DE102016222997A1

DE102016222997A1 - Flexibles Getriebebauteil

Info

Publication number: DE102016222997A1
Application number: DE102016222997.4A
Authority: DE
Inventors: Bastian Hain; Peter Zierer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2036-11-23
Also published as: DE102016222997B4; CN109983254A; US11060596B2; WO2018095463A1; US20190264792A1; CN109983254B

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 der EP 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 der EP 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 der EP 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 der DE 10 2013 220 220 A1 sowie aus der DE 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 nach 1 in Frontansicht,
3 das flexible Getriebebauteil in Seitenansicht,
4 ausschnittsweise das flexible Getriebebauteil in perspektivischer Ansicht.

Die 1 zeigt einen schematisierten Ausschnitt eines Wellgetriebes 1, welches als Stellgetriebe eines elektrischen Nockenwellenverstellers zum Einsatz kommt. Hinsichtlich des prinzipiellen Aufbaus und der Funktion des Wellgetriebes 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.
Ein Antriebselement 2 des Wellgetriebes 1 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 Schrauben 3 ist ein flexibles Getriebebauteil 5, nämlich eine Kragenhülse, mit dem Antriebselement 2 verbunden, wobei zugleich eine Scheibe 4, welche als Anschlagscheibe innerhalb des Wellgetriebes 1 fungiert, am Antriebselement 2 befestigt ist.
Das flexible Getriebebauteil 5 weist einen zylindrischen Abschnitt 6 auf, an dessen Mantelfläche sich eine Verzahnung 7, das heißt Außenverzahnung, befindet. Die Verzahnung 7 wirkt in an sich bekannter Weise mit der Innenverzahnung eines nicht dargestellten, in sich starren Getriebeelementes zusammen, wobei der zylindrische Abschnitt 6 einschließlich der Verzahnung 7 beim Betrieb des Wellgetriebes 1 durch einen Wellgenerator verformt wird.
Auf der der Verzahnung 7 gegenüber liegenden Stirnseite des flexiblen Getriebeelementes 5 geht der zylindrische Abschnitt 6 in einen radial nach außen gerichteten Flansch 8 über, welcher auch als Kragen bezeichnet wird.
Der Kragen 8 liegt größtenteils in einer einzigen, zur Mittelachse des flexiblen Getriebebauteils 5 und damit zur Rotationsachse des Wellgetriebes 1 normalen Ebene. Von dieser Ebene abgehoben sind Anschlussabschnitte 10, welche gleichförmig am Umfang des Kragens 8 verteilt sind und integrale Bestandteile des Kragens 8 darstellen. Mittig in jedem der insgesamt fünf Anschlussabschnitte 10 befindet sich eine Bohrung 9, durch welche jeweils eine Schraube 3 gesteckt ist, so dass der Kopf der Schraube 3 flächig am Anschlussabschnitt 10 anliegt.
Die Anschlussabschnitte 10 sind vom übrigen, ringförmigen Bereich des Flansches 8 derart in Axialrichtung abgehoben, dass sie näher an der Verzahnung 7 angeordnet sind, wie insbesondere aus der Seitenansicht (3) hervorgeht. Ebenso geht aus dieser Ansicht hervor, dass der Versatz der Anschlussabschnitte 10 gegenüber den umgebenden Abschnitten des Kragens 8 größer als dessen Wandstärke ist. Der gesamte Flansch 8 einschließlich der Anschlussabschnitte 10 weist eine einheitliche Wandstärke auf.
Radial nach innen ist jeder Anschlussabschnitt 10 begrenzt durch eine Ausnehmung 11, welche innerhalb des Flansches 8 gebildet ist. Die Ausnehmung 11 ist in Umfangsrichtung ausgedehnter als der Anschlussabschnitt 10. Die Form eines jeden Anschlussabschnitts 10 ist annähernd rechteckig mit abgerundeten Längsseiten, welche einerseits durch die Außenkontur des Kragens 8 und andererseits durch den Rand der Ausnehmung 11 gebildet sind. Jede Ausnehmung 11 beschreibt eine längliche, konkave Form mit aufgeweiteten Enden, wobei die Enden der Ausnehmung 11 in Umfangsrichtung des Flansches 8 beidseitig neben dem Anschlussabschnitt 10 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

EP 0741256 B1 [0002, 0003]
EP 0514829 B2 [0003]
DE 102004009128 A1 [0004]
DE 102013220220 A1 [0004]
DE 102014202060 A1 [0004]

Claims

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 oder 2, 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 bis 4, 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 bis 8, 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.