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Die Erfindung betrifft ein als Stellgetriebe, beispielsweise in einem elektrischen Nockenwellenversteller oder in einer Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors, verwendbares Wellgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Wellgetriebe ist beispielsweise aus der
DE 10 2014 210 360 A1 bekannt. Ein weiteres gattungsgemäßes Wellgetriebe ist zum Beispiel in der
DE 10 2013 220 220 A1 offenbart. Diese bekannten Wellgetriebe weisen besondere konstruktive Merkmale zur Sicherstellung der Schmiermittelversorgung auf.
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Wellgetriebe arbeiten prinzipbedingt mit einem nachgiebigen Getriebeelement. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Flexring handeln, wie in den eingangs genannten Dokumenten beschrieben. Bei einem Flexring handelt es sich um einen einfachen, im mechanisch unbelasteten Zustand kreisrunden Ring, welcher eine einzige Verzahnung, nämlich Außenverzahnung, aufweist. Alternativ kann ein flexibles Getriebeelement eines Wellgetriebes einen radial nach außen oder nach innen gerichteten Flansch aufweisen, welcher an einen zumindest abschnittsweise verzahnten, im Wesentlichen zylindrischen Bereich des Getriebeelementes anschließt. Ist der Flansch nach außen gerichtet, so wird das flexible Getriebeelement auch als Kragenhülse bezeichnet. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die
EP 0 741 256 B1 verwiesen. Ist der Flansch des elastischen Getriebeelementes dagegen radial nach innen gerichtet, so beschreibt das Getriebeelement insgesamt eine Topfform. Hinsichtlich einer möglichen Gestaltung eines solchen topfförmigen Getriebeelementes wird beispielhaft auf die
EP 0 514 829 B1 verwiesen.
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Unabhängig davon, ob als flexibles Getriebeelement eines Wellgetriebes ein Flexring, eine Kragenhülse oder ein topfförmiges Element vorgesehen ist, ist das flexible Getriebeelement mit zwei weiteren, jeweils in sich starren Getriebeelementen auf unterschiedliche Weise zu koppeln:
DE 10 2005 020 305 A1 zeigt eine Abrollbuchse eines Wellgetriebes, welche zwei Verzahnungen aufweist, die als eine Innen- und eine Außenverzahnung ausgebildet ist. Die Abrollbuchse weist unterschiedliche Wandstärken auf und bildet eine rohrartige Membran. Weitere flexible Hülsen gehen aus
US 3 182 525 A ,
DE 10 2009 017 875 A1 ,
DE 100 21 236 A1 und
JP H04 - 370 445 A hervor.
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Innerhalb des Wellgetriebes ist eine drehfeste Ankopplung des elastischen Getriebeelementes an einem ersten in sich starren Getriebeelement, bei welchem es sich um ein Gehäuseteil handeln kann, erforderlich. Im Fall eines Flexrings wird diese drehfeste Kopplung dadurch hergestellt, dass der Flexring, welcher durch einen Wellgenerator permanent in eine unrunde Form gezwungen wird, im Bereich seines größten Durchmessers, das heißt in zwei einander diametral gegenüberliegenden Umfangsabschnitten, in Eingriff mit einer Verzahnung des in sich starren Getriebeelementes, insbesondere Gehäuseelementes, gebracht wird. Bei laufendem Wellgenerator erfolgt ein zyklischer Umlauf der Eingriffsbereiche zwischen dem flexiblen und dem in sich starren Getriebeelement, wobei durch eine identische Zähnezahl beider Getriebeelemente sichergestellt ist, dass die Winkelrelation zwischen diesen Getriebeelementen unveränderbar ist. Die damit gegebene drehfeste Kopplung zwischen dem flexiblen Getriebeelement und dem ersten in sich starren Getriebeelement wird dementsprechend auch als Kupplungsstufe des Wellgetriebes bezeichnet.
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Im Unterschied zu einem Flexring weist eine Kragenhülse ebenso wie ein topfförmiges nachgiebiges Getriebeelement verschiedene Bereiche auf, welche beim Betrieb des Wellgetriebes nur zum Teil Verformungen unterworfen sind. Hierbei bildet der radial nach außen oder nach innen gerichtete Flansch der Kragenhülse beziehungsweise des topfförmigen Getriebeelementes einen in sich starren ringförmigen Abschnitt, welcher an dem ersten in sich starren Getriebeelement zu befestigen, typischerweise zu verschrauben, ist. Ein prinzipieller Unterschied zwischen einem Flexring einerseits und einer Kragenhülse sowie einem topfförmigen Getriebeelement andererseits liegt somit darin, dass der Flexring beim Betrieb des Wellgetriebes als Ganzes verformt wird, während im Fall der Kragenhülse sowie des topfförmigen Getriebeelementes nur ein Teilbereich des jeweiligen Getriebeelementes Verformungen unterworfen ist.
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Allen drei genannten Bauformen von elastischen Getriebeelementen gemeinsam ist, dass ein nachgiebiger Bereich des jeweiligen Getriebeelementes mit einem zweiten in sich starren Getriebeelement derart zusammenwirkt, dass es beim Betrieb des Wellgetriebes zu einer Verdrehung zwischen dem nachgiebigen und dem zweiten in sich starren Getriebeelement und damit auch zwischen den beiden in sich starren Getriebeelementen kommt. Unabhängig von der Geometrie des nachgiebigen Getriebeelementes ist diese Verdrehung zwischen den beiden in sich starren Getriebeelementen dadurch bewirkbar, dass die Verzahnung des nachgiebigen Getriebeelementes eine andere Zähnezahl aufweist als die damit kämmende Verzahnung des zweiten in sich starren Getriebeelementes. In allen Fällen wird zwischen der Verzahnung des elastischen Getriebeelementes und der Verzahnung des zweiten in sich starren Getriebeelementes ein Drehmoment sowie Antriebsleistung übertragen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickeltes Wellgetriebe anzugeben, welches sich durch ein besonders günstiges Verhältnis zwischen mechanischer Belastbarkeit, Bauraumausnutzung sowie Montagefreundlichkeit auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 8 oder 9. Das Wellgetriebe weist in an sich bekannter Grundkonzeption einen Wellgenerator sowie ein flexibles, verzahntes Getriebeelement auf, welches beim Betrieb des Wellgetriebes durch den Wellgenerator verformt wird. Weitere Komponenten des Wellgetriebes sind zwei jeweils in sich starre Anschlusselemente, nämlich ein gehäuseseitiges Anschlusselement und ein abtriebsseitiges Anschlusselement. Das Gehäuse des Wellgetriebes kann entweder starr oder drehbar in eine Umgebungskonstruktion eingebunden sein, so dass es sich bei dem gehäuseseitigen Anschlusselement entweder um ein drehfestes oder um ein drehbares Element handeln kann. Beim abtriebsseitigen Anschlusselement des Wellgetriebes handelt es sich dagegen in jedem Fall um ein rotierbares Element. Das flexible Getriebeelement ist entweder mit dem gehäuseseitigen Anschlusselement oder mit dem abtriebsseitigen Anschlusselement drehfest gekoppelt, während es gegenüber dem jeweils anderen Anschlusselement verdrehbar ist. Das flexible Getriebeelement weist zwei verschiedene Verzahnungen auf, nämlich eine Passverzahnung und eine Laufverzahnung, wobei die Passverzahnung drehfest und vollumfänglich mit einem der Anschlusselemente gekoppelt und die Laufverzahnung zur Zusammenwirkung mit dem Wellgenerator und zum partiellen Eingriff in eine Gegenlaufverzahnung des anderen Anschlusselementes vorgesehen ist.
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Das flexible Getriebeelement ist somit nicht nur in einzelnen Umfangsabschnitten, sondern am gesamten Umfang, nämlich mittels der Passverzahnung, mit einem in sich starren Getriebeelement, das heißt Anschlusselement, gekoppelt. Die Kupplungsstufe, welche mit Hilfe der Passverzahnung realisiert ist, ist somit im Vergleich zu einem Wellgetriebe mit herkömmlichem Flexring wesentlich höher mechanisch belastbar, was auch der Dauerfestigkeit des Wellgetriebes zugutekommt. Zugleich kommt das Wellgetriebe ohne gesonderte Befestigungselemente, etwa Schrauben, zur Befestigung des flexiblen Getriebeelementes an einem weiteren Getriebeelement, wie sie insbesondere bei herkömmlichen Wellgetrieben mit Kragenhülsen oder topfförmigen Getriebeelementen erforderlich sind, aus. Das gesamte Wellgetriebe ist damit in Relation zu den übertragenen Drehmomenten äußerst kompakt gestaltbar.
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Die Passverzahnung ist von der Laufverzahnung des flexiblen Getriebeelementes nicht nur räumlich getrennt, sondern auch anders profiliert. Prinzipiell kann es sich bei den verschiedenen Verzahnungen des flexiblen Getriebeelementes um Innenverzahnung oder um Außenverzahnung handeln. Vorzugsweise sind entweder beide Verzahnungen als Innenverzahnung oder beide Verzahnungen als Außenverzahnung ausgebildet. Prinzipiell sind jedoch auch Bauformen möglich, bei welchen eine Verzahnung als Innenverzahnung und die andere Verzahnung des flexiblen Getriebeelementes als Außenverzahnung ausgebildet ist. Die Teilkreisdurchmesser der verschiedenen Verzahnungen unterscheiden sich vorzugsweise voneinander.
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In der Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 8 sind sowohl die Laufverzahnung als auch die Passverzahnung als Außenverzahnungen ausgebildet.
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In der Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 1 sind die beiden Verzahnungen des flexiblen Getriebeelementes radial ineinander geschachtelt, wobei sie sich - in Axialrichtung betrachtet - überlappen. Dies bedeutet, dass mindestens eine zur Mittelachse des flexiblen Getriebeelementes normale Ebene existiert, welche sowohl die Passverzahnung als auch die Laufverzahnung schneidet. Der Passverzahnungsabschnitt des flexiblen Getriebeelementes ist hierbei mit dem Laufverzahnungsabschnitt über einen insgesamt im Wesentlichen ringscheibenförmigen Abschnitt, welcher in einer zu der genannten Ebene parallelen Ebene liegt, verbunden, so dass sich ein U-förmiger Querschnitt des flexiblen Getriebeelementes ergibt, wobei die Passverzahnung und die Laufverzahnung auf jeweils einem U-Schenkel angeordnet sind. Der U-förmige Querschnitt des flexiblen Getriebeelementes kann symmetrisch oder asymmetrisch gestaltet sein. Im letztgenannten Fall ist derjenige U-Schenkel, auf welchem sich die Passverzahnung befindet, vorzugsweise länger als derjenige U-Schenkel, auf welchem sich die Laufverzahnung befindet. In beiden Fällen ist durch den U-förmigen Querschnitt des flexiblen Getriebeelementes ein Ringraum gebildet, welcher zu einer Stirnseite dieses Getriebeelementes hin offen ist.
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In den durch das flexible Getriebeelement gebildeten Ringraum greift in bevorzugter Ausgestaltung dasjenige Getriebeelement ein, welches die direkt mit der Laufverzahnung des flexiblen Getriebeelementes zusammenwirkende Gegenlaufverzahnung aufweist. Bei dem die Gegenlaufverzahnung aufweisenden Getriebeelement handelt es sich bevorzugt um das abtriebsseitige Anschlusselement des Wellgetriebes. Eine innerhalb des Ringraums angeordnete Mantelfläche des mit der Gegenlaufverzahnung versehenen Getriebeelementes ist vorzugsweise unmittelbar durch den die Passverzahnung aufweisenden Abschnitt des flexiblen Getriebeelementes gleitgelagert. Über den mit der Passverzahnung versehenen Abschnitt des flexiblen Getriebeelementes wird hierbei eine Radialkraft in eines der Anschlusselemente, vorzugsweise in das gehäuseseitige Anschlusselement, eingeleitet. Das gehäuseseitige Anschlusselement ist hierbei in vorteilhafter Ausgestaltung durch das Gehäuse des Wellgetriebes selbst gebildet, so dass kein zusätzliches Bauteil, etwa in Form eines mit dem Gehäuse verschraubten Kupplungshohlrades, erforderlich ist.
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Unabhängig davon, ob die Passverzahnung direkt oder mittelbar am Gehäuse des Wellgetriebes gehalten ist, greift die Passverzahnung in jedem Betriebszustand des Wellgetriebes an ihrem gesamten Umfang in eine korrespondierende gehäuseseitige Gegenkontur ein. Die Passverzahnung befindet sich auf einem im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt des flexiblen Getriebeelementes, wobei sie sich - in Axialrichtung betrachtet - vorzugsweise nicht über den gesamten genannten Abschnitt erstreckt. Vielmehr ist ein über die Passverzahnung hinausragender Abschnitt, welcher noch dem zylindrischen Abschnitt zuzurechnen ist, vorzugsweise derart gestaltet und innerhalb des Wellgetriebes angeordnet, dass er zumindest einen geringen Teil der elastischen Verformungen des flexiblen Getriebeelementes aufnehmen kann. Die Verformungen können sich hierbei über den gesamten Umfang des flexiblen Getriebeelementes verteilen, so dass Spannungsspitzen, wie sie beispielsweise bei mit Schraubverbindungen fixierten elastischen Elementen denkbar sind, vermieden werden. Trotz dünnwandiger Gestaltung ist das flexible Getriebeelement damit mechanisch hoch belastbar.
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Die beiden konzentrisch zueinander angeordneten, jeweils eine Verzahnung aufweisenden, im Wesentlichen zylindrischen Abschnitte des flexiblen Getriebeelementes sind vorzugsweise durch einen elastisch gestalteten stirnseitigen Ringabschnitt einstückig miteinander verbunden. Um dem stirnseitigen Ringabschnitt eine besonders ausgeprägte, definierte elastische Nachgiebigkeit, hauptsächlich in radialer Richtung des Getriebeelementes, zu verleihen, kann dieser Abschnitt durch mehrere am Umfang verteilte Aussparungen durchbrochen sein. Trotz dieser Aussparungen fungiert der stirnseitige Ringabschnitt als Drehmoment übertragender Abschnitt des flexiblen Getriebeelementes. Die Anzahl der Aussparungen ist vorzugsweise ungerade, so dass kein Paar an Aussparungen existiert, welches spiegelsymmetrisch am Umfang des flexiblen Getriebeelementes angeordnet ist. Damit werden Sprünge der Biegesteifigkeit des flexiblen Getriebeelementes vermieden.
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Prinzipiell vergleichbar mit der Anordnung der Passverzahnung ist auch die Laufverzahnung des flexiblen Getriebeelementes vorzugsweise in Axialrichtung von dem stirnseitigen Ringabschnitt beabstandet, so dass der dazwischen liegende Abschnitt als Verformungsabschnitt beim Betrieb des Wellgetriebes nutzbar ist. Insgesamt weist das nachgiebige Getriebeelement damit eine hohe Flexibilität auf, die dafür sorgt, dass der die Passverzahnung aufweisende Abschnitt stets in unveränderter Form verbleibt, während sich der die Laufverzahnung aufweisende Abschnitt permanent der unrunden, durch den Wellgenerator erzwungenen Form anpasst.
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Die Laufverzahnung des flexiblen Getriebeelementes kann beispielsweise als Evolventenverzahnung gestaltet sein. Dies bedeutet, dass durch das partielle Anpassen der Laufverzahnung an die Gegenlaufverzahnung des Anschlusselementes, insbesondere Abtriebselementes, sowohl ein Drehmoment übertragbar ist, als auch Radialkräfte erzeugt werden, welche tendenziell im Sinne einer Aufweitung des mit der Gegenlaufverzahnung versehenen Getriebeelementes wirken. Im Gegensatz zum flexiblen Getriebeelement handelt es sich bei dem mit der Gegenlaufverzahnung versehenen Getriebeelement um ein in sich starres Getriebeelement, das heißt um ein Getriebeelement mit vernachlässigbar geringer elastischer Nachgiebigkeit.
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Bei der Passverzahnung kann es sich um eine Verzahnung handeln, welche - prinzipiell vergleichbar mit der Laufverzahnung - eine Profilierung aufweist, welche im Zuge der Drehmomentübertragung zwangsläufig auch Radialkräfte erzeugt. Im Fall der Passverzahnung können diese Radialkräfte gezielt genutzt werden, um eine Bremswirkung zu erzeugen. Die Passverzahnung sowie die korrespondierende Gegenkontur auf Seiten eines der in sich starren Getriebeelemente sind hierbei derart ausgelegt, dass es ab einem bestimmten Grenzdrehmoment zu einem teilweisen Herausheben der Passverzahnung aus der Gegenkontur kommt. Diese Änderung der Geometrie in radialer Richtung des Wellgetriebes ist nutzbar, um Radialkräfte, die in der im Bereich der Passverzahnung gebildeten Gleitlagerung wirken, gezielt im Sinne einer Bremsfunktion zu erhöhen. Die Bremswirkung kann im Extremfall bis zu einem beschädigungsfreien Blockieren des Wellgetriebes bei Überlast führen. In Betriebszuständen, in denen das Wellgetriebe nur leicht oder moderat auf die beschriebene Weise gebremst wird, trägt diese Bremsfunktion maßgeblich zu einer Unterdrückung von Schwingungen innerhalb des Getriebes und bereits hierdurch zu einer Schonung mechanischer Komponenten, insbesondere des flexiblen Getriebeelementes, bei.
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In Ausgestaltungen, die die beschriebene Bremsfunktion, in welcher der Passverzahnung eine zentral Rolle zukommt, nicht haben, kann die Passverzahnung im Unterschied zur Laufverzahnung ein Verzahnungsprofil mit einem Flankenwinkel von 90° aufweisen. In diesem Fall, in welchem die Flanken der Verzahnung exakt in Radialrichtung der Getriebeelemente ausgerichtet sind, wird eine Drehmomentbelastung des flexiblen Getriebeelementes nicht in auf das Gehäuse des Wellgetriebes wirkende Radiallasten umgesetzt.
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Die gehäuseseitige, mit der Passverzahnung des flexiblen Getriebeelementes zusammenwirkende Verzahnung ist in jedem Fall rationell in ein als Sinterteil hergestelltes Gehäuseteil des Wellgetriebes integrierbar. Ebenso kann eine solche Verzahnung auch durch andere urformende Verfahren, beispielsweise gusstechnisch, oder durch spanabhebende Verfahren herstellt werden.
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Im Unterschied zum gehäuseseitigen sowie zum abtriebsseitigen Anschlusselement handelt es sich bei dem flexiblen Getriebeelement in bevorzugter Ausgestaltung um ein Blechteil.
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In der Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 9 ist die Passverzahnung ist auf herstellbar, indem deren Zähne als Durchstellungen geformt werden. Die Durchstellungen sind insbesondere dadurch als solche erkennbar, dass sie sich auf der der Passverzahnung abgewandten Seite des entsprechenden Abschnitts des flexiblen Getriebeelementes als Negativkontur, das heißt als einzelne Vertiefungen, abzeichnen. Die Zähne der Passverzahnung sind in bevorzugter Ausgestaltung wesentlich größer als die Zähne der Laufverzahnung. Zwischen den einzelnen Zähnen der Passverzahnung können glatte Oberflächenabschnitte des flexiblen Getriebeelementes angeordnet sein, welche insgesamt eine zylindrische Oberfläche beschreiben.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Gehäuse des Wellgetriebes auf derjenigen Stirnseite, auf welcher sich der Ringabschnitt des flexiblen Getriebeelementes befindet, durch einen Frontdeckel abgedeckt, welcher mehrere in Radialrichtung nach innen gerichtete, jeweils in eine Aussparung des Ringabschnitts eingreifende Zungen aufweist, welche als Anlageflächen fungieren. Durch diese Anlageflächen sind in vorteilhafter Weise zusätzlich zum flexiblen Getriebeelement auch das abtriebsseitige Anschlusselement sowie der Wellgenerator innerhalb des Wellgetriebes in Axialrichtung gelagert. Eine Drehmomentübertragung zwischen dem flexiblen Getriebeelement und dem Frontdeckel ist dagegen in bevorzugter Ausgestaltung nicht vorgesehen. Dementsprechend können Schrauben, mit welchen der Frontdeckel am Gehäuse, welches mit dem gehäuseseitigen Anschlusselement identisch sein kann, befestigt ist, auf die Übertragung lediglich geringer Kräfte, nämlich ausschließlich oder überwiegend in Axialrichtung wirkender Kräfte, ausgelegt sein. Zur Befestigung des Frontdeckels am Gehäuse sind beispielsweise Senkkopfschrauben geeignet. Die Aussparungen, in welche die Zungen des Frontdeckels eingreifen, haben auch die Funktionen von Öffnungen, durch welche Schmiermittel, insbesondere Öl, leitbar ist. Auf diese Weise sind neben den Verzahnungen auch die Gleitlagerflächen zuverlässig mit Schmiermittel versorgbar.
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Auf der dem Frontdeckel gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses kann das abtriebsseitige Anschlusselement unmittelbar durch einen Absatz des gehäuseseitigen Anschlusselementes in Axialrichtung gelagert sein. In derselben Axialrichtung kann das abtriebsseitige Anschlusselement eine Lagerfunktion gegenüber dem flexiblen Getriebeelement sowie gegenüber dem Wellgenerator erfüllen. Insgesamt erfüllen somit zahlreiche Komponenten des Wellgetriebes Mehrfachfunktionen, was sowohl hinsichtlich einer rationellen Montage als auch hinsichtlich eines kompakten und zugleich robusten Aufbaus des Wellgetriebes von Vorteil ist.
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Das Wellgetriebe ist für stationäre Anwendungen, beispielsweise in Industrierobotern, ebenso geeignet wie für die Verwendung in Automobilen. Im letztgenannten Fall handelt es sich bei dem Wellgetriebe beispielsweise um ein Stellgetriebe eines elektrischen Nockenwellenverstellers oder einer Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
- 1 ein Wellgetriebe in Explosionsdarstellung,
- 2 bis 5 ein flexibles Getriebeelement des Wellgetriebes nach 1,
- 6 ein Detail des flexiblen Getriebeelementes,
- 7 eine erste stirnseitige Ansicht des Wellgetriebes,
- 8 und 9 verschiedene Schnitte durch das Wellgetriebe,
- 10 eine zweite stirnseitige Ansicht des Wellgetriebes,
- 11 und 12 Details „D11“ und „D12“ aus 8,
- 13 und 14 Details „D13“ und „D14“ aus 9.
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Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wellgetriebe ist zur Verwendung als Stellgetriebe eines elektrischen Nockenwellenverstellers vorgesehen. Ein Gehäuse 2 des Wellgetriebes 1 ist zusammengesetzt aus einem gehäuseseitigen Anschlusselement 3 und einem Frontdeckel 4. Das gehäuseseitige Anschlusselement 3 ist hierbei als Kettenrad ausgebildet und wird in an sich bekannter Weise über die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben, wobei es mit halber Kurbelwellendrehzahl rotiert.
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Am Innenumfang des gehäuseseitigen Anschlusselementes 3 ist eine Verzahnungskontur 5 ausgebildet, in welche eine Passverzahnung 6 am Außenumfang eines flexiblen Getriebeelementes 7 eingreift. Das flexible Getriebeelement 7 ist damit drehfest mit dem Gehäuse 2 gekoppelt.
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Das flexible Getriebeelement 7 weist die Grundform einer zu einem kreisrunden Ring gebogenen und damit geschlossenen Rinne auf. Die Passverzahnung 6 ist hierbei durch eine äußere umlaufende Wand, auch als Passverzahnungswand 8 bezeichnet, gebildet. Konzentrisch innerhalb der Passverzahnungswand 8 befindet sich eine Laufverzahnungswand 9, durch welche eine Laufverzahnung 10 gebildet ist. Beide Verzahnungen 6, 10 sind radial nach außen gerichtet. Der zwischen der Passverzahnungswand 8 und der Laufverzahnungswand 9 gebildete Ringraum ist mit 11 bezeichnet. Zu der dem Frontdeckel 4 zugewandten Stirnseite hin ist der Ringraum 11 durch einen Ringabschnitt 12 begrenzt, welcher die Passverzahnungswand 8 mit der Laufverzahnungswand 9 verbindet. Im Querschnitt ist damit durch das flexible Getriebeelement 7 eine U-Form beschrieben, wobei die Passverzahnungswand 8 und die Laufverzahnungswand 9 jeweils einen U-Schenkel darstellen und der Ringabschnitt 12 die U-Basis darstellt.
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Radial innerhalb des flexiblen Getriebeelementes 7 ist ein Wellgenerator 13 angeordnet, welcher ein Wälzlager 14, nämlich Kugellager, umfasst. Alternativ könnte der Wellgenerator 13 auch mit einem Gleitlager arbeiten.
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Das Wälzlager 14 umfasst einen Innenring 15 mit nicht kreisrunder, elliptischer Außenkontur, auf welcher Wälzkörper 16, nämlich Kugeln, abrollen. Der zugehörige Außenring ist mit 17 bezeichnet und im Unterschied zum Innenring 15 nachgiebig gestaltet. In nicht dargestellter Weise ist der Innenring 15 über eine Verstellwelle angetrieben, wobei dem Innenring 15 eine Ausgleichskupplung, insbesondere Oldham-Kupplung, vorgeschaltet sein kann. Ebenso ist es möglich, dass der Innenring 15 selbst Komponente einer Ausgleichskupplung ist. In jedem Fall passt sich bei einer Rotation des Innenrings 15 der Außenring 17 permanent der nicht kreisrunden Form des Innenrings 15 an. Der Außenring 17 ist umgeben vom flexiblen Getriebeelement 7, wobei die Laufverzahnungswand 9 auf dem Außenring 17 aufliegt, ohne mit diesem fest verbunden zu sein.
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Die Laufverzahnung 10 wirkt direkt zusammen mit einer Gegenlaufverzahnung 18, welche durch ein in sich starres Getriebeelement 19 gebildet ist. Bei dem in sich starren Getriebeelement 19 handelt es sich im vorliegenden Fall um ein abtriebsseitiges Anschlusselement, nämlich Abtriebshohlrad.
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Auf der dem Frontdeckel 4 abgewandten Stirnseite des Abtriebshohlrades 19 ist eine Drehwinkelbegrenzungskontur 20 erkennbar, welche mit einer Drehwinkelbegrenzungskontur 21 des gehäuseseitigen Anschlusselementes 3 zusammenwirkt.
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Während das Abtriebshohlrad 19 am Innenumfang mit der Gegenlaufverzahnung 18 versehen ist, ist der Außenumfang des Abtriebshohlrades 19 als glatte zylindrische Fläche gestaltet. Es handelt sich hierbei um eine Gleitlagerfläche 22, welche die Innenseite der Passverzahnungswand 8 kontaktiert, so dass das Abtriebshohlrad 19 als abtriebsseitiges Anschlusselement in dem flexiblen Getriebeelement 7 gleitgelagert ist. Das abtriebsseitige Anschlusselement 19 einschließlich der Gegenlaufverzahnung 18 ist als Sinterteil hergestellt. Beim flexiblen Getriebeelement 7 handelt es sich dagegen um ein durch Umformung hergestelltes Metallteil, nämlich Blechteil. Durch die Gleitlagerung des Abtriebshohlrades 19 im flexiblen Getriebeelement 7 ist das Abtriebshohlrad 19 auch gegenüber dem Gehäuse 2 schwenkbar gelagert, wobei der Schwenkwinkel durch die Drehwinkelbegrenzungskonturen 20, 21 limitiert ist.
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Das abtriebsseitige Anschlusselement 19 ist mit höchstens geringem Radialspiel im Gehäuse 2 gelagert. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Passverzahnung 6 des flexiblen Getriebeelementes 7 stets am vollen Umfang des Getriebeelementes 7 sowie des gehäuseseitigen Anschlusselementes 3 in die Verzahnungskontur 5 des Anschlusselementes 3 eingreift. Das zwischen dem flexiblen Getriebeelement 7 und dem gehäuseseitigen Anschlusselement 3 zu übertragende Drehmoment wird damit gleichförmig am gesamten Umfang des flexiblen Getriebeelementes 7 sowie des Anschlusselementes 3 übertragen. Somit ist eine dünnwandige Gestaltung der Passverzahnungswand 8 ausreichend. Die einzelnen, mit 23 bezeichneten Zähne der Passverzahnung 6 sind als Durchstellungen hergestellt, wobei sie sich auf der Innenseite der Passverzahnungswand 8 als Negativform abzeichnen. Die durch die Passverzahnungswand 8 gebildete Gleitlagerfläche ist dementsprechend durch einzelne, axial ausgerichtete Rillen unterbrochen.
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Im Vergleich zur Passverzahnung 6 weist die Laufverzahnung 10 eine wesentlich kleinere Teilung auf. Anders als die vollumfänglich durch die Verzahnungskontur 5 des gehäuseseitigen Anschlusselementes 3 gefasste Passverzahnung 6 greift die Laufverzahnung 10 lediglich an zwei einander diametral gegenüberliegenden Umfangsabschnitten in die Gegenlaufverzahnung 18 ein. Eine von der Zähnezahl der Gegenlaufverzahnung 18 geringfügig, nämlich um zwei, abweichende Zähnezahl der Laufverzahnung 10 sorgt in an sich bekannter Weise dafür, dass sich bei einer vollen Umdrehung des Innenrings 15 das abtriebsseitige Anschlusselement 19 geringfügig gegenüber dem flexiblen Getriebeelement 7 und damit auch gegenüber dem Gehäuse 2 verdreht. Das Wellgetriebe 1 stellt damit ein hochuntersetztes Stellgetriebe dar.
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Durch die mittels der Verzahnungen 5,6 hergestellte drehfeste Kopplung des flexiblen Getriebeelementes 7 mit dem gehäuseseitigen Anschlusselement 3 sind keinerlei gesonderten Befestigungselemente, etwa Schrauben, zur Befestigung des flexiblen Getriebeelementes 7 am Gehäuse 2 erforderlich. In Axialrichtung der Anschlusselemente 3, 19 und damit des gesamten Wellgetriebes 1 betrachtet, liegt eine Überlappung zwischen den verschiedenen Verzahnungen 6, 10 des flexiblen Getriebeelementes 7 vor. Dies bedeutet, dass mindestens eine zur Rotationsachse des Wellgetriebes 1 normale Ebene existiert, welche sowohl die Passverzahnung 6 als auch die Laufverzahnung 10 schneidet. Die in Axialrichtung gemessene Breite der Passverzahnung 6 ist im vorliegenden Fall etwas größer als die in derselben Richtung gemessene Breite der Laufverzahnung 10. Die gesamte Passverzahnungswand 8 ist, ebenfalls in Axialrichtung gemessen, wesentlich breiter als die Laufverzahnungswand 9. Sowohl die Passverzahnungswand 8 als auch die Laufverzahnungswand 9 weist zusätzlich zum verzahnten jeweils einen glatten, unverzahnten Abschnitt auf, wobei die unverzahnten Abschnitte abgerundet in den stirnseitigen Ringabschnitt 12 des flexiblen Getriebeelementes 7 übergehen.
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Der stirnseitige Ringabschnitt 12 weist eine ungerade Anzahl, nämlich 19, gleichförmig am Umfang verteilter Aussparungen 24 auf. In jede dieser Aussparungen 24 greift eine Zunge 25 ein, wobei die Zungen 25 integrale Bestandteile des Frontdeckels 4 und radial nach innen gerichtet sind. Die Zungen 25 sind an einen durch den Frontdeckel 4 gebildeten Deckelring 26 angeformt, welcher mit Senkschrauben 27 am gehäuseseitigen Anschlusselement 3 befestigt ist. Mittels der Zungen 25 ist das flexible Getriebeelement 7 sowie das abtriebsseitige Anschlusselement 19 innerhalb des Gehäuses 2 in Axialrichtung gesichert. Da die Zungen 25 in Radialrichtung nach innen über das flexible Getriebeelement 7 hinausragen, bildet der Frontdeckel 4 darüber hinaus auch eine in Axialrichtung wirksame Sicherung gegenüber dem Wellgenerator 13. Die Aussparungen 24, in welche die Zungen 25 eingreifen, ziehen sich, ausgehend vom stirnseitigen Abschnitt 12, bis in die Passverzahnungswand 8 sowie bis in die Laufverzahnungswand 9 hinein. Damit ist eine hohe Flexibilität des Getriebeelementes 7 in radialer Richtung gegeben, wobei zugleich der Laufverzahnungsabschnitt 8 in Umfangsrichtung steif mit dem Passverzahnungsabschnitt 8 verbunden ist. Die in der Passverzahnungswand 8 sowie in der Laufverzahnungswand 9 liegenden Ränder der Aussparungen 24 sind in spannungsoptimierter Weise abgerundet.
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Auf der dem Frontdeckel 4 abgewandten Stirnseite ist der Wellgenerator 13 ebenso wie das flexible Getriebeelement 7 in Axialrichtung durch einen mit 28 bezeichneten Scheibenabschnitt des abtriebsseitigen Anschlusselementes 19 gegen Verlagerung in Axialrichtung gesichert. Das abtriebsseitige Anschlusselement 19 wiederum ist in derselben Richtung durch einen ringförmig umlaufenden Absatz 29 des gehäuseseitigen Anschlusselementes 3 axial gelagert. Das abtriebsseitige Anschlusselement 19 weist eine zentrale Bohrung 30 auf, welche zum Einsetzen einer nicht dargestellten Zentralschraube vorgesehen ist, mit welcher das Anschlusselement 19 mit der zu verstellenden Nockenwelle zu verbinden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wellgetriebe
- 2
- Gehäuse
- 3
- gehäuseseitiges Anschlusselement
- 4
- Frontdeckel
- 5
- Verzahnungskontur
- 6
- Passverzahnung
- 7
- flexibles Getriebeelement
- 8
- Passverzahnungswand
- 9
- Laufverzahnungswand
- 10
- Laufverzahnung
- 11
- Ringraum
- 12
- Ringabschnitt
- 13
- Wellgenerator
- 14
- Wälzlager
- 15
- Innenring
- 16
- Wälzkörper
- 17
- Außenring
- 18
- Gegenlaufverzahnung
- 19
- Abtriebshohlrad, Anschlusselement
- 20
- Drehwinkelbegrenzungskontur
- 21
- Drehwinkelbegrenzungskontur
- 22
- Gleitlagerfläche
- 23
- Zahn
- 24
- Aussparung
- 25
- Zunge
- 26
- Deckelring
- 27
- Senkschraube
- 28
- Scheibenabschnitt
- 29
- Absatz
- 30
- Bohrung
