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Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere für eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die
DE 101 10 644 A1 offenbart ein Getriebe mit einem Sonnenrad, mit einem ersten Hohlrad, mit einem relativ zum ersten Hohlrad drehbaren und koaxial zum ersten Hohlrad angeordneten, zweiten Hohlrad und wenigstens ein über jeweilige Verzahnungen mit dem Sonnenrad und mit den Hohlrädern im Eingriff stehenden Planetenradelement. Das Getriebe ist dabei als so genanntes Wolfrom-Getriebe ausgebildet.
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Auch der
DE 197 20 255 A1 ist ein solches Getriebe, welches als Wolfrom-Getriebe ausgebildet ist, als bekannt zu entnehmen.
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Die
DE 10 2008 050 827 A1 offenbart eine Verstellvorrichtung für eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, welche in Einstelllagern gelagert ist und die über eine Verstellwelle verstellbar ist, um die Position der Kurbelwelle zwischen einer Minimalverdichtungslage und einer Maximalverdichtungslage zu ändern. Dabei sind ein Verstellwellenantrieb und ein form- und/oder kraftschlüssig wirkender Verriegelungsmechanismus vorgesehen, welcher eine Verriegelungs- und eine Freilaufposition einnehmen kann. Der Verriegelungsmechanismus verhindert in der Verriegelungsposition eine selbsttätige Verstellung der Kurbelwellenrichtung in Minimalverdichtungslage und/oder Maximalverdichtungslage. Die Verstellvorrichtung umfasst dabei ein als Wolfrom-Getriebe ausgebildetes Getriebe mit einem Sonnenrad, einem ersten Hohlrad, einem relativ zu dem ersten Hohlrad drehbaren und koaxial zum ersten Hohlrad angeordneten, zweiten Hohlrad, und mit wenigstens einem über jeweilige Verzahnungen mit dem Sonnenrad und mit den Hohlrädern im Eingriff stehenden Planetenradelement. Ferner ist wenigstens ein Deckelelement vorgesehen, durch welches das zweite Hohlrad in axialer Richtung des Getriebes auf einer dem ersten Hohlrad abgewandten Stirnseite in einem Überdeckungsbereich überdeckt ist.
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Bei herkömmlichen Wolfrom-Getrieben sind die Hohlräder durch einen kleinen Spalt in axialer Richtung voneinander beabstandet. Dies soll verhindern, dass die Hohlräder bei einer Relativbewegung zueinander aneinander reiben. Dabei ist beispielsweise eines der Hohlräder an einem Gehäuse des Wolfrom-Getriebes festgelegt, während das andere der Hohlräder um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse und zu dem einen Hohlrad drehbar ist.
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Es hat sich gezeigt, dass die Größe des Spalts, bedingt durch eine nicht unerhebliche Toleranzkette, größeren Schwankungen unterworfen ist. Bei der Verwendung eines Wolfrom-Getriebes ohne Planetenträger hat es sich zudem gezeigt, dass sich die Hohlräder relativ zueinander bewegen und sich unerwünschterweise berühren können. Zur Verhinderung kann der Abstand zwischen den Hohlrädern besonders groß ausgebildet werden. Dies führt jedoch zu einer unerwünscht großen Baulänge in axialer Richtung von Getrieberädern und damit des gesamten Wolfrom-Getriebes.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Getriebe einen besonders geringen Bauraumbedarf aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Zur Realisierung eines besonders geringen Bauraumbedarfs sowie einer besonders einfachen Montage des Getriebes ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Deckelelement zumindest mittelbar, vorzugsweise zumindest über ein Axiallagerelement, an der Stirnseite des zweiten Hohlrads abgestützt ist, wobei die Hohlräder mittels des Deckelelements gegeneinander verspannt sind. Durch die gegenseitige Verspannung der Hohlräder in axialer Richtung mittels des Deckelements sind unerwünschte bzw. unerwünscht starke Relativbewegungen der Hohlräder zueinander vermieden. Somit können die Hohlräder nicht aneinander schlagen, woraus Beschädigungen der Hohlräder und Geräusche resultieren könnten.
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Ferner stellt das Getriebe ein vollständig vormontiertes bzw. vormontierbares Modulteil dar, welches zeit- und kostengünstig beispielsweise an der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine montiert werden kann. Darüber hinaus ist das Getriebe selbst auf einfache Weise montierbar, da es eine nur sehr geringe Teileanzahl aufweist.
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Da das Axiallagerelement beispielsweise an dem Deckelelement angeordnet ist, kann auf eine Bearbeitung eines Gehäuseteils, insbesondere eines Kurbelgehäuses, der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, um eine Aufnahme für das Axiallagerelement darzustellen, sowie auf das Vorsehen einer Verdrehsicherung für das Axialelement verzichtet werden. Somit wirkt sich das erfindungsgemäße Getriebe auch positiv auf niedrige Herstellkosten der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine aus.
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Aufgrund der vollständigen Vormontierbarkeit des als Modulteil ausgebildeten Getriebes kann die Gefahr einer fehlerhaften Montage ausgeschlossen oder zumindest sehr gering gehalten werden. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Getriebe unabhängig von der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine als eigenständiges Modulteil auf seine Funktion überprüft werden. Mit anderen Worten muss das Getriebe nicht zu seiner Funktionsüberprüfung an der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, insbesondere an deren Kurbelgehäuse, montiert werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Deckelelement zumindest in einem Teil des Überdeckungsbereichs federnd ausgebildet. Das Deckelelement fungiert somit als Federelement insbesondere nach Art einer Tellerfeder, mittels welcher die Hohlräder, welche beispielsweise zumindest mittelbar aneinander abgestützt sind, in axialer Richtung unter Federkraftbeaufschlagung gegenseitig verspannt sind. Beispielsweise durch Niederspannen des Deckelelements liefert das federnd ausgebildete Deckelement eine Verspannkraft zum gegenseitigen Verspannen der Hohlräder. Außer durch Verändern der Wandstärke kann die Federsteifigkeit des Deckelelements in der üblichen Art auch durch radiales Schlitzen den Erfordernissen angepasst werden.
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Durch die federnde Ausgestaltung des Deckelelements kann auf die Verwendung einer separaten Feder, insbesondere einer separaten Tellerfeder, verzichtet werden, so dass das Getriebe eine nur sehr geringe Teileanzahl aufweist. Daraus resultiert ein geringes Gewicht, ein geringer Bauraumbedarf sowie geringe Kosten für das Getriebe.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Getriebes ist, dass es einen nur sehr geringen Bauraumbedarf aufweist, da in axialer Richtung zwischen den Hohlrädern ein Abstand, insbesondere ein allzu großer Abstand, oder ein Luftspalt nicht vonnöten und nicht vorgesehen ist. Die Gefahr einer Beschädigung der Hohlräder oder Geräusche aufgrund von unerwünschten Relativbewegungen wird bei dem erfindungsgemäßen Getriebe durch die deckelseitige Verspannung der Hohlräder vermieden oder zumindest sehr gering gehalten.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht eines Getriebes für eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Getriebe zwei Hohlräder umfasst, die über ein Axiallagerelement in axialer Richtung gegenseitig verspannt sind.
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Die Fig. zeigt ein Getriebe 10 für eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eines beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Das Getriebe 10 dient dazu, Drehmomente zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses zu wandeln und/oder zu übertragen. Zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses umfasst die Stelleinrichtung beispielsweise ein Stellglied, insbesondere einen Elektromotor, welcher Drehmomente bereitstellen kann. Das Drehmoment wird in das Getriebe 10 eingeleitet, von diesem gewandelt und übertragen.
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Das Getriebe 10 umfasst ein Sonnenrad 12, über welches die von dem Stellglied bereitgestellten bzw. bereitstellbaren Drehmomente in das Getriebe 10 eingeleitet werden. Das Getriebe 10 umfasst ferner eine Mehrzahl von Planetenrädern 14, von denen in der Fig. lediglich ein Planetenrad 14 gezeigt ist. Das Getriebe 10 umfasst des Weiteren ein erstes Hohlrad 16 sowie ein koaxial zum ersten Hohlrad 16 angeordnetes, zweites Hohlrad 18. Während des Betriebs des Getriebes 10 ist das erste Hohlrad 16 unbeweglich, während das zweite Hohlrad 18 um eine Drehachse 20 relativ zum ersten Hohlrad 16 drehbar ist. Auch das Sonnenrad 12 ist um die Drehachse 20 relativ zum ersten Hohlrad 16 drehbar. Die Planetenräder 14 stehen dabei über jeweilige Verzahnungen einerseits mit dem Sonnenrad 12 und andererseits mit den Hohlrädern 16, 18 im Eingriff.
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In der Fig. ist auch eine Wandung 22 eines Kurbelgehäuses 24 der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine erkennbar. Das Getriebe 10 ist beispielsweise an dem Kurbelgehäuse 24 befestigt, wobei das erste Hohlrad 16 am Kurbelgehäuse 24 festgelegt sein kann, so dass sich das erste Hohlrad 16 nicht um die Drehachse 20 relativ zum Kurbelgehäuse 24 drehen kann.
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Auf einer dem zweiten Hohlrad 18 abgewandten Seite des ersten Hohlrads 16 ist das erste Hohlrad 16 mit einem Deckel 26 verbunden, wobei der Deckel 26 auch als Getriebedeckel bezeichnet wird. Mittels des Deckels 26 sind das erste Hohlrad 16 sowie die Planetenräder 14 in axialer Richtung des Getriebes 10 auf der entsprechenden Seite überdeckt. Der Deckel 26 fungiert dabei auch als Radiallagerstelle für das Sonnenrad 12, wobei das Sonnenrad 12 über Wälzlager 28 am Deckel 26 um die Drehachse 20 relativ zum Deckel 26 drehbar gelagert ist. Vorliegend sind die Wälzlager 28 als Kugellager ausgebildet.
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Die Planetenräder 14 sind an einem jeweiligen Bolzen 32 gelagert, so dass die Planetenräder 14 um eine jeweilige Drehachse 34 relativ zum jeweiligen Bolzen 32 drehbar sind. Über den jeweiligen Bolzen 32 sind die Planetenräder 14 an einem nicht gezeigten Planetenträger des Getriebes 10 gelagert, wobei der Planetenträger nicht eigenständig gelagert ist. Der Planetenträger ist optional und dient zur Abstützung von in radialer Richtung wirkenden Abweisekräften, welche aus den Verzahnungen der Hohlräder 16, 18 resultieren.
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Das Getriebe 10 umfasst ferner ein Deckelelement 38, durch welches das zweite Hohlrad 18 in axialer Richtung des Getriebes 10 auf einer dem ersten Hohlrad 16 abgewandten Stirnseite 40 in einem Überdeckungsbereich überdeckt ist. Vorliegend ist das zweite Hohlrad 18 auf der Stirnseite 40 vollständig durch das Deckelelement 38 überdeckt, wobei das Deckelelement 38 auch die Planetenräder 14 vollständig sowie das Sonnenrad 12 teilweise auf der Stirnseite 40 überdeckt. Das Deckelelement 38 ist über Schrauben 42 mit dem unbeweglichen, ersten Hohlrad 16 verbunden. Dies bedeutet, dass sich das zweite Hohlrad 18 während des Betriebs des Getriebes 10 um die Drehachse 20 relativ zu dem Deckelelement 38 dreht. Dabei ist – wie der Fig. zu entnehmen ist – das Deckelelement 38 in radialer Richtung sowie in axialer Richtung von dem zweiten Hohlrad 18 beabstandet.
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Es ist ein Axiallagerelement 44 vorgesehen, welches vorliegend eine Axiallagerscheibe ist und welches in axialer Richtung zwischen dem zweiten Hohlrad 18 und dem Deckelelement 38 angeordnet ist. Dabei ist das Deckelelement 38 über das Axiallagerelement 44 an der Stirnseite 40 des zweiten Hohlrads 18 abgestützt, wobei die Hohlräder 16, 18 mittels des Deckelelements 38 gegeneinander verspannt sind.
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Wie der Fig. zu entnehmen ist, ist dabei weder das Deckelelement 38 noch eines der Hohlräder 16, 18 an dem Kurbelgehäuse 24 bzw. dessen Wandung 22 abgestützt, um die Verspannung der Hohlräder 16, 18 gegeneinander zu realisieren. Vielmehr wird das Deckelelement 38 und seine Verbindung bzw. Verspannung mit dem ersten Hohlrad 16 für die Verspannung der Hohlräder 16, 18 genutzt.
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Zum Verspannen der Hohlräder 16, 18 ist das Axiallagerelement 44 einerseits am Deckelelement 38 und andererseits an einer mit dem zweiten Hohlrad 18 drehfest verbundenen Antriebsscheibe 46 des zweiten Hohlrads 18 auf bzw. an der Stirnseite 40 des zweiten Hohlrads 18 abgestützt.
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Wie der Fig. ferner zu entnehmen ist, ist die Halterung des Axiallagerelements 44 unabhängig von dem Kurbelgehäuse 24 und durch Komponenten des Getriebes 10 vorliegend durch die Antriebsscheibe 46 und das Deckelelement 38 bewirkt. Dabei ist das Axiallagerelement 44 beispielsweise in das Deckelelement 38 eingesetzt. Das Getriebe 10 ist somit als Modulteil vormontierbar und als vormontiertes Modulteil zeit- und kostengünstig an der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, insbesondere an deren Kurbelgehäuse 24, zu befestigen.
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Zur besonders vorteilhaften Verspannung der Hohlräder 16, 18 gegeneinander ist ein Deckelboden 48 des Deckelelements 38 insbesondere durch die relativ geringe Wanddicke des Deckelelements 38 federnd ausgebildet, so dass beim Festschrauben der Schrauben 42 und/oder durch anderweitiges Niederspannen des Deckelelements 38 der Deckelboden 48 gegen die Antriebsscheibe 46 verspannt wird und dadurch eine insbesondere in axialer Richtung wirkende Verspannkraft für die Hohlräder 16, 18 liefert. Mit anderen Worten drückt das Deckelelement 38 über seinen Deckelboden 48 und das Axiallagerelement 44 die Antriebsscheibe 46 und darüber das zweite Hohlrad 18 zumindest mittelbar gegen das erste Hohlrad 16. Das Axiallagerelement 44 sorgt ferner für eine Axiallagerung des zweiten Hohlrads 18 gegen das Deckelelement 38.
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Mit der Antriebsscheibe 46 ist eine Verstellwelle 50 drehfest verbunden, so dass die vom Stellglied bereitgestellten Drehmomente über das Sonnenrad 12, die Planetenräder 14, das zweite Hohlrad 18 und die Antriebsscheibe 46 in die Verstellwelle 50 eingeleitet bzw. übertragen werden. Dadurch kann das Verdichtungsverhältnis der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine über die Verstellwelle 50 eingestellt werden. Vorliegend ist die Verstellwelle 50 über eine Zentralschraube 52 mit der Antriebsscheibe 46 verspannt.
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Zur radialen Lagerung der Verstellwelle 50 ist ein Radiallagerelement 54 vorgesehen, über welches die Verstellwelle 50 in radialer Richtung an der Wandung 22 des Kurbelgehäuses 24 um die Drehachse 20 relativ zum Kurbelgehäuse 24 drehbar gelagert ist.
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Infolge der gegenseitigen Verspannung der Hohlräder 16, 18 können unerwünschte Relativbewegungen der Hohlräder 16, 18 zueinander insbesondere in axialer Richtung und daraus resultierende Beschädigungen auf bauraum- und kostengünstige Weise vermieden werden. Darüber hinaus kann auf eine Bearbeitung des Kurbelgehäuses 24, um eine Aufnahme des Axiallagerelements 44 sowie einer Tellerfeder zum Verspannen der Hohlräder 16, 18 zu realisieren, verzichtet werden, da die Verspannung der Hohlräder 16, 18 sowie die Aufnahme des Axiallagerelements 44 vollständig in das Getriebe 10 integriert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Getriebe
- 12
- Sonnenrad
- 14
- Planetenrad
- 16
- erstes Hohlrad
- 18
- zweites Hohlrad
- 20
- Drehachse
- 22
- Wandung
- 24
- Kurbelgehäuse
- 26
- Deckel
- 28
- Wälzlager
- 32
- Bolzen
- 34
- weitere Drehachse
- 38
- Deckelelement
- 40
- Stirnseite
- 42
- Schraube
- 44
- Axiallagerelement
- 46
- Antriebsscheibe
- 48
- Deckelboden
- 50
- Verstellwelle
- 52
- Zentralschraube
- 54
- Radiallagerelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10110644 A1 [0002]
- DE 19720255 A1 [0003]
- DE 102008050827 A1 [0004]
