DE19521004A1 - Koppelgetriebe - Google Patents
KoppelgetriebeInfo
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- F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
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Description
Die Erfindung betrifft ein Koppelgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs;
genauer betrifft die Erfindung eine Weiterentwicklung des Koppeltriebs gemäß der Stam
manmeldung 195 04 132. 1-12, auf deren Inhalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen
wird.
Wie dem Gegenstand der Stammanmeldung liegt dem Gegenstand der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Koppelgetriebe dahingehend weiter zu entwickeln,
daß große Phasenänderungen innerhalb kurzer Zeitdauer bewerkstelligt werden können.
Diese Aufgabe wird mit Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Die im erfindungsgemäßen Koppelgetriebe vorgesehene, exzentrisch zur Ritzelachse
verschwenkbare Antriebsgruppe erlaubt einen außerordentlich kompakten Aufbau des
Koppelgetriebes mit sicher einsetzender Unterstützung der Verstellung des Stellgliedes
durch den Reibeingriff mit jeweils einem der Koppelräder.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Koppel
getriebes gerichtet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und
mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 eine Stirnansicht eines Koppelgetriebes,
Fig. 2 eine Aufsicht auf das Koppelgetriebe gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform eines Koppelgetriebes,
Fig. 4 eine Aufsicht auf das Koppelgetriebe gemäß Fig. 3, und
Fig. 5 eine vorteilhafte Möglichkeit zur Ausbildung von Reibflächen.
Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein erstes Zahnrad 2 drehfest mit einer nicht dargestellten ersten
Nockenwelle verbunden, die ortsfest bzw. an einem Motorblock mit der Achse P1 gelagert
ist. Ein zweites Zahnrad 4 ist mit einer weiteren, nicht dargestellten Nockenwelle des Mo
tors drehfest verbunden und mit der Achse P2 gelagert. Die beiden Zahnräder 2 und 4
sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, axial zueinander versetzt, so daß ihre Umfänge über
lappen.
Mit dem ersten Zahnrad 2 kämmt ein drittes Zahnrad 6, das wiederum mit einem vierten
Zahnrad 8 kämmt, welches zugleich mit dem zweiten Zahnrad 4 kämmt. Die Zahnräder
6 und 8 sind an Koppeln gelagert, wobei eine erste Koppel 10 in P1 gelagert ist und in P3
das dritte Zahnrad 6 sowie eine zweite Koppel 12 lagert, die wiederum in P4 gelenkig mit
einer dritten Koppel 14 verbunden ist, welche in P2 gelagert ist und in P4 das vierte
Zahnrad 8 lagert. Die Zähnezahlen der Zahnräder 6 und 8 sind vorteilhafterweise unter
schiedlich. Dennoch drehen das erste Zahnrad 2 und das zweite Zahnrad 4, wenn beide
gleiche Zähnezahlen bzw. Durchmesser aufweisen, mit gleicher Drehzahl und in entgegen
gesetzter Drehrichtung. Die Phasenlage zwischen den Drehungen der Zahnräder 2 und 4
ist in bekannter Weise durch Veränderung der Winkellage der Koppeln 10, 12, 14 ver
änderbar, so daß die genannten Bauteile insgesamt ein Koppelgetriebe mit den Koppelrä
dern 2, 4, 6 und 8 und den Koppeln 10, 12 und 14 bilden. Mit Hilfe dieses Koppelgetrie
bes läßt sich die Phasenlage zwischen den Zahnrädern 2 und 4 und damit zwischen den
zugehörigen Nockenwellen verändern. Mit Hilfe einer nicht dargestellten Einrichtung zum
Abtasten der Nockenwellen läßt sich beispielsweise die Öffnungsfunktion eines Einlaßven
tils in Abhängigkeit von der Phasenlage der Nockenwellen innerhalb weiterer Grenzen
verändern.
Zur Veränderung der Winkellage der Koppeln 10, 12 und 14 ist eine Verbindungskoppel
16 vorgesehen, die in P3 gelagert ist und in einer Lagerhülse 18 endet, die an einem
Zapfen 20 gelagert ist, welcher exzentrisch an einem als Stellglied dienenden Stellzahnrad
22 ausgebildet ist, das in P2 gelagert ist. Mit der außen am insgesamt segmentförmigen
Stellzahnrad 22 ausgebildeten Verzahnung kämmt ein Antriebszahnrad 40. Das Antriebs
zahnrad 40 ist einteilig mit einem Reibrad 44 ausgebildet, das eine Innenverzahnung 46
und eine äußere Reibfläche 48 aufweist und die Drehachse P7 hat. Die Innenverzahnung
46 des Reibrades 44 kämmt mit Planetenrädern 49, die wiederum mit der Verzahnung des
Ritzels 50 eines Elektromotors 51 kämmen, mittels dessen das Antriebszahnrad 40 in
beiden Richtungen drehantreibbar ist.
Die Bauteile Elektromotor 51 mit Ritzel 50, Reibrad 44 und Planetenräder 49 bilden eine
vormontierte Baugruppe, die insgesamt um die motorfeste Achse P8 schwenkbar gelagert
ist.
Die Reibfläche 48 des Reibrades 44 befindet sich im Normalzustand der beschriebenen
Vorrichtung annähernd in Eingriff mit bzw. Anlage an Reibflächen 52 bzw. 54, die an
Umfangsflächen von Vorsprüngen der als Koppelräder dienenden Zahnräder 2 und 4
ausgebildet sind.
Die Funktion der beschriebenen Vorrichtung ist folgende:
Sei angenommen, daß sich die Koppelräder 2, 4, 6 und 8 in Richtung der eingetragenen Pfeile drehen, d. h. das Koppelrad 2 in Gegenuhrzeigerrichtung und das Koppelrad 4 in Uhrzeigerrichtung. Sei weiter angenommen, daß das Antriebszahnrad 40 mittels des Ritzels 50 über die Planetenräder 49 und das Reibrad 44 in Uhrzeigerrichtung drehange trieben wird, um das Stellglied 22 in Gegenuhrzeigerrichtung zu verdrehen. Die Reaktions kraft zwischen Antriebszahnrad 40 und Stellglied 22 führt dann dazu, daß die gesamte Baugruppe 44, 49, 51 und 50 um die Achse P8 nach rechts verschwenkt, wodurch die Reibfläche 48 des Reibrades 44 in zunehmender Anlage an die Reibfläche 52 des Koppel rades 2 kommt, so daß die Umdrehung des Koppelrades 2 das Reibrad 44 zusätzlich antreibt und damit die Verstellung des Stellgliedes 22 unterstützt. Sobald der Drehantrieb des Ritzels 40 vom Motor 42 her aufhört, löst sich der Reibeingriff und das Stellglied 22 behält in Folge der Selbsthemmung zwischen dem Zapfen 20 und der Lagerhülse 18 seine Stellung bei. Bei einer Verstellung in Gegenrichtung wirken die genannten Bauteile in umgekehrter Richtung zusammen.
Sei angenommen, daß sich die Koppelräder 2, 4, 6 und 8 in Richtung der eingetragenen Pfeile drehen, d. h. das Koppelrad 2 in Gegenuhrzeigerrichtung und das Koppelrad 4 in Uhrzeigerrichtung. Sei weiter angenommen, daß das Antriebszahnrad 40 mittels des Ritzels 50 über die Planetenräder 49 und das Reibrad 44 in Uhrzeigerrichtung drehange trieben wird, um das Stellglied 22 in Gegenuhrzeigerrichtung zu verdrehen. Die Reaktions kraft zwischen Antriebszahnrad 40 und Stellglied 22 führt dann dazu, daß die gesamte Baugruppe 44, 49, 51 und 50 um die Achse P8 nach rechts verschwenkt, wodurch die Reibfläche 48 des Reibrades 44 in zunehmender Anlage an die Reibfläche 52 des Koppel rades 2 kommt, so daß die Umdrehung des Koppelrades 2 das Reibrad 44 zusätzlich antreibt und damit die Verstellung des Stellgliedes 22 unterstützt. Sobald der Drehantrieb des Ritzels 40 vom Motor 42 her aufhört, löst sich der Reibeingriff und das Stellglied 22 behält in Folge der Selbsthemmung zwischen dem Zapfen 20 und der Lagerhülse 18 seine Stellung bei. Bei einer Verstellung in Gegenrichtung wirken die genannten Bauteile in umgekehrter Richtung zusammen.
Es versteht sich, daß zahlreiche Abänderungen der beschriebenen Anordnung möglich
sind. Beispielsweise könnte das Antriebszahnrad unmittelbar vom Elektromotor angetrieben
werden, wodurch der aus Übersetzungsgründen vorteilhafte Planetentrieb entfallen könnte.
Das Reibrad könnte auch getrennt vom Antriebszahnrad gelagert sein.
Vorteilhaft ist, das Stellzahnrad 22 gleichachsig mit P8 zu lagern, wodurch sich der
Zähneingriff zwischen Stellzahnrad 22 und Ritzel 40 in keiner Weise ändert, wenn die
Baugruppe aus Motor, Planetenrädern und Reibrad um die Achse P8 verschwenkt. Da die
Schwenkbewegungen jedoch sehr klein sind, bleibt auch bei der beschriebenen Konstruk
tion ein einwandfreier Zahneingriff erhalten.
Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
gegenüber der bisher beschriebenen lediglich bezüglich des Antriebs des Antriebszahnrades
40 abgeändert. Mit Ausnahme des Antriebszahnrades 40 sind entsprechend nur diejenigen
Bezugszeichen eingefügt, die gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 ge
änderte Bauteile bezeichnen. Die Außenverzahnung des Antriebszahnrades 40 kämmt mit
einer Schnecke 56, die an der Antriebswelle 58 des Elektromotors 60 angebracht ist. Das
mit dem Antriebszahnrad 40 drehfest verbundene Reibrad 62 weist bei dieser Ausführungs
form keine Innenverzahnung auf, sondern ist lediglich an seiner Außenfläche mit der
Reibfläche 48 ausgebildet. Am Antriebszahnrad 40 sind axial versetzt zwei Verzahnungen
ausgebildet, von denen eine Verzahnung 64 mit der Schnecke 56 kämmt und die andere
Verzahnung 66 wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit dem Stellglied 22 kämmt.
Die Untersetzung zwischen Elektromotor und Antriebszahnrad, die bei der Ausführungs
form gemäß Fig. 1 über die Planetenräder erfolgt, erfolgt bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 3 über die Schnecke 56.
In Fig. 3 strichpunktiert angedeutet ist eine gemeinsame Grundplatte 70, auf der das
Antriebszahnrad 40 mit dem mit ihm drehfest verbundenen und um die gemeinsame
Drehachse P7 drehbaren Reibrad 62 sowie gegebenenfalls der Elektromotor 60 mit
Schnecke 56 derart montiert sind, daß die gesamte Baugruppe um die Schwenkachse P8
schwenkbar ist. Der Elektromotor könnte auch an einem anderen zum Koppelgetriebe
gehörenden Bauteil befestigt sein, d. h. die kleine Bewegung der Grundplatte nicht mit
machen.
Fig. 5 zeigt eine vorteilhafte Ausbildung der Reibflächen am Umfangsrand des Reibrades
44 bzw. 62 und der Koppelräder 2 bzw. 4, wobei die Reibflächen in Umfangsrichtung,
d. h. senkrecht zu den Drehachsen der zugehörigen Räder gesehen sind. Durch die Aus
bildung der Reibflächen als Vielkeilflächen (stark vergrößerte Darstellung) wird ein
weicherer und gleichzeitig erheblich verbesserter Reibeingriff
erreicht.
Claims (7)
1. Koppelgetriebe zur Übertragung der Drehung einer Welle auf eine andere
Welle, insbesondere für Nockenwellen einer Brennkraftmaschine, mit
einem mit der einen Welle drehfest verbundenen ersten Koppelrad (2),
einem mit der anderen Welle drehfest verbundenen zweiten Koppelrad (4),
einem vom ersten Koppelrad angetriebenen dritten Koppelrad (6) und
einem von dem dritten Koppelrad angetriebenen und das zweite Koppelrad
antreibenden vierten Koppelrad (8), wobei die Drehachsen der Koppelräder eins und drei,
drei und vier sowie vier und zwei über Koppeln (10, 12, 14) miteinander verbunden sind
und die Phase der Drehung der einen Welle relativ zur anderen Welle mittels einer
Stelleinrichtung veränderbar ist, welche ein Stellglied (22) zum Verstellen der Winkel
zwischen den Koppeln betätigt, wobei die Stelleinrichtung ein Reibglied enthält, das derart
in Reibeingriff mit einem sich bewegenden Bauteil des Koppelgetriebes bringbar ist, daß
es die von der Verstelleinrichtung hervorgerufene Verstellung des Stellgliedes unterstützt,
nach Patentanmeldung P 195 04 132.1-12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stelleinrichtung eine Antriebsbaugruppe mit einem in zwei Richtungen drehantreibbaren Antriebszahnrad (40) aufweist, welches mit einer am Stellglied (22) ausgebildeten Verzahnung kämmt,
welche Antriebsbaugruppe insgesamt exzentrisch zur Ritzelachse schwenkbar gelagert ist und als Reibglied ein Reibrad (44; 62) aufweist, durch dessen Drehung die Drehung des Antriebszahnrades unterstützbar ist,
wobei die Antriebsbaugruppe bei einem Drehantrieb des Antriebszahnrades durch die Reaktionskraft am Stellglied derart um ihre exzentrische Schwenkachse (P8) schwenkt, daß das Reibrad zur Unterstützung der Verstellung des Stellgliedes in Reibein griff mit einem von zwei sich gegensinnig drehenden Koppelrädern (2, 4) kommt.
daß die Stelleinrichtung eine Antriebsbaugruppe mit einem in zwei Richtungen drehantreibbaren Antriebszahnrad (40) aufweist, welches mit einer am Stellglied (22) ausgebildeten Verzahnung kämmt,
welche Antriebsbaugruppe insgesamt exzentrisch zur Ritzelachse schwenkbar gelagert ist und als Reibglied ein Reibrad (44; 62) aufweist, durch dessen Drehung die Drehung des Antriebszahnrades unterstützbar ist,
wobei die Antriebsbaugruppe bei einem Drehantrieb des Antriebszahnrades durch die Reaktionskraft am Stellglied derart um ihre exzentrische Schwenkachse (P8) schwenkt, daß das Reibrad zur Unterstützung der Verstellung des Stellgliedes in Reibein griff mit einem von zwei sich gegensinnig drehenden Koppelrädern (2, 4) kommt.
2. Koppelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die exzentrische Schwenkachse (P8) der Antriebsbaugruppe symmetrisch zu den Dreh
achsen (P1, P2) der beiden die Verstellung unterstützenden, gegensinnig drehenden
Koppelräder (2, 4) angeordnet sind.
3. Koppelgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Stellglied ein Zahnrad (22) ist, welches gleichachsig mit der Schwenkachse
(P8) der Antriebsbaugruppe gelagert ist.
4. Koppelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Reibfläche (48) des Reibrades (44; 62) und die Reibflächen (52,
54) der Koppelräder (2, 4) als Vielkeilflächen ausgebildet sind.
5. Koppelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Antriebszahnrad (40) gleichachsig mit dem an einer äußeren
Umfangsfläche mit der Reibfläche (48) versehenen Reibrad (44) gelagert und drehfest mit
ihm verbunden ist.
6. Koppelgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebsbaugruppe einen Elektromotor (51) enthält, dessen Ritzel (50) über Planeten
räder (49) das Reibrad (44) über eine an diesem ausgebildete Innenverzahnung antreibt.
7. Koppelgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebsbaugruppe einen Elektromotor (60) enthält, der das Antriebszahnrad über eine
Schnecke (56) antreibt.
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Family Applications (2)
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