WO2018095475A1

WO2018095475A1 - Stellgetriebe

Info

Publication number: WO2018095475A1
Application number: PCT/DE2017/100987
Authority: WO
Inventors: Bastian Hain
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2018-05-31
Also published as: DE102016223373B3

Abstract

Ein Stellgetriebe umfasst ein eine Außenverzahnung aufweisendes Antriebsrad (2), welches drehfest mit einem flexiblen Getriebeelement (10), insbesondere einer Kragenhülse, gekoppelt ist, wobei eine Verschraubung zwischen dem Antriebsrad (2) und mindestens einem weiteren in sich starren Bauteil (5) gegeben ist. Das Antriebsrad (2) weist mehrere radial nach innen offene Nuten (14) auf, in welcher jeweils eine Schraube (6) einliegt, mit welcher zumindest das weitere in sich starre Bauteil (5) mit dem Antriebsrad (2) verschraubt ist.

Description

Stellgetriebe

Die Erfindung betrifft ein insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug geeig- netes Stellgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Ein derartiges Stellgetriebe ist beispielsweise aus der DE 10 2014 207 631 A1 bekannt. Es handelt sich hierbei um ein als Wellgetriebe ausgebildetes Dreiwellengetriebe, welches zum Einsatz in einem Nockenwellenversteller einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Verschiedene Teile dieses Wellgetriebes, unter anderem ein Kettenrad und ein Antriebshohlrad, sind drehfest miteinander verbunden, wobei eine Drehmoment übertragende Verbindung zwischen den Teilen unter anderem durch Form- schluss ermöglicht wird.

Aus der DE 10 2014 215 631 A1 ist ein Verstellaktuator zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt. Der Verstellaktuator weist ein als Topf oder als Kragenhülse ausgebildetes flexibles Getriebeelement auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik wei- terentwickeltes Stellgetriebe anzugeben, welches sich durch ein besonders günstiges Verhältnis zwischen Bauraumbedarf und mechanischer Belastbarkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Das Stellgetriebe weist in an sich bekannter Grundkonzeption ein Antriebsrad mit einer Außenverzahnung auf, welches drehfest mit einem flexiblen Getriebeelement gekoppelt ist. Die drehfeste Kopplung zwischen dem flexiblen Getriebeelement und dem Antriebsrad kann hierbei durch eine Verschraubung ebenso wie durch Verzahnungen des Antriebsrades und des flexiblen Getriebeelementes hergestellt sein. In jedem Fall ist in dem Stellgetriebe das Antriebsrad mit mindestens ei- nem weiteren in sich starren Bauteil verschraubt. Diese Verschraubung umfasst erfin- dungsgemäß mehrere Schrauben, welche jeweils in einer radial nach innen offenen Nut des Antriebsrads einhegen.

Es hat sich gezeigt, dass durch die nach innen offenen Nuten des Antriebsrades ein in Radialrichtung besonders platzsparender Aufbau des Stellgetriebes möglich ist, wobei im Vergleich zu Bauformen, in welchen Schrauben Bohrungen im Antriebsrad durchdringen, die Stabilität des Antriebsrades praktisch nicht beeinträchtigt ist.

Die Nuten, welche sich am Innenumfang des Antriebsrades befinden, stellen Unter- brechungen einer ansonsten zylindrischen Fläche dar, welche vorzugsweise als Gleitlagerfläche zur Lagerung eines Abtriebselementes des Stellgetriebes fungiert. Statt einer zylindrischen Form kann die Gleitlagerfläche prinzipiell auch eine konische oder ballige Form aufweisen, welche in entsprechender Weise durch einzelne Nuten unterbrochen ist.

Das weitere Bauteil, welches ebenso wie das Antriebsrad in sich starr ist und mit der Anschlagscheibe verschraubt ist, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung als Anschlagscheibe ausgebildet, welche einen Axialanschlag gegenüber einem relativ zum Antriebsrad drehbaren Element, insbesondere gegenüber dem Abtriebselement, bil- det. Die Anschlagscheibe erstreckt sich innerhalb des Stellgetriebes vorzugsweise weiter radial nach innen als das Antriebsrad.

Zusätzlich zu dem vorzugsweise als Anschlagscheibe ausgebildeten starren Bauteil kann auch das flexible Getriebeelement mittels der Schrauben, welche durch die Nu- ten im Antriebsrad durchgeführt sind, befestigt sein. Das flexible Getriebeelement ist in diesem Fall als Kragenhülse ausgebildet. In Axialrichtung des Antriebsrades und damit des gesamten Stellgetriebe betrachtet, ist das als Anschlagscheibe ausgebildete in sich starre Bauteil vorzugsweise zwischen dem Kragen des flexiblen Getriebeelementes und einer Stirnfläche des Antriebsrades angeordnet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist auf die Kragenhülse ein Deckel aufgesetzt, welcher ebenfalls mittels der genannten Schrauben am Antriebsrad befestigt ist. Ebenso wie das flexibel Getriebeelement weist der Deckel vorzugsweise eine Kragenform auf, wobei ein in das Stellgetriebe hineinragender Abschnitt des Deckels als An- schlagelement gegenüber einem Außenring eines zur Verformung des flexiblen Getriebeelementes vorgesehenen Wellgenerators fungiert.

Das Antriebsrad des Stellgetriebes weist in bevorzugter Bauform keine einheitliche Dicke auf. Vielmehr ist jede Nut des Antriebsrades in dessen Axialrichtung vorzugs- weise ausgedehnter als die Außenverzahnung.

Die Nuten des Antriebsrades weisen vorzugsweise eine Tiefe auf, welche um mindestens 2 % und höchstens 40 %, insbesondere um 2 % bis 20 %, größer als der

Schraubendurchmesser der in der Nut einliegenden Schraube ist. Damit sind die Schrauben besonders nah an der Innenumfangsf lache des Antriebsrades positionierbar.

Das Stellgetriebe ist besonders zur Verwendung in einem elektrischen Nockenwellen- versteller eines Verbrennungsmotors geeignet. Ebenso ist das Stellgetriebe in einer Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors verwendbar.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 ein Stellgetriebe mit einem als Kettenrad ausgebildeten Antriebsrad in einer Schnittdarstellung,

Fig. 2 das Antriebsrad des Stellgetriebes nach Fig. 1 in perspektivischer An- sieht. Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Stellgetriebe ist zur Verwendung in einem nicht weiter dargestellten elektrischen Nockenwellenversteller eines Hubkolbenmotors vorgesehen. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Stellge- triebes 1 wird auf den Eingang zitierten Stand der Technik verwiesen.

Das Stellgetriebe 1 ist als Wellgetriebe aufgebaut und umfasst ein Kettenrad als Antriebsrad 2. Mit 3 ist ein als Hohlrad ausgebildetes Abtriebselement bezeichnet, welches drehfest mit der zu verstellenden Nockenwelle gekoppelt ist. Das Abtriebsele- ment 3 ist in dem Antriebsrad 2 gleitgelagert, wobei eine Gleitlagerfläche des Antriebsrades 2 mit 4 bezeichnet ist.

Weiter ist eine in Axialrichtung wirksame Gleitlagerung des Abtriebselementes 3 innerhalb des Stellgetriebes 1 gegeben, welche mit Hilfe einer Anschlagscheibe 5 reali- siert ist. Die allgemein als weiteres in sich starres Bauteil bezeichnete Anschlagscheibe 5 ist mit Hilfe mehrerer Schrauben 6 starr mit dem Antriebsrad 2 verbunden.

Schraubenköpfe 7 der Schrauben 6 befinden sich in Bohrungen eines Abdeckelementes 8, welches auf derjenigen Stirnseite am Antriebsrad 2 anliegt, welche der Anschlagscheibe 5 gegenüberliegt. Die am Antriebsrad 2 anliegende Anschlagscheibe 5 ragt radial nach innen über das Antriebsrad 2 hinaus, so dass eine ringförmige Gleitlagerfläche 9 gebildet ist, an welcher das Abtriebselement 3 stirnseitig anschlägt, das heißt in Axialrichtung abgestützt ist.

Zusätzlich zur Anschlagscheibe 5 ist ein als Kragenhülse ausgebildetes flexibles Ge- triebeelement 10 mit Hilfe der Schrauben 6 mit dem Antriebsrad 2 verbunden. Hierbei ist ein mit 1 1 bezeichneter Kragen des flexiblen Getriebeelementes 10 unmittelbar auf die Anschlagscheibe 5 aufgesetzt. Vor den Kragen 1 1 wiederum ist ein Deckel 12 gesetzt, welcher ebenso wie die Anschlagscheibe 5 und das flexible Getriebeelement 10 Bohrungen aufweist, durch die jeweils eine Schraube 6 gesteckt ist. Die Schraube 6 ist hierbei in eine Gewindehülse 13 eingeschraubt, welche die Bohrungen im Deckel 12 sowie im Kragen 1 1 durchdringt und in die damit fluchtende Bohrung in der Anschlagscheibe 5 hineinragt.

Anders als der Deckel 12, das flexible Getriebeelement 10, sowie die Anschlagschei- be 5 weist das Antriebsrad 2 keine Bohrungen auf, durch welche die Schrauben 6 gesteckt sind. Vielmehr sind am Innenumfang des Antriebsrades 2 insgesamt fünf Nuten 14 ausgebildet, in welchen jeweils ein Abschnitt einer Schraube 6 aufgenommen ist. Dies bedeutet, dass die Gleitlagerfläche 4 durch die Nuten 14 mehrfach unterbrochen und damit segmentartig aufgebaut ist. Innerhalb der Nuten 14 um die Schrauben 6 gebildete Freiräume haben beim Betrieb des Stellgetriebes 1 die Funktion von

Schmutzsammelnuten. Diese Funktion wird im ausreichenden Maße erfüllt, obwohl die Schrauben 6 nur geringfügig radial außerhalb der als Gleitlagerfläche 4 ausgebildeten Innenumfangsfläche des Antriebsrades 2 angeordnet sind. Die Länge jeder Nut 14 entspricht der in Axialrichtung gemessenen Dicke des Antriebsrades 2 und ist grö- ßer als die in Radialrichtung gemessene Tiefe der Nut 14. Die Tiefe jeder Nut 14 ist nur geringfügig größer als deren in Tangentialrichtung des Antriebsrades 2 gemessene Breite. Zwischen jeder Schraube 6 und der im Antriebsrad 2 gleitgelagerten Um- fangsfläche des Abtriebselementes 3 ist lediglich ein geringer Abstand gegeben, welcher höchstens 20 % des Durchmessers der Schraube 6 entspricht.

Der Kragen 1 1 des flexiblen Getriebeelementes 10 liegt parallel zur Anschlagscheibe 5 in einer zur Rotationsachse des Stellgetriebes 1 normalen Ebene. Radial innerhalb der Anschlagscheibe 5 sowie des zylindrischen Abschnitts des Abtriebselementes 3 schließt an den Kragen 1 1 ein zylindrischer Abschnitt 15 an, welcher eine Außenver- zahnung 16 aufweist. Die vom Kragen 1 1 in Axialrichtung beabstandete Außenverzahnung 16 des flexiblen Getriebeelementes 10 wirkt zusammen mit einer Innenverzahnung 17 des als Hohlrad ausgebildeten Abtriebselementes 3. Hierbei ist der mit der Außenverzahnung 16 versehene Abschnitt des flexiblen Getriebeelementes 10 radial unmittelbar außerhalb eines Außenrings 18 eines Wellgenerators 19 angeord- net. Der Wellgenerator 19 umfasst weiter einen Innenring 20 mit nicht kreisrunder, elliptischer Außenkontur, sowie Wälzkörper 21 , nämlich Kugeln, welche zwischen den Lagerringen 18, 20 abrollen. Der Außenring 18 ist im Unterschied zum Innenring 20 nachgiebig gestaltet und passt sich permanent dessen unrunder Form an. Hierdurch wird die Außenverzahnung 16 an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen in Eingriff mit der Innenverzahnung 17 gebracht. Durch geringfügig, nämlich um die Zahl zwei, unterschiedliche Zähnezahlen der Außenverzahnung 16 einerseits und der Innenverzahnung 17 andererseits führt eine volle Umdrehung des Innenrings 20 dazu, dass sich das Abtriebselement 3 geringfügig gegenüber dem Antriebsrad 2 verdreht. Das Stellgetriebe 1 stellt damit ein hochuntersetztes Getriebe dar.

Der Außenring 18, welcher nicht fest mit dem flexiblen Getriebeelement 10 verbunden ist, schlägt an einem Hülsenabschnitt 22 des Deckels 12 an und ist damit innerhalb des Stellgetriebes 1 in Axialrichtung gesichert. Der Innenring 20 des Wellgenerators 19 wird durch einen nicht dargestellten Elektromotor angetrieben, wobei zwischen dem Elektromotor und dem Innenring 20 eine Ausgleichskupplung geschaltet sein kann. Bei in einem Verbrennungsmotor montiertem Stellgetriebe 1 ist eine nicht dar- gestellte Zentralschraube, deren Kopf sich radial innerhalb des Innenrings 20 befinden kann, durch eine zentrale Ausnehmung 23 im Abtriebselement 3 gesteckt und in der Nockenwelle verschraubt, womit das Abtriebselement 3 und mit diesem das gesamte Stellgetriebe 1 an der Nockenwelle befestigt ist.

Bezuqszeichenliste

Stellgetriebe

Antriebsrad

Abtriebselement

Gleitlagerfläche

Anschlagscheibe

Schraube

Schraubenkopf

Abdeckelement

Gleitlagerfläche

Flexibles Getriebeelement, Kragenhülse

Kragen

Deckel

Gewindehülse

Nut

Zylindrischer Abschnitt

Außenverzahnung

Innenverzahnung

Außenring

Wellgenerator

Innenring

Wälzkörper

Hülsenabschnitt

Ausnehmung

Claims

Patentansprüche

1 . Stellgetriebe, mit einem eine Außenverzahnung aufweisenden Antriebsrad (2), welches drehfest mit einem flexiblen Getriebeelement (10) gekoppelt ist, wobei eine Verschraubung zwischen dem Antriebsrad (2) und mindestens einem weiteren in sich starren Bauteil (5) gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (2) mehrere radial nach innen offene Nuten (14) aufweist, in welcher jeweils eine Schraube (6) einliegt, mit welcher zumindest das weitere in sich starre Bauteil (5) mit dem Antriebsrad (2) verschraubt ist.

2. Stellgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Nuten (14) unterbrochene Innenumfangsfläche des Antriebsrades (2) als Gleitlagerfläche (4) zur Lagerung eines Abtriebselementes (3) ausgebildet ist.

3. Stellgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere in sich starre Bauteil als Anschlagscheibe (5) ausgebildet ist, welches einen Axialanschlag gegenüber dem Abtriebselement (3) darstellt.

4. Stellgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Antriebsrad (2) mittels der Schrauben (6) zusätzlich das flexible Getriebeelement (10) befestigt und dieses als Kragenhülse ausgebildet ist.

5. Stellgetriebe nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen auf die Kragenhülse (10) aufgesetzten, ebenfalls mittels der Schrauben (6) am Antriebsrad (2) befestigten Deckel (12), welcher als Anschlagelement gegenüber einem Außenring (18) eines zur Verformung des flexiblen Getriebeelementes (10) vorgesehenen Wellgenerators (19) ausgebildet ist.

6. Stellgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Nut (14) des Antriebsrades (2) in dessen Axialrichtung ausgedehnter als die Außenverzahnung des Antriebsrades (2) ist.

7. Stellgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Nut (14) des Antriebsrades (2) eine Tiefe aufweist, welche um mindestens 2% und höchstens 40% größer als der Schraubendurchmesser der in der Nut (14) einliegenden Schraube (6) ist.

8. Verwendung eines Stellgetriebes nach Anspruch 1 in einem elektrischen No- ckenwellenversteller eines Verbrennungsmotors.