WO2018077331A1 - Wellgetriebe sowie ein fahrzeug mit dem wellgetriebe - Google Patents

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WO2018077331A1
WO2018077331A1 PCT/DE2017/100852 DE2017100852W WO2018077331A1 WO 2018077331 A1 WO2018077331 A1 WO 2018077331A1 DE 2017100852 W DE2017100852 W DE 2017100852W WO 2018077331 A1 WO2018077331 A1 WO 2018077331A1
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sliding bearing
gear
wave
wave generator
bearing surface
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PCT/DE2017/100852
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Daniel Heise
Tobias Preuß
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16H49/00—Other gearings
    • F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
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    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
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    • F01L1/34—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
    • 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
    • F01L2001/3521—Harmonic drive of flexspline type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
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    • F16C2220/00—Shaping
    • F16C2220/40—Shaping by deformation without removing material
    • F16C2220/44—Shaping by deformation without removing material by rolling
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    • F16H—GEARING
    • F16H49/00—Other gearings
    • F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • F16H2049/003—Features of the flexsplines therefor

Definitions

  • the invention relates to a wave gear with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a vehicle with the wave gear with the feature of claim 10.
  • Corrugated gearboxes are gearboxes or transmissions made up of three subassemblies.
  • a wave generator device often forms an input or an output in the wave gear and has an oval or elliptical shaped and rotating in the radial outer surface. This engages in a component, usually referred to as a flexspline, as a second subassembly, which is designed to be elastic such that it can be deformed in the radial direction by the wave generator device.
  • a component usually referred to as a flexspline
  • a second subassembly which is designed to be elastic such that it can be deformed in the radial direction by the wave generator device.
  • On the radial outside of the Flexsplines an external toothing is arranged.
  • the wave gear has a ring gear, which carries an internal toothing.
  • the external toothing of the flexspline usually engages at two opposite positions in the internal toothing of the ring gear.
  • the engagement positions between external teeth and internal teeth are moved in the direction of rotation.
  • By a different number of teeth between the external teeth and the internal teeth results in a relative movement between the wave generator and the Flexspline.
  • the document DE 1 1 2004 002 831 B4 which is probably the closest prior art, describes a corrugated transmission, comprising a rim-shaped rigid internal gear; a rim-shaped flexible external gear arranged inside the rigid internal gear; a shaft generator for bending the flexible external gear in the radial direction to partially mesh with the rigid internal gear and to rotate the position of engagement of the two gears in the circumferential direction; and a bearing mechanism for Holding the flexible external gear and the wave generator while permitting relative rotation of the gear and the generator with each other, the bearing mechanism reversibly switching between a rolling bearing condition caused by rolling elements and a sliding bearing condition caused by an oil film or other fluid lubricant.
  • the wave generator includes a rigid block and rolling element bearings and the rolling bearing an inner ring attached to the outer peripheral surface of the rigid block, a fluid lubrication film in contact with the inner peripheral surface of the flexible external gear standing outer ring, and between the inner ring and outer ring arranged rolling elements; and the bearing mechanism comprises the rolling bearings, the fluid lubricant film and a retaining member for retaining the rolling elements to rotate integrally with the rigid block when the rotational speed of the wave generator reaches or exceeds a predetermined rotational speed.
  • the invention relates to a wave gear, which is suitable and / or designed for a vehicle, preferably a motor vehicle.
  • the harmonic drive is referred to in particular as a harmonic drive transmission.
  • the wave gear transmission is technically connected to a camshaft and / or crankshaft.
  • the wave gear has an inner rotor and an outer rotor, for example a sprocket, wherein the inner rotor and the outer rotor are rotatable relative to each other.
  • the wave gear has a ring gear, wherein the ring gear has an internal gear portion.
  • the ring gear is formed as a rigid, internally toothed transmission element.
  • the ring gear forms the inner rotor and is coupled for example with a stop disc and / or a camshaft or integrally connected thereto.
  • the corrugated gear has a Stirnrad driving - often referred to as Flexspline - on, wherein the Stirnrad driving has an outer toothed portion, wherein the inner toothed portion is partially engaged with the outer toothed portion.
  • the inner toothed portion engages the outer toothed portion only and / or only in regions.
  • the internal gear portion and the external gear portion are engaged with each other in exactly two engaging portions and are separated from each other and / or are disengaged in intermediate portions therebetween.
  • the two engagement regions are arranged diametrically opposite one another.
  • the wave gear has a wave generator, wherein the wave generator deforms the Stirnrad Nurtake such that the regional engagement is formed.
  • the function of the wave generator is to contact, drive and / or deform the spur gear.
  • the wave generator preferably forms a drive and has an oval, in particular elliptical basic body.
  • the main body is rotatable about a rotation axis of the corrugated transmission.
  • the Stirnrad driving is deformable formed such that it can be deformed by the wave generator in particular in an oval and / or elliptical shape in particular as intended.
  • the wave gear has a sliding bearing, wherein the wave generator via the sliding bearing cooperates with the Stirnrad sensible, wherein the wave generator on an outer circumferential surface a first sliding bearing surface and the Stirnrad adopted on an inner circumferential surface has a second sliding bearing surface.
  • the outer circumferential surface and / or the inner circumferential surface is preferably curved in axial plan view.
  • the sliding bearing surface is at least partially on the outer circumferential surface of the wave generator.
  • the first sliding bearing surface extends in the axial direction over the entire outer circumferential surface of the wave generator.
  • the second sliding bearing surface extends in the axial direction in the region of the outer toothing section and / or in the region of the first sliding bearing surface.
  • the first sliding bearing surface extends completely in the circumferential direction over the outer circumferential surface and / or the second sliding bearing surface completely in the circumferential direction over the entire inner circumferential surface.
  • the first and / or the second sliding bearing surface is mechanically smoothed.
  • the mechanical smoothing of the sliding bearing surfaces is used in particular to reduce the friction of the sliding bearing and / or to reduce the wear of the sliding bearing.
  • the first and / or the second sliding bearing surface are smoothed by forming and / or separating.
  • the first and / or the second sliding bearing surface are smoothed by rolling and / or by cutting.
  • the wave generator and the Stirnrad driving are formed of different materials.
  • the first or the second sliding bearing surface may additionally comprise a wear-reducing and / or friction-reducing coating, e.g. Have ceramic.
  • at least one of the two sliding bearing surfaces is mechanically smoothed and / or coating-free and in particular forms the functional surface.
  • the advantage of the invention is that the friction of the sliding bearing is reduced by the mechanical smoothing of the first and / or second sliding bearing surface.
  • the simple design of the plain bearing on the one hand the production costs are greatly reduced, on the other hand, the performance of the wave gear is improved.
  • Another advantage is that the wave gear can be operated lubricant-free by the inventive treatment of the sliding bearing surfaces. Furthermore, by treating the surface also the strength of the Wellgenerators or Stirnrad drove be improved in the region of the two sliding bearing surfaces, so that this also contributes positively to the performance.
  • the first and / or the second sliding bearing surface is mechanically smoothed by rolling.
  • the friction of the plain bearing is reduced by the rolling and at the same time increases the wear resistance.
  • the first and / or the second sliding bearing surface has a surface quality with an average roughness depth of less than 1 micron, preferably less than 0.5 microns.
  • rolling is understood to mean surface treatment by fine machining, preferably according to the guideline VDI / VDE 2032.
  • first and / or the second sliding bearing surface is mechanically smoothed by smooth rolling.
  • the first and / or the second sliding bearing surface has a
  • smoothing is a forming process for producing mirror-smooth surfaces or
  • the first and / or the second sliding bearing surface is mechanically smoothed by deep rolling.
  • the wear resistance of the sliding bearing is increased by the deep rolling.
  • Deep rolling is understood to mean a forming process for positively influencing edge zone properties, in particular by cold working, preferably in accordance with the VDI 3177 guideline.
  • the Stirnrad founded a pot shape or a collar sleeve shape or a ring shape.
  • the Pot shape an inwardly directed flange or collar.
  • the collar sleeve shape has an outwardly directed flange or collar.
  • the flange or the collar is connected to a drive unit, eg outer rotor, sprocket, etc., and / or an output unit, eg inner rotor, stop disk, camshaft, etc.
  • the ring shape has no flange.
  • the Stirnrad is integrally formed, for example, as a sheet metal part.
  • the spur gear device has a cylindrical shape in a disassembled state.
  • the wave generator is designed as a Gleitwellgenerator, wherein the sliding bearing formed directly by the first and the second sliding bearing surface.
  • the first sliding bearing surface is formed by a radial outer side of the main body of the wave generator or Gleitwellgenerators.
  • the Gleitwellgenerator is in one piece, for example, made of a cast, powder metallurgy, etc. manufactured. This means that the sliding contact of the sliding bearing between the first and the second sliding bearing surface is given.
  • the advantage is that a simple and robust design of the wave gear can be realized by the Gleitwellgenerator, in particular the performance is improved and / or a low-maintenance operation of the wave gear is possible.
  • the slide bearing is dry-lubricated.
  • the first and / or the second sliding bearing surface has self-lubricating properties.
  • a solid friction takes place in the sliding bearing.
  • the wave generator or the Stirnrad drove, in particular the first or the second sliding bearing surface, made of plastic z. PE, PTFE, PFA and / or a metal alloy, e.g. Copper meaning, lead tin, aluminum, brass etc. formed.
  • at least one of the two sliding bearing surfaces is mechanically smoothed.
  • the sliding bearing is lubricated by a lubricant.
  • a lubricant Preferably takes place in the sliding bearing Mixed friction or fluid friction.
  • the lubricant is a solid or a greasy or an oily lubricant.
  • the wave gear is designed as a camshaft adjuster or as a compression divider.
  • the camshaft adjuster serves to adjust the phase position of the camshaft, preferably an intake and / or an exhaust camshaft, relative to the phase angle of the crankshaft of the vehicle.
  • the camshaft adjuster is an electric or an electromechanical camshaft adjuster.
  • the camshaft adjuster has an actuator for adjusting the phase position, wherein particularly preferably the corrugated transmission is designed as the actuator.
  • the phaser is a VCT system.
  • the compression divider serves to change a compression ratio of a reciprocating engine.
  • the compression divider is an electrical or an electromechanical compression divider.
  • the compression divider on an actuator for changing the compression ratio, wherein particularly preferably the wave gear is designed as the actuator.
  • the compression divider is a VCR system.
  • Another object of the invention relates to a vehicle with a wave gear, as previously described or according to one of the preceding claims.
  • FIG. 1 shows a harmonic drive in a schematic sectional view as a
  • Figure 2 shows transmission elements of the wave gear in a sectional view
  • FIG. 3 shows an enlarged, schematic detail of the arrangement
  • FIG. 4a shows a spur wheel device of the wave gear in one
  • Figure 4b shows in the same representation as in Figure 4a, the Stirnrad raised in a second alternative embodiment
  • FIG. 4c shows, in the same representation as in FIG. 4a, the spur gear device in a third alternative embodiment
  • FIG. 1 shows, roughly schematically, a wave gear designated as a whole by the reference numeral 1.
  • the wave gear 1 is or can be installed in a housing 2, which is not part of the wave gear 1.
  • a traction means in particular a chain, drivable housing of the camshaft adjuster.
  • the housing is counted as a drive shaft to the wave gear.
  • a designated 3 shaft, which represents an output element of the wave gear 1 is identical or firmly connected to a camshaft.
  • the housing 2 When using the wave gear 1 within a device for varying the compression ratio of a reciprocating engine, the housing 2 is fixedly connected to an engine block or an integral part of the engine block, that is, in each case not rotatable.
  • the shaft 3 is an eccentric shaft, which interacts with the crank mechanism of the internal combustion engine via a secondary connecting rod. Regardless of use and installation situation of the corrugated transmission 1, this has a connected to the shaft 3 rigid transmission component designed as a ring gear 4.
  • the axis of rotation of the ring gear 4 is denoted by R and identical to the symmetry axis of the wave gear 1.
  • the ring gear 4 is internally toothed and acts directly with a flexible, that is yielding, transmission element, designed as a Stirnrad driven 5, for example, a corrugated box, together.
  • the Stirnrad driving 5 is also referred to as a flex ring.
  • the Stirnrad sexual 5 is permanently deformed by a wave generator 6.
  • the wave generator 6 can be seen, which has a T-shaped cross-section and as a component of a sliding bearing 7, that is, as a bearing ring acts.
  • the wave generator 6 has on an outer lateral surface a first sliding bearing surface 8a and the spur gear 5 has on an inner lateral surface a second sliding bearing surface 8b.
  • the first sliding bearing surface 8a contacts the second sliding bearing surface 8b, thereby forming the sliding contact of the sliding bearing 7.
  • the wave generator 6 has an oval or elliptical contour, which ensures that at two points exactly opposite the circumference of the wave generator 6, in the arrangement according to FIG. 2 at the top and at the lowest point, the toothing sections 10, 11 of the transmission elements 4 , 5 mesh to the maximum extent possible. With increasing distance from these two points on the circumference of the gear elements 4, 5, however, the outer toothing portion 10 is increasingly lifted from the inner toothed portion 1 1, as is apparent in particular from Figure 3. A slightly different number of teeth between the toothing sections 10, 1 1 of the transmission elements 4, 5 ensures that when moving a toothed regions 12, which is caused by rotation of the wave generator 6 relative to Stirnrad Anlagen 5, the transmission elements 4, 5 relatively slowly rotate against each other.
  • the wave generator 6 is driven directly by an electric motor, not shown.
  • FIGS. 4a, b and c respectively show the spur gear 5 in a longitudinal section along the axis of rotation R in three different embodiments.
  • the first sliding bearing surface 8a of the wave generator 6 is indicated schematically.
  • the Stirnrad shark 5 has in each case on the radial outer side of the outer toothing section 10.
  • the second sliding bearing surface 8b is arranged on the inner circumferential surface.
  • the second slide bearing surface 8b extends, for example, in the axial direction with respect to the rotation axis R in the region of the external toothing section 10 and / or in the region of the first slide bearing surface 8a.
  • the sliding bearing 7 is formed directly by the first and the second sliding bearing surface 8a, b.
  • the first and / or the second sliding bearing surface 8a, b are mechanically smoothed, for example, by roll-rolling.
  • the Stirnradr Hughes 5 is elastically deformable and formed, for example, as a sheet metal part.
  • Figure 4a shows the Stirnrad noticed 5 in a ring shape.
  • the ring shape is formed for example as a "flex ring", so an externally toothed flexible ring without a collar.
  • FIG. 4b shows the spur gear 5 in a cup shape.
  • the collar 13 is connected to an output unit, for example, camshaft, stop disk, output ring gear, etc.
  • Figure 4c shows the spur gear device 5 in a collar sleeve shape or in the form of a collar sleeve
  • the collar sleeve shape is, for example, as a "flexible sleeve", ie an externally toothed flexible ring with a radially outwardly directed collar 13.
  • the collar 13 with a drive unit such as housing, sprocket, etc. connected.

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Abstract

Wellgetriebeeinrichtungen sind Untersetzungsgetriebe und weisen drei Hauptkomponenten auf. Ein Verstellmoment wird über eine Wellgeneratoreinheit eingeleitet, welche um eine Rotationsachse gedreht wird. Die Wellgeneratoreinheit hat eine ovale, insbesondere elliptische Abtriebsfläche. Koaxial zu der Wellgeneratoreinheit ist eine Wellbüchseneinheit angeordnet, welche elastisch verformbar ist. Die Wellbüchseneinheit trägt eine Außenverzahnung. Hierzu wird ein Wellgetriebe (1), mit einem Hohlrad (4), wobei das Hohlrad (4) einen Innenverzahnungsabschnitt (11) aufweist, mit einer Stirnradeinrichtung (5), wobei die Stirnradeinrichtung (5) einen Außenverzahnungsabschnitt (10) aufweist, wobei der Innenverzahnungsabschnitt (11) bereichsweise mit dem (Außenverzahnungsabschnitt 10) in Eingriff steht, mit einem Wellgenerator (6), wobei der Wellgenerator (6) die Stirnradeinrichtung (5) derart verformt, so dass der bereichsweise Eingriff gebildet ist, mit einem Gleitlager (7), wobei der Wellgenerator (6) über das Gleitlager (7) mit der Stirnradeinrichtung (5) zusammenwirkt, wobei der Wellgenerator (6) an einer Außenmantelfläche eine erste Gleitlagerfläche (8a) und die Stirnradeinrichtung (5) an einer Innenmantelfläche eine zweite Gleitlagerfläche (8b) aufweist, vorgeschlagen, wobei die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche (8a, b) mechanisch geglättet ist.

Description

Wellgetriebe sowie ein Fahrzeug mit dem Wellgetriebe
Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit dem Wellgetriebe mit dem Merkmal des Anspruchs 10.
Wellgetriebe sind Übersetzungs- oder Transmissionsgetriebe, welche aus drei Unterbaugruppen aufgebaut sind. Eine Wellgeneratoreinrichtung bildet oftmals einen Eingang oder einen Ausgang in das Wellgetriebe und weist eine ovale oder elliptische geformte und in radialer Richtung umlaufende Außenfläche auf. Diese greift in eine meist als Flexspline bezeichnete Komponente als zweite Unterbaugruppe ein, welche derart elastisch ausgebildet ist, dass diese durch die Wellgeneratoreinrichtung in radialer Richtung verformt werden kann. Auf der radialen Außenseite des Flexsplines ist eine Außenverzahnung angeordnet. Als dritte Unterbaugruppe weist das Wellgetriebe ein Hohlrad auf, welches eine Innenverzahnung trägt. Die Außenverzahnung des Flexspline greift üblicherweise an zwei gegenüberliegenden Positionen in die Innenverzahnung des Hohlrades ein. Durch eine Rotationsbewegung der Wellgeneratoreinrichtung werden die Eingriffspositionen zwischen Außenverzahnung und Innenverzahnung in Umlaufrichtung bewegt. Durch eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung ergibt sich eine Relativbewegung zwischen dem Wellgenerator und dem Flexspline. Die Druckschrift DE 1 1 2004 002 831 B4, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt ein Wellgetriebe, umfassend ein kranzförmiges starres Innenzahnrad; ein kranzförmiges flexibles Außenzahnrad, angeordnet im Inneren des starren Innenzahnrads; ein Wellengenerator zum Durchbiegen des flexiblen Außenzahnrads in radialer Richtung, damit es zu einem teilweise Kämmen mit dem starren Innenzahnrad kommt und die Stelle des Eingriffs der beiden Zahnräder in Umfangsrichtung zum Drehen gebracht wird; und einen Lagermechanismus zum Halten des flexiblen Außenzahnrads und des Wellengenerators, während eine Relativ- Drehung des Zahnrads und des Generators zueinander ermöglicht wird, wobei der Lagermechanismus reversibel umschaltet zwischen einem Rolllagerzustand, der durch Rollelemente hervorgerufen wird, und einem Gleitlagerzustand, hervorgerufen durch einen Ölfilm oder einen anderen Fluidschmiermittel-Film, abhängig von der Drehzahl des Wellengenerators, wobei der Wellengenerator einen starren Block und Wälzlager enthält und das Wälzlager einen die Außenumfangsfläche des starren Blocks angesetzten Innenring, einen über einen Fluidschmiermittel-Film in Kontakt mit der Innenumfangsfläche des flexiblen Außenzahnrads stehenden Außenring, und zwischen Innenring und Außenring angeordnete Rollelemente aufweist; und der Lagermechanismus die Wälzlager, den Fluidschmiermittel-Film und ein Rückhalteglied zum Zurückhalten der Rollelemente in der Weise aufweist, dass diese integral zusammen mit dem starren Block umlaufen, wenn die Drehzahl des Wellengenerators eine vorbestimmte Drehzahl erreicht oder über dieser liegt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wellgetriebe vorzuschlagen, welches sich durch ein verbessertes Betriebsverhalten und eine kostengünstigen Fertigung auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Fahrzeug mit dem Wellgetriebe mit dem Merkmal des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren. Gegenstand der Erfindung ist ein Wellgetriebe, welches für ein Fahrzeug, vorzugsweise ein Kraftfahrzeug, geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Wellgetriebe wird insbesondere als Harmonic-Drive-Getriebe bezeichnet. Beispielsweise ist das Wellgetriebe getriebetechnisch mit einer Nockenwelle und/oder einer Kurbelwelle verbunden. Insbesondere weist das Wellgetriebe einen Innenrotor und einen Außenrotor, z.B. ein Kettenrad, auf, wobei der Innenrotor und der Außenrotor relativ zueinander verdrehbar sind. Das Wellgetriebe weist ein Hohlrad auf, wobei das Hohlrad einen Innenverzahnungsabschnitt aufweist. Insbesondere ist das Hohlrad als ein starres, innenverzahntes Getriebeelement ausgebildet. Das Hohlrad bildet den Innenrotor und ist beispielsweise mit einer Anschlagscheibe und/oder einer Nockenwelle gekoppelt oder mit diesen einstückig verbunden.
Das Wellgetriebe weist eine Stirnradeinrichtung - oftmals auch als Flexspline bezeichnet - auf, wobei die Stirnradeinrichtung einen Außenverzahnungsabschnitt aufweist, wobei der Innenverzahnungsabschnitt bereichsweise mit dem Außenverzahnungsabschnitt in Eingriff steht. Insbesondere steht der Innenverzahnungsabschnitt nur und/oder ausschließlich bereichsweise mit dem Außenverzahnungsabschnitt in Eingriff. Vorzugsweise stehen der Innenverzahnungsabschnitt und der Außenverzahnungsabschnitt in genau zwei Eingriffsbereichen miteinander im Eingriff und sind in dazwischenliegenden Zwischenbereichen voneinander getrennt und/oder stehen dort außer Eingriff. Besonders bevorzugt sind die beiden Eingriffsbereiche diametral gegenüberliegend angeordnet.
Das Wellgetriebe weist einen Wellgenerator auf, wobei der Wellgenerator die Stirnradeinrichtung derart verformt, so dass der bereichsweise Eingriff gebildet ist. Die Funktion des Wellgenerators ist es, die Stirnradeinrichtung zu kontaktieren, anzutreiben und/oder zu verformen. Der Wellgenerator bildet vorzugsweise einen Antrieb und weist einen ovalen, insbesondere elliptischen Grundkörper auf. Der Grundkörper ist um eine Rotationsachse des Wellgetriebes drehbar. Die Stirnradeinrichtung ist derart verformbar ausgebildet, dass diese durch den Wellgenerator insbesondere in eine ovale und/oder elliptische Form insbesondere bestimmungsgemäß verformt werden kann.
Das Wellgetriebe weist ein Gleitlager auf, wobei der Wellgenerator über das Gleitlager mit der Stirnradeinrichtung zusammenwirkt, wobei der Wellgenerator an einer Außenmantelfläche eine erste Gleitlagerfläche und die Stirnradeinrichtung an einer Innenmantelfläche eine zweite Gleitlagerfläche aufweist. Die Außenmantelfläche und/oder die Innenmantelfläche ist in axialer Draufsicht vorzugsweise gekrümmt ausgebildet. Insbesondere liegt die Gleitlagerfläche zumindest bereichsweise an der Außenmantelfläche des Wellgenerators an. Vorzugsweise erstreckt sich die erste Gleitlagerfläche in axialer Richtung über die gesamte Außenmantelfläche des Wellgenerators. Besonders bevorzugt erstreckt sich die zweite Gleitlagerfläche in axialer Richtung im Bereich des Außenverzahnungsabschnitts und/oder im Bereich der ersten Gleitlagerfläche. Im Speziellen erstreckt sich die erste Gleitlagerfläche vollständig in Umlaufrichtung über die Außenmantelfläche und/oder die zweite Gleitlagerfläche vollständig in Umlaufrichtung über die gesamte Innenmantelfläche.
Im Rahmen der Erfindung ist die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche mechanisch geglättet. Die mechanische Glättung der Gleitlagerflächen dient insbesondere zur Reduzierung der Reibung des Gleitlagers und/oder zur Reduzierung des Verschleißes des Gleitlagers. Insbesondere werden die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche durch Umformen und/oder Trennen geglättet. Vorzugsweise werden die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche durch Walzen und/oder durch Zerspannen geglättet. Beispielsweise sind der Wellgenerator und die Stirnradeinrichtung aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet. Optional ergänzend kann die erste oder die zweite Gleitlagerfläche zusätzliche eine verschleißmindernde und/oder reibungsmindernde Beschichtung, z.B. Keramik aufweisen. Besonders bevorzugt ist jedoch mindestens eine der beiden Gleitlagerflächen mechanisch geglättet und/oder beschichtungsfrei ist und insbesondere die Funktionsfläche bildet.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die mechanische Glättung der ersten und/oder zweiten Gleitlagerfläche die Reibung des Gleitlagers reduziert wird. Durch die einfache Gestaltung des Gleitlagers werden zum einen die Herstellkosten stark reduziert, zum anderen wird das Betriebsverhalten des Wellgetriebes verbessert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die erfindungsgemäße Behandlung der Gleitlagerflächen das Wellgetriebe schmiermittelfrei betrieben werden kann. Ferner können durch die Behandlung der Oberfläche ebenfalls die Festigkeit des Wellgenerators bzw. der Stirnradeinrichtung im Bereich der beiden Gleitlagerflächen verbessert werden, so dass dies ebenfalls positiv zum Betriebsverhalten beiträgt.
In einer ersten konkreten Realisierung ist die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche durch Rollieren mechanisch geglättet. Insbesondere wird durch das Rollieren die Reibung des Gleitlagers reduziert und zugleich die Verschleißfestigkeit erhöht. Vorzugsweise weist die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche eine Oberflächengüte mit einer gemittelten Rauhtiefe von weniger als 1 Mikrometer, vorzugsweise weniger als 0,5 Mikrometer auf. Insbesondere wird unter Rollieren eine Oberflächengütung durch ein feines Spanen verstanden, vorzugsweise nach der Richtlinie VDI/VDE 2032.
In einer alternativen oder optional ergänzenden konkreten Realisierung ist die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche durch Glattwalzen mechanisch geglättet.
Insbesondere wird durch das Glattwalzen die Reibung des Gleitlagers reduziert.
Vorzugsweise weist die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche eine
Oberflächengüte mit einer gemittelten Rauhtiefe von weniger als 10 Mikrometer, besonders bevorzugt von weniger als 1 Mikrometer auf. Insbesondere wird unter Glattwalzen ein Umformverfahren zur Erzeugung spiegelglatter Oberflächen oder
Oberflächen mit einer definierten Oberflächenstruktur verstanden, vorzugsweise nach der Richtlinie VDI/VDE 2032.
In einer alternativen oder optional ergänzenden konkreten Realisierung ist die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche durch Festwalzen mechanisch geglättet. Insbesondere wird durch das Festwalzen die Verschleißfestigkeit des Gleitlagers erhöht. Unter Festwalzen wird ein Umformverfahren zur positiven Beeinflussung von Randzoneneigenschaften, insbesondere durch Kaltverfestigen, verstanden, vorzugsweise nach der Richtlinie VDI 3177.
In einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung weist die Stirnradeinrichtung eine Topf- Form oder eine Kragenhülsen-Form oder eine Ring-Form auf. Insbesondere weist die Topf-Form einen nach innen gerichteten Flansch oder Kragen auf. Insbesondere weist die Kragenhülsen-Form einen nach außen gerichteten Flansch oder Kragen auf. Vorzugsweise ist der Flansch bzw. der Kragen mit einer Antriebseinheit, z.B. Außenrotor, Kettenrad etc., und/oder einer Abtriebseinheit, z.B. Innenrotor, Anschlagscheibe, Nockenwelle etc., verbunden. Insbesondere weist die die Ring- Form keinen Flansch auf. Besonders bevorzugt ist die Stirnradeinrichtung einteilig z.B. als ein Blechformteil ausgebildet. Im Speziellen weist die Stirnradeinrichtung in einem ausgebauten Zustand eine zylindrische Form auf. In einer weiteren bevorzugten Umsetzung ist der Wellgenerator als ein Gleitwellgenerator ausgebildet ist, wobei das Gleitlager unmittelbar durch die erste und die zweite Gleitlagerfläche gebildet. Insbesondere ist die die erste Gleitlagerfläche durch eine radiale Außenseite des Grundkörpers des Wellgenerators bzw. des Gleitwellgenerators gebildet. Vorzugsweise ist der Gleitwellgenerator einteilig z.B. aus einem Guss, pulvermetallurgisch etc. gefertigt. Dies bedeutet, dass der Gleitkontakt des Gleitlagers zwischen der ersten und der zweiten Gleitlagerfläche gegeben ist. Der Vorteil besteht darin, dass durch den Gleitwellgenerator eine einfache und robuste Bauform des Wellgetriebes realisierbar ist, wobei insbesondere das Betriebsverhalten verbessert wird und/oder ein wartungsarmer Betrieb des Wellgetriebes ermöglicht wird.
In einer Realisierung der Erfindung ist das Gleitlager trockengeschmiert. Insbesondere weist die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche selbstschmierende Eigenschaften auf. Vorzugsweise erfolgt in dem Gleitlager eine Festkörperreibung. Beispielsweise sind der Wellgenerator oder die Stirnradeinrichtung, insbesondere die erste oder die zweite Gleitlagerfläche, aus Kunststoff z. B. PE, PTFE, PFA und/oder aus einer Metalllegierung, z.B. Kupfer-Sinn, Blei-Zinn, Aluminium, Messing etc. gebildet. Besonders bevorzugt ist jedoch mindestens eine der beiden Gleitlagerflächen mechanisch geglättet.
In einer alternativen oder optional ergänzenden Realisierung ist das Gleitlager durch ein Schmiermittel geschmiert. Vorzugsweise erfolgt in dem Gleitlager eine Mischreibung oder eine Flüssigkeitsreibung. Insbesondere ist das Schmiermittel ein fester oder ein fettiger oder ein öliger Schmierstoff.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Wellgetriebe als ein Nockenwellenversteller oder als ein Kompressionssteiler ausgebildet. Insbesondere dient der Nockenwellenversteller dazu die Phasenlage der Nockenwelle, vorzugsweise eine Einlass- und/oder eine Auslassnockenwelle, relativ zu der Phasenlage der Kurbelwelle des Fahrzeugs zu verstellen. Insbesondere ist der Nockenwellenversteller ein elektrischer oder ein elektromechanischer Nockenwellenversteller. Vorzugsweise weist der Nockenwellenversteller eine Aktorik zur Verstellung der Phasenlage auf, wobei besonders bevorzugt das Wellgetriebe als die Aktorik ausgebildet ist. Insbesondere ist der Nockenwellenversteller ein VCT- System. Insbesondere dient der Kompressionssteiler dazu ein Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenmaschine zu verändern. Insbesondere ist der Kompressionssteiler ein elektrischer oder ein elektromechanischer Kompressionssteiler. Vorzugsweise weist der Kompressionssteiler eine Aktorik zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses auf, wobei besonders bevorzugt das Wellgetriebe als die Aktorik ausgebildet ist. Insbesondere ist der Kompressionssteiler ein VCR-System.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Wellgetriebe, wie diese zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen: Figur 1 zeigt ein Wellgetriebe in einer schematischen Schnittdarstellung als ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 2 zeigt Getriebeelemente des Wellgetriebes in einer Schnittdarstellung;
Figur 3 zeigt ein vergrößertes, schematisiertes Detail der Anordnung
Getriebeelemente nach Figur 3;
Figur 4a zeigt eine Stirnradeinrichtung des Wellgetriebes in einer
Schnittdarstellung in einer ersten Ausführungsform;
Figur 4b zeigt in gleicher Darstellung wie in Figur 4a die Stirnradeinrichtung in einer zweiten alternativen Ausführungsform;
Figur 4c zeigt in gleicher Darstellung wie in Figur 4a die Stirnradeinrichtung in einer dritten alternativen Ausführungsform; Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figur 1 zeigt grob schematisiert ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wellgetriebe. Das Wellgetriebe 1 ist bzw. kann in ein Gehäuse 2 eingebaut sein, welches nicht Teil des Wellgetriebes 1 ist. Im Fall der Verwendung des Wellgetriebes 1 als Stellgetriebe eines elektrischen Nockenwellenverstellers handelt es sich bei dem Gehäuse 2 um ein drehbares, durch ein Zugmittel, insbesondere eine Kette, antreibbares Gehäuse des Nockenwellenverstellers. Normalerweise wird das Gehäuse im Falle des Nockenwellenverstellers als Antriebswelle zum Wellgetriebe dazugezählt. Eine mit 3 bezeichnete Welle, welche ein Abtriebselement des Wellgetriebes 1 darstellt, ist hierbei mit einer Nockenwelle identisch oder fest verbunden. Bei Verwendung des Wellgetriebes 1 innerhalb einer Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors ist das Gehäuse 2 mit einem Motorblock fest verbunden oder integraler Bestandteil des Motorblocks, das heißt, in jedem Fall nicht rotierbar. Bei der Welle 3 handelt es sich in diesem Fall um eine Exzenterwelle, die über ein Nebenpleuel mit dem Kurbeltrieb der Brennkraftmaschine zusammenwirkt. Unabhängig von Verwendung und Einbausituation des Wellgetriebes 1 weist dieses ein mit der Welle 3 verbundenes starres Getriebebauteil ausgebildet als ein Hohlrad 4 auf. Die Rotationsachse des Hohlrades 4 ist mit R bezeichnet und mit der Symmetrieachse des Wellgetriebes 1 identisch. Das Hohlrad 4 ist innenverzahnt und wirkt direkt mit einem flexiblen, das heißt nachgiebigen, Getriebeelement, ausgebildet als eine Stirnradeinrichtung 5 beispielsweise eine Wellbüchse, zusammen. Die Stirnradeinrichtung 5 wird auch als Flexring bezeichnet. Beim Betrieb des Wellgetriebes 1 wird die Stirnradeinrichtung 5 permanent durch einen Wellgenerator 6 verformt. In dem Schnitt nach Figur 1 ist der Wellgenerator 6 erkennbar, welcher einen T-förmigen Querschnitt aufweist und als Komponente eines Gleitlagers 7, das heißt als Lagerring, fungiert. Der Wellgenerator 6 weist an einer Außenmantelfläche eine erste Gleitlagerfläche 8a und die Stirnradeinrichtung 5 weist an einer Innenmantelfläche eine zweite Gleitlagerfläche 8b auf. Die erste Gleitlagerfläche 8a kontaktiert die zweite Gleitlagerfläche 8b, sodass hierdurch der Gleitkontakt des Gleitlagers 7 gebildet ist.
Über den Gleitkontakt des Gleitlagers 7 werden Radialkräfte - bezogen auf die Rotationsachse R - übertragen, wobei in einem mit 9 bezeichneten Verzahnungsbereich ein Außenverzahnungsabschnitt 10 der Stirnradeinrichtung 5 mit einem Innenverzahnungsabschnitt 1 1 des Hohlrads 4, kämmt, sodass ein Drehmoment zwischen den Getriebeelementen 4, 5 übertragbar ist. Wie aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, befindet sich der Außenverzahnungsabschnitt 10 in genau zwei diametral gegenüberliegenden Umfangsabschnitten im Eingriff mit dem Innenverzahnungsabschnitt 1 1 . Die Außenmantelfläche des Wellgenerators 6 fungiert hierbei als die erste Gleitlagerfläche 8a, auf welcher die Stirnradeinrichtung 5 als weiteres Gleitlagerelement mit der zweiten Gleitlagerfläche 8b aufliegt. Der Wellgenerator 6 weist eine ovale bzw. elliptische Kontur auf, die dafür sorgt, dass an zwei exakt am Umfang des Wellgenerators 6 gegenüberliegenden Stellen, in der Anordnung nach Figur 2 am obersten und am untersten Punkt, die Verzahnungsabschnitte 10, 1 1 der Getriebeelemente 4, 5 in maximal möglichem Maße ineinandergreifen. Mit zunehmendem Abstand von diesen beiden Punkten am Umfang der Getriebeelemente 4, 5 ist dagegen der Außenverzahnungsabschnitt 10 zunehmend von dem Innenverzahnungsabschnitt 1 1 abgehoben, wie insbesondere aus Figur 3 hervorgeht. Eine geringfügig unterschiedliche Zähnezahl zwischen den Verzahnungsabschnitten 10, 1 1 der Getriebeelemente 4, 5 sorgt dafür, dass sich beim Wandern ein Verzahnungsbereiche 12, welches durch Rotation des Wellgenerators 6 relativ zur Stirnradeinrichtung 5 bewirkt wird, die Getriebeelemente 4, 5 vergleichsweise langsam gegeneinander verdrehen. Der Wellgenerator 6 ist durch einen nicht dargestellten Elektromotor direkt angetrieben.
Die Figuren 4a, b und c zeigen jeweils die Stirnradeinrichtung 5 in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse R in drei unterschiedlichen Ausführungsformen. Die erste Gleitlagerfläche 8a des Wellgenerators 6 ist schematisch angedeutet. Die Stirnradeinrichtung 5 weist jeweils an der radialen Außenseite den Außenverzahnungsabschnitt 10 auf. Im Bereich des Außenverzahnungsabschnitts 10 ist an der Innenmantelfläche die zweite Gleitlagerfläche 8b angeordnet. Die zweite Gleitlagerfläche 8b erstreckt sich beispielsweise in axialer Richtung in Bezug auf die Rotationsachse R im Bereich des Außenverzahnungsabschnitts 10 und/oder im Bereich der ersten Gleitlagerfläche 8a. Das Gleitlager 7 ist unmittelbar durch die erste und die zweite Gleitlagerfläche 8a, b gebildet ist. Die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche 8a, b sind z.B. durch Walzrollieren mechanisch geglättet. Die Stirnradreinrichtung 5 ist elastisch verformbar und beispielsweise als Blechformteil ausgebildet. Figur 4a zeigt die Stirnradeinrichtung 5 in einer Ringform. Die Ringform ist beispielsweise als "Flexring", also ein außenverzahnter flexibler Ring ohne Kragen ausgebildet. Figur 4b zeigt die Stirnradeinrichtung 5 in einer Topfform. Die Topfform ist beispielsweise als "Flextopf, also ein außenverzahnter flexibler Ring mit einem radial nach innen gerichteten Kragen 13. Beispielsweise ist der Kragen 13 mit einer Abtriebseinheit z.B. Nockenwelle, Anschlagscheibe, Abtriebshohlrad etc. verbunden. Figur 4c zeigt die Stirnradeinrichtung 5 in einer Kragenhülsenform bzw. Hutform. Die Kragenhülsenform ist beispielsweise als "Flexhülse", also ein außenverzahnter flexibler Ring mit einem radial nach außen gerichteten Kragen 13. Beispielsweise ist der Kragen 13 mit einer Antriebseinheit z.B. Gehäuse, Kettenrad, etc. verbunden.
Bezugszeichenliste
1 Wellgetriebe
2 Gehäuse
3 Welle
4 Hohlrad
5 Stirnradeinrichtung
6 Wellgenerator
7 Gleitlager
8a erste Gleitlagerfläche
8b zweite Gleitlagerfläche
9 Verzahnungsbereich
10 Außenverzahnungsabschnitt
1 1 Innenverzahnungsabschnitt
12 Verzahnungsbereich
13 Kragen
R Rotationsachse

Claims

Patentansprüche
1 . Wellgetriebe (1 ), mit einem Hohlrad (4), wobei das Hohlrad (4) einen Innenverzahnungsabschnitt (1 1 ) aufweist, mit einer Stirnradeinrichtung (5), wobei die Stirnradeinrichtung (5) einen Außenverzahnungsabschnitt (10) aufweist, wobei der Innenverzahnungsabschnitt (1 1 ) bereichsweise mit dem Außenverzahnungsabschnitt (10) in Eingriff steht, mit einem Wellgenerator (6), wobei der Wellgenerator (6) die Stirnradeinrichtung (5) derart verformt, so dass der bereichsweise Eingriff gebildet ist, mit einem Gleitlager (7), wobei der Wellgenerator (6) über das Gleitlager (7) mit der Stirnradeinrichtung (5) zusammenwirkt, wobei der Wellgenerator (6) an einer Außenmantelfläche eine erste Gleitlagerfläche (8a) und die Stirnradeinrichtung (5) an einer Innenmantelfläche eine zweite Gleitlagerfläche (8b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche (8a, b) mechanisch geglättet ist.
2. Wellgetriebe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche (8a, b) durch Rollieren mechanisch geglättet ist.
3. Wellgetriebe (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche (8a, b) durch Glattwalzen mechanisch geglättet ist.
4. Wellgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Gleitlagerfläche (8a, b) durch Festwalzen mechanisch geglättet ist.
5. Wellgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnradeinrichtung (5) eine Topf-Form oder eine Kragenhülsen-Form oder eine Ring-Form aufweist.
6. Wellgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Wellgenerator (5) als ein Gleitwellgenerator ausgebildet ist, wobei das Gleitlager (7) unmittelbar durch die erste und die zweite Gleitlagerfläche (8a, b) gebildet ist.
7. Wellgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (7) trockengeschmiert ist.
8. Wellgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (7) durch ein Schmiermittel geschmiert ist.
9. Wellgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellgetriebe (1 ) als ein Nockenwellenversteller oder als ein Kompressionssteiler ausgebildet ist.
10. Fahrzeug mit dem Wellgetriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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