DE102013015844A1 - Transmission device with eccentric lantern component - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehwinkelverstellbare Übertragungsvorrichtung mit einem Antriebsrad und einem Abtriebsrad, die koaxial zu einer Drehachse der Übertragungsvorrichtung angeordnet sind sowie mit einem umlaufenden Transmitterelement und einer Aktuierungseinrichtung. Das Transmitterelement ist exzentrisch zur Drehachse angeordnet und als Triebstockelement ausgebildet. Das Triebstockelement weist eine exzentrisch zur Drehachse angeordnete Transmitterscheibe mit einer Vielzahl von Bolzen auf, die konzentrisch zur Transmitterscheibe relativ zur Stirnseite der Scheibe vorstehen. Das Triebstockelement steht dabei bereichsweise mit dem Antriebsrad und dem Abtriebsrad in Eingriff und ist mittels eines Exzenterabschnitts der Aktuierungseinrichtung exzentrisch zur Drehachse bewegbar, um das Antriebsrad und das Abtriebsrad relativ zueinander zu bewegen. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine invertierte Ausführungsform in der das Antriebsrad und das Abtriebsrad als Triebstockelemente ausgebildet sind, die jeweils in eine Triebstockverzahnung an der Transmitterscheibe eingreifen. Die Erfindung findet Anwendung in einem Nockenwellenversteller für einen Verbrennungsmotor mit einer solchen drehwinkelverstellbaren Übertragungsvorrichtung.The present invention relates to a drehwinkelverstellbare transmission device having a drive wheel and a driven wheel, which are arranged coaxially to a rotational axis of the transmission device and with a rotating transmitter element and an actuator. The transmitter element is arranged eccentrically to the axis of rotation and designed as a driving stick element. The drive rod element has an eccentric to the axis of rotation arranged transmitter disc with a plurality of bolts which project concentrically to the transmitter disc relative to the end face of the disc. The drive rod element is partially in engagement with the drive wheel and the output gear and is eccentrically movable by means of an eccentric portion of the actuator to the axis of rotation to move the drive wheel and the driven gear relative to each other. Furthermore, the invention relates to an inverted embodiment in which the drive wheel and the driven gear are designed as drive stick elements, which respectively engage in a drive rack toothing on the transmitter disk. The invention finds application in a camshaft adjuster for an internal combustion engine with such a rotationally adjustable transmission device.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehwinkelverstellbare Übertragungsvorrichtung mit einem Antriebsrad und einem Abtriebsrad, wobei das Antriebsrad und das Abtriebsrad koaxial zu einer Drehachse der Übertragungsvorrichtung angeordnet sind, sowie mit einem exzentrisch zur Drehachse umlaufenden Transmitterelement und einer Aktuierungseinrichtung, wobei die die Aktuierungseinrichtung einen auf das Transmitterelement wirkenden Exzenterabschnitt aufweist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf einen entsprechenden Nockenwellenversteller für einen Verbrennungsmotor.The present invention relates to a drehwinkelverstellbare transmission device having a drive wheel and a driven wheel, wherein the drive wheel and the driven gear are arranged coaxially to a rotational axis of the transmission device, and with an eccentric to the rotation axis rotating transmitter element and an actuator, wherein the actuation means acting on the transmitter element Exzenterabschnitt has. Furthermore, the invention relates to a corresponding camshaft adjuster for an internal combustion engine.
Herkömmliche Planetengetriebe werden in der Technik als ein- oder mehrstufige Getriebe für sehr unterschiedliche Anwendungen eingesetzt. Dabei können die Planetengetriebe als Zahnradgetriebe oder Reibradgetriebe ausgebildet sein und neben gestellfesten Achsen, die ihre Position im Getriebegehäuse nicht verändern, auch umlaufende Achsen aufweisen, die auf Kreisbahnen im Getriebe umlaufen. Neben der Übersetzung einer Drehbewegung lassen sich mit Planetengetriebe in einfacher Weise Additions- oder Verteilungsgetriebe realisieren. Da Planetengetriebe immer mindestens zwei gestellfeste Wellen sowie eine umlaufende Welle aufweisen, erfolgt im Gegensatz zu einfachen einstufigen Standgetrieben immer mindestens eine zweifache Übersetzung in jeder Getriebestufe mit einem insgesamt relativ hohen Übersetzungsverhältnis. Bei der Anordnung eines äußeren Hohlrads und eines inneren Sonnenrads in einer Ebene lässt sich ein besonders kurz bauendes Planetengetriebe realisieren.Conventional planetary gear are used in the art as a single or multi-stage gear for very different applications. In this case, the planetary gear can be designed as a gear transmission or friction gear and next frame fixed axes that do not change their position in the gear housing, also have rotating axes that rotate on circular paths in the transmission. In addition to the translation of a rotary motion can be realized with planetary gear in a simple way addition or distribution gear. Since planetary gear always have at least two frame-fixed shafts and a rotating shaft, in contrast to simple single-stage stationary transmissions is always at least a two-fold ratio in each gear stage with a relatively high overall ratio. In the arrangement of an outer ring gear and an inner sun gear in a plane can be realized a particularly short-built planetary gear.
Die Möglichkeit eines Planetengetriebes bei einem Dreiwellenbetrieb zwei Wellen zum Antrieb des Getriebes zu verwenden und immer eine Welle zum Abtrieb einzusetzen ermöglicht ein großes Spektrum unterschiedlicher Anwendungen, beispielsweise zum Antrieb von Hybridfahrzeugen. Auch drehwinkelverstellbare Übertragungsvorrichtungen, die zur Leistungssteigerung und Kraftstoffeinsparung in modernen Verbrennungsmotoren als Nockenwellenversteller eingesetzt werden, sind üblicherweise als einstufige oder mehrstufige Planetengetriebe ausgeführt. Hierbei steuert die zweite Antriebswelle die Drehwinkelverstellung zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle.The possibility of a planetary gear in a three-shaft operation to use two shafts to drive the transmission and always use a shaft for output allows a wide range of different applications, such as the drive of hybrid vehicles. Also angle-adjustable transmission devices that are used to increase performance and fuel economy in modern internal combustion engines as a camshaft adjuster, are usually designed as single-stage or multi-stage planetary gear. Here, the second drive shaft controls the rotational angle adjustment between the first drive shaft and the output shaft.
Nockenwellenversteller ermöglichen während des Betriebs von Verbrennungsmotoren eine Anpassung der Ventilöffnungszeiten auf das Lastverhalten des Motors. Die Veränderung der Überschneidungszeiten der Auslassventile und Einlassventile ermöglicht neben einer Kraftstoffeinsparung sowie einem Leistungs- und Drehmomentgewinn auch eine Emissionsreduzierung, die im Hinblick auf ständig steigende Anforderung zur Erfüllung von Abgasnormen wichtig ist.Camshaft adjusters allow the valve opening times to be adapted to the load behavior of the engine during operation of internal combustion engines. The variation in exhaust valve and intake valve overlap times, in addition to saving fuel and gaining power and torque, also allows emission reduction, which is important in view of ever-increasing requirements for meeting emission standards.
Neben Planetengetrieben werden als Nockenwellenversteller eine ganze Reihe unterschiedlicher Konstruktionen und Konzepte drehwinkelverstellbarer Übertragungsvorrichtungen eingesetzt. Am weitesten verbreitet sind heutzutage hydraulische Nockenwellenversteller, die auf einem aus der Hydrauliktechnik bekannten Schwenkmotor basieren, der zur Steigerung des übertragbaren Moments mit mehreren Flügeln ausgestattet ist. Hydraulische Nockenwellenversteller werden im Verbrennungsmotor über den Motorölkreislauf angetrieben, weshalb die Funktion des Nockenwellenversteller von dem Druck und der Temperatur des Motoröls abhängt und damit von der Betriebstemperatur und der Drehzahl des Verbrennungsmotors.In addition to planetary gearboxes, a whole series of different constructions and concepts of angle-angle-adjustable transmission devices are used as camshaft adjusters. Most widely used today are hydraulic camshaft adjusters which are based on a known from hydraulic technology swing motor, which is equipped to increase the transmittable torque with multiple wings. Hydraulic camshaft adjusters are driven in the engine via the engine oil circuit, which is why the function of the camshaft adjuster depends on the pressure and the temperature of the engine oil and thus on the operating temperature and the speed of the internal combustion engine.
Darüber hinaus sind elektrische Nockenwellenversteller bekannt, die unabhängig vom Öldruck funktionieren. Durch den elektrischen Antrieb des Nockenwellenverstellers lassen sich diese auch bei einem außer Betrieb befindlichen Verbrennungsmotor verstellen und es können zusätzliche Hydraulikpumpen im Motorölkreislauf vermieden werden. Die
Die im Stand der Technik bekannten Nockenwellenversteller oder drehwinkelverstellbare Übertragungsvorrichtungen weisen je nach Konstruktion und Ausführungsart verschiedene Probleme auf. Während bei hydraulischen Schwenkmotoren eine negative Abhängigkeit vom Druck und der Temperatur des Motoröls besteht, weisen entsprechende Nockenwellenversteller mit elektrischem Antrieb Nachteile bei der Verstellgeschwindigkeit, der erforderlichen Antriebsenergie, der Selbsthemmung oder der Laufruhe auf, insbesondere bei einer Ausgestaltung als Exzentergetrieben.The known in the art camshaft adjuster or drehwinkelverstellbare transmission devices have different problems depending on the construction and design. While there is a negative dependence on the pressure and the temperature of the engine oil in hydraulic swivel motors, corresponding camshaft adjusters with electric drive have disadvantages in terms of the adjustment speed, the required drive energy, self-locking or smoothness, in particular in the case of an embodiment as eccentric drives.
Obwohl sich die in der Technik bekannten Konstruktionen und Konzepte zur Nockenwellenverstellung beim Einsatz in modernen Verbrennungsmotoren insgesamt bewährt haben, bestehen gerade im Hinblick auf die in der Automobilindustrie üblichen großen Stückzahlen kontinuierliche Bestrebungen, verbesserte Konstruktionen zu realisieren und bestehende Probleme zu beseitigen oder zu minimieren. Weiterhin besteht im Hinblick auf die fortschreitende Innovationstätigkeit zur Effizienzsteigerung von Verbrennungsmotoren generell die Notwendigkeit nach neuen Lösungswegen zu suchen, um eingesetzte Konstruktionen durch optimierte oder kostengünstigere Konzepte zu ersetzen.Although the well-known in the art constructions and concepts for camshaft adjustment when used in modern internal combustion engines have proven overall, especially in view of the usual in the automotive industry large numbers of continuous efforts to realize improved designs and eliminate or minimize existing problems. Furthermore, in view of the continuing innovation activity for increasing the efficiency of internal combustion engines, there is generally a need to search for new solutions to replace the designs used by optimized or less expensive concepts.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine drehwinkelverstellbare Übertragungsvorrichtung bereitzustellen, um die im Stand der Technik bekannten Probleme von Übertragungsvorrichtungen mit einer relativen Verstellung von zwei Antriebsbauteilen zu verbessern sowie um eine hohe Positioniergenauigkeit und Betriebssicherheit bei einem möglichst geringen Herstellungsaufwand zu ermöglichen.The present invention is therefore based on the object to provide a drehwinkelverstellbare transmission device to improve the known in the prior art problems of transmission devices with a relative adjustment of two drive components and to allow a high positioning accuracy and reliability at the lowest possible manufacturing cost.
Diese Aufgabe wird für eine gattungsgemäße drehwinkelverstellbare Übertragungsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Transmitterelement als Triebstockelement ausgebildet ist, wobei das Triebstockelement eine exzentrisch zur Drehachse angeordnete Transmitterscheibe mit einer Vielzahl von Bolzen aufweist, die konzentrisch zu dieser Transmitterscheibe relativ zu einer ersten Stirnseite der Transmitterscheibe vorstehen, wobei das Triebstockelement bereichsweise mit dem Antriebsrad und bereichsweise mit dem Abtriebsrad in Eingriff steht, und wobei das Triebstockelement über die Transmitterscheibe mittels des Exzenterabschnitts exzentrisch um die Drehachse bewegbar ist, um das Antriebsrad und das Abtriebsrad relativ zueinander zu bewegen. Durch den Einsatz von Triebstockelementen, die auf der Seite der Antriebs- und Abtriebsräder mit geeigneten Formschlusselementen in Eingriff stehen, beispielsweise Triebstockräder, Zahnräder oder Wellenbänder, kann in drehwinkelverstellbaren Übertragungsvorrichtungen oder Getriebeeinrichtungen auf die Verwendung präzisionsgeschliffener oder verspannter Zahnräder verzichtet werden, wodurch sich ein Hauptkostenträger der Produktion leistungsverzweigender Getriebe einsparen lässt. Dabei bestehen geeignete Triebstockelemente im Allgemeinen aus mindestens einer Scheibe auf der in regelmäßigem Abstand konzentrisch zum Mittelpunkt der Scheibe eine Vielzahl von Bolzen vorgesehen sind, die in zugehörigen Bohrungen auf der Scheibe verschweißt oder vernietet sind, bzw. anderweitig befestigt sind und senkrecht relativ zu der jeweiligen Stirnseite vorstehen, d. h. achsparallel zur Scheibenachse sind. Bei der Kraftumlenkung des Triebstockelements auf das Antriebsrad und das Abtriebsrad werden die Bolzen im Wesentlichen auf Scherung beansprucht, so dass der sonst auftretende Verschleiß der Verzahnungen von Getriebebauteilen reduziert werden kann.This object is achieved for a generic drehwinkelverstellbare transmission device according to the invention in that the transmitter element is formed as a driving stick element, wherein the lumbar element has an eccentric to the axis of rotation arranged transmitter disc with a plurality of bolts which project concentrically relative to this transmitter disc relative to a first end face of the transmitter disc, wherein the drive block element is partially in engagement with the drive wheel and partially with the output gear, and wherein the drive rod element is eccentrically movable about the axis of rotation about the transmitter disc by means of the eccentric to move the drive wheel and the driven gear relative to each other. Through the use of driving stick elements, which are on the side of the drive and driven gears with suitable interlocking elements engaged, for example, drive sticks, gears or shaft bands, can be dispensed in drehwinkelverstellbaren transmission devices or transmission devices on the use of precision ground or braced gears, resulting in a main cost of the carrier Saves production power-splitting transmission. In this case, suitable drive elements generally consist of at least one disc on which at regular intervals concentric with the center of the disc a plurality of bolts are provided, which are welded or riveted in associated holes on the disc, or otherwise secured and perpendicular relative to the respective Protruding front side, d. H. are axially parallel to the disk axis. In the power deflection of the drive lumber element on the drive wheel and the output gear, the bolts are essentially subjected to shear, so that the otherwise occurring wear of the teeth of transmission components can be reduced.
Im herkömmlichen Einsatz werden Triebstockelemente für langsame Antriebselemente in verschmutzungsreichen Umgebungen eingesetzt, beispielsweise im Bergbau, wo auch große Verschmutzungen nicht zu Funktionsstörungen eines Antriebs führen dürfen. Neben der Begrenzung auf vergleichsweise nur geringe Antriebsgeschwindigkeiten können Triebstockelemente dabei auch nur relativ geringe Kräfte übertragen, da in herkömmlichen Anwendungen die zugehörigen Triebstockräder am Grundkreis stark ausgerundet sind und der Zahnfuß dadurch geschwächt ist. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Einsatz von Triebstockelementen werden bei einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung Triebstockelemente sowohl für hohe Geschwindigkeiten als auch für relativ hohe Kräfte eingesetzt.In conventional use, drive train elements for slow drive elements are used in polluting environments, for example in mining, where even large contamination may not lead to malfunction of a drive. In addition to the limitation to comparatively only low driving speeds, driving stick elements can transmit only relatively small forces, since in conventional applications the associated driving stick wheels are strongly rounded off at the base circle and the tooth root is thereby weakened. In contrast to the conventional use of driving stick elements, drive element elements are used both for high speeds and for relatively high forces in a transmission device according to the invention.
Während heute übliche drehwinkelverstellbare Übertragungsvorrichtungen im Bereich hoher Übersetzungen, insbesondere als Nockenwellenversteller in Verbrennungsmotoren, meist durch mehrstufige Planetengetriebe realisiert werden, deren Nebenantrieb mit einem entsprechend hochdrehenden Motor versehen ist, ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung eine ein- oder mehrstufige Übertragungsvorrichtung, die durch das integrative Zusammenwirken dreier rotierender Komponenten und einer Aktuierungseinrichtung, trotz eines kleinen Bauraums eine direkte, sehr hohe Untersetzung ermöglicht. Die erfindungsgemäße Konstruktion ist keine bloße Zusammenstellung teiloptimierter Komponenten, sondern vielmehr eine integrale, aufeinander angepasste, komplexe Konstruktion eines intelligenten Systems zur Leistungsübertragung.While today usual drehwinkelverstellbare transmission devices in the range of high translations, especially as a camshaft adjuster in internal combustion engines, are usually realized by multi-stage planetary gear, the power take-off is provided with a correspondingly high-revving motor, the solution of the invention enables a single or multi-stage transmission device, the threes by the integrative interaction rotating components and an actuator, despite a small space a direct, very high reduction possible. The construction according to the invention is not a mere compilation of partially optimized components, but rather an integral, matched, complex construction of an intelligent system for power transmission.
Das zentrale Element dieser erfindungsgemäßen drehwinkelverstellbaren Übertragungsvorrichtung ist dabei das als Triebstockelement ausgebildete Transmitterelement, das bereichsweise mit dem Antriebsrad und bereichsweise mit dem Abtriebsrad in Eingriff steht und exzentrisch zur Drehachse positioniert ist. Hierbei ermöglicht das Triebstockelement durch seine besondere Formgebung als eingebetteter, starrer nicht elastischer Taumelkörper beim Eingriff in das Antriebsrad und das Abtriebsrad eine Kraftverstärkung in Art der Keilwirkung. Durch die exzentrische Anordnung der kreisförmigen Transmitterscheibe, einer flachen Zylinderscheibe mit einer konzentrischen Ausnehmung, dessen Radius um ein Vielfaches höher ist als dessen Dicke und dessen Hauptachse achsparallel versetzt zur Drehachse der Übertragungsvorrichtung ist, kommt es bei einer Aktuierung des Transmitterelements durch den Exzenterabschnitts der Aktuierungseinrichtung zu einer taumelnden Bewegung der Transmitterscheibe mit einer Änderung der Achsenlage der Scheibe, die sich mit der Exzentrizität ε um die Drehachse herum dreht.The central element of this rotary angle adjustable transmission device according to the invention is the transmitter element designed as a drive element which is partially in engagement with the drive wheel and partially with the output gear and is positioned eccentrically to the axis of rotation. In this case, the lantern element by its special shape as an embedded, rigid non-elastic wobble body when engaging in the drive wheel and the output gear allows a power gain in the manner of wedging action. Due to the eccentric arrangement of the circular transmitter disk, a flat cylindrical disk with a concentric recess whose radius is many times higher than the thickness and the main axis offset axially parallel to the axis of rotation of the transmission device, it comes with an actuation of the transmitter element through the eccentric of the actuator a wobbling movement of the transmitter disc with a change in the axial position of the disc, which rotates with the eccentricity ε around the axis of rotation.
Während die taumelnde Transmitterscheibe und die relativ zu einer ersten Stirnseite vorstehenden Bolzen radiale Bewegungen zur Drehachse ausführen, kommt es am Antriebsrad und Abtriebsrad zu einer tangential wirkenden Kraft, die zu einer Relativbewegung führt. Dabei ist die Konstruktion von Antriebsrad, Abtriebsrad und Transmitterelement so abgestimmt, dass die kreisförmige Transmitterscheibe eine außermittige, taumelnde Kreisbewegung mit der Exzentrizität ε zur Drehachse ausführt. Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion auf Basis eines exzentrisch umlaufenden, taumelnden Triebstockelements lassen sich je nach Ausführung und Anordnung der Elemente große Untersetzungen erreichen. Beim Hauptanwendungsfall von drehwinkelverstellbaren Übertragungsvorrichtungen, dem Einsatz als Nockenwellenversteller, ermöglicht eine entsprechend hohe Untersetzung den Einsatz von kleindimensionierten Aktuatoren sowie eine geringe Rückwirkung auf den Aktuator durch die Selbsthemmung des hohen Übersetzungsverhältnisses.While the wobbling transmitter disk and the relative to a first end face projecting bolt radial movements Execute the axis of rotation, it comes to the drive wheel and driven gear to a tangential force that leads to a relative movement. The design of drive wheel, driven gear and transmitter element is tuned so that the circular transmitter disc performs an eccentric, tumbling circular motion with the eccentricity ε to the axis of rotation. With the construction according to the invention on the basis of an eccentrically revolving, tumbling Triebstockelements can be achieved depending on the design and arrangement of the elements large reductions. In the main application of angle-adjustable transmission devices, the use as a camshaft adjuster, a correspondingly high reduction allows the use of small-sized actuators and a low reaction to the actuator by the self-locking of the high gear ratio.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Transmitterscheibe auch auf einer zweiten Stirnseite eine Vielzahl von Bolzen aufweist, die konzentrisch angeordnet sind und relativ zu der zweiten Stirnseite vorstehen. Im Gegensatz zu einem einseitigen Eingriff von An- oder Abtriebsrad auf der Innen- und Außenseite des Bolzenrings, ermöglicht die ringförmige Anordnung von Bolzen auf beiden Stirnseiten der Transmitterscheibe einen unabhängigen Eingriff von An- und Abtriebsrad mit frei wählbaren Übersetzungsverhältnissen. Von Vorteil ist es dabei, wenn die konzentrisch zu der ersten Stirnseite vorstehenden Bolzen und die konzentrisch zu der zweiten Stirnseite der Transmitterscheibe vorstehenden Bolzen auf unterschiedlichen Radien der Transmitterscheibe angeordnet sind. Die unterschiedlichen Radien der konzentrisch angeordneten Bolzenringe, d. h. der unterschiedliche Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Transmitterscheibe und der Kreislinie der ringförmig angeordneten Bolzen erhöht die Konstruktionsfreiheiten für die mit diesem Triebstockelement in Eingriff stehenden An- und Abtriebsräder. Für unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse können dabei die Anzahl der konzentrisch zu der ersten Stirnseite vorstehenden Bolzen und die Anzahl der konzentrisch zu der zweiten Stirnseite vorstehenden Bolzen unterschiedlich sein. Die unterschiedliche Anzahl der gleichmäßig am Umfang auf einer Kreislinie verteilten Bolzen ermöglicht unabhängig von der Konstruktion des Antriebsrads und des Abtriebsrads unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse. Die konzentrisch relativ zu der ersten bzw. zweiten Stirnseite der Transmitterscheibe vorstehenden Bolzen taumeln zusammen mit der Transmitterscheibe gegenüber der Drehachse der Übertragungsvorrichtung, so dass sie jeweils nur abschnittsweise mit dem Antriebsrad und dem Abtriebsrad in Eingriff stehen.A preferred embodiment provides that the transmitter disk also has on a second end face a multiplicity of bolts which are arranged concentrically and project relative to the second end face. In contrast to a one-sided engagement of input or output gear on the inside and outside of the pin ring, the annular arrangement of bolts on both ends of the transmitter disc allows independent engagement of input and output gear with arbitrary gear ratios. It is advantageous if the concentric with the first end face protruding bolt and concentric with the second end face of the transmitter disc protruding bolts are arranged on different radii of the transmitter disc. The different radii of the concentrically arranged pin rings, d. H. the different distance between the center of the transmitter disc and the circular line of the annularly arranged bolts increases the freedom of design for the drive and driven wheels engaged with this drive element. For different gear ratios while the number of concentric to the first end face protruding bolts and the number of concentric with the second end face protruding bolts may be different. The different number of evenly distributed on the circumference of a circumference of a bolt allows different gear ratios regardless of the design of the drive wheel and the output. The concentric relative to the first and second end face of the transmitter disc protruding bolts tumble together with the transmitter disk relative to the axis of rotation of the transmission device, so that they are only partially engaged with the drive wheel and the driven gear.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass die Anzahl der konzentrisch zu der ersten Stirnseite vorstehenden Bolzen und/oder die Anzahl der konzentrisch zu einer Stirnseite vorstehenden Bolzen möglichst groß ist, beispielsweise größer als 50 ist. Mit einer großen Anzahl der relativ zu einer planen Seite vorstehenden Bolzen können bereits bei einer einstufigen Übertragungsvorrichtung hohe Übersetzungsverhältnisse erzielt werden, d. h. eine hohe Untersetzung des Nebenantriebs über die Aktuierungseinrichtung. Dabei ist die Anzahl der Formschlusselemente auf dem Antriebsrad und dem Abtriebsrad bevorzugt um 2, insbesondere um 1, unterschiedlich zur Anzahl der vorstehenden Bolzen, d. h. nur geringfügig größer oder kleiner als die Anzahl der Bolzen.An expedient embodiment provides that the number of bolts projecting concentrically with respect to the first end face and / or the number of bolts projecting concentrically with respect to an end face is as large as possible, for example greater than 50. With a large number of bolts projecting relative to a plane side, high gear ratios can already be achieved with a single-stage transmission device, ie. H. a high reduction of the auxiliary drive via the Aktuierungseinrichtung. In this case, the number of interlocking elements on the drive wheel and the driven wheel is preferably 2, in particular 1, different from the number of protruding bolts, d. H. only slightly larger or smaller than the number of bolts.
Vorteilhafterweise können das Antriebsrad und das Abtriebsrad Triebstockräder aufweisen, die bereichsweise mit dem Triebstockelement in Eingriff stehen. Im Gegensatz zu gefrästen oder geschliffenen Zahnrädern, die insbesondere bei Planentengetrieben eine hohe Präzision bei der Fertigung erfordern, können Triebstockräder durch einfaches Stanzen hergestellt werden. Um eine möglichst schmale Übertragungsvorrichtung zu verwirklichen, können dabei das Antriebsrad und das Abtriebsrad außenverzahnte Triebstockräder aufweisen, die den Innenringraum des zu mindestens einer Stirnseite der Transmitterscheibe vorstehenden Rings aus Bolzen nutzen, wobei das Antriebsrad und das Abtriebsrad jeweils auf einer Stirnseite mit den vorstehenden Bolzen bereichsweise in Eingriff stehen. Alternativ können das Antriebsrad und das Abtriebsrad als Hohlräder ausgebildet sein und mit einer Innenverzahnung von außen in das Triebstockelement eingreifen. Außerdem können in einer günstigen Modifikation die Zähne der Triebstockräder flach ausgestaltet sein, um eine Schwächung des Zahnfußes zu vermeiden. Solche flachen Zähne, die nur etwa die Hälfte oder wenig mehr als die Hälfte der Bolzen aufnehmen, ermöglichen hohe Geschwindigkeiten beim Eingriff der Triebstockelemente in die Triebstockräder.Advantageously, the drive wheel and the output gear can have drive stick wheels which are partially engaged with the drive stick element. In contrast to milled or ground gear wheels, which require a high level of precision in production, especially in planetary gearboxes, drive train wheels can be produced by simple punching. In order to realize the smallest possible transmission device, while the drive wheel and the driven gear externally toothed gear sticks have that use the inner ring space of at least one end face of the transmitter disc protruding ring of bolts, the drive wheel and the driven gear in each case on an end face with the projecting pin areas engage. Alternatively, the drive wheel and the output gear may be formed as a ring gears and engage with an internal toothing from the outside into the drive lumber element. In addition, in a favorable modification, the teeth of the driving stick wheels can be made flat, in order to avoid a weakening of the tooth root. Such flat teeth, which receive only about half or a little more than half of the bolts, allow high speeds when engaging the drive stick elements in the drive train wheels.
Eine besondere Ausbildung der drehwinkelverstellbaren Übertragungsvorrichtung sieht vor, dass die Übertragungsvorrichtung als zweistufiges Getriebe ausgebildet ist, das zweistufige Getriebe umfasst ein erstes und zweites exzentrisch zur Drehachse angeordnetes Triebstockelement sowie ein Übergangselement, das bereichsweise mit dem ersten Triebstockelement und bereichsweise mit dem zweiten Triebstockelement in Eingriff steht, wobei das Antriebsrad bereichsweise mit dem ersten Triebstockelement in Eingriff steht und das Abtriebsrad bereichsweise mit dem zweiten Triebstockelement in Eingriff steht. Die Ausgestaltung der Übertragungsvorrichtung als zweistufiges Getriebe ermöglicht eine sehr hohe Untersetzung sowie eine sehr gute Selbsthemmung. Je nachdem in welcher Weise das Antriebsrad und das Abtriebsrad mit dem ersten und zweiten Triebstockelement in Eingriff steht, ermöglicht die Ausführung als zweistufiges Getriebe eine Änderung des Vorzeichens der Übersetzung, so dass eine Subtraktion von geringfügig voneinander abweichenden Übersetzungen stattfinden kann, wodurch sich extrem große Übersetzungsverhältnisse realisieren lassen.A particular embodiment of the angle-adjustable transmission device provides that the transmission device is designed as a two-stage gear, the two-stage gear includes first and second eccentrically arranged to the axis of rotation Triebstockelement and a transition element which is partially in engagement with the first Triebstockelement and partially with the second Triebstockelement wherein the drive wheel is partially in engagement with the first drive rod element and the driven wheel is partially engaged with the second drive rod element. The design of the transmission device as a two-stage transmission allows a very high reduction and a very good self-locking. Depending on the manner in which the drive wheel and the output gear with the first and second drive rod element is engaged, the execution as a two-stage transmission allows a change in the sign of the translation, so that a subtraction of slightly different translations can take place, which can realize extremely large gear ratios.
In einer invertierten Ausgestaltung der Erfindung sind das Antriebsrad und Abtriebsrad als Triebstockelemente ausgebildet, die eine Vielzahl von konzentrisch zur Drehachse angeordnete Bolzen aufweisen, und das Transmitterelement ist als Triebstockrad ausgebildet, wobei das Triebstockrad eine exzentrisch zur Drehachse angeordnete Transmitterscheibe mit einer ersten und zweiten Triebstockverzahnung aufweist, die konzentrisch zur Transmitterscheibe angeordnet sind, wobei die Triebstockelemente des Antriebsrads und des Abtriebsrads jeweils bereichsweise mit der ersten und zweiten Triebstockverzahnung der Transmitterscheibe in Eingriff stehen, und wobei die Transmitterscheibe mittels des Exzenterabschnitts exzentrisch um die Drehachse bewegbar ist, um das Antriebsrad und das Abtriebsrad relativ zueinander zu bewegen. Dabei kann das Transmitterelement zwei exzentrisch zur Drehachse verdrehfest miteinander verbundene Triebstockräder unterschiedlichen Umfangs umfassen, die durch den Exzenterabschnitt der Aktuierungseinheit in die konzentrisch zur Drehachse angeordneten Bolzen der Triebstockelemente von Antriebsrad und Abtriebsrad eingreifen. Die prinzipielle Wirkungsweise dieses invertierten Aufbaus einer drehwinkelverstellbaren Übertragungsvorrichtung unterscheidet sich nicht von der zuvor beschriebenen Ausführungsform mit einem exzentrisch umlaufenden Triebstockelement, weshalb hier entsprechend auf die zuvor bereits beschriebenen Vorteile der Erfindung verwiesen wird.In an inverted embodiment of the invention, the drive wheel and output gear are formed as drive stick elements having a plurality of bolts arranged concentrically to the axis of rotation, and the transmitter element is designed as Triebstockrad, wherein the drive wheel has an eccentric to the axis of rotation arranged transmitter disk with a first and second drive gearing which are arranged concentrically to the transmitter disk, wherein the drive elements of the drive wheel and the driven gear are respectively partially engaged with the first and second drive teeth of the transmitter disk, and wherein the transmitter disk is eccentrically movable by means of the eccentric about the axis of rotation to the drive wheel and the driven wheel to move relative to each other. In this case, the transmitter element two eccentrically to the rotational axis rotationally connected to each other interconnected drive sticks comprise different circumference, which engage through the eccentric portion of the Aktuierungseinheit in the concentric with the axis of rotation arranged bolts of the driving stick elements of the drive wheel and output gear. The principle of operation of this inverted structure of a rotational angle adjustable transmission device does not differ from the embodiment described above with an eccentrically rotating drive rod element, which is why reference is made here to the advantages of the invention already described above.
Eine spezielle Ausführung sieht vor, dass die Aktuierungseinrichtung eine Nebentriebswelle aufweist, an der der Exzenterabschnitt angeordnet ist, und die mit einem Aktuierungsantrieb, bevorzugt mit einem Elektromotor, gekoppelt ist. Eine solche Nebentriebswelle ermöglicht nicht nur eine einfache Kopplung eines Aktuators und damit einen einfachen Antrieb sondern auch eine einfache Ausbildung des kreisförmigen Exzenterabschnitts. Für einen vorteilhaften Aufbau können auf der Nebentriebswelle Lageraufnahmen vorgesehen sein, auf denen das Antriebsrad und das Abtriebsrad gelagert sind. Dies ermöglicht den Verzicht auf eine weitere Lagerung der Übertragungsvorrichtung sowie ein Gegenlager durch die dem Abtriebsrad zugeordnete Abtriebswelle, beim Nockenwellenversteller die zugeordnete Nockenwelle.A special embodiment provides that the actuation device has a secondary drive shaft, on which the eccentric section is arranged, and which is coupled to an actuation drive, preferably to an electric motor. Such a secondary drive shaft not only allows a simple coupling of an actuator and thus a simple drive but also a simple design of the circular eccentric. For an advantageous construction bearing receptacles may be provided on the secondary drive shaft, on which the drive wheel and the output gear are mounted. This makes it possible to dispense with further storage of the transmission device and an abutment by the output shaft associated with the output shaft, the camshaft adjuster the associated camshaft.
Für eine möglichst leichtgängige Drehwinkelverstellung über die Aktuierungseinrichtung kann auf dem Exzenterabschnitt eine Lageraufnahme vorgesehen sein, auf der die exzentrisch umlaufende Transmitterscheibe gelagert ist. Neben einfachen Kugellagern können zwischen der um die Drehachse taumelnden Transmitterscheibe und dem kreisförmigen exzentrisch zur Drehachse angeordneten Exzenterabschnitt auch Rollenlager oder Gleitlager vorgesehen sein.For the smoothest possible adjustment of the rotational angle via the actuation device, a bearing receptacle can be provided on the eccentric section, on which the eccentrically revolving transmitter disk is mounted. In addition to simple ball bearings, it is also possible to provide roller bearings or sliding bearings between the transmitter disk tumbling about the axis of rotation and the eccentric eccentric portion arranged eccentrically with respect to the axis of rotation.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Nockenwellenversteller für einen Verbrennungsmotor mit einer erfindungsgemäßen drehwinkelverstellbaren Übertragungsvorrichtung, wobei das Antriebsrad mittels eines Steuertriebs (Steuerkette) in einem festen Drehwinkel zur Kurbelwelle und das Abtriebsrad mit einer Nockenwelle gekoppelt sind. Ein solcher Nockenwellenversteller ermöglicht trotz des Einsatzes einfachster Bauelemente eine sichere Drehwinkelverstellung der Nockenwelle zum Nockenwellenrad eines Verbrennungsmotors mit einer guten Untersetzung und einer sicheren Selbsthemmung.The present invention also relates to a camshaft adjuster for an internal combustion engine having a rotational angle adjustable transmission device according to the invention, wherein the drive wheel by means of a timing gear (timing chain) in a fixed rotational angle to the crankshaft and the output gear are coupled to a camshaft. Such a camshaft adjuster, in spite of the use of the simplest components, enables safe angular adjustment of the camshaft to the camshaft wheel of an internal combustion engine with a good reduction ratio and a secure self-locking.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen drehwinkelverstellbaren Übertragungsvorrichtung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:In the following, an embodiment of the rotational angle adjustable transmission device according to the invention will be explained with reference to drawings. Show it:
Die Schnittansicht in
Auf der ersten Stirnseite
Das Antriebsrad
Durch die Exzentrizität ε der Transmitterscheibe
In der Seitenansicht der Übertragungsvorrichtung
Die
Die perspektivische Seitenansicht in
In einer alternativen, invertierten Ausführungsform sind das Antriebsrad
Im Folgenden wird die Funktions- und Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen drehwinkelverstellbaren Übertragungsvorrichtung
Im Betrieb wird zur Übertragung der Drehbewegung eines Hauptantriebs, beispielsweise der Bewegung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) eines Verbrennungsmotors, mittels der Übertragungsvorrichtung
Für eine Verstellung des Drehwinkels zwischen dem Antriebsrad
Bei einer Verstellung des Drehwinkels zwischen dem Antriebsrad
Die in den Ausführungsformen in den
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Übertragungsvorrichtungtransfer device
- 22
- NebentriebswelleIn addition to the drive shaft
- 33
- Antriebswelledrive shaft
- 44
- Abtriebswelleoutput shaft
- 55
- Transmitterelementtransmitter element
- 66
- Aktuierungseinrichtungactuating device
- 77
- Antriebs-LagersitzDrive bearing seat
- 88th
- Abtriebs-LagersitzDriven output bearing seat
- 99
- DoppelkugellagerDual ball bearing
- 1010
- Exzenterabschnitteccentric
- 1111
- Exzenter-LagersitzEccentric bearing seat
- 1212
- Kugellagerball-bearing
- 1313
- Transmitterscheibetransmitter disc
- 1414
- erste Stirnseitefirst end face
- 1515
- zweite Stirnseitesecond end face
- 1616
- Bolzenbolt
- 1717
- Bohrungendrilling
- 1818
- Triebstockradwheel gear
- 1919
- Triebstockradwheel gear
- 2020
- TriebstockelementLantern element
- 2121
- Wellenstumpfstub shaft
- 2222
- Nutgroove
- 2323
- Nutgroove
- 2424
- NockenwellenverstellerPhaser
- 2525
- Nockenwellecamshaft
- 2626
- Nockenwellenkettenradcamshaft sprocket
- 2727
- Steuerkettetiming chain
- 28 28
- Elektromotorelectric motor
- DD
- Drehachseaxis of rotation
- Ee
- Exzenterachseeccentric
- SS
- Spaltgap
- εε
- Exzentrizitäteccentricity
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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