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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Anmeldung betrifft die variable Nockenwellensteuerung (VCT) in einem Verbrennungsmotor und insbesondere elektrisch gesteuerte Nockenwellenversteller, die Evolventen-Zahnräder umfassen.
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HINTERGRUND
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Verbrennungsmotoren umfassen Nockenwellen, die Ventile zur Regelung der Verbrennung von Kraftstoff und Luft innerhalb von Verbrennungskammern der Motoren öffnen und schließen. Das Öffnen und Schließen der Ventile wird zeitlich sorgfältig auf eine Reihe von Ereignissen abgestimmt, etwa die Einspritzung und Verbrennung von Kraftstoff in die/der Verbrennungskammer und die Position des Kolbens relativ zu dem oberen Totpunkt (OT). Nockenwellen werden durch die Drehung der Kurbelwelle über ein Antriebselement, das diese Elemente verbindet, angetrieben, etwa einen Riemen oder eine Kette. In der Vergangenheit war das Verhältnis zwischen der Drehung der Kurbelwelle und der Drehung der Nockenwelle fixiert. Nun verwenden Verbrennungsmotoren zunehmend Nockenwellenversteller, welche die Phase der Nockenwellendrehung relativ zu der Kurbelwellendrehung variieren.
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Derzeit existiert eine Reihe von unterschiedlichen Nockenwellenversteller-Konzepten. Einige Nockenwellenversteller greifen auf Hydraulikfluid zurück, um die Winkelstellung der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle einzustellen, während andere durch Elektromotoren betätigt werden, die das Öffnen/Schließen der Ventile relativ zu der Kurbelwellendrehung vorverschieben oder verzögern. Nockenwellenversteller, die durch Elektromotoren betätigt werden, können eine Vielzahl von Zahnrädern verwenden, um die Winkelstellung einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle zu variieren. Zum Beispiel wurden diese Typen von Nockenwellenverstellern unter Verwendung eines Gleitkeilgetriebes oder Planetengetriebes mit Zykloid-Zahnradzähnen implementiert, die die Winkelstellung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle verändern. Die zykloide Zahnkonstruktion dieser Zahnräder kann die Leistung des elektrisch betätigten Nockenwellenverstellers beeinträchtigen.
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Die Zahnkonstruktion von Zahnrädern, die vom Großteil von Getrieben verwendet wird, kann die Implementierung des Verstellers zu einer größeren Herausforderung machen. Zum Beispiel verwenden elektrisch gesteuerte Nockenwellenversteller Zahnräder, die zykloide Zähne aufweisen. Die Herstellung zykloider Zähne schließt sehr genaue Toleranzen ein. Außerdem können Veränderungen im Abstand zwischen einem Arbeitszentrum des Nockenwellenverstellerzahnrads und einem Sollzentrum dieses Zahnrads Interferenzen zwischen Zahnspitzen verursachen. Daher kann die Konstruktion der Zähne, die von Zahnrädern in elektrisch betätigten oder gesteuerten Nockenwellenverstellern verwendet werden, verbessert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine variable Nockenwellensteuerungsvorrichtung, welche die Phase zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle einstellt, umfasst ein erstes Hohlrad, das dazu ausgestaltet ist, mit der Nockenwelle verbunden zu sein und sich um eine Zentralachse (x) zu drehen, und eine Vielzahl von radial einwärts weisenden Zähnen aufweist, die jeweils ein Evolventen-Zahnprofil aufweisen; ein zweites Hohlrad, das axial von dem ersten Hohlrad beabstandet und dazu ausgestaltet ist, Dreheingang von der Kurbelwelle zu erhalten und sich um die Zentralachse (x) zu drehen, und eine Vielzahl von radial einwärts weisenden Zähnen aufweist, die jeweils ein Evolventen-Zahnprofil aufweisen; ein zusammengesetztes Planetenrad mit einem Nockenwellen-Planetenrad und einem Kettenrad-Planetenrad, die jeweils radial nach außen weisen und eine Vielzahl von radial nach außen weisenden Zähnen mit Evolventen-Zahnprofilen aufweisen, wobei das Nockenwellen-Planetenrad mit dem ersten Hohlrad in Kontakt steht und das Kettenrad-Planetenrad mit dem zweiten Hohlrad in Kontakt steht; und eine Exzenterwelle, die Drehkraft von einem Elektromotor an das zusammengesetzte Planetenrad kommuniziert, die das erste Hohlrad in Bezug auf das zweite Hohlrad relativ verschiebt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer Ausführungsform eines elektrisch betätigten Nockenwellenverstellers mit Zähnen mit einem Evolventen-Zahnprofil;
- 2 ist eine weitere auseinandergezogene Darstellung einer Ausführungsform eines elektrisch betätigten Nockenwellenverstellers mit Zähnen mit einem Evolventen-Zahnprofil;
- 3 ist eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines elektrisch betätigten Nockenwellenverstellers mit Zähnen mit einem Evolventen-Zahnprofil;
- 4 ist eine Profildarstellung einer Ausführungsform eines Abschnitts eines elektrisch betätigten Nockenwellenverstellers, der Zähne mit einem Evolventen-Zahnprofil aufweist;
- 5 ist eine Profildarstellung einer Ausführungsform von Zähnen mit Evolventen-Zahnprofilen; und
- 6 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines zusammengesetzten Planetenrads, das von einem elektrisch betätigten Nockenwellenversteller verwendet wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ein elektrisch betätigter Nockenwellenversteller umfasst eine Exzenterwelle, die ein zusammengesetztes Planetenrad in Kontakt mit einem Kettenrad-Hohlrad und einem Nockenwellen-Hohlrad dreht. Das zusammengesetzte Planetenrad, das Kettenrad-Hohlrad und das Nockenwellen-Hohlrad umfassen jeweils Zähne, die ein Evolventen-Zahnprofil oder eine solche Form aufweisen. Das von den Nockenwellenversteller-Zahnrädern verwendete Evolventen-Zahnprofil kann die Schwingungs- und Geräuschbildung (NV) verringern, indem es erlaubt, dass das Arbeitszentrum der Nockenwellenversteller-Zahnräder vom jeweiligen Sollzentrum abweichen kann, ohne das fundamentale Gesetz der Verzahnung zu verletzen. Die Evolventen-Zähne weisen einen Druckwinkel auf, der relativ hoch ist, um die Interferenz zwischen Zahnspitzen zu vermeiden. Zusätzlich kann die Differenz zwischen der Anzahl der Evolventen-Zähne an den Hohlrädern und den Evolventen-Zähnen an dem zusammengesetzten Planetenrad um mehr als einen Zahn variieren. In der Vergangenheit wurden elektrisch betätigte Nockenwellenversteller unter Verwendung einer Exzenterwelle implementiert, die an einem Planetenrad mit zykloiden Zähnen dreht und die Winkelstellung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle verändert. Die zykloide Zahnkonstruktion dieser Zahnräder kann herausfordernd zu implementieren sein und die Leistung der elektrisch betätigten Nockenwellenversteller beeinträchtigen, wenn sie nicht präzise maschinell gefertigt werden.
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Eine Ausführungsform eines elektrisch gesteuerten Nockenwellenverstellers, der unter Verwendung eines Elektromotors und einer Exzenterwelle gesteuert wird, ist in 2 gezeigt. Der Nockenwellenversteller 10 umfasst ein Kurbelwellen-Kettenrad 12, das mit einer Kurbelwelle verbunden ist und ein Kettenrad-Hohlrad 14 und ein Kettenrad-Lager 16 umfasst. Das Kettenrad-Hohlrad 14 umfasst einen Satz nach innen weisender Zähne 18, die jeweils ein Evolventen-Zahnradprofil aufweisen. Eine Nockenwellenplatte 20 ist an einer Nockenwelle angebracht und umfasst ein Nockenwellen-Hohlrad 22 umfassend einen separaten Satz nach innen weisender Zähne 24. Jeder der Zahnradzähne 24 des Nockenwellen-Hohlrades 22 weist ebenfalls ein Evolventen-Zahnradprofil auf. Ein zusammengesetztes Planetenrad 26 verwendet zwei Sätze nach außen weisender Zähne, die mit dem Nockenwellen-Hohlrad 22 und den Kettenrad-Hohlrad 14 in Eingriff stehen. Die nach außen weisenden Zahnradzähne weisen jeweils ein Evolventen-Zahnradprofil auf. Eine Exzenterwelle 28 ist mit dem Kurbelwellen-Kettenrad 12 oder der Nockenwellenplatte 20 verbunden, so dass ein Abschnitt der Exzenterwelle 28 sich um die Achse (x) dreht. Die Exzenterwelle 28 ist auch mit dem zusammengesetzten Planetenrad 26 entlang einer Exzenterachse (ex) verbunden. Das Kurbelwellen-Kettenrad 12 und die Nockenwellenplatte 20 drehen sich jeweils um die Achse (x). Ein Abschnitt der Exzenterwelle 28 wird durch einen Elektromotor 30 um die Achse x drehend in Ubereinstimmung mit der gewünschten Phasenstellung angetrieben, so dass das zusammengesetzte Planetenrad 26 sich um die Exzenterachse ex dreht.
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Durch Betreiben des Elektromotors 30 auf solche Weise, dass eine Ausgangswelle 32 die Exzenterwelle 28 mit derselben Drehzahl wie das Kurbelwellen-Kettenrad 12 dreht, wird eine bestehende Winkelstellung der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle beibehalten. Durch Verändern der Rate, mit der die Ausgangswelle 32 sich relativ zu der Rate dreht, mit der sich die Kurbelwellen-Kettenrad 12 dreht, wird die Winkelstellung (auch als „Phase“ bezeichnet) der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle verändert. Wenn sich zum Beispiel die Ausgangswelle 32 schneller als das Kurbelwellen-Kettenrad 12 dreht, dreht die Exzenterwelle 28 das zusammengesetzte Planetenrad 26 relativ zu dem Kettenrad-Hohlrad 14 und dem Nockenwellen-Hohlrad 22, wodurch die Nockenwellenplatte 20 relativ zu dem Kurbelwellen-Kettenrad 12 verschoben wird, um die Phase der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle vorzuverschieben. Wenn sich aber die Ausgangswelle 32 langsamer dreht als die Kurbelwelle, dreht die Exzenterwelle 28 das zusammengesetzte Planetenrad 26 relativ zu dem Kettenrad-Hohlrad 14 und dem Nockenwellen-Hohlrad 22, wodurch die Nockenwellenplatte 20 relativ zu dem Nockenwellen-Kettenrad 12 verschoben wird, um die Phase der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle zu verzögern.
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Das Kurbelwellen-Kettenrad 12 empfängt Drehantriebseingang von der Kurbelwelle des Motors und dreht sich um die Achse x. Ein Endlosschleifen-Leistungsübertragungselement, etwa eine Steuerkette oder ein Steuerriemen, kann um das Kettenrad 12 und um die Kurbelwelle herum gelegt sein, so dass die Drehung der Kurbelwelle sich über das Element in eine Drehung des Kettenrades 12 übersetzt. Andere Techniken zur Übertragung von Drehung zwischen dem Kettenrad 12 und der Kurbelwelle sind ebenfalls möglich. Entlang einer Außenfläche weist das Kettenrad 12 eine Vielzahl von Kettenradzähnen 34 zur Passung mit der Steuerkette, mit dem Steuerriemen oder einer anderen Komponente auf. Wie veranschaulicht weist das Kettenrad 12 ein Gehäuse 36 auf, das sich axial von den Kettenradzähnen 34 weg erstreckt. Das Gehäuse 36 umfasst das Kettenrad-Hohlrad 14 innerhalb des Gehäuses 36 axial und von den Zähnen 34 radial nach innen beabstandet auf. Das Kettenrad-Hohlrad 14 umfasst eine Vielzahl von nach innen weisenden Zähnen 18 und eine Endplatte 38, die zumindest zum Teil ein Ende des Kettenrades 12 verschließt. Die Endplatte 38 umfasst eine Lageröffnung 40, die etwa denselben Durchmesser wie das Kettenrad-Lager 16 aufweist. Das Kettenrad-Lager 16 wird durch das Kettenrad 12 in der Lageröffnung 40 aufgenommen und liegt gegen eine Lagerschulter 44 an. Die Zähne 18 des Kettenhohlrads 14 können axial von den Kettenrad-Zähnen 34 und dem Kettenrad-Lager 16 versetzt sein.
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Das Gehäuse 36 umfasst auch einen Endanschlags-Abschnitt 46, der ringförmig gestaltet ist und sich von den Kettenrad-Zähnen 34 zu der Nockenwelle hin erstreckt. Der Endanschlags-Abschnitt 46 umfasst eine relativ glatte, nach innen weisende Oberfläche 48 sowie eine Anschlagsführung 50, die den Wirkungsbereich des Nockenwellenverstellers 10 steuert. Die Anschlagsführung 50 umfasst einen gewinkelten Abschnitt des Endanschlags-Abschnitts 46, der eine im Vergleich zu den anderen Teilen des Abschnitts 46 verringerte axiale Länge aufweist. Ein von der Nockenwellenplatte 20 getragener Endanschlag kann durch die Anschlagsführung 50 innerhalb eines Bereichs der Winkelbewegung relativ zu dem Kurbelwellen-Kettenrad 12 begrenzt werden. Dies wird im Folgenden noch in größerem Detail erläutert.
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Die Exzenterwelle 28 umfasst einen Kurbelwellenabschnitt 52 und einen Planetenabschnitt 54, von welchen einer in Bezug auf den anderen exzentrisch ist. Der Kurbelwellenabschnitt 52 und der Planetenabschnitt 54 können in Bezug auf einander um mehr als 2,0 Millimeter (mm) exzentrisch sein. In einer Implementierung ist der Kurbelwellenabschnitt 52 in Bezug auf den Planetenabschnitt 54 um 2,5 mm exzentrisch, und in einer weiteren Implementierung ist der Kurbelwellenabschnitt 52 in Bezug auf den Planetenabschnitt 54 um 2,9 mm exzentrisch. Es können jedoch auch andere Ausmaße der Exzentrizität verwendet werden. Das Ausmaß der Exzentrizität kann variiert werden, so dass es groß genug ist, um eine konsistent innerhalb der Toleranzen liegende Herstellung zu ermöglichen, und dennoch erlaubt wird, dass die Zentralschraubbolzen durch eine axiale Bohrung 58 in der Exzenterwelle 28 laufen und die Nockenwellenplatte 20 an der Nockenwelle anbringen. Der Kurbelwellenabschnitt 52 und der Planetenabschnitt 54 können durch eine Schulter 56 getrennt sein, die sich radial von der Exzenterwelle 28 erstreckt. Die axiale Bohrung 58 kann sich von einer Kettenradseite 60 der Exzenterwelle 28 auf eine Nockenwellenseite 62 der Exzenterwelle 28 erstrecken. Die axiale Bohrung 58 auf der Kettenradseite 60 der Exzenterwelle 28 kann dazu ausgestaltet sein, ein Ende der Ausgangswelle 32 aufzunehmen. Die Ausgangswelle kann ein mit einem Positioniermerkmal versehenes Ende verwenden, das in eine mit einem entsprechenden Merkmal versehene Ausnehmung in der axialen Bohrung 58 passt. Der Kurbelwellenabschnitt 52 kann im Wesentlichen ringförmig sein, mit einer Außenfläche, die eng mit einem Innendurchmesser des Kettenradlagers 16 zusammenpasst. Der Planetenabschnitt 54 ist relativ zu dem Kurbelwellenabschnitt 52 axial beabstandet und exzentrisch. Eine Außenfläche des Planetenabschnitts 54 passt eng mit einem Innendurchmesser eines Planetenlagers 64 zusammen und umfasst eine Ausnehmung 66 zur Aufnahme eines Planeten-Vorspannelements 68. Das Planeten-Vorspannelement 68 kann helfen, das zusammengesetzte Planetenrad 26 erzwungen mit dem Kettenrad-Hohlrad 14 und dem Nockenwellen-Hohlrad 22 in Eingriff zu bringen. Ein Ende des Planeten-Vorspannelements 68 kann mit der Exzenterwelle 28 an der Ausnehmung 66 in Eingriff stehen, und ein weiteres Ende des Elements 68 kann eine Kraft radial nach außen und zu einer Innenfläche 70 des zusammengesetzten Planetenrads 26 hin richten. Die Ausnehmung 66 liegt an der Außenfläche des Nockenwellenabschnitts und umfasst einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser, der die Bewegung des Planeten-Vorspannelements 68 verhindern kann.
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Das Kettenrad-Lager 16 und das Planetenlager 64 können auf eine Reihe von Wegen implementiert werden. Zum Beispiel könnten die Lager einreihige Rillenlager, zweireihige Lager, eine Kombination aus einem einreihigen und einem Rillenlager, X-Kontakt- oder Spitzbogen-Lager, oder Nadellager sein, um nur einige mögliche Implementierungen anzuführen. Während die in Bezug auf 1-3 gezeigte Implementierung ein Kettenrad-Lager 16 und ein Planetenlager 64 zeigt, können andere Implementierungen von exzentrischen Nockenwellenverstellern ein Lager verwenden, das die Exzenterwelle mit der Nockenwellenplatte anstatt mit dem Kettenrad verbindet.
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Das zusammengesetzte Planetenrad 26 umfasst ein Kettenrad-Planetenrad 72 und ein Nockenwellen-Planetenrad 74. Das Kettenrad-Planetenrad 72 und das Nockenwellen-Planetenrad 74 umfassen einen Satz nach außen weisender Kettenrad-Planetenrad-Zähne 76, die mit dem Kettenrad-Hohlrad 14 in Eingriff stehen, und einen Satz nach außen weisender Nockenwellen-Planetenrad-Zähne 78, die mit dem Nockenwellen-Hohlrad 22 in Eingriff stehen. Die Zähne 18 des Kettenhohlrads 14 und die Zähne 24 des Nockenwellen-Hohlrades 22 sowie die Zähne 76, 78 des zusammengesetzten Planetenrads 26 weisen jeweils ein Evolventen-Zahnradprofil auf. Die Profile der Evolventen-Zähne sind Evolventen eines Kreises, so dass der Kontakt zwischen zwei Zahnradzähnen an einem Punkt entlang einer Wirkungslinie erfolgt, die sich verschiebt, während sich die Zahnräder drehen. Auch unterscheidet sich die Anzahl der Zähne 76, die von dem Kettenrad-Planetenrad 72 verwendet wird, um mehr als einen Zahn von der Anzahl von Zähnen 18, die von dem Kettenrad 12 verwendet wird. Das bedeutet, das Nockenwellen-Planetenrad 74 umfasst zwei oder mehr zusätzliche Zähne 78 relativ zu der Anzahl der Zähne 76 an dem Kettenrad-Planetenrad 72. In einer Ausführungsform umfasst das Nockenwellen-Planetenrad 74 vier zusätzliche Zähne 78 relativ zu dem Kettenrad-Planetenrad 72. Die Anzahl der Zähne 78, die von dem Nockenwellen-Planetenrad 74 verwendet werden, unterscheidet sich von der Anzahl der Zähne 18, die von dem Kettenrad 12 verwendet werden, um mehr als eins, und kann sich in einer Ausführungsform um einen Wert von vier unterscheiden. Das Evolventen-Zahnradprofil dieser und weiterer Zähne wird im Folgenden noch in größerem Detail beschrieben.
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Die Nockenwellenplatte 20 ist dazu ausgestaltet, an der Nockenwelle angebracht zu werden, und umfasst das Nockenwellen-Hohlrad 22. Ein Nockenwellenplattenende 80 verschließt im Wesentlichen ein Ende der Nockenwellenplatte 20 und umfasst eine Schrauböffnung 82, durch welche ein Sicherungs-Schraubbolzen 84 läuft und die Nockenwelle mit der Nockenwellenplatte 20 koppelt. Während in dieser Ausführungsform ein einzelner Sicherungs-Schraubbolzen 84 gezeigt wird, könnten andere Implementierungen eine Vielzahl von Sicherungs-Schraubbolzen verwenden. Die Vielzahl von Sicherungs-Schraubbolzen kann den Einsatz eines größeren Versatzes zwischen einem Kurbelwellenabschnitt 52 der Exzenterwelle 28 und dem Planetenradabschnitt 54 erlauben. Außerdem umfasst die Nockenwellenplatte 20 eine Außenfläche 86, die gegen die nach innen weisende Oberfläche 48 des Kettenrades 12 anliegt, so dass die Außenfläche 86 der Nockenwellenplatte 20 von der nach innen weisenden Oberfläche 48 des Kettenrades 12 radial einwärts liegt. Ein Endanschlag 88 kann an der äußeren Oberfläche 86 der Nockenwellenplatte 20 angebracht sein und sich von dieser radial nach außen erstrecken. Wenn der Nockenwellenversteller 10 zusammengebaut wird und die Außenfläche 86 der Nockenwellenplatte 20 gegen die Oberfläche 48 anliegt, wird der Endanschlag 88 innerhalb der Anschlagsführung 50 eingegrenzt, so dass die relative Drehung zwischen dem Kettenrad 12 und dem Nockenwellenplatte 20 beschränkt wird. Während sich die Nockenwellenplatte 20 relativ zu dem Kettenrad 12 dreht, bewegt sich der Endanschlag 88 innerhalb der Anschlagsführung 50. Das Nockenwellen-Planetenrad 74 kann einen Durchmesser aufweisen, der geringer ist als jener des Kettenrad-Planetenrads 72. Auch können die unterschiedlichen Durchmesser des Nockenwellen-Planetenrades 74 und des Kettenrad-Planetenrades 72 unterschiedlichen Durchmessern des Nockenwellen-Hohlrades 22 und des Kettenrad-Hohlrades 14 entsprechen.
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Wenn der Nockenwellenversteller 10 eingebaut wird, nimmt das Kettenrad 12 das Kettenrad-Lager 16 auf, und die Kettenradseite 60 der Exzenterwelle 28 wird in den Innendurchmesser des Kettenradlagers 16 eingeführt. Das Planeten-Vorspannelement 68 kann in die Ausnehmung 66 eingeführt und gegen diese gedrückt werden, während der Innendurchmesser des Planetenlagers 64 über den Planetenradabschnitt 54 gesetzt wird. Das zusammengesetzte Planetenrad 26 wird an dem Planetenlager 64 angebracht, indem die Innenfläche 70 über den Außendurchmesser des Planetenlagers 64 platziert wird. Die Nockenwellenplatte 20 wird in unmittelbarer Nähe zu dem zusammengesetzten Planetenrad 26 eingesetzt, so dass die Zähne 24 des Nockenwellen-Hohlrades 22 mit den Zähnen 78 des Nockenwellen-Planetenrads in Kontakt stehen und sich radial auswärts von den Zähnen 78 befinden. Das Kettenrad-Lager 16, die Exzenterwelle 28, das Planetenlager 64, das zusammengesetzte Planetenrad 26 und die Nockenwellenplatte 20 befinden sich innerhalb des Kettenradgehäuses 36. Ein Nockenring 90 kann unter Zwang in eine radiale Nut in dem Kettenrad 12 eingesetzt sein, um die Elemente des Nockenwellenverstellers axial innerhalb des Kettenradgehäuses 36 festzuhalten.
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Nun bezugnehmend auf 4-5 sind dort die Evolventen-Zahnradprofile der Zähne 78 des Nockenwellen-Planetenrades 74 dargestellt, während sie mit den Zähnen 24 des Nockenwellen-Hohlrades 22 in Eingriff stehen. Jeder der Zähne umfasst zwei Flanken. Zum Beispiel hat jeder der Zähne 78 eine erste Nockenwellen-Planetenrad-Flanke 92 und eine zweite Nockenwellen-Planetenrad-Flanke 94. Auch die Zähne 24 umfassen jeweils eine erste Nockenwellen-Hohlrad-Flanke 96 und eine zweite Nockenwellen-Hohlrad-Flanke 98. Während die Zähne 24 des Nockenwellen-Hohlrades 22 mit den Zähnen 26 des Zahnrads 78 des Nockenwellen-Planetenrades 74 verzahnen, gelangt die erste Nockenwellen-Planetenrad-Flanke 92 mit der ersten Nockenwellen-Hohlrad-Flanke 96 in Kontakt, oder die zweite Nockenwellen-Planetenrad-Flanke 94 mit der zweiten Nockenwellen-Hohlrad-Flanke 98, in Abhängigkeit von der Richtung, in welche sich das Nockenwellen-Planetenrad 74 dreht. Die erste Nockenwellen-Planetenrad-Flanke 92, die zweite Nockenwellen-Planetenrad-Flanke 94, die erste Nockenwellen-Hohlrad-Flanke 96, und die zweite Nockenwellen-Hohlrad-Flanke 98 haben jeweils Evolventen-Zahnradprofile, so dass sie Evolventen eines Kreises sind.
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In einer Ausführungsform beträgt der Druckwinkel (a) für die erste Nockenwellen-Planetenrad-Flanke 92 und die zweite Nockenwellen-Planetenrad-Flanke 94 dreißig Grad. Es können jedoch auch andere Druckwinkel verwendet werden. Allgemein ausgedrückt können Druckwinkel von mehr als fünfundzwanzig Grad verwendet werden. Diese Druckwinkel sind nicht standardmäßig, doch helfen Druckwinkelwerte von mehr als fünfundzwanzig Grad, die Interferenz der Zahnspitzen zwischen Planeten- und Hohlrädern zu vermeiden. Die Druckwinkel können proportional zu dem Modul der Zahnräder variiert werden. Je größer der Modul, desto geringer kann der verwendete Druckwinkel sein. In der gezeigten Ausführungsform ist der Druckwinkel der ersten Nockenwellen-Planetenrad-Flanke 92 und der zweiten Nockenwellen-Planetenrad-Flanke 94 derselbe. Es ist jedoch auch möglich, einen Druckwinkel auf einer angetriebenen Zahnflanke zu haben, und einen weiteren, unterschiedlichen Druckwinkel auf der treibenden Zahnflanke. Auf diese Weise können die Zahnräder für die Übertragung der Last in einer Richtung stärker gemacht werden, als wenn der Druckwinkel auf beiden Zahnflanken derselbe wäre. Die Zahnräder können konstruiert werden, um die Richtung der mittleren Last oder die Richtung mit höheren Lastspitzen zu berücksichtigen. Zum Beispiel kann der Druckwinkel für die erste Nockenwellen-Planetenrad-Flanke 92 27 Grad betragen, und für die zweite Nockenwellen-Planetenrad-Flanke 94 33 Grad. Als Ergebnis können die Zahnradzähne asymmetrisch sein.
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Unter Bezugnahme auf 6 wird dort eine weitere Ausführungsform des zusammengesetzten Planetenrads 26 gezeigt, das mit dem Nockenwellenversteller 10 verwendet wird. Das Kettenrad-Planetenrad 72 und das Nockenwellen-Planetenrad 74 weisen in dieser Implementierung unterschiedliche Zahnradbreiten auf. Wie aus 6 zu entnehmen ist, ist die Zahnradbreite des Kettenrad-Planetenrades 72 (Ws) schmaler oder kürzer als die Zahnradbreite des Nockenwellen-Planetenrades 74 (Wc). Diese Breiten können auf Grundlage einer erhöhten Lastmenge an einem Zahnrad relativ zu dem anderen definiert werden. Das Zahnrad, das die erhöhte Last trägt, kann eine größere Zahnradbreite relativ zu dem anderen Zahnrad aufweisen. Auch kann die relative Beziehung zwischen den Zahnradbreiten von den relativen Lasten abhängen, die von jedem Zahnrad getragen werden. Die Breite des Zahnrades, das die höhere Last trägt, kann größer als die Zahnradseitenfläche mit geringerer Last sein.
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Es sollte klar sein, dass das Vorstehende eine Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung darstellt. Die Erfindung ist nicht auf die hierin offenbarte(n) konkreten Ausführungsform(en) beschränkt, sondern wird ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert. Des Weiteren betreffen die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Angaben bestimmte Ausführungsformen und sind nicht derart auszulegen, dass sie Beschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definitionen der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe darstellen, außer ein Begriff oder Ausdruck wurde vorstehend ausdrücklich definiert. Zahlreiche weitere Ausführungsformen und verschiedene Abwandlungen und Modifikationen der offenbarten Ausführungsform(en) werden für den Fachmann klar sein. Alle derartigen anderen Ausführungsformen, Abwandlungen und Modifikationen sollen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche fallen.
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Die Begriffe „z. B.“, „zum Beispiel“, „beispielsweise“, „etwa“ und „gleich/ähnlich“, und die Verben „umfassen“, „aufweisen/haben“, „einschließen“ und ihre konkreten Verbalformen sollen so, wie sie in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, in Verbindung mit einer Auflistung von einer oder mehreren Komponenten oder anderen Punkten als nicht ausschließlich und nach oben offen ausgelegt werden; dies bedeutet, dass die Auflistung nicht als abschließend oder andere zusätzliche Komponenten oder Punkte ausschließend ausgelegt werden sollte. Auch andere Begriffe sind stets in ihrer weitestmöglichen Bedeutung auszulegen, außer sie werden in einem Kontext verwendet, der eine andere Auslegung erforderlich macht.
