(57)【要約】  歯車装置（１）、特に波動歯車装置は、この歯車装置（１）のハウジング構成部材（７）に固定されたフランジ（１６）を備えた弾性的な歯車（２）を有している。ハウジング構成部材（７）にフランジ（１６）を保持するために設けられた結合アッセンブリ（８）は、複数の固定箇所（１４）を有している。結合アッセンブリ（８）は、歯車（２）の中心軸線（Ｍ）に関して、固定箇所（１４）以外でフランジ（１６）とハウジング構成部材（７）との間に軸線方向遊びを有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車装置（１）であって、フランジ（１６）を有する弾性的な歯車（２）と、該歯車（２）の前記フランジ（１６）が固定されたハウジング構成部材（３）とを備えており、該ハウジング構成部材（３）に前記フランジ（１６）を保持するために設けられた結合アッセンブリ（８）が、複数の固定箇所（１４）を有している、歯車装置（１）において、
前記結合アッセンブリ（８）は、前記歯車（２）の中心軸線（Ｍ）に関して、前記固定箇所（１４）以外で前記フランジ（１６）と前記ハウジング構成部材（３）との間に軸線方向遊びを有していることを特徴とする、歯車装置（１）。
【請求項２】
前記歯車（２）は、前記フランジ（１６）に続く、歯列を有する円筒状の部分（１５）を有していることを特徴とする、請求項１記載の歯車装置（１）。
【請求項３】
前記歯車（２）の、歯列を有する前記円筒状の部分（１５）は、外側歯列を有していることを特徴とする、請求項２記載の歯車装置（１）。
【請求項４】
前記フランジ（１６）は、前記円筒状の部分（１５）の歯列（７）以外に、前記円筒状の部分（１５）と同一の肉厚を有していることを特徴とする、請求項３記載の歯車装置（１）。
【請求項５】
前記軸線方向遊びは、前記固定箇所（１４）の半径方向内側だけでなく、前記固定箇所（１４）同士の間の周方向部分（１７）にも付与されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の歯車装置（１）。
【請求項６】
前記フランジ（１６）と前記ハウジング構成部材（３）との間の前記軸線方向遊びが付与されている前記周方向部分（１７）は、全体的に前記フランジ（１６）の全周の少なくとも８５％にわたって延在していることを特徴とする、請求項５記載の歯車装置（１）。
【請求項７】
５つよりも多くない前記固定箇所（１４）が設けられていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の歯車装置（１）。
【請求項８】
自動車における減速歯車装置としての請求項１記載の歯車装置（１）の使用。
【請求項９】
前記減速歯車装置（１）は、電動式のカムシャフト調節器の一部であることを特徴とする、請求項８記載の使用。
【請求項１０】
前記減速歯車装置（１）は、内燃機関の圧縮比を変化させるための装置の一部であることを特徴とする、請求項８記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載の、少なくとも１つの弾性的な歯車を有する歯車装置、特に内燃機関の電動式のカムシャフト調節器用または内燃機関の圧縮比を調整する（VCR = Variable Compression Ratio）ための装置用の波動歯車装置であって、歯車が、ハウジング構成部材に固定するために設けられたフランジを有している、歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冒頭に記載した、弾性的な歯車を有する歯車装置は、例えば欧州特許第０７４１２５６号明細書に基づき公知である。欧州特許第０５１４８２９号明細書には、同明細書においてフレキシブルなカップ状要素と呼ばれている可撓性の歯車を備えた別の歯車装置が開示されている。両明細書では、可撓性の歯車が肉厚のハブ領域を有している。このハブ領域は、歯車装置のハウジング構成部材に固定可能である。複数の固定箇所が設けられている。歯車の可撓性は、歯車の内部の肉薄の横断面の領域によって達成される。公知の歯車装置は、小型のロボットまたは精密機械に使用可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、弾性的な歯車を備えた歯車装置、特に波動歯車装置を、前述した先行技術に対して改良し、歯車装置が、特に内燃機関の電動式のカムシャフト調節器における減速歯車装置として使用可能であり、コンパクトな構造を確実な機能に結び付けることである。また、歯車装置は、内燃機関、つまり、往復動機関の圧縮比を変化させるための装置にも使用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有する歯車装置によって解決される。少なくとも１つの弾性的な歯車を有する本発明に係る歯車装置は、弾性的な歯車が固定されたハウジング構成部材を有している。弾性的な歯車はポット形状を有していてよい。この場合、弾性的な歯車はポット型歯車装置の一部であってよい。
【０００５】
歯車の半径方向外側に向けられたフランジは、ハウジング構成部材に結合アッセンブリによって保持されている。この結合アッセンブリは複数の固定箇所、特にねじ締結箇所を有している。歯車の中心軸線に関して、固定箇所以外でフランジとハウジング構成部材との間に軸線方向遊びが付与されている。好ましくは、歯車は、機械的な負荷がかけられていない状態から出発して、軸線方向遊びに基づき両軸線方向に変位可能である。これによって、全体として、弾性的な歯車は、周方向に遊びを伴わないのと同時に軸線方向に遊びを伴ってハウジング構成部材に保持されている。これに関連して、軸線方向での歯車の変位があらゆる力作用なしに可能であると軸線方向遊びを解釈すべきではない。むしろ、歯車の部分、つまり、固定箇所以外の部分の軸線方向での運動は、確かに力作用下ではあるものの、特に周方向でのその他の変位または変形よりも大幅に少ない力で可能となる。
【０００６】
方向に関する剛性を伴ってハウジングに保持された弾性的な歯車は、好適な構成では、フランジ、つまり半径方向外向きに延在する部分に続く、歯列を有する円筒状の部分を有している。この円筒状の部分の歯列は、好ましくは、歯車装置のハウジング固定の内側歯列に噛み合っている外側歯列である。２つの部分、つまり円筒状の部分と面状の環状の部分とから形成された弾性的な歯車は、折曲げリングとも呼ばれる。
【０００７】
歯車の円筒状の部分の、歯列以外で測定された肉厚は、製造技術的に有利な実施の形態では、フランジの肉厚に合致している。特にフランジは固定箇所の領域でも肉厚にされていない。特に経済的には、歯車が一体の金属薄板部材として製造可能である。軸線方向に可撓性を得るために、意図的な材料弱化部を加工することは不要である。
【０００８】
弾性的な歯車の、半径方向に延在していて実質的に単一の平面に位置する部分、つまりフランジは、複数のボルトによってハウジング構成部材に保持することができる。軸線方向遊びを形成するために、ボルトと、フランジと、ハウジング構成部材との間に、例えばディスクまたはより複雑に成形されたスペーサの形態の中間部材を挿入することができる。フランジ全体は、好ましくは扁平である。代替的には、フランジが波付けられた形状を有していてよい。このことは、１つには、軸線方向における可撓性の向上に貢献するが、ただし、もう１つには、周方向における剛性をも低下させてしまう。
【０００９】
弾性的な歯車が固定されたハウジング構成部材は、歯車装置の、引張り手段により駆動可能な駆動ホイールであってよい。別の場合には、このような駆動ホイールが、前述したハウジング構成部材に、好ましくは相対回動不能に結合されている。
【００１０】
好適な構成では、軸線方向遊びが、固定箇所の半径方向内側、つまり、歯車の中心軸線から固定箇所よりも少ない間隔を置いた領域だけでなく、固定箇所同士の間の周方向部分にも付与されている。この場合、フランジとハウジング構成部材との間の軸線方向遊びが付与されている周方向部分は、好ましくは、全体的にフランジの全周の少なくとも８５％、つまり少なくとも３０６°にわたって延在している。
【００１１】
ハウジングへの弾性的な歯車の結合の、周方向において所望される剛性と、軸線方向において所望される可撓性との間に存在するトレードオフは、５つよりも多くない固定箇所、例えば正確に５つの固定箇所が設けられている実施の形態によって特に良好に解決可能となる。
【００１２】
本発明の利点は、特に歯車装置の弾性的な歯車を専ら軸線方向でのみ歯車装置ハウジングに対して部分的に分離することによって、回転運動の伝達に関して特に高い精度が達成されていることにある。この場合、歯車の、歯列を有する円筒状の部分の、運転に起因した半径方向における変形が、妨害されずに可能となる。
【００１３】
本願に係る歯車装置は、特に電気的に駆動される作動軸を備えた電動式のカムシャフト調節器に使用するために適している。これについては、例えば、独国特許出願公開第１０２０１３２２０２２０号明細書および独国特許出願公開第１０２０１３２２０２２１号明細書に記載されている。また、歯車装置は、往復動機関において可変圧縮比を調整するために役立つ装置に使用可能である。
【００１４】
以下に、本発明の実施例を図面に基づき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】歯車装置、つまり、波動歯車装置の弾性的な歯車の端面側の部分概略平面図である。
【図２】図１に示した歯車を有する波動歯車装置の部分概略断面図である。
【図３】図１に示した歯車を有する波動歯車装置の別の部分概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜図３には、全体を符号１で示した歯車装置の実施例が示してある。この歯車装置１は波動歯車装置として形成されていて、弾性的な歯車２を有している。歯車装置１は、高い減速比を有する歯車装置として、内燃機関の電動式のカムシャフト調節器の一部を成している。歯車装置１の原理的な機能については、引用した先行技術に記載されている。
【００１７】
歯車装置１はハウジング構成部材３を有している。このハウジング構成部材３は、内燃機関、つまり、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのクランクシャフトによって直接駆動されるかまたは引張り手段（図示せず）、つまり、ベルトまたはチェーンを介して間接的に駆動される。ハウジング構成部材３の回転運動は、駆動ホイール３に固定された複数のボルト４によって、周方向に関して遊びなしに弾性的な歯車２に伝達される。この歯車２に設けられていて、それぞれ１つのボルト４が差し通された複数の切欠き５は、円形状を有している。ボルト４のねじ頭には、符号６が付してある。全体として、歯車装置１は、歯車２をハウジング構成部材３に固定するために、５つのボルト４を有している。
【００１８】
歯車装置１の歯車２とハウジング構成部材３との間の、全体を符号８で示した結合アッセンブリは、歯車２の、符号Ｍで示した中心軸線に関して軸線方向に、符号Ｓ１，Ｓ２で示した遊びが存在するように形成されている。こうして、弾性的な歯車２の変形を吸収することができる。
【００１９】
弾性的な歯車２の変形は、符号９で示したウェーブジェネレータによって生じる。このウェーブジェネレータ９は、符号１２で示した外輪と、楕円形の内輪１０とを有している。外輪１２は、あらゆる運転状態において内輪１０の楕円形状に適合される。弾性的な歯車２は、また、外輪１２の円形と異なる形状に適合した状態でこの外輪１２をじかに取り囲んでいる。ウェーブジェネレータ９の両軸受け輪１０，１２、つまり、内輪１０と外輪１２との間では、転動体としての複数の玉１１が転動する。楕円形状をとる外輪１２は弾性的な歯車２を、直径方向で互いに反対の側に位置する二箇所において、内側歯列を有する被駆動ホイール１３に向かって押圧する。この被駆動ホイール１３は、また、内燃機関のカムシャフトに相対回動不能に結合されている。
【００２０】
弾性的な歯車２は、歯列を有する円筒状の部分１５と、この円筒状の部分１５に続く、半径方向外向きに延在する部分１６、つまりフランジとを有しており、このフランジ１６に切欠き５が設けられている。歯車２の、符号７で示した歯列、つまり外側歯列は、円筒状の部分１５に設けられている。ウェーブジェネレータ９の内輪１０は、電気的な駆動装置（図示せず）によって回転させられる。内輪１０を駆動する軸は、作動軸である。歯車装置１は、全体として、３軸歯車装置である。
【００２１】
図２に示した断面は、複数のボルト４のうちの１つを縦断しているのに対して、図３に示した断面は、フランジ１６の自由な周方向部分１７を示している。この周方向部分１７は、４５°よりも大きい、符号Ｓ３で示した角度範囲にわたって延在している。
【００２２】
全体として、歯車装置１は、ボルト４の個数に相応して、５つの自由な周方向部分１７を有している。２つの周方向部分１７の間には、図２に符号１４で示したそれぞれ１つの固定箇所が位置している。この固定箇所１４でのみ、フランジ１６はハウジング構成部材３に接続している。フランジ１６は、中間片１８とアタッチメント１９とを介在させてボルト４によってハウジング構成部材３に保持されている。アタッチメント１９は、各固定箇所１４の領域で強化された単一の環状の部材である。これに対して、フランジ１６とハウジング構成部材３との間に位置する中間片１８は、それぞれ１つのボルト４が差し通された個々の座金を成している。ハウジング構成部材３の側における軸線方向の遊びＳ１およびハウジング構成部材３と反対の側における軸線方向の遊びＳ２は、固定箇所１４における中間片１８の厚さもしくはアタッチメント１９の肉厚分に相当している。
【００２３】
固定箇所１４と自由な周方向部分１７とにより実現された結合アッセンブリ８は、歯車２とハウジング構成部材３との間の遊びを、前述した部材の周方向で許容することなしに、歯車２の変形を吸収するために設けられている。ハウジング構成部材３への歯車２の、軸線方向に関してフレキシブルな取付けに基づき、歯車２自体が、ウェーブジェネレータ９の機能のために必要となる量を上回る、例えば材料弱化により形成される著しい弾性を有している必要はない。ねじ締結部により実現された固定箇所１４は、代替的に溶接結合部として形成可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  歯車装置
２  歯車
３  ハウジング構成部材
４  ボルト
５  切欠き
６  ねじ頭
７  歯列
８  結合アッセンブリ
９  ウェーブジェネレータ
１０  内輪
１１  玉
１２  外輪
１３  被駆動ホイール
１４  固定箇所
１５  歯列を有する円筒状の部分
１６  フランジ
１７  自由な周方向部分
１８  中間片
１９  アタッチメント
Ｍ  中心軸線
Ｓ１，Ｓ２  軸線方向における遊び
Ｓ３  自由な周方向部分の角度範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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