DE19521004C2

DE19521004C2 - Stelleinrichtung für ein Koppelgetriebe

Info

Publication number: DE19521004C2
Application number: DE1995121004
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Kreuter
Original assignee: Meta Motoren und Energie Technik GmbH
Current assignee: Meta Motoren und Energie Technik GmbH
Priority date: 1995-02-08
Filing date: 1995-06-08
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2015-06-09
Also published as: DE19549331A1; DE19521004A1; DE19549331C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung für ein Koppelgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs; genauer betrifft die Erfindung eine Weiterentwicklung der Stellein richtung für ein Koppelgetriebe gemäß dem Patent 195 04 132, auf dessen Inhalt hiermit aus drücklich Bezug genommen wird.

Wie dem Gegenstand des Stammpatents liegt dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Stelleinrichtung für ein Koppelgetriebe dahingehend weiter zu entwickeln, daß große Phasenänderungen innerhalb kurzer Zeitdauer bewerkstelligt werden können.

Diese Aufgabe wird mit Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Die in der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung vorgesehene, exzentrisch zur Ritzelachse verschwenkbare Antriebsgruppe erlaubt einen außerordentlich kompakten Aufbau des Kop pelgetriebes 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:

Bei 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. Bei 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 Zahneingriff 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

1. Stelleinrichtung für Koppelgetriebe zur Übertragung der Drehung einer Welle auf eine andere Welle, insbesondere einer Nockenwelle auf eine weitere Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, wobei das Koppelgetriebe ein jeweils mit den Wellen drehfest verbun denes erstes und zweites Koppelrad (2, 4), ein vom ersten Koppelrad angetriebenes drittes (6) und ein vom dritten Koppelrad angetriebenes und das zweite Koppelrad antreibendes viertes Koppelrad (8) aufweist und wobei die Drehachsen der Koppelräder eins und drei, drei und vier, sowie vier und zwei jeweils über Koppeln (10, 12, 14) miteinander verbun den sind und die Phase der Drehung der einen Welle relativ zur Drehung der anderen Wel le durch Verstellen der Winkel zwischen den Koppeln veränderbar ist, mit einem Stellglied (16) zum Verstellen der Winkel, wobei die Stelleinrichtung ein Reibglied enthält, welches derart in Reibeingriff mit wenigstens einem sich bewegenden Bauteil des Koppelgetriebes bringbar ist, daß es eine auf das Stellglied (16) eingebrachte Stellbewegung unterstützt, nach Patent 195 04 132, 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.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die exzentri sche Schwenkachse (P8) der Antriebsbaugruppe symmetrisch zu den Drehachsen (P1, P2) der beiden die Verstellung unterstützenden, gegensinnig drehenden Koppelräder (2, 4) an geordnet ist.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stell glied ein Zahnrad (22) ist, welches gleichachsig mit der Schwenkachse (P8) der Antriebs baugruppe gelagert ist.

4. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibfläche (48) des Reibrades (44; 62) und die Reibflächen (52, 54) der Koppel räder (2, 4) als Vielkeilflächen ausgebildet sind.

5. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, 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. Stelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs baugruppe einen Elektromotor (51) enthält, dessen Ritzel (50) über Planetenräder (49) das Reibrad (44) über eine an diesem ausgebildete Innenverzahnung antreibt.

7. Stelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs baugruppe einen Elektromotor (60) enthält, der das Antriebszahnrad über eine Schnecke (56) antreibt.