谐波传动装置

本申请为中国国家申请号201980089000.4(PCT申请号为PCT/DE2019/101099)、申请日为2019年12月17日，发明名称为“谐波传动装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种谐波传动装置，其适合用作机电凸轮轴调节器的调节齿轮。本发明还涉及一种用于特别是在运输期间或在安装期间固定谐波传动装置以防止错位的方法。

背景技术

由DE 10 2016 216 594 B3已知一种凸轮轴调节器，其借助于抗扭装置被固定以防无意的调节。已知凸轮轴调节器的抗扭装置包括弹簧，该弹簧预加载调节齿轮。凸轮轴调节器的调节齿轮设计为谐波传动装置，该谐波传动装置具有作为弹性传动元件的挠曲环。

从文献DE 10 2008 022 931 A1和DE 10 2008 022 932 A1中已知用于固定机电凸轮轴调节器以防止调节的其他机构。在这些情况下，提供旋转斜盘传动装置作为凸轮轴调节器的调节齿轮。

从DE 10 2009 019 397 B4中已知一种用于内燃发动机的具有锁定元件的相位调节器，即凸轮轴调节器。当该凸轮轴调节器运行时，锁定元件保持在停放位置。借助于压力油或压力空气，锁定元件可以从其锁定位置转移到停放位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种谐波传动装置，其相对于所述现有技术进一步改进，并且可以防止无意的调节，其中提供了抗扭机构的特别容易的可操作性，并且尽可能地避免对谐波传动装置的部件结构的侵蚀。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的谐波传动装置来实现。该目的还通过根据权利要求10的用于固定谐波传动装置以防止调节的方法来实现。下面结合固定方法解释的本发明的构造和优点也类似地适用于该机构，即包括抗扭机构的谐波传动装置，反之亦然。

在本质上已知的基本概念中，谐波传动装置包括三个连接元件，即可以作为整体旋转的壳体形式的输入元件、将要连接到待调节的轴特别是凸轮轴的输出元件、以及调节元件，而且包括在所述三个连接元件中的两个连接元件之间运行的抗扭机构。

根据本发明，抗扭机构包括抗扭元件，该抗扭元件与所有连接元件同心，并且与三个连接元件中的一个连接元件互锁地配合，并且与另一个连接元件摩擦地配合。已经表明，在不对任何部件进行几何修改的情况下，既可以实现抗扭运行，又可以固定传统谐波传动装置特别是在运输或安装期间不发生移位。

在一个优选实施方案中，抗扭元件是特别地由塑料制成的固定环，该固定环可以以这样的方式放置，使得其与输入元件摩擦地配合并且与调节元件互锁地配合。

在这种情况下，互锁作用的抗扭轮廓件优选地通过两个螺栓形成在调节元件的侧面上，这两个螺栓牢固地连接到谐波传动装置的波发生器的内环。两个螺栓可以是奥尔德姆联轴器(Oldham coupling)的一部分，奥尔德姆联轴器作为补偿联轴器补偿谐波传动装置和驱动调节元件(也就是波发生器的包括螺栓的内环)的电动马达之间的轴向偏移。

固定环可以通过注射成型有效地生产。在有利的实施方案中，固定环被成型为U形。在这种情况下，由固定环穿过固定环的U型材的波纹状内区段形成互锁作用的抗扭轮廓件，该抗扭轮廓件直接与调节元件的螺栓配合。同时，该实施方案中的固定环具有U型材的平滑外区段，该平滑外区段被设置用于相对于输入元件也就是说谐波传动装置的壳体摩擦抗扭。

径向向外指向的凸缘优选地模制在由固定环限定的U型材上，当固定环插入时，该凸缘抵靠输入元件的端面坐置。为了便于处理，可以在该凸缘上模制适于从连接元件手动移除固定环的突片。

固定环的优点在于，其可以在调节元件相对于输入元件的任何位置放置在指定元件之间。固定环本身也可以处于任何期望的角位置。

在安装包括作为调节齿轮的谐波传动装置的凸轮轴调节器期间，如果提供用于致动谐波传动装置的电动马达被附接到谐波传动装置，则谐波传动装置的输入元件和输出元件之间的限定的角度关系可以首先借助于固定环来设置和保持。此时调节元件的角位置是关紧要的。然后，补偿联轴器和电动马达必须附接到调节元件。这只有在将固定环从谐波传动装置上移除后才能实现，无需工具即可轻松完成。因此，由于所涉及的原理，当谐波传动装置被锁定时，电动马达的安装被排除。

摩擦/互锁地运行并且在待彼此相对固定的元件的每个角位置上同等地运行的固定环也适用于自动生产线。

总的来说，利用其固定谐波传动装置以防止调节的方法的特征在于，将固定环插入调节元件和谐波传动装置的壳体之间，使得同时在固定环和壳体之间形成摩擦连接，并且在固定环和调节元件之间形成互锁连接。

谐波传动装置不仅可以用作机电凸轮轴调节器，还可以用于工业应用，例如工业机器人或机床。

附图说明

下文借助附图更详细地描述了本发明的一个示例性实施方案。文中：

图1以透视图示出了具有插入的抗扭装置的电动凸轮轴调节器的谐波传动装置，

图2示出根据图1所示的布置的截面图，

图3示出了谐波传动装置的固定环。

具体实施方式

整体由附图标记1标识的谐波传动装置是未进一步示出的电动凸轮轴调节器的一部分，该电动凸轮轴调节器用于相对于内燃发动机的曲轴调节内燃发动机(即往复活塞式发动机)的凸轮轴。关于包括凸轮轴调节器的谐波传动装置1的主要功能，参考在开始引用的现有技术。

用作调节齿轮的谐波传动装置1是三轴齿轮。能够围绕公共轴线(即凸轮轴的旋转轴线)旋转的三个元件通常被称为连接元件2、9、13，每个元件与外部部件(也就是说，不属于谐波传动装置1的部件)直接相互作用。这涉及设计为壳体的输入元件2、调节元件9和设计为环形齿轮的输出元件13。

在示例性实施方案中，输入元件2由若干个部分构造，并且包括链轮3，当凸轮轴调节器运行时，链轮由曲轴驱动，其中链轮以曲轴速度的一半旋转。输出元件13被设置成不可旋转地连接到待调节的凸轮轴。调节元件9被设计成滚动轴承8的内环，该内环是波发生器7的一部分。波发生器7由未示出的电动马达(例如，无刷同步马达)经由补偿联轴器即奥尔德姆联轴器来驱动。补偿联轴器具有未示出的奥尔德姆盘，当凸轮轴调节器完全组装时，两个螺栓14接合到该盘中。螺栓14被紧固在上述滚动轴承内环中，并且被分配给调节元件9。

只要调节元件9以输入元件2的速度旋转，凸轮轴也以该速度与输出元件13一起旋转。因此，凸轮轴的相位调节不会在谐波传动装置1的这种运行状态下发生。

调节元件9的设计成滚动轴承环的外轮廓偏离圆形形状。以本身已知的方式，调节元件9形成用于滚动元件10(即球)的非圆形、椭圆滚道。与调节元件9相比，球10在其中滚动的关联外环11被设计成柔性的，使得其永久地适应调节元件9的非圆形形状。外环11又被柔性传动元件12包围，该柔性传动元件外部带齿并且也被称为挠曲环。

挠曲环12的外齿在两个径向相对的点处与链轮3和输出元件13的内部齿接合。链轮3通过螺钉6牢固地连接到壳体元件4，壳体元件也被分配给输入元件2。此外，输入元件2被分配有壳体盖5，该壳体盖位于谐波传动装置1的面向待调节凸轮轴的端面上。输出元件13通过壳体盖5沿轴向方向固定在谐波传动装置1内。壳体元件4用于在谐波传动装置1内沿相反的轴向固定外环11，从而固定整个波发生器7。

挠曲环12、输入元件2和输出元件13的齿中的不同数量的齿以本身已知的方式确保调节元件9相对于输入元件2的完全旋转导致在输入元件2和输出元件13之间实现相对较小的枢转。这里，联接级可以形成在挠曲环12和输入元件2之间或者挠曲环12和输出元件13之间。谐波传动装置的传动级相应地由挠曲环12和输出元件13形成或者形成在挠曲环12和输入元件2之间。在前一种情况下，谐波传动装置1是正齿轮，在后一种情况下是负齿轮。

在将电动马达安装在谐波传动装置1上之前，首先将其阻挡在限定位置。为此目的，提供了抗扭机构15，其一方面由两个元件2、9(即输入元件2和调节元件9，它们被分配给谐波传动装置1的连接元件)形成，并且另一方面由固定环形式的抗扭元件18形成。

固定环18在其外侧与输入元件2摩擦地配合，并且在其内侧与调节元件9互锁地配合。在横截面中，固定环18(其是通过注射成型生产的塑料零件)限定U型材19。

内部波纹状区段20由U型材19形成，该U型材可被分配给可在调节元件9和固定环18之间产生的互锁抗扭装置。互锁抗扭装置由调节元件9的侧面上的内部抗扭轮廓件16和固定环18的侧面上的外部抗扭轮廓件17构成。这里，内部抗扭轮廓件16由谐波传动装置1中已经存在的零件提供，即由螺栓14提供。相关联的外部抗扭轮廓件17是固定环18的环形封闭波纹状区段20的形式。

波纹状区段20由外部平滑区段21同心地包围，该外部平滑区段也由固定环18的U型材19形成。在示例性实施方案中，外部环形区段21与壳体元件4的圆柱形内圆周表面接触。在任何情况下，平滑区段21是固定环18和输入元件2之间摩擦作用的抗扭装置的一部分。

固定环18的径向向外指向的凸缘22邻接外部圆柱形区段21。在根据图1和图2的布置中，该凸缘22靠置在壳体元件4的端面上。还可以看到从凸缘22延伸的突片23，该突片用于从谐波传动装置1简单地手动移除固定环18。凸轮轴调节器的电动马达到谐波传动装置1的连接只有在固定环18被移除的情况下才是可能的。

附图标记说明

1谐波传动装置

2壳体，输入元件

3链轮

4壳体元件

5壳体盖

6螺钉

7波发生器

8滚动轴承

9内环，调节元件

10滚动元件

11外环

12挠曲环，柔性传动元件

13输出环齿轮，输出元件

14螺栓

15抗扭机构

16内部抗扭轮廓件

17外部抗扭轮廓件

18抗扭元件，固定环

19U型材

20内部波纹状区段

21外部平滑区段

22凸缘

23突片