DE102024111480A1

DE102024111480A1 - Three-shaft gearbox and camshaft adjuster

Info

Publication number: DE102024111480A1
Application number: DE102024111480.0A
Authority: DE
Inventors: Branimir Karic
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2024-04-24
Filing date: 2024-04-24
Publication date: 2025-10-30
Also published as: WO2025223612A1

Abstract

Dreiwellengetriebe (1), insbesondere in Form eines Stellgetriebes eines Nockenwellenverstellers (10), umfasst zwei Anschlusswellen (2, 3), nämlich eine Antriebswelle (2) und eine Abtriebswelle (3), sowie eine zu den Anschlusswellen (2, 3) konzentrische Verstellwelle (16), wobei ein zwischen einer der beiden Anschlusswellen (2, 3) und der Verstellwelle (16) wirksamer Sperrmechanismus (5) durch eine Relativverdrehung zwischen den Anschlusswellen (2, 3) aktivierbar ist.Three-shaft transmission (1), in particular in the form of an actuating transmission of a camshaft adjuster (10), comprises two connecting shafts (2, 3), namely a drive shaft (2) and an output shaft (3), as well as an adjusting shaft (16) concentric to the connecting shafts (2, 3), wherein a locking mechanism (5) effective between one of the two connecting shafts (2, 3) and the adjusting shaft (16) can be activated by a relative rotation between the connecting shafts (2, 3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Dreiwellengetriebe, welches drei konzentrisch zueinander angeordnete Wellen umfasst. Ferner betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller mit einem Dreiwellengetriebe.The invention relates to a three-shaft transmission comprising three concentrically arranged shafts. The invention further relates to a camshaft adjuster with a three-shaft transmission.

Die DE 10 2021 105 281 A1 offenbart einen elektromechanischen Nockenwellenversteller, welcher ein als Dreiwellengetriebe ausgebildetes Stellgetriebe umfasst. Es existieren mehrere Fail-Safe Positionen eines Abtriebselements des Dreiwellengetriebes in Relation zu einem über ein Zugmittel, nämlich eine Kette, angetriebenes Antriebselement desselben Getriebes. Bei dem Dreiwellengetriebe handelt es sich um ein Wellgetriebe. Die Fail-Safe Positionen sind im Fall der DE 10 2021 105 281 A1 durch rastende Zusammenwirkung zwischen einem Verstellelement des Wellgetriebes und dem Antriebselement vorgegeben. Dem Verstellelement ist ein Innenring des Wellgenerators zuzurechnen.The DE 10 2021 105 281 A1 Disclosing an electromechanical camshaft adjuster, which includes an actuating mechanism designed as a three-shaft drive. Several fail-safe positions exist for an output element of the three-shaft drive relative to a drive element of the same drive, which is driven by a traction element, namely a chain. The three-shaft drive is a wave gear drive. The fail-safe positions are, in the case of the DE 10 2021 105 281 A1 The adjustment is determined by the detent interaction between an adjusting element of the wave gear and the drive element. An inner ring of the wave generator is associated with the adjusting element.

Ein weiterer Nockenwellenversteller mit mindestens einer Fail-Safe Position, welche als Rastposition vorgegeben ist, geht aus der Patentanmeldung DE 10 2022 126 038.0 hervor. In diesem Fall ist eine Rastposition durch eine direkt zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement wirksame Rastvorrichtung festgelegt. Die Rastposition kann mit einer Anschlagposition des Abtriebselementes identisch sein.Another camshaft adjuster with at least one fail-safe position, which is specified as a detent position, is described in the patent application. DE 10 2022 126 038.0 This is particularly noteworthy. In this case, a detent position is defined by a detent device acting directly between a drive element and a driven element. The detent position can be identical to a stop position of the driven element.

Verschiedene Wellgetriebe, in welchen ein Drehmoment mit Hilfe einer Feder erzeugt wird, sind zum Beispiel aus den Dokumenten DE 10 2019 106 338 A1 , DE 10 2019 132 995 A1 und DE 10 2018 117 976 A1 bekannt.Various wave gears, in which a torque is generated with the help of a spring, are described, for example, in the documents DE 10 2019 106 338 A1 , DE 10 2019 132 995 A1 and DE 10 2018 117 976 A1 known.

Ein in der DE 10 2014 202 060 A1 beschriebener Nockenwellenversteller umfasst einen Aktuator, welcher eine Verstellwelle unter Überwindung eines von deren Winkelstellung abhängigen Drehmoments antreibt, womit Rastierstellungen einer Ausgangswelle gegeben sind. Die Rastierfunktion wird durch spezielle Ausgestaltung von Komponenten eines Wälzlagers eines Wellgenerators des Nockenwellenverstellers bewirkt. Zu diesem Zweck ist zum Beispiel eine unrunde, zahlreiche Abflachungen aufweisende Gestaltung des Innenrings des genannten Wälzlagers vorgesehen. Alternativ wird die Verwendung von Wälzkörpern vorgeschlagen, deren Querschnitt von der Kreisform abweicht. Als Beispiele sind unrunde Rollen oder Nadeln mit einem leicht elliptischen oder polygonen Querschnitt genannt. Zusätzlich ist die Möglichkeit erwähnt, innerhalb des Wälzlagers verschiedene Wälzkörper zu verwenden, welche einen geringfügig voneinander abweichenden Durchmesser aufweisen. Bei dem Getriebe des Nockenwellenverstellers nach der DE 10 2014 202 060 A1 kann es sich um ein Drei-Wellen-Getriebe oder um ein Vier-Wellen-Getriebe handeln.One in the DE 10 2014 202 060 A1 The described camshaft adjuster comprises an actuator that drives an adjusting shaft by overcoming a torque dependent on its angular position, thus providing detent positions of an output shaft. The detent function is achieved through a special design of components of a rolling bearing in a shaft generator of the camshaft adjuster. For this purpose, for example, an non-circular design of the inner ring of the aforementioned rolling bearing is provided, featuring numerous flats. Alternatively, the use of rolling elements whose cross-section deviates from a circular shape is proposed. Examples include non-circular rollers or needles with a slightly elliptical or polygonal cross-section. Additionally, the possibility of using different rolling elements within the rolling bearing, which have slightly different diameters, is mentioned. In the camshaft adjuster's gearbox according to the DE 10 2014 202 060 A1 It could be a three-shaft gearbox or a four-shaft gearbox.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickeltes, kompakt und fertigungsfreundlich aufgebautes, mindestens eine Rastposition aufweisendes Dreiwellengetriebe anzugeben, welches Spannungsspitzen beim Anfahren der Rastposition weitestmöglich vermeidet.The invention is based on the objective of providing a three-shaft transmission that is further developed compared to the aforementioned prior art, compact and easy to manufacture, and has at least one detent position, and which avoids voltage peaks as far as possible when approaching the detent position.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Dreiwellengetriebe nach Anspruch 1. Gemäß Anspruch 10 ist das Dreiwellengetriebe insbesondere zur Verwendung in einem Nockenwellenversteller geeignet.This problem is solved according to the invention by a three-shaft transmission according to claim 1. According to claim 10, the three-shaft transmission is particularly suitable for use in a camshaft adjuster.

Das Dreiwellengetriebe umfasst zwei Anschlusswellen, nämlich eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, sowie eine zu den Anschlusswellen konzentrische Verstellwelle, wobei ein zwischen einer der beiden Anschlusswellen und der Verstellwelle wirksamer Sperrmechanismus durch eine Relativverdrehung zwischen den Anschlusswellen aktivierbar und aufhebbar ist.The three-shaft transmission comprises two connecting shafts, namely a drive shaft and an output shaft, as well as an adjusting shaft concentric to the connecting shafts, wherein a locking mechanism effective between one of the two connecting shafts and the adjusting shaft can be activated and released by a relative rotation between the connecting shafts.

Somit sind alle drei Wellen des Getriebes, das heißt die beiden Anschlusswellen ebenso wie die Verstellwelle, in den Sperrmechanismus eingebunden. Dies stellt eine mechanisch schonendere Lösung dar als eine direkte Blockierung zwischen den Anschlusswellen oder eine ohne Mitwirkung der zweiten Anschlusswelle erfolgende Sperrung zwischen einer der beiden Anschlusswelle und der Verstellwelle.Thus, all three shafts of the gearbox—that is, the two connecting shafts as well as the adjusting shaft—are integrated into the locking mechanism. This represents a mechanically gentler solution than a direct blockage between the connecting shafts or a blockage between one of the two connecting shafts and the adjusting shaft that occurs without the involvement of the second connecting shaft.

Solange die Verstellwelle mit der Drehzahl der als Antriebswelle fungierenden Anschlusswelle rotiert, dreht sich auch die Abtriebswelle mit derselben Drehzahl. Erst eine gegenüber der Rotation der Antriebswelle geänderte Drehzahl der Verstellwelle führt zu einer Relativverdrehung zwischen den beiden Anschlusswellen.As long as the adjusting shaft rotates at the same speed as the connecting shaft acting as the drive shaft, the output shaft also rotates at the same speed. Only a change in the speed of the adjusting shaft relative to the rotation of the drive shaft leads to a relative rotation between the two connecting shafts.

Der Begriff „Sperrmechanismus“ impliziert nicht zwangsläufig, dass jede Verdrehung zwischen der Verstellwelle und den Anschlusswellen unterbunden ist. Vielmehr sind auch Varianten des Sperrmechanismus realisierbar, in welchen dieser Mechanismus lediglich eine Weiterdrehung der Verstellwelle gegenüber der Anschlusswelle in einer bestimmten Richtung verhindert, wogegen eine Drehung der Verstellwelle gegenüber der Anschlusswelle in der entgegengesetzten Richtung freigegeben ist. In einem solchen Fall ist der Sperrmechanismus als Anschlagmechanismus zwischen der Verstellwelle und einer der Anschlusswellen ausgebildet.The term "locking mechanism" does not necessarily imply that all rotation between the adjusting shaft and the connecting shafts is prevented. Rather, variations of the locking mechanism are also possible in which this mechanism only prevents further rotation of the adjusting shaft relative to the connecting shaft in a specific direction, while allowing rotation of the adjusting shaft relative to the connecting shaft in the opposite direction. In such a case, the locking mechanism is designed as a stop mechanism between the adjusting shaft and one of the connecting shafts.

Gemäß verschiedener möglicher Ausgestaltungen umfasst der Sperrmechanismus einen in einer der Anschlusswellen geführten Pin, welcher durch die andere Anschlusswelle in Axialrichtung der Wellen verschiebbar und zur Zusammenwirkung mit einer auf Seiten der Verstellwelle bereitgestellten Anschlagkontur vorgesehen ist. Insbesondere kann der Pin in einer in der Abtriebswelle befindlichen Bohrung aufgenommen sein. Unabhängig davon, in welchem der beiden Anschlusswelle der Pin verschiebbar geführt ist, kann der Pin beispielsweise im Bereich eines direkt zwischen den Anschlusswellen wirksamen Endanschlags angeordnet sein.According to various possible embodiments, the locking mechanism comprises a pin guided in one of the connecting shafts, which is axially displaceable through the other connecting shaft and is designed to interact with a stop contour provided on the adjusting shaft. In particular, the pin can be received in a bore located in the output shaft. Regardless of in which of the two connecting shafts the pin is slidably guided, the pin can, for example, be arranged in the area of an end stop acting directly between the connecting shafts.

Der Begriff „Wellen“ wird für rotierende Teile des Dreiwellengetriebes verwendet, welche nicht notwendigerweise eine langgestreckte Wellenform haben. Beispielsweise können sogenannte Wellen, denen die Funktion einer der drei Wellen des Dreiwellengetriebes zukommt, als Scheibe oder als komplexer geformte drehbares Teil ausgebildet sein.The term "shafts" is used for rotating parts of the three-shaft transmission, which do not necessarily have an elongated wave shape. For example, so-called shafts, which function as one of the three shafts of the three-shaft transmission, can be designed as a disc or as a more complexly shaped rotatable part.

Eine in das Dreiwellengetriebe integrierte Rastvorrichtung kann beispielsweise einerseits durch den Pin oder ein sonstiges bolzen-, klingen- oder scheibenförmiges Element und andererseits durch eine auf Seiten der Verstellwelle befindliche Rastierungsbaugruppe gebildet sein. Hierbei kann die Rastierungsbaugruppe eine federbelastete Kugel umfassen, welche zum Eingriff in eine stirnseitige Rastausnehmung im Pin oder in einem funktionsgleichen Element vorgesehen ist.A detent device integrated into the three-shaft transmission can be formed, for example, on the one hand by the pin or another bolt-, blade-, or disc-shaped element, and on the other hand by a detent assembly located on the side of the adjusting shaft. The detent assembly can include a spring-loaded ball designed to engage with a detent recess on the end face of the pin or in a functionally equivalent element.

Unabhängig von der geometrischen Gestaltung der Rastvorrichtung kann deren Rastfunktion durch einen ohnehin vorhandenen elektrischen Antrieb der Verstellwelle überwindbar sein. Dies bedeutet, dass keine gesonderte, etwa elektromagnetische Vorrichtung zu Aufhebung der Rastfunktion erforderlich ist.Regardless of the geometric design of the detent device, its detent function can be overcome by an existing electric drive of the adjusting shaft. This means that no separate device, such as an electromagnetic one, is required to release the detent function.

Das Dreiwellengetriebe kann insbesondere als Wellgetriebe ausgebildet sein. Auch sonstige Bauformen von Dreiwellengetrieben, beispielsweise Taumelscheibengetriebe, sind möglich. Sofern es sich bei dem Dreiwellengetriebe um ein Wellgetriebe handelt, liegt die Verstellwelle insbesondere als Innenring eines Wellgenerators vor.The three-shaft transmission can be designed as a wave gear. Other designs of three-shaft transmissions, such as swashplate transmissions, are also possible. If the three-shaft transmission is a wave gear, the adjusting shaft is typically the inner ring of a wave generator.

Bei Verwendung des Dreiwellengetriebes, insbesondere Wellgetriebes, in einem elektromechanischen Nockenwellenversteller ist die Antriebswelle des Dreiwellengetriebes in vielen Fällen per Zugmittel, das heißt mittels einer Kette oder eines Riemens, angetrieben. Ebenso kommt ein Antrieb der Antriebswelle über ein Zahnradgetriebe, insbesondere ein Stirnradgetriebe, in Betracht.When using a three-shaft drive, particularly a wave drive, in an electromechanical camshaft adjuster, the drive shaft of the three-shaft drive is in many cases driven by a traction element, i.e., by means of a chain or a belt. Driving the drive shaft via a gear transmission, particularly a spur gear transmission, is also possible.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

1 ein als Stellgetriebe eines elektromechanischen Nockenwellenverstellers vorgesehenes Dreiwellengetriebe, nämlich Wellgetriebe, in geschnittener perspektivischer Ansicht,
2 das Wellgetriebe nach 1 in einer weiteren geschnittenen Darstellung,
3 und 4 einen Sperrmechanismus des Wellgetriebes nach den 1 und 2 in verschiedenen Einstellungen,
5 eine alternative Gestaltung eines Sperrmechanismus für ein Dreiwellengetriebe,
6 und 7 einen gegenüber der Variante nach den 1 bis 4 weiterentwickelten Sperrmechanismus eines Dreiwellengetriebes.

Several embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. This drawing shows:

1 A three-shaft gear unit, namely a wave gear unit, intended as an actuating mechanism for an electromechanical camshaft adjuster, in a cutaway perspective view,
2 the wave gear after 1 in another cutaway view,
3 and 4 a locking mechanism of the wave gear according to the 1 and 2 in different settings,
5 an alternative design of a locking mechanism for a three-shaft gearbox,
6 and 7 one compared to the variant according to the 1 to 4 further developed locking mechanism of a three-shaft gearbox.

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämtliche Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Unless otherwise stated, the following explanations apply to all embodiments. Corresponding or essentially equivalent parts are marked with the same reference numerals in all figures.

Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichneter Nockenwellenversteller ist als elektromechanischer Versteller ausgebildet und zur Verstellung der Einlassnockenwelle oder Auslassnockenwelle eines als Hubkolbenmotor ausgebildeten Verbrennungsmotors vorgesehen. Der Nockenwellenversteller 10 umfasst ein Stellgetriebe, welches als Dreiwellengetriebe 1 in Form eines Wellgetriebes ausgebildet ist. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Nockenwellenverstellers 10 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.A camshaft adjuster, designated by reference numeral 10, is designed as an electromechanical adjuster and is intended for adjusting the intake or exhaust camshaft of an internal combustion engine designed as a reciprocating piston engine. The camshaft adjuster 10 comprises an actuating mechanism, which is designed as a three-shaft drive 1 in the form of a wave gear. Regarding the fundamental function of the camshaft adjuster 10, reference is made to the prior art cited above.

Eine Antriebswelle 2 des Wellgetriebes 1 ist integral mit einem Kettenrad 35, welches mit halber Kurbelwellendrehzahl rotiert, ausgebildet. Alternativ ist eine starre Verbindung eines gesonderten Kettenrades 35 oder Riemenrades mit der Antriebswelle 2 möglich. Ebenso ist auch ein sonstiger Antrieb der Nockenwelle, beispielsweise über ein Zahnradgetriebe, realisierbar. In jedem Fall wird die Antriebswelle 2 durch die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben.A drive shaft 2 of the wave gear 1 is integrally formed with a sprocket 35, which rotates at half the crankshaft speed. Alternatively, a rigid connection of a separate sprocket 35 or belt pulley to the drive shaft 2 is possible. Likewise, another drive for the camshaft, for example via a gear drive, is also feasible. In any case, the drive shaft 2 is driven by the crankshaft of the internal combustion engine.

Die mit 3 bezeichnete Abtriebswelle des Wellgetriebe 1 ist fest mit der zu verstellenden Nockenwelle verbunden. Die Antriebswelle 2 und die Abtriebswelle 3 werden zusammenfassend als Anschlusswellen 2, 3 bezeichnet. Zwischen der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 ist eine Winkelbegrenzung 4 wirksam. Ein direktes hartes Anschlagen der Abtriebswelle 3 an der Antriebswelle 2 wird durch einen Sperrmechanismus 5 verhindert, auf den im Folgenden näher eingegangen wird.The output shaft of the wave gear 1, designated 3, is rigidly connected to the camshaft to be adjusted. The input shaft 2 and the output shaft 3 are collectively referred to as connecting shafts 2 and 3. An angle limiter 4 is in place between the input shaft 2 and the output shaft 3. A locking mechanism 5, which will be described in more detail below, prevents the output shaft 3 from directly and forcefully striking the input shaft 2.

Der Sperrmechanismus 5 ist zwischen einer der Anschlusswellen 2, 3, in den vorliegenden Fällen der Abtriebswelle 3, und einer Verstellwelle 16 als dritter Welle des Dreiwellengetriebes 1 wirksam. Zur Betätigung des Sperrmechanismus 5 ist ein Betätigungsmechanismus 6 vorgesehen, welcher durch die beiden Anschlusswellen 2, 3 gebildet ist.The locking mechanism 5 is effective between one of the connecting shafts 2, 3 (in the present case, the output shaft 3) and an adjusting shaft 16, which is the third shaft of the three-shaft transmission 1. An actuating mechanism 6, formed by the two connecting shafts 2, 3, is provided for actuating the locking mechanism 5.

Die Funktion des Betätigungsmechanismus 6 geht insbesondere aus einem Vergleich der 3 und 4 sowie aus einem Vergleich der 6 und 7 hervor. Je nach Winkelrelation zwischen den Anschlusswellen 2, 3 verschiebt eine Rampe 7, die sich an der Antriebswelle 2 befindet, einen Pin 11, der in der Abtriebswelle 3 geführt und parallel zur Mittelachse des Wellgetriebes 1 ausgerichtet ist. Eine direkt mit der Rampe 7 zusammenwirkende Dachkontur des Pins 11 ist mit 8 bezeichnet. Aufgrund der rotationssymmetrischen Form der konischen Dachkontur 8 ist eine Verdrehsicherung des Pins 11 in den vorliegenden Fällen nicht zwingend erforderlich. Ein Herausfallen des Pins 11 aus dem Abtriebselement 3 wird durch einen Sicherungsring 9 verhindert. Der Pin 11 ist mittels einer Feder 12, nämlich einer als Druckfeder ausgebildeten Schraubenfeder, angefedert.The function of the actuating mechanism 6 is particularly evident from a comparison of the 3 and 4 as well as from a comparison of the 6 and 7 Depending on the angular relationship between the connecting shafts 2 and 3, a ramp 7, located on the drive shaft 2, displaces a pin 11, which is guided in the output shaft 3 and aligned parallel to the central axis of the wave gear 1. A roof contour of the pin 11, which interacts directly with the ramp 7, is designated 8. Due to the rotationally symmetrical shape of the conical roof contour 8, anti-rotation protection of the pin 11 is not strictly necessary in this case. A retaining ring 9 prevents the pin 11 from falling out of the output element 3. The pin 11 is spring-loaded by a spring 12, namely a helical spring designed as a compression spring.

Solange das Antriebselement 2 den Pin 11 nicht kontaktiert, ist der Pin 11 maximal aus dem Abtriebselement 3 in Richtung zum Antriebselement 2 ausgefahren. Die Verstellwelle 16 befindet sich auf derjenigen Seite der Abtriebswelle 3, welches von dem mit der Rampe 7 versehenen Bereich der Antriebswelle 2 abgewandt ist.As long as the drive element 2 does not contact pin 11, pin 11 is extended to its maximum extent from the output element 3 in the direction of the drive element 2. The adjusting shaft 16 is located on the side of the output shaft 3 that faces away from the area of the drive shaft 2 equipped with the ramp 7.

In der Verstellwelle 16 ist ein Bolzen 14 gehalten, durch welche eine Anschlagkontur 13 bereitgestellt wird, an welcher der Pin 11, wenn er durch die Antriebswelle 2 gegen die Kraft der Feder 12 eingedrückt ist, anschlagen kann. Wie aus den 3 und 4 hervorgeht, stellt die Anschlagkontur 13, welche dem Sperrmechanismus 5 zuzurechnen ist, eine in einer Richtung wirksame Verdrehsicherung zwischen der Verstellwelle 16 und der Abtriebswelle 3 dar. In der entgegengesetzten Richtung bleibt die Verstellwelle 16 drehbar. Eine Verstellung von der Konstellation nach 4 in die Konstellation nach 3 entspricht annähernd einer vollen Umdrehung der Verstellwelle 16. Aufgrund des gegebenen Untersetzungsverhältnisses des Wellgetriebes 1 geht eine volle Umdrehung der Verstellwelle 16, bezogen auf die Antriebswelle 2, lediglich mit einer geringen Verschwenkung zwischen den Anschlusswellen 2, 3 einher.A bolt 14 is held in the adjusting shaft 16, through which a stop contour 13 is provided against which the pin 11 can abut when it is pressed by the drive shaft 2 against the force of the spring 12. As can be seen from the 3 and 4 As can be seen, the stop contour 13, which is part of the locking mechanism 5, represents a rotational anti-rotation device effective in one direction between the adjusting shaft 16 and the output shaft 3. The adjusting shaft 16 remains rotatable in the opposite direction. An adjustment from the configuration according to 4 into the constellation after 3 This corresponds approximately to a full rotation of the adjusting shaft 16. Due to the given reduction ratio of the wave gear 1, a full rotation of the adjusting shaft 16, with respect to the drive shaft 2, is accompanied only by a slight pivoting between the connecting shafts 2, 3.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 4 existiert in der Bauform nach 5 an der Abtriebswelle 3 eine Anschlagfläche 27, welche zur direkten Zusammenwirkung mit einer an die Rampe 7 grenzenden Gegenkontur der Antriebswelle 2 vorgesehen ist. Bevor die Antriebswelle 2 an der Anschlagfläche 27 gestoppt wird, erreicht auch in der Ausgestaltung nach 5 die Rampe 7 die Dachkontur 8, so dass vor dem Stoppen der Relativverdrehung zwischen den Anschlusswellen 2, 3 der Pin 11 in dessen Axialrichtung, das heißt in Axialrichtung sämtlicher Wellen 2, 3, 16 und damit des gesamten Wellgetriebes 1, verschoben wird, was sich dämpfend auf die Anschlagfunktion auswirkt.In contrast to the exemplary embodiment according to the 1 to 4 exists in the construction form according to 5 A stop surface 27 is provided on the output shaft 3, which is designed for direct interaction with a counter contour of the drive shaft 2 adjacent to the ramp 7. Before the drive shaft 2 is stopped at the stop surface 27, even in the embodiment according to 5 the ramp 7 the roof contour 8, so that before the relative rotation between the connecting shafts 2, 3 is stopped, the pin 11 is displaced in its axial direction, i.e. in the axial direction of all shafts 2, 3, 16 and thus of the entire wave gear 1, which has a damping effect on the stop function.

Abweichend von der in 5 skizzierten Konstellation kann sich eine Anschlagfläche 27 auch in weiter vom Pin 11 entfernter Winkellage befinden. Dies gilt auch für die Winkelbegrenzungen 4 im Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 4 sowie im Ausführungsbeispiel nach den 6 und 7.In contrast to the one in 5 In the sketched configuration, a stop surface 27 can also be located at an angle further away from pin 11. This also applies to the angle limits 4 in the embodiment according to the 1 to 4 as in the exemplary embodiment according to the 6 and 7 .

In allen Ausführungsformen arbeitet das Wellgetriebe 1 mit einem Wellgenerator 15. Die Verstellwelle 16 ist mit einem Innenring eines Wälzlagers 17 des Wellgenerators 15 identisch. Auf dem Innenring 16 rollen in einem Käfig 19 geführte Wälzkörper 18, nämlich Kugeln, des Wälzlagers 17 ab. Die durch den Innenring 16 bereitgestellte Laufbahn für die Wälzkörper 18 hat in an sich bekannter Weise eine elliptische, nicht kreisrunde Form. Im Gegensatz zum Innenring 16 ist der zugehörige Außenring 20 des Wälzlagers 17 nachgiebig, sodass er sich permanent der unrunden Form des Innenrings 16 anpasst. Der Außenring 20 ist umgeben von einem flexiblen Getriebeelement 21, das in den vorliegenden Fällen als Kragenhülse ausgebildet ist.In all embodiments, the wave gear 1 operates with a wave generator 15. The adjusting shaft 16 is identical to an inner ring of a rolling bearing 17 of the wave generator 15. Rolling elements 18, namely balls, of the rolling bearing 17, guided in a cage 19, roll on the inner ring 16. The raceway provided by the inner ring 16 for the rolling elements 18 has an elliptical, non-circular shape, as is known per se. In contrast to the inner ring 16, the associated outer ring 20 of the rolling bearing 17 is flexible, so that it permanently adapts to the non-circular shape of the inner ring 16. The outer ring 20 is surrounded by a flexible gear element 21, which in the present cases is designed as a collar sleeve.

Die Kragenhülse 21 weist einen hülsenförmigen verzahnten Abschnitt 36 und einen hieran anschließenden, mit der Antriebswelle 2 verbundenen Kragen 37 auf. Eine auf dem Abschnitt 36 befindliche Außenverzahnung 22 wirkt mit einer Innenverzahnung 23 des Abtriebselementes 3 zusammen. Der Außenring 20 stützt sich in Axialrichtung an einem Bord 26 einer Blechhülse 24, welche an der Antriebswelle 2 befestigt ist, ab. Der Bord 26 befindet sich an einem zylindrischen Abschnitt 38 der Blechhülse 24. Die Blechhülse 24 weist ebenso wie das flexible Getriebeelement 21 eine Kragenform auf. Ein Kragen der Blechhülse 24 ist mit 25 bezeichnet.The collar sleeve 21 has a sleeve-shaped toothed section 36 and a collar 37 adjoining it, which is connected to the drive shaft 2. An external toothing 22 located on the section 36 engages with an internal toothing 23 of the output element 3. The outer ring 20 is supported axially against a flange 26 of a sheet metal sleeve 24, which is attached to the drive shaft 2. The flange 26 is located on a cylindrical section 38 of the sheet metal sleeve 24. The sheet metal sleeve 24, like the flexible transmission element 21, has a collar shape. One collar of the sheet metal sleeve 24 is designated 25.

Durch die unrunde Form des als Verstellwelle fungierenden Innenrings 16 kämmt die Innenverzahnung 23 lediglich an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen mit der Außenverzahnung 22. Im Übrigen sind die Verzahnungen 22, 23 voneinander abgehoben. Eine sich geringfügig voneinander unterscheidende Zähnezahl der verschiedenen Verzahnungen 22, 23 sorgt in prinzipiell bekannter Weise dafür, dass eine volle Umdrehung der Verstellwelle16 gegenüber dem Antriebselement 2 in eine lediglich geringfügige Verschwenkung zwischen den beiden Anschlusswellen 2, 3 umgesetzt wird. Gleichzeitig vervielfacht sich das zwischen den Anschlusswellen 2, 3 wirkende Drehmoment im Vergleich zum Drehmoment des Elektromotors, welcher die Verstellwelle 16 antreibt. Insgesamt stellt das den Wellgenerator 15 umfassende Wellgetriebe 1 ein nicht selbsthemmendes Getriebe dar.Due to the non-circular shape of the inner ring 16, which functions as an adjusting shaft, the internal teeth 23 mesh with the external teeth 22 only at two diametrically opposed points. Otherwise, the teeth 22 and 23 are offset from each other. A slightly different number of teeth on the various teeth 22 and 23 ensures, in a manner known in principle, that a full rotation of the adjusting shaft 16 relative to the drive element 2 is converted into only a slight pivoting motion between the two connecting shafts 2 and 3. The torque acting between the connecting shafts 2, 3 is multiplied several times over compared to the torque of the electric motor that drives the adjusting shaft 16. Overall, the wave gear 1, comprising the wave generator 15, is a non-self-locking gear.

Im Ausführungsbeispiel nach den 6 und 7 existiert eine Rastvorrichtung 28, mit welcher die Winkelrelation zwischen der Verstellwelle 16 und dem Abtriebselement 3 festgelegt werden kann. Auf Seiten der Verstellwelle 16 umfasst die Rastvorrichtung 28 eine Hülse 29, welche sich im vorliegenden Fall neben dem Bolzen 14 befindet. In die Hülse 29 ist eine als Druckfeder wirkende Feder 30 eingesetzt, welche eine Kraft auf einen in der Hülse 29 verschiebbaren Stift 32 ausübt. Die Vorspannung der Feder 30 ist mit Hilfe einer Einstellschraube 31, welche in die Hülse 29 eingeschraubt ist, variierbar.In the exemplary embodiment according to the 6 and 7 A detent device 28 exists with which the angular relationship between the adjusting shaft 16 and the output element 3 can be fixed. On the adjusting shaft 16 side, the detent device 28 includes a sleeve 29, which in this case is located next to the bolt 14. A spring 30, acting as a compression spring, is inserted into the sleeve 29 and exerts a force on a pin 32 that is slidable within the sleeve 29. The preload of the spring 30 can be varied by means of an adjusting screw 31, which is screwed into the sleeve 29.

Auf der von der Feder 30 abgewandten Seite des Stiftes 32 liegt eine Kugel 33 auf, die zur Einrastung in eine stirnseitige Rastausnehmung 34 des Pins 11 geeignet ist. Die Hülse 29 bildet zusammen mit der Feder 30, der Einstellschraube 31, dem Stift 32 und der Kugel 33 eine Rastierungsbaugruppe.On the side of the pin 32 facing away from the spring 30, a ball 33 rests, which is suitable for engaging in a detent recess 34 on the end face of the pin 11. The sleeve 29, together with the spring 30, the adjusting screw 31, the pin 32, and the ball 33, forms a detent assembly.

Befindet sich die Rastvorrichtung 28 in der eingerasteten Stellung, wie in 7 veranschaulicht, so ist ein Herausfahren aus dieser Rastposition jederzeit durch das vom Elektromotor, welcher den Innenring 16 antreibt, erzeugte Moment möglich. Eine gesonderte Aktuatorik zum Aufheben der Rastfunktion ist nicht erforderlich. Mehrere Rastvorrichtungen 28 der dargestellten Art können in beliebigen relativen Winkelpositionen der Anschlusswellen 2, 3, beispielsweise auch in einer zwischen den beiden Anschlagpositionen liegenden Mittelstellung, wirksam sein.Is the locking device 28 in the locked position, as shown in 7 As illustrated, the torque generated by the electric motor driving the inner ring 16 allows the device to move out of this detent position at any time. No separate actuator is required to release the detent function. Several detent devices 28 of the type shown can be effective in any relative angular position of the connecting shafts 2, 3, for example, also in a neutral position between the two stop positions.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Dreiwellengetriebe, WellgetriebeThree-shaft gearbox, wave gearbox
22: Antriebswelle, AnschlusswelleDrive shaft, connecting shaft
33: Abtriebswelle, AnschlusswelleOutput shaft, connection shaft
44: WinkelbegrenzungAngle limitation
55: SperrmechanismusLocking mechanism
66: BetätigungsmechanismusActuating mechanism
77: Rampe an der AntriebswelleRamp on the drive shaft
88: Dachkonturroof contour
99: Sicherungsringretaining ring
1010: NockenwellenverstellerCamshaft adjuster
1111: PinPin
1212: FederFeather
1313: Anschlagkonturstop contour
1414: Bolzenbolt
1515: WellgeneratorWave generator
1616: Innenring, Verstellwelleinner ring, adjusting shaft
1717: WälzlagerRolling bearings
1818: Wälzkörperrolling elements
1919: Käfigcage
2020: Außenringouter ring
2121: flexibles Getriebeelementflexible gear element
2222: Verzahnung des flexiblen Getriebeelementes, AußenverzahnungGearing of the flexible gear element, external gearing
2323: Verzahnung des Abtriebselementes, InnenverzahnungGearing of the output element, internal gearing
2424: BlechhülseSheet metal sleeve
2525: Kragen der Blechhülsecollar of the sheet metal sleeve
2626: Bord der Blechhülseedge of the sheet metal sleeve
2727: AnschlagflächeStop surface
2828: RastvorrichtungLocking device
2929: Hülsesleeve
3030: FederFeather
3131: EinstellschraubeAdjusting screw
3232: StiftPen
3333: KugelBullet
3434: RastausnehmungRest recess
3535: Kettenradsprocket
3636: verzahnter Abschnittinterlocking section
3737: Kragencollar
3838: zylindrischer Abschnittcylindrical section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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.This list of documents cited by the applicant was automatically generated and is included solely for the reader's convenience. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10 2021 105 281 A1 [0002]
DE 10 2022 126 038.0 [0003]
DE 10 2019 106 338 A1 [0004]
DE 10 2019 132 995 A1 [0004]
DE 10 2018 117 976 A1 [0004]
DE 10 2014 202 060 A1 [0005]

Claims

Three-shaft transmission (1), with two connecting shafts (2, 3), namely a drive shaft (2) and an output shaft (3), and an adjusting shaft (16) concentric to the connecting shafts (2, 3), wherein a locking mechanism (5) effective between one of the two connecting shafts (2, 3) and the adjusting shaft (16) can be activated by a relative rotation between the connecting shafts (2, 3).

Three-shaft gearbox (1) according to Claim 1 , characterized in that the locking mechanism (5) comprises a pin (11) guided in one of the connecting shafts (2, 3), which is displaceable through the other connecting shaft (3, 2) in the axial direction of the shafts (2, 3, 16) and is provided for interaction with a stop contour (13) provided on the side of the adjusting shaft (16).

Three-shaft gearbox (1) according to Claim 2 , characterized in that the pin (11) is received in a bore located in the output shaft (3).

Three-shaft gearbox (1) according to Claim 2 or 3 , characterized in that the pin (11) is arranged in the area of an end stop acting directly between the connecting shafts (2, 3).

Three-shaft transmission (1) according to one of the Claims 2 until 4 , characterized by a detent device (28) which is formed on the one hand by the pin (11) and on the other hand by a detent assembly (29, 30, 31, 32, 33) located on the side of the adjusting shaft (16).

Three-shaft gearbox (1) according to Claim 5 , characterized in that the detent assembly (29, 30, 31, 32, 33) comprises a spring-loaded ball (33) which is provided for engagement in an end-face detent recess (34) in the pin (11).

Three-shaft gearbox (1) according to Claim 5 or 6 , characterized in that the detent function of the detent device (28) can be overcome by an electric drive of the adjusting shaft (16).

Three-shaft transmission (1) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that it is designed as a wave gear (1).

Three-shaft gearbox (1) according to Claim 8 , characterized in that an inner ring of a shaft generator (15) is provided as the adjusting shaft (16).

camshaft adjuster (10), comprising a three-shaft transmission (1) according to Claim 1 .