WO2020038517A1 - Wellgetriebe - Google Patents

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WO2020038517A1
WO2020038517A1 PCT/DE2019/100661 DE2019100661W WO2020038517A1 WO 2020038517 A1 WO2020038517 A1 WO 2020038517A1 DE 2019100661 W DE2019100661 W DE 2019100661W WO 2020038517 A1 WO2020038517 A1 WO 2020038517A1
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WO
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housing element
wave gear
gear
gear according
housing
Prior art date
Application number
PCT/DE2019/100661
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marco HILDEBRAND
Rainer Ottersbach
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Publication of WO2020038517A1 publication Critical patent/WO2020038517A1/de

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • F16H49/001Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-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
    • F01L1/344Valve-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
    • F01L1/352Valve-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L1/34Valve-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
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    • F01L2001/3521Harmonic drive of flexspline type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L2250/00Camshaft drives characterised by their transmission means
    • F01L2250/02Camshaft drives characterised by their transmission means the camshaft being driven by chains
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2250/00Camshaft drives characterised by their transmission means
    • F01L2250/04Camshaft drives characterised by their transmission means the camshaft being driven by belts

Definitions

  • the invention relates to a wave gear which is particularly suitable for an electromechanical camshaft adjuster according to the preamble of claim 1.
  • a generic wave gear is known for example from DE 10 2016 217 051 A1.
  • This shaft gear which can be used as an actuating gear in a camshaft adjuster, comprises a drive wheel, an adjusting element in the form of a bearing inner ring, and an output element which is provided for connection to a camshaft.
  • the drive wheel is supported on the camshaft by means of a plain bearing.
  • a wave gear described in DE 10 2016 201 536 A1 has a flex ring, which is modified in comparison to the two cases mentioned at the outset in that it has a reinforcement on the outside that surrounds in a ring.
  • Flexring but a resilient rolling bearing outer ring contacting the flexring has a modified form.
  • the modification is in the form of an external material weakening of the outer ring.
  • the invention is based on the object of specifying a wave gear which has been further developed compared to the prior art mentioned and which is distinguished by a compact structure and can be assembled in a particularly reliable manner.
  • the wave gear comprises, in a basic structure known per se, a housing element, a drive element connected to it in a rotationally fixed manner and provided with internal teeth, an elastic, externally toothed gear element and an internally toothed output element.
  • the drive element has latching elements with which it is connected to the housing element, the latching elements each having an elastic resilience in the circumferential direction of the drive element.
  • the housing element does not necessarily imply that the wave gear has a closed housing.
  • the housing element can be a rotating or a non-rotating element.
  • the housing element is typically provided as a rotating element. If, on the other hand, the wave gear is used in a device for varying the compression ratio of a reciprocating piston engine, the housing element is typically connected in a rotationally fixed manner to a non-rotating surrounding construction or is an integral part of this surrounding construction.
  • a locking connection is made between the drive element and the housing element by means of locking elements integrated in the drive element, separate connecting elements, for example in the form of screws, locking rings or clamps, which the drive element on the housing hold element, dispensable.
  • the connection made without additional elements The drive element and the housing element allow the transmission of forces and moments between the drive element and the housing element.
  • the latching elements are designed as forked plug-in tabs which are pushed through openings in the housing element.
  • the plug-in tabs extend essentially in the axial direction of the drive element, that is to say parallel to the central axis of the wave gear.
  • the number of forked, i.e. two-armed, tabs is not subject to any theoretical restrictions.
  • At least three plug-in tabs and corresponding openings are preferably present in the housing element. There can also be a higher number of insert tabs, for example six or eight forked tabs.
  • Each plug-in tab preferably has two arms, each with two shoulders, which engage on opposite end faces of the housing element and thus secure the drive element with respect to the housing element in the axial direction, the section of each arm located between the shoulders only partially, namely with a projection, contacted the housing element.
  • Each arm is elastically flexible in the circumferential direction of the drive element.
  • a snap-free connection between the drive element and the housing element is preferably established in any direction by means of the latching connections.
  • a small number of tabs in particular an embodiment with exactly three tabs, has the advantage that the tabs are suitable for forming stop contours effective in the circumferential direction, which interact with stop contours which are formed by the output element.
  • the stop contours limit the adjustment range of the camshaft adjuster.
  • the stop contours on the side of the output element are formed by wings of the output element directed radially outward.
  • each wing measured in the circumferential direction deviates from the width of each plug-in tab measured in the same direction, for example, by no more than 50%.
  • the output element is preferably slidably mounted within the wave gear.
  • the output element has two axial bearing surfaces with which it is mounted on the one hand with respect to the drive element and on the other hand with respect to the housing element.
  • the axial bearing surface that supports the output element relative to the housing element is formed by the named vanes.
  • the output element can also have a radial bearing surface which is effective with respect to the housing element and which is preferably arranged on the side of the vanes which faces away from the drive element and which describe separate segments of a flange.
  • the wings engage in an annular shoulder on an inner peripheral surface of the housing element.
  • the housing element of the wave gear can be designed as a gear element of a wrap-around gear, in particular as a chain wheel or belt wheel. It is also possible to connect a chain wheel or belt wheel as a separate element to the housing element.
  • the wave gear is not only suitable for applications in motor vehicle technology, but also as an actuating gear in industrial applications, for example within a machine tool or an industrial robot.
  • An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Show here:
  • Fig. 6 shows a detail of the wave gear in a perspective view.
  • a wave gear identified overall by the reference number 1, is provided for use in an electromechanical camshaft adjuster (not shown further) of an internal combustion engine.
  • an electromechanical camshaft adjuster not shown further
  • the basic function of the wave gear reference is made to the prior art cited at the beginning.
  • the wave gear 1 comprises a housing element 2 which, in the exemplary embodiment, is formed in one piece with a chain wheel 3, which is driven via the crankshaft of the internal combustion engine. Furthermore, the wave gear 1 comprises a drive ring gear 4, which is generally referred to as a drive element and is firmly connected to the housing element 2 in a manner which will be explained in more detail below.
  • a drive ring gear 4 which is generally referred to as a drive element and is firmly connected to the housing element 2 in a manner which will be explained in more detail below.
  • an output element in the form of an output ring gear 5 is pivotally mounted in the housing element 2, the drive ring gear 4 and the output ring gear 5 overlapping - viewed in the axial direction of the idler gears 4, 5.
  • a wave generator 6 which has a ball bearing as a roller bearing 7.
  • the roller bearing 7 comprises an inner ring 8 with a non-circular, elliptical outer contour.
  • Bolts 9 inserted into the inner ring 8 cooperate with a compensating coupling (not shown).
  • the inner ring 8 is driven via the compensating clutch by an electric motor, also not shown.
  • the wave gear 1 is a three-shaft gear, the three shafts being provided by the rotatable housing element 2, the output ring gear 5 and the electrically driven inner ring 8.
  • the associated outer ring, designated 12, of the roller bearing 7 is designed as a thin-walled, flexible part and permanently adapts to the non-circular shape of the inner ring 8.
  • an external toothing 13 of a flexible ring 34 which surrounds the outer ring 12 without being firmly connected to it, is partially engaged with an internal toothing 14 of the drive ring gear 4 and with an internal toothing 18 of the driven ring gear 5.
  • the number of teeth of the internal toothing 14 corresponds to the number of teeth of the external toothing 13.
  • the flex ring 34 which is generally referred to as a flexible gear element, always remains in an unchanged angular position relative to the drive ring gear 4. Accordingly, the pair of teeth 13, 14 is referred to as the coupling stage of the wave gear 1.
  • the number of teeth of the internal toothing 18 deviates slightly, namely by two, from the number of teeth of the external toothing 13. This has the effect that a full rotation of the inner ring 8 in relation to the housing element 2 is converted into a slight pivoting between the housing element 2 and the output ring gear 5.
  • the wave gear 1 is designed as a so-called plus gear, also referred to as a gear with a positive ratio.
  • the output ring gear 5 rotates in the same direction as the inner ring 8.
  • the wave gear 1 is a minus gear, that is to say as a gear with a negative transmission ratio.
  • the internal toothing 14 is located on a cylindrical section 15 of the drive ring gear 4.
  • the cylindrical section 15 merges at an end face of the wave gear 1 into a radially inwardly directed inner rim 16.
  • the inner rim 16 forms an axial stop with respect to the outer ring 12 and thus to the entire wave generator 6.
  • annular axial bearing surface 24 formed by the output ring gear 5 bears against the radially outward outboard 17.
  • the axial bearing surface 24 delimits a cylindrical section 19 of the output hollow wheel 5 shaped in the manner of a flat pot.
  • the cylindrical section 19 merges on its side facing away from the axial bearing surface 24 into a non-closed base 20, which in one to the middle - Telachse of the ring gears 4, 5 and thus also to the axis of rotation of the camshaft to be adjusted normal plane.
  • the bottom 20 merges at its inner edge into a pin 21 which protrudes from the bottom 20 on the side of the camshaft to be adjusted.
  • the opening delimited by the hollow pin 21 is designated 33.
  • a central screw, not shown, is inserted through the opening 33 and is used to screw the output ring gear 5 to the camshaft.
  • each wings 22 which are distributed evenly, that is at 120 ° intervals, extend from the circumference and are to be understood as individual segments of a radially outwardly directed, incomplete flange.
  • An axial bearing surface 23 is provided by each wing 22 and bears against the housing element 2 in the area of an annular shoulder 32.
  • the output ring gear 5 is thus supported in both axial directions by the axial bearing surfaces 23, 24 within the structural unit formed from the housing element 2 and the drive ring gear 4.
  • Radial support is provided by a radial bearing surface 25, which is located in a region of the cylindrical section 19 between the wing 22 and the base 20.
  • the output ring gear 5 can therefore not be displaced in the radial or axial direction with respect to the housing element 2.
  • the plug-in tabs 27 are essentially aligned in the axial direction of the drive ring gear 4. This is followed by a short, radially outward section to the outboard 17, which merges into a longer, axially aligned section of the plug-in tab 27.
  • Each plug-in tab 27 is constructed from two arms 28 arranged in mirror image to one another, between which an intermediate space 37 is formed.
  • the width of the intermediate space 37 - measured in the circumferential direction of the drive ring gear 4 - is wider than the width of each arm 28 measured in the same direction.
  • each arm 28 In the section of each arm 28 which lies between the shoulders 29, 30, there is no full-area contact between the arm 28 and the housing element 2. Rather, the arm 28 is lifted off the surface of the housing element 2 directly next to the shoulders 29, 30. A projection 35 of the arm 28 contacts the housing element 2 only in an area which lies centrally between the shoulders 29, 30. In this way, the drive element 4 is supported in relation to the housing element 2 in the circumferential direction only on small-dimensioned contact surfaces. A deformation in the area of these contact surfaces, that is to say on the projections 35, is intended and supports the play-free mounting of the drive element 4 on the housing element 2.
  • the forked plug-in tabs 27 are not only designed for a permanently fixed connection between the drive ring gear 4 and the housing element 2, but also as effective limiting elements in the circumferential direction with respect to the output ring gear 5. With 31 circumferential abutment surfaces of the tabs 27 are designated.
  • the circumferential abutment surfaces 36 provided by each wing 22 can abut the circumferential abutment surfaces 31. Both peripheral stop surfaces 31, 36 protrude into the annular shoulder 32 on the inner peripheral surface of the housing element 2.
  • a rotation angle limitation of the shaft gear 1 is thus realized in the axial direction without additional space requirement of the shaft gear 1.
  • the wave gear 1 is thus particularly narrow compared to conventional solutions.

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Abstract

Ein Wellgetriebe, insbesondere für einen elektromechanischen Nockenwellenversteller, umfasst ein Gehäuseelement (2), ein mit diesem drehfest verbundenes, innenverzahntes Antriebselement (4), ein elastisches, außenverzahntes Getriebeelement (34), sowie ein innenverzahntes Abtriebselement (5), wobei das Antriebselement (4) in dessen Umfangsrichtung nachgiebige Rastelemente (27) aufweist, mit welchen es mit dem Gehäuseelement (2) verbunden ist.

Description

Wellqetriebe
Die Erfindung betrifft ein insbesondere für einen elektromechanischen Nockenwellen- versteller geeignetes Wellgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßes Wellgetriebe ist beispielsweise aus der DE 10 2016 217 051 A1 bekannt. Dieses als Stellgetriebe in einem Nockenwellenversteller verwendbare Well- getriebe umfasst ein Antriebsrad, ein Verstellelement in Form eines Lagerinnenrings, sowie ein Abtriebselement, welches zur Verbindung mit einer Nockenwelle vorgese- hen ist. Das Antriebsrad ist in diesem Fall mittels einer Gleitlagerung auf der Nocken- welle gelagert.
Ein weiteres Wellgetriebe prinzipiell gleicher Bauart ist in der DE 10 2016 219 076 A1 offenbart. Auch dieses Wellgetriebe arbeitet mit einem flexiblen, außenverzahnten Ge- triebebauteil, das heißt einem Flexring. Die Außenverzahnung des Flexrings kämmt mit der Innenverzahnung eines Antriebsrades sowie mit der Innenverzahnung eines als Hohlrad gestalteten Abtriebsrades. Zusätzlich zum Flexring weist im Fall der DE 10 2016 219 076 A1 auch das Abtriebsrad elastische Eigenschaften auf.
Ein in der DE 10 2016 201 536 A1 beschriebenes Wellgetriebe weist einen Flexring auf, welcher im Vergleich zu den beiden eingangs genannten Fällen dadurch modifi- ziert ist, dass er eine außenseitige, ringförmig umlaufende Verstärkung aufweist.
Bei einem in der DE 10 2015 223 419 A1 offenbarten Wellgetriebe weist nicht der
Flexring, sondern ein den Flexring kontaktierender, nachgiebiger Wälzlageraußenring eine modifizierte Form auf. Die Modifikation ist hierbei in Form einer außenseitigen Materialschwächung des Außenrings gegeben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickeltes Wellgetriebe anzugeben, welches sich durch einen kom- pakten Aufbau auszeichnet sowie besonders prozesssicher montierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wellgetriebe mit den Merkma- len des Anspruchs 1. Das Wellgetriebe umfasst in an sich bekanntem Grundaufbau ein Gehäuseelement, ein mit diesem drehfest verbundenes, mit einer Innenverzah- nung versehenes Antriebselement, ein elastisches, außenverzahntes Getriebeele- ment, sowie ein innenverzahntes Abtriebselement.
Erfindungsgemäß weist das Antriebselement Rastelemente auf, mit welchen es mit dem Gehäuseelement verbunden ist, wobei die Rastelemente jeweils eine elastische Nachgiebigkeit in Umfangsrichtung des Antriebselementes aufweisen.
Der als„Gehäuseelement“ bezeichnete Bestandteil des Wellgetriebes impliziert nicht zwangsläufig, dass das Wellgetriebe ein geschlossenes Gehäuse aufweist. Je nach Anwendungsbereich des Wellgetriebes kann es sich bei dem Gehäuseelement um ein rotierendes oder ein nicht rotierendes Element handeln. Bei Verwendung des Wellge- triebes in einem elektromechanischen Nockenwellenversteller ist das Gehäuseele- ment typischerweise als rotierendes Element vorgesehen. Wird das Wellgetriebe da- gegen in einer Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkol- benmotors eingesetzt, so ist das Gehäuseelement typischerweise drehfest mit einer nicht rotierenden Umgebungskonstruktion verbunden oder integraler Bestandteil die- ser Umgebungskonstruktion.
In jedem Fall sind dadurch, dass zwischen dem Antriebselement und dem Gehäuse- element eine rastende Verbindung mittels in das Antriebselement integrierter Rast- elemente hergestellt ist, gesonderte Verbindungselemente, etwa in Form von Schrau- ben, Sicherungsringen oder Klammern, welche das Antriebselement am Gehäuse- element halten, entbehrlich. Die ohne Zusatzelemente hergestellte Verbindung zwi- schen dem Antriebselement und dem Gehäuseelement erlaubt die Übertragung von Kräften und Momenten zwischen dem Antriebselement und dem Gehäuseelement.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die Rastelemente als gegabelte Stecklaschen aus- gebildet, welche durch Öffnungen im Gehäuseelement durchgesteckt sind. Die Steck- laschen erstrecken sich im Wesentlichen in Axialrichtung des Antriebselementes, das heißt parallel zur Mittelachse des Wellgetriebes. Die Anzahl der gegabelten, das heißt zweiarmigen Stecklaschen unterliegt keinen theoretischen Beschränkungen. Vor- zugsweise sind mindestens drei Stecklaschen sowie korrespondierende Öffnungen im Gehäuseelement vorhanden. Auch eine höhere Zahl an Stecklaschen, beispielsweise sechs oder acht jeweils gegabelte Laschen, kann gegeben sein.
Vorzugsweise weist jede Stecklasche zwei Arme mit jeweils zwei Absätzen auf, wel- che an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuseelementes angreifen und damit das Antriebselement gegenüber dem Gehäuseelement in Axialrichtung sichern, wobei der zwischen den Absätzen befindliche Abschnitt eines jeden Armes nur teilweise, nämlich mit einem Vorsprung, das Gehäuseelement kontaktiert. Jeder Arm ist in Um- fangsrichtung des Antriebselementes elastisch nachgiebig. Vorzugsweise ist mittels der Rastverbindungen eine in jeglicher Richtung spielfreie Verbindung zwischen dem Antriebselement und dem Gehäuseelement hergestellt.
Eine geringe Zahl an Stecklaschen, insbesondere eine Ausführung mit genau drei Stecklaschen, hat den Vorteil, dass sich die Stecklaschen zur Bildung von in Um fangsrichtung wirksamen Anschlagkonturen eignen, welche mit Anschlagkonturen, die durch das Abtriebselement gebildet sind, Zusammenwirken. Im Fall der Verwendung des Wellgetriebes als Stellgetriebe eines elektromechanischen Nockenwellenverstel- lers wird durch die Anschlagkonturen der Verstellbereich des Nockenwellenverstellers begrenzt. Die Anschlagkonturen auf Seiten des Abtriebselementes sind in bevorzugter Ausge- staltung durch radial nach außen gerichtete Flügel des Abtriebselementes gebildet.
Die in Umfangsrichtung gemessene Breite eines jeden Flügels weicht von der in der- selben Richtung gemessenen Breite einer jeden Stecklasche beispielsweise um nicht mehr als 50 % ab.
Das Abtriebselement ist innerhalb des Wellgetriebes vorzugsweise gleitgelagert. Hier- bei weist das Abtriebselement zwei Axiallagerflächen auf, mit welchen es einerseits gegenüber dem Antriebselement und andererseits gegenüber dem Gehäuseelement gelagert ist. In besonders bevorzugter Weise ist die das Abtriebselement gegenüber dem Gehäuseelement lagernde Axiallagerfläche durch die genannten Flügel gebildet.
Darüber kann das Abtriebselement auch eine gegenüber dem Gehäuseelement wirk- same Radiallagerfläche aufweisen, welche vorzugsweise auf der dem Antriebsele- ment abgewandten Seite der Flügel, welche voneinander getrennte Segmente eines Flansches beschreiben, angeordnet ist. In besonders raumsparender Gestaltung grei- fen die Flügel in einen ringförmigen Absatz an einer Innenumfangsfläche des Gehäu- seelementes ein.
Das Gehäuseelement des Wellgetriebes kann als Getriebeelement eines Umschlin- gungsgetriebes, insbesondere als Kettenrad oder Riemenrad, ausgebildet sein. Eben- so ist es möglich, ein Kettenrad oder Riemenrad als gesondertes Element mit dem Gehäuseelement zu verbinden.
Das Wellgetriebe ist nicht nur für Anwendungen in der Kraftfahrzeugtechnik, sondern auch als Stellgetriebe in industriellen Anwendungen, beispielsweise innerhalb einer Werkzeugmaschine oder eines Industrieroboters, geeignet. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung nä- her erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 ein Wellgetriebe in einer Schnittdarstellung,
Fig. 2 das Wellgetriebe in einer stirnseitigen Ansicht,
Fig. 3 ein Detail des Wellgetriebes,
Fig. 4 eine weitere stirnseitige Ansicht des Wellgetriebes,
Fig. 5 ein Antriebselement des Wellgetriebes,
Fig. 6 ein Detail des Wellgetriebes in perspektivischer Ansicht.
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wellgetriebe ist zur Ver- wendung in einem nicht weiter dargestellten elektromechanischen Nockenwellenver- steller eines Verbrennungsmotors vorgesehen. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Wellgetriebes 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.
Das Wellgetriebe 1 umfasst ein Gehäuseelement 2, welches im Ausführungsbeispiel einstückig mit einem Kettenrad 3, welches über die Kurbelwelle des Verbrennungsmo- tors angetrieben wird, ausgebildet ist. Weiter umfasst das Wellgetriebe 1 ein Antriebs- hohlrad 4, welches allgemein als Antriebselement bezeichnet wird und in nachstehend noch näher erläuterter Weise fest mit dem Gehäuseelement 2 verbunden ist. Neben dem Antriebshohlrad 4 ist ein Abtriebselement in Form eines Abtriebshohlrades 5 im Gehäuseelement 2 schwenkbar gelagert, wobei sich das Antriebshohlrad 4 und das Abtriebshohlrad 5 - in Axialrichtung der Flohlräder 4, 5 betrachtet - überlappen. In dem durch das Antriebshohlrad 4 und das Abtriebshohlrad 5 gebildeten Hohlraum befindet sich ein Wellgenerator 6, welcher ein Kugellager als Wälzlager 7 aufweist.
Das Wälzlager 7 umfasst einen Innenring 8 mit einer nicht kreisrunden, elliptischen Außenkontur. In den Innenring 8 eingesetzte Bolzen 9 wirken mit einer nicht darge- stellten Ausgleichskupplung zusammen. Über die Ausgleichskupplung wird der Innen- ring 8 durch einen ebenfalls nicht dargestellten Elektromotor angetrieben. Insgesamt handelt es sich bei dem Wellgetriebe 1 um ein Dreiwellengetriebe, wobei die drei Wel- len durch das drehbare Gehäuseelement 2, das Abtriebshohlrad 5, sowie den elektrisch angetriebenen Innenring 8 gegeben sind.
Auf der nicht kreisrund konturierten Laufbahn des Innenrings 8 rollen Kugeln 10 ab, die in einem Käfig 11 geführt sind. Der zugehörige, mit 12 bezeichnete Außenring des Wälzlagers 7 ist im Unterschied zum Innenring 8 als dünnwandiges, nachgiebiges Teil gestaltet und passt sich permanent der unrunden Form des Innenrings 8 an. Hier- durch wird eine Außenverzahnung 13 eines Flexrings 34, welcher den Außenring 12 umgibt, ohne mit diesem fest verbunden zu sein, partiell mit einer Innenverzahnung 14 des Antriebshohlrades 4 sowie mit einer Innenverzahnung 18 des Abtriebshohlrades 5 in Eingriff gebracht. Die Zähnezahl der Innenverzahnung 14 stimmt mit der Zähnezahl der Außenverzahnung 13 überein. Somit bleibt der Flexring 34, welcher allgemein als flexibles Getriebeelement bezeichnet wird, stets in unveränderter Winkellage relativ zum Antriebshohlrad 4. Dementsprechend wird die Verzahnungspaarung 13, 14 als Kupplungsstufe des Wellgetriebes 1 bezeichnet. Dagegen weicht die Anzahl der Zäh- ne der Innenverzahnung 18 geringfügig, nämlich um zwei, von der Zähnezahl der Au- ßenverzahnung 13 ab. Dies bewirkt, dass eine volle Umdrehung des Innenrings 8 in Relation zum Gehäuseelement 2 in eine geringe Verschwenkung zwischen dem Ge- häuseelement 2 und dem Abtriebshohlrad 5 umgesetzt wird. Im vorliegenden Fall ist das Wellgetriebe 1 als sogenanntes Plusgetriebe, auch als Getriebe mit positiver Übersetzung bezeichnet, ausgelegt. Dies bedeutet, dass das Abtriebshohlrad 5 in gleicher Richtung wie der Innenring 8 dreht. Alternativ ist auch eine Gestaltung des Wellgetriebes 1 als Minusgetriebe, das heißt als Getriebe mit negativer Übersetzung, möglich. Die Innenverzahnung 14 befindet sich an einem zylindrischen Abschnitt 15 des An- triebshohlrades 4. Der zylindrische Abschnitt 15 geht an einer Stirnseite des Wellge- triebes 1 in einen radial nach innen gerichteten Innenbord 16 über. Durch den Innen- bord 16 ist ein Axialanschlag gegenüber dem Außenring 12 und damit dem gesamten Wellgenerator 6 gebildet. Auf der dem Innenbord 16 gegenüber liegenden Stirnseite des Antriebshohlrades 4 weist dieses einen Außenbord 17 auf, welcher die Beweg- lichkeit des Abtriebshohlrades 5 in Axialrichtung begrenzt. Hierbei liegt eine ringförmi- ge, durch das Abtriebshohlrad 5 gebildete Axiallagerfläche 24 an dem radial nach au- ßen gerichteten Außenbord 17 an. Die Axiallagerfläche 24 begrenzt einen zylindri- schen Abschnitt 19 des in der Art eines flachen Topfes geformten Abtriebshohlra- des 5. Der zylindrische Abschnitt 19 geht auf seiner der Axiallagerfläche 24 abge- wandten Seite in einen nicht geschlossenen Boden 20 über, welcher in einer zur Mit- telachse der Hohlräder 4, 5 und damit auch zur Rotationsachse der zu verstellenden Nockenwelle normalen Ebene liegt. Der Boden 20 geht an seinem inneren Rand in ei- nen Zapfen 21 über, welcher zur Seite der zu verstellenden Nockenwelle hin aus dem Boden 20 herausragt. Die durch den hohlen Zapfen 21 begrenzte Öffnung ist mit 33 bezeichnet. Durch die Öffnung 33 ist eine nicht dargestellte Zentralschraube gesteckt, mit welcher das Abtriebshohlrad 5 an der Nockenwelle festgeschraubt ist.
Vom zylindrischen Abschnitt 19 des Abtriebshohlrades 5 gehen drei gleichmäßig, das heißt in 120°-Abständen, am Umfang verteilte Flügel 22 aus, welche als einzelne Segmente eines radial nach außen gerichteten, unvollständigen Flansches zu verste- hen sind. Durch jeden Flügel 22 ist eine Axiallagerfläche 23 bereitgestellt, welche im Bereich eines ringförmigen Absatzes 32 am Gehäuseelement 2 anliegt. Somit ist das Abtriebshohlrad 5 in beiden Axialrichtungen durch die Axiallagerflächen 23, 24 inner- halb der aus dem Gehäuseelement 2 und dem Antriebshohlrad 4 gebildeten Bauein- heit abgestützt. Eine radiale Abstützung ist durch eine Radiallagerfläche 25 gegeben, welche sich in einem Bereich des zylindrischen Abschnitts 19 zwischen dem Flügel 22 und dem Boden 20 befindet. Somit ist das Abtriebshohlrad 5, abgesehen von eventu- ellem Lagerspiel, gegenüber dem Gehäuseelement 2 weder in radialer noch in axialer Richtung verlagerbar. Im Gehäuseelement 2 befinden sich drei schlitzförmige Öffnungen 26, durch die je- weils eine gegabelte Stecklasche 27 geführt ist, welche als Rastelement fungiert und integraler Bestandteil des Antriebshohlrads 4 ist. Die Stecklaschen 27 sind im We- sentlichen in Axialrichtung des Antriebshohlrades 4 ausrichtet. Hierbei schließt an den Außenbord 17 ein kurzer, radial nach außen gerichteter Abschnitt an, welcher in einen längeren, axial ausgerichteten Abschnitt der Stecklasche 27 übergeht. Die Steckla- sche 27, welche allgemein als Formschlusselement bezeichnet wird, hat damit insge- samt eine Winkelform.
Jede Stecklasche 27 ist aus zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Armen 28 aufgebaut, zwischen welchen ein Zwischenraum 37 gebildet ist. Die Breite des Zwi- schenraums 37 - in Umfangsrichtung des Antriebshohlrades 4 gemessen - ist breiter als die in derselben Richtung gemessene Breite eines jeden Armes 28.
An jedem Arm 28 sind zwei Absätze 29, 30 erkennbar, welcher beim zusammenge- bauten Wellgetriebe 1 am Rand jeweils einer Öffnung 26 am Gehäuseelement 2 an- schlagen, womit eine Rastverbindung zwischen den gegabelten Stecklaschen und dem Gehäuseelement 2 hergestellt ist. Die rastende Verbindung zwischen dem An- triebselement 4 und dem Gehäuseelement 2 ist spielfrei ausgeführt.
In dem Abschnitt eines jeden Armes 28, welcher zwischen den Absätzen 29, 30 liegt, ist kein vollflächiger Kontakt zwischen dem Arm 28 und dem Gehäuseelement 2 ge- geben. Vielmehr ist unmittelbar neben den Absätzen 29, 30 der Arm 28 von der Ober- fläche des Gehäuseelementes 2 abgehoben. Lediglich in einem Bereich, welcher mittig zwischen den Absätzen 29, 30 liegt, kontaktiert ein Vorsprung 35 des Armes 28 das Gehäuseelement 2. Auf diese Weise ist das Antriebselement 4 gegenüber dem Gehäuseelement 2 in Umfangsrichtung lediglich an gering dimensionierten Kontaktflä- chen abgestützt. Eine Verformung im Bereich dieser Kontaktflächen, das heißt an den Vorsprüngen 35, ist beabsichtigt und unterstützt die spielfreie Halterung des Antriebs- elementes 4 am Gehäuseelement 2. Die gegabelten Stecklaschen 27 sind nicht nur zur dauerhaft festen Verbindung zwi schen dem Antriebshohlrad 4 und dem Gehäuseelement 2 ausgebildet, sondern auch als in Umfangsrichtung gegenüber dem Abtriebshohlrad 5 wirksame Begrenzungs- elemente. Mit 31 sind Umfangsanschlagsflächen der Stecklaschen 27 bezeichnet. An den Umfangsanschlagsflächen 31 können Umfangsanschlagsflächen 36, welche durch jeden Flügel 22 bereitgestellt sind, anschlagen. Beide Umfangsanschlagsflä- chen 31 , 36 ragen in den ringförmigen Absatz 32 an der Innenumfangsfläche des Ge- häuseelementes 2 hinein. Insgesamt ist damit eine Verdrehwinkelbegrenzung des Wellgetriebes 1 ohne zusätzlichen Bauraumbedarf des Wellgetriebes 1 in Axialrich- tung realisiert. Das Wellgetriebe 1 ist damit im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen besonders schmal gebaut. Durch den Entfall von Befestigungsmitteln, etwa Schrau- ben, zur Verbindung des Antriebshohlrades 4 mit dem Gehäuseelement 2 ist zudem die Teileanzahl des Wellgetriebes 1 signifikant reduziert. Ein weiterer Vorteil der mit Hilfe der gegabelten Stecklaschen 27 hergestellten Rastverbindungen liegt darin, dass auch unter Bedingungen der Serienfertigung stets sie gleichen Eigenschaften dieser Verbindung gegeben sind.
Bezuqszeichenliste
Wellgetriebe
Gehäuseelement
Kettenrad
Antriebshohlrad
Abtriebshohlrad
Wellgenerator
Wälzlager
Innenring
Bolzen
Kugel
Käfig
Außenring
Außenverzahnung
Innenverzahnung des Antriebshohlrades zylindrischer Abschnitt
Innenbord
Außenbord
Innenverzahnung des Abtriebshohlrades zylindrischer Abschnitt
Boden
Zapfen
Flügel
Axiallagerfläche
Axiallagerfläche
Radiallagerfläche
Öffnung im Gehäuseelement
gegabelte Stecklasche, Rastelement Arm der Stecklasche
Absatz am Arm der Stecklasche Absatz am Arm der Stecklasche
Umfangsanschlagsfläche des Flügels ringförmiger Absatz
zentrale Öffnung im Abtriebselement flexibles Getriebeelement, Flexring Vorsprung
Umfangsanschlagsfläche der Stecklasche Zwischenraum

Claims

Patentansprüche
1. Wellgetriebe, mit einem Gehäuseelement (2), einem mit diesem drehtest ver- bundenen, innenverzahnten Antriebselement (4), einem elastischen, außenver- zahnten Getriebeelement (34), sowie einem innenverzahnten Abtriebsele- ment (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (4) in dessen Umfangsrichtung nachgiebige Rastelemente (27) aufweist, mit welchen es mit dem Gehäuseelement (2) verbunden ist.
2. Wellgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rastele- mente (27) als gegabelte, elastische Stecklaschen ausgebildet sind, welche durch Öffnungen (26) im Gehäuseelement (2) durchgesteckt sind.
3. Wellgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Steckla- sche (27) zwei Arme (28) mit jeweils zwei Absätzen (29, 30) aufweist, welche an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuseelementes (2) angreifen und damit das Antriebselement (4) gegenüber dem Gehäuseelement (2) in Axial- richtung sichern.
4. Wellgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Stecklaschen (27) in Umfangsrichtung wirksame Anschlagkonturen (30) gebildet sind, welche mit Anschlagkonturen (31 ) des Abtriebselementes (5) zu- sammenwirken.
5. Wellgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die An- schlagskonturen (31 ) des Abtriebselementes (5) durch radial nach außen ge- richtete Flügel (22) gebildet sind.
6. Wellgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebs- element (5) zwei Axiallagerflächen (24, 23) aufweist, mit welchen es einerseits gegenüber dem Antriebselement (4) und andererseits gegenüber dem Gehäu- seelement (2) gelagert ist, wobei die das Abtriebselement (5) gegenüber dem Gehäuseelement (2) lagernde Axiallagerfläche (23) durch die Flügel (22) gebil- det ist.
7. Wellgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebs- element (5) eine gegenüber dem Gehäuseelement (2) wirksame Radiallager- fläche (25) aufweist, welche auf der dem Antriebselement (4) abgewandten Seite der Flügel (22) angeordnet ist.
8. Wellgetriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (22) in einen ringförmigen Absatz (32) des Gehäuseelemen- tes (2) eingreifen.
9. Wellgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (2) als Getriebeelement eines Umschlingungsge- triebes, insbesondere als Kettenrad (3), ausgebildet ist.
10. Verwendung eines Wellgetriebes nach Anspruch 1 in einem elektromechani- schen Nockenwellenversteller.
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