Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen Zahnträger für ein Getriebe und ein Herstellverfahren für einen Zahnträger.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind Getriebe bekannt, die eine koaxiale Anordnung eines Antriebselementes und eines Zahnträgers zur Aufnahme von um eine Drehachse des Koaxialgetriebes angeordneten und radial ausgerichteten Zahnsegmenten eines Zahnkranzes aufweisen. Die Zahnsegmente sind in dem Zahnträger in radialer Richtung geführt und verschiebbar angeordnet, wobei das Antriebselement eine Kurvenkontur mit Erhebungen in radialer Richtung aufweist, um die Zahnsegmente anzutreiben. Die Zahnsegmente interagieren mit einer Verzahnung. Ein Drehmomentabgriff kann an dem Zahnträger oder an der Verzahnung erfolgen, wobei das jeweils andere Bauteil feststehend ausgeführt ist. In der Anmeldung DE 10 2007 019 607 A1 ist ein derartiges Getriebe beschrieben.

Koaxialgetriebe der beschriebenen Bauart weisen zahlreiche Vorteile wie ein hohes Übersetzungsverhältnis und eine extrem hohe Steifigkeit auf. Gleichwohl gibt es Anwendungen, bei welchen das Gewicht der Getriebe als störend empfunden wird. Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, aus dem Stand der Technik bekannte Getriebe zu verbessern. Insbesondere ist es die Aufgabe, einen Zahnträger, ein Getriebe und ein Verfahren zur Herstellung eines Getriebes anzugeben, mit welchem eine hohe Übersetzung, eine hohe Steifigkeit, ein geringes Gewicht oder eine einfache Fertigung erreicht werden können.

Die Aufgabe wird mit einem Zahnträger gemäß Anspruch 1 oder 2 und einem Herstellverfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Zahnträger, insbesondere zur Aufnahme einer Mehrzahl von Zahnsegmenten eines Getriebes, insbesondere eines Koaxialgetriebes, wobei der Zahnträger umfasst: einen Zahnkäfig, wobei der Zahnkäfig radial ausgerichtete Zahnführungen zur Führung einer Mehrzahl von Zahnsegmenten aufweist, wobei der Zahnkäfig Kunststoff umfasst oder wobei der Zahnkäfig in einem Spritzgussverfahren hergestellt ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Koaxialgetriebe, mit einer Verzahnung, einem Zahnträger in einer der hierin beschriebenen typischen Ausführungsformen, der einen Zahnkäfig aufweist, in dessen Zahnführungen eine Mehrzahl von Zahnsegmenten zum Eingriff mit der Verzahnung aufgenommen sind, wobei die Zahnsegmente in den Zahnführungen relativ zu dem Zahnkäfig radial verschieblich gelagert sind, und einem Antriebselement mit einer Profilierung zum radialen Antrieb der radial verschieblich gelagerten Zahnsegmente.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnträgers in einer der hierin beschriebenen typischen Ausführungsformen, wobei der Zahnkäfig, welcher radial ausgerichtete Zahnführungen zur Führung einer Mehrzahl von Zahnsegmenten aufweist, in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird. Typische Zahnträger von Ausführungsformen der Erfindung sind für Getriebe ausgelegt, welche einen Zahnkäfig umfassen, der eine Mehrzahl von Zahnführungen aufweist. Die Zahnführungen sind typischerweise radial ausgerichtet und zur Aufnahme einer Mehrzahl von Zahnsegmenten eingerichtet. Die Zahnsegmente weisen an ihrem äußerem Ende bei typischen Ausführungsformen einen oder mehrere Zähne auf, welche typischerweise einen Zahnkopf und zwei Zahnflanken zum Eingriff in eine Verzahnung aufweisen. Die Verzahnung ist bei typischen Ausführungsbeispielen eine Innenverzahnung eines Hohlrades oder bei weiteren typischen Ausführungsbeispielen eine Verzahnung eines koaxial innerhalb des Zahnkäfigs angeordneten Zahnrads. Die Verzahnung weist Einzelzähne mit Zahn köpfen und Zahnflanken bei typischen Ausführungsbeispielen auf. Bei weiteren Ausführungsbeispielen sind an den Zahnsegmenten oder an der Verzahnung anstelle der Zähne oder zusätzlich Stifte oder Ähnliches angeordnet. Typische Ausführungsformen umfassen an den Zahnsegmenten und an der Verzahnung ausschließlich Zähne mit Zahnflanken und Zahnköpfen. Diese bieten den Vorteil einer guten Kraftübertragung. Typische Getriebe von Ausführungsformen umfassen ein Antriebselement mit einer Profilierung zum radialen Antrieb der radial verschieblich gelagerten Zahnsegmente. Dabei werden die Zahnsegmente typischerweise relativ zu dem Zahnkäfig in radialer Richtung verschoben. Bei einem innenliegenden Zahnrad als Verzahnung wird das Antriebselement typischerweise koaxial außerhalb des Zahnkäfigs angeordnet, wobei die Profilierung nach innen weist. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist das Antriebselement als koaxial innerhalb des Zahnkäfigs angeordnete Kurvenscheibe angeordnet. Typischerweise umfasst die Profilierung zumindest eine Erhebung oder zumindest zwei Erhebungen oder zumindest drei Erhebungen. Bei weiteren Getrieben typischer Ausführungsformen weist das Antriebselement eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Kurvenscheiben oder Hohlrädern mit Profilierung auf, beispielsweise um eine Mehrzahl von in axialer Richtung parallel nebeneinander liegenden Reihen von Zahnsegmenten anzutreiben. Solche Ausführungsformen können den Vorteil einer erhöhten Steifigkeit oder eines höheren übertragbaren Drehmoments aufweisen. Ausführungsformen mit lediglich einer Reihe von Zahnsegmenten können den Vorteil eines einfacheren Aufbaus aufweisen.

Die Zahnsegmente sind typischerweise einzeln und unabhängig voneinander radial in dem Zahnkäfig verschieblich gelagert. Bei typischen Ausführungsformen ergibt sich eine Führung durch die Profilierung des Antriebselements. Bei Ausführungsformen sind die Zahnsegmente unmittelbar auf der Profilierung des Antriebselements gelagert. Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist eine Wälzlagerung zwischen dem Antriebselement und den Zahnsegmenten vorgesehen, beispielsweise ein Rollenlager oder ein Nadellager. Bei weiteren typischen Ausführungsformen sind zwischen den Zahnsegmenten und der Wälzlagerung Lagersegmente angeordnet, typischerweise ein Lagersegment für ein Zahnsegment oder ein Lagersegment für zwei Zahnsegmente oder auch mehrere Lagersegmente für ein Zahnsegment. Bei weiteren typischen Ausführungsformen sind auf einem Lagersegment mehr als zwei Zahnsegmente gelagert. Typische Lagersegmente bilden mit den Zahnsegmenten jeweils Schwenklager, welche eine Drehung des Zahnsegmentes um eine axiale Richtung bezüglich des Lagersegmentes zu ermöglichen. Dies kann die Reibung und Zwangskräfte vermindern. Eine solche Lagerung mit Antriebselement, Wälzlagern, Lagersegmenten und auf den Lagersegmenten angeordneten Zahnsegmenten wird als segmentierte Lagerung bezeichnet und bietet bei manchen Ausführungsformen den Vorteil einer geringen Reibung. Eine direkte Lagerung der Zahnsegmente auf dem Antriebselement bietet den Vorteil eines einfachen Aufbaus.

Bei typischen Ausführungsformen weist das Antriebselement eine Lauffläche aus Metall auf. Soweit in dieser Anmeldung von Metall für verschiedene Bauteile die Rede ist, werden hierunter üblicherweise Eisenlegierungen, beispielsweise Stahl oder Gusseisen, Aluminiumlegierungen oder auch Titanlegierungen verstanden. Bei typischen Ausführungsformen sind Bauteile komplett aus Metall gefertigt, wie beispielsweise Wälzkörper, Lagersegmente oder Zähne oder das Antriebselement vollständig aus Metall gefertigt sind. Weitere Bauteile können bei Ausführungsbeispielen aus Kunststoff gefertigt sein, wobei eingegossene Bauteile, welche Metall umfassen, vorgesehen sind. Beispielsweise kann der Zahnkäfig ein eingegossenes Bauteil, welches Metall umfasst, aufweisen. Weiterhin weist bei Ausführungsformen das Antriebselement eine eingegossene Lauffläche auf, welche Metall umfasst, oder in das Gehäuse ist ein Versteifungselement aus Metall eingespritzt. Beispiele für Bauteile, welche Metall umfassen können, sind Temperatursensoren, Dehn- Messstreifen (DMS), Sensoren oder Versteifungen, beispielsweise ein Aussteifungskäfig, welcher in den Zahnkäfig eingegossen ist, oder auch Dichtungslaufflächen oder Abtriebselemente mit Dichtungslaufflächen aus Metall zum Aufbau einer zuverlässigen Dichtung. Versteifungen aus Metall am Abtrieb dienen der Erhöhung der Verdrehsteifigkeit sowie einer steiferen Anbindung von Abtriebselementen an den Zahnkäfig mittels während des Umformungsprozess integriert hergestellten Gewinden. Teilweise werden bei Ausführungsformen auch Einlegehülsen mit Gewinden aus Metall vorgesehen. Bei typischen Ausführungsformen umfasst die Verzahnung Kunststoff, beispielsweise mit einer Eingriffsfläche aus Kunststoff oder eine Eingriffsfläche aus Metall oder einer aufgesetzten, aufgeklebten eingelegten oder eingegossenen Eingriffsfläche aus Metall. Bei weiteren typischen Ausführungsformen sind Lagersegmente, Wälzkörper oder Zähne aus Kunststoff oder umfassen zumindest Kunststoff, beispielsweise mit aufgesetzten oder eingegossenen Laufflächen oder Eingriffsflächen. Durch die Kombination von Kunststoff und Metall wird ein Getriebe geschaffen, welches eine extrem hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht aufweist.

Bei typischen Ausführungsformen von Verfahren zur Herstellung eines Zahnträgers wird der Zahnkäfig, welcher radial ausgerichtete Zahnführungen zur Führung der Mehrzahl von Zahnsegmenten aufweist, in einem Spritzgussverfahren oder in einem Schwerkraftgussverfahren hergestellt. Im Spritzgussverfahren können Metalllegierungen für den Zahnträger oder Kunststoffe verwendet werden. Typische Verbindungen, welche als Kunststoff für Ausführungsformen verwendet werden, umfassen: hochgefüllte Epoxidharze oder hochgefüllte Polyphenolharze.

Bei Verwendung eines Spritzgussverfahrens oder bei Verwendung eines Schwerkraftgussverfahrens werden bei Ausführungsformen feste oder verlorene Kerne verwendet. Auf diese Weise lassen sich Zahnträger in Gussverfahren herstellen, welche nicht zwingend axial entformbar sein müssen. Typische Ausführungsformen der Erfindung weisen Spritzgussverfahren ohne verlorene Kerne oder feste Kerne auf. Dies bietet den Vorteil, dass Kosten eingespart werden und die Zykluszeit verkürzt werden kann.

Typische Zahnträger weisen eine axial entformbare Form auf. Axial entformbare Formen eignen sich besonders für Spritzgussverfahren oder Schwerkraftgussverfahren, da ein Entnehmen des Zahnkäfigs aus einer Gussform erleichtert wird. Typische Ausführungsformen umfassen Zahnführungen, welche jeweils in einer axialen Richtung offen sind. Typischerweise sind alle Zahnführungen in derselben axialen Richtung offen. Dabei bezeichnet die axiale Richtung eine Richtung parallel zu einer Achse des Zahnkäfigs. Der Zahnkäfig ist typischerweise konzentrisch zu einer Achse oder einer Drehachse aufgebaut. Diese Achse oder Drehachse zeigt in die axiale Richtung. Bei weiteren Ausführungsformen sind die Zahnführungen in beiden axialen Richtungen offen oder in beiden axialen Richtungen geschlossen. Eine Öffnung der Zahnführungen in genau eine axiale Richtung oder auch in zwei axiale Richtungen bietet die Möglichkeit, den Zahnkäfig in axialer Richtung aus einer Form zu entnehmen. Auf diese Weise wird ein Spritzgießen des Zahnkäfigs ermöglicht, ohne dass zwingend verlorene Kerne benötigt werden. Bei typischen Ausführungsformen weist der Zahnkäfig einen umlaufenden Bord auf. Der Bord verbindet typischerweise in radialer Richtung ausgerichtete Scheiben oder Seitenwände des Zahnkäfigs, zwischen welchen die Zahnsegmente in den Zahnführungen aufgenommen werden. Durch den Bord werden die Scheiben oder Seitenwände in Umfangsrichtung verbunden und in ihrer Lage, vor allem in Umfangsrichtung, stabil gehalten. Der Bord ist typischerweise an dem Ende der Zahnführungen ausgebildet, an welchem die Öffnungen der Zahnführungen in axialer Richtung ausgebildet sind. Die Öffnungen können auch als Entformungsöffnungen bezeichnet werden. Entformungsschrägen sind Merkmale typischer Zahnkäfige. Diese ermöglichen eine leichtere Entnahme des Zahnkäfigs aus einer Gussform. Typischerweise umfassen die Zahnführungen des Zahnkäfigs Schmiernuten. Auf diese Weise lässt sich eine zuverlässige Schmierung der Zahnsegmente in den Zahnführungen erreichen. Das Vorsehen von Einfahrschrägen bei typischen Ausführungsformen bewirkt eine verbesserte Zahnführung. Typische Zahnsegmente von Getrieben gemäß Ausführungsformen weisen an ihrer Zahnseite oder ihrem Zahn-seitigen Ende einen Führungsbord auf. Dieser Führungsbord dient der Führung des Zahnsegmentes in axialer Richtung und kann ein Verkanten der Zahnsegmente in den einseitig offenen Zahnführungen des axial entformbaren Zahnkäfigs verhindern. Dabei bezeichnet der Ausdruck zahnseitiges Ende der Zahnsegmente oder auch der Ausdruck Zahnseite das Ende, an welchem der Zahn oder die Zähne des Zahnsegments für einen Eingriff mit der Verzahnung vorgesehen sind.

Bei typischen Ausführungsformen umfasst der Zahnträger einen Deckel, welcher die in axialer Richtung offenen Zahnführungen des Zahnkäfigs verschließt. Ein solcher Deckel bietet die Möglichkeit, die Zahnsegmente in dem Zahnkäfig mit einer weiteren Führungsfläche gegebenenfalls zuverlässiger zu führen. Bei einer üblichen Ausführungsform weist der Deckel einen Lagersitz zur Lagerung des Zahnträgers in dem Gehäuse auf. Bei weiteren Ausführungsformen wird der Deckel auf die Hohlwelle des Zahnkäfigs aufgesteckt und mittels des Lagers mit dem Zahnkäfig verspannt. Bei weiteren Ausführungsformen ist der Zahnträger deckellos ausgeführt oder er weist keinen Deckel zum Verschluss der in axialer Richtung offenen Zahnführungen auf. Der Zahnträger kann auch ausschließlich aus dem Zahnkäfig bestehen, um den Aufbau zu vereinfachen. Typische Ausführungsformen umfassen einen einteiligen Zahnträger, welcher aus dem Zahnkäfig besteht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei die Figuren zeigen:

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht eine typische Ausführungsform eines

Zahnträgers;

Fig. 2 zeigt eine axiale Ansicht der Ausführungsform eines Zahnträgers der Fig. 1 ;

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht der Ausführungsform eines Zahnträgers der Fig. 1 ;

Fig. 4 zeigt eine weitere typische Ausführungsform eines Zahnträgers in einer perspektivischen, schematischen Ansicht;

Fig. 5 zeigt in einer Schnittansicht eine typische Ausführungsform eines

Getriebes mit einem Zahnträger der Fig. 1 bis 3; und Fig. 6 zeigt eine weitere typische Ausführungsform eines Zahnträgers in einer schematischen Schnittansicht.

Beschreibung typischer Ausführungsbeispiele

In der Fig. 1 ist ein typisches Ausführungsbeispiel eines Zahnträgers 1 in einer Seitenansicht gezeigt. Der Zahnträger 1 umfasst einen Zahnkäfig 3, welcher radial ausgerichtete Führungen 5, von denen lediglich einige zur besseren Übersichtlichkeit mit Bezugszeichen versehen sind, aufweist. Die radialen Führungen 5 sind zur Aufnahme von Zahnsegmenten vorgesehen und werden in Umlaufrichtung durch radial ausgerichtete Seitenwände 7 begrenzt. Wiederum sind nur einige der radial ausgerichteten Seitenwände mit einem Bezugszeichen versehen. Umlaufend umfasst der Zahnkäfig 3 einen Bord 9, welcher die Seitenwände 7 an ihren äußeren Enden verbindet. Um ein Entformen in axialer Richtung zu ermöglichen, sind axial ausgerichtete Nuten 15 in dem Zahnkäfig 3 benachbart zu den Zahnführungen 5 vorgesehen. Wiederum sind lediglich einige der Nuten 15 mit Bezugszeichen gekennzeichnet.

Der Zahnkäfig 3 der Ausführungsform der Figur 1 ist vollständig aus Kunststoff hergestellt. Bei weiteren Ausführungsformen können jedoch auch Teile, welche Metall umfassen, in dem Zahnkäfig 3 eingegossen sein, beispielsweise spritzgegossene Schaltungsträger (MID) oder Abdichtplatten. Weitere Ausführungsformen sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Der Zahnkäfig 3 des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 ist in einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt.

Zusätzlich ist in der Fig. 1 noch eine Dichtungslauffläche 17 des Zahnträgers 1 dargestellt, welche an einem abtriebsseitigen Ende des Zahnkäfigs 3 auf dem Zahnkäfig 3 befestigt ist, wobei beispielsweise ein Spritzgießen des Zahnkäfigs 3 mit der eingelegten Dichtungslauffläche 17 erfolgt. Die Dichtungslauffläche ist als Tiefziehteil aus Metall gefertigt. Bei weiteren Ausführungsformen ist keine Dichtungslauffläche vorgesehen, vielmehr erfolgt der Abtrieb durch einen unmittelbaren Anschluss einer Abtriebswelle an dem Kunststoff des Zahnkäfigs. Bei weiteren Ausführungsformen wird ein vollmassives Teil, beispielsweise ein Drehteil aus Aluminium, als Abtriebselement verwendet, welches bei einigen Ausführungsformen gleichzeitig als Dichtungslauffläche dient. In der Fig. 2 ist die Ausführungsform der Fig. 1 in einer axialen Ansicht gezeigt. Der Zahnkäfig 3 ist koaxial zu einer Achse oder Drehachse 20 ausgerichtet. Die Zahnführungen 5 sind in radialer Richtung zu der Drehachse 20 ausgerichtet. Wiederum sind wie bei allen Figuren bei einigen Merkmalen lediglich einige der entsprechenden Teile in der Fig. 2 gekennzeichnet, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen. Weiterhin werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bezeichnet und teilweise nicht näher erläutert. Dies gilt analog auch für die Beschreibungen der Figuren 2 bis 5.

In der Fig. 2 ist dargestellt, wie der Bord 9 die Seitenwände 7 der Zahnführungen 5 stabilisiert. In Richtung des Betrachters sind die Zahnführungen 5 in axialer Richtung bezüglich der Drehachse 20 offen, sodass ein axiales Entformen in Richtung der Drehachse 20 erfolgen kann. Hierzu sind auch die Nuten 15 an einem inneren Zylinder 25 des Zahnkäfigs 3 vorgesehen.

In der Fig. 3 ist die Ausführungsform der Fig. 1 im Schnitt dargestellt, wobei zusätzlich zu dem Zahnkäfig 3 in der Fig. 3 auch die Dichtungslauffläche 17 dargestellt ist. Die Dichtungslauffläche 17 hat neben der Bereitstellung einer Dichtungslauffläche mit geringer Reibung außerdem die Funktion der Erhöhung der Verdrehsteifigkeit des Abtriebs. In der Dichtungslauffläche 17 und in dem Zahnkäfig 3 sind außerdem in axialer Richtung Bohrungen 31 und 33 vorgesehen, welche zur Befestigung der Dichtungslauffläche 17 auf dem Zahnkäfig 3 mittels Schrauben und zur Drehmomentübertragung eines Abtriebdrehmoments auf eine Abtriebswelle oder einen Abtriebsflansch vorgesehen sind. Die Bohrungen 31 und 32 sind jeweils über den Umfang gleich verteilt fünfmal vorgesehen. In den Bohrungen sind bei Ausführungsformen Einlegehülsen mit Gewinde aus Metall vorgesehen oder sind durch Stanzen und Tiefziehen einteilig aus der Dichtungslauffläche 17 gefertigt.

Bei weiteren Ausführungsformen können auch identische Bohrungen oder ungleichmäßig verteilte Bohrungen über den Umfang vorgesehen sein. Unterschiedliche Bohrungsdurchmesser für Bohrungen für unterschiedliche Zwecke bieten den Vorteil, dass eine Verwechselung ausgeschlossen ist. Gleiche Bohrungen bieten den Vorteil einer einfacheren Hersteilung. In der Fig. 3 ist gezeigt, wie die Zahnführungen 5 eine Öffnung in axialer Richtung aufweisen, sodass ein Entformen in Richtung von eingezeichneten Pfeilen 35 möglich ist. Über den Bord 9 werden die Seitenwände 7 der Zahnführungen 5 stabilisiert.

In der Fig. 4 ist in einer perspektivischen Ansicht eine weitere Ausführungsform eines Zahnträgers 101 gezeigt, wobei der Zahnträger 101 einen Zahnkäfig 103 aufweist, welcher teilweise dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 entspricht. Wiederum werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet und teilweise nicht nochmals erläutert. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 weist der Zahnkäfig 103 jedoch keine axial hervorstehende inneren Zylinder 25 mit Nuten 15 (Fig. 1) auf. Hierfür ist an dem Deckel 53 eine Hohlwelle 54 einstückig angeordnet, welche als Lagersitz dient. Die Verbindung von Zahnkäfig und Deckel erfolgt vorzugsweise mittels stoffschlüssigen Verfahren, insbesondere Kleben oder Verschmelzen.

Der Zahnträger 101 umfasst zusätzlich zu dem Zahnkäfig 3 einen Deckel 53, welcher auf einer axial ausgerichteten Seitenfläche Blöcke 55 aufweist, welche in die axialen Öffnungen der Zahnführungen 5 eingesetzt werden können. Mit den Blöcken 55 kann die Führung von Zahnsegmenten in den Zahnführungen 5 unter Umständen verbessert werden, da auf den axial ausgerichteten Oberflächen der Blöcke 55 die Zahnsegmente zusätzlich geführt werden können. Hierzu sind die Blöcke 55 des Deckels 53 bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 mit einer aufgesetzten Schicht 57 aus Metall versehen. Die Blöcke 55 sind bei weiteren Ausführungsformen metallfrei ausgeführt.

Grundsätzlich können bei weiteren Ausführungsformen auch andere Deckel vorgesehen sein, wobei ein typisches Merkmal Blöcke sind, welche Entformungsöffnungen der Zahnführungen verschließen können. Bei weiteren Ausführungsformen sind Deckel vorgesehen, welche keinen Verschluss der Öffnungen vorsehen oder zwar die Öffnungen verschließen, jedoch ohne Blöcke.

In der Fig. 5 ist eine typische Ausführungsform eines Getriebes 60 gezeigt. Das Getriebe 60 umfasst einen Zahnträger 1 entsprechend des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 3 mit einem Zahnkäfig 3. An dem Zahnkäfig 3 ist eine Dichtungslauffläche 17 angeordnet. In den Zahnführungen 5 (s. Figuren 1 bis 3) sind bei dem Getriebe 60 Zahnsegmente 62 angeordnet, welche in den Zahnführungen 5 radial verschieblich relativ zu dem Zahnkäfig 3 geführt sind. Die Zahnsegmente 62 sind in Eingriff mit einer Verzahnung 64, deren Zähne wie ein Hohlrad an einem Gehäuseaußenteil 66 angeordnet sind und einstückig mit diesem ausgeführt sind. Die Zahnsegmente 62 weisen an ihrem jeweils radial äußeren Ende Zähne mit Zahnflanken und Zahnköpfen auf. In der Fig. 5 ist ein Querschnitt durch das Getriebe 60 in einem Zustand gezeigt, bei welchem die Zahnsegmente 62 maximal radial nach innen verschoben sind und nicht in Eingriff mit der Verzahnung 62 sind. Allerdings stehen an anderer Umfangsstelle andere Zahnsegmente mit der Verzahnung 64 in Eingriff. Für eine bessere Führung der Zahnsegmente 62 weisen die Zahnsegmente 62 an ihrem radial äußeren Ende Nasen 68 auf, welche eine Führung zwischen der Verzahnung 64 und dem Bord 9 bewirken. Typische Ausführungsformen weisen Zahnsegmente mit Zahnköpfen mit radial hervorstehenden Nasen auf. Dies ermöglicht eine bessere Führung der Zahnsegmente.

Die Zahnsegmente 62 werden in radialer Richtung durch eine Profilierung 70, welche in Form einer Kurvenscheibe auf einer Antriebswelle 72 angeordnet ist, angetrieben. Die Profilierung 70 weist über den gesamten Umfang der Antriebswelle 72 zwei Erhebungen auf. Für eine genauere Beschreibung des Mechanismus wird auf die DE 10 2007 019 607 A1 verwiesen. Bei Ausführungsformen, wie beispielhaft in der Fig. 5 dargestellt, wird als Antriebselement eine Hohl-Antriebswelle verwendet. Bei weiteren Ausführungsformen wird als Antriebselement ein koaxial mittig sitzender Rotor einer elektrischen Maschine verwendet, deren Stator innerhalb des Rotors angeordnet ist. Bei weiteren Ausführungsformen ist das Antriebselement als Hohlrad ausgebildet, welches Zahnsegmente radial nach innen gegen eine Verzahnung eines Zahnrades antreibt.

Der Zahnkäfig 3 ist mit äußeren Lagern 82 und 84 gegenüber dem Gehäuseaußenteil 66 gelagert, wobei die Antriebswelle 72 wiederum gegenüber dem Zahnkäfig 3 mit inneren Lagern 86 und 88 gelagert ist. Zur Stabilisierung der Lagerung mit den äußeren Lagern 82 ist in dem Gehäuseaußenteil 66 ein gelochter und geflanschter Stahlring 89 angeordnet. Der Stahlring 89 wird als Bauteil zur Stabilisierung bereits beim Gießen des Gehäuseaußenteils 66 mit vergossen.

Bei einer Drehung der Antriebswelle 72 dreht sich auch die Profilierung 70. Dabei werden über Nadelrollen 90, welche eine Wälzlagerung bilden, Lagersegmente 92 radial nach außen getrieben, wobei auf den Lagersegmenten 92 die Zahnsegmente 62 angeordnet sind. Zwischen den Lagersegmenten 92 und den Zahnsegmenten 62 wird dabei ein Schwenklager ausgebildet. Die Lagersegmente 92 sind mit in Umlaufrichtung überlappenden Strukturen versehen, um ein Abrollen der Nadelrollen 90 unter den Lagersegmenten 92 zu ermöglichen. Für eine Beschreibung der genauen Wirkungsweise der segmentierten Lagerung wird auf DE 10 2007 019 607 A1 verwiesen. Dabei ist bei der Ausführungsform der Fig. 5 jeweils ein Zahnsegment 62 auf einem Lagersegment 92 gelagert.

Der Vollständigkeit halber wird noch auf die diversen Dichtungen 94 bis 96 hingewiesen, welche den Innenraum um die Zahnsegmente 62 abdichten. Dabei werden Flansche der Dichtungslauffläche 17 für die äußere Dichtung 94 als Dichtungsflächen verwendet. Weiterhin dient die Dichtungslauffläche 17 zur besseren Übertragung des Abtriebdrehmoments des Getriebes 60, wobei wieder, wie in der Fig. 3 gezeigt, Bohrlöcher vorgesehen sind, welche in der Fig. 5 lediglich durch eine Bohrlochachse 97 angedeutet sind. Ein Abschlussdeckel 98 ist an dem gegenüberliegenden Ende des Getriebes 60 angeordnet und dient als Gehäusefortsetzung mit dem Gehäuseaußenteil 66. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sind die Zahnsegmente 62, das Gehäuseaußenteil 66 und der Zahnkäfig 3 aus Kunststoff jeweils im Spritzgussverfahren hergestellt. Die Antriebswelle 72 mit der Profilierung 70, die Lagersegmente 92 und die Nadelrollen 90 sind jeweils aus Stahl gefertigt. Wie an anderer Stelle beschrieben, können bei weiteren Ausführungsformen andere Varianten oder auch gemischte Formen aus Metalllegierung und Kunststoff für einzelne Bauteile verwendet werden, wobei auch Aluminiumlegierungen oder andere Metalllegierungen für Bauteile verwendet werden können. Bei Ausführungsformen sind der Zahnträger oder der Zahnkäfig üblicherweise aus Aluminiumspritzguss gefertigt.

In der Fig. 6 ist in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform eines Zahnträgers 201 gezeigt, wobei der Zahnträger 201 einen Zahnkäfig 203 aufweist, welcher teilweise dem Ausführungsbeispiel der der Figur 4 entspricht. Wiederum werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet und teilweise nicht nochmals erläutert. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 weist der Zahnkäfig 203 jedoch eine einstückig mit dem Zahnkäfig 203 ausgebildete Hohlwelle auf. Auf der Hohlwelle des Zahnkäfigs 203 ist ein Deckel 253 einstückig angeordnet. Die Verbindung von Zahnkäfig 203 und Deckel 253 erfolgt vorzugsweise durch Verspannen mittels eines Lagers, welches auf der Hohlwelle des Zahnkäfigs 203 angeordnet wird. In Ausführungsformen kann die Verbindung mittels stoffschlüssigen Verfahren, insbesondere Kleben oder Verschmelzen, erfolgen. Der Deckel 253 weist auf einer axial ausgerichteten Seitenfläche Blöcke 55 auf, welche in die Öffnungen der Zahnführungen 5 eingreifen. Mit den Blöcken 55 kann die Führung von Zahnsegmenten in den Zahnführungen 5 verbessert werden, da auf den axial ausgerichteten Oberflächen der Blöcke 55 die Zahnsegmente zusätzlich geführt werden.

Die Erfindung wurde an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Diese sind nicht als einschränkend zu verstehen. Vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche definiert.