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Die Erfindung betrifft einen für die Verwendung in einem Wellgetriebe ausgebildeten Wellgenerator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wellgenerators eines Wellgetriebes.
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Ein gattungsgemäßer Wellgenerator als Komponente eines Wellgetriebes ist beispielsweise aus der
DE 10 2017 105 318 A1 bekannt. Das bekannte Wellgetriebe weist ein topfförmiges, verformbares Getriebeelement auf, wobei der zu dessen Verformung vorgesehene Wellgenerator ein Gleitlager umfasst.
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Ein weiteres, in diesem Fall als Spannungswellengetriebe bezeichnetes Wellgetriebe, dessen Wellgenerator ein Gleitlager umfasst, ist in der
DE 10 2016 222 884 A1 beschrieben. Eine Komponente des Gleitlagers ist hierbei als Konturelement mit verstellbaren Außenabmessungen abgebildet.
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Weitere Wellgetriebe, die einen Wellgenerator umfassen, der mit einem Gleitlager arbeitet, sind in den Dokumenten
DE 10 2017 109 304 A1 und
DE 10 2016 220 918 A1 offenbart. Im letztgenannten Fall sind Gleitlagerflächen, die unter anderem an einem verformbaren Getriebeelement gebildet sind, mechanisch geglättet.
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In der
DE 10 2017 103 985 B3 sind verschiedene Varianten von Wellgetrieben beschrieben, wobei entweder ein Wälzlager oder ein Gleitlager in das Wellgetriebe integriert sein kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wellgetriebe, welches einen Wellgenerator umfasst, der eine Gleitlagerung zwischen einem in sich starren und einem nachgiebigen Element vorsieht, gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere unter fertigungstechnischen Aspekten weiterzuentwickeln.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen für die Verwendung in einem Wellgetriebe geeigneten Wellgenerator mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Wellgenerators gemäß Anspruch 7. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt den Wellgenerator, und umgekehrt.
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Der zur Verformung eines flexiblen Getriebeelementes des Wellgetriebes vorgesehene Wellgenerator umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption ein Gleitlager mit einem elliptischen, nicht kreisrunden Innenring. Erfindungsgemäß ist der Innenring mehrteilig aufgebaut, nämlich aus einem metallischen Stützring und einem diesen umgebenden nichtmetallischen Gleitring.
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Der metallische Stützring verleiht dem Innenring eine ausreichende mechanische Stabilität, wobei durch den Stützring keine Gleitoberfläche bereitgestellt wird. Dementsprechend sind im Vergleich zu typischen Komponenten von Gleit- oder Wälzlagern durch die Oberfläche des Stützrings nur vergleichsweise geringe Anforderungen zu erfüllen. Insbesondere ist kein Schleifen der vom Gleitring umgebenen Außenumfangsfläche des Stützrings erforderlich.
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Allgemein umfasst das Verfahren zur Herstellung des für die Verwendung in einem Wellgetriebe ausgebildeten Wellgenerators folgende Merkmale:
- - Verbindung eines metallischen, insbesondere aus Stahl gefertigten Stützrings mit einem diesen umgebenden nichtmetallischen Gleitring, welcher eine elliptische, nicht kreisrunde Außenkontur aufweist,
- - Komplettieren der aus dem Stützring und dem Gleitring gebildeten Gleitlagerkomponente mit einer nachgiebigen Gleitlagerkomponente, insbesondere einem dünnwandigen Außenring, zu einem Wellgenerator.
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Die elliptische, nicht kreisrunde Außenkontur des Innenrings, welcher aus dem Gleitring und dem Stützring gebildet ist, kann dadurch entstehen, dass auf einem Stützring mit kreisrunder Außenkontur ein Gleitring mit um seinen Umfang uneinheitlicher Dicke aufgebracht wird. Alternativ ist es möglich, einen Stützring bereitzustellen, dessen Außenkontur bereits nicht kreisrund ist, und hierauf einen Gleitring mit einheitlicher Querschnittsgestaltung aufzubringen. Insbesondere in diesem Fall kann die gesamte Oberfläche des Gleitrings oder einen Teil dieser Oberfläche die Form einer Hüllkurve haben, welche um gedachte Kugeln eines das Gleitlager ersetzenden Kugellagers gelegt ist. Auch könnte der Stützring eine sonstige Außenkontur, beispielsweise eine polygonförmige oder eine verzahnte Außenkontur, aufweisen.
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Zur Herstellung des Stützrings eignen sich prinzipiell bekannte rationelle, spanlose Verfahren, insbesondere Stanzen. Der Gleitring kann je nach gewähltem Werkstoff spritzgusstechnisch erzeugt und zugleich formschlüssig mit dem Stützring verbunden werden.
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Die formschlüssigen Verbindungen zwischen dem Stützring und dem Gleitring können beispielsweise als Schwalbenschwanzverbindungen, das heißt Nut-Feder-Verbindungen, ausgebildet sein. Derartige Verbindungen kommen auch dann in Betracht, wenn der Gleitring nicht unmittelbar auf dem Stützring erzeugt, sondern auf den Stützring aufgeschoben wird.
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Um eine Gleitlagerung mit geringem Reibungswiderstand bereitzustellen, kann der Gleitring reibungsmindernd, insbesondere mit Polytetrafluorethylen, beschichtet sein. Ebenso ist die Herstellung des kompletten Gleitrings aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder einem PTFE enthaltenden Werkstoff möglich. Als Herstellungsverfahren kommt unter anderem ein Press-Sinter-Verfahren in Betracht.
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Insgesamt stellt der Innenring des Wellgenerators eine Gleitlagerkomponente dar, die beim Betrieb des Wellgenerators nicht signifikant verformt wird. Im Gegensatz hierzu ist die zweite Gleitlagerkomponente, das heißt die den Innenring umgebende Komponente, beim Betrieb des Wellgenerators Verformungen ausgesetzt. Beispielsweise handelt es sich bei der weiteren, nachgiebigen Gleitlagerkomponente um einen Außenring mit einer rillenförmigen Vertiefung, in die der Innenring eingreift, wobei die Außenumfangsfläche des Gleitrings eine dem Krümmungsradius der Rille im Außenring angepasste Wölbung aufweist.
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Alternativ ist eine Komponente des Gleitlagers unmittelbar durch das zu verformende flexible Getriebeelement gebildet. Bei dem nachgiebigen Getriebeelement handelt es sich beispielsweise um einen Flexring oder um ein topfförmiges Element, das heißt einen Flextopf. In abgewandelten Bauformen können auch nachgiebige Getriebeelemente, welche eine Hut- oder Kragenform beschreiben, zum Einsatz kommen.
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Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass der Wellgenerator zum einen ohne Wälzlager arbeitet und zum anderen durch den mehrteiligen Aufbau eines Gleitlagerteils sowohl hinsichtlich seiner mechanischen Belastbarkeit als auch hinsichtlich der fertigungstechnischen Anforderungen für eine große Bandbreite an Anwendungsfällen eine praxisgerechte Lösung darstellt. Besonders eignet sich der Wellgenerator für Verwendungen ohne extreme Anforderungen an Genauigkeit und Festigkeit. Ein den Wellgenerator umfassendes Wellgetriebe kann beispielsweise zur Verstellung einer Welle innerhalb eines vorgegebenen Stellbereichs genutzt werden.
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Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
- 1 einen Wellgenerator eines Wellgetriebes in schematischer Schnittdarstellung,
- 2 eine Gleitlagerkomponente eines weiteren Wellgenerators in perspektivischer Ansicht,
- 3 die Gleitlagerkomponente nach 2 in geschnittener Ansicht,
- 4 ausschnittsweise ein die Gleitlagerkomponente nach 2 umfassendes Wellgetriebe in einer Schnittdarstellung.
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Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf beide Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Ein in den Figuren lediglich ausschnittsweise gezeigter Wellgenerator 1 ist Teil eines als Stellgetriebe verwendbaren Wellgetriebes, hinsichtlich dessen prinzipieller Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird. Der Wellgenerator 1 umfasst ein Gleitlager 2, welches aus einer ersten Gleitlagerkomponente 3 und einer zweiten Gleitlagerkomponente 4, 11 gebildet ist. Bei der ersten Gleitlagerkomponente 2 handelt es sich in beiden Fällen um einen Innenring 3. Insgesamt ist das Gleitlager 2 hauptsächlich oder ausschließlich zur Aufnahme von Radiallasten ausgebildet.
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Der Innenring 3 ist zusammengesetzt aus einem Stützring 5 aus Metall, nämlich Stahl, und einem auf dem Stützring 5 gehaltenen Gleitring 6. Die Außenumfangsfläche des Gleitrings 6 beschreibt in beiden Ausführungsbeispielen im Querschnitt (1, 4) eine konvexe Krümmung. Im Ausführungsbeispiel nach 1 greift die Außenumfangsfläche des Gleitrings 6 in eine Rille 7 an der Innenumfangsfläche eines Außenrings 4 ein. Der Außenring 4 weist als dünnwandiger Metallring eine für den Betrieb des Wellgenerators 1 erforderliche Nachgiebigkeit auf. Im Ausführungsbeispiel nach 1 ist der Außenring 4 von einem nicht dargestellten außenverzahnten flexiblen Getriebeelement umgeben, bei welchem es sich beispielsweise um eine Kragenhülse oder um einen Flexring, das heißt ein einfaches zylindrisches Bauteil ohne jegliche radial nach innen oder außen gerichtete Fortsätze, handelt.
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Der Gleitring 6 ist aus Kunststoff gefertigt und im Spritzgussverfahren an den Stützring 5 angeformt. Hierbei sind formschlüssige Verbindungen in der Gestalt von Schwalbenschwanzverbindungen 8, das heißt Nut-Feder-Verbindungen, gebildet. In den Ausführungsbeispielen existieren jeweils vier solcher Schwalbenschwanzverbindungen 8 zwischen dem Stützring 5 und dem Gleitring 6. Jede Schwalbenschwanzverbindung 8 ist gebildet durch eine Ausnehmung 9 im Stützring 5 und einen in die Ausnehmung 9 eingreifenden Haltevorsprung 10 des Gleitrings 6.
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Im Ausführungsbeispiel nach 4 kontaktiert der Innenring 3 keinen gesonderten Außenring, sondern ein flexibles Getriebeelement 11, welches in diesem Fall als Flextopf ausgebildet ist. Eine mit 12 bezeichnete Außenverzahnung des flexiblen Getriebeelements 11 greift beim Betrieb des Wellgetriebes in an sich bekannter Weise partiell in eine nicht dargestellte Innenverzahnung eines weiteren, in sich starren Getriebeelementes, nämlich Abtriebselementes, ein. Die zwischen dem Innenring 3 und dem flexiblen Getriebeelement 11 gegebene Gleitlagerung hat im Fall von 4 eine reine Radiallagerfunktion. Dies bedeutet, dass geringfügige axiale Verlagerungen zwischen dem Innenring 3 und dem Flextopf 11 ohne Beeinträchtigung der Funktion des Wellgenerators 1 möglich sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wellgenerator
- 2
- Gleitlager
- 3
- Innenring
- 4
- Außenring
- 5
- Stützring
- 6
- Gleitring
- 7
- Rille
- 8
- Schwalbenschwanzverbindung
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Haltevorsprung
- 11
- Flexibles Getriebeelement, Flextopf
- 12
- Außenverzahnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017105318 A1 [0002]
- DE 102016222884 A1 [0003]
- DE 102017109304 A1 [0004]
- DE 102016220918 A1 [0004]
- DE 102017103985 B3 [0005]
