DE102012107678A1

DE102012107678A1 - Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part

Info

Publication number: DE102012107678A1
Application number: DE102012107678.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Köster; Costantino Brunetti; Andres Tönnesmann; Karl Krebber-Hortmann
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2032-08-22
Also published as: EP2888457A1; DE102012107678B4; WO2014029524A1

Abstract

Vorrichtungen zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil mit einem ersten Getriebe (32) und einem nachgeschalteten zweiten Getriebe (34), die in Form eines Dreiwellengetriebes funktionieren, sind bekannt.
Um eine robuste Form einer solchen Vorrichtung zur Phasenverschiebung zu schaffen, mit der eine besonders feinfühlige Verstellung mit Spielfreiheit möglich ist, wird vorgeschlagen, dass die Getriebe als Kettengetriebe ausgeführt werden, wobei eine erste Kette (18) oder ein erster Zahnriemen in eine Innenverzahnung (16) eines ersten Hohlrades (14) und eine Außenverzahnung (20) eines ersten Sonnenrades (20) greift und eine zweite Kette (42) oder ein zweiter Zahnriemen in eine Innenverzahnung (46) eines zweiten Hohlrades (44) und eine Außenverzahnung (40) eines zweiten Sonnenrades (36) greift. Die Ketten (18, 42) werden über einen Kettenspanner (24) in die Verzahnungen gedrückt.Devices for phase shifting the rotational angle of a drive part to a driven part with a first transmission (32) and a downstream second transmission (34), which operate in the form of a three-shaft transmission, are known.
In order to provide a robust form of such a device for phase shifting, with a particularly sensitive adjustment with backlash is possible, it is proposed that the transmission are designed as a chain drive, wherein a first chain (18) or a first toothed belt in an internal toothing (16 ) of a first ring gear (14) and an external toothing (20) of a first sun gear (20) engages and a second chain (42) or a second toothed belt in an internal toothing (46) of a second ring gear (44) and an external toothing (40) of a second sun gear (36) engages. The chains (18, 42) are pressed by a chain tensioner (24) in the teeth.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil mit einem ersten Getriebe, welches durch das Antriebsteil angetrieben ist und zumindest ein erstes Hohlrad, ein erstes Sonnenrad und ein erstes Bewegungsübertragungselement aufweist, über welches eine Bewegungskopplung zwischen dem ersten Sonnenrad und dem ersten Hohlrad erfolgt, einem zweiten Getriebe, welches mit dem ersten Getriebe gekoppelt ist und das Abtriebsteil antreibt und zumindest ein zweites Hohlrad, ein zweites Sonnenrad und ein zweites Bewegungsübertragungselement aufweist, über welches eine Bewegungskopplung zwischen dem zweiten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad erfolgt und einem Aktor, über den das erste Getriebe zum zweiten Getriebe phasenverschiebbar ist.The invention relates to a device for phase shifting of the rotational angle of a drive part to a driven part with a first gear which is driven by the drive part and at least a first ring gear, a first sun gear and a first motion transmission element, via which a movement coupling between the first sun gear and the the first ring gear, a second gear, which is coupled to the first gear and drives the driven part and at least a second ring gear, a second sun gear and a second motion transmission element, via which a motion coupling between the second sun gear and the second ring gear and an actuator over which the first gear to the second gear is phase-shifted.

Derartige Vorrichtungen sind insbesondere zur Phasenverschiebung zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors bekannt. Die Phasenverschiebung dient zur variablen Ventilzeitsteuerung zur Verbesserung des Ladungswechselprozesses im Motor. Die verwendeten Aktoren werden elektrisch über einen Elektromotor oder hydraulisch betrieben. Als besonders vorteilhaft zur Phasenverschiebung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle haben sich Dreiwellengetriebe herausgestellt, bei denen die Verschiebung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle über die zwischengeschaltete Stellwelle durchgeführt wird. Dabei werden einerseits Aktoren verwendet, die sich bei nicht gewünschter Verstellung jeweils synchron mit dem Getriebe drehen, oder Aktoren, welche die Stellwelle festhalten, während lediglich das übrige Getriebe dreht. Diese Getriebe bieten alle die Möglichkeit einer stufenlosen und üblicherweise feinfühligen Verstellung.Such devices are known in particular for the phase shift between a crankshaft and a camshaft of an internal combustion engine. The phase shift is used for variable valve timing to improve the charge cycle in the engine. The actuators used are operated electrically via an electric motor or hydraulically. Particularly advantageous for the phase shift between the camshaft and the crankshaft, three-shaft transmissions have been found in which the displacement between the drive shaft and the output shaft via the intermediate control shaft is performed. In this case, on the one hand actuators are used, which rotate in each case not desired adjustment in synchronism with the transmission, or actuators, which hold the actuating shaft, while only rotates the rest of the transmission. These transmissions all offer the possibility of a stepless and usually sensitive adjustment.

So wird beispielsweise in der DE 10 2005 018 956 A1 eine Vorrichtung zur Nockenwellenverstellung einer Brennkraftmaschine offenbart, bei der als Getriebe zwei hintereinandergeschaltete Planetengetriebe dienen, wobei sich die beiden Getriebe das Sonnenrad und die Planetenräder teilen. Durch eine Differenz der Zähnezahl des ersten Hohlrades zum zweiten Hohlrad entsteht bei einer Relativbewegung der Planeten zu den Hohlrädern eine Phasenverschiebung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle.For example, in the DE 10 2005 018 956 A1 discloses a device for camshaft adjustment of an internal combustion engine, in which serve as a transmission two series-connected planetary gear, wherein the two gearings share the sun gear and the planetary gears. By a difference of the number of teeth of the first ring gear to the second ring gear is formed during a relative movement of the planet to the ring gears a phase shift between the crankshaft and the camshaft.

Ein ähnliches Getriebe ist aus der DE 73 37 206 U1 bekannt. Auch dieses Getriebe besteht im Wesentlichen aus zwei hintereinander geschalteten Planetengetrieben, wobei die beiden Planetensätze an einem gemeinsamen Planetenträger befestigt sind. Die Antriebswelle treibt ein erstes Sonnenrad an, wodurch der Planetenträger über die ersten Planetenräder gedreht wird. Hierdurch werden auch die zweiten Planetenräder gedreht, welche diese Bewegung auf das zweite Sonnenrad übertragen, welches drehfest mit dem Abtriebsteil verbunden ist. Somit entsteht eine synchrone Bewegung des Antriebsteils zum Abtriebsteil. Während das zweite Hohlrad im Gehäuse befestigt ist, wird eine Drehung des ersten Hohlrades durch die Selbsthemmung eines außen am Hohlrad angreifenden Aktors verhindert. Eine Phasenverschiebung erfolgt durch ein aktives Drehen am ersten Hohlrad, wodurch die Drehung des Planetenträgers entweder beschleunigt oder verringert wird.A similar gear is out of the DE 73 37 206 U1 known. Also, this transmission consists essentially of two successively connected planetary gears, wherein the two planetary gear sets are attached to a common planet carrier. The drive shaft drives a first sun gear, whereby the planet carrier is rotated over the first planetary gears. As a result, the second planetary gears are rotated, which transmit this movement to the second sun gear, which is rotatably connected to the output member. This results in a synchronous movement of the drive part to the output part. While the second ring gear is mounted in the housing, rotation of the first ring gear is prevented by the self-locking of an outside of the ring gear acting actuator. A phase shift takes place by an active rotation on the first ring gear, whereby the rotation of the planet carrier is either accelerated or reduced.

Diese bekannten Phasensteller nutzen zur Bewegungsübertragung Getriebe mit Zahnrädern. Problematisch ist hierbei jedoch, dass eine weitgehende Spielfreiheit zur Einstellung genauer Winkelverschiebungen erforderlich ist. Um dies zu erreichen, ist es notwendig entweder qualitativ hochwertige und somit kostenintensive Verzahnungen zu nutzen oder zusätzliche Maßnahmen zur Erzeugung einer Spielfreiheit vorzunehmen, welche einen zusätzlichen Montageaufwand und somit ebenfalls steigende Herstellungskosten bewirkt.These known phase adjuster use for transmission of motion gear with gears. The problem here is, however, that a large amount of backlash for setting accurate angular displacements is required. In order to achieve this, it is necessary either to use high-quality and thus cost-intensive gears or to carry out additional measures for generating a backlash, which causes an additional installation effort and thus also increasing production costs.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil bereit zu stellen, mit dem eine möglichst genaue Einstellung des Verschiebungswinkels bei geringen Herstell- und Montagekosten verwirklicht werden kann.It is therefore an object to provide a device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part, with the most accurate adjustment of the displacement angle can be realized with low manufacturing and assembly costs.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.This object is achieved by a phase shifting device having the features of the main claim.

Dadurch, dass als Bewegungsübertragungselemente ein erstes Zugmittel, das in eine Innenverzahnung des ersten Hohlrades und eine Außenverzahnung des ersten Sonnenrades greift, ein zweites Zugmittel, das in eine Innenverzahnung des zweiten Hohlrades und eine Außenverzahnung des zweiten Sonnenrades greift, und ein gemeinsames Vorspannelement dienen, wird ein hochübersetzendes Dreiwellengetriebe geschaffen, welches keine Unwucht aufweist und weitestgehend spielfrei arbeitet. Dabei können relativ kostengünstige Bauteile verwendet werden.Characterized in that as the motion transmission elements, a first traction means, which engages in an internal toothing of the first ring gear and an outer toothing of the first sun gear, a second traction means, which engages in an internal toothing of the second ring gear and an outer toothing of the second sun gear, and a common biasing element is created a highly translating three-shaft gear, which has no imbalance and works largely free of play. In this case, relatively inexpensive components can be used.

Vorzugsweise ist das erste Hohlrad zumindest drehfest mit dem Antriebsteil verbunden. Durch die Wahl des Hohlrades zur drehfesten Befestigung wird eine einfache Zugänglichkeit des Antriebsteiles erreicht, wodurch die Montage erleichtert wird.Preferably, the first ring gear is at least rotatably connected to the drive part. By choosing the ring gear for rotationally fixed attachment easy accessibility of the drive member is achieved, whereby the assembly is facilitated.

In einer weiterführenden Ausführung ist das zweite Hohlrad zumindest drehfest mit dem Abtriebsteil verbunden und die beiden Sonnenräder sind zumindest drehfest miteinander verbunden. Somit sind die am schwersten zugänglichen Teile im Innern des Getriebes als ein Stück zu montieren, während eine Zugänglichkeit von außen zum Abtriebsteil vorhanden ist.In a further embodiment, the second ring gear is at least rotatably connected to the output member and the two sun gears are at least rotatably connected to each other. Thus are to assemble the hardest accessible parts inside the gearbox as one piece while having accessibility from the outside to the stripping section.

Vorzugsweise ist der Aktor zur Phasenverstellung drehfest mit dem Vorspannelement verbunden und triebt dieses an. Die Verstellung erfolgt also über die drehfeste Verbindung des Aktors mit dem Vorspannelement. Entsprechend erfolgt in Phasen ohne Verstellung eine Synchronisation des Aktors zum Antriebsteil. So wird eine sehr feinfühlige Verstellmöglichkeit geschaffen, da eine hohe Anzahl zusätzlicher Umdrehungen des Aktors bei richtiger Wahl der Zahnradgrößen erforderlich sind, um geringe relative Drehwinkeländerungen zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil zu erzeugen.Preferably, the actuator for phase adjustment is rotatably connected to the biasing member and drives it to. The adjustment thus takes place via the rotationally fixed connection of the actuator with the biasing element. Accordingly, in phases without adjustment, a synchronization of the actuator to the drive part. Thus, a very sensitive adjustment is created because a high number of additional revolutions of the actuator with the right choice of gear sizes are required to produce low relative rotational angle changes between drive part and driven part.

In bevorzugter Ausführung ist das Antriebsteil ein Antriebsrad mit Außenverzahnung, welches über eine Kette, einen Riemen oder ein Stirnradgetriebe von einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben ist. Diese Kopplung hat sich bei der Verwendung in Verbrennungsmotoren bewährt. Es entsteht eine zuverlässige und langlebige Bewegungsübertragung.In a preferred embodiment, the drive member is a drive wheel with external teeth, which is driven by a chain, a belt or a spur gear from a crankshaft of an internal combustion engine. This coupling has proven itself for use in internal combustion engines. The result is a reliable and durable motion transmission.

In einer weiterführenden vorteilhaften Ausbildung ist das Antriebsrad einstückig mit dem ersten Hohlrad hergestellt, wodurch zusätzliche Montageschritte zur Verbindung entfallen.In a further advantageous embodiment, the drive wheel is made in one piece with the first ring gear, thereby eliminating additional assembly steps for connection.

Die Bewegung wird dabei direkt über das zweite Hohlrad an eine als Abtriebsteil dienende Nockenwelle eines Ventiltriebs eines Verbrennungsmotors übertragen, so dass auch hier zusätzliche Bauteile zur Bewegungsübertragung entfallen.The movement is transmitted directly via the second ring gear to a camshaft serving as the output part of a valve train of an internal combustion engine, so that additional components for transmission of motion omitted here.

Um ausreichend hohe Übersetzungen zu erreichen, beträgt die Differenz des Quotienten aus der Zähnezahl des ersten Hohlrades und der Zähnezahl des ersten Sonnenrades sowie des Quotienten aus der Zähnezahl des zweiten Hohlrades und der Zähnezahl des zweiten Sonnenrades mindestens 0,1% und maximal 2%.In order to achieve sufficiently high ratios, the difference of the quotient of the number of teeth of the first ring gear and the number of teeth of the first sun gear and the quotient of the number of teeth of the second ring gear and the number of teeth of the second sun gear is at least 0.1% and a maximum of 2%.

Ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis von über 100 wird leicht dadurch erreicht, dass die Zähnezahl des ersten Sonnenrades größer oder kleiner ist als die Zähnezahl des zweiten Sonnenrades und die Zähnezahl des ersten Hohlrades größer oder kleiner ist als die Zähnezahl des zweiten Hohlrades.A desired gear ratio of over 100 is easily achieved in that the number of teeth of the first sun gear is greater or smaller than the number of teeth of the second sun gear and the number of teeth of the first ring gear is greater or smaller than the number of teeth of the second ring gear.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Vorspannelement zwei Schenkel mit einem den Abstand der Schenkel verkleinernden Absatz auf, über die Zugmittel in Richtung der Innenverzahnung der Hohlräder belastet sind. So wird eine Spannung beider Zugmittel durch nur ein gemeinsames Vorspannelement erreicht. Es werden keine zusätzlichen Verbindungselemente benötigt, da die Schenkel des Vorspannelementes axial in das Getriebe geschoben werden können.In a preferred embodiment, the biasing element comprises two legs with a paragraph which reduces the distance between the legs and over which traction means are loaded in the direction of the internal toothing of the ring gears. Thus, a tension of both traction means is achieved by only one common biasing element. There are no additional connecting elements needed because the legs of the biasing member can be pushed axially into the transmission.

In einer vorteilhaften Ausbildung ist der Aktor ein Elektromotor, der in Phasen ohne Phasenverschiebung mit der gleichen Drehzahl dreht wie das Antriebsteil und das Abtriebsteil. So wird eine einfache elektrische Ansteuerung zur Verstellung ermöglicht, wobei gewünschte Drehzahlen über eine Steuereinheit sowie entsprechende Rückmeldungssignale zur Stellungsüberwachung ohne zusätzliche Bauteile zu realisieren sind.In an advantageous embodiment, the actuator is an electric motor that rotates in phases without phase shift at the same speed as the drive part and the output part. Thus, a simple electrical control for adjustment is possible, with desired speeds via a control unit and corresponding feedback signals for position monitoring can be realized without additional components.

Vorzugsweise sind die Zugmittel als Ketten oder Zahnriemen und die Vorspannelemente als Kettenspanner oder Riemenspanner ausgeführt. Hierbei handelt es sich um einfach aufgebaute Zugmittel und Spannelemente.Preferably, the traction means are designed as chains or toothed belt and the biasing elements as a chain tensioner or belt tensioner. These are simply constructed traction means and clamping elements.

Eine besonders kostengünstige Ausführung ergibt sich, wenn die Hohlräder und Sonnenräder, die als Kettenrad dienen, aus Stanzteilen hergestellt sind. Dennoch bleibt das Getriebe belastbar.A particularly cost-effective design results when the ring gears and sun gears, which serve as a sprocket, are made of stampings. Nevertheless, the transmission remains resilient.

Es wird somit eine Vorrichtung zur Phasenverstellung geschaffen, welche kompakt aufgebaut und kostengünstig herstellbar und einfach montierbar ist. Mit dieser Vorrichtung wird gleichzeitig eine besonders feinfühlige Phasenverstellung ermöglicht, welche mit geringen aufzubringenden Drehmomenten durchführbar ist. Aufgrund der verwendeten Ketten oder Riemen wird eine lange Lebensdauer erreicht.There is thus provided a device for phase adjustment, which is compact and inexpensive to produce and easy to install. At the same time a particularly sensitive phase adjustment is made possible with this device, which can be carried out with low applied torques. Due to the chains or belts used a long life is achieved.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment is shown in the figures and will be described below.

1 zeigt eine Seitenansicht eines Getriebes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Phasenverschiebung in schematischer Darstellung. 1 shows a side view of a transmission of a device according to the invention for phase shift in a schematic representation.

2 zeigt eine Kopfansicht der verwendeten Getriebe in schematischer Darstellung, wobei einige Teile zum besseren Verständnis transparent dargestellt sind. 2 shows a top view of the gears used in a schematic representation, with some parts are shown transparent for clarity.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil besteht aus dem als Antriebsrad 10 ausgebildeten Antriebsteil und dem als Nockenwelle 12 ausgebildeten Abtriebsteil. Das Antriebsrad 10 ist als Kettenrad und einstückig mit einem ersten Hohlrad 14 ausgebildet, in dessen Innenverzahnung 16 als erstes Zugmittel eine erste Kette 18 greift. Diese Kette 18 wiederum greift in eine Außenverzahnung 20 eines ersten Sonnenrades 22, welches drehbar gelagert ist. Die Kette 18 wird über einen als Vorspannelement dienenden Kettenspanner 24 in Eingriff mit der Innenverzahnung 16 des Hohlrades 14 und der Außenverzahnung 20 des Sonnenrades 22 gehalten. Hierzu weist der Kettenspanner 24 zwei radial gegenüberliegende Schenkel 26, 28 auf, die einen äußeren Abstand zur Drehachse aufweisen, welcher im Wesentlichen dem Innenradius des Hohlrades 14 gemindert um die Dicke der Glieder 30 der Kette 18 entspricht. Das erste Sonnenrad 22 bildet gemeinsam mit der ersten Kette 18, dem Kettenspanner 24 sowie dem ersten Hohlrad 14 ein erstes Getriebe 32.The device according to the invention for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part consists of the drive wheel 10 trained drive part and as a camshaft 12 trained output part. The drive wheel 10 is as a sprocket and integral with a first ring gear 14 formed in the internal toothing 16 as the first traction means a first chain 18 attacks. This necklace 18 in turn engages in external teeth 20 a first sun gear 22 , which is rotatably mounted. The chain 18 is a serving as a biasing element chain tensioner 24 in engagement with the internal toothing 16 of ring gear 14 and the external teeth 20 of the sun wheel 22 held. For this purpose, the chain tensioner 24 two radially opposite legs 26 . 28 on, which have an outer distance to the axis of rotation, which is substantially the inner radius of the ring gear 14 reduced by the thickness of the links 30 the chain 18 equivalent. The first sun wheel 22 forms together with the first chain 18 , the chain tensioner 24 and the first ring gear 14 a first transmission 32 ,

Die Bewegung dieses ersten Getriebes 32 wird auf ein zweites Getriebe 34 übertragen, indem das erste Sonnenrad 22 mit einem zweiten Sonnenrad 36 auf einem gemeinsamen, um eine Drehachse drehbaren Sonnenradträger 38 befestigt wird. In eine Außenverzahnung 40 des zweiten Sonnenrades 36 greift eine zweites Zugmittel in Form einer zweiten Kette 42, über welche die Bewegung auf ein zweites Hohlrad 44 übertragen wird, welches eine Innenverzahnung 46 aufweist, in die die Kette 42 greift. Das Hohlrad 44 ist über einen Hohlradträger 48 fest mit der als Abtriebsteil dienenden Nockenwelle 12 verbunden.The movement of this first transmission 32 gets on a second gear 34 transmitted by the first sun gear 22 with a second sun gear 36 on a common, rotatable about a rotation axis sun gear 38 is attached. In an external toothing 40 of the second sun wheel 36 engages a second traction means in the form of a second chain 42 , about which the movement on a second ring gear 44 is transmitted, which is an internal toothing 46 has, in which the chain 42 attacks. The ring gear 44 is via a ring gear 48 firmly with the camshaft serving as the output part 12 connected.

Um ein Eingreifen der Kette 42 in die Verzahnungen 40, 46 sicherzustellen, wird die Kette 42 wie auch die Kette 18 über den als Vorspannelement dienenden Kettenspanner 24 in die Innenverzahnung 46 des Hohlrades 44 gedrückt. Hierzu weist der Kettenspanner 24 an seinen beiden Schenkeln 26, 28 jeweils einen Absatz 50, 52 auf, von dem aus sich die Schenkel 26, 28 mit vermindertem Durchmesser vom ersten Getriebe 32 in das zweite Getriebe 34 erstrecken. Der Abstand dieser Fortsätze 54, 56 zur Drehachse entspricht wiederum im Wesentlichen dem Innenradius des zweiten Hohlrades 44 gemindert um die Dicke der Glieder 30 der Kette 42.To an intervention of the chain 42 into the gears 40 . 46 make sure the chain is 42 as well as the chain 18 over the tensioner element used as a chain tensioner 24 in the internal toothing 46 of the ring gear 44 pressed. For this purpose, the chain tensioner 24 on his two thighs 26 . 28 one paragraph each 50 . 52 on, from which the legs 26 . 28 with reduced diameter from the first gearbox 32 in the second gearbox 34 extend. The distance between these extensions 54 . 56 to the axis of rotation corresponds in turn substantially to the inner radius of the second ring gear 44 reduced by the thickness of the links 30 the chain 42 ,

Der Kettenspanner 24 läuft in Phasen ohne Drehwinkelverstellung mit der Drehzahl des Antriebsrades 10 um. Der Antrieb wird durch einen als Aktor 58 wirkenden Elektromotor verwirklicht, der entsprechend angesteuert wird und über eine Antriebswelle 60 mit dem Kettenspanner 24 fest verbunden ist. In diesem Fall laufen beide Getriebe 32, 34 sowie der Kettenspanner 24, sowie die Nockenwelle 12 und das Antriebsrad 10 mit gleicher Drehzahl als Gesamtpaket um.The chain tensioner 24 runs in phases without rotational angle adjustment with the speed of the drive wheel 10 around. The drive is activated by an actuator 58 acting electric motor realized, which is driven accordingly and via a drive shaft 60 with the chain tensioner 24 is firmly connected. In this case, both gears are running 32 . 34 as well as the chain tensioner 24 , as well as the camshaft 12 and the drive wheel 10 at the same speed as a complete package.

Soll nun eine Phasenverschiebung zwischen dem Antriebsrad 10 und der Nockenwelle 12 erreicht werden, wird der Aktor 58 mit einer anderen Drehzahl als das Antriebsrad 10 angetrieben. Eine Drehwinkelverschiebung kommt dabei durch die Differenz der Quotienten der Zähnezahlen vom jeweiligen Hohlrad 14, 44 zum Sonnenrad 22, 36, also durch den Unterschied der Übersetzung des ersten Getriebes 32 und des zweiten Getriebes 34 zustande. Wird, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, für das erste Hohlrad 14 eine Zähnezahl von 34, für das erste Sonnenrad 22 eine Zähnezahl von 22, für das zweite Sonnenrad 36 eine Zähnezahl von 18 und für das zweite Hohlrad eine Zähnezahl von 28 gewählt, ergibt sich eine Übersetzung zwischen der Drehzahl des Elektromotors und der Drehzahl der Nockenwelle von i = 154.If now a phase shift between the drive wheel 10 and the camshaft 12 be achieved, the actor becomes 58 at a different speed than the drive wheel 10 driven. A rotation angle shift comes from the difference of the quotients of the numbers of teeth from the respective ring gear 14 . 44 to the sun wheel 22 . 36 So by the difference of the translation of the first gear 32 and the second transmission 34 conditions. Is, as shown in the embodiment, for the first ring gear 14 a number of teeth of 34 , for the first sun wheel 22 a number of teeth of 22 , for the second sun wheel 36 a number of teeth of 18 and for the second ring gear a number of teeth of 28 selected, there is a translation between the speed of the electric motor and the speed of the camshaft of i = 154.

Dies bedeutet, dass es für eine zusätzliche Umdrehung der Nockenwelle 12 im Vergleich zum Antriebsrad 10 notwendig wäre, den Elektromotor einhundertvierundfünfzig zusätzliche Umdrehungen im Vergleich zum Antriebsrad 10 durchführen zu lassen. Für eine Phasenverschiebung in entgegengesetzter Drehrichtung müsste eine entsprechende Anzahl Umdrehungen weniger erfolgen. Bei der Verwendung im Verbrennungsmotor ist der Nockenwellenphasenwinkel auf einen Drehwinkelverstellbereich von etwa 50° beschränkt.This means that it is for an additional revolution of the camshaft 12 in comparison to the drive wheel 10 would be necessary, the electric motor one hundred and fifty-four additional revolutions compared to the drive wheel 10 to have carried out. For a phase shift in the opposite direction of rotation a corresponding number of revolutions should be less. When used in the internal combustion engine, the camshaft phase angle is limited to a rotational angle adjustment range of about 50 °.

Es wird deutlich, dass die gesamte Vorrichtung eine gemeinsame Drehachse ohne Unwuchten aufweist. Durch die hohen zu erreichenden Übersetzungsverhältnisse können gewünschte Drehwinkelverschiebungen sehr feinfühlig mit geringen notwendigen Antriebskräften durchgeführt werden. Dies gelingt nicht zuletzt dadurch, dass diese Zugmittelgetriebe beinahe spielfrei sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist äußerst robust und einfach zu montieren. Zusätzlich können kostengünstige Einzelteile verwendet werden.It becomes clear that the entire device has a common axis of rotation without imbalances. Due to the high gear ratios to be achieved, desired rotational angle shifts can be carried out very sensitively with little necessary drive forces. This is achieved not least by the fact that these traction mechanism are almost free of play. The device according to the invention is extremely robust and easy to assemble. In addition, inexpensive items can be used.

Es sollte deutlich sein, dass verschiedene konstruktive Modifikationen im Vergleich zu den beschriebenen Ausführungsformen möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. So können andere gewünschte Übersetzungen gewählt werden oder die beschriebene Vorrichtung auch für andere Anwendungen gegebenenfalls mit für die Anwendung angepasster Übersetzung verwendet werden. Gegebenenfalls ist auch ein Austausch der Antriebs-, Abtriebs- und Verstellwellen dieses Dreiwellengetriebes denkbar, wie dies auch für Dreiwellenzahnradgetriebe bekannt ist. Die Ketten können auch durch Zahnriemen oder andere Zugmittel ersetzt werden.It should be clear that various design modifications are possible in comparison to the described embodiments, without departing from the scope of the main claim. Thus, other desired translations can be selected or the device described can also be used for other applications, if appropriate with a translation adapted for the application. Optionally, an exchange of the drive, driven and adjusting of this three-shaft transmission is conceivable, as is also known for three-shaft gear. The chains can also be replaced by toothed belts or other traction means.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005018956 A1 [0003]
DE 7337206 U1 [0004]

Claims

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part with a first transmission ( 32 ), which is driven by the drive part and at least a first ring gear ( 14 ), a first sun wheel ( 22 ) and a first motion transmission element, via which a movement coupling between the first sun gear ( 22 ) and the first ring gear ( 14 ), a second transmission ( 34 ), which with the first transmission ( 32 ) and drives the driven part and at least one second ring gear ( 44 ), a second sun gear ( 36 ) and a second motion transmission element, via which a movement coupling between the second sun gear ( 36 ) and the second ring gear ( 44 ) and an actuator ( 58 ) over which the first transmission ( 32 ) to the second transmission ( 34 ) is phase-shiftable, characterized in that as motion transmission elements a first traction means ( 18 ), which in an internal toothing ( 16 ) of the first ring gear ( 14 ) and an outer toothing ( 20 ) of the first sun wheel ( 22 ), a second traction means ( 42 ), which in an internal toothing ( 46 ) of the second ring gear ( 44 ) and an outer toothing ( 40 ) of the second sun gear ( 36 ) and a common biasing element ( 24 ) serve.

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to claim 1, characterized in that the first ring gear ( 14 ) is at least rotatably connected to the drive part.

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of claims 1 or 2, characterized in that the second ring gear ( 44 ) is connected at least rotationally fixed to the output part and the two sun gears ( 22 . 36 ) are connected to each other at least rotationally fixed.

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 58 ) for phase adjustment rotationally fixed with the biasing member ( 24 ) and drives this.

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to an output part according to one of the preceding claims, characterized in that the drive part is a drive wheel ( 10 ) is externally toothed, which is driven by a chain, a belt or a spur gear from a crankshaft of an internal combustion engine.

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to an output part according to one of the preceding claims, characterized in that the drive wheel ( 10 ) in one piece with the first ring gear ( 14 ) is made.

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to an output part according to one of the preceding claims, characterized in that the output part is a camshaft ( 12 ) is a valvetrain of an internal combustion engine.

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims, characterized in that the difference of the quotient of the number of teeth of the first ring gear ( 14 ) and the number of teeth of the first sun gear ( 22 ) and the quotient of the number of teeth of the second ring gear ( 44 ) and the number of teeth of the second sun gear ( 36 ) is at least 0.1% and at most 2%.

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to an output part according to one of the preceding claims, characterized in that the number of teeth of the first sun gear ( 22 ) is greater or smaller than the number of teeth of the second sun gear ( 36 ).

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims, characterized in that the number of teeth of the first ring gear ( 14 ) is greater or smaller than the number of teeth of the second ring gear ( 44 ).

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to an output part according to one of the preceding claims, characterized in that the biasing means ( 24 ) two legs ( 26 . 28 ) with a distance of the legs ( 26 . 28 ) decreasing paragraph ( 50 . 52 ), via which the traction means ( 18 . 42 ) in the direction of the internal toothing ( 16 . 46 ) of the ring gears ( 14 . 44 ) are loaded.

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 58 ) is an electric motor which rotates in phases without phase shift at the same speed as the drive part and the driven part.

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to an output part according to one of the preceding claims, characterized in that the traction means as chains ( 18 . 42 ) or timing belt are executed and the Preload elements as chain tensioners ( 24 ) or belt tensioner are executed.

Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to an output part according to one of the preceding claims, characterized in that the ring gears ( 14 . 44 ) and sun wheels ( 22 . 36 ) are made of stampings.