DE102016209191A1

DE102016209191A1 - Elastisch nachgiebiger und drehzahlabhängiger geteilter Hohlradträger mit Exzenterstift

Info

Publication number: DE102016209191A1
Application number: DE102016209191.3A
Authority: DE
Inventors: Chad McCloy
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2016-12-01
Also published as: JP2017015251A; CN106195215B; CN106195215A; US20160348759A1; US9664254B2

Abstract

Ein Planetenantrieb mit geteiltem Hohlrad für einen elektrischen Versteller umfasst zumindest einen Planetenradeinsteller und zumindest einen Spannungserzeuger. Der Spannungserzeuger spannt den Planetenradeinsteller vor, so dass bei einer niedrigen Drehzahl der Planetenradeinsteller eine Kraft auf das Planetenrad ausübt, um das Zahnspiel zwischen dem Planetenrad und den Hohlrädern aufzunehmen. Wenn die Drehzahl steigt, erzeugt die Trägheit einer Masse des Planetenradeinstellers eine zunehmende Kraft, die der Kraft des Spannungserzeugers entgegenwirkt, was den Planetenradeinsteller veranlasst, zumindest ein Planetenrad in eine Stellung zu bewegen, in der das zumindest eine Planetenrad das Zahnspiel nicht länger aufnimmt. In einigen Ausführungsformen umfasst der Planetenradeinsteller einen Exzenterstift und einen Verlängerungsarm. In anderen Ausführungsformen umfasst der Planetenradeinsteller einen Schwenkträger für ein Paar innerer und äußerer Planetenräder.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet der elektrischen variablen Nockenverstellungs-Stellglieder oder elektrischen Phasenversteller (E-Versteller). Insbesondere betrifft die Erfindung einen elektrischen Phasenversteller mit einem spielfreien Planetenantrieb.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Ein System zur variablen Nockenverstellung (VCT) misst die Winkelverschiebung oder den Phasenwinkel einer Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle, mit der sie wirkverbunden ist, und verändert dann den Phasenwinkel, um verschiedene Motoreigenschaften in Ansprechen auf den Bedarf entweder nach einer Erhöhung oder einer Verringerung der Leistung einzustellen. Typischerweise gibt es eine Rückkopplungsschleife, in der die gewünschten Werte solcher Motoreigenschaften mit den bestehenden Werten verglichen werden, und in Ansprechen auf jegliche Abweichungen Veränderungen im Inneren des Motors bewirkt werden. Um dies zu erreichen, weisen moderne Kraftfahrzeuge üblicherweise eine oder mehrere elektronische Motorsteuerungseinheiten (ECU) auf, welche ständig Daten analysieren, die von verschiedenen Teilen des Motors oder von anderen Teilen des Fahrzeugs, wie beispielsweise etwa Abgassensoren, Drucksensoren und Temperatursensoren, an sie zugeführt werden. Dann wird ein Steuersignal in Antwort auf solche Daten ausgegeben. Zum Beispiel wird, im Hinblick auf VCT-Systeme, die Winkelverschiebung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle entsprechend eingestellt, wenn Veränderungen im Motor oder den äußeren Bedingungen auftreten.
Ein VCT-System umfasst eine Nockenverstell-Steuervorrichtung, die manchmal als Versteller bezeichnet wird, Steuerventile, Steuerventil-Stellglieder und Steuerungsschaltungen. VCT ist ein Verfahren, das sich auf das Steuern und falls gewünscht Variieren der Winkelbeziehung (der "Phase") zwischen der Antriebswelle und einer oder mehreren Nockenwellen bezieht, welche die Einlass- und Auslassventile des Motors steuern. Der gegenwärtige Stand der Technik für Nockenwellenverstellvorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind entweder eine öldruckbetätigte oder OPA-Nockenphasenverschiebungsvorrichtung oder eine nockendrehmomentbetätigte oder CTA-Nockenphasenverschiebungsvorrichtung, wobei letztere einige fortschrittliche Merkmale aufweisen, wie etwa eine schnelle Betätigung mit niedrigem Öldruck und ein Verriegelungsmittelstellungs-Merkmal.
Viele Automobilhersteller arbeiten nun an elektrischen Verstellern, (E-Verstellern) für Nockenwellen, um den Betätigungsbereich und Wirkungs- und Betriebsbereich entweder vor dem Motorstart oder während des Motoranlassens zu verbessern. Ein elektrischer Versteller (E-Versteller) wird durch einen Elektromotor angetrieben, um die Winkelbeziehung zwischen der Antriebswelle und einer oder mehreren Nockenwellen zu steuern und zu variieren. In Ansprechen auf Eingangssignale stellt der elektrische Versteller die Nockenwelle so ein, dass sie die Motorzeitsteuerung entweder vorverschiebt oder verzögert.
Diese Systeme können einen Getriebezug mit einem hohen Übersetzungsverhältnis aufweisen, um die Phase der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle mittels eines Motors zu verschieben, der sich mit der Nockendrehzahl dreht. Wenn sich der Motor rascher dreht als die Nockenwelle, verstellt der Versteller die Phase der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle in einer Richtung, und wenn der Motor langsamer wird, verschiebt sich die Phase zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle in die entgegengesetzte Richtung. Diese Hochübersetzungs-Getriebezüge umfassen Zykloidengetriebe, sog. Harmonic-Drive-Getriebe, oder einen anderen Typ von epizyklischem Zahnradgetriebe mit hohem Übersetzungsverhältnis.
Das US-Patent Nr. 7,261,667 mit dem Titel ”System und Verfahren zur Verringerung des Zahnspiels in einem Planetenradsatz”, erteilt am 28. August 2007 an Berger, offenbart einen Planetenradsatz mit einem Planetenträger, der einen ersten Teil umfasst, der zumindest ein ein Vorwärtsdrehmoment führendes Planetenrad trägt, das zumindest einen Zahn aufweist, der mit einer Antriebsseite der Verzahnung eines zugeordneten Sonnenrads und Hohlrads in Kontakt steht, sowie einen zweiten Teil, der zumindest ein ein Rückwärtsdrehmoment führendes Zahnrad trägt, das zumindest einen Zahn aufweist, der mit einer Freilaufseite der Verzahnung des zugeordneten Sonnenrads und Hohlrads in Kontakt steht. Der zweite Teil des Trägers ist drehungsmäßig relativ zu dem ersten Teil vorgespannt, um effektiv das Zahnspiel des Zahnradsatzes zu verringern oder zu beseitigen.
Das US-Patent Nr. 8,313,411 mit dem Titel ”Zahnspielfreie Planetenradeinheit mit geteilten Planetenrädern, die durch parallel zur Planetendrehachse angeordnete Federriegel vorgespannt sind”, erteilt am 20. November 2012 an Schafer, offenbart eine Planetenradeinheit mit einem Sonnenrad, einem inneren Zahnrad, und zumindest einem Planetenrad, das in Verzahnung mit dem Sonnenrad und dem inneren Zahnrad steht. Das Planetenrad ist an einem Planetenträger angeordnet, so dass es um eine Planetendrehachse drehbar ist. Das gezahnte Planetenrad weist eine Teilungsebene auf, die senkrecht auf die Planetendrehachse steht, mittels welcher das Planetenrad in ein erstes Planetenteilgetriebe und ein zweites Planetenteilgetriebe geteilt ist. Das erste Planetenteilgetriebe ist relativ zu dem zweiten Planetenteilgetriebe durch einen Federriegel vorgespannt, der in diesen beiden Planetenteilgetrieben im Wesentlichen parallel zu der Planetendrehachse angeordnet ist. Eine Vielzahl von Federriegeln ist rund um die Planetendrehachse angeordnet.
WO 2014/092963 an Showalter mit dem Titel "Planeten-Nockenphasenverschiebungsvorrichtung mit geteiltem Hohlrad", veröffentlicht am 19. Juni 2014, offenbart eine Nockenphasenverschiebungsvorrichtung zur dynamischen Einstellung einer Drehbeziehung einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors in Bezug auf eine Motorkurbelwelle. Die Nockenphasenverschiebungsvorrichtung kann ein Planetenradsystem mit einem geteilten Hohlrad umfassen, das ein Kettenhohlrad umfasst, das durch die Motorkurbelwelle über ein Endlosschleifen-Kraftübertragungseelement angetrieben wird, sowie ein Nockenwellenhohlrad, das zur Drehung mit der Nockenwelle verbindbar ist. Ein Sonnenrad kann konzentrisch mit dem geteilten Hohlrad angeordnet sein, und eine Anzahl von Planetenrädern kann in verzahntem Eingriff zwischen dem Sonnenrad und dem geteilten Hohlrad stehen. Das Nockenwellenhohlrad kann eine unterschiedliche, also größere oder kleinere, Anzahl von Zähnen als das Kettenhohlrad aufweisen, und zwar um einen Wert, der einem Vielfachen der Anzahl von Planetenrädern entspricht, um für die Zahnausrichtung an einer Eingriffsstellung eines jeden der Planetenräder zu sorgen.
Die oben angeführten Verweisdokumente sind durch Verweis hierin aufgenommen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Planetenantrieb mit geteiltem Hohlrad für einen elektrischen Versteller umfasst zumindest einen Planetenradeinsteller und zumindest einen Spannungserzeuger. Der Spannungserzeuger spannt den Planetenradeinsteller vor, so dass bei einer niedrigen Drehzahl der Planetenradeinsteller eine Kraft auf das Planetenrad ausübt, um das Zahnspiel zwischen dem Planetenrad und den Hohlrädern aufzunehmen. Wenn die Drehzahl steigt, erzeugt die Trägheit einer Masse des Planetenradeinstellers eine zunehmende Kraft, die der Kraft des Spannungserzeugers entgegenwirkt, was den Planetenradeinsteller veranlasst, zumindest ein Planetenrad in eine Stellung zu bewegen, in der das zumindest eine Planetenrad das Zahnspiel nicht länger aufnimmt. In einigen Ausführungsformen umfasst der Planetenradeinsteller einen Exzenterstift und einen Verlängerungsarm. In anderen Ausführungsformen umfasst der Planetenradeinsteller einen Schwenkträger für ein Paar innerer und äußerer Planetenräder.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Planetenantrieb mit geteiltem Hohlrad ein Sonnenrad, eine Vielzahl von Planetenrädern, ein Kettenhohlrad, ein Nockenwellenhohlrad, einen Träger, zumindest einen Planetenradeinsteller und zumindest einen Spannungserzeuger. Das Sonnenrad wird von dem Elektromotor angetrieben, um sich um eine Sonnenachse zu drehen, und umfasst eine Vielzahl von Sonnenradzähnen. Die Planetenräder sind um das Sonnenrad herum angeordnet, wobei jedes Planetenrad eine Vielzahl von Planetenzähnen umfasst, die das Planetenrad in verzahntem Eingriff mit dem Sonnenrad halten. Das Kettenhohlrad wird von der Kurbelwelle angetrieben und umfasst eine Vielzahl von Kettenhohlradzähnen, die das Kettenhohlrad in verzahntem Eingriff mit den Planetenrädern halten. Das Nockenwellenhohlrad ist mit der Nockenwelle drehbar und umfasst eine Vielzahl von Nockenwellenhohlradzähnen, die das Nockenwellenhohlrad in verzahntem Eingriff mit den Planetenrädern halten. Der Träger ist um die Sonnenachse drehbar und nimmt drehbar die Planetenräder auf. Der Planetenradeinsteller umfasst einen Exzenterstift, ein Paar von Stiftverlängerungen, und einen Verlängerungsarm. Der Exzenterstift hat eine zylindrische Gestalt und erstreckt sich durch einen Mittelpunkt eines ersten Planetenrads der Vielzahl von Planetenrädern. Das Paar von Stiftverlängerungen erstreckt sich von einem oberen Ende und einem unteren Ende des Exzenterstifts und weist umlaufende Oberflächen auf, die in Bezug auf einen Mittelpunkt einer äußeren zylindrischen Oberfläche des Exzenterstifts versetzt sind. Die Stiftverlängerungen sind drehbar in dem Träger befestigt, so dass der Planetenradeinsteller relativ zu dem Träger und relativ zu dem ersten Planetenrad drehbar ist. Der Verlängerungsarm erstreckt sich von dem Exzenterstift. Der Spannungserzeuger ist mit dem Träger gekoppelt und übt eine Drehmomentlast auf den Verlängerungsarm aus, um den Planetenradeinsteller bei einer niedrigen Drehzahl des Trägers in einer ersten Stellung zu halten, so dass der Exzenterstift das erste Planetenrad zu dem Kettenhohlrad und dem Nockenwellenhohlrad hin drückt, um das Zahnspiel zwischen dem ersten Planetenrad und dem Nockenwellenhohlrad und zwischen dem ersten Planetenrad und dem Kettenhohlrad in dem Planetenantrieb mit geteiltem Hohlrad zu verringern. Eine Differenz zwischen der Anzahl der Zähne des Nockenwellenhohlrads und der Zähne des Kettenhohlrads ist ein Vielfaches der Anzahl der Planetenräder, um die Zahnausrichtung an einer Eingriffsstellung eines jeden der Planetenräder bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Planetenräder eine Vielzahl von inneren Planetenrädern und eine Vielzahl von äußeren Planeten, und der Planetenradeinsteller umfasst einen Schwenkträger. Die inneren Planetenräder sind um das Sonnenrad herum angeordnet und umfassen eine Vielzahl von inneren Planetenzähnen, die das innere Planetenrad in verzahntem Eingriff mit dem Sonnenrad halten. Die äußeren Planetenräder umfassen jeweils eine Vielzahl von äußeren Planetenzähnen, die das äußere Planetenrad in verzahntem Eingriff mit einem der Vielzahl von inneren Planetenrädern, dem Kettenhohlrad und dem Nockenwellenhohlrad halten. Der Schwenkträger koppelt ein erstes inneres Planetenrad der Vielzahl von inneren Planetenrädern mit einem ersten äußeren Planetenrad der Vielzahl von äußeren Planetenrädern. Der Schwenkträger ist drehbar mit dem Träger gekoppelt, um sich relativ zu dem Träger zu drehen. Der Spannungserzeuger ist mit dem Träger gekoppelt und übt eine Drehmomentlast auf den Schwenkträger aus, um den Planetenradeinsteller in einer ersten Stellung bei einer niedrigen Drehzahl des Trägers zu halten, so dass der Schwenkträger das erste innere Planetenrad zu dem Sonnenrad hin und das erste äußere Planetenrad zu dem Kettenhohlrad und dem Nockenwellenhohlrad hin drückt, um das Zahnspiel zwischen dem ersten inneren Planetenrad und dem Sonnenrad, zwischen dem ersten äußeren Planetenrad und dem Nockenwellenhohlrad, und zwischen dem ersten äußeren Planetenrad und dem Kettenhohlrad in dem Planetenantrieb mit geteiltem Hohlrad zu verringern.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Steuerung des Zahnspiels in einem elektrischen Versteller zur dynamischen Einstellung einer Drehbeziehung einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors das Ausüben einer Drehmomentlast, durch einen mit dem Träger gekoppelten Spannungserzeuger, auf einen Verlängerungsarm, so dass der Spannungserzeuger den Verlängerungsarm bei einer niedrigen Drehzahl des Trägers in einer ersten Stellung hält.
In einigen Ausführungsformen kann der elektrische Versteller aus einem Planetenuntersetzungsgetriebe oder -einsteller bestehen. Das Planetenuntersetzungsgetriebe umfasst: einen Planetenträger, der mit einer Vielzahl von Planetenrädern drehbar ist und mit den Planetenrädern durch Stifte verbunden ist, ein zweites Hohlrad, das mit einer zweiten Welle drehbar ist, wobei das zweite Hohlrad eine Vielzahl von zweiten Hohlradzähnen umfasst, die das zweite Hohlrad in verzahntem Eingriff mit den Planetenradzähnen eines jeden der Planetenräder halten; ein erstes Hohlrad, das mit einer ersten Welle drehbar ist, wobei das erste Hohlrad eine Vielzahl von ersten Hohlradzähnen umfasst, die das erste Hohlrad in verzahntem Eingriff mit den Planetenradzähnen eines jeden der Planetenräder halten; eine Feder mit einem ersten Ende, einem zweite Ende und einem Drehmoment, wobei das erste Ende der Feder mit dem Planetenträger verbunden ist, und das zweite Ende der Feder mit dem ersten Hohlrad verbunden ist, um den Planetenträger in eine erste Richtung anzutreiben; und eine elektronische Bremse in Kontakt mit dem Planetenträger, um ein Drehmoment auf den Planetenträger auszuüben. Ist das Drehmoment der Bremse geringer als das Drehmoment der Feder, dreht die Feder den Planetenträger in eine erste Richtung, was den Planetenträger mit einer unterschiedlichen Drehzahl als eine Drehzahl des ersten Hohlrads und des zweiten Hohlrads dreht, was eine unterschiedliche Drehzahl des ersten Hohlrads und des zweiten Hohlrads bewirkt, was eine Nockenphasenverschiebungsfunktion in eine erste Richtung verursacht. Ist das Drehmoment der Bremse größer als das Drehmoment der Feder veranlasst die Bremse den Planetenträger dazu, langsamer zu werden und sich mit einer unterschiedlichen Drehzahl als eine Drehzahl des ersten Hohlrads und zweiten Hohlrads zu drehen, was eine unterschiedliche Drehzahl des ersten Hohlrads und des zweiten Hohlrads bewirkt, was eine Nockenphasenverschiebungsfunktion in eine zweite Richtung verursacht.
Das Planetenuntersetzungsgetriebe mit Bremse kann des Weiteren einen Exzenterstift, ein Paar Stiftverlängerungen, und einen Verlängerungsarm umfassen. Der Exzenterstift hat eine zylindrische Gestalt und erstreckt sich durch einen Mittelpunkt eines ersten Planetenrads der Vielzahl von Planetenrädern. Das Paar von Stiftverlängerungen erstreckt sich von einem oberen Ende und einem unteren Ende des Exzenterstifts und weist umlaufende Oberflächen auf, die in Bezug auf einen Mittelpunkt einer äußeren zylindrischen Oberfläche des Exzenterstifts versetzt ist. Die Stiftverlängerungen sind drehbar in dem Träger befestigt, so dass der Planetenradeinsteller relativ zu dem Träger und relativ zu dem ersten Planetenrad drehbar ist. Der Verlängerungsarm erstreckt sich von dem Exzenterstift. Der Spannungserzeuger ist mit dem Träger gekoppelt und übt eine Drehmomentlast auf den Verlängerungsarm aus, um das Planetenraduntersetzungsgetriebe in einer ersten Stellung bei einer niedrigen Drehzahl des Trägers zu halten, so dass der Exzenterstift das erste Planetenrad zu dem Kettenhohlrad und dem Nockenwellenhohlrad hin drückt, um das Zahnspiel zwischen dem ersten Planetenrad und dem Nockenwellenhohlrad und zwischen dem ersten Planetenrad und dem Kettenhohlrad zu verringern. Eine Differenz zwischen der Anzahl der Zähne des Nockenwellenhohlrads und der Zähne des Kettenhohlrads ist ein Vielfaches der Anzahl der Planetenräder, um die Zahnausrichtung an einer Eingriffsstellung eines jeden der Planetenräder bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Planetenantriebssystems mit einem einzelnen Planetenradeinsteller.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines elektrischen Verstellers und umfasst eine schematische Querschnittsansicht des Planetenantriebssystems von 1 entlang der Linie 2-2.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Trägers und der Planetenräder des Planetenantriebssystems von 1 mit einem Verlängerungsarm, der eine alternative Gestalt aufweist und sich in einer zurückgezogenen Stellung befindet.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Trägers, der Planetenräder und des Planetenradeinstellers von 3, wobei der Verlängerungsarm sich in einer erweiterten Stellung befindet.
5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Planetenradeinstellers des Planetenantriebssystems von 1.
6 zeigt eine schematische Draufsicht des Planetenradeinstellers des Planetenantriebssystems von 5.
7 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Planetenantriebssystems mit einem Planetenradeinsteller an jedem Planetenrad.
8 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Abschnitts eines Planetenantriebssystems mit Paaren von Planetenrädern.
9 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Verstellers mit einer elektrischen Bremse.
10 zeigt eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht des Verstellers mit der elektrischen Bremse.
11 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer elektrischen Nockenphasenverschiebungsvorrichtung und veranschaulicht ein Kettenradgehäuse, ein Hohlrad, und ein Verstellerkettenrad, die als eine drehbare Komponente ausgebildet und mit einer Abdeckplatte in Eingriff bringbar sind, um eine Planetenradanordnung innerhalb des Kettenradgehäuses zu halten.
12a ist eine Schnittansicht einer elektrischen Nockenphasenverschiebungsvorrichtung und veranschaulicht ein Kettenradgehäuse und ein Verstellerkettenrad, die separat von einem Hohlrad ausgebildet sind, eine Abdeckplatte, um eine Planetenradanordnung innerhalb des Kettenradgehäuses zu halten, sowie einen Adapter zur Verbindung mit einem Sonnenrad.
12b ist eine Draufsicht der in 12a gezeigten elektrischen Nockenphasenverschiebungsvorrichtung und bildet eine Verstelleranordnung ab, die zwischen eine Nockenwelle und einen Adapter geschaltet ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform ist ein Getriebezug mit geteiltem Hohlrad an der Nockenwelle montiert und durchläuft die Drehungen der Nockenwelle mit, wenn die Nockenwelle sich dreht. Der Drehmomentpfad verläuft von einem Hohlrad zu dem Planetenrad und zu dem anderen Hohlrad. Aufgrund der oszillierenden Drehmomente können diese Getriebezüge Probleme bezüglich der Geräuschbildung aufweisen, da das Eingangsdrehmoment vor und zurück oszilliert, was die zwei Hohlräder veranlasst, gegen die Planetenräder eine Last auszuüben bzw. diese wieder aufzuheben. Eine herkömmliche Lösung, um die Geräuschprobleme abzuschwächen, besteht darin, sehr präzise Zahnräder herzustellen und den Trägerzentralabstand zu verringern, so dass das Zahnspiel der Hohlräder mit dem Planetenrad stark verringert wird. Dies bedeutet, dass die Rundheit des Hohlrads sehr genau eingehalten werden muss, da es ansonsten feststecken kann. Dieses Verfahren kann kostspielig sein, da die Kosten für diese präzisen Zahnräder und für exakte Passung gewählte Teile die Kosten für die Anordnung unerschwinglich teuer machen können.
Eine bevorzugte Lösung, die hierin beschrieben wird, um das Zahnspiel zu verringern, besteht darin, zumindest einen der Trägerstifte exzentrisch zu machen, so dass er mit einem Verlängerungsarm gedreht werden kann, um eines der Planetenräder in das Hohlrad zu drücken. In einigen Ausführungsformen begrenzt ein physischer Anschlag die Drehung oder die Bewegung des Verlängerungsarms nach außen, um zu verhindern, dass der Verlängerungsarm mit einem der Hohlräder in Kontakt gelangt. Der physische Anschlag erstreckt sich vorzugsweise von dem Träger weg. Mit dieser Konstruktion kann der Stift dazu ausgebildet sein, sich mit einem Verlängerungsarm zu drehen, der am Ende eine Feder aufweist und mit dem Träger verbunden ist. Die Federkräfte drücken die Planetenräder nach außen zu den Hohlrädern und verringern so das Zahnspielgeräusch, das mit den oszillierenden Drehmomenten verbunden ist.
In vielen Anwendungen ist das Schwingungs- und Geräuschbildungsverhalten (NVH) auf Grund von Zahnspiel nur bei niedriger Drehzahl ein Problem. Die Geräuschbildung des Verstellers aufgrund des Zahnspiels bei höheren Drehzahlen wird durch andere Geräusche des Ventilsystems übertönt, so dass das Zahnspiel bei höheren Drehzahlen größer sein kann, ohne sich negativ auf den Gesamtgeräuschpegel auszuwirken. Bei höheren Drehzahlen kann die Kraft weggenommen werden, um Reibungsverluste zu verringern, da bei höheren Drehzahlen die Leistung wichtiger ist, weil eine höhere Motordrehzahl erforderlich ist. Bei Versuchen wurde herausgefunden, dass das NVH des Verstellers kein Problem mehr war, wenn der Motor bei 2000 u/min lief. Eine verringerte nach außen wirkende Kraft vermindert auch die Reibungsverzögerung der Planetenräder gegen die Hohlräder und erhöht somit die Betätigungsdrehzahl in Vergleich zu einem System mit einer festen Kraft, die die Planetenräder gegen die Hohlräder vorspannt. In einigen Ausführungsformen ermöglich das System auch geringere Toleranzen der verbleibenden Stiftanordnungen an dem Träger und bietet eine weniger kostspielige Lösung.
In einigen Ausführungsformen wird eine Masse verwendet, um gegen die Last zu wirken, die die Zahnräder in Verzahnung zwingt. Der Verlängerungsarm ist vorzugsweise mit einer solchen Masse an dem Ende konstruiert, dass, wenn die Drehzahl des Verstellers zunimmt, die Trägheit des Verlängerungsarms zunehmend dem Spannungserzeuger entgegenwirkt, was die nach außen gerichtete Kraft der Planetenräder auf die Hohlräder verringert. Bei niedrigen Drehzahlen hält die Vorspannkraft den Verlängerungsarm näher an der Drehachse, also in einer Stellung, in der der Stift eine Kraft auf die Planetenräder ausübt, um diese in Eingriff mit den Hohlrädern zu drücken, um das Zahnspiel zwischen den Planetenrädern und den Hohlrädern aufzunehmen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Planetenantriebstiften, die festgesteckt sind, um sich nicht relativ zu dem Träger zu drehen, ist der Stift in diesen Ausführungsformen nicht festgesteckt, so dass er in der Lage ist, sich relativ zu dem Träger zu drehen. Wenn die Drehzahl zunimmt, arbeitet das Gewicht an dem Verlängerungsarm gegen den Spannungserzeuger, um den Verlängerungsarm weiter von der Drehachse des Trägers weg auszufahren, was den Stift veranlasst, sich zu drehen und die Stiftkraft auf das Planetenrad zu verringern, als Ergebnis der Exzentrizität des Stiftes. In einigen Ausführungsformen können Rollenlager verwendet werden, um die Drehreibung der Stifte in Bezug auf den Träger zu verringern. Die Feder und die Masse sind vorzugsweise so konstruiert, dass sie in Zusammenwirkung über den relevanten Betriebsbereich von Drehzahlen arbeiten.
In einigen Ausführungsformen sind niedrige Drehzahlen Motordrehzahlen unter einer vorbestimmten Motordrehzahl und hohe Drehzahlen sind Motordrehzahlen an oder über der vorbestimmten Motordrehzahl. In solchen Ausführungsformen entspricht die vorbestimmte Motordrehzahl der Motordrehzahl, bei der der Verlängerungsarm ausreichende Trägheit hat, um der Feder entgegenzuwirken und einen Punkt zu erreichen, an dem der Planetenantriebseinsteller das Planetenrad nicht länger nach außen zu dem Hohlrad hin bewegt, um das Zahnspiel aufzunehmen. Im Interesse der Effizienz ist die vorbestimmte Motordrehzahl vorzugsweise eine Motordrehzahl an oder unter der Drehzahl bei der Fahrzeugreisegeschwindingkeit, so dass der Planetenantriebseinsteller das Planetenrad bei dieser Fahrzeugdauerdrehzahl nicht einstellt. Die vorbestimmte Motordrehzahl kann von Fahrzeug zu Fahrzeug oder System zu System variieren, wobei ein typischer Wert 1500 u/min ist.
In einigen Ausführungsformen ist der Träger pilotgesteuert, und jedes Planetenrad umfasst einen vorgespannten Verlängerungsarm, um das Zahnspiel zwischen dem Planetenrad und den Hohlrädern aufzunehmen.
In anderen Ausführungsformen ist der Träger nicht pilotgesteuert, und ein einzelner vorgespannter Verlängerungsarm an einem der Planetenräder spannt das Planetenrad zu den Hohlrädern hin vor, und die verbleibenden Planetenräder durch den Träger zu den Hohlrädern hin vor.
Die Vorspannung des Verlängerungsarms im Geiste der vorliegenden Erfindung kann in der Achse oder außerhalb der Achse liegen.
Eine alternative bevorzugte Lösung, die hierin beschrieben wird, um das Zahnspiel zu verringern, besteht darin, Paare von Planetenrädern zu verwenden, die federvorgespannt sind, um das Sonnen- und die Hohlräder in Eingriff zu setzen und jegliches Zahnspiel zwischen beiden Planetenrädern und der Sonne, sowie den Planetenrädern und den Hohlrädern zu entfernen. Ein inneres Planetenrad steht in Eingriff mit dem Sonnenrad. Ein äußeres Planetenrad steht mit dem inneren Planetenrad und den Hohlrädern in Eingriff. Ein Schwenkträger koppelt das innere Planetenrad mit dem äußeren Planetenrad und das Paar von Planetenrädern mit dem Träger. Eine Feder oder ein Federdämpfer, die/der an dem inneren Planetenrad oder dem äußeren Planetenrad angebracht ist, spannt die beiden Planetenräder drehungsmäßig vor, um das Zahnspiel zwischen beiden Planetenrädern und der Sonne sowie den Planetenrädern und den Hohlrädern aufzunehmen.
Da das Paar von Planetenrädern die Drehrichtung der Zahnräder in Bezug auf ein einzelnes Planetenrad umkehrt, sind in dieser Ausführungsform alle Planeten Paare von Planetenrädern.
In einigen Ausführungsformen stellt eine Masse, die mit dem Schwenkträger gekoppelt ist, eine ähnliche Funktion bereit wie die Masse an dem Verlängerungsarm in der vorhergehenden Ausführungsform. Ein, mehr als ein oder alle Planetenradpaare kann/können jeweils eine Masse im Geiste der vorliegenden Erfindung aufweisen. In einigen Ausführungsformen begrenzt ein physischer Anschlag die Drehung oder die Bewegung des Verlängerungsarms nach außen, um zu verhindern, dass der Verlängerungsarm oder die Masse mit einem der Hohlräder in Kontakt gelangt.
Ein elektrischer Versteller stellt dynamisch die Drehbeziehung der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors ein. Der elektrische Versteller umfasst ein Planetenantriebssystem, das durch einen Elektromotor angetrieben wird. Das Planetenantriebssystem ist vorzugsweise ein Planetenantriebssystem mit geteiltem Hohlrad, mit einem Kettenhohlrad, das durch die Motorkurbelwelle angetrieben wird, und einem Nockenwellenhohlrad, das konzentrisch mit dem Sonnenrad ist und mit der Nockenwelle verbunden ist. Das Planetenantriebssystem umfasst auch ein zentral angeordnetes Sonnenrad, eine Vielzahl von Planetenrädern, die mit dem Sonnenrad in Eingriff stehen, und zumindest einen Träger, der mit zumindest zwei der Planetenräder verbunden ist. Zumindest zwei der Planetenräder sind in Bezug auf einander vorgespannt, um das Zahnspiel in dem Planetenantriebssystem zu verringern. Der Elektromotor ist vorzugsweise ein bürstenloser DC-Motor.
Es besteht ein Unterschied in der Anzahl der Zähne zwischen dem Nockenwellenhohlrad und dem Kettenhohlrad, der durch die Anzahl der Planetenräder teilbar ist, um die Zahnausrichtung an einer Eingriffsstellung eines jeden der Planetenräder bereitzustellen. Das Nockenwellenhohlrad bewegt sich mit geringfügig unterschiedlicher Drehzahl als das Kettenhohlrad auf Grund der Zahndifferenz, wenn das Sonnenrad sich mit einer anderen Drehzahl als die Nockenwelle dreht. In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Planetenantriebssystem drei Planetenräder, und es besteht ein Unterschied von drei Zähnen zwischen dem Nockenwellenhohlrad und dem Kettenhohlrad, um die Auflösung der Phasenverstellung zwischen den Hohlrädern zu maximieren.
In einigen Ausführungsformen ist ein Elektromotor mit dem Sonnenrad verbunden, um das Sonnenrad relativ zu den Planetenrädern anzutreiben. Wenn der Elektromotor das Sonnenrad mit derselben Drehzahl wie das Nockenwellenhohlrad dreht, wird eine konstante Phasenstellung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle aufrecht erhalten. Bei diesen Bedingungen dreht sich die Planetenradanordnung als eine Einheit ohne Relativbewegung zwischen dem Sonnenrad und den Planetenrädern oder zwischen den Planetenrädern und den Hohlrädern, was die Reibungsverluste minimiert. Das Einstellen der Elektromotordrehzahl in Bezug auf Kettenhohlrad/Nockenwellenhohlrad/ Nockenwelle stellt die Phase der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle ein.
In einigen Ausführungsformen hat das Nockenwellenhohlrad mehr Zähne als das Kettenhohlrad. In solchen Ausführungsformen bewegt sich der Versteller in die Vorverschiebungsrichtung, wenn der Elektromotor das Sonnenrad mit einer schnelleren Drehzahl als der Drehzahl der Nockenwelle dreht. Wenn der Elektromotor das Sonnenrad mit einer langsameren Drehzahl als der Drehzahl der Nockenwelle dreht, bewegt sich der Versteller in die Verzögerungsrichtung.
In anderen Ausführungsformen hat das Kettenhohlrad mehr Zähne als das Nockenwellenhohlrad. In solchen Ausführungsformen bewegt sich der Versteller in die Verzögerungsrichtung, wenn der Elektromotor das Sonnenrad mit einer schnelleren Drehzahl als der Drehzahl der Nockenwelle dreht. Wenn der Elektromotor das Sonnenrad mit einer langsameren Drehzahl als der Drehzahl der Nockenwelle dreht, bewegt sich der Versteller in die Vorverschiebungsrichtung.
In einigen Ausführungsformen kann ein einzelnes Hohlrad vorhanden sein, mit einem fixierten Sonnenrad, das durch einen Motor mit niedriger Drehzahl angetrieben wird.
In einigen Ausführungsformen ist der Elektromotor eine Bremse.
Das Kettenhohlrad, das Nockenwellenhohlrad, die Planetenräder und das Sonnenrad sind in einer Planetengetriebeverbindung angeordnet, vorzugsweise mit einer hohen numerischen Übersetzung, um eine genaue Phasenwinkelverstellung mit einem relativ niedrigen Antriebsdrehmomenterfordernis für den Elektromotor zu erlauben. Das Kettenhohlrad wird vorzugsweise über die Motorkurbelwelle durch ein Kettenrad und eine Endlosantriebskette angetrieben, und das Nockenwellenhohlrad ist vorzugsweise so verbunden, dass es sich mit der Nockenwelle dreht.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein Planetenantrieb 10 mit geteiltem Hohlrad die Planetenräder 12, 14, 16 jeweils mit den Planetenradzähnen 18, 20, 22, ein zentral angeordnetes Sonnenrad 24 mit den Sonnenradzähnen 26, und ein geteiltes Hohlrad mit einem Kettenhohlrad 30 und einem Nockenwellenhohlrad 32. Ein Kettenrad 54 mit Kettenradzähnen erstreckt sich radial von dem Kettenhohlrad 30 nach außen. Die Hohlräder 30, 32 haben unterschiedliche Anzahlen von Zähnen 34, 36, wobei die Differenz in der Anzahl von Zähnen ein Vielfaches der Anzahl von Planetenrädern 12, 14, 16 beträgt. Die Hohlradzähne 34, 36 haben Profile, die den Hohlrädern 30, 32 erlauben, korrekt mit den Planetenrädern 12, 14, 16 zu verzahnen. Die Planetenräder 12, 14, 16 werden durch einen Planetenträger 38 in einer fixierten Drehbeziehung zueinander gehalten.
Ein Spannungserzeuger 44 ist an einem Ende an dem Planetenträger 38 angebracht, und an dem anderen Ende an einem Verlängerungsarm 42 angebracht. Ein Planetenradeinsteller umfasst den Verlängerungsarm 42 und ein Exzenterstift 46. Der Verlängerungsarm 42 erstreckt sich von dem Exzenterstift 46, um den das erste Planetenrad 12 montiert ist. In einigen Ausführungsformen ist der Spannungserzeuger 44 eine Schraubendruckfeder. Der Spannungserzeuger 44 spannt den Verlängerungsarm 42 des Exzenterstifts 46 zu dem Träger 38 hin vor, um bei niedrigen Drehzahlen des Trägers 38 durch den Exzenterstift 46 eine Last auf das erste Planetenrad 12 zu den Hohlrädern 30, 32 hin bereitzustellen, und als Ergebnis der Exzentrizität des Stiftes 46 das Zahnspiel zwischen dem ersten Planetenrad 12 und den Hohlrädern 30, 32 aufzunehmen. Da der Träger 38 nicht pilotgesteuert ist, sind der Träger 38 und die anderen Planetenräder 14, 16 in die entgegengesetzte Richtung geladen, um das Zahnspiel zwischen den anderen Planetenrädern 14, 16 und den Hohlrädern 30, 32 aufzunehmen. Eine Masse 48 an dem distalen Ende des Verlängerungsarms 42 stellt bei hohen Drehzahlen des Trägers als ein Ergebnis der Trägheit eine dem Spannungserzeuger 44 entgegenwirkende Kraft bereit. Die Kräfte an den Planetenrädern 12, 14, 16 und dem Planetenträger 38 als Ergebnis des Spannungserzeugers 44 und des Exzenterstifts 46 können nur in der Radialrichtung 70 oder sowohl in der Radialrichtung 70 als auch in der Umfangsrichtung 72 wirken.
Unter Bezugnahme auf 2 steht eine Kurbelwelle 50 drehungsmäßig durch ein Kurbelwellenkettenrad 51 mit Kurbelwellen-Kettenradzähnen, und eine Steuerkette 52 mit dem Kettenhohlrad 30 durch das Kettenrad 54 mit Kettenradzähnen in Eingriff, und die Nockenwelle 56 steht drehungsmäßig mit dem Nockenwellenhohlrad 32 in Eingriff. Ein Elektromotor 58 steht drehend mit dem Sonnenrad 24 über eine Ausgangswelle 60 in Eingriff. Wird das Sonnenrad 24 durch den Elektromotor 58 um seine Achse 62 mit derselben Drehzahl wie eines der Hohlräder 30, 32 gedreht, wird eine konstante Nockenphasenstellung beibehalten, da beide Hohlräder 30, 32 sich gleichlaufend drehen. Wird das Sonnenrad 24 durch den Elektromotor 58 mit einer von den Hohlrädern 30, 32 verschiedenen Drehzahl gedreht, verursacht eine geringfügig unterschiedliche Drehzahl eines Hohlrads gegenüber dem anderen Hohlrad eine Nockenphasenverschiebungsfunktion. Auf diese Weise wird ein sehr hohes Zahlenverhältnis erhalten, und die Nockenwelle 56 wird gegenüber der nominellen Drehbeziehung der Kurbelwelle 50 zur Nockenwelle 56 entweder vor- oder nachgestellt.
Die Nockenphasenverschiebungsvorrichtung wird vorzugsweise verwendet, um die Drehbeziehung der Nockenwelle 56 zu der Motorkurbelwelle 50 dynamisch einzustellen, um die Kraftstoffeffizienz des Motors zu verbessern. Vorzugsweise werden Sensoren 64, 65, einer an der Kurbelwelle 64 und einer an der Nockenwelle 50, als Rückkopplung an ein Motorsteuergerät 65 verwendet, um die aktuelle Stellung der Nockenwelle 56 relativ zu der Kurbelwelle 66 zu messen, um zu bestimmen, welche Einstellung, falls überhaupt, zu einem beliebigen Zeitpunkt gewünscht ist, um eine optimale Motoreffizienz zu erreichen.
3 zeigt eine schematische, dreidimensionale perspektivische Ansicht des Trägers 38, der Planetenräder 12, 14, 16 und des Verlängerungsarms 82 des Planetenantriebsystems 10 von 1 in einer Stellung, in der der Motor mit einer niedrigen Drehzahl läuft. Zur Verdeutlichung ist der Spannungserzeuger 44 in 3 nicht dargestellt. Der Verlängerungsarm 82 befindet sich in 3 in einer zurückgezogenen Stellung.
Nimmt die Drehzahl des Trägers 38 zu, erzeugt die Trägheit der Masse 88 an dem Ende des Verlängerungsarms 82 eine zunehmende Kraft, die der Kraft des Spannungserzeugers 44 entgegenwirkt, um den Verlängerungsarm 82 von der Drehachse weg in eine Stellung zu bewegen, wie sie in 4 dargestellt ist. Diese Bewegung des Verlängerungsarms 82 dreht den Exzenterstift 86 in eine Stellung, in der der Exzenterstift 86 nicht länger die Kraft auf das Planetenrad 12 ausübt, um das Zahnspiel zwischen dem Planetenrad 12 und den Hohlrädern 30, 32 aufzunehmen. Zur Verdeutlichung ist der Spannungserzeuger 44 in 4 nicht dargestellt.
5 und 6 zeigen einen Planetenradeinsteller 40, mit dem Verlängerungsarm 42, der sich von dem Exzenterstift 46 weg erstreckt. Ein Loch 49 in der Masse 48 an dem distalen Ende des Verlängerungsarms 42 erlaubt die Befestigung des Spannungserzeugers 44 an dem Verlängerungsarm 42. Wie am besten in 6 veranschaulicht, sind die Stiftverlängerungen 47 oben und unten am Exzenterstift 46 in Bezug auf den Exzenterstift 46 dezentriert. Die Stiftverlängerungen 47 sind in Löchern an dem Träger 38 befestigt. Als Ergebnis davon, dass die Stiftverlängerungen 47 in Bezug auf den Exzenterstift 46 dezentriert sind, bewegen sich der Mittelpunkt des Exzenterstifts 46 und der Mittelpunkt des Planetenrads 12 gleichzeitig relativ zu dem Träger 38, wenn der Verlängerungsarm 42 sich bewegt, um die Drehung des Exzenterstifts 46 zu veranlassen. Der Grad der Exzentrizität beeinflusst den Bewegungsumfang des Mittelpunkts des Planetenrads 12 und damit den Grad, bis zu dem das Zahnspiel zwischen dem Planetenrad 12 und den Hohlrädern 30, 32 aufgenommen wird.
7 zeigt einen Planetenantrieb mit geteiltem Hohlrad 110 mit einem pilotgesteuerten Träger 138. In dieser Ausführungsform sind die Spannungserzeuger 44, 114, 124 an einem Ende an dem Planetenträger 138 angebracht, und an dem anderen Ende jeweils an Verlängerungsarmen 42, 112, 122 angebracht. Die Verlängerungsarme 42, 112, 122 erstrecken sich von Exzenterstiften 46, 116, 126, um die jeweils die Planetenräder 12, 14, 16 montiert sind. In einigen Ausführungsformen sind die Spannungserzeuger 44, 114, 124 Spannschraubenfedern. Die Spannungserzeuger 44, 114, 124 spannen die Verlängerungsarme 42, 112, 122 der Stifte 46, 116, 126 zu dem Träger 138 hin vor, um bei niedrigen Drehzahlen des Trägers 138 als Ergebnis der Exzentrizität der Stifte 46, 116, 126 Lasten auf die Planetenräder 12, 14, 16 zu den Hohlrädern 30, 32 hin bereitzustellen, um das Zahnspiel zwischen den Planetenrädern 12, 14, 16 und den Hohlrädern 30, 32 aufzunehmen. Eine Masse 48, 118, 128 an dem distalen Ende jedes der Verlängerungsarme 42, 112, 122 stellt als ein Ergebnis der Trägheit bei hohen Drehzahlen eine dem Spannungserzeuger 44, 114, 124 entgegenwirkende Kraft bereit.
Ein physischer Anschlag 180, der sich von dem Träger 138, weg erstreckt, begrenzt die Drehung oder die Bewegung des Verlängerungsarms 42 nach außen, um zu verhindern, dass der Verlängerungsarm 42 mit einem der Hohlräder 30, 32 in Kontakt gelangt. Der physische Anschlag 180 kann auch dazu dienen, eine zu starke Zunahme des Zahnspiels in dem System bei höheren Drehzahlen zu verhindern, da übermäßiges Zahnspiel Geräusche oder Schwingungen verursachen kann. Der physische Anschlag 180 ist als eine L-förmige Klammer dargestellt; im Geiste der vorliegenden Erfindung kann jedoch jede Gestalt, die als eine physische Barriere dient, um den Pfad des Verlängerungsarms 42 zu begrenzen, verwendet werden. Obwohl ein physischer Anschlag 180 nur an einem Verlängerungsarm 42 dargestellt ist, können vorzugsweise alle Verlängerungsarme 42, 112, 122 einen physischen Anschlag 180 umfassen. Ein physischer Anschlag 180 kann mit beliebigen Planetenradanordnungen in beliebigen der hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 8 umfasst ein Planetenantrieb 210 mit geteiltem Hohlrad die Paare von Planetenrädern 212, 213 jeweils mit Planetenradzähnen 218, 219, ein zentral angeordnetes Sonnenrad 24 mit den Sonnenradzähnen 26, und ein geteiltes Hohlrad mit einem Kettenhohlrad 30 und einem Nockenwellenhohlrad 32. Ein Kettenrad 54 mit Kettenradzähnen erstreckt sich radial von dem Kettenhohlrad 30 nach außen. Die Hohlräder 30, 32 haben unterschiedliche Anzahlen von Zähnen 34, 36, wobei die Differenz in der Anzahl von Zähnen ein Vielfaches der Anzahl von Paaren von Planetenrädern 212, 213 beträgt. Die Hohlradzähne 34, 36 haben Profile, die den Hohlrädern 30, 32 erlauben, korrekt mit den äußeren Planetenrädern 213 zu verzahnen. Die Paare von Planetenrädern 212, 213 werden durch einen Planetenträger 238 in einer fixierten Drehbeziehung zueinander gehalten. Obwohl 8 nur einen Abschnitt des Planetenantriebs mit geteiltem Hohlrad 210 zeigt, umfasst der vollständige Planetenantrieb vorzugsweise eine Vielzahl von Paaren von Planetenrädern, am meisten bevorzugt drei Paare von Planetenrädern.
Jedes Paar von Planetenrädern 212, 213 ist durch einen Planetenradeinsteller federbelastet, um mit dem Sonnenrad 24 und den Hohlrädern 30, 32 in Eingriff zu gelangen und jegliches Zahnspiel sowohl zwischen den Planeten 212, 213 und der Sonne 24 als auch zwischen den Planeten 212, 213 und den Hohlrädern 30, 32 aufzunehmen. Das innere Planetenrad 212 steht mit dem Sonnenrad 24 in Eingriff. Das äußere Planetenrad 213 steht mit dem inneren Planetenrad 212 und den Hohlrädern 30, 32 in Eingriff. Ein Schwenkträger 290 koppelt das innere Planetenrad 212 mit dem äußeren Planetenrad 213 und ist drehbar an dem Träger 238 angebracht. Ein Spannungserzeuger 244, vorzugsweise eine Feder oder ein Federdämpfer, der an einem Ende an dem inneren Planetenrad 212 angebracht ist, und an dem anderen Ende an dem Träger 238, spannt den Schwenkträger 290 drehungsmäßig vor, um die beiden Planetenräder 212, 213 zu veranlassen, das Zahnspiel sowohl zwischen den Planeten 212, 213 und der Sonne 24 sowie zwischen den Planeten 212, 213 und den Hohlrädern 30, 32 aufzunehmen.
Der Planetenradeinsteller umfasst vorzugsweise den Schwenkträger 290, den Spannungserzeuger 244, einen Verlängerungsarm 242 und eine Masse 248. Der Verlängerungsarm 242 erstreckt sich von dem Schwenkträger 290, und die Masse 248 befindet sich an dem anderen Ende des Verlängerungsarms 242. Der Spannungserzeuger 244 spannt den Schwenkträger 290 in der Richtung im Uhrzeigersinn in 8 vor, um bei niedrigen Drehzahlen des Trägers 238 als Ergebnis des Orientierungswinkels des Paars von Planetenrädern 212, 213 das innere Planetenrad 212 zu dem Sonnenrad 24 und das äußere Planetenrad 213 zu den Hohlrädern 30, 32 hin vorzuspannen, um das Zahnspiel sowohl mit dem Sonnenrad 24 als auch den Hohlrädern 30, 32 aufzunehmen.
Die Masse 248 an dem distalen Ende des Verlängerungsarms 242 stellt bei hohen Drehzahlen als Ergebnis der Trägheit eine dem Spannungserzeuger 244 entgegenwirkende Kraft bereit. Nimmt die Drehzahl des Trägers 238 zu, erzeugt die Trägheit der Masse 248 an dem Ende des Verlängerungsarms 242 eine zunehmende Kraft, die der Kraft des Spannungserzeugers 244 entgegenwirkt, um den Verlängerungsarm 242 von der Drehachse des Trägers 238 weg zu bewegen. Diese Bewegung des Verlängerungsarms 242 dreht den Schwenkträger 290 in eine Stellung, in der die Planetenräder 212, 213 das Zahnspiel nicht länger aufnehmen.
In bevorzugten Ausführungsformen ist der Träger 238 pilotgesteuert, und jedes der Paare von Planetenrädern 212, 213 weist einen Planetenradeinsteller auf. In alternativen Ausführungsformen ist der Träger 238 nicht pilotgesteuert, und zumindest eines, aber nicht alle, der Paare von Planetenrädern 212, 213 weist einen Planetenradeinsteller, der eine ausreichende Steuerung des Zahnspiels für alle Paare von Planetenrädern in dem Planetenantrieb mit geteiltem Hohlrad 210 bereitstellt. In solchen Ausführungsformen haben alle Paare von Planetenrädern ohne einen Planetenradeinsteller vorzugsweise einen nicht schwenkenden Träger, der das innere Planetenrad 212 mit dem äußeren Planetenrad 213 koppelt und an dem Träger 238 in einer vorbestimmten Orientierung angebracht ist, um das innere Planetenrad 212 und das äußere Planetenrad 213 in einer vorbestimmten Orientierung relativ zueinander und relativ zu dem Träger 238 zu halten.
Die 9 bis 10 zeigen einen elektrischen Versteller mit einer Bremse statt eines Motors. Der Versteller weist einen Planetenantrieb mit geteiltem Hohlrad oder Planetenradeinsteller 10 auf, der Planetenräder 12, 14, 16 jeweils mit Planetenradzähnen 18, 20, 22, eine Feder 324 und ein geteiltes Hohlrad mit einem Kettenhohlrad 30 und einem Nockenwellenhohlrad 32 umfasst. Ein Kettenrad 54 mit Kettenradzähnen erstreckt sich radial von dem Kettenhohlrad 30 nach außen. Die Hohlräder 30, 32 haben unterschiedliche Anzahlen von Zähnen 34, 36, wobei die Differenz in der Anzahl von Zähnen ein Vielfaches der Anzahl von Planetenrädern 12, 14, 16. Die Hohlradzähne 34, 36 haben Profile, die den Hohlrädern 30, 32 erlauben, korrekt mit den Planetenrädern 12, 14, 16 zu verzahnen. Die Planetenräder 12, 14, 16 werden durch einen Planetenträger 38 in einer fixierten Drehbeziehung zueinander gehalten. Ein erstes Ende 324a der Feder 324 steht mit einer Lasche 30a an dem Kettenhohlrad 30 in Eingriff, und das andere Ende 324b steht mit einer Lasche 38a des Planetenträgers 38 in Eingriff. Die Feder 324 treibt den Planetenträger an, um ihn in eine erste Richtung zu drehen.
Eine Bremse 325 ist an einer vorderen Abdeckung (nicht dargestellt) fest verankert. Die Bremse ist vorzugsweise ein Elektromagnet und weist einen Bremsschuh 326 auf. Der Bremsschuh 326 kann mit dem Planetenträger 38 in Kontakt stehen, zum Beispiel in dem Kontaktbereich 327, der in 10 angezeigt wird.
Während des Betriebs des Verstellers treibt die Feder 324 den Planetenträger 38 und die Hohlräder 30, 32 an, um diese in eine erste Richtung zu drehen, und die Planetenräder 12, 14, 16, um diese in eine zweite Richtung zu drehen. Es sollte angemerkt werden, dass das Hohlrad 32 sich in die zweite Richtung drehen kann, wenn der Planetenträger 38 und das Hohlrad 30 sich in eine erste Richtung drehen, wenn der Unterschied in der Anzahl der Zähne zwischen den Hohlrädern Ring 30 und 32 umgekehrt wird (mehr Zähne an Hohlrad 30).
Wenn die Bremse 325, die sich nicht dreht, gegen den Planetenträger 38 mit einem geringeren Drehmoment als das Drehmoment der Feder 324 angelegt wird, dreht die Feder 324 den Planetenträger in eine erste Richtung, dreht die Feder 324 den Planetenträger 38 mit einer geringfügig unterschiedlichen Drehzahl als die Hohlräder 30, 32, was eine geringfügig unterschiedliche Drehzahl eines Hohlrads relativ zu dem anderen Hohlrad verursacht, was eine Nockenphasenverschiebungsfunktion in eine erste Richtung bewirkt. In einer solchen Ausführungsform bewegt sich der Versteller in die Vorverschiebungsrichtung, wenn die Feder 324 den Planetenträger 38 mit einer schnelleren Drehzahl als der Drehzahl der Nockenwelle dreht.
Wenn die Bremse 325, die sich nicht dreht, gegen den Planetenträger 38 mit einem größeren Drehmoment als das Drehmoment der Feder 324 angelegt wird, veranlasst der Bremsschuh 326 der Bremse 325 den Planetenträger 38, langsamer zu werden, und sich somit mit einer unterschiedlichen Drehzahl als die Hohlräder 30, 32 zu drehen, was eine geringfügig unterschiedliche Drehzahl eines Hohlrads relativ zu dem anderen Hohlrad verursacht, was eine Nockenphasenverschiebungsfunktion bewirkt. In einer solchen Ausführungsform dreht sich der Planetenträger 38 mit einer geringeren Drehzahl als der Drehzahl der Nockenwelle und der Versteller bewegt sich in die Vorverschiebungsrichtung.
Wenn die Bremse 325, die sich nicht dreht, gegen den Planetenträger 38 mit einem Drehmoment angelegt wird, das ungefähr gleich dem Drehmoment der Feder 324 ist, dreht sich der Planetenträger 38 mit derselben Drehzahl wie beide Hohlräder 30, 32, und da die Hohlräder 30, 32 sich gleichlaufend drehen, wird eine konstante Nockenphasenstellung beibehalten. Es sollte angemerkt werden, dass das Drehmoment der Bremse durch eine geschlossene Regelkreis-Steuerung gesteuert werden kann.
Auf diese Weise wird ein sehr hohes Zahlenverhältnis erhalten, und die Nockenwelle wird gegenüber der nominellen Drehbeziehung der Kurbelwelle zur Nockenwelle entweder vor- oder nachgestellt.
Ein Spannungserzeuger 44 kann an einem Ende an dem Planetenträger 38 des Verstellers von 9–10 angebracht sein, und an dem anderen Ende an einem Verlängerungsarm 42 angebracht sein, wie oben in 1, 3 bis 6 erläutert. Der Planetenradeinsteller oder das Untersetzungsgetriebe kann einen Verlängerungsarm 42 und einen Exzenterstift 46 umfassen und kann sich von dem Exzenterstift 46 erstrecken, um den das erste Planetenrad 12 montiert ist.
Alternativ kann der Träger 38 des in 9–10 dargestellten Verstellers wie in 7–8 mit einem physischen Anschlag 180 pilotgesteuert sein, der sich von dem Träger 38 weg erstreckt.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Planetenräder 12, 14, 16 des Verstellers von 9–10 durch innere und äußere Planetenräder 212, 213 ersetzt, die federbelastet sein können, um das Zahnspiel zwischen den Planetenrädern und den Hohlrädern 30, 32 wie oben in 8 beschrieben aufzunehmen.
11 und 12a–12b zeigen einen elektrischen Versteller einer weiteren Ausführungsform. Die elektrische Nockenphasenverschiebungsvorrichtung stellt dynamisch eine Winkelstellung einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors in Bezug auf eine Motorkurbelwelle ein. Der Versteller kann ein Verstellerkettenrad umfassen, das durch ein Endlosschleifen-Kraftübertragungselement angetrieben wird, das mit einem zur Drehung an der Motorkurbelwelle montierten Antriebszahnrad verbunden ist. Die elektrische Nockenphasenverschiebungsvorrichtung kann eine Planetenradanordnung mit einem Hohlrad umfassen, das durch das Verstellerkettenrad angetrieben wird, einen Planetenradträger, der mit der Nockenwelle verbunden ist, sowie ein Sonnenrad. Das Verstellerkettenrad, der Planetenradträger und das Sonnenrad können um eine gemeinsame Achse drehbar sein. Der Träger kann zumindest ein drehbares Planetenrad tragen, das mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad in Wirkeingriff bringbar ist. Das Sonnenrad kann das zumindest eine drehbare Planetenrad drehend zur Relativbewegung des Trägers antreiben. Die Drehbewegung des Trägers, der durch das Sonnenrad angetrieben wird, innerhalb des Verstellerkettenrads kann einstellbar die Stellung einer Nockenphasenverschiebungsvorrichtung der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle variieren. Das Sonnenrad kann fixiert werden, um eine Nockenphasenstellung der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle beizubehalten, und kann durch einen Elektromotor angetrieben werden, um eine einstellbare Winkelstellung zur Variation der Nockenphasenstellung bereitzustellen.
Nun Bezug nehmend auf die 11–12b wird eine elektrische Nockenphasenverschiebungsvorrichtung 430 zur Zeitsteuerung der Ventilöffnung und/oder -schließung durch die Winkelstellung einer Nockenwelle 432 relativ zu einer Kurbelwelle veranschaulicht. Die Nockenwelle 432 kann zur Drehung in Verbindung mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben werden. Die elektrische Nockenphasenverschiebungsvorrichtung 430 kann dynamisch eine Winkelstellungs-Drehbeziehung der Nockenwelle 432 in Bezug auf die Kurbelwelle einstellen. Ein Verstellerkettenrad 442 kann durch ein Endlosschleifen-Kraftübertragungselement angetrieben werden, das an einem Antriebszahnrad zur Drehung mit der Motorkurbelwelle montiert ist. Die elektrische Nockenphasenverschiebungsvorrichtung 430 kann eine Planetenradanordnung mit einem Hohlrad 434, einem Planetenradträger 436, und einem Sonnenrad 438 umfassen, die alle um eine gemeinsame Achse drehbar sind. Der Träger 436 kann zumindest ein drehbares Planetenrad 440 in verzahntem Eingriff zwischen dem Hohlrad 434 und dem Sonnenrad 438 tragen. Das Sonnenrad 438, das Hohlrad 434 und das zumindest eine Planetenrad 440 können Schrägzähne umfassen, wenn dies gewünscht wird. Das Verstellerkettenrad 442 kann das Hohlrad 434 antreiben. Das Sonnenrad 438 kann fixiert werden, um die Nocken-Winkelphasenstellung der Nockenwelle 432 relativ zu der Kurbelwelle beizubehalten, und kann eine einstellbare Winkelstellung zur relativen Veränderung der Winkelstellungs-Drehbeziehung der Nockenwelle 432 aufweisen, um dadurch eine Phase der Nockenwelle 432 relativ zu der Kurbelwelle zu variieren.
Wie in 11 veranschaulicht, kann die elektrische Nockenphasenverschiebungsvorrichtung 430 ein Kettenradgehäuse 444 umfassen, das um eine gemeinsame Achse zur Drehung mit einer Planetenradanordnung drehbar ist. Das Kettenradgehäuse 444 kann mit einem Verstellerkettenrad 442 zur Drehung damit verbunden sein. Ein Hohlrad 434 kann einen integralen Bestandteil des Kettenradgehäuses 444 zur Drehung damit bilden. Das Hohlrad 434 kann einteilig an einem Innendurchmesser des Kettenradgehäuses 444 ausgebildet sein. Das Hohlrad 434 kann mit zumindest einem drehbaren Planetenrad 440 in Eingriff bringbar sein. Das Kettenradgehäuse 444, das Verstellerkettenrad 442 und das Hohlrad 434 können als eine einzelne monolithische Komponente für den Eingriff mit der elektrischen Nockenphasenverschiebungsvorrichtung 430 hergestellt und zusammengebaut sein. Wie in 11 veranschaulicht, kann das zumindest eine drehbare Planetenrad 440 ein erstes, ein zweites und ein drittes Planetenrad 440a, 440b, 440c umfassen. Ein Planetenradträger 436 kann einen Antriebsflansch 482 umfassen, der durch das Kettenradgehäuse 444 und das Verstellerkettenrad 442 zur Anordnung an einem Trägeradapter 484 mit einer Vielzahl von Schrauben 486 verbunden werden soll, eine Zentralschraube 464 sowie eine Feststellschraube 488, am besten in 12a zu sehen, zur Befestigung an der Nockenwelle 432. Der Trägeradapter 484 kann zur Drehung mit der Nockenwelle 432 verbunden sein. Der Trägeradapter 484 kann die Nockenwelle 432 drehbar durch die Verbindung von Trägeradapter 484, Zentralschraube 464 und Feststellschraube 488 antreiben. Der Träger 436 kann eine Vielzahl von Wellenstümpfen 487 umfassen, die die ersten, zweiten und dritten Planetenräder 440a, 440b, 440c zur Drehung daran tragen. Die Vielzahl von Planetenrädern 440a, 440b, 440c stehen in untereinander verzahntem Eingriff mit dem Hohlrad 434 und dem Sonnenrad 438. Die elektrische Nockenphasenverschiebungsvorrichtung 430 kann eine Abdeckplatte 446 mit einer Vielzahl von Öffnungen 490 zur Befestigung der Abdeckplatte 446 an dem Planetenradträger 436 umfassen, um die Planetenräder 440a, 440b, 440c an der Vielzahl von Wellenstümpfen 487 festzuhalten. Die Abdeckplatte 446 kann ein offenes Ende des Trägers 436 verschließen, um die Planetenradanordnung einzuschließen. Rein beispielhaft und ohne Einschränkung kann die Abdeckplatte 446 an dem Träger 436 durch eine Vielzahl von Sicherungsklippringen 492 gesichert werden, die an den äußeren Enden der Vielzahl von Wellenstümpfen 487 gesichert sind. Wie in der elektrischen Nockenphasenverschiebungsvorrichtung von 12B veranschaulicht, kann die Abdeckplatte 446 rein beispielhaft und ohne Einschränkung an dem Träger 436 mit einer Vielzahl von Schrauben 492 gesichert werden, die sich durch die Vielzahl von Öffnungen erstrecken, die durch die Abdeckplatte 446 definiert sind. Rein beispielhaft und ohne Einschränkung kann die elektrische Nockenphasenverschiebungsvorrichtung 30 ein erstes Lager 435a zur Lagerung des Sonnenrads 438 zur Drehung relativ zu dem Planetenradträger 436 sowie ein zweites Lager 435b zur Lagerung des Planetenradträgers zur Drehung relativ zu dem Kettenradgehäuse 444 umfassen.
Wie weiter in den 12A–12B veranschaulicht, kann die elektrische Nockenphasenverschiebungsvorrichtung 430 einen Adapter 448 umfassen, der mit dem Sonnenrad 438 verbunden ist. Wie in 12a veranschaulicht, kann der Adapter 448 mit einem Elektromotor 447 verbunden sein. Das Sonnenrad 438 kann in Drehbewegung durch den Elektromotor 447 angetrieben werden, wodurch eine Winkelstellung des Trägers 436 verändert wird, was zu einer Änderung der Nockenphasenstellung der Nockenwelle 432 relativ zu der Kurbelwelle führt. Zumindest ein Sensor 449 kann vorgesehen werden, um ein Rückkopplungssignal an eine Motorsteuereinheit oder ein Steuergerät 451 zu liefern, um eine Stellung der Kurbelwelle relativ zu der Nockenwelle 424 anzugeben, um zu bestimmen, ob überhaupt eine Einstellung der Nockenphasenstellung durch das Sonnenrad 438 erforderlich ist. Ist eine Einstellung der Nockenphasenstellung erforderlich, kann der Elektromotor 447 durch das Steuergerät angesteuert werden, um die Nockenphasenstellung in eine der Drehrichtungen, die Vorverschiebungs- oder die Verzögerungsrichtung, in die gewünschte Position durch Drehbewegung des Sonnenrads 438 zu bewegen, wodurch eine relative Drehung des zumindest einen Planetenrads 440 verursacht wird, wodurch der Träger 436 und die damit verbundene Nockenwelle 432 angetrieben werden. Im Betrieb kann die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors sich drehen, um die Nockenwelle 432 durch das Kettenrad 442 anzutreiben, und die elektrische Nockenphasenverschiebungsvorrichtung 430 kann die relative Winkelstellung der Nockenwelle 432 relativ zu der Kurbelwelle durch Drehung des Sonnenrads 438 verändern. Das Verhältnis der Anzahl von Zähnen, die sich an den Kettenrädern befinden, und das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder der Planetenradanordnung werden so ausgewählt, dass, wenn das Sonnenrad 438 feststehend oder in einer fixierten Stellung gehalten wird, das zumindest eine Planetenrad 440 sich um das Sonnenrad 438 drehen und den Träger 436 relativ bewegen kann, so dass die Nockenwelle 432 normalerweise mit der halben Kurbelwellendrehzahl in ein fixierten Phasenbeziehung gedreht werden kann, wie dies für einen Viertaktmotor üblich ist. Der Elektromotor 447 kann in der Vorwärts- oder der Rückwärtsrichtung angesteuert werden, um den Nockenwellenphasenwinkel entweder vorzuverschieben oder zu verzögern, um das Öffnen und Schließen der zugeordneten Ventile des Verbrennungsmotors in Bezug auf die Zeitsteuerung der Kurbelwelle zu steuern. Um die Phasenbeziehung der Nockenwelle 432 in Bezug auf die Kurbelwelle zu verändern, während der Motor in Betrieb ist, kann der Elektromotor 447 durch das Steuergerät 451 in eine gewünschte Richtung gedreht werden, wodurch die Winkelstellung der Nockenwelle durch Drehung des Sonnenrads 438 verändert wird.
Ein Spannungserzeuger 44 kann an einem Ende an dem Planetenträger 38 des Verstellers von 11–12B angebracht sein, und an dem anderen Ende an einem Verlängerungsarm 42 angebracht sein, wie oben in 1, 3 bis 6 erläutert. Der Planetenradeinsteller kann einen Verlängerungsarm 42 und einen Exzenterstift 46 umfassen und kann sich von dem Exzenterstift 46 erstrecken, um den das erste Planetenrad 12 montiert ist.
Alternativ kann der Träger 38 des in 11–12B dargestellten Verstellers wie in 7–8 mit einem physischen Anschlag 180 pilotgesteuert sein, der sich von dem Träger 38 weg erstreckt.
In einer weiteren Ausführungsform können die Planetenräder 440a, 440b, 440c des Verstellers von 11–12B jeweils durch innere und äußere Planetenräder 212, 213 ersetzt werden, die federbelastet sind, um das Zahnspiel zwischen dem 438 und den Planetenräder 440a, 440b, 440c sowie den Planetenrädern 440a, 440b, 440c und den Hohlrädern 434 wie oben in 8 beschrieben aufzunehmen.
In einigen Ausführungsformen haben die Paare von Planetenrädern jeweils dieselbe Anzahl von Zähnen. In anderen Ausführungsformen unterscheiden sich die Anzahlen der Zähne der Planetenräder, um unterschiedliche Frequenzen für ein verringertes betriebliches NVH bereitzustellen.
Obwohl die Gestalten der Zähne für die Sonnenräder, Planetenräder und Hohlräder in den Zeichnungen nur schematisch dargestellt sind, sind die Zähne vorzugsweise so geformt, dass sie solche Profile aufweisen, dass die Last von dem Spannungserzeuger bei niedrigen Drehzahlen die in Verzahnung stehenden Zähne ineinander zwingt, um Zahnspiel zu verringern oder zu beseitigen. Jegliche Zahnformen, einschließlich jener, die in der Technik bekannt sind, die diese Funktion erfüllt kann im Geiste der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Dementsprechend ist klar, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung rein der Veranschaulichung der Anwendung von Prinzipien der Erfindung dienen. Die Bezugnahme hierin auf Details der veranschaulichten Ausführungsformen soll den Umfang der Ansprüche keinesfalls beschränken, die ihrerseits jene Merkmale anführen, die als wesentlich für die Erfindung betrachtet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7261667 [0006]
US 8313411 [0007]
WO 2014/092963 [0008]

Claims

Verfahren zur Beseitigung des Zahnspiels aus einem Planetenuntersetzungsgetriebe eines Motors, wobei das Planetenuntersetzungsgetriebe ein Sonnenrad, ein Hohlrad um das Sonnenrad herum, und eine Vielzahl von Planetenrädern umfasst, die durch Stifte mit einem Planetenträger verbunden sind, wobei die Planetenräder mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Verzahnung stehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer zentrifugal betätigten Vorrichtung, die mit einem Stift zumindest eines der Planetenräder gekoppelt ist, so dass die radial nach innen gerichtete Bewegung eines ersten Endes der zentrifugal betätigten Vorrichtung das Planetenrad in eine erste Richtung bewegt, was das Zahnspiel zwischen dem Planetenrad und dem Hohlrad minimiert; Vorspannen des ersten Endes der zentrifugal betätigten Vorrichtung radial nach innen zu dem Planetenträger hin, so dass das Planetenrad in die erste Richtung bewegt wird; und Drehen des Planetenträgers mit einer Drehzahl, die ausreicht, um die Vorspannung zu überwinden, was bewirkt, dass die Zentrifugalkraft das Ende der zentrifugal betätigten Vorrichtung radial nach außen bewegt, was das Planetenrad in eine der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung bewegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zentrifugal betätigte Vorrichtung einen Verlängerungsarm mit einem ersten Ende mit einer Masse, einem zweiten Ende, das schwenkbar mit Stift des zumindest einen Planetenrads gekoppelt ist, sowie eine Länge dazwischen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Stift, der mit der zentrifugal betätigten Vorrichtung gekoppelt ist, ein Exzenterstift mit einer zylindrischen Gestalt ist.
Elektrischer Versteller zur dynamischen Einstellung einer Drehbeziehung einer ersten Welle relativ zu einer zweiten Welle eines Motors, umfassend: ein Planetenuntersetzungsgetriebe, das Folgendes umfasst: ein Sonnenrad mit einer Vielzahl von Sonnenradzähnen; eine Vielzahl von Planetenrädern, die um das Sonnenrad herum angeordnet sind, wobei jedes Planetenrad eine Vielzahl von Planetenzähnen umfasst, die das Planetenrad in verzahntem Eingriff mit den Sonnenradzähnen halten; einen Planetenträger, der mit der Vielzahl von Planetenrädern drehbar ist und mit den Planetenrädern durch Stift verbunden ist; ein Hohlrad mit einem Satz von Zähnen, das an der zweiten Welle fixiert ist; eine zentrifugal betätigte Vorrichtung umfassend einen Verlängerungsarm mit einem ersten Ende mit einer Masse, einem zweiten Ende, das schwenkbar mit dem Stift des zumindest einen Planetenrads gekoppelt ist, und einer Länge dazwischen, so dass die radial nach innen gerichtete Bewegung des ersten Endes der zentrifugal betätigten Vorrichtung das Planetenrad in eine erste Richtung bewegt, was das Zahnspiel zwischen dem Planetenrad und dem Hohlrad minimiert; und einen Spannungserzeuger, der mit dem Planetenträger und der zentrifugal betätigten Vorrichtung gekoppelt ist, der das erste Ende der zentrifugal betätigten Vorrichtung radial nach innen vorspannt; so dass, wenn der Planetenträger sich mit einer Drehzahl dreht, die geringer ist als eine Drehzahl, die ausreichend ist, um die Vorspannung des Spannungserzeugers zu überwinden, das zumindest eine Planetenrad durch die zentrifugal betätigte Vorrichtung bewegt wird, um das Zahnspiel zwischen den Planetenrädern und dem Hohlrad zu minimieren, und wenn der Planetenträger mit einer höheren Drehzahl gedreht wird, die Zentrifugalkraft das erste Ende der zentrifugal betätigten Vorrichtung radial nach außen bewegt, was das Planetenrad in eine der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung bewegt.
Elektrischer Versteller nach Anspruch 4, wobei die zentrifugal betätigte Vorrichtung des Weiteren umfasst: einen Exzenterstift mit einer zylindrischen Gestalt, wobei sich der Exzenterstift durch einen Mittelpunkt des zumindest einen der Planetenräder der Vielzahl von Planetenrädern erstreckt und mit dem zweiten Ende des Verlängerungsarms verbunden ist; und ein Paar von Stiftverlängerungen, die sich von einem oberen Ende und einem unteren Ende des Exzenterstifts erstrecken und umlaufende Oberflächen aufweisen, die in Bezug auf einen Mittelpunkt einer äußeren zylindrischen Oberfläche des Exzenterstifts versetzt sind, wobei die Stiftverlängerungen drehbar in dem Träger so montiert sind, dass die zentrifugal betätigte Vorrichtung in Bezug auf den Planetenträger und in Bezug auf die Planetenradzähne des zumindest einen Planetenrads drehbar ist; wenn der Planetenträger sich mit einer Drehzahl dreht, die geringer ist als eine Drehzahl, die ausreichend ist, um die Vorspannung des Spannungserzeugers zu überwinden, der Exzenterstift das zumindest eine Planetenrad zu dem Hohlrad hin drückt, um das Zahnspiel zwischen dem zumindest einen Planetenrad und dem Hohlrad zu minimieren.
Elektrischer Versteller nach Anspruch 5, wobei, wenn der Planetenträger mit einer höheren Drehzahl gedreht wird, die Zentrifugalkraft das erste Ende des Verlängerungsarms radial nach außen bewegt, wobei der Exzenterstift gleichzeitig in eine Stiftstellung gedreht wird, in der der Exzenterstift das zumindest eine Planetenrad nicht länger zu dem Hohlrad hin drückt, um das Zahnspiel aufzunehmen.
Elektrischer Versteller nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend einen Anschlag, der sich von dem Planetenträger weg erstreckt, der die Drehung der zentrifugal betätigten Vorrichtung so begrenzt, dass kein Kontakt mit dem Hohlrad erfolgt.
Elektrischer Versteller zur dynamischen Einstellung einer Drehbeziehung einer ersten Welle relativ zu einer zweiten Welle eines Motors, umfassend: ein Planetenuntersetzungsgetriebe, das Folgendes umfasst: ein Sonnenrad mit einer Vielzahl von Sonnenradzähnen; eine Vielzahl von Planetenrädern, die um das Sonnenrad herum angeordnet sind, wobei jedes Planetenrad eine Vielzahl von Planetenzähnen umfasst, die das Planetenrad in verzahntem Eingriff mit den Sonnenradzähnen halten; einen Planetenträger, der mit der Vielzahl von Planetenrädern drehbar ist und mit den Planetenrädern durch Zapfen verbunden ist; ein zweites Hohlrad, das mit einer zweiten Welle drehbar ist, wobei das zweite Hohlrad eine Vielzahl von zweiten Hohlradzähnen umfasst, die das zweite Hohlrad in verzahntem Eingriff mit den Planetenradzähnen eines jeden der Planetenräder halten; ein erstes Hohlrad, das mit einer ersten Welle drehbar ist, wobei das erste Hohlrad eine Vielzahl von ersten Hohlradzähnen umfasst, die das erste Hohlrad in verzahntem Eingriff mit den Planetenradzähnen eines jeden der Planetenräder halten; eine zentrifugal betätigte Vorrichtung umfassend einen Verlängerungsarm mit einem ersten Ende mit einer Masse, einem zweiten Ende, das schwenkbar mit dem Stift des zumindest einen Planetenrads gekoppelt ist, und einer Länge dazwischen, so dass die radial nach innen gerichtete Bewegung des ersten Endes der zentrifugal betätigten Vorrichtung das Planetenrad in eine erste Richtung bewegt, was das Zahnspiel zwischen dem Planetenrad und dem Hohlrad minimiert; und einen Spannungserzeuger, der mit dem Planetenträger und der zentrifugal betätigten Vorrichtung gekoppelt ist, der das erste Ende der zentrifugal betätigten Vorrichtung radial nach innen vorspannt; so dass, wenn der Planetenträger sich mit einer Drehzahl dreht, die geringer ist als eine Drehzahl, die ausreichend ist, um die Vorspannung des Spannungserzeugers zu überwinden, das zumindest eine Planetenrad durch die zentrifugal betätigte Vorrichtung bewegt wird, um das Zahnspiel zwischen den Planetenrädern und dem Hohlrad zu minimieren, und wenn der Planetenträger mit einer höheren Drehzahl gedreht wird, die Zentrifugalkraft das erste Ende der zentrifugal betätigten Vorrichtung radial nach außen bewegt, was das Planetenrad in eine der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung bewegt.
Elektrischer Versteller nach Anspruch 8, wobei die zentrifugal betätigte Vorrichtung des Weiteren umfasst: einen Exzenterstift mit einer zylindrischen Gestalt, wobei sich der Exzenterstift durch einen Mittelpunkt des zumindest einen der Planetenräder der Vielzahl von Planetenrädern erstreckt und mit dem zweiten Ende des Verlängerungsarms verbunden ist; und ein Paar von Stiftverlängerungen, die sich von einem oberen Ende und einem unteren Ende des Exzenterstifts erstrecken und umlaufende Oberflächen aufweisen, die in Bezug auf einen Mittelpunkt einer äußeren zylindrischen Oberfläche des Exzenterstifts versetzt sind, wobei die Stiftverlängerungen drehbar in dem Träger so montiert sind, dass die zentrifugal betätigte Vorrichtung in Bezug auf den Planetenträger und in Bezug auf die Planetenradzähne des zumindest einen Planetenrads drehbar ist; wenn der Planetenträger sich mit einer Drehzahl dreht, die geringer ist als eine Drehzahl, die ausreichend ist, um die Vorspannung des Spannungserzeugers zu überwinden, der Exzenterstift das zumindest eine Planetenrad zu dem Hohlrad hin drückt, um das Zahnspiel zwischen dem zumindest einen Planetenrad und dem Hohlrad zu minimieren.
Elektrischer Versteller nach Anspruch 9, wobei, wenn der Planetenträger mit einer höheren Drehzahl gedreht wird, die Zentrifugalkraft das erste Ende des Verlängerungsarms radial nach außen bewegt, wobei der Exzenterstift gleichzeitig in eine Stiftstellung gedreht wird, in der der Exzenterstift das zumindest eine Planetenrad nicht länger zu dem Hohlrad hin drückt, um das Zahnspiel aufzunehmen.
Elektrischer Versteller nach Anspruch 8, des Weiteren umfassend einen Anschlag, der sich von dem Planetenträger weg erstreckt, der die Drehung der zentrifugal betätigten Vorrichtung so begrenzt, dass kein Kontakt mit dem Hohlrad erfolgt.
Elektrischer Versteller zur dynamischen Einstellung einer Drehbeziehung einer ersten Welle relativ zu einer zweiten Welle eines Motors, umfassend: ein Planetenuntersetzungsgetriebe, das Folgendes umfasst: ein Sonnenrad mit einer Vielzahl von Sonnenradzähnen; eine Vielzahl von inneren Planetenrädern, die um das Sonnenrad herum angeordnet sind, wobei jedes innere Planetenrad eine Vielzahl von inneren Planetenzähnen umfasst, die das innere Planetenrad in verzahntem Eingriff mit dem Sonnenrad halten; eine Vielzahl von äußeren Planetenrädern, wobei jedes äußere Planetenrad eine Vielzahl von äußeren Planetenzähnen umfasst, die das äußere Planetenrad in verzahntem Eingriff mit einem der Vielzahl von inneren Planetenrädern halten; ein zweites Hohlrad, das durch die zweite Welle angetrieben wird, wobei das zweite Hohlrad eine Vielzahl von zweiten Hohlradzähnen umfasst, die das zweite Hohlrad in verzahntem Eingriff mit den äußeren Planetenrädern halten; ein erstes Hohlrad, das mit der Nockenwelle drehbar ist, wobei das erste Hohlrad eine Vielzahl von ersten Hohlradzähnen umfasst, die das erste Hohlrad in verzahntem Eingriff mit den äußeren Planetenrädern halten; einen Planetenträger, der durch Stifte mit den äußeren Planetenrädern drehbar ist; eine zentrifugal betätigte Vorrichtung, umfassend einen Schwenkträger, der ein inneres Planetenrad mit einem äußeren Planetenrad koppelt und drehbar mit dem Planetenträger gekoppelt ist, so dass die radial nach innen gerichtete Bewegung der zentrifugal betätigten Vorrichtung das äußere Planetenrad in eine erste Richtung bewegt, die das Zahnspiel zwischen dem äußeren Planetenrad und dem Hohlrad minimiert; und einen Spannungserzeuger, der mit dem Planetenträger und der zentrifugal betätigten Vorrichtung gekoppelt ist, der die zentrifugal betätigte Vorrichtung radial nach innen vorspannt; so dass, wenn der Planetenträger sich mit einer Drehzahl dreht, die geringer ist als eine Drehzahl, die ausreichend ist, um die Vorspannung des Spannungserzeugers zu überwinden, das zumindest eine äußere Planetenrad durch die zentrifugal betätigte Vorrichtung bewegt wird, um das Zahnspiel zwischen den äußeren Planetenrädern und dem Hohlrad zu minimieren, und wenn der Planetenträger mit einer höheren Drehzahl gedreht wird, die Zentrifugalkraft das erste Ende der zentrifugal betätigten Vorrichtung radial nach außen bewegt, was das äußere Planetenrad in eine der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung bewegt.
Elektrischer Versteller nach Anspruch 12, des Weiteren umfassend einen Anschlag, der sich von dem Planetenträger weg erstreckt, der die Drehung der zentrifugal betätigten Vorrichtung so begrenzt, dass kein Kontakt mit dem Hohlrad erfolgt.