Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellengetriebeeinrichtung mit einem Selbstzentrierungsmechanismus. Die Erfindung betrifft zudem ein Zweirad mit der Wellengetriebeeinrichtung.

Stand der Technik

Wellengetriebe sind bekannt. Diese weisen eine elliptische Scheibe als Antriebswelle auf. Radial außerhalb der Stahlscheibe ist eine verformbare zylindrische Büchse mit einer Außenverzahnung als Abtriebswelle des Getriebes angeordnet. Radial außerhalb der Büchse ist ein zylindrischer Außenring mit einer Innenverzahnung angeordnet. Die Innenverzahnung des Außenrings und die Außenverzahnung der Büchse weisen eine Zahndifferenz auf. Bei Rotation der Scheibe greift die Außenverzahnung der Büchse in die Innenverzahnung des Außenrings ein. Der Außenring ist mittels eines elastischen Elements abgestützt.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich in einem Aspekt auf eine Wellengetriebeeinrichtung mit einem Getriebegehäuse. Bei der Wellengetriebeeinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Wellgetriebe der eingangs genannten Art handeln. Die Wellengetriebeeinrichtung kann beispielsweise in einem Fahrzeug, bspw. einem Zweirad oder einem Kraftfahrzeug, verbaut sein. Die Wellengetriebeeinrichtung kann zwischen einem Motor des Fahrzeugs und einer Antriebswelle eines Fahrwerks des Fahrzeugs angeordnet sein. Mit der Wellengetriebeeinrichtung kann eine Antriebskraft des Motors auf das Fahrwerk in verschiedenen Übersetzungsverhältnissen übertragen werden. Das Getriebegehäuse kann beispielsweise zylindrisch ausgeformt sein und sich entlang einer Kraftübertragungsachse zwischen dem Motor und der Antriebswelle des Fahrwerks Fahrzeugs erstrecken. Das Getriebegehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Das Getriebegehäuse kann aus Stahl oder einem anderen festen Material gebildet sein, das zum Ausbilden des Getriebegehäuses geeignet ist.

Die Wellengetriebeeinrichtung umfasst ein innerhalb des Getriebegehäuses angeordnetes, radial verformbares zylindrisches Abtriebselement mit einer an einer Außenseite des Abtriebselements vorgesehenen ersten Verzahnung. Das Abtriebselement kann in Form eines Kreisrings ausgebildet sein. Das Abtriebselement kann sich zumindest abschnittsweise entlang einer Längsachse des Getriebegehäuses erstrecken. Das Abtriebselement kann aus einem Stahlblech oder einem anderen geeigneten Material gefertigt sein, welches sich bei einer Krafteinwirkung elastisch verformen kann. Die Krafteinwirkung auf das Abtriebselement kann radial bezüglich einer Längsachse des Getriebegehäuses erfolgen. In diese Richtung, also radial bezüglich der Längsachse des Getriebegehäuses, kann das Abtriebselement verformt werden. Die erste Verzahnung kann entlang des kompletten Außenumfangs des Abtriebselements, insbesondere achsparallel zu einer Längsachse des Getriebegehäuses verlaufen. Die erste Verzahnung kann eine Vielzahl von Zähnen aufweisen, welche zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit einer komplementär ausgebildeten Verzahnung eines weiteren Getriebeelements ausgebildet sein können. Das Abtriebselement kann mit einer Antriebswelle einer Antriebseinrichtung des Fahrzeugs verbunden sein.

Die Wellengetriebeeinrichtung umfasst ferner ein innerhalb des Abtriebselements angeordnetes Rotationselement, dessen Außenumfang zumindest abschnittsweise auf eine Innenseite des Abtriebselements einwirkt. Das Rotationselement kann als ellipsenartiges Rotationselement ausgeführt sein. Das Rotationselement kann radial bezüglich einer Längsachse des Getriebegehäuses innerhalb des Abtriebselements angeordnet sein. Das Rotationselement kann insbesondere einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweisen. Der ellipsenförmige Querschnitt des Rotationselements kann eine Hauptachse und eine senkrecht dazu verlaufende Nebenachse aufweisen. Eine Gesamtausdehnung des Rotationselements entlang der Nebenachse kann kürzer als eine Gesamtausdehnung des Rotationselements entlang der Hauptachse sein. Das Rotationselement kann insbesondere entlang der Hauptachse auf die Innenseite des Abtriebselements einwirken. Das Rotationselement kann mit einer Abtriebswelle einer Motoreinrichtung des Fahrzeugs verbunden sein. Eine Motorkraft der Motoreinrichtung kann in Form einer Rotation des Rotationselements übertragen werden. Andere Formen von Rotationselementen sind nicht ausgeschlossen, solange die Funktion des Wellengetriebes erreicht werden kann.

Ferner umfasst die Wellengetriebeeinrichtung ein Verzahnungselement mit einer zweiten Verzahnung an einer Innenseite. Die Anzahl der Zähne der ersten Verzahnung ist um eine vorbestimmte Anzahl geringer als die Anzahl der Zähne der zweiten Verzahnung. Das Verzahnungselement kann in Form eines Kreisrings ausgebildet sein. Das Verzahnungselement kann radial bezüglich einer Längsachse des Getriebegehäuses außerhalb des Abtriebselements angeordnet sein. Das Abtriebselement kann sich zumindest abschnittsweise entlang einer Längsachse des Getriebegehäuses erstrecken. Das Verzahnungselement kann aus Stahl oder einem vergleichbaren festen Material bestehen, das zu diesem Zweck geeignet ist. Die zweite Verzahnung kann entlang des kompletten Innenumfangs des Verzahnungselements, insbesondere achsparallel zu einer Längsachse des Getriebegehäuses, verlaufen. Die zweite Verzahnung kann eine Mehrzahl von Zähnen aufweisen, welche in formschlüssigen Eingriff mit den Zähnen der ersten Verzahnung gebracht werden können. Die Anzahl der Zähne der ersten Verzahnung kann um 2 geringer sein als die Anzahl der Zähne der zweiten Verzahnung. Alternativ kann die Anzahl der Zähne der ersten Verzahnung um 1 oder 3 oder 4 oder 5 geringer sein als die Anzahl der Zähne der zweiten Verzahnung.

Durch Rotation des Rotationselements und eine dadurch erzeugte um laufende Verformung des Abtriebselements sowie einen umlaufenden Eingriff der ersten Verzahnung mit der zweiten Verzahnung rotiert das Abtriebselement. Das Rotationselement kann während der Rotation beispielsweise entlang einer Hauptachse seines ellipsenförmigen Querschnitts auf eine Innenseite des Abtriebselements einwirken. Hierdurch kann das Abtriebselement ellipsenartig radial um laufend verformt werden. Eine Hauptachse des ellipsenartig verformten Abtriebselements kann dabei achsparallel zu einer Hauptachse des ellipsenartigen Rotationselements verlaufen. Die Einwirkung des Rotationselements auf die Innenseite des Abtriebselements kann in Form eines Entlanggleitens der Außenseite des Rotationselements an der Innenseite des Abtriebselements erfolgen. Aufgrund der Rotation des Rotationselements kann diese Einwirkung entlang der gesamten Innenseite des Abtriebselements umlaufen. Aufgrund dieser ellipsenartigen Verformung des Abtriebselements kann, beispielsweise entlang der Hauptachse des ellipsenartigen Abtriebselements, die Außenverzahnung desselben in die Innenverzahnung des Verzahnungselements eingreifen. Dadurch kann zumindest abschnittsweise ein formschlüssiger Eingriff der ersten Verzahnung mit der zweiten Verzahnung hergestellt werden. Das Abtriebselement kann dadurch drehfest mit dem Verzahnungselement verbunden werden. Rotiert das Rotationselement weiter, so wird auch der formschlüssige Eingriff der ersten Verzahnung mit der zweiten Verzahnung um laufend fortgesetzt. Das Abtriebselement vollzieht somit die Drehbewegung in entgegengesetzter Drehrichtung des Rotationselements. Das Rotationselement kann abweichend von der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung vorgesehen sein, solange die Funktion des Wellengetriebes erzielt wird.

Die Wellengetriebeeinrichtung umfasst ferner einen Selbstzentrierungsmechanismus, der mit dem Verzahnungselement verbunden ist. Der Selbstzentrierungsmechanismus weist zumindest zwei Eingriffselemente auf, die in formschlüssigen Eingriff miteinander gelangen können, um eine Rotation des Verzahnungselements relativ zum Getriebegehäuse zu beschränken und eine radiale Verschiebbarkeit des Verzahnungselements relativ zum Getriebegehäuse zu ermöglichen. Der Selbstzentrierungsmechanismus kann mit dem Verzahnungselement dauerhaft verbunden, beispielsweise mit diesem verschraubt, vernietet oder verpresst sein. Der Selbstzentrierungsmechanismus kann lösbar mit dem Verzahnungselement verbunden sein. Beispielsweise kann durch eine Rotation des Rotationselements eine Verbindung zwischen dem Selbstzentrierungsmechanismus und dem Verzahnungselement hergestellt werden. Der Selbstzentrierungsmechanismus kann mit dem Verzahnungselement lediglich abschnittsweise entlang eines Außenumfangs des Verzahnungselements verbunden sein. Alternativ kann der Selbstzentrierungsmechanismus entlang des gesamten Außenumfangs des Verzahnungselements mit diesem verbunden sein.

Die zumindest zwei Eingriffselemente können beispielsweise in Form von Zähnen, Nuten, Federn, Steckverbindungen oder entsprechend ausgebildeten Anschlägen des Selbstzentrierungselements ausgebildet sein. Mittels des formschlüssigen Eingriffs kann beispielsweise eine Rotation des Verzahnungselements bezüglich einer Längsachse des Getriebegehäuses beschränkt werden. Die Längsachse des Getriebegehäuses kann einer Rotationsachse des Rotationselements entsprechen. Alternativ kann die Rotationsachse des Rotationselements von einer Längsachse des Getriebegehäuses abweichen. In diesem Fall kann eine Rotation des Verzahnungselements relativ zu der Rotationsachse des Rotationselements beschränkt werden.

Ferner kann mittels des formschlüssigen Eingriffs eine radiale Verschiebbarkeit des Verzahnungselements relativ zu einer Längsachse des Getriebegehäuses ermöglicht werden. Die Längsachse des Getriebegehäuses kann einer Rotationsachse des Rotationselements entsprechen. Alternativ kann die Rotationsachse des Rotationselements von einer Längsachse des Getriebegehäuses abweichen. In diesem Fall kann eine radiale Verschiebbarkeit des Verzahnungselements relativ zu der Rotationsachse des Rotationselements ermöglicht werden.

Die vorgeschlagene Wellengetriebeeinrichtung ermöglicht aufgrund des formschlüssigen Eingriffs der Eingriffselemente eine drehfeste Anordnung bei gleichzeitigem radialem Spiel des Verzahnungselements im Getriebegehäuse. Durch die Rotation des Rotationselements wird dadurch eine Selbstzentrierung des Verzahnungselements innerhalb des Getriebegehäuses erreicht. Insbesondere bei einer nicht parallelen Anordnung der Rotationsachse des Rotationselements und der Längsachse des Getriebes kann hierdurch das Auftreten von Konzentrizitätsschwankungen des Verzahnungselements vermieden werden. Diese Konzentrizitätsschwankungen können einerseits zu einer Unwucht führen, welche vom Fahrer des Fahrzeugs bemerkt werden kann. Ferner kann diese Unwucht auch zu einem verstärkten Verschleiß der Getriebebauteile, insbesondere des Verzahnungselements, führen. Dank des vorgeschlagenen Selbstzentrierungsmechanismus kann das Auftreten dieser Unwucht vermieden werden.

Nach einer Ausführungsform kann der Selbstzentrierungsmechanismus in Form eines zwischen dem Getriebegehäuse und dem Verzahnungselement angeordneten ringförmigen Bauteils ausgebildet sein. Das ringförmige Bauteil kann die zumindest zwei Eingriffselemente aufweisen, welche in formschlüssigen Eingriff mit dem Verzahnungselement gelangen können. Alternativ können die Eingriffselemente in formschlüssigen Eingriff mit dem Getriebegehäuse gelangen. Alternativ oder zusätzlich kann jeweils eines der Eingriffselemente in formschlüssigen Eingriff mit dem Verzahnungselement und ein weiteres der Eingriffselemente in formschlüssigen Eingriff mit dem Getriebegehäuse gebracht werden. Mittels des ringförmigen Bauteils kann ein Wellengetriebe mit dem Selbstzentrierungsmechanismus nachgerüstet werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Selbstzentrierungsmechanismus von einem Abschnitt des Getriebegehäuses gebildet. Beispielsweise kann es sich bei dem Abschnitt des Getriebegehäuses um eine dem Verzahnungselement zugewandte Innenseite des Getriebegehäuses handeln. Der Abschnitt des Getriebegehäuses kann beispielsweise zumindest ein Eingriffselement aufweisen, welches in formschlüssigen Eingriff mit dem Verzahnungselement gelangen kann. Wird der Selbstzentrierungsmechanismus von einem Abschnitt des Getriebegehäuses gebildet, können Bauteile eingespart werden, da kein separates Bauteil zur Verwirklichung des Selbstzentrierungsmechanismus vorgesehen werden muss.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann der Selbstzentrierungsmechanismus von einem Abschnitt des Verzahnungselements gebildet werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Abschnitt des Verzahnungselements um eine dem Getriebegehäuse zugewandte Außenseite des Verzahnungselements handeln. Der Abschnitt des Verzahnungselements kann zumindest ein Eingriffselement aufweisen, welches in formschlüssigen Eingriff mit dem Getriebegehäuse gelangen kann. Wird der Selbstzentrierungsmechanismus von einem Abschnitt des Verzahnungselements gebildet, können Bauteile eingespart werden, da kein separates Bauteil zur Verwirklichung des Selbstzentrierungsmechanismus vorgesehen werden muss.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verzahnungselement an seinem Außenumfang zumindest ein Eingriffselement in der Form einer radialen Aussparung aufweisen, welche in formschlüssigen Eingriff mit zumindest einem Eingriffselement des Selbstzentrierungsmechanismus bringbar ist. Der Außenumfang des Verzahnungselements kann kreisförmig ausgebildet sein. Unter einer Aussparung kann eine Materialverringerung von dem Außenumfang des Verzahnungselements verstanden werden. Beispielweise kann das zumindest eine Eingriffselement des Selbstzentrierungsmechanismus in Form eines sich radial nach innen erstreckenden Vorsprungs des Selbstzentrierungsmechanismus ausgebildet sein. Der sich radial nach innen erstreckende Vorsprung kann in formschlüssigen Eingriff mit der radialen Aussparung des Außenumfangs des Verzahnungselements gebracht werden. Mittels der radialen Aussparung an dem Außenumfang des Verzahnungselements kann auf besonders einfache Art und Weise ein formschlüssiger Eingriff zwischen dem Verzahnungselement und dem Selbstzentrierungsmechanismus hergestellt werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann das Verzahnungselement an seinem Außenumfang zumindest ein Eingriffselement in der Form eines radialen Vorsprungs aufweisen. Der radiale Vorsprung kann in formschlüssigen Eingriff mit zumindest einem Eingriffselement des Selbstzentrierungsmechanismus bringbar sein. Der Außenumfang des Verzahnungselements kann kreisförmig ausgebildet sein. Unter einem Vorsprung kann ein Materialüberschuss auf dem Außenumfang des Verzahnungselements verstanden werden. Beispielweise kann das zumindest eine Eingriffselement des Selbstzentrierungsmechanismus in Form einer radial nach innen verlaufenden Ausnehmung des Selbstzentrierungsmechanismus ausgebildet sein. Die radial nach innen verlaufende Ausnehmung kann in formschlüssigen Eingriff mit dem radialen Vorsprung des Außenumfangs des Verzahnungselements gebracht werden. Mittels des radialen Vorsprungs an dem Außenumfang des Verzahnungselements kann auf besonders einfache Art und Weise ein formschlüssiger Eingriff zwischen dem Verzahnungselement und dem Selbstzentrierungsmechanismus hergestellt werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Selbstzentrierungsmechanismus eine Vielzahl von Eingriffselementen aufweisen. Die Eingriffselemente können gleichmäßig um den Selbstzentrierungsmechanismus verteilt sein. Beispielsweise können die Eingriffselemente mit einem vorgegebenen, insbesondere gleichen, Abstand verteilt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Eingriffselemente lediglich abschnittsweise angeordnet sein. In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass zumindest ein Abschnitt des Selbstzentrierungsmechanismus keine Eingriffselemente aufweist. Aufgrund der Vielzahl von Eingriffselementen kann der Selbstzentrierungsmechanismus an verschiedene Arten von Wellengetrieben angepasst werden. Nach einer weiteren Ausführungsform können die Eingriffselemente in Form einer Außenverzahnung eines ersten ringförmigen Elements des Selbstzentrierungsmechanismus und einer Innenverzahnung eines zweiten ringförmigen Elements des Selbstzentrierungsmechanismus ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Selbstzentrierungsmechanismus in Form einer Kreisringbaugruppe vorliegen, welche zwischen dem Verzahnungselement und dem Getriebegehäuse angeordnet ist. In diesem Fall kann es sich bei dem ersten ringförmigen Element um einen Außenumfang der Kreisringbaugruppe handeln. Analog kann es sich bei dem zweiten ringförmigen Element um einen Innenumfang der Kreisringbaugruppe handeln. Alternativ kann der Selbstzentrierungsmechanismus von einem Außenumfang des Verzahnungselements und einem Innenumfang des Getriebegehäuses gebildet werden. In diesem Fall kann es sich bei dem ersten ringförmigen Element um den Außenumfang des Verzahnungselements und bei dem zweiten ringförmigen Element um den Innenumfang des Getriebegehäuses handeln.

Unter einer Außenverzahnung des ersten ringförmigen Elements kann eine Verzahnung verstanden werden, bei welcher die Zähne radial nach außen zulaufen. Die Innenverzahnung des ringförmigen Elements kann als Verzahnung gebildet werden, bei welcher die Zähne radial nach innen zulaufen. Eine Verzahnung ist eine besonders einfache Verbindung, um einen formschlüssigen Eingriff des Selbstzentrierungsmechanismus mit dem Verzahnungselement herstellen zu können.

Gemäß einer Weiterbildung kann das erste ringförmige Element des Selbstzentrierungsmechanismus von einem Abschnitt des Verzahnungselements gebildet werden. Beispielsweise kann der Abschnitt des Verzahnungselements dem Getriebegehäuse zugewandt sein. Bei dem ersten ringförmigen Element kann es sich beispielsweise um einen Außenumfang des ebenfalls ringförmig ausgebildeten Verzahnungselements handeln. Durch Ausbildung des ersten ringförmigen Elements an einem Abschnitt des Verzahnungselements können Bauteile eingespart werden, da kein zusätzliches Bauteil zur Ausbildung des ersten ringförmigen Elements vorgesehen werden muss.

Nach einer Weiterbildung kann das erste ringförmige Element des Selbstzentrierungsmechanismus an einem radial äußeren Abschnitt des Verzahnungselements montiert sein. Der radial äußere Abschnitt des Verzahnungselements kann benachbart zu einem Abschnitt des Getriebegehäuses angeordnet sein. Beispielweise kann es sich bei dem radial äußeren Abschnitt des Verzahnungselements um einen Außenumfang eines ringförmigen Verzahnungselements handeln. Durch die Montage des ersten ringförmigen Elements des Selbstzentrierungsmechanismus an einem radial äußeren Abschnitt des Verzahnungselements kann durch einfache radiale Verschiebung des Verzahnungselements ein formschlüssiger Eingriff desselben mit dem Selbstzentrierungsmechanismus hergestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das zweite ringförmige Element des Selbstzentrierungsmechanismus von einem Abschnitt des Getriebegehäuses gebildet werden. Beispielsweise kann der Abschnitt des Getriebegehäuses dem Verzahnungselement zugewandt sein. Bei dem zweiten ringförmigen Element kann es sich beispielsweise um einen Innenumfang des zylindrisch ausgebildeten Getriebegehäuses handeln. Durch Ausbildung des zweiten ringförmigen Elements an einem Abschnitt des Getriebegehäuses können Bauteile eingespart werden, da kein zusätzliches Bauteil zur Ausbildung des zweiten ringförmigen Elements vorgesehen werden muss.

Nach einer Weiterbildung kann das zweite ringförmige Element des Selbstzentrierungsmechanismus an einem radial inneren Abschnitt des Getriebegehäuses montiert sein. Der radial innere Abschnitt des Getriebegehäuses kann benachbart zu einem Abschnitt des Verzahnungselements angeordnet sein. Beispielweise kann es sich bei dem radial inneren Abschnitt des Getriebegehäuses um einen Innenumfang eines zylindrischen Getriebegehäuses handeln. Durch die Montage des zweiten ringförmigen Elements des Selbstzentrierungsmechanismus an einem radial inneren Abschnitt des Getriebegehäuses kann durch einfache radiale Verschiebung des Verzahnungselements relativ zu dem Getriebegehäuse ein formschlüssiger Eingriff des Verzahnungselements mit dem Getriebegehäuse hergestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann bei dem Selbstzentrierungsmechanismus die Außenverzahnung mit der Innenverzahnung in formschlüssigen Eingriff bringbar sein. Die Zähne der Außenverzahnung können eine ähnliche Form wie die Zähne der Innenverzahnung aufweisen, jedoch radial gespiegelt zu diesen angeordnet sein. Durch radiale Verschiebung des Verzahnungselements relativ zu dem Selbstzentrierungsmechanismus können die Zähne der Innenverzahnung mit den Zähnen der Außenverzahnung somit in Eingriff gebracht werden.

Nach einer Weiterbildung können die Flanken der Zähne der Innenverzahnung mit den Flanken der Zähne der Außenverzahnung in formschlüssigen Eingriff bringbar sein. Ferner kann ein radialer Abstand zwischen Zahnspitzen der Zähne der Innenverzahnung und Zahngründen der Zähne der Außenverzahnung beziehungsweises zwischen Zahnspitzen der Zähne der Außenverzahnung und Zahngründen der Zähne der Innenverzahnung vorliegen. Die Flanken der Zähne der Außenverzahnung können eine ähnliche Form wie die Flanken der Zähne der Innenverzahnung aufweisen, jedoch radial gespiegelt zu diesen angeordnet sein. Durch radiale Verschiebung des Verzahnungselements können die Flanken der Zähne der Innenverzahnung an den Flanken der Zähne der Außenverzahnung entlang gleiten. Aufgrund der radialen Verschiebbarkeit der Zähne der Innenverzahnung und der Zähne der Außenverzahnung ist bei Herstellung des formschlüssigen Eingriffs ein mechanisches Spiel vorhanden, wodurch die Herstellung des formschlüssigen Eingriffs erleichtert wird. Ferner kann hierdurch das Abbrechen der Zahnspitzen durch häufiges Herstellen des formschlüssigen Eingriffs vermieden werden. Die Lebensdauer der Wellengetriebeeinrichtung kann somit verlängert werden.

Die Erfindung bezieht sich in einem weiteren Aspekt auf ein Zweirad, welches eine elektrische Antriebseinrichtung, eine Tretkurbel und die Wellengetriebeeinrichtung nach dem ersten Aspekt und den beschriebenen Weiterbildungen umfasst. Mittels des Selbstzentrierungsmechanismus der Wellengetriebeeinrichtung ist das Verzahnungselement relativ zu einer Bezugsachse drehfest und radial beweglich. Bei einem Zweirad kann es sich um ein Fahrrad, insbesondere um ein elektrisch angetriebenes Fahrrad, handeln. Bei der elektrischen Antriebseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Elektromotor zum Antreiben des Zweirads handeln. An der Tretkurbelwelle können Tretkurbeln montiert sein, um das Zweirad mittels Muskelkraft antreiben zu können. Bei der Bezugsachse kann es sich beispielsweise um eine Abtriebswelle der Antriebseinrichtung oder die Tretkurbelwelle handeln. Das Verzahnungselement kann mit der erfindungsgemäßen Wellengetriebevorrichtung relativ zu der Bezugsachse zentriert werden. Hierdurch kann das durch Rotation des Rotationselements hervorgerufene Auftreten einer Unwucht der Wellengetriebeeinrichtung unter Beibehaltung der Effizienz bei der Kraftübertragung vermieden werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt schematisch einen Abschnitt eines Wellengetriebes nach dem Stand der Technik.

Figur 2 zeigt schematisch einen Abschnitt einer Wellengetriebeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Figur 3 zeigt schematisch einen Abschnitt einer Wellengetriebeeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Figur 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Innenverzahnung und einen Ausschnitt einer Außenverzahnung eines Selbstzentrierungsmechanismus einer Wellengetriebeeinrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung.

Figur 5 zeigt schematisch ein Zweirad in Form eines Fahrrads mit einer Wellengetriebeeinrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen

Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Wellengetriebe 1 , wie dieses im Stand der Technik bereits bekannt ist. Dargestellt ist nur ein Abschnitt des Wellengetriebes 1 mit relevanten Bauteilen. Das Wellengetriebe 1 ist als bezüglich einer Rotationsachse R gespiegelt fortgesetzt zu betrachten. Das Wellgetriebe 1 nach dem Stand der Technik wird in einem Fahrzeug eingesetzt.

Das Wellengetriebe 1 umfasst ein Getriebegehäuse 2. Innerhalb des Getriebegehäuses 2 ist ein radial verformbares zylindrisches Abtriebselement 4 angeordnet. In der Ausführungsform der Figur 1 ist das Abtriebselement 4 in Form einer Stahlbüchse dargestellt, welche relativ zu der Rotationsachse R radial verformbar ist. Die Stahlbüchse weist an ihrer radialen Außenseite eine erste Verzahnung 4a auf.

Innerhalb des Abtriebselements 4 ist ein Rotationselement 6 angeordnet. Das Rotationselement 6 hat in einer Betrachtungsebene senkrecht zur Blattebene der Figur 1 , also bei einer Betrachtung entlang der Rotationsachse R, einen ellipsenartigen Querschnitt. Der ellipsenartige Querschnitt des Rotationselements 6 ist durch eine Hauptachse und eine senkrecht zur Hauptachse verlaufende Nebenachse definiert, wobei die Gesamtlänge des Rotationselements 6 entlang der Nebenachse kürzer als die Gesamtausdehnung des Rotationselements 6 entlang der Hauptachse ist. Das Rotationselement 6 ist mit einer Abtriebswelle einer nicht gezeigten Antriebseinrichtung des Fahrzeugs verbunden. Eine Motorkraft der Antriebseinrichtung wird mittels Rotation des Rotationselements 6 übertragen. Ein Außenumfang 6a des Rotationselements 6 wirkt abschnittsweise auf eine Innenseite 4b des Abtriebselements 4 ein. In der Darstellung der Figur 1 ist zwischen dem Rotationselement 6 und dem Abtriebselement 4 ein an die Form des Rotationselements angepasstes Wälzlager KL angeordnet, welches mit der Außenseite 6a des Rotationselements 6 und der Innenseite 4b des Abtriebselements 4 in Verbindung steht.

Das Wellgetriebe 1 umfasst ferner ein in dem Getriebegehäuse 2 angeordnetes Verzahnungselement 8 mit einer zweiten Verzahnung 8b an einer Innenseite des Verzahnungselements 8. Das Verzahnungselement 8 ist in der Darstellung der Figur 1 in Form einer Kreisringbaugruppe dargestellt. Die Anzahl der Zähne der ersten Verzahnung 4a ist im Ausführungsbeispiel der Figur 1 um zwei geringer als die Anzahl der Zähne der zweiten Verzahnung 8b.

Bei Rotation des Rotationselements 6 um die Rotationsachse R wird das Abtriebselement 4 entlang der um die Rotationsachse R umlaufenden Hauptachse des ellipsenartigen Rotationselement 6 radial verformt. Hierdurch wird die erste Verzahnung 4a des Abtriebselements 4 abschnittsweise in Eingriff mit der zweiten Verzahnung 8b des Verzahnungselements 8 gebracht. Dieser Eingriff der ersten Verzahnung 4a in die zweite Verzahnung 8b findet aufgrund der Rotation des Rotationselements 6 um die Rotationsachse R ebenfalls um laufend statt. Das Abtriebselement 4 rotiert somit aufgrund der radialen Verformung und des Eingriffs der ersten Verzahnung 4a in die zweite Verzahnung 8b des Verzahnungselements 8 mit einer Drehrichtung, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Rotationselements 6 ist.

Zur Fixierung des Verzahnungselements 8 ist dieses mittels eines ringförmigen Stützelements 9 an einer Innenseite des Getriebegehäuses 2 abgestützt. Eine Rotationsachse R1 des Verzahnungselements 8 kann im Betrieb des Getriebes von der Rotationsachse R des Getriebes 1 abweichen, was sich aus Fertigungsabweichungen und Abnutzungserscheinungen der Elemente des Getriebes ergeben kann.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Wellengetriebeeinrichtung 10. Die Wellengetriebeeinrichtung 10 umfasst ein Getriebegehäuse 12, ein innerhalb des Getriebegehäuses 12 angeordnetes radial verformbares zylindrisches Abtriebselement 14 mit einer ersten Verzahnung 14a, ein innerhalb des Abtriebselements 14 angeordnetes ellipsenartiges Rotationselement 16 und ein Verzahnungselement 18 mit einer zweiten Verzahnung 18b an seiner Innenseite. Das Abtriebselement 14 und das Rotationselement 16 sind analog zu dem Abtriebselement 4 und dem Rotationselement 6 des Wellengetriebes 1 der Ausführungsform der Figur 1 ausgebildet. Das Verzahnungselement 18 ist, analog zur Ausführungsform der Figur 1 , als Kreisringbaugruppe dargestellt.

Im Unterschied zu dem in Figur 1 gezeigten Aufbau verfügt die Wellengetriebeeinrichtung 10 der Figur 2 über einen Selbstzentrierungsmechanismus 20, der mit dem Verzahnungselement 18 verbunden ist und zumindest zwei Eingriffselemente 21 a, 21 b aufweist. Der Selbstzentrierungsmechanismus 20 wird in der Darstellung der Figur 2 von einem Verzahnungsabschnitt 12a des Getriebegehäuses 12 sowie von einem Verzahnungsabschnitt 181 des Verzahnungselements 18 gebildet. Der Verzahnungsabschnitt 12a des Getriebegehäuses 12 ist in der Darstellung der Figur 2 in Form einer Innenverzahnung des Getriebegehäuses 12 dargestellt. Der Verzahnungsabschnitt 181 des Verzahnungselements 18 ist in der Darstellung der Figur 2 in Form einer Außenverzahnung des Verzahnungselements 18 dargestellt. Die Eingriffselemente 21 a, 21 b sind bei dieser Ausführungsform die Zähne des Verzahnungsabschnitts12a und die Zähne des Verzahnungsabschnitts181. Die als Zähne ausgebildeten Eingriffselemente 21 a, 21 b des Selbstzentrierungsmechanismus 20 sind dazu ausgebildet, in formschlüssigen Eingriff miteinander gebracht zu werden. Gleichzeitig ermöglicht der Selbstzentrierungsmechanismus 20 eine radiale Verschiebbarkeit des Verzahnungselements 18 relativ zu der Rotationsachse R des Getriebegehäuses 12. Auf die Ausgestaltung der Eingriffselemente 21 a, 21 b des Selbstzentrierungsmechanismus 20 in Form von Zähnen wird im Zusammenhang mit der Figur 4 genauer eingegangen.

Figur 3 zeigt eine Wellengetriebeeinrichtung 110 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Wellengetriebeeinrichtung 110 umfasst ein Getriebegehäuse 112, ein Abtriebselement 114, ein Rotationselement 116, ein Verzahnungselement 118 und einen Selbstzentrierungsmechanismus 120. Das Abtriebselement 114 und das Rotationselement 116 sind analog zu dem Abtriebselement 4, 14 beziehungsweise dem Rotationselement 6, 16 der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 ausgebildet.

Im Unterschied zur Ausführungsform der Figur 2 ist der Selbstzentrierungsmechanismus 120 in Form einer zwischen dem Getriebegehäuse 112 und dem Verzahnungselement 118 angeordneten Baugruppe ausgebildet. Der Selbstzentrierungsmechanismus 120 ist in der Figur 3 als Kreisringbaugruppe dargestellt, deren Elemente sowohl von dem Verzahnungselement 118 wie auch von dem Getriebegehäuse 112 separat und daran montierbar ausgebildet sind. Der Selbstzentrierungsmechanismus 120 weist eine dem Verzahnungselement 118 zugewandte Innenverzahnung 120a und eine dem Getriebegehäuse 112 zugewandte Außenverzahnung 120b auf. Die Innenverzahnung 120a des Selbstzentrierungsmechanismus 120 kann mit einer Außenverzahnung 118a des Verzahnungselements 118 in formschlüssigen Eingriff gebracht werden.

Figur 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung der als Verzahnungen ausgebildeten Eingriffselemente 21a, 21 b des Selbstzentrierungsmechanismus 20 der Ausführungsform der Figur 2 beziehungsweise der als Verzahnungen ausgebildeten Eingriffselemente 120a, 120b des Selbstzentrierungselements 120 nach der Ausführungsform der Figur 3. Die Eingriffselemente 21 a, 21 b, 120a, 120b sind als korrespondierende Eingriffselemente 21a, 120a der Innenverzahnung beziehungsweise Eingriffselemente 21 b, 120b der Außenverzahnung dargestellt. Wie aus Darstellung der Figur 4 ersichtlich ist, sind die Flanken F der Zähne der Innenverzahnung , die die Eingriffselemente 21a, 120a bilden, mit den Flanken F‘ der Zähne der Außenverzahnung, die die Eingriffselemente 21 b, 120b bilden, in formschlüssigen Eingriff bringbar. Ferner ist ein radialer Abstand zwischen Zahnspitzen der Zähne und Zahngründen der Zähne vorgesehen.

Diese Ausgestaltung des Selbstzentrierungsmechanismus 20 der Ausführungsform der Figur 2, wie auch des Selbstzentrierungsmechanismus 120 der Ausführungsform der Figur 3, ermöglicht es, aufgrund des formschlüssigen Eingriffs der Zähne der Innenverzahnung mit den Zähnen der Außenverzahnung eine Rotation des Verzahnungselements 18, 118 relativ zum Getriebegehäuse 12, 112 zu beschränken. Gleichzeitig wird durch den radialen Abstand zwischen den Zahnspitzen und den jeweiligen Zahngründen eine radiale Verschiebbarkeit des Verzahnungselements 18, 118 relativ zum Getriebegehäuse 12,112 ermöglicht. Das Verzahnungselement 18, 118 kann somit bei Rotation des Rotationselements 16, 116 relativ zur Rotationsachse R des Getriebegehäuses 12, 112 zentriert werden. Die oben beschriebenen Nachteile bekannter Wellgetriebe werden somit überwunden.

In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind die Zahnflanken der Zähne an der Außenverzahnung und an der Innenverzahnung im wesentlichen gerade ausgestaltet. Insbesondere sind die Zahnflanken nicht oder nur unwesentlich abgerundet, wodurch sich eine besonders vorteilhafte Verschiebbarkeit der Innenverzahnung relativ zu der Außenverzahnung mit einer ausreichenden Anlagefläche zwischen den Zahnflanken ergibt.

Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, kann der Selbstzentrierungsmechanismus 20, 120 mit einer geringen radialen Ausdehnung zwischen einem Innenumfang und einem Außenumfang des Verzahnungselements 18, 118 ausgestaltet werden. Die Erfindungsgemäße Wellengetriebeeinrichtung 10,110 bietet somit den Vorteil, dass aufgrund der kompakten Ausgestaltung des Selbstzentrierungsmechanismus 20, 120 mehr Bauraum für die Ausbildung der einzelnen Getriebebauteile zur Verfügung steht. Insbesondere kann ein Verzahnungselement 18, 118 mit einem relativ großen Durchmesser gewählt werden. Hierdurch kann die Kraftübertragungskapazität des Wellengetriebes verbessert werden.

Figur 5 zeigt schematisch ein Zweirad 200 nach einer weiteren Ausführungsform. Das Zweirad ist in der Figur 5 in Form eines teilweise elektrisch antreibbaren Fahrrads 200 dargestellt. Das Fahrrad 200 umfasst eine elektrische Antriebseinrichtung 202, eine Tretkurbelwelle 204 und die Wellengetriebeeinrichtung 10, 110 nach der Ausführungsform der Figuren 2, 3 und 4. Durch die Funktion des Selbstzentrierungsmechanismus 20, 120 der Wellengetriebeeinrichtung 10, 110 ist das Verzahnungselement 18, 118 der Wellengetriebeeinrichtung 10, 110 relativ zu der Tretkurbelwelle drehfest und zugleich radial beweglich angeordnet. Das Auftreten von Konzentrizitätsschwankungen des Verzahnungselements 18, 118 relativ zu der T retkurbelwelle 204 und das damit verbundene Wahrnehmen einer Unwucht des Fahrers des Zweirads 200 beim Antreiben des Zweirads 200 mittels Muskelkraft kann hierdurch vermieden werden.

Bezugszeichen

1 , 10, 110 Wellengetriebeeinrichtung

2, 12, 112 Getriebegehäuse

12a Verzahnungsabschnitt

4, 14, 114 Abtriebselement

4a 14a, 114a erste Verzahnung

6, 16, 116 Rotationselement

8, 18, 118 Verzahnungselement

8b, 18b, 118b zweite Verzahnung

18b, 118b Innenverzahnung

181 Verzahnungsabschnitt

9 Stützelement

20, 120 Selbstzentrierungsmechanismus

21a, 21b, 120a, 120b Eingriffselemente, Verzahnung

200 Zweirad, elektrisches Fahrrad

202 elektrische Antriebseinrichtung

204 Tretkurbelwelle

R Rotationsachse des Gewindegehäuses

R1 Rotationsachse des Verzahnungselements

F, F‘ Zahnflanken

KL Wälzlager