WO2017101917A1 - Elastisches zahnrad eines wellgetriebes - Google Patents

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WO2017101917A1
WO2017101917A1 PCT/DE2016/200470 DE2016200470W WO2017101917A1 WO 2017101917 A1 WO2017101917 A1 WO 2017101917A1 DE 2016200470 W DE2016200470 W DE 2016200470W WO 2017101917 A1 WO2017101917 A1 WO 2017101917A1
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flange
gear
elastic gear
elastic
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PCT/DE2016/200470
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Tobias Preuß
Rainer Ottersbach
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
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    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
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    • F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • F16H2049/003—Features of the flexsplines therefor

Definitions

  • the invention relates to an elastic gear for a particular suitable for use of a device for varying the compression ratio of an internal combustion engine wave gear, wherein the gear has a provided for attachment to a housing member flange.
  • Corrugated gears which in any case have an elastic gear, are known for example from EP 0 514 829 B1 and EP 0 741 256 B1.
  • the compliant gear has a thick hub portion, which is attachable to a housing member of the transmission, wherein a plurality of attachment points is provided.
  • the compliance of the gear is achieved by areas of thin cross section within the gear.
  • the known transmission should be used in small robots or precision machines.
  • Corrugated gears which are intended for use in internal combustion engines, namely in electric camshaft adjusters of reciprocating engines, are known, for example, from DE 1 0 2004 009 128 A1, from DE 10 201 3 220 220 A1 and from DE 1 0 2014 202 060 A1 known.
  • the invention has for its object to further develop a wave gear relative to the prior art, in particular with regard to a particularly favorable ratio between the deformability of an elastic toothed transmission element and the durability of the transmission, with a total of a compact design and a particular suitability for devices for adjustment the compression ratio of reciprocating engines should be given.
  • a transmission having at least one elastic toothed wheel according to the invention comprises a housing component to which the elastic toothed wheel is fastened.
  • the elastic gear may have a pot shape, wherein it may be part of a pot gear.
  • a radially outwardly directed flange of the toothed wheel is held on the housing component by means of a connection arrangement which has a plurality of recesses for fastening, in particular screwing points, in order to fix the elastic toothed wheel in the circumferential direction on a further component, for example a sprocket.
  • the recesses for attachment are from the outer edge of the
  • the recesses for attachment are circular and adapted in diameter to mounting screws.
  • the elastic gear held on the housing with directional rigidity has a cylindrical toothed portion attached to the flange, that is, the radially outwardly extending portion, as a cylinder portion.
  • the toothing of the cylinder section is preferably an external toothing, which meshes with a housing-fixed internal toothing of the gearbox. This consists of two sections, namely the cylindrical and the flat gene, annular portion formed elastic gear is also referred to as an elastic angle ring or elastic collar sleeve.
  • the flange has, in addition to the recesses for fastening, further passage recesses.
  • These further naturalgangsausneh- ments may deform during operation of a wave gear with the gear according to the invention and thus solve the conflict of goals of the deforming cylinder portion with the stiffening effect unfolding flange.
  • the flange is particularly stressed in the region of the recesses for attachment. In these he is firmly connected to a gear fixed or another non-rotatable component. As a result, deformation of the flange is particularly difficult in the region of this connection. Due to the recesses for attachment of the flange is simultaneously reduced at these points in its width, so that here the highest loads occur and can lead to cracks without the inventive design.
  • the flange is indeed weakened; At the same time, however, they relieve it of the dynamic deformations, so that flexing work can be done.
  • the reduction of the stiffness of the flange causes the stresses and strains in the highest loaded transition radius to be reduced.
  • the elastic gear In the critically loaded areas, the elastic gear is thereby more flexible, while in the less deformed areas, the elastic gear is not weakened.
  • the holes provided in comparison to a mere reduction in thickness allow the material to evade significantly more so as to reduce the stress peaks and counteract material fatigue.
  • the relieving passage recesses spatially close to the recesses for attachment.
  • the structural weakening of the flange can be introduced through a partial recess in the region of the introduction of force to the sprocket flange.
  • the passage recesses can be adapt to the shape of the recesses for attachment. If these are designed, for example, as holes with a circular diameter, the through-holes can pick up the bore radius and be formed as curved slots, so that the distance between the two recesses is constant over a partial angle range.
  • the passage recesses are arranged in the circumferential direction between the recesses for attachment. They are thus at the same radial height and are preferably arranged symmetrically between two recesses for attachment. It is provided in an embodiment that exactly one through-hole between each two recesses is arranged for attachment. In another embodiment, it may also be several, which are then preferably the same design.
  • the passage recesses are formed in one embodiment as slots.
  • the oblong holes may have a substantially constant width and preferably extend in the circumferential direction. It is not necessary that the
  • Elongated holes have a constant curvature; rather, it is provided that these are adapted to the shape of the recesses for attachment.
  • the slot width varies in order to ensure optimum deformation.
  • the width of the elongated holes is preferably smaller than the width of the through-holes, and the length of the elongated holes is preferably longer than the length of the through-holes.
  • the number of passage recesses preferably corresponds to the number of recesses for attachment.
  • the passage recesses may be curved in the direction of the recess of the attachment and thus enclose this over a certain angular range. Since the area immediately around the recesses for attachment is particularly stiff, a relief of the material is particularly effective in the immediate vicinity of the recesses for attachment. In particular, the through-holes may be curved to form part-ring grooves around the recesses for attachment.
  • the wall thickness of the cylindrical portion of the gear agrees in production engineering advantageous embodiments with the wall thickness of the flange.
  • the flange is not thickened even in the area of attachment points.
  • Particularly efficient is the gear as
  • one-piece sheet metal part to produce It is not necessary to introduce targeted material removal in order to produce a compliance in the axial direction.
  • Be held housing component wherein for the production of an additional axial clearance intermediate parts, for example in the form of discs or more complex shaped spacers, between the bolts, the flange and the housing component can be inserted.
  • the entire flange is preferably flat.
  • the housing component, to which the elastic toothed wheel is attached may be a drive wheel of the transmission which can be driven by means of a traction means. Otherwise, such a drive wheel is preferably rotatably connected to said housing member.
  • the advantage of the invention is in particular that a particularly high precision in terms of the transmission of rotational movements is achieved by the partial decoupling of the cylindrical portion of the elastic gear relative to the flange, wherein operational deformations of a toothed, cylindrical portion of the gear in the radial direction unhindered possible are.
  • the transmission according to the application is particularly suitable for use in an electric camshaft adjuster with an electrically driven actuating shaft.
  • an electric camshaft adjuster with an electrically driven actuating shaft.
  • the transmission is usable in a device which serves to adjust a variable compression in a reciprocating engine.
  • FIG. 1 is a frontal plan view of an elastic gear of a wave gear, a longitudinal section through the wave gear of FIG .. 1
  • Fig. 6 shows a second inventive elastic gear in cross-section
  • Figures 1 to 3 show an embodiment of a generally designated by the reference numeral 1 transmission, which is designed as a wave gear and has an elastic gear 2.
  • the transmission 1 is part of an electric camshaft adjuster of an internal combustion engine as a highly geared transmission. With regard to the basic function of the transmission 1, reference is made to the cited prior art.
  • the transmission 1 has a housing component 3, which is directly or indirectly via a traction means, not shown, that is a belt or a chain, from the crankshaft of the internal combustion engine, that is, a gasoline or diesel engine, driven.
  • the rotational movement of the housing member 3 is transmitted without play to the elastic gear 2 by means of bolts 4 which are fixed in the drive wheel 3.
  • Recesses for fastening 5 of the elastic gear 2, through which a respective bolt 4 is inserted, have a circular shape. Screw heads of the bolts 4 are denoted by 6.
  • the transmission 1 has five bolts 4 for fastening the elastic toothed wheel 2 to the housing component 3.
  • the deformations of the elastic gear 2 are formed by a designated wave generator 9, which has a designated 1 2 outer ring and an elliptical inner ring 1 0.
  • the outer ring 1 2 adapts in any operating state of the elliptical shape of the inner ring 10.
  • the elastic gear 2 in turn directly surrounds the outer ring 12 while adapting to its non-circular shape.
  • the wave generator 9 roll balls 1 1 as rolling elements.
  • the assuming an elliptical shape outer ring 12 presses the elastic gear 2 at two diametrically opposite locations against an internally toothed output gear 13. This in turn is rotatably connected to a camshaft of the internal combustion engine.
  • the elastic gear 2 has a cylindrical, toothed portion 15 and a subsequent, radially outwardly extending flange 16, wherein the recesses 5 are in the flange 16.
  • the toothing designated by 7, in the present case an outer toothing, of the elastic toothed wheel 2 is located on the cylindrical section 15.
  • the inner ring 10 of the wave generator 9 is set in rotation by an electric drive device, not shown. When the inner ring 1 0 driving shaft is an actuating shaft; the transmission 1 total of a three-shaft transmission.
  • FIG. 2 The section of FIG. 2 is laid by one of the bolts 4. Overall, the gear 1 according to the number of bolts 4 five exempt peripheral portions 17. Between two peripheral sections 17 there is in each case an attachment point denoted by 14, shown in FIG. At the fastening points 14, the flange 16 makes contact with the housing component 3, the flange 16 being in this embodiment. tion form with the interposition of an intermediate piece 18 and an attachment piece 19 is held by means of the bolt 4 on the housing part 3.
  • Figures 3 to 5 show a first inventive elastic gear 2.
  • the elastic gear has a toothing 7 as external teeth, which is arranged on a cylinder portion 15.
  • the cylinder section 15 is adjoined by the flange 16, which is angled approximately 90 °. At the transition point thus a kink area 21 is present.
  • the flange 16 has five recesses 5 for attachment.
  • At the same radial height, but angularly offset from the recesses 5 for fastening passage openings 20 are arranged, which are arranged equidistantly from each other and to the recesses 5.
  • the passage recesses 20 reduce formed as slots and arranged rotationally symmetrical to make the flange rotationally symmetrical softer.
  • the elastic gear 2 with a component, such as a sprocket of a camshaft adjuster bolted.
  • the elastic gear 2 of the second embodiment of Figures 6 and 7 corresponds to the arrangement of the through holes 20 to the first embodiment.
  • it has an annular shoulder 22 which divides the flange 16 into an outer flange region 23 and an inner flange region 24.
  • the inner flange portion 24 may be angled to the outer flange portion 23.
  • the passage recesses 20 are arranged at the radial height of the annular shoulder 22. Its angular position corresponds to that of the recesses 5 for attachment in order to optimally relieve the areas which are heavily loaded around the recesses 5.

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Abstract

Elastisches Zahnrad (2) für ein Wellgetriebe (1) mit einem Zylinderabschnitt (15), der eine Verzahnung (7) aufweist, und mit einem Flansch (16), der einteilig mit dem Ringbereich ausgebildet ist und Ausnehmungen (5) zur Befestigung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (16) zusätzlich zu den Ausnehmungen (5) zur Befestigung Durchgangsausnehmungen (20) aufweist.

Description

Elastisches Zahnrad eines Wellqetriebes
Die Erfindung betrifft ein elastisches Zahnrad für ein insbesondere zur Verwendung einer Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine geeignetes Wellgetriebe, wobei das Zahnrad einen zur Befestigung an einem Gehäusebauteil vorgesehenen Flansch aufweist.
Wellgetriebe, die in jedem Fall ein elastisches Zahnrad aufweisen, sind zum Beispiel aus der EP 0 514 829 B1 sowie aus der EP 0 741 256 B1 bekannt. In beiden Fällen weist das nachgiebige Zahnrad einen dicken Nabenbereich auf, welcher an einem Gehäusebauteil des Getriebes befestigbar ist, wobei eine Mehrzahl an Befestigungsstellen vorgesehen ist. Die Nachgiebigkeit des Zahnrads wird durch Bereiche dünnen Querschnitts innerhalb des Zahnrads erreicht. Die bekannten Getriebe sollen in kleinen Robotern oder Präzisionsmaschinen einsetzbar sein.
Wellgetriebe, die zur Verwendung in Brennkraftmaschinen, nämlich in elektrischen Nockenwellenverstellern von Hubkolbenmotoren, vorgesehen sind, sind zum Beispiel aus der DE 1 0 2004 009 128 A1 , aus der DE 10 201 3 220 220 A1 sowie aus der DE 1 0 2014 202 060 A1 bekannt.
Bei der Verstellung entstehen in einem elastischen Zahnrad, das einen versteifenden Flansch aufweist, hohe Spannungen durch Verformung. Insbesondere an den Übergangsstellen, an denen das elastische Zahnrad beispielsweise mit einem massiven Kettenrad verbunden ist, kann es zu einer dauerhaften Schädigung des Bauteils kommen. Um die Schädigung zu verhindern, ist in US 4 619 156 A1 vorgeschlagen, den Flanschbereich mit Ausnehmungen zu versehen oder die beiden Bereiche durch einen Balg zu verbinden. Beide Varianten ermöglichen eine radiale Flexibilität, die die Lebensdauer des Bauteils steigert. Allerdings eignet sich ein derartiges Zahnrad nur zur Übertragung geringer Momente.
Aufgabe der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wellgetriebe gegenüber dem Stand der Technik insbesondere hinsichtlich eines besonders günstigen Verhältnisses zwischen der Verformbarkeit eines elastischen, verzahnten Getriebeelementes und der Dauer- haltbarkeit des Getriebes weiterzuentwickeln, wobei insgesamt ein kompakter Aufbau sowie eine besondere Eignung für Vorrichtungen zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses von Hubkolbenmotoren gegeben sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein flexibles Zahnrad eines Well- getriebes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Ein mindestens ein erfindungsgemäßes elastisches Zahnrad aufweisende Getriebe umfasst ein Gehäusebauteil, an welchem das elastische Zahnrad befestigt ist. Das elastische Zahnrad kann eine Topfform aufweisen, wobei es Teil eines Topfgetriebes sein kann.
Ein radial nach außen gerichteter Flansch des Zahnrads ist am Gehäusebauteil mittels einer Verbindungsanordnung gehalten, welche mehrere Ausnehmungen zur Be- festigung, insbesondere Verschraubungsstellen, aufweist, um das elastische Zahnrad in Umfangsrichtung an einem weiteren Bauteil, beispielsweise einem Kettenrad, zu fixieren. Die Ausnehmungen zur Befestigung sind von dem äußeren Rand des
Flanschs beabstandet. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen zur Befestigung kreisförmig ausgebildet und in ihrem Durchmesser an Befestigungsschrauben angepasst.
Das mit richtungsabhängiger Steifigkeit am Gehäuse gehaltene elastische Zahnrad weist einen an den Flansch, das heißt den sich in Radialrichtung nach außen erstreckenden Abschnitt, anschließenden zylindrischen, verzahnten Abschnitt als Zylinderabschnitt auf. Bei der Verzahnung des Zylinderabschnitts handelt es sich vorzugswei- se um eine Außenverzahnung, die mit einer gehäusefesten Innenverzahnung des Getriebes kämmt. Das aus zwei Abschnitten, nämlich dem zylindrischen und dem flächi- gen, ringförmigen Abschnitt gebildete elastische Zahnrad wird auch als elastischer Winkelring oder elastische Kragenhülse bezeichnet.
Der Flansch weist erfindungsgemäß zusätzlich zu den Ausnehmungen zur Befesti- gung weitere Durchgangsausnehmungen auf. Diese weiteren Durchgangsausneh- mungen können sich während des Betriebes eines Wellgetriebes mit dem erfindungsgemäßen Zahnrad verformen und somit den Zielkonflikt des sich verformenden Zylinderabschnitts mit dem eine versteifende Wirkung entfaltenden Flansches lösen. Der Flansch ist besonders belastet im Bereich der Ausnehmungen zur Befestigung. In die- sen ist er mit einem getriebefesten oder einem anderen drehfesten Bauteil fest verbunden. Dadurch ist besonders im Bereich dieser Anbindung eine Verformung des Flansches erschwert. Aufgrund der Ausnehmungen zur Befestigung ist der Flansch gleichzeitig an diesen Stellen in seiner Breite reduziert, so dass hier die höchsten Belastungen auftreten und ohne die erfindungsgemäße Ausbildung zu Rissen führen können.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Durchgangsausnehmungen wird der Flansch zwar weiter geschwächt; gleichzeitig entlasten sie diesen aber von den dynamischen Verformungen, so dass Walkarbeit geleistet werden kann. Die Verringe- rung der Steifigkeit des Flansches bewirkt, dass die Spannungen und Dehnungen im höchstbelasteten Übergangsradius reduziert werden. In den kritisch belasteten Bereichen wird das elastische Zahnrad dadurch flexibler, während in den weniger verformten Bereichen das elastische Zahnrad nicht geschwächt ist. Die im Vergleich zu einer bloßen Dickenreduzierung vorgesehenen Löcher erlauben es dem Material, erheblich stärker auszuweichen, damit die Spannungsspitzen zu reduzieren und der Materialermüdung entgegen zu wirken.
Es ist daher bevorzugt vorgesehen, die entlastenden Durchgangsausnehmungen räumlich nah an den Ausnehmungen zur Befestigung anzuordnen. Die strukturelle Schwächung des Flansches kann durch eine partielle Ausnehmung im Bereich der Krafteinleitung zum Kettenradflansch eingebracht werden. Weiterhin bevorzugt ist es, die Durchgangsausnehmungen an die Form der Ausnehmungen zur Befestigung anzupassen. Sind diese beispielsweise als Bohrungen mit kreisrundem Durchmesser ausgebildet, können die Durchgangsausnehmungen den Bohrungsradius aufgreifen und als gebogene Langlöcher ausgebildet sein, so dass der Abstand zwischen den beiden Ausnehmungen über einen Teilwinkelbereich konstant ist.
In einer Ausbildungsform sind die Durchgangsausnehmungen in Umfangsrichtung gesehen zwischen den Ausnehmungen zur Befestigung angeordnet. Sie liegen damit auf gleicher radialer Höhe und sind vorzugsweise symmetrisch zwischen zwei Ausnehmungen zur Befestigung angeordnet. Dabei ist in einer Ausbildungsform vorgesehen, dass genau eine Durchgangsausnehmung zwischen jeweils zwei Ausnehmungen zur Befestigung angeordnet ist. In einer anderen Ausbildungsform können es auch mehrere sein, wobei diese dann vorzugsweise gleich ausgebildet sind.
In einer nächsten Ausbildungsform ist vorgesehen, die Durchgangsausnehmungen radial zwischen den Ausnehmungen zur Befestigung und dem Zylinderabschnitt anzuordnen. Dies ist vorteilhaft, weil sich dann die Verformungen möglichst nah am stabilisierenden Flansch abgefangen werden können. Besonders bevorzugt ist eine An- Ordnung, bei der die Winkelerstreckung der Durchgangsausnehmungen die der Ausnehmungen zur Befestigung überstreicht.
Die Durchgangsausnehmungen sind in einer Ausgestaltung als Langlöcher ausgebildet. Die Langlöcher können eine im Wesentlichen konstante Breite aufweisen und er- strecken sich vorzugsweise in Umfangsrichtung. Es ist nicht erforderlich, dass die
Langlöcher eine konstante Krümmung aufweisen; vielmehr ist vorgesehen, dass diese an die Gestalt der Ausnehmungen zur Befestigung angepasst sind. Dazu kann in einer anderen Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Langlochbreite variiert, um eine optimale Verformung zu gewährleisten. Die Breite der Langlöcher ist vorzugsweise kleiner als die Breite der Durchgangsausnehmungen, und die Länge der Langlöcher ist vorzugsweise länger als die Länge der Durchgangsausnehmungen.
Die Anzahl der Durchgangsausnehmungen entspricht vorzugsweise der Anzahl der Ausnehmungen zur Befestigung.
Die Durchgangsausnehmungen können in Richtung der Ausnehmung der Befestigung gekrümmt sein und dieses damit über einen bestimmten Winkelbereich einfassen. Da der Bereich unmittelbar um die Ausnehmungen zur Befestigung besonders steif ist, ist in der unmittelbaren Nähe der Ausnehmungen zur Befestigung eine Entlastung des Materials besonders effektiv. Insbesondere können die Durchgangsausnehmungen so gekrümmt sein, dass sie Teilringnuten um die Ausnehmungen zur Befestigung bilden.
Die Wandstärke des Zylinderabschnitts des Zahnrades, gemessen außerhalb der Verzahnung, stimmt in fertigungstechnisch vorteilhaften Ausführungsformen mit der Wandstärke des Flansches überein. Insbesondere ist der Flansch auch im Bereich der Befestigungsstellen nicht verdickt. Besonders rationell ist das Zahnrad als
einstückiges Blechteil herstellbar. Es ist nicht erforderlich, gezielte Materialabtragun- gen zur Herstellung einer Nachgiebigkeit in axialer Richtung einzubringen.
Der sich in Radialrichtung erstreckende, im Wesentlichen in einer einzigen Ebene liegende Flansch des elastischen Zahnrades kann mit Hilfe von Bolzen am
Gehäusebauteil gehalten sein, wobei zur Herstellung eines zusätzlichen Axialspiels Zwischenteile, beispielsweise in Form von Scheiben oder komplexer geformten Abstandsstücken, zwischen den Bolzen, dem Flansch und dem Gehäusebauteil eingelegt sein können. Der gesamte Flansch ist vorzugsweise eben.
Bei dem Gehäusebauteil, an welchem das elastische Zahnrad befestigt ist, kann es sich um ein mittels eines Zugmittels antreibbares Antriebsrad des Getriebes handeln. Ansonsten ist ein solches Antriebsrad vorzugsweise drehfest mit dem genannten Gehäusebauteil verbunden.
Der zwischen der in Umfangsrichtung gewünschten Steifigkeit und der in Axialrichtung gewünschten Nachgiebigkeit der Anbindung des elastischen Zahnrades an das Gehäuse bestehende Zielkonflikt ist besonders gut lösbar durch Ausführungsformen, bei denen nicht mehr als fünf Befestigungsstellen, beispielsweise genau fünf Befestigungsstellen, vorgesehen sind.
Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass durch die partielle Entkopplung des Zylinderabschnitts des elastischen Zahnrades gegenüber dem Flansch in axialer Richtung eine besonders hohe Präzision hinsichtlich der Übertragung von Drehbewegungen erreicht ist, wobei betriebsbedingte Verformungen eines verzahnten, zylindrischen Abschnitts des Zahnrades in radialer Richtung ungehindert möglich sind.
Das anmeldungsgemäße Getriebe ist besonders zur Verwendung in einem elektrischen Nockenwellenversteller mit elektrisch angetriebener Stellwelle geeignet. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die Dokumente DE 10 2013 220 220 A1 und DE 1 0 2013 220 221 A1 verwiesen. Ebenso ist das Getriebe in einer Vorrichtung verwendbar, welche der Einstellung einer variablen Verdichtung in einer Hubkolbenmaschine dient.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierin zeigen, teilweise schematisiert:
Fig. 1 eine stirnseitige Draufsicht auf ein elastisches Zahnrad eines Wellgetriebes, einen Längsschnitt durch das Wellgetriebe nach Fig. 1
Fig. 3 ein erstes erfindungsgemäßes elastisches Zahnrad im Querschnitt,
das elastische Zahnrad nach Figur 3 in einer perspektivischen Schräg ansieht,
das elastische Zahnrad nach Figur 3 im Längsschnitt,
Fig. 6 ein zweites erfindungsgemäßes elastisches Zahnrad im Querschnitt und
das elastische Zahnrad nach Figur 6 in einer perspektivischen Schrägansicht.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten Getriebes, welches als Wellgetriebe ausgebildet ist und ein elastisches Zahnrad 2 aufweist. Das Getriebe 1 ist als hoch untersetztes Getriebe Teil eines elektrischen Nockenwellenverstellers einer Brennkraftmaschine. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Getriebes 1 wird auf den zitierten Stand der Technik verwiesen.
Das Getriebe 1 weist ein Gehäusebauteil 3 auf, welches direkt oder indirekt über ein nicht dargestelltes Zugmittel, das heißt einen Riemen oder eine Kette, von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, das heißt eines Otto- oder Dieselmotors, angetrieben wird. Die Drehbewegung des Gehäusebauteils 3 wird mit Hilfe von Bolzen 4, die im Antriebsrad 3 befestigt sind, spielfrei auf das elastische Zahnrad 2 übertragen. Ausnehmungen zur Befestigung 5 des elastischen Zahnrades 2, durch welche jeweils ein Bolzen 4 gesteckt ist, weisen eine kreisrunde Form auf. Schraubenköpfe der Bolzen 4 sind mit 6 bezeichnet. Insgesamt weist das Getriebe 1 fünf Bolzen 4 zur Befes- tigung des elastischen Zahnrades 2 am Gehäusebauteil 3 auf.
Die Verformungen des elastischen Zahnrades 2 entstehen durch einen mit 9 bezeichneten Wellgenerator, welcher einen mit 1 2 bezeichneten Außenring sowie einen elliptischen Innenring 1 0 aufweist. Der Außenring 1 2 passt sich in jedem Betriebszustand der elliptischen Form des Innenrings 10 an. Das elastische Zahnrad 2 wiederum umgibt direkt den Außenring 12 unter Anpassung an dessen nicht kreisrunde Form. Zwischen den Lagerringen 10, 12, das heißt dem Innenring 10 und dem Außenring 12, des Wellgenerators 9 rollen Kugeln 1 1 als Wälzkörper ab. Der eine elliptische Form annehmende Außenring 12 drückt das elastische Zahnrad 2 an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen gegen ein innenverzahntes Abtriebsrad 13. Dieses wiederum ist drehfest verbunden mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine.
Das elastische Zahnrad 2 weist einen zylindrischen, verzahnten Abschnitt 15 sowie einen an diesen anschließenden, sich in Radialrichtung nach außen erstreckenden Flansch 16, auf, wobei sich die Ausnehmungen 5 im Flansch 16 befinden. Die mit 7 bezeichnete Verzahnung, vorliegend eine Außenverzahnung, des elastischen Zahnrades 2 befindet sich auf dem zylindrischen Abschnitt 15. Der Innenring 10 des Wellgenerators 9 wird durch eine nicht dargestellte, elektrische Antriebsvorrichtung in Rotation versetzt. Bei der den Innenring 1 0 antreibenden Welle handelt es sich um eine Stellwelle; beim Getriebe 1 insgesamt um ein Dreiwellengetriebe.
Der Schnitt nach Fig. 2 ist durch einen der Bolzen 4 gelegt. Insgesamt weist das Getriebe 1 entsprechend der Anzahl der Bolzen 4 fünf freigestellte Umfangsabschnitte 17 auf. Zwischen zwei Umfangsabschnitten 17 befindet sich jeweils eine mit 14 bezeich- nete, in Fig. 2 dargestellte Befestigungsstelle. An den Befestigungsstellen 14 kontaktiert der Flansch 16 das Gehäusebauteil 3, wobei der Flansch 16 in dieser Ausfüh- rungsform unter Zwischenschaltung eines Zwischenstücks 18 und eines Vorsatzstückes 19 mittels des Bolzens 4 am Gehäusebauteil 3 gehalten ist.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen ein erstes erfindungsgemäßes elastisches Zahnrad 2. Das elastische Zahnrad weist eine Verzahnung 7 als Außenverzahnung auf, die auf einem Zylinderabschnitt 15 angeordnet ist. An den Zylinderabschnitt 15 schließt sich Flansch 16 an, der ca. um 90° abgewinkelt ist. An der Übergangsstelle ist damit ein Knickbereich 21 vorhanden. Der Flansch 16 weist fünf Ausnehmungen 5 zur Befestigung auf. Auf gleicher Radialhöhe, aber winkelversetzt zu den Ausnehmungen 5 zur Befesti- gung sind Durchgangsausnehmungen 20 angeordnet, wobei diese äquidistant zueinander und zu den Ausnehmungen 5 angeordnet sind. Die Durchgangsausnehmungen 20 reduzieren als Schlitze ausgebildet und sie rotationssymmetrisch angeordnet, um den Flansch rotationssymmetrisch weicher zu gestalten.
Über die Ausnehmungen 5 ist das elastische Zahnrad 2 mit einem Bauteil, beispielsweise einem Kettenrad eines Nockenwellenverstellers, verschraubt.
Das elastische Zahnrad 2 des zweiten Ausführungsbeispiels nach den Figuren 6 und 7 entspricht bis auf die Anordnung der Durchgangsausnehmungen 20 dem ersten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich weist es einen Ringabsatz 22 auf, der den Flansch 16 in einen äußeren Flanschbereich 23 und einen inneren Flanschbereich 24 teilt. Der innere Flanschbereich 24 kann zu dem äußeren Flanschbereich 23 gewinkelt sein. Die Durchgangsausnehmungen 20 sind auf radialer Höhe des Ringabsatzes 22 angeordnet. Ihre Winkelposition entspricht der der Ausnehmungen 5 zur Befestigung, um die um die Ausnehmungen 5 hoch belasteten Bereiche optimal zu entlasten.
Damit wird gerade der eingespannte und damit besonders versteifte und damit belastete Bereich um die Ausnehmungen 5 zur Befestigung entlastet und dem elastischen Zahnrad 2 als Kragenhülse eine größere Verformung ermöglicht. Die Durchgangsaus- nehmungen 20 sind untereinander gleich ausgebildet und weisen eine Langlochform auf. Bezuqszeichenliste
Getriebe
elastisches Zahnrad
Gehäusebauteil
Bolzen
Ausnehmung
Schraubenkopf
Verzahnung
Verbindungsanordnung
Wellgenerator
Innenring
Kugel
Außenring
Abtriebsrad
Befestigungsstelle
zylindrischer, verzahnter Abschnitt
Flansch
freigestellter Umfangsabschnitt
Zwischenstück
Vorsatzstück
Durchgangsausnehmung
Knickbereich
Ringabsatz
äußerer Flanschbereich
innerer Flanschbereich

Claims

Patentansprüche
Elastisches Zahnrad (2) für ein Wellgetriebe (1 ) mit einem Zylinderabschnitt (15), der eine Verzahnung (7) aufweist, und mit einem Flansch (16), der einteilig mit dem Ringbereich ausgebildet ist und vom Flanschrand beabstandete Ausnehmungen (5) zur Befestigung aufweist, wobei der Flansch (1 6) radial zwischen den Ausnehmungen (5) zur Befestigung und der Verzahnung (7) Durchgangsausnehmungen (20) aufweist, welche in Umfangsrichtung die Ausnehmung (5) überdecken, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Durchgangsausnehmungen (20) von einer anderen Durchgangsausnehmung (20) in Umfangsrichtung beabstandet ist.
Elastisches Zahnrad nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Durchgangsausnehmungen (20) in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei Ausnehmungen (5) zur Befestigung angeordnet sind.
Elastisches Zahnrad nach Anspruch 1 , oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsausnehmungen (20) als Langlöcher ausgebildet sind.
Elastisches Zahnrad nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Durchgangsausnehmungen (20) der Anzahl der Ausnehmungen (5) zur Befestigung entspricht.
Elastisches Zahnrad nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsausnehmungen (20) eine konstante Breite in Radialrichtung aufweisen.
6. Elastisches Zahnrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Langlöcher zu den Ausnehmungen (5) hin gekrümmt sind.
7. Elastisches Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (16) und der Zylinderabschnitt (1 5) durch einen rechtwinkligen Knickbereich (21 ) verbunden sind und dass die Durchgangs- ausnehmungen (20) von dem Knickbereich (21 ) beabstandet sind.
8. Elastisches Zahnrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Flansch (16) einen Ringabsatz (22) aufweist, der den Flansch (1 6) in einen äußeren Flanschbereich (23) und in einen inneren, mit dem Knickbereich (21 ) verbundenen Flanschbereich (24) teilt, wobei die Ausnehmungen (5) zur Befestigung im äußeren Flanschbereich (23) und die Durchgangsausnehmungen im Ringabsatz (22) ausgebildet sind.
9. Wellgetriebe (1 ) mit einem elastischen Zahnrad (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Hohlrad (13), das eine Innenverzahnung aufweist, welche mit der Verzahnung (7) des elastischen Zahnrads (2) an zwei gegenüberliegenden Punkten in Eingriff steht, wobei das elastische Zahnrad (2) über die Ausnehmungen (5) verschraubt ist.
10. Verwendung eines Wellgetriebes(l ) nach Anspruch 9 als Stellgetriebe in einem Kraftfahrzeug zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors oder zur Verstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle.
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