係止して協働し、かつ前記入力要素（２）と摩擦協働するねじれ防止要素（１８）を備え、
   前記ねじれ防止要素（１８）は外側に環状部分（２１）を有し、前記環状部分（２１）は前記入力要素（２）の一部であるハウジング要素（４）の円筒状の内周面と半径方向で接触することで摩擦協働することを特徴とする、減速ギアボックス。
2. 減速ギアボックスであって、３つの接続要素（２、９、１３）、すなわち、入力要素（２）、出力要素（１３）、および調整要素（９）と、前記接続要素（２、９、１３）間で作動するねじれ防止機構（１５）と、を有し、前記ねじれ防止機構（１５）が、前記接続要素（２、９，１３）と同心であり、前記調整要素（９）と相互係止して協働し、かつ前記入力要素（２）と摩擦協働するねじれ防止要素（１８）を備え、
   前記調整要素（９）の側の相互係止式ねじれ防止輪郭（１６）が、波動発生器（７）の内側リングに固定して接続されている２つのボルト（１４）によって形成されていることを特徴とする、減速ギアボックス。
3. 前記波動発生器（７）は補正カップリングを介して対応する電気モータによって駆動されるように構成され、前記２つのボルト（１４）が、前記補正カップリングの構成要素であることを特徴とする、請求項２に記載の減速ギアボックス。
4. 前記ねじれ防止要素（１８）の側の相互係止式ねじれ防止輪郭（１７）が、前記ねじれ防止要素（１８）のＵ形状（１９）の波形内側部分（２０）によって形成されていることを特徴とする、請求項２または３に記載の減速ギアボックス。
5. 前記環状部分（２１）は、前記入力要素（２）に関する前記摩擦協働のためにＵ形状（１９）の外側部分に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の減速ギアボックス。
6. フランジ（２２）が、前記ねじれ防止要素（１８）によって示される前記Ｕ形状の上に形成され、前記フランジが、前記入力要素（２）上に載るように提供されていることを特徴とする、請求項４または５に記載の減速ギアボックス。
7. 前記ねじれ防止要素（１８）を前記接続要素（２、９，１３）から手動で取り外すのに好適なタブ（２３）が、前記フランジ（２２）上に形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の減速ギアボックス。
8. 減速ギアボックス（１）を調整に対して固設するための方法であって、以下のステップ、すなわち、
   全体として回転され得、入力要素（２）として機能するハウジングと、波動発生器（７）の構成要素として構成された調整要素（９）と、を有する減速ギアボックス（１）を提供するステップと、
   ねじれ防止装着または輸送係止具としての固設リング（１８）を提供するステップと、
   前記固設リング（１８）と前記入力要素（２）との間の摩擦協働と、前記固設リング（１８）と前記調整要素（９）との間の相互係止する協働とが同時に生じるように、前記調整要素（９）と前記入力要素（２）との間に前記固設リング（１８）を挿入するステップと、
   を有し、前記固設リング（１８）は外側に環状部分（２１）を有し、前記環状部分（２１）は前記入力要素（２）の一部であるハウジング要素（４）の円筒状の内周面と半径方向で接触することで摩擦協働する、方法。
9. 前記固設リング（１８）の前記挿入後、前記入力要素（２）が、１つの構成要素に、前記調整要素（９）が静止しているときに前記構成要素の相対的調整が防止されるように、固定され、固定後、前記固設リング（１８）が取り外される、請求項８に記載の方法。

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