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Die
Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für Nockenwellen
von Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen, wie Kraftfahrzeuge, Boote,
Schiffe und dergleichen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Es
sind Verstelleinrichtungen bekannt, bei denen ein Planetengetriebe
als Drehzahlüberlagerungsgetriebe eingesetzt wird (
DE 297 14 816 ).
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße
Verstelleinrichtung so auszubilden, dass sie bei einfacher und kostengünstiger
Herstellung und Montage eine genaue Einstellung der relativen Winkellage
der Nockenwelle zur Kurbelwelle ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Verstelleinrichtung
erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung umgibt
das Sonnenrad des Planetengetriebes das Verbindungselement, mit
dem der Phasensteller der Verstelleinrichtung mit der Nockenwelle
verbunden wird. Das Verbindungselement kann aber auch Teil der Nockenwelle
sein. Diese Lösung ist besonders dann vorteilhaft, wenn
die Nockenwelle aus einem Rohr besteht, auf das die Nocken als getrennte Elemente
aufgebracht sind. In einem solchen Fall kann das Rohr das Verbindungselement
der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung sein.
Mit der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung
ist Verstelleinrichtung sein. Mit der erfindungsgemäßen
Verstelleinrichtung ist eine einfache Montage gewährleistet, da
das Sonnenrad lediglich auf das Verbindungselement aufgesteckt bzw.
aufgeschoben werden muss.
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Vorteilhaft
wird das Verbindungselement zumindest von einem Teil eines Planetenradträgers
gebildet.
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Es
ist möglich, dass das Verbindungselement mit der Nockenwelle über
eine Schraube wirkverbunden ist.
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Bei
einer anderen Ausgestaltung kann das Verbindungselement mit der
Nockenwelle direkt kraftschlüssig verbunden sein, vorzugsweise
mittels einer Pressverbindung, insbesondere einer zylindrischen
Pressverbindung.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Sonnenrad mit
einer aus dem Planetengetriebe vorstehenden Sonnenradwelle versehen,
die mit dem Aktuator gekuppelt werden kann.
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Das
Sonnenrad ist vorteilhaft innerhalb des Planetengetriebes so angeordnet,
dass es den Planetenradträger umgibt.
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Eine
zuverlässige und dennoch einfache Abdichtung des Planetengetriebes
wird dann erreicht, wenn sich der Planetenradträger so
weit in Richtung auf die Sonnenradwelle erstreckt, dass die Abdichtung
des Planetengetriebes zwischen der Sonnenradwelle und dem Planetenradträger
nach außen möglich ist.
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Vorteilhaft
besteht der Planetenradträger aus dem Verbindungselement,
welches im Wesentlichen ein prismatisches Rohr ist, und einem Flansch,
in dem die Achsen der Planetenräder befestigt sind. Das
prismatische Rohr kann beispielsweise durch spitzenloses Schleifen
hergestellt werden.
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Vorteilhaft
ist das Hohlrad des Planetengetriebes Teil eines Gehäuses,
in dem die Planetenräder und das Sonnenrad untergebracht
sind.
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Vorteilhaft
ragt die Sonnenradwelle aus dem Gehäuse. Dadurch ist es
problemlos möglich, den das Planetengetriebe enthaltenden
Phasensteller mit dem Aktuator zu verbinden.
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Hierbei
ist es vorteilhaft, wenn die aus dem Gehäuse ragende Sonnenradwelle
mit einer Formschlussprofilierung versehen ist. Mit ihr ist eine
einfache und dennoch zuverlässige drehfeste Verbindung mit
dem Aktuator möglich.
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Die
Formschlussprofilierung befindet sich mit Vorteil an der Außenseite
der Sonnenradwelle. Dies hat den Vorteil, dass die Sonnenradwelle
problemlos auf das Verschlusselement geschoben werden kann.
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Um
den Phasensteller einfach mit dem Aktuator zu verbinden, ist er
mit wenigstens einem Kupplungselement versehen, mit dem der Aktuator
an den Phasensteller angekoppelt werden kann. Da der Aktuator und
der Phasensteller zwei getrennte Baueinheiten sind, muss beispielsweise
bei einer Beschädigung des Aktuators nicht die gesamte
Verstelleinrichtung ausgetauscht werden.
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Das
Kupplungselement des Aktuators ist vorteilhaft hülsenförmig
ausgebildet und mit einer Formschlussprofilierung versehen. Sie
befindet sich bevorzugt an der Innenseite des Kupplungselementes.
Wenn das hülsenförmige Kupplungselement auf das
Sonnenrad des Phasenstellers geschoben wird, greifen die Formschlussprofilierungen
der beiden Teile ineinander, so dass in einfacher Weise eine drehfeste
Verbindung zwischen dem Kupplungselement und dem Sonnenrad hergestellt
wird.
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Das
Kupplungselement ist in vorteilhafter Weise über ein Untersetzungsgetriebe
mit einem Motor, vorzugsweise einem Elektromotor, verbunden. Die hohe
Drehzahl dieses Motors kann somit über das Untersetzungsgetriebe
auf die geringe Drehzahl des Kupplungselementes heruntergesetzt
werden.
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Der
Motor kann ein bürstenloser Gleichstrommotor oder ein Schrittmotor
sein.
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Um
eine genaue Nockenwellenverstellung zu gewährleisten, wird
die Drehung der Motorwelle vorteilhaft durch Sensoren erfasst.
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Das
Untersetzungsgetriebe ist vorteilhaft ein Schneckengetriebe, mit
dem nicht nur eine hohe Untersetzung möglich ist, sondern
das auch in vorteilhafter Weise selbsthemmend ist.
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Die
Motorwelle liegt vorteilhaft in einer Ebene, die senkrecht zur Nockenwelle
bzw. zur Achse des Verbindungselementes liegt. Dadurch hat die Verstelleinrichtung
in Achsrichtung der Nockenwelle nur eine geringe Länge.
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Die
Motorwelle kann aber auch in einer Ebene liegen, die etwa um den
Steigungswinkel einer Schneckenverzahnung von der Senkrechten zur
Nockenwelle bzw. zur Achse des Verbindungselementes gedreht ist.
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Die
Sonnenradwelle ist vorzugsweise auf dem Verbindungselement gelagert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist das Hohlrad einen
im Durchmesser kleineren Ansatz auf, auf dem ein Umlenkrad für
ein endlos umlaufendes Antriebselement befestigt ist. Aufgrund des
im Durchmesser verringerten Ansatzes kann das Umlenkrad mit dem
Antriebselement so gestaltet sein, dass das Umlenkrad und der im
Durchmesser größere Teil des Hohlrades etwa gleichen
Durchmesser haben. Da das Umlenkrad auf dem im Durchmesser kleineren
Ansatz des Hohlrades befestigt ist, kann das Hohlrad mit Umlenkrad
einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser
haben, was sich vorteilhaft auf die Baugröße des
Phasenstellers auswirkt.
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Das
Umlenkrad ist in vorteilhafter Weise mit radial nach innen ragenden
Zähnen versehen, die in Durchbrüche des Ansatzes
des Hohlrades eingreifen. Auf diese Weise wird ein zuverlässiger
Formschluss in Drehrichtung zwischen dem Umlenkrad und dem Hohlrad
erreicht.
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Das
Umlenkrad wird bevorzugt in halber Länge des Ansatzes des
Hohlrades angeordnet. Dadurch ist eine optimale Krafteinleitung
vom Umlenkrad auf das Hohlrad gewährleistet.
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Das
Hohlrad ist vorteilhaft mittels wenigstens eines Lagers, vorzugsweise
eines Wälzlagers, auf dem Verbindungselement drehbar gelagert.
Dadurch ist auch für das Hohlrad ein gesondertes Lagerelement
nicht erforderlich, was zur kompakten Bauform und zur einfachen
konstruktiven Gestaltung des Phasenstellers beiträgt.
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Das
Lager ist vorteilhaft im Wesentlichen in der Wirkebene des Umlenkrades
angeordnet.
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Das
Lager ist bevorzugt im Ansatz des Hohlrades untergebracht. Damit
befindet sich das Lager nahe dem nockenwellenseitigen Ende des Phasenstellers
und stützt dadurch den Verbindungsbereich zwischen dem
Verbindungselement und der Nockenwelle ab, so dass in diesem kritischen
Bereich keine oder allenfalls nur eine sehr geringe Durchbiegung der
Nockenwelle auftritt.
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Das
Umlenkrad besteht vorteilhaft aus metallischem Werkstoff. In vorteilhafter
Weise liegen die Zähne eines solchen metallischen Umlenkrades
am Außenring des Lagers an. Aufgrund dieser Metall-Metall-Berührung
ergibt sich eine gute Wärmeabfuhr sowie insbesondere eine
sehr hohe Steifigkeit des Phasenstellers im Bereich des Umlenkrades.
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Das
Umlenkrad ist zweckmäßig mit einem Außenring
des Lagers direkt wirkverbunden. Dadurch wird eine optimale Wärmeabfuhr
gewährleistet. Die Getriebeteile des Planetengetriebes
können aus einem Kunststoff bestehen, der eine hohe Festigkeit
und Verschleißfestigkeit hat. Vorteilhaft besteht wenigstens
ein Getriebeteil, vorzugsweise das Sonnenrad, aus einem metallischen
Werkstoff. Über ihn ist dann eine gute Wärmeabführung
aus dem Planetengetriebe möglich.
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Das
Hohlrad ist vorteilhaft an einer Seite durch einen Deckel geschlossen,
so dass ein Schmiermittel, das sich im Hohlrad befindet, nicht nach
außen treten kann.
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Wenn
der Deckel und das Hohlrad vorteilhaft aus Kunststoff bestehen,
lassen sich diese beiden Teile sehr einfach miteinander verschweißen.
Die dadurch gebildete Schweißnaht erhöht die Festigkeit des
Phasenstellers.
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Wenn
die Verstelleinrichtung so ausgebildet ist, dass die Nockenwelle
bei stillstehendem Sonnenrad mit der halben Drehzahl der Kurbelwellendrehzahl
dreht, dreht die Motorwelle des Aktuators nur dann, wenn die Phase
verstellt werden soll.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die
Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher
erläutert. Es zeigen
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1 in
schematischer Darstellung einen Nockenwellenantrieb mit einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung,
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2 in
perspektivischer und teilweise in geschnittener Darstellung eine
erfindungsgemäße Verstelleinrichtung,
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3 einen
Phasensteller der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung
in perspektivischer Darstellung,
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4 in
perspektivischer und teilweise in geschnittener Darstellung einen
Aktuator der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung,
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5 in
perspektivischer und teilweise geschnittener Darstellung den Phasensteller
der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung,
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6 in
perspektivischer Darstellung den Aktuator der erfindungsgemäßen
Verstelleinrichtung.
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Phasensteller
werden für Nockenwellenverstellungen eingesetzt, die während
des Motorbetriebes die Winkellage zwischen einer Kurbel- und einer Nockenwelle
verändern. Durch Verdrehen der Nockenwelle werden die Öffnungs-
und Schließzeitpunkte von Ventilen verschoben, wodurch
sich die Füllungsvorgänge im Zylinder von Verbrennungsmotoren ändern.
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1 zeigt
schematisch einen Nockenwellenantrieb mit zwei Nockenwellen 1 und
einer Kurbelwelle 2. Auf den Nockenwellen und der Kurbelwelle sitzen
Räder 1', 2', vorzugsweise Kettenräder, über die
ein endlos umlaufendes Antriebselement 3, vorzugsweise
eine Kette, geführt ist. Die Kette 3 wird durch
Kettenspanner 4 in bekannter Weise unter Spannung gehalten.
Der in 1 linke Kettenspanner 4 lässt
sich mittels einer Spanneinrichtung 5 verstellen, um die
erforderliche Kettenspannung zu erzielen. Dieser Kettenspanner 4 ist
um eine parallel zur Nockenwelle 1 bzw. Kurbelwelle 2 liegende
Achse 6 schwenkbar.
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Anstelle
einer Kette können auch andere Antriebselemente eingesetzt
werden, wie zum Beispiel Zahnriemen.
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Der
Phasensteller hat ein zylindrisches Gehäuse 7 (5),
das an einer Stirnseite mit einem im Durchmesser verringerten axialen,
mittig liegenden Ansatz 8 versehen ist. Er ist vorteilhaft
einstückig mit dem Gehäuse 7 ausgebildet.
An der anderen Stirnseite wird das Gehäuse 7 durch
einen Deckel 9 geschlossen, der nach der Montage des noch
zu beschreibenden Getriebes im Gehäuse 7 angebracht wird.
Auf der Außenseite des hohlen Ansatzes 8 ist ein
Antriebsrad 10, im Ausführungsbeispiel ein Kettenrad,
drehfest befestigt, über das die Kette 3 geführt
ist. Das Kettenrad 10 hat Abstand von einer ebenen Stirnseite 11 des
Gehäuses 7 sowie vom freien Ende 12 des
Ansatzes 8.
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An
der Innenwand des Ansatzes 8 ist der Außenring 14 eines
Wälzlagers 13 befestigt. Der Außenring 14 greift
in eine Ringnut 15 in der Innenwand des Ansatzes 8 ein
und ist dadurch axial gesichert. Der Innenring 16 des Wälzlagers 13 sitzt
drehfest auf einem Planetenradträger 17 eines
Planetengetriebes 18.
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Der
Planetenradträger 17 hat eine zentral in den Ansatz 8 ragende
Hülse 19, die sich bis zum freien Ende 12 des
Ansatzes 8 erstreckt. Die Hülse 19 wird
vorteilhaft durch ein spitzenlos geschliffenes Rohr gebildet. Etwa
in Höhe der Stirnseite 11 schließt an
die Hülse 19 ein radial nach außen sich
erstreckender Flansch 20 an, der als gesondertes Bauteil auf
der Hülse 19 befestigt ist. Es ist auch möglich,
die Hülse 19 und den Flansch 20 einstückig
miteinander auszubilden. Der Flansch 20 erstreckt sich
innerhalb des Gehäuses 7 und hat nur geringen
Abstand von der die Stirnseite 11 aufweisenden Abschlusswand 21 des
Gehäuses 7.
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Die
Hülse 19 des Planetenradträgers 17 sitzt auf
einer Schraube 23, mit der der Phasensteller mit der Nockenwelle 1 verbunden
wird. Die Schraube 23 steht axial über den Ansatz 8 sowie über
den Deckel 9 vor. Das über den Deckel 9 ragende
Ende 24 der Schraube 23 ist als Formschlusselement
ausgebildet, im Ausführungsbeispiel nach Art einer Inbusschraube.
Die Hülse 19 des Planetenradträgers 17 sitzt
drehfest auf der Schraube 23 und erstreckt sich bis zu
einem radialen Absatz 25 am Übergang vom Schraubenende 24 in
den schlanken Schraubenteil.
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Über
den Umfang des Flansches 20 des Planetenradträgers 17 gleichmäßig
verteilt sind Bolzen 26 vorgesehen, die sich parallel zur
Schraubenachse erstrecken und bis nahe an den Deckel 9 reichen.
Auf den Bolzen 26 sitzen Planetenräder 27,
die jeweils mit Lagern 28, vorzugsweise Wälzlagern,
drehbar auf den Bolzen 26 gelagert sind. Die Planetenräder 27 sind
in Eingriff mit einem Sonnenrad 29. Durch eine zentrale Öffnung 30 im
Deckel 9 ragt nach außen eine Sonnenradwelle 29a,
die fest mit dem Sonnenrad 29 verbunden oder einstückig
mit ihr ausgebildet sein kann.
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Die
Planetenräder 27 sind außerdem in Eingriff
mit einem Hohlrad 31, das durch das Gehäuse 7 und
den Ansatz 8 gebildet wird. Das Gehäuse 7 ist
innenseitig mit einer Verzahnung versehen, in die die Planetenräder 27 eingreifen.
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Die über
den Deckel 9 vorstehende Sonnenradwelle 29a sitzt
auf dem überstehenden Schraubenende 24. Damit
das Sonnenrad 29 problemlos gedreht werden kann, liegt
es zwischen zwei schmalen Gleitringen 52, 53.
Sie liegen an den beiden Stirnseiten des Sonnenrades 29 an.
Der Gleitring 52 liegt vorteilhaft in einer ringförmigen
Vertiefung 54 an der Innenseite des Deckels 9.
Der Durchmesser der Vertiefung 54 entspricht dem Außendurchmesser
des Gleitringes 52, der somit radial positioniert wird.
Der Gleitring 53 liegt mit seinem inneren Rand auf der Hülse 22 auf.
Wie 5 zeigt, liegt der Flansch 20 des Planetenradträgers 17 mit
seiner dem Deckel 9 zugewandten Unterseite am Gleitring 53 an.
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Das
Sonnenrad 29 hat an seiner Außenseite einen umlaufenden
Bund 55, mit dem er innenseitig den Rand der Öffnung 30 des
Deckels 9 übergreift. Dadurch ist das Sonnenrad 29 bei
aufgesetztem Deckel 9 axial gesichert im Gehäuse 7 untergebracht.
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Der
Deckel 9 ist an seiner Außenseite mit Abstand
von der Sonnenradwelle 29a mit einem umlaufenden Steg 32 versehen,
der einen Aufnahmeraum 33 für eine Ringdichtung 34 umschließt.
Sie liegt mit einer Dichtlippe 35 dichtend an der Außenseite
der Sonnenradwelle 29a an und dichtet auf diese Weise die
zentrale Öffnung 30 im Deckel 9 ab.
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Das
Sonnenrad 29 ist innerhalb des Gehäuses 7 mit
einer innenseitigen umlaufenden Vertiefung 36 versehen,
in die ein Lager 37, vorzugsweise ein Nadellager, eingesetzt
ist.
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Die
Sonnenradwelle 29a ist außenseitig mit einer als
Formschluss dienenden Profilierung 38 versehen, mittels
der eine drehfeste Verbindung zu einem Kupplungselement 39 (4 und 6)
eines Aktuators 40 hergestellt wird. Er ist drehmomentabgestützt
im Fahrzeug angeordnet, vorzugsweise querkraftfrei. Der Aktuator 40 hat
einen Motor 41, mit dem eine Schneckenwelle 42 drehbar
angetrieben wird. Sie ist in Eingriff mit einem Schneckenrad 43, das
drehfest auf dem Kupplungselement 39 sitzt. Der Motor 41 kann
beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor oder ein
Schrittmotor sein.
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Das
Schneckenrad 43 und das hülsenförmige
Kupplungselement 39 sind in einem Gehäuse 44 untergebracht.
Es ist mit einem Gehäuse 45 des Motors 41 verbunden.
Die beiden Gehäuse 44, 45 bestehen jeweils
aus zwei Teilen. Dabei sind die Teile der Gehäuse 44, 45 jeweils
vorteilhaft einstückig miteinander ausgebildet. Dadurch
ist eine einfache Montage des Aktuators 40 gewährleistet.
Es müssen lediglich die beiden Gehäuseteile zusammengefügt werden,
beispielsweise miteinander verschweißt oder verklebt werden.
Es ist auch möglich, dass das Gehäuse 44, 45 des
Motors 41 und des Untersetzungsgetriebes 42, 43 und
das Hohlrad 7, 8, 31 einstückig
miteinander ausgebildet sind.
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Das
Kupplungselement 39 ist hülsenförmig ausgebildet
und weist an seiner Innenseite eine der Profilierung 38 der
Sonnenradwelle 29a entsprechende Profilierung 46 auf.
Sie erstreckt sich nur über einen Teil der axialen Länge
an der Innenseite des Kupplungselementes 39.
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Das
Gehäuse 44 weist an beiden Stirnseiten jeweils
einen zentralen Ansatz 47, 48 auf. Das Kupplungselement 39 ragt
mit seinen beiden Enden jeweils in die Ansätze 47, 48.
Der Ansatz 47 ist durch einen Deckel 49 geschlossen,
der einstückig mit dem Gehäuse 44 ausgebildet
sein kann. Es ist aber auch möglich, den Deckel 49 am
Ansatz 47 als gesondertes Bauteil zu befestigen. Dann besteht
die Möglichkeit, bei montiertem Aktuator 40 noch
an die Schraube 23 zu gelangen.
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Der
gegenüberliegende Ansatz 48 ist stirnseitig offen.
Die freie Stirnseite des Kupplungselementes 39 sowie die
freie Stirnseite des Ansatzes 48 liegen vorteilhaft in
einer gemeinsamen Ebene.
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Bei
der Montage des Phasenstellers wird der Aktuator 40 mit
dem Kupplungselement 30 auf die Sonnenradwelle 29a aufgesetzt.
Dabei kommen die Profilierungen 38, 46 der Sonnenradwelle 29a und des
Kupplungselementes 39 miteinander in Eingriff. Auf diese
Weise wird in Drehrichtung ein Formschluss zwischen dem Kupplungselement 39 und
damit zwischen dem Schneckenrad 43 und der Sonnenradwelle 29a bzw.
dem Sonnenrad 29 hergestellt. Die Profilierungen 38, 46 erstrecken
sich axial und sind durch mit Abstand in Umfangsrichtung hintereinander
liegende schmale Stege gebildet.
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Das
beschriebene, ein Untersetzungsgetriebe bildende Schneckengetriebe
ist selbsthemmend und vorteilhaft hinsichtlich seiner geringen Abmessungen.
Die Schneckenwelle 42 ist vorteilhaft eingängig,
kann jedoch auch mehrgängig ausgebildet sein. Anstelle
des Schneckengetriebes kann auch ein mehrstufiges Stirnradgetriebe,
ein Kegelradgetriebe oder auch ein Planetengetriebe als Untersetzungsgetriebe
eingesetzt werden.
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Die
Motorwelle 42 liegt in einer Ebene, die senkrecht zur Nockenwelle 1 bzw.
zur Achse der Schraube 23. Ist das Untersetzungsgetriebe,
wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel, ein Schneckengetriebe,
dann liegt die Mo torwelle 42 in einer Ebene, die etwa um
den Steigungswinkel der Schneckenverzahnung von der Senkrechten
zur Nockenwelle 1 bzw. zur Achse der Schraube 23 gedreht
angeordnet ist.
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Um
eine zuverlässige Drehmomentübertragung zwischen
dem Kettenrad 10 und dem Hohlrad 7, 8, 31 sicherzustellen,
ist der Ansatz 8 über seinen Umfang verteilt mit
Durchbrüchen 50 (5) versehen,
in die das Kettenrad 10 mit entsprechenden radialen Vorsprüngen 51 eingreift.
Dadurch wird eine Formschlussverbindung zwischen dem Kettenrad 10 und
dem Hohlrad 7, 8, 31 erreicht. Die radialen
inneren Vorsprünge 51 des Kettenrades 10 sind
vorteilhaft so lang, dass sie in Kontakt mit dem Außenring 14 des
Wälzlagers 13 sind. Dadurch wird eine metallische
Verbindung zwischen dem Lagerring 14 und dem Kettenrad 10 erreicht,
die zu einer hohen Steifigkeit führt. Vorteilhaft liegt
das Lager 13 im Wesentlichen in der Wirkebene des Kettenrades 10.
Es ist, bezogen auf die axiale Länge des Lagers 13,
mittig zu ihm angeordnet. Dadurch wird eine optimale Krafteinleitung
sichergestellt.
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Das
Lager 13 ist im Ansatz 8 des Hohlrades 7, 8, 31 vorgesehen
und liegt darum nahe dem nockenwellenseitigen Ende des Planetenradträgers 17. Ist
der Phasensteller mittels der Schraube 23 in bekannter
Weise mit der Nockenwelle 1 verbunden, dann ergibt sich
durch diese Lage des Lagers 13 bezüglich des Planetenradträgers 17 der
Vorteil, dass die Nockenwelle 1 und der Verbindungsbereich
zwischen ihr und dem Phasensteller nur eine geringe Durchbiegung
erfährt, die sich nicht nachteilig auf die Funktion des
Phasenstellers auswirkt.
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Wie
die 2, 3, 5 zeigen,
haben das Hohlrad 7, 8, 31 und das Kettenrad 10 mit
der Kette 3 etwa gleichen Durchmesser. In der Praxis beträgt
dieser Durchmesser vorteilhaft weniger als 100 mm. Der Phasensteller
benötigt aufgrund dieser geringen Abmessungen nur einen
kleinen Einbauraum. Vorteilhaft ist der Außendurchmesser
des Phasenstellers kleiner als der doppelte Teilkreisdurchmesser des
kurbelwellenseitigen Antriebsrades 2'.
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Vorteilhaft
erfolgt der Eintrieb in den Phasensteller über das Sonnenrad 29.
Der Abtrieb erfolgt dann über den Planetenradträger 17.
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Das
im Betrieb stillstehende Sonnenrad 29 hat den Vorteil,
dass bei einem Ausfall des Aktuators 40 die weitere Funktion
des Phasenstellers gewährleistet ist. Das Sonnenrad 29 wird
nur dann gedreht, wenn der Aktuator 40 betätigt
wird, um die Nockenwelle 1 relativ zur Kurbelwelle zu verstellen.
Die Nockenwelle 1 dreht bei stillstehendem Sonnenrad 29 mit
der halben Drehzahl der Kurbelwellendrehzahl.
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Die
Getriebeteile des Planetengetriebes bestehen vorteilhaft aus Kunststoff,
wie etwa POM oder Polyamid. Wenigstens eines der Getriebeteile,
vorzugsweise das Sonnenrad 29, besteht aus metallischem
Werkstoff. Über einen solchen Getriebeteil kann die innerhalb
des Phasenstellers entstehende Wärme während des
Betriebes problemlos nach außen abgeführt werden.
Das Hohlrad 7, 8, 31 kann auch als Sinterteil
ausgebildet sein, das gegebenenfalls mit Kunststoff umspritzt wird.
Auch die Getriebeteile selbst können Sinterteile sein.
Grundsätzlich können die Teile des Phasenstellers
aus jedem geeigneten Material bestehen.
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Der
Deckel 9 und das Hohlrad 7, 8, 31 bestehen
vorteilhaft aus Kunststoff. Zweckmäßig werden diese
beiden Teile miteinander verschweißt, so dass eine Verschraubung
nicht erforderlich ist. Im Falle der Verschweißung wird
zwischen dem Deckel 9 und dem Gehäuse 7 eine
Schweißnaht gebildet, die zu einer erhöhten Festigkeit
des Phasenstellers führt. Die Verschweißung zwischen
dem Deckel 9 und dem Gehäuse 7 kann axial
oder auch in Umfangsrichtung erfolgen.
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Die
Kette 3 und das Kettenrad 10 bilden die Primärübersetzung
zwischen der Nockenwelle 1 und der Kurbelwelle 2.
Eine Sekundärübersetzung wird durch das beschriebene
Planetengetriebe 18 erreicht. In der Antriebsverbindung
zwischen der Kurbelwelle 2 und der Nockenwelle 1 sitzt
somit das beschriebene Planetengetriebe als Phasensteller. Mit ihm
ist eine sehr kompakte Ausbildung des Nockenwellenantriebes und
des Phasenstellers selbst möglich. Der Phasensteller lässt
sich somit auch dort einbauen, wo nur kleine Einbauräume
in einem Fahrzeug zur Verfügung stehen.
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Auf
der Schneckenwelle 42 kann ein Sensor, z. B. ein Impulsgeber,
montiert sein, mit dem die genaue Drehlage der Schneckenwelle bestimmt
werden kann. Im Aktuator 40 kann ein (nicht dargestellter)
Anschlag vorgesehen sein, wodurch es möglich ist, den Aktuator 40 bzw.
seine Schneckenwelle 42 auf eine Grundstellung zu bringen.
Ab dieser Grundstellung erfolgt dann die Zählung mittels
des Impulsgebers.
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Solange
die Nockenwelle 1 nicht gegenüber der Kurbelwelle 2 verstellt
werden muss, treibt die Kurbelwelle 2 über die
Kette 3 die Nockenwelle 1 an. Da die Kette 3 über
das Kettenrad 10 geführt und dieses drehfest mit
dem Hohlrad 7, 8, 31 verbunden ist, dreht
dieses um seine Achse. Da die Planetenräder 27 in
Eingriff mit der Innenverzahnung des Hohlrades sind, wälzen
sie sich am Sonnenrad 29 ab, das somit nicht um seine Achse
dreht. Sollen die Öffnungs- und Schließzeitpunkte
der Ventile des Verbrennungsmotors verstellt werden, wird der Aktuator 40 betätigt. Über
das Untersetzungsgetriebe 42, 43 wird das Kupplungselement 39 und
damit das Sonnenrad 29 um seine Achse gedreht. Über
die Planetenräder 27 wird der Planentenradträger 17 um
seine Achse relativ zum Hohlrad 7, 8, 31 gedreht.
Da der Planetenradträger 17 drehfest auf der Schraube 23 sitzt,
wird somit die Nockenwelle 1 entsprechend um ihre Achse gedreht.
Der Motor 41 des Aktuators 40 ist so ausgebildet,
dass die Schneckenwelle 42 in beiden Richtungen gedreht
werden kann, so dass die Nockenwelle 1 im erforderlichen
Maße in beide Richtungen gedreht werden kann.
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Im
beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel wird
der Planetenradträger durch die vorzugsweise als geschliffenes
Rohr ausgebildete Hülse 19 und den Flansch 20 gebildet,
in dem die Achsen 26 der Planetenräder 27 befestigt
sind. Die Hülse 19 ist mit der Nockenwelle 1 über
die Schraube 23 wirkverbunden. Die Hülse 19 als
Teil des Planetenradträgers 17 des Planetengetriebes 18 bildet
somit das Verbindungselement, mit dem der Phasensteller mit der
Nockenwelle 1 zu verbinden ist.
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Bei
einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungsform kann
die Hülse 19 auch unmittelbar auf der Nockenwelle 1 sitzen.
Beispielsweise kann die Hülse 19 als Verbindungselement
mit der Nockenwelle 1 mittels einer Pressverbindung, vorzugsweise einer
zylindrischen Pressverbindung, wirkverbunden sein.
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Es
ist ferner möglich, dass das Verbindungselement 19 durch
einen Abschnitt der Nockenwelle 1 selbst gebildet wird.
Dann sitzt der Flansch 20 unmittelbar auf der Nockenwelle 1.
Eine solche konstruktiv sehr einfache Ausbildung ist besonders dann
vorteilhaft, wenn die Nockenwelle 1 nicht als gegossenes Bauteil
hergestellt ist, sondern aus einem vorzugsweise spitzenlos geschliffenen
Rohr besteht, auf dem die Nocken befestigt sind. An der Wirkungsweise
der Verstelleinrichtung und insbesondere des Phasenstellers ändert
sich nichts.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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