DE102016222997A1 - Flexibles Getriebebauteil - Google Patents
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Abstract
Ein flexibles Getriebebauteil für ein Wellgetriebe weist einen zylindrischen, außenverzahnten Abschnitt (6), sowie einen an diesen anschließenden Flansch (8) auf, in welchem sich Bohrungen (9) in gegenüber dem übrigen Flansch (8) in Axialrichtung versetzten Anschlussabschnitten (10) befinden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein für ein Wellgetriebe geeignetes flexibles Getriebebauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein derartiges Getriebebauteil ist zum Beispiel aus der
EP 0 741 256 B1 bekannt. Es handelt sich hierbei um ein verformbares Zahnrad mit Außenverzahnung, welches in einem Wellgetriebe innerhalb eines starren Zahnrads mit Innenverzahnung angeordnet ist. Der die Außenverzahnung aufweisende zylindrische Abschnitt des verformbaren Zahnrads geht in einen radial nach außen gerichteten Flansch über. Der innere Bereich des Flansches wird in derEP 0 741 256 B1 als ringförmige Membran bezeichnet. Diese Membran wiederum geht über in einen verdickten Bereich, welcher als ringförmige Nabe bezeichnet ist und eine Anzahl Bohrungen aufweist. Damit ist die ringförmige Nabe an einem Umgebungsbauteil befestigbar. - Die
EP 0 514 829 B2 offenbart ein als flexibles Becher-Element bezeichnetes nachgiebiges Getriebebauteil, welches mit dem flexiblen Zahnrad nach derEP 0 741 256 B1 insofern Gemeinsamkeiten aufweist, als sich an einen zylindrischen, außenverzahnten Abschnitt des Getriebeelementes eine Membran und eine Nabe anschließen, welche sich in Radialrichtung des Getriebeelementes erstrecken. Im Fall derEP 0 514 829 B2 sind die Membran und die an diese anschließende Nabe jedoch radial nach innen gerichtet, so dass das Getriebeelement insgesamt eine Becher- oder Topfform beschreibt. Die in den genannten Dokumenten beschriebenen Getriebeelemente sollen in Stellgetrieben von Robotern verwendbar sein. - Auch in der Kraftfahrzeugtechnik kommen Wellgetriebe als hochuntersetzte Stellegetriebe zum Einsatz. Wellgetriebe als Komponenten von elektrischen Nockenwellenverstellern sind zum Beispiel aus der
DE 10 2004 009 128 A1 , aus derDE 10 2013 220 220 A1 sowie aus derDE 10 2014 202 060 A1 bekannt. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickeltes flexibles Getriebebauteil für ein Wellgetriebe anzugeben, welches sich durch ein besonders günstiges Verhältnis zwischen Bauraumbedarf, fertigungstechnischen Aufwand und Dauerhaltbarkeit auszeichnet.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein flexibles Getriebebauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Getriebebauteil weist in an sich bekannter Grundform einen zylindrischen, außenverzahnten Abschnitt auf, an welchen sich ein Kragen, das heißt Flansch, anschließt, in dem sich Bohrungen befinden. Als Kragen wird sowohl ein radial nach außen gerichteter Flansch als auch ein radial nach innen gerichteter Bodenabschnitt bezeichnet. In beiden Fällen befinden sich die Bohrungen erfindungsgemäß in gegenüber dem übrigen Flansch in Axialrichtung des Getriebebauteils versetzten Anschlussabschnitten.
- Der axiale Versatz der Anschlussabschnitte, welche an einem Umgebungsbauteil befestigbar sind, gegenüber dem restlichen Bereich des Flansches trägt maßgeblich dazu bei, auch bei Verformungen des Getriebebauteils die in diesem auftretenden mechanischen Spannungen in einem moderaten Rahmen zu halten. Gleichzeitig ist durch die in Axialrichtung versetzten Anschlussabschnitte im Vergleich zu einem hutförmigen oder topfförmigen Getriebebauteil, dessen Flansch in einer einzigen Ebene liegt, höchstens ein geringfügiger zusätzlicher Raumbedarf gegeben. Sind die Anschlussabschnitte gegenüber dem restlichen Bereich des Flansches zum zylindrischen Abschnitt hin versetzt, so bedeutet dies sogar eine Bauraumeinsparung, da Schraubenköpfe, welche an den Anschlussabschnitten anliegen, weniger weit aus dem Flansch herausragen.
- Vorzugsweise befindet sich in jedem Anschlussabschnitt des Flansches genau eine Bohrung. Der Kopf einer durch die Bohrung gesteckten Schraube liegt hierbei ausschließlich am Anschlussabschnitt, nicht an hierzu in Axialrichtung des Getriebebauteils versetzten Abschnitten des Flansches an.
- Das flexible Getriebebauteil kann je nach Getriebebauart entweder auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite des Getriebes angeordnet sein. Ist der Flansch radial nach außen gerichtet, das heißt das Getriebebauteil hutförmig gestaltet, so handelt es sich vorzugsweise um ein antriebsseitiges Getriebebauteil. Ist das Getriebeteil dagegen topfförmig, das heißt mit einem radial nach innen weisenden Flansch, gestaltet, so handelt es sich vorzugsweise um ein abtriebsseitiges Getriebebauteil. In allen Fällen ist der Anschlussabschnitt soweit vom umgebenden Flansch in Axialrichtung abgehoben, dass - mit Blickrichtung auf das Getriebebauteil in radialer Richtung - ein Spalt zwischen dem Anschlussabschnitt und einem umgebenden, das Getriebebauteil stirnseitig begrenzenden Abschnitt des Flansches gebildet ist. Damit ist eine axiale Freistellung des Anschlussabschnitts gegeben, welche sowohl die mechanische Belastbarkeit des Getriebebauteils erhöht als auch zur Begrenzung von Spannungen beiträgt. Zugleich sind mittels der axial freigestellten Anschlussabschnitte ausgeprägt elastische Eigenschaften des gesamten Getriebebauteils einschließlich des Flansches realisierbar. Die Anschlussabschnitte sind auf einfache Weise umformtechnisch herstellbar.
- Die Form der Anschlussabschnitte kann beispielsweise rund oder annähernd rechteckig sein. Vorzugsweise erstreckt sich jeder Anschlussabschnitt radial nach außen bis zum Rand des Kragens. Radial nach innen sind die Anschlussabschnitte vorzugsweise vom zylindrischen Abschnitt des Getriebebauteils beabstandet.
- Innerhalb des in einer einzigen Ebene liegenden, axial nicht freigestellten, insgesamt ringförmigen Bereichs des Flansches befinden sich in vorteilhafter Ausgestaltung mehrere Ausnehmungen, wobei jede dieser Ausnehmungen vorzugsweise radial unmittelbar innerhalb eines Anschlussabschnitts liegt. Jede Ausnehmungen überragt den angrenzenden Anschlussabschnitt vorzugsweise beidseitig in Umfangsrichtung des Flansches, wobei die Ausnehmung konkav gekrümmt und an ihren Enden aufgeweitet ist. Die konkave Krümmung der Ausnehmung bedeutet, dass diese entgegen der Krümmung, welche durch den Flansch beschrieben wird, gebogen ist. Aufgrund dieser konkaven Krümmungen können die aufgeweiteten Enden der Ausnehmung mit der Bohrung, welche sich im Anschlussabschnitt befindet, in Radialrichtung des Getriebebauteils überlappen. Dies bedeutet, dass mindestens ein zur Mittelachse des Getriebebauteils konzentrischer Kreis existiert, welcher sowohl die Bohrung im Anschlussabschnitt als auch die Enden der konkav gekrümmten Ausnehmung schneidet. Das Getriebebauteil weist damit eine ausgeprägte Nachgiebigkeit bei Kippbelastungen auf, wobei zugleich eine hohe Steifigkeit in Umfangsrichtung gegeben ist.
- Das Getriebebauteil ist vorzugsweise als Blechteil ausgebildet; die Wandstärke des Kragens einschließlich der Anschlussabschnitte ist vorzugsweise zumindest annähernd einheitlich. Auch die Verzahnung des zylindrischen Abschnitts des Getriebebauteils ist vorzugsweise integraler Bestandteil des umformtechnisch hergestellten Getriebebauteils. In alternativen Bauformen ist ein verzahnter Ring als gesondertes Bauteil auf den zylindrischen Abschnitt aufgesetzt und mit diesem drehfest verbunden. Das flexible Getriebebauteil eignet sich besonders zur Verwendung in einem Wellgetriebe, welches als Stellgetriebe eines elektrischen Nockenwellenverstellers zum Einsatz kommt. Ebenso ist das flexible Getriebebauteil für die Verwendung in einem Wellgetriebe in einer Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Hubkolbenmotors, geeignet.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
-
1 ausschnittsweise ein Stellgetriebe, nämlich Wellgetriebe, mit einem flexiblen Getriebebauteil, -
2 das flexible Getriebebauteil der Anordnung nach1 in Frontansicht, -
3 das flexible Getriebebauteil in Seitenansicht, -
4 ausschnittsweise das flexible Getriebebauteil in perspektivischer Ansicht. - Die
1 zeigt einen schematisierten Ausschnitt eines Wellgetriebes1 , welches als Stellgetriebe eines elektrischen Nockenwellenverstellers zum Einsatz kommt. Hinsichtlich des prinzipiellen Aufbaus und der Funktion des Wellgetriebes1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen. - Ein Antriebselement
2 des Wellgetriebes1 ist als Kettenrad ausgebildet und wird von der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben, wobei es in an sich bekannter Weise mit halber Kurbelwellendrehzahl rotiert. Mit Hilfe mehrerer Schrauben3 ist ein flexibles Getriebebauteil5 , nämlich eine Kragenhülse, mit dem Antriebselement2 verbunden, wobei zugleich eine Scheibe4 , welche als Anschlagscheibe innerhalb des Wellgetriebes1 fungiert, am Antriebselement2 befestigt ist. - Das flexible Getriebebauteil
5 weist einen zylindrischen Abschnitt6 auf, an dessen Mantelfläche sich eine Verzahnung7 , das heißt Außenverzahnung, befindet. Die Verzahnung7 wirkt in an sich bekannter Weise mit der Innenverzahnung eines nicht dargestellten, in sich starren Getriebeelementes zusammen, wobei der zylindrische Abschnitt6 einschließlich der Verzahnung7 beim Betrieb des Wellgetriebes1 durch einen Wellgenerator verformt wird. - Auf der der Verzahnung
7 gegenüber liegenden Stirnseite des flexiblen Getriebeelementes5 geht der zylindrische Abschnitt6 in einen radial nach außen gerichteten Flansch8 über, welcher auch als Kragen bezeichnet wird. - Der Kragen
8 liegt größtenteils in einer einzigen, zur Mittelachse des flexiblen Getriebebauteils5 und damit zur Rotationsachse des Wellgetriebes1 normalen Ebene. Von dieser Ebene abgehoben sind Anschlussabschnitte10 , welche gleichförmig am Umfang des Kragens8 verteilt sind und integrale Bestandteile des Kragens8 darstellen. Mittig in jedem der insgesamt fünf Anschlussabschnitte10 befindet sich eine Bohrung9 , durch welche jeweils eine Schraube3 gesteckt ist, so dass der Kopf der Schraube3 flächig am Anschlussabschnitt10 anliegt. - Die Anschlussabschnitte
10 sind vom übrigen, ringförmigen Bereich des Flansches8 derart in Axialrichtung abgehoben, dass sie näher an der Verzahnung7 angeordnet sind, wie insbesondere aus der Seitenansicht (3 ) hervorgeht. Ebenso geht aus dieser Ansicht hervor, dass der Versatz der Anschlussabschnitte10 gegenüber den umgebenden Abschnitten des Kragens8 größer als dessen Wandstärke ist. Der gesamte Flansch8 einschließlich der Anschlussabschnitte10 weist eine einheitliche Wandstärke auf. - Radial nach innen ist jeder Anschlussabschnitt
10 begrenzt durch eine Ausnehmung11 , welche innerhalb des Flansches8 gebildet ist. Die Ausnehmung11 ist in Umfangsrichtung ausgedehnter als der Anschlussabschnitt10 . Die Form eines jeden Anschlussabschnitts10 ist annähernd rechteckig mit abgerundeten Längsseiten, welche einerseits durch die Außenkontur des Kragens8 und andererseits durch den Rand der Ausnehmung11 gebildet sind. Jede Ausnehmung11 beschreibt eine längliche, konkave Form mit aufgeweiteten Enden, wobei die Enden der Ausnehmung11 in Umfangsrichtung des Flansches8 beidseitig neben dem Anschlussabschnitt10 angeordnet sind. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wellgetriebe
- 2
- Antriebselement
- 3
- Schraube
- 4
- Scheibe
- 5
- flexibles Getriebebauteil, Kragenhülse
- 6
- zylindrischer Abschnitt
- 7
- Verzahnung
- 8
- Kragen, Flansch
- 9
- Bohrung
- 10
- Anschlussabschnitt
- 11
- Ausnehmung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
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- DE 102013220220 A1 [0004]
- DE 102014202060 A1 [0004]
Claims (10)
- Flexibles Getriebebauteil, mit einem zylindrischen, außenverzahnten Abschnitt (6), sowie einem an den zylindrischen Abschnitt (6) anschließenden Flansch (8), in welchem sich Bohrungen (9) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bohrungen (9) in gegenüber dem übrigen Flansch (8) in Axialrichtung versetzten Anschlussabschnitten (10) befinden.
- Getriebebauteil nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussabschnitte (10) gegenüber dem restlichen Bereich des Flansches (8) zum zylindrischen Abschnitt (6) hin versetzt sind. - Getriebebauteil nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass sich in jedem Anschlussabschnitt (10) genau eine Bohrung (9) befindet. - Getriebebauteil nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass durch jeden Anschlussabschnitt (10) eine Auflagefläche für einen Kopf einer Schraube (3) gebildet ist. - Getriebebauteil nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder Anschlussabschnitt (10) radial nach außen bis zum Rand des Flansches (8) erstreckt. - Getriebebauteil nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder Anschlussabschnitt (10) in Radialrichtung vom zylindrischen Abschnitt (6) des Flansches (8) beabstandet ist. - Getriebebauteil nach
Anspruch 6 , gekennzeichnet durch eine zwischen dem Anschlussabschnitt (10) und dem zylindrischen Abschnitt (6) angeordnete Ausnehmung (11) im Flansch (8). - Getriebebauteil nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (11) den Anschlussabschnitt (10) in Umfangsrichtung beidseitig überragt, konkav gekrümmt und an den Enden aufgeweitet ist. - Getriebebauteil nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Blechteil ausgebildet ist und der Flansch (8) eine einheitliche Wandstärke aufweist. - Verwendung eines flexiblen Getriebebauteils nach
Anspruch 1 in einem Wellgetriebe, insbesondere eines elektrischen Nockenwellenverstellers.
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