DE102010018205A1 - Phase adjustment device, particularly for displacement of phase position of cam shaft opposite crankshaft, has drive wheel and cam shaft, where displacement member is formed by two sections in axial direction - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Verstelltrieb zum Verdrehen eines Achsabschnitts in Umfangsrichtung relativ zu einem zweiten Achsabschnitt. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Verstelltrieb zur Verstellung einer Phasenlage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle.The invention relates to an adjusting drive for rotating an axle section in the circumferential direction relative to a second axle section. In particular, the invention relates to an adjusting drive for adjusting a phase angle of a camshaft relative to a crankshaft.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Aus der
Ein derartiger Phasenversteller weist jedoch sowohl einen großen radialen als auch axialen Bauraum auf. Weiterhin müssen hohe Massenträgheitsmomente bei der Verstellung überwunden werden. Zudem weisen derartige Getriebe, bedingt durch mechanische Reibung, einen mäßigen Wirkungsgrad auf. Die vorhandene Reibung wirkt sich relativ stark auf das benötigte Antriebsmoment aus. Diese Verstellenergie muss aber in Form von elektrischer Energie aus dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs aufgebracht werden.However, such a phaser has both a large radial and axial space. Furthermore, high moments of inertia must be overcome during the adjustment. In addition, such transmissions, due to mechanical friction, a moderate efficiency. The existing friction has a relatively strong effect on the required drive torque. However, this adjustment energy must be applied in the form of electrical energy from the electrical system of a motor vehicle.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Verstelltrieb bereitzustellen, welcher einen verbesserten Wirkungsgrad und einen verbesserten Bauraum aufweist. Diese und weitere Aufgaben werden durch den Verstelltrieb gemäß Anspruch 1 erfüllt. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Erfindungsgemäß kann ein Verstelltrieb insbesondere zur Verstellung einer Phasenlage einer Nockenwelle eingesetzt werden.It is an object of the invention to provide an adjustment drive which has an improved efficiency and an improved installation space. These and other objects are achieved by the adjustment drive according to claim 1. Further embodiments are described in the dependent claims. According to the invention, an adjusting drive can be used in particular for adjusting a phase position of a camshaft.
Der erfindungsgemäße Verstelltrieb basiert auf dem Grundprinzip einer Schrägverzahnung mit in der Verzahnung angeordneten Wälzkörpern, vorzugsweise Kugeln. Diese wandelt eine lineare, translatorische Bewegung in eine rotatorische um. Über den Verlauf der Schrägverzahnung und die Steigung eines Gewindes einer Spindel kann die Übersetzung der beiden Bewegungen definiert werden.The adjusting drive according to the invention is based on the basic principle of helical gearing with rolling bodies arranged in the toothing, preferably balls. This converts a linear, translational motion into a rotational one. About the course of the helical gearing and the pitch of a thread of a spindle, the translation of the two movements can be defined.
Im Allgemeinen weist ein Verstelltrieb gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Antriebsrad, eine Nockenwelle und ein Verschiebeglied auf, welches in axialer Richtung einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist. Der erste Abschnitt des Verschiebegliedes ist im Eingriff mit dem Antriebsrad und der zweite Abschnitt des Verschiebegliedes ist im Eingriff mit der Nockenwelle, wobei das Verschiebeglied in axialer Richtung relativ zu dem Antriebsrad und der Nockenwelle verschiebbar ist und wobei zumindest einer der Abschnitte, das heißt des ersten und des zweiten Abschnitts, mit einer Wälzgeführten Schrägverzahnung ausgebildet ist.In general, an adjusting drive according to an embodiment of the invention comprises a drive wheel, a camshaft and a displacement member having a first portion and a second portion in the axial direction. The first portion of the sliding member is engaged with the drive wheel and the second portion of the sliding member is engaged with the camshaft, wherein the sliding member is displaceable in the axial direction relative to the drive wheel and the camshaft and wherein at least one of the portions, that is, the first and the second portion is formed with a Wälzgeführten helical teeth.
Die Wälzführungen der Schrägverzahnung bestehen aus schräg verlaufenden Kugelnuten im Antriebsrad und im Verschiebeglied, wobei Kugeln darin spielfrei angeordnet sein sollten, damit keine Klappergeräusche auftreten. Im Fall eines zwischen den Teilen auftretenden Spiels würden die Wechselbelastungen der Nockenwelle diese Geräusche verursachen.The rolling guides of the helical gearing consist of oblique ball grooves in the drive wheel and in the displacement member, wherein balls should be arranged therein without play, so that no rattling noises occur. In the case of a clearance occurring between the parts, the alternating loads of the camshaft would cause these noises.
Die Gewindenut kann als Kugelnut ausgebildet sein. Ferner können der erste und der zweite Abschnitt des Verschiebegliedes jeweils eine Kugelnut aufweisen.The thread groove may be formed as a ball groove. Further, the first and second portions of the sliding member may each have a ball groove.
Um die gewünschte Verstellung zwischen dem Antriebsrad und der Nockenwelle zu erreichen, unterscheidet sich die Steigung der Kugelnut des einen Abschnitts von der Steigung der Kugelnut des anderen Abschnitts.In order to achieve the desired adjustment between the drive wheel and the camshaft, the pitch of the ball groove of one section differs from the pitch of the ball groove of the other section.
Es wird angemerkt, dass im Extremfall, bei einer Steigung von 0°, die Kugelnut eines der Abschnitte linear in axialer Richtung ausgebildet sein kann. Es ist auch möglich, dass die Steigung des einen Abschnitts gegenläufig zur Steigung des anderen Abschnitts ausgebildet ist. Mit anderen Worten, es ist auch möglich, dass die Steigung des einen Abschnitts negativ und die Steigung des anderen Abschnitts positiv ist.It is noted that in the extreme case, with a slope of 0 °, the ball groove of one of the sections may be formed linearly in the axial direction. It is also possible that the slope of one section is formed in opposite directions to the slope of the other section. In other words, it is also possible that the slope of one section is negative and the slope of the other section is positive.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Verstelltrieb einen Spindeltrieb auf, zum Verschieben des Verschiebegliedes. Hierbei kann der Spindeltrieb als Kugel-Gewindetrieb ausgebildet sein. Zumindest ein Teil des Spindeltriebs kann innerhalb des Verschiebeglieds angeordnet sein. Ferner kann der Spindeltrieb elektrisch angetrieben sein.According to a further embodiment of the invention, the adjusting drive has a spindle drive for displacing the displacement member. Here, the spindle drive can be designed as a ball screw drive. At least part of the spindle drive can be arranged within the displacement member. Furthermore, the spindle drive can be driven electrically.
Für den Fall, dass der Antrieb des Spindeltriebs ausfällt oder inaktiv ist, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Spindeltrieb und die Schrägverzahnung so ausgelegt sein, dass sich das Verschiebeglied zu einer vorbestimmten Position hin bewegt, Mit anderen Worten, der Verstelltrieb kann die Eigenschaft aufweisen, eine auf die Reibung des Verstelltriebs angepasste Steigung der Schrägkugelnut sowie des Spindeltrieb-Gewindes aufzuweisen, so dass sich bei Ausfall des Spindelantriebs die Antriebwelle relativ zur Nockenwelle selbständig ausrichtet und damit eine Beschädigung des Motors verhindert.In the event that the drive of the spindle drive fails or is inactive, according to a further embodiment of the invention Spindle drive and the helical gearing be designed so that the displacement member moves to a predetermined position, in other words, the adjustment drive may have the property of having an adapted to the friction of the adjustment pitch of the Schrägkugelnut and the spindle drive thread, so that in case of failure of the spindle drive, the drive shaft aligns independently relative to the camshaft and thus prevents damage to the motor.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Spindeltrieb zumindest teilweise innerhalb der Nockenwelle angeordnet. Das Verschiebeglied kann als Hülse ausgebildet sein, wobei der Spindeltrieb innerhalb des Verschiebeglieds angeordnet ist und wobei außerhalb des Verschiebeglieds die Nockenwelle und das ebenfalls hohl ausgebildete Antriebsrad angeordnet sind.According to a further embodiment of the invention, the spindle drive is arranged at least partially within the camshaft. The displacement member may be formed as a sleeve, wherein the spindle drive is arranged within the displacement member and wherein outside of the displacement member, the camshaft and the likewise hollow drive wheel are arranged.
Durch eine Anordnung der Getriebeelemente ineinander kann eine kompakte Bauform mit einer radialen Ausdehnung kleiner als 65 mm im Durchmesser erreicht werden. Vorzugsweise kann ein Durchmesser von kleiner als 55 mm realisiert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Durchmesser des Verstelltriebs nicht mehr als 35 mm auf.By arranging the gear elements in one another, a compact design with a radial extent of less than 65 mm in diameter can be achieved. Preferably, a diameter of less than 55 mm can be realized. According to a preferred embodiment of the invention, the diameter of the adjusting drive is not more than 35 mm.
Durch eine Anordnung der Elemente des Verstelltriebs innerhalb eines geringen Durchmessers kann ein reduziertes Massenträgheitsmoment von kleiner als 30 kg mm2 erzielt werden.By arranging the elements of the adjusting drive within a small diameter, a reduced mass moment of inertia of less than 30 kg mm 2 can be achieved.
Es wird angemerkt, dass ein Verstelltrieb gemäß der Erfindung für Verstellwellen jeglicher Bauart eingesetzt werden kann.It is noted that an adjusting drive according to the invention can be used for adjusting shafts of any type.
Die oben beschriebenen Aspekte und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung können ebenfalls aus den Beispielen der Ausführungsformen entnommen werden, welche im Folgenden unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben werden.The above-described aspects and other aspects, features, and advantages of the invention may also be had from the examples of the embodiments, which are described below with reference to the attached drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Detaillierte Beschreibung der AusführungsformenDetailed description of the embodiments
Das Antriebsrad ist gemäß dieser Ausführungsform zweiteilig aufgebaut, das heißt, das Antriebsrad
Der Spindeltrieb weist eine Spindel
Das Verschiebeglied
Die Kugeln können im Abschnitt
Vorzugsweise ist die Mutter
Durch Auslegung der Gewindespindelsteigung sowie der Steigung der schraubenförmigen Kugelführung kann die Verstellgenauigkeit bzw. Verstellgeschwindigkeit angepasst werden.By adjusting the lead screw pitch and the pitch of the helical ball guide, the adjustment accuracy or adjustment speed can be adjusted.
In
Die Kugelnuten im ersten Abschnitt
Die beiden Abschnitte greifen mit darin positionierten Wälzkörpern je in eine entsprechend geformte Gegenkugelnut ein, die sich in einem zur Nockenwelle und in einem zum Antriebsrad fest verbundenen Teil befindet. Die beiden Nockenwellen- und Antriebsrad-festen Teile müssen axial fest zueinander angeordnet sein.The two sections engage with rolling elements positioned therein each in a correspondingly shaped Gegenkugelnut, which is located in a camshaft and in a fixed part to the drive wheel. The two camshaft and drive wheel-fixed parts must be axially fixed to each other.
Bei einer axialen Verschiebung des Verschiebeglieds wird die durch den schräg zur Längsachse verlaufenden Abschnitt hervorgerufene Rotation über den linearen Abschnitt auf das Gegenbauteil übertragen. Es kommt somit zu einer Relativbewegung zwischen Antriebsrad und Nockenwelle.In the case of an axial displacement of the displacement member, the rotation caused by the portion extending obliquely to the longitudinal axis is transmitted via the linear portion to the counterpart component. Thus, there is a relative movement between the drive wheel and the camshaft.
Wie in
Die
Gemäß
Während die Erfindung illustriert und beschrieben wurde im Detail in den Zeichnungen und der vorangegangenen Beschreibung, ist es beabsichtigt, dass derartige Illustrationen und Beschreibungen lediglich illustrativ oder exemplarisch und nicht restriktiv sind, so dass die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist.While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, it is intended that such illustrations and descriptions be merely illustrative or exemplary and not restrictive, such that the invention is not limited by the disclosed embodiments.
In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisend” nicht andere Elemente aus und der unbestimmte Artikel „ein” schließt eine Mehrzahl nicht aus. Alleinig der Umstand, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, beschränkt nicht den Gegenstand der Erfindung. Auch Kombinationen dieser Merkmale können vorteilhaft eingesetzt werden. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen nicht den Umfang der Ansprüche beschränken.In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements and the indefinite article "a" does not exclude a plurality. The mere fact that certain features are mentioned in various dependent claims does not limit the scope of the invention. Combinations of these features can be used advantageously. The reference signs in the claims are not intended to limit the scope of the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Antriebsraddrive wheel
- 110110
- Zwischenteilintermediate part
- 120120
- Kugelkäfigball cage
- 130130
- Radial- und AxialgleitlagerRadial and axial plain bearings
- 200200
- Nockenwellecamshaft
- 220220
- Kugelkäfigball cage
- 300300
- Verschiebeglieddisplacement member
- 310310
- Spindelmutterspindle nut
- 320320
- Erster Abschnittfirst section
- 330330
- Zweiter Abschnittsecond part
- 340340
- Kugelnutball groove
- 400400
- Spindelspindle
- 410410
- KugelgewindetriebBall Screw
- 420420
- Kupplungclutch
- 430430
- Spindellagerungspindle bearing
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4101676 A1 [0002] DE 4101676 A1 [0002]
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DE102010018205A1 true DE102010018205A1 (en) | 2011-10-27 |
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2010
- 2010-04-26 DE DE201010018205 patent/DE102010018205A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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