DE102010048648A1

DE102010048648A1 - Lagereinheit einer Welle

Info

Publication number: DE102010048648A1
Application number: DE102010048648A
Authority: DE
Inventors: Gregor Heitzler
Original assignee: Neumayer Tekfor Holding GmbH
Current assignee: Neumayer Tekfor Holding GmbH
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-04-19

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagereinheit insbesondere einer Welle. Die Erfindung beinhaltet, dass ein Exzenterelement zur Lagerung eines angetriebenen oder eines antreibenden Elements vorgesehen ist, dass ein erstes Kopplungselement vorgesehen ist, welches eine Verzahnung aufweist und mit dem in dem Exzenterelement gelagerten Element gekoppelt ist, wobei eine Änderung der radialen Position des in dem Exzenterelement gelagerten Elements eine Änderung der radialen Position des ersten Kopplungselements bewirkt, dass ein zweites Kopplungselement vorgesehen ist, welches eine Verzahnung aufweist und mit dem von einer Lagerung in dem Exzenterelement freien Element gekoppelt ist, wobei die Verzahnung des ersten Kopplungselements und die Verzahnung des zweiten Kopplungselements radial relativ zueinander verschiebbar sind, und wobei die Verzahnung des ersten Kopplungselements und die Verzahnung des zweiten Kopplungselements bei mindestens zwei Einstellungen des Exzenterelements miteinander kämmen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagereinheit insbesondere einer Welle. Bei der Welle handelt es sich beispielsweise um eine Nockenwelle oder um eine Kurbelwelle.
Im Stand der Technik ist es bekannt, durch die Verwendung von exzentrischen Lagerungen die relative Lage von Wellen zu anderen Elementen z. B. im Motor zu verändern. Eine Lageänderung der Kurbelwelle und damit des Kompressionsverhältnisses wird in den Schriften US 4,860,702 , DE 198 41 381 A1 , DE 699 36 522 T2 oder DE 10 2005 040 327 A1 beschrieben. Eine Ausgestaltung bei einer Nockenwelle offenbart die Schrift DE 691 16 877 T2 . Ändert sich die Lage einer Welle im Stand der Technik, so muss entsprechend auch die Einheit, welche von der Welle angetrieben wird oder welche die Welle antreibt, eine Änderung erfahren. So muss beispielsweise bei der Kurbelwelle die Kette neu gespannt werden, welche die Kurbelwelle mit der Nockenwelle koppelt. Im Stand der Technik erfordert die Lageänderung somit stets auch eine Anpassung der Anbindung der Welle an weitere Elemente.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagereinheit einer Welle vorzuschlagen, welche eine radiale Positionsveränderung der Welle im Wesentlichen frei von einer Anpassung eines die Welle antreibenden bzw. von der Welle angetriebenen Elements ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein angetriebenes Element und ein antreibendes Element vorgesehen sind, dass mindestens ein Exzenterelement zur Lagerung des angetriebenen Elements oder des antreibenden Elements vorgesehen ist, wobei eine radiale Position des in dem Exzenterelement gelagerten Elements durch Einstellungen des Exzenterelements zwischen mindestens zwei Positionen variabel ist, dass mindestens ein erstes Kopplungselement vorgesehen ist, welches mindestens eine Verzahnung aufweist und welches mit dem in dem Exzenterelement gelagerten Element mindestens für die Übertragung eines Drehmoments gekoppelt ist, wobei das erste Kopplungselement und das in dem Exzenterelement gelagerte Element derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass eine Änderung der radialen Position des in dem Exzenterelement gelagerten Elements eine Änderung der radialen Position des ersten Kopplungselements bewirkt, dass mindestens ein zweites Kopplungselement vorgesehen ist, welches mindestens eine Verzahnung aufweist und welches mit dem von einer Lagerung in dem Exzenterelement freien Element mindestens für die Übertragung eines Drehmoments gekoppelt ist, wobei das erste Kopplungselement und das zweite Kopplungselement derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass die Verzahnung des ersten Kopplungselements und die Verzahnung des zweiten Kopplungselements radial relativ zueinander verschiebbar sind, und wobei das erste Kopplungselement, das zweite Kopplungselement und das Exzenterelement derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass die Verzahnung des ersten Kopplungselements und die Verzahnung des zweiten Kopplungselements bei mindestens zwei Einstellungen des Exzenterelements miteinander kämmen. Das angetriebene oder das antreibende Element ist insbesondere eine Welle. In der Erfindung wird somit beispielsweise eine Welle in einem Exzenterelement gelagert, so dass durch die Ausgestaltung des Exzenterelements beispielsweise bei einer kreisförmigen Bewegung des Exzenterelements die Welle eine Änderung der radialen Lage, d. h. senkrecht zu ihrer eigenen Längsachse erfährt. Dabei gibt es mindestens zwei Einstellungen des Exzenterelements, welche mit zwei radialen Positionen des durch das Exzenterelement gelagerten Elements verbunden sind. Die Übertragung eines Drehmoments zwischen der Welle und einem anderen Element, z. B. einer weiteren Welle oder einer Antriebskette, geschieht durch ein erstes Kopplungselement und ein zweites Kopplungselement. Die beiden Kopplungselemente weisen jeweils Verzahnungen auf und sind relativ zueinander verschiebbar, wobei die Lageränderung z. B. der Welle auch eine Lageänderung eines der beiden Kopplungselemente bewirkt. Das andere Kopplungselement ist entsprechend radial fixiert. An dem radial fixen Kopplungselement findet dann auch die Ankopplung mit weiteren Elementen oder Bauteilen statt, die entsprechend bei einer Veränderung der radialen Lage der Welle keine Anpassung benötigen. Beide Kopplungselemente sind dabei derartig ausgestaltet, dass es mindestens zwei radiale Einstellungen von ihnen zueinander gibt, bei denen die Verzahnungen miteinander kämmen. Diese beiden radialen Einstellungen gehen dabei vorzugsweise mit entsprechenden radialen Einstellungen der Welle einher. In einer Ausgestaltung ist ein erstes Kopplungselement mit einer Außenverzahnung in dem zweiten Kopplungselement angeordnet, welches eine Verzahnung an seinem Innenraum, in welchem sich das Kopplungselement mit Außenverzahnung befindet, aufweist. Durch die radiale Verschiebung wird die relative Lage des innen angeordneten Kopplungselements zu dem es teilweise umgebenden Element geändert, wobei weiterhin die Verzahnungen ineinandergreifen. Durch die Verschiebung ergibt sich somit stets eine Übertragung des Drehmoments und jeweils ein Kopplungselement hat räumlich eine unveränderlich Position, so dass über dieses „raumfeste” Kopplungselement auch das Drehmoment noch weiter übertragen oder durch dieses ein äußeres Drehmoment empfangen werden kann. D. h. die relative Lageveränderung der Welle äußert sich nicht in einer Nachpositionierung der umgebenden Elemente.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das erste Kopplungselement und das zweite Kopplungselement jeweils nur mit einem Teil ihrer Verzahnungen miteinander kämmen. Dies erlaubt die Änderung der radialen relativen Lage zueinander.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei dem angetriebenen Element um die Welle handelt, z. B. um eine Nockenwelle. Alternativ ist die Welle, z. B. eine Kurbelwelle, das antreibende Element.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das erste Kopplungselement ein Bestandteil des angetriebenen Elements oder des antreibenden Elements ist.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das antreibende Element und das zweite Kopplungselement einteilig ausgestaltet sind. Alternativ oder ergänzend sind das angetriebene Element und das zweite Kopplungselement einteilig ausgestaltet.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das erste Kopplungselement als Zahnrad ausgestaltet ist.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das zweite Kopplungselement als Hohlrad mit mindestens einer Innenverzahnung ausgestaltet ist, und dass das erste Kopplungselement zumindest teilweise innerhalb des zweiten Kopplungselements angeordnet ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das zweite Kopplungselement mindestens eine Außenverzahnung aufweist.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das zweite Kopplungselement radial fest gelagert ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das zweite Kopplungselement mindestens einen Lagerabschnitt aufweist.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1: eine seitliche Draufsicht auf einen Teil der Lagerung einer Welle,
2: eine räumliche Darstellung der Lagerung der Welle, und
3: eine andere Sicht auf die Lagerung nebst Welle der 2.
Im Beispiel der Abbildungen handelt es sich bei dem angetriebenen Element 10 um die Welle, welche insbesondere eine Nockenwelle ist. Es kann sich jedoch auch um eine Kurbelwelle handeln bzw. die Welle kann auch in einer alternativen Ausgestaltung das antreibende Element 2 sein. Die Welle als angetriebenes Element 2 ist hier in einem Exzenterelement 3 angeordnet, welches wiederum, z. B. am – hier nicht dargestellten – Motorblock befestigt ist. Durch die Welle 10 und das Exzenterelement 3 ergibt sich insgesamt ein Exzenter, dessen Drehbewegung eine Lageveränderung der Welle 10 in der Richtung senkrecht zu ihrer Längsachse und somit radial bewirkt. An einem Ende der Welle 10 ist hier ein Zahnrad als erstes Kopplungselement 1 mit einer äußeren Verzahnung 1.1 angebracht oder alternativ einstückig mit der Welle 10 erzeugt worden.
Die 2 erlaubt einen Blick auf das zweite Kopplungselement 2, welches in dieser Ausgestaltung gleichzeitig auch das antreibende Element für die Welle als angetriebenes Element ist. Das antreibende Element wird dabei in dieser Ausgestaltung über eine Außenverzahnung 2.2 selbst wiederum angetrieben. Für die Aufgabe als Kopplungselement 2 ist die Verzahnung 2.1 an der Innenseite des abschnittsweise ringförmigen Kopplungselements 2 vorgesehen, in welche die äußere Verzahnung 1.1 des ersten Kopplungselements 1 eingreift. Insgesamt ist das zweite Kopplungselement 2 als Hohlrad ausgestaltet, welches über einen Lagerabschnitt 2.3 selbst z. B. am Motorblock lagerbar ist. Dadurch, dass das erste Kopplungselement 1 sich in dem zweiten Kopplungselement 2 verschiebt und dreht, wird zum einen das Drehmoment zwischen beiden Kopplungselementen 1, 2 bei mindestens zwei radialen Positionen der Welle übertragen und zum anderen bleibt die Lagerung des zweiten Kopplungselements 2 konstant und unverändert, so dass auch die weitere Mimik, mit welcher das zweite Kopplungselement, welches hier identisch mit dem antreibenden Element ist, keine Veränderung durch die radiale Lageveränderung der Welle erfährt.
In der 3 ist zu sehen, wie das zweite Kopplungselement 2 radial fest gelagert ist und wie das erste Kopplungselement 1 in dem zweiten Kopplungselement 2 radial verschiebbar ist. Dabei sind das erste Kopplungselement 1 und das zweite Kopplungselement 2 derartig ausgestaltet, dass zumindest bei zwei radialen Positionen der Welle 10 die Verzahnungen 1.1, 2.1 der Kopplungselemente 1, 2 miteinander kämmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4860702 [0002]
DE 19841381 A1 [0002]
DE 69936522 T2 [0002]
DE 102005040327 A1 [0002]
DE 69116877 T2 [0002]

Claims

Lagereinheit insbesondere einer Welle, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein angetriebenes Element und ein antreibendes Element vorgesehen sind, dass mindestens ein Exzenterelement zur Lagerung des angetriebenen Elements oder des antreibenden Elements vorgesehen ist, wobei eine radiale Position des in dem Exzenterelement gelagerten Elements durch Einstellungen des Exzenterelements zwischen mindestens zwei Positionen variabel ist, dass mindestens ein erstes Kopplungselement vorgesehen ist, welches mindestens eine Verzahnung aufweist und welches mit dem in dem Exzenterelement gelagerten Element mindestens für die Übertragung eines Drehmoments gekoppelt ist, wobei das erste Kopplungselement und das in dem Exzenterelement gelagerte Element derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass eine Änderung der radialen Position des in dem Exzenterelement gelagerten Elements eine Änderung der radialen Position des ersten Kopplungselements bewirkt, dass mindestens ein zweites Kopplungselement vorgesehen ist, welches mindestens eine Verzahnung aufweist und welches mit dem von einer Lagerung in dem Exzenterelement freien Element mindestens für die Übertragung eines Drehmoments gekoppelt ist, wobei das erste Kopplungselement und das zweite Kopplungselement derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass die Verzahnung des ersten Kopplungselements und die Verzahnung des zweiten Kopplungselements radial relativ zueinander verschiebbar sind, und wobei das erste Kopplungselement, das zweite Kopplungselement und das Exzenterelement derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass die Verzahnung des ersten Kopplungselements und die Verzahnung des zweiten Kopplungselements bei mindestens zwei Einstellungen des Exzenterelements miteinander kämmen.
Lagereinheit nach einem der Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kopplungselement und das zweite Kopplungselement jeweils nur mit einem Teil ihrer Verzahnungen miteinander kämmen.
Lagereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem angetriebenen Element um die Welle handelt.
Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kopplungselement ein Bestandteil des angetriebenen Elements oder des antreibenden Elements ist.
Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das antreibende Element und das zweite Kopplungselement einteilig ausgestaltet sind.
Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kopplungselement als Zahnrad ausgestaltet ist.
Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kopplungselement als Hohlrad mit mindestens einer Innenverzahnung ausgestaltet ist, und dass das erste Kopplungselement zumindest teilweise innerhalb des zweiten Kopplungselements angeordnet ist.
Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kopplungselement mindestens eine Außenverzahnung aufweist.
Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kopplungselement radial fest gelagert ist.
Lagereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kopplungselement mindestens einen Lagerabschnitt aufweist.