DE2525746A1

DE2525746A1 - Selbsteinstellbare nockenwellen- antriebsvorrichtung, insbesondere bei kraftfahrzeug-verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2525746A1
Application number: DE19752525746
Authority: DE
Inventors: Nobuteru Hitomi; Koichi Takahashi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1974-06-10
Filing date: 1975-06-10
Publication date: 1976-01-02
Also published as: US3978829A; JPS50155822A; GB1509413A

Description

Dr.D.Thomsen PATE NTANWALTS Bö RO

W. Weinkauff Telefon (089) 530211

Dr. L Ruch ^⁰²¹²

Dr.H.Agular i—--«». 2525746 PATENTANWÄLTE MOndwn: Frankfurt/M.:

Dr. rer. nat D. Thomsen Dipl.-Ing. W. Weinkauff

Dr. rer. nat. I. Ruch (Fuchahohl 71) Dipl.- Ing. Dr. H. Agular

8000 München 2 KaismsLudwlg-Ptatze

10. JUN11975

Nissan Motor Company, Limited Yokohama, Japan

Selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung, insbesondere bei Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren

Die vorliegende Erfindung bezieht sich grundsätzlich auf Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen und im besonderen auf eine selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Nockenwelle zum variablen Steuern der Ventile.

Der konventionelle fremdgezündete Verbennungsmotor benutzt eine Nockenwelle zum Öffnen und Steuern des Schließens von Ein- und Auslaßventilen des Motors bei für die gesamten Betriebsbedin-

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gungen des Motors feststehenden Einstellungen. Die Auslegung der Profile von Nockenwellen fordert beim Stand der Technik demnach gewisse Kompromißlösungen zwischen den sich gegenseitig widersprechenden Erfordernissen bei wenig bzw. schwer belasteten Betriebsbedingungen des Motors. Wegen der Begrenztheit eines solchen Kompromisses war es einfach unvermeidlich, daß entweder bei den Forderungen bei wenig belasteten oder denen bei hoch belasteten Betriebsbedingungen Zugeständnisse gemacht werden mußten, wenn die jeweils andere Forderung zu einem befriedigendem Ergebnis gebracht werden sollte.

Es wurde deshalb eine Nockenwelle zum variablen Steuern der Ventile entwickelt, um dieses Problem zweckmäßig zu lösen, wobei eine Nockenwellen-Antriebsvorrichtung zum Erhöhen oder Verzögern eines bestimmten Antriebsglieds (wie z. B. einer Kette in einer Kette-Kettenrad-Anordnung) verwendet wird, das mit der Nockenwelle verbunden ist oder das es den Nockensegmenten der Nockenwelle ermöglicht, sich relativ zum Schaftteil der Nockenwelle zu drehen, so daß die Öffnungs- und Schließzeiten von Einlaß- und Auslaßventilen des Motors in Abhängigkeit von den vorbestimmten Betriebsbedingungen, wie z. B. der Ausgangsgeschwindigkeit des Motors und dem in den Ansaugleitungen des Motors entwickelten Vakuum geändert werden können. Die Nockenwelle dieser Gattung zum veränderlichen Steuern der Ventile hat zum Verbessern der Leistung, des Wirkungsgrades und des wirtschaftlichen Brennstoffverbrauchs des Motors sowie zum Reduzieren der giftigen Auspuffgase aus dem Motor beige-

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tragen; es haften einer solchen Nockenwelle jedoch noch Schwierigkeiten an, insbesondere bei der Steuerung der Ventilöffnungs- und Schließzeiten (valve timings) in Zusammenhang mit den variierenden Betriebsbedingungen des Motors und in der Auffindung einer kompakten Anordnung zum Variieren der Arbeitsweise der Nockenwelle bei veränderten Arbeitsbedingungen des Motors. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt das Ausschalten aller dieser Probleme, die den bisher bekannten Nockenwellen von fremdgezündeten Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren mit variabler Ventilsteuerung noch anhaften.

Es ist deshalb eine bedeutende Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung vorzusehen, die eine einfache und wirtschaftliche Konstruktion aufweist und die tatsächlich in strikter Abhängigkeit von den verschiedenen Betriebsbedingungen des Motors gesteuert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die Lösung dieser Aufgabe bei einer selbsteinstellbaren Nockenwelle in einer Vorrichtung mit einem Nockenwellenantrieb, der relativ zur Nockenwelle um eine im wesentlichen mit der Drehachse der Nockenwelle fluchtenden Achse drehbar und von der Kurbelwelle des Motors antreibbar ist; einem Differentialreduktionsgetriebe, das in seiner Gesamtheit mit dem Nockenwellenantrieb koaxial drehbar und funktionsmäßig mit der Nockenwelle verbunden ist; einem Antriebselement, das in seiner Gesamtheit mit dem Nockenwellenantrieb und dem Beduktionsgetriebe koaxial drehbar ist und eine Leistungsabgabewelle

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aufweist, die antriebsmäßig mit dem Reduktionsgetriebe verbunden und relativ zur Nockenwelle und dem Nockenwellenantrieb um eine mit.der Drehachse der Nockenwelle fluchtende Achse drehbar ist, wobei das Getriebe das Antriebsdrehmoment von der Leistungsabgabewelle des Antriebselements auf den Nockenwellenantrieb mit einer Reduzierung der Drehgeschwindigkeit bei einer vorgegebenen Drehzahl überträgt, welche Reduzierung eine relative Rotation zwischen der Nockenwelle und dem Nockenwellenantrieb mit einem Winkel und in einer Richtung herbeiführt, welche in Beziehung steht zum Winkel und zur Drehrichtung der Leistungsabgabewelle des Antriebselements; Abtasteinrichtungen, welche mit der Nockenwelle und dem Nockenwellenantrieb verbunden sind, zum Erfassen des Winkels und der relativen Drehrichtung zwischen der Nockenwelle und dem Nockenwellenantrieb und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das im wesentlichen repräsentativ für den Winkel und die Richtung der festgestellten relativen Rotation zwischen Nockenwelle und Nockenwellenantrieb ist, und Steuereinrichtungen, die auf die Ausgangssignale der Abtast einrichtungen und auf vorgegebene Betriebsparameter des Motors ansprechen und ein Steuersignal erzeugen, welches das Antriebselement in Betrieb setzt und die Leistungsabgabewelle des Antriebselements veranlaßt, eine Anzahl, von Drehungen auszuführen, und zwar in einer Richtung, welche durch die oben genannten Steuersignale bestimmt wird.

Das Differentialreduktionsgetriebe, das einen Teil des so aufgebauten selbsteinstellbaren Nockenwellenantriebs darstellt, kann entweder aus einem harmonischerL Getriebe (harmonic drive unit)

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oder aus einem Planetengetriebe bestehen, welche beide an sich bekannt sind. Das harmonische Getriebe bzw. das Planetengetriebe enthält erste und zweite innere gezahnte oder eingekerbte Elemente, die eine variable Anzahl von Zähnen aufweisen und mit einem gemeinsamen außen gezahnten oder gekerbten Drehelement in Eingriff stehen, wobei letzteres von dem o.g. Antriebselement angetrieben wird, so daß das zweite gezahnte Element weiter als das erste gezahnte Element dreht und dabei eine relative Rotation zwischen der Nockenwelle und dem Nockenwellenantrieb herstellt, wie dies nachstehend näher beschrieben ist.

Die Besonderheiten und Vorteile der selbsteinstellbaren Nockenwellen-Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen die Bezugszeichen jeweils entsprechende Teile und Ausbildungen bezeichnen, klarer ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht im Längsschnitt, welche eine bevorzugte Ausbildung einer selbsteinstellbaren Nockenwellen-Antriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 und 3 Endansichten der jeweils oberen Hälften der

drehbaren, die Abtasteinrichtungen tragenden Glieder, welche einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Nockenwellen-Antriebsvorrichtung zeigen; 509881/0794

Fig. 4 ein Blockdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform einer elektrischen Steuereinheit zeigt, welche in die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 eingebaut sein kann;

Fig. 5 eine Ansicht im Längsschnitt, die einen Teil einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen selbsteinstellbaren Nockenwellen-Antriebsvorrichtung zeigt;

Fig. 6 ebenfalls eine Ansicht im Längsschnitt, die einen

Teil einer nochmals anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt;

Fig. 7 ein Blockdiagramm, welches ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Einheit zeigt, welche in die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform eingebaut sein kann; und

Fig. 8 eine Endansicht einer oberen Hälfte eines drehbaren Teils, welches die Abtastorgane trägt, die einen Teil der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform, jedoch in abgeänderter Form zeigen.

Die Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer selbsteinstellbaren Nockenwellen-Antriebsvor-

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richtung nach der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung ist, Ms auf einige Ausnahmen, die auch beschrieben sind, in ein stationäres äußeres Gehäuse 10 eingeschlossen und dazu vorgesehen, eine um ihre Achse rotierende Nockenwelle 12 zum Zwecke einer Einlaß- und Auslaßventilsteuerung anzutreiben, welche variabel ist in Abhängigkeit von den verschiedenen Betriebsbedingungen der Maschine. Die die Nockenwellen-Antriebsvorrichtung enthaltende Brennkraftmaschine kann einem Typ mit einfacher oder doppelter, oben liegender Nockenwelle angehören und in diesem Falle kann das stationäre äußere Gehäuse 10 einen Teil des Zylinderkopfes oder der Kurbelschwingen-Abdeckung der Maschine darstellen. Die Nockenwelle 12, von der in der Fig. 1 aus Vereinfachungsgründen nur ein Teilstück dargestellt ist, ist mit einer Anzahl von Nockensegmenten bestückt, von denen eines bei 14 gezeigt ist, und steuert die Öffnungs- und Schließbewegungen der Einlaß- und Auslaßventile (nicht dargestellt) an den Zylindern mit Hilfe der Nockenstößel oder Ventilmitnehmer (nicht dargestellt), ■ welche mit den einzelnen Nockensegmenten in bekannter Weise und nacheinander in Eingriff stehen. Das stationäre äußere Gehäuse 10 ist mit einer Öffnung 10 a versehen, die im wesentlichen zu der Drehachse der Nockenwelle 12 aus den später genannten Gründen fluchtend angeordnet ist.

Das stationäre äußere Gehäuse 10 weist einen darin fest angeordneten Lagerbock 16 auf, der mit einer runden Öffnung 18 versehen ist, wobei die zentrale Achse der Öffnung fluchtend mit der Drehachse der Nockenwelle 12 liegt. Die Nockenwelle 12 hat an ihrem einen Ende ein Gleitsegment 20, mit dem es in der runden Öffnung

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des Lagerboeks 16 drehbar gleitend gelagert ist. Der Nockenwelle ist weiterhin ein axialer Portsatz 22 angeformt, der sich vom einen Ende des Gleit segments 20 in entgegengesetzter Richtung zum Nockensegment 14 erstreckt und der im Durchmesser kleiner ist als das Gleitsegment, welches so angrenzend an den Fortsatz 22 eine ringförmige Stirnfläche aufweist. An. die Stirnfläche des Lagerbocks ist durch geeignete Elemente zur Herstellung einer festen Verbindung, wie z. B. Schraubbolzen 26 (von denen nur einer in Fig. 1 dargestellt ist), eine Ringscheibe 24 befestigt, so daß die ringförmige Stirnfläche des Gleitsegments 20 der Nockenwelle 12 in gleitendem Kontakt mit der Ringscheibe 24 steht, welche auf diese Weise verhindert, daß die Nockenwelle 12 in axialer Richtung relativ zum Lagerbock verschoben wird. Das Gleitsegment 20 der Nockenwelle 12 weist innen eine mit einem Gewinde versehene axiale Bohrung 28 auf, die zu einer vergrößerten axialen Bohrung 30 hin offen ist, wobei letztere teilweise im Gleitsegment 20 und teilweise im axialen Fortsatz 22 der Nockenwelle 12 liegt, wie in Fig. 1 gezeigt. Die so zusammenhängenden axialen Bohrungen 28 und 30 haben ihre betreffenden Achsen im wesentlichen in einer Linie mit der Drehachse der Nockenwelle 12.

Ein Kettenrad-Trägerteil 32 ist mit seinem vorspringenden Teil 34 teilweise in der vergrößerten axialen Bohrung 30 der Nokkenwelle 12 aufgenommen. Das vorspringende Teil 34 ist mit einer axialen Bohrung versehen, welche mit der ein Gewinde aufweisenden axialen Bohrung 28 im Gleitsegment 20 der Nockenwelle 12 fluchtet, und ist durch geeignete Befestigungsmittel sicher an dem Gleit-

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segment 20 befestigt, wie ζ. Β. durch einen Gewindebolzen 36, der in die axiale Gewindebolirung 28 im Gleitsegment 20 eingeschraubt ist, so daß der Kettenradträger 32 zusammen mit der Nockenwelle drehbar ist. Das Kettenrad-Trägerteil 32 hat weiterhin ein ringförmiges Flanschteil 38, welches in axialer Richtung mit einem vorbestimmten Abstand von der auf dem Lagerbock 16 befestigten Ringscheibe 24 gehalten ist und welches das o. g. vorspringende Teil 34 über ein abgestuftes zylindrisches Wandteil 40 übergeht, wobei letzteres eine ringförmige Stirnfläche aufweist, die einem vorbestimmten axialen Abstand von dem stirnseitigen Ende des axialen Fortsatzes 22 der Nockenwelle 12 gehalten ist. Ein ringförmiges Kettenrad 42 ist durch ein Wälzlager 44 auf dem vorspringenden Teil 34 des Kettenrad-Trägerteils 32 gehalten, wobei der innere Laufring des Wälzlagers 44 auf dem vorspringenden Teil 34 aufgezogen ist und dessen äußerer Laufring in die innere Umfangsfläche des Kettenrads 42 eingepaßt ist. Das Kettenrad 42 ist in engem Abstand zu der auf dem Lagerbock 16 befestigten Ringscheibe 24 angeordnet, um so eine Kompaktheit der Gesamtkonstruktion der Nockenwellen-Antriebsanordnung zu erreichen und ist aus diesem Grunde auch mit einer ringförmigen Vertiefung 46 versehen, in die die Köpfe der die Ringscheibe 24 am Lagerbock 16 festhaltenden Schraubbolf.en 26 hineinragen, so daß diese nicht in das relativ zum Lagerbock 16 drehbare Kettenrad 42 eingreifen. Der innere Lagerring des Wälzlagers 44, das auf diese Weise dem Kettenrad 42 erlaubt, sich relativ zur Nockenwelle zu drehen, ist zwischen der Stirnseite des axialen Fortsatzes 22 der Nockenwelle 12 und der ringförmigen

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Stirnfläche des abgestuften zylindrischen Wandteils 40 des Kettenrad-Trägerteils 32 eingeklemmt, so daß der innere Laufring an einer Bewegung in axialer Richtung relativ zum vorspringenden Teil 34 des Kettenrad-Trägerteils 32 gehindert wird. Das Kettenrad 42 ist außerdem mit einem ringförmigen inneren Planschteil 48 ausgestattet, welches aus der inneren Umfangsfläche des Kettenrads 42 herausragt und konzentrisch um das äußere Ende des axialen Fortsatzes 22 der Nokkenwelle 12 angeordnet ist. Der innere ringförmige Flanschteil 48 des Kettenrads 42 steht in direkter Berührung mit der einen Seitenfläche des äußeren Laufrings des Wälzlagers 44, welches damit gehindert ist, sich in axialer Richtung gegen das Gleitsegment 20 der Nockenwelle 12 zu bewegen. Obwohl dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist das Kettenrad 42 durch eine endlose Kette mit einem Kettenrad funtionell verbunden, welches auf der Kurbelwelle der Maschine angeordnet ist, so daß das Kettenrad 42 von dieser Kurbelwelle mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, die halb so groß ist, wie die· Rotationsgeschwindigkeit des Kettenrads auf der Kurbelwelle. Als Alternative zu der hier vorgesehenen Kettentrieb-Einrichtung, kann bei der erfindungsgemäßen Nockenwellen-Antriebsvorrichtung aber auch eine Kombination von gezahnten Getrieberädern, welche jeweils mit der Nockenwelle und der Kurbelwelle verbunden sind ,oder eine Riementriebeinrichtung, bestehend aus einem gezahnten, endlosen Riemen, der über gezahnte, jeweils auf der Nockenwelle und der Kurbelwelle angeordnete Riemenscheibe läuft, verwendet werden.

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Zwischen dem Kettenrad 42 und dem ringförmigen Planschteil 38 des Kettenrad-Trägerteils 32 ist ein ringförmiger Raum gebildet, welcher das abgestufte zylindrische Wandteil 40 des Kettenrad-Trägerteils 32 umgibt. In diesem ringförmigen Zwischenraum ist eine Ringscheibe 50 angeordnet, welche mit ihrer inneren Umfangsfläche die äußere Umfangsfläche des abgestuften, zylindrischen Wandteils 40 des Kettenrad-Trägerteils 32 konzentrisch und vorzugsweise in einem geringen Abstand umgibt. Diese Ringscheibe 50 ist zusammen mit dem Kettenrad 42 relativ zum Kettenrad-Trägerteil 32 drehbar, was bei fortschreitender Beschreibung erst richtig klar verstanden v/erden wird. Die Ringscheibe 50 hat einen in axialer Richtung sich erstreckenden Vorsprung 52, der sich von der inneren Umfangskante der Kreisscheibe zu dem inneren ringförmigen Planschteil 48 des Kettenrads 42 hin erstreckt, so daß dieser an die andere Stirnfläche des äußeren Laufrings des Wälzlagers 44, welches zwischen dem Kettenrad 42 und dem vorspringenden Teil 34 des Kettenrad-Trägerteils 32 angeordnet ist, anliegt. Das Wälzlager 44 und entsprechend auch das Kettenrad 42 werden dadurch an einer Verschiebung in axialer Richtung relativ zum Kettenrad-Trägerteil 32 und dementsprechend auch zur Nockenwelle 12 gehindert, da ihr innerer Laufring zwischen dem axialen Portsatz 22 der Nockenwelle 12 und der ringförmigen Stirnfläche des abgestuften zylindrischen Wandteils 40 des Kettenrad-Trägerteils 32 und ihr äußerer Laufring zwischen dem inneren ringförmigen Planschteil 48 des Kettenrads 42 und dem axialen Vorsprung 52 der Kreisscheibe 50 jeweils in ihrer axialen Position gehalten werden. Aus Gründen, die erst aus der nachfolgenden Be-

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Schreibung ersichtlich, werden, ist es bedeutsam, daß das Kettenrad-Trägerteil 32 und die Ringscheibe 50 so zueinander angeordnet sind, daß ein Ringspalt zwischen dem ringförmigen Planschteil 38 des Kettenrad-Trägerteils 32 und dem der Ringscheibe 50 verbleibt, wie das mit dem Bezugszeichen 54 in Fig. 1 dargestellt ist.

Ein mitdrehendes inneres Gehäuse 56 ist an der äußeren Fläche der Ringscheibe 50 angesetzt und an dieser Ringscheibe 50 und durch sie hindurch an das Kettenrad 42 durch Schraubbolzen 58, von denen nur einer in der Fig. 1 dargestellt ist, befestigt. Das innere Gehäuse 56 ist auf diese Weise mit der Ringscheibe 50 und dem Kettenrad 42 um eine Achse drehbar, die im wesentlichen in einer Linie mit den gleichlaufenden Drehachsen des Kettenrads 42 und der Nockenwelle 12 liegt. Das innere Gehäuse 56 besteht nach der zeichnerischen Darstellung aus einem im wesentlichen zylindrischen Getriebeträgerteil 60 zur Aufnahme eines Differentialreduktionsgetriebes, das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 62 bezeichnet ist, und einem Motorträgerteil 64 zur Aufnahme eines Getriebe-Antriebmotors, welcher im wesentlichen mit dem Bezugszeichen 66 bezeichnet ist. Das Getriebeträgerteil 60 weist ein zylindrisches Wandteil mit einem an seinem einen axialen Ende angeformten äußeren Ringflansch 68 auf, über den das Getriebeträgerteil 60 an die Ringscheibe 50 und das Kettenrad 42 mittels der vorgenannten Schraubbolzen 58 befestigt ist, und einem an seinem anderen axialen Ende angeformten inneren Ringflansch 70, der in einem vorbestimmten Abstand von der äußeren Stirnfläche des ringförmigen Flanschteils

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des Kettenradträgerteils 32 liegt. Das Getriebeträgerteil 60 umschließt mit einem Teil, welches einen Innendurchmesser größer als der Innendurchmesser des ringförmigen Flanschteils 38 aufweist,■dieses Flanschteil 38 des Kettenrad-Trägerteils 32, so daß die innere Umfangsfläche des Getriebeträgerteils 60 nicht mit dem Teil 38 in Eingriff steht, wenn das Kettenrad-Trägerteil 32 relativ zum drehbaren inneren Gehäuse 56 gedreht wird. Andererseits weist das Motorträgerteil 64 ein zylindrisches Wandteil auf, das an seinem einen axialen Ende einen Ringflansch 72 und an seinem anderen, dem Flanschende gegenüberliegenden Ende ein im wesentlichen topfförmig ausgebildetes Endteil 74 angeformt hat. Das Mötorträgerteil 64 ist mit dem Getriebeträgerteil 60 mittels Schraubbolzen 76 (von denen nur einer in Fig. 1 gezeigt ist) fest verbunden, so daß der Flansch 72 des Motorträgerteils 64 an den inneren Ringflansch 70 des Getriebeträgerteils 60 angeklemmt wird. Das topfförmige Endteil 74 des IVlotorträgerteils 64 ist in der Nähe der vorerwähnten Öffnung 10 a im stationären äußeren Gehäuse 10 angeordnet.

Das Differentialreduktionsgetriebe 72 ist innerhalb des Getriebeträgerteils 60 des drehbaren inneren Gehäuses 56 angeordnet und wird nach dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein an sich bekanntes harmonisches Getriebe gebildet. Dieses Getriebe 62 umfaßt einen ersten und zweiten gezahnten Kreisring 78 und 30, die beide in koaxialer Lage zwischen der äußeren Endfläche des Ringflansches 38 des Kettenrad-Trägerteils 32 und der inneren Endfläche des inneren Ringflansches 70 am Getriebeträgerteil 60 nebeneinander angeordnet sind und deren Bezugsachsen im wesentli-

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chen mit den Drechachsen des Kettenrad-Trägerteils 32, des Kettenrads 42 und der Nockenwelle 12 fluchten. Der erste innen gezahnte Kreisring 78 ist an der äußeren Endfläche des Ringflansches 38 des Kettenrad-Trägerteils 32 durch Schraubbolzen 82 befestigt, während der zweite innen gezahnte Kreisring 80 an der inneren Endfläche des inneren Ringflansches 70 des Getriebeträgerteils 60 durch Schraubbolzen 84 befestigt ist. Der erste innen gezahnte Kreisring 78 ist so um seine Achse relativ zum drehbaren inneren Gehäuse 56 drehbar, während der zweite innen gezahnte Kreisring 80 eine feste Relativlage bezüglich des Gehäuses 56 einnimmt. Der erste innen gezahnte Kreisring 78 hat gegenüber dem zweiten innen gezahnten Kreisring 80 eine verschiedene Zähnezahl N-, gegenüber Ng· Es sei hier davon ausgegangen, daß die Zähnezahl N^ des ersten innen gezahnten Rings 78 um eine bestimmte ganze Zahl η kleiner ist als die Zähnezahl N₂ des zweiten innen gezahnten Rings 80, so daß eine Beziehung N₂ - N. = η besteht. Das harmonische Getriebe 62 umfaßt weiterhin eine elliptische Rotoranordnung 86, die aus einem inneren Rotorelement 88 mit einer elliptischen Umfangsfläche aus einem äußeren Ring 90 mit einer elliptischen inneren und äußeren Umfangsfläche und aus einer Anzahl von zwischen dem inneren Rotorelement 88 und dem äußeren Ring 90 angeordneten Kugellager-Kugeln 92 besteht. Das innere Rotorelement 88 und der äußere Ring 90 nehmen im wesentlichen feste Winkelpositionen zueinander ein trotz der Existenz von zwischen ihnen vorgesehenen Lagerkugeln 92, weil das innere Rotorelement 88 und der äußere Ring 90 elliptische äußere und innere Umfangsflächen haben. Ein außen gezahnter flexibler Ring 94 ist

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streng auf die gesamte äußere Umfangsfläche des äußeren Rings 90 der Eotüranordnung 86 aufgesetzt und ist nach außen hin sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten innen gezahnten Kreisring 78 und in Eingriff. Die Anzahl der äußeren Zähne des flexiblen Rings 94 ist gleich der Zahl N^ der Zähne des ersten innen gezahnten Kreisrings 78 und ist so um eine bestimmte Zahl η kleiner als die Anzahl der Zähne N2 im zweiten innen gezahnten Kreisring 80 der Rotoranordnung 86. Weil in diesem Fall'die Rotoranordnung 86 einen durch die äußere Umfangsfläche des äußeren Rings 90 gebildeten elliptischen Außenumfang aufweist, hat der auf der Rotoranordnung 86 aufgebrachte flexible Ring 94 ebenfalls eine elliptische Ausbildung und ist demzufolge nur mit seinen auf oder in der Nähe der großen Achse der elliptischen Rotoranordnung 86 befindlichen Zähnen in Eingriff mit den innen gezahnten Kreisringen 78 und 80. Das innere Rotorelement 86 ist durch einen Keil 96 mit einer Eingangswelle 98 verbunden, die um eine im wesentlichen mit der Zentralachse der elliptischen Rotoranordnung .86 fluchtende Achse drehbar ist, wobei die Drehachse der Eingangswelle 98.ebenfalls mit den ausgerichteten Achsen des ersten und zweiten innen gezahnten Kreisrings 78 und 80 fluchtend ist. Die so mit der Rotoranordnung 86 des harmonischen Getriebes 62 verbundene Eingangswelle 98 ist zum Rotieren um ihre eigene Achse mit dem vorerwähnten Getriebeantriebsmotor 66 antreibbar, welcher in das Motorträgerteil 64 des drehbaren inneren Gehäuses 56 eingebaut ist.

Der Getriebeantriebsraotor 66 besteht aus einem umschaltbaren Drehmoment-Motor, der aufbaumäßig zusammengesetzt ist aus einem im wesentlichen zylindrischen Stator 100, welcher auf dem Motor-

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"trägerteil 64 durch geeignete Befestigungsmittel, wie z. B. Schraubbolzen 102, von denen nur einer in Fig. 1 dargestellt ist, befestigt ist und aus einem Rotorkern 104, der innerhalb des Stators 100 angeordnet und um eine im wesentlichen mit der Drehachse der Eingangswelle 98 des harmonischen Antriebs 62 und dementsprechend mit der Drehachse des drehbaren inneren Gehäuses 56 fluchtend liegt. Der Rotorkern 104 umfaßt eine Leistungsabgabewelle (outputshaft) 106, welche mit ihrem einen axialen Ende mit der Leistungseingangswelle (inputshaft) 98 des harmonischen Getriebes 62 verbunden ist und welche an ihrem anderen axialen Ende in einem Kugellager 108 aufgenommen ist, welches wiederum in die innere Umfangsfläche des topfförmigen Endteils 74 des zum inneren Gehäuse 56 gehörenden Motorträgerteils 64 eingesetzt ist. Da die Leistungsabgabewelle 106 des Getriebeantriebsmotors 66 im Ausführungsbeispiel direkt an die Leistungseingangswelle 98 des harmonischen Getriebes 62 angekoppelt ist, ist es nicht ausgeschlossen, wenn dies erforderlich ist, zwischen der Abgabewelle 106 des Motors 66 und der Eingangswelle 98 des harmonischen Getriebes 62 eine geeignete Geschwindigkeitsreduziereinrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt) einzubauen.

Das harmonische Getriebe 62 und der Getriebeantriebsmotor 66, welche beide auf diese Weise innerhalb des inneren Gehäuses 56 angeordnet sind, sind als eine einzige Einheit gegenüber dem stationären äußeren Gehäuse um eine mit der Drehachse des Kettenrads 42 fluchtende Achse drehbar, wenn das Kettenrad 42 von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird und seinerseits das drehbare

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innere Gehäuse 56 zwecks Dreliens um seine Achse antreibt. Wenn der Getriebeantriebsmotor 66 ausgeschaltet ist und demgemäß das harmonische Getriebe 62 mit den drehbaren Elementen dieser Getriebeeinrichtung, welche gegenüber dem drehbaren inneren Gehäuse 56 stationär gehalten sind, sich im Ruhezustand befindet, wird das von der Kurbelwelle der Maschine auf das Kettenrad 42 übertragene Antriebsdrehmoment durch das drehbare innere Gehäuse 56 auf den zweiten innen gezahnten Kreisring 80, welcher an dem Gehäuse 56 befestigt ist, übertragen. Indem der erste und zweite innen gezahnte Kreisring 78 und 80 gegenüber der Rotoranordnung 86 stationär gehalten sind, wird das Antriebsdrehmoment, das auf den zweiten innen gezahnten Kreisring 80 übertragen worden ist, durch den außen gezahnten flexiblen Ring 94 auf der Rotoranordnung 86 auf den ersten innen gezahnten Kreisring 78 und von diesem über das Kettenrad-Trägerteil 32, an dem der erste innen gezahnte Kreisring 78 befestigt ist, auf die Nockenwelle 12 übertragen. Oas Kettenrad 42, das drehbare innere Gehäuse 56, das harmonische Getriebe 62, der Getriebeantriebsmotor 66, das Kettenra.d-Trägerteil 32 und die Nockenwelle 12 werden auf diese Weise als eine einzige Einheit um die fluchtenden Drehachsen der Nockenwelle 12 und des Kettenrads 42 gedreht. Unter diesen Bedingungen werden die Winkelpositionen des Kettenrads 42 und der Nockenwelle 12 relativ zueinander unverändert gehalten, weil das drehbare innere Gehäuse 56, an das das Kettenrad 42 über die Ringschreibe 50 befestigt ist, stationär gehalten ist gegenüber dem Kettenrad-Trägerteil 32, mit welchem die Nockenwelle 12 fest verbunden ist, obwohl das drehbare innere Gehäuse 56 sich um seine Achse

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gegenüber dem stationär gehaltenen äußeren Gehäuse 10 verdreht.

Wenn andererseits das Kettenrad 42 und dementsprechend das drehbare innere Gehäuse 56 gegenüber dem stationären äußeren Gehäuse 10 in stationärem Zustand gehalten werden und wenn der Getriebeantriebsmotor 66 eingeschaltet ist, werden die Eingangswelle 98 und die Rotoranordnung 86 des harmonischen Getriebes 62 durch die Leistungsausgangswelle 106 des Getriebeantriebsmotors 66 angetrieben, so daß der außen gezahnte flexible Ring 94 auf der elliptischen Umfangsfläche der Rotoranordnung 86 auf dem ersten und zweiten innen gezahnten Kreisring 78 und 80 abrollt. Unter diesen Bedingungen wird der erste innen gezahnte Kreisring 78 aufgrund der Tatsache in situ gehalten, daß dessen Anzahl N-j von inneren Zähnen gleich ist mit der Anzahl der äußeren Zähne des flexiblen Rings 94, wie oben dargelegt. Weil jedoch die Anzahl N₂ der inneren Zähne des zweiten innen gezahnten Kreisrings 80 um η größer ist als die Anzahl N'-j der äußeren Zähne des flexiblen Rings 94, wird der zweite innen gezahnte Kreisring 80 durch den flexiblen Ring 94 zur Rotation um seine eigene Achse und relativ zum stationären äußeren Gehäuse 10 in einer Richtung, die entgegengesetzt zur Dreinrichtung der Rotoranordnung 86 ist und mit einer Winkelgeschwindigkeit entsprechend der Beziehung (Np - Nh )N* = n/N., der Winkelgeschwindigkeit bei der Rotation der Rotoranordnung 86, nämlich der Ausgangsgeschwindigkeit des Getriebeantriebsmotors 66, antrieben. Das auf diese Weise dem zweiten innen gezahnten Kreisring des harmonischen Getriebes vermittelte Antriebsdrehmoment wird durch

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das drehbare innere Gehäuse 56 auf das Kettenrad 42 übertragen mit dem Ergebnis, daß der zweite innen gezahnte Kreisring 80, das drehbare innere Gehäuse 56, die Ringscheibe 50 und das Kettenrad 42 als eine Einheit um ihre fluchtende Achse mit einem zentralen Winkel gedreht werden, der durch die Drehzahl der Rotoranordnung 86 des harmonischen Getriebes 62 und in seiner Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Rotoranordnung 86 bestimmt ist. Weil in diesem Fall die Winkelpositionen des Kettenrad-Trägerteils 32 und der Nockenwelle 12 gegenüber dem stationären Gehäuse 10 unverändert sind, wobei der erste innen gezahnte Kreisring 78 des harmonischen Getriebes 62 in situ gehalten ist, ändert sich die Winkelposition des Kettenrads 42 relativ zur Nockenwelle 12 um einen Winkel, der proportional der Drehzahl der Leistungsabgabewelle des Getriebeantriebsmotors 66 ist. Wenn der Getriebeantriebsmotor 66 eingeschaltet ist, während das Kettenrad 42 von der Masehinenkurbelwelle angetrieben wird, so daß das drehbare innere Gehäuse 56, das harmonische Getriebe 62, der Getriebeantrieb 66, die Ringscheibe 50 und die Nockenwelle 12 relativ zum stationären äußeren Gehäuse 10 angetrieben v/erden,kann auf diese Weise die Winkelposition des Kettenrads 42 relativ zur Nockenwelle 12 geändert werden, so daß die Einlaß- und Auslaßventilsteuerzeiten des Verbrennungsmotors, wie von der Nockenwelle 12 vorgesehen, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, Dauer und Richtung, mit der die Leistungsabgabewelle 106 des Getriebeantriebsmotors 66 betätigt wird, erhöht oder verlangsamt werden können. Der Winkel und die Richtung, mit der das Kettenrad 42 relativ zur Nockenwelle 12 gedreht wird, ist bestimmt durch die Erfassung der Winkelposition des Kettenrads 42

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relativ zur Jfockenwelle 12 und verschiedenen vorbestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, wie z. B. die Auslaßgeschwindigkeit der Maschine und das Vakuum, das in der Ansaugleitung der Maschine aufgebaut wird.

Zum Zwecke der Feststellung der Winkelpositionen von Kettenrad 42 und Nockenwelle 12 relativ zueinander, ist die selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung nach Fig. 1 mit Abtastgliedern ausgestattet, bestehend aus einem ersten Satz von elektrisch leitenden Kontaktelernenten 110 a, 110 b und 110 c, welche durch geeignete Isoliereinrichtungen (in Fig. 1 nicht daxgestellt) auf der inneren Oberfläche des Ringflansches 38 des auf der Nockenwelle 12 befestigten Kettenrad-Trägerteils 32 angeordnet sind, und aus einem zweiten Satz von elektrisch leitenden Kontaktelementen 112 a, 112 b und 112 c, welche durch geeignete Isoliereinrichtungen (in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellt) auf der äußeren Fläche der Ringscheibe 50 befestigt sind, welche Ringscheibe zv/ischen dem Kettenrad 42 und dem drehbaren inneren Gehäuse 56 angeordnet ist. Die Kontaktelemente 110 a bis 110c auf dem Flanschteil 38 des Kettenrad-Trägerteils 32 können mit den auf der Ringscheibe 50 angeordneten Kontaktelementen 112 a bis 112 c in Kontakt gebracht werden, wenn das Kettenrad 42 und die Nockenwelle 12 und dementsprechend die Ringscheibe 50 und das Flanschteil 38 des Kettenrad-Trägerteils 32 bestimmte Winkelpositionen relativ zueinander einnehmen. Die Anordnung des ersten Satzes von Kontaktelementen 110 a bis 110c und die Anordnung des zweiten Satzes von

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Kont akt el ement en 112 a Ms 112 c werden in den Fig. 2 und 3 weiter verdeutlicht.

Nach Fig. 2 sind die Kontaktelemente 110 a, 110 b und 110 c auf der inneren Fläche des ringförmigen Flanschteils 38 des Kettenrad-Trägerteils 32 durch einschlägige Isolierelemente 114 a, 114t) und 114 c befestigt und in radialer Richtung auf der inneren Fläche des Flanschteils 38 in festgelegten Abständen von der Drehachse h des Kettenrad-Trägerteils 32 angeordnet. Die Kontaktelemente 110 a, 110 b und 110 c sind in dieser Reihenfolge an Kabel 116 a, 116 b und 116 c angeschlossen, wie dies durch die gestrichelten Linien in der Zeichnung angedeutet ist. Mit 82' sind in Fig. 2 mit einem Schraubgewinde versehene Löcher bezeichnet, die im ringförmigen Flanschteil 38 des Kettenrad-Trägerteils 32 ausgebildet sind und durch die die Schraubbolzen 82 den ersten innen gezahnten Kreisring 78 mit dem Flanschteil 38 des Kettenrad-Trägerteils 32 fest verbinden, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Nach Fig. 3 ist der zweite Satz von Kontaktelementen 112a, 112b und 112 c mittels einer Isolierplatte 118 auf die Außenfläche der Ringscheibe 50 befestigt. Jedes der Kontaktelemente 112 a, 112 b und 112c erstreckt sich in einem ringförmigen Bogensegment um die mit h' bezeichnete Drehachse der Ringscheibe 50 und v/eist eine bestimmte Bogenlänge auf. Die einzelnen Kontaktelemente 112 a bis 112 c sind in denselben Abständen angeordnet, die den Abständen zwischen der Rotationsachse h des Kettenrad-Trägerteils 32 und den

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einzelnen, auf dem ringförmigen Flanschteil 38 befestigten Kontaktelementen 110 a Ms 110 c entsprechen. Die Kontakt elemente sind weiterhin winkelversetzt und in gestaffelter Hö'heiianordnung zueinander angeordnet, so daß jeweils zwei radial benachbarte Kontaktelemente Teilbereiche aufweisen, die sich mit einem gemeinsamen, jedoch in radialer Richtung versetzten Sektorenbereich überdecken. In der in Fig. 3 gezeigten Anordnung ist das in radialer Richtung ganz außen liegende Kontaktelement 112a mit seiner halben Bogenlänge mit einem Sektor des in radialer Richtung darunterliegenden, mittleren Kontaktelements 112 b unterzogen, welches Kontaktelement 112b mit seiner anderen halben Bogenlänge das in radialer Richtung unter ihm liegende, innerste Kontaktelement 112c zur Hälfte überlagert. Die Kontaktelemente 112 a, 112 b und 112 c sind in dieser Folge an Kabel 120 a, 120 b und 120c angeschlossen, wie dies in Fig. 3 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Mit 58' sind jeweils mit einem Innengewinde versehene Löcher bezeichnet, welche in der Ringscheibe 50 zum Durchstecken der Schraubbolzen 58 vorgesehen sind, welche Schraubbolzen diese Ringscheibe 50 und das Getriebeträgerteil 60 des drehbaren inneren Gehäuses 56 an dem Kettenrad 42, wie in Fig. 1 gezeigt, befestigen.

Wenn man annimmt, daß die Ringscheibe 50 durch das für die Rotation um die Achse h^f vorgesehene harmonische Getriebe 62 nach der Darstellung in Fig. 3 im Gegenuhrzeigersinn, was durch den Pfeil r angedeutet ist, angetrieben wird, wird diese Ringscheibe relativ zum Kettenrad-Trägerteil 32 gemäß der Darstellung in Fig. im Uhrzeigersinn verdreht, was durch den Pfeil s angedeutet ist, wc~

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bei das Kettenrad 42, die Ringscheibe 50, das drehbare innere Gehäuse 56, das Kettenrad-Trägerteil 32 und die Nockenwelle 12 als eine Einheit relativ zum stationären äußeren Gehäuse 10 drehen. In diesem Fall können sechs verschiedene Phasen in den Kontaktbedingungen zwischen dem ersten Satz von Kontaktelementen 110 a, 110 b und 110 c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 und dem zweiten Satz von Kontaktelementen 112a, 112b und 112c auf der Ringscheibe 50 eintreten, die von den relativen Winkellagen des Kettenrad-Trägerteils 32 und der Ringscheibe 50 und entsprechend den relativen V/inkelpositionen von Nockenwelle 12 und Kettenrad 42 abhängen. Bei einer ersten Phase von Kont akt be dingungen liegen alle auf der Ringscheibe 50 angeordneten und zum zweiten Satz gehörenden Kontaktelemente 112a, 112b und 112c vor dem ersten Satz von auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 angeordneten Kontaktelementen 110 a, 110 b und 110 c, so daß kein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten und zweiten Satz von Kontaktelementen entsteht. Wenn die Ringscheibe 50 weiter im Gegenuhrzeigersinn nach Fig. 3 gedreht wird, hat das auf der Ringscheibe 50 in radialer Richtung ganz außen liegende Kontaktelement 112 a seine leitende Hälfte in Kontakt mit dem in radialer Richtung ebenfalls ganz außen liegenden Kontaktelement 110 a auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 gebracht, womit die zweite Kontaktphase erreicht ist. Nun ist auch eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen 110 a und 112a hergestellt, so daß die Kabel 116 a und 120 a elektrisch miteinander verbunden sind. In dieser zweiten Kontaktphase sind die übrigen Kontaktelemente 112 b und 112c auf der Ringscheibe 50 noch vor den zugehörigen Kontaktelementen 110 b und 110c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 angeordnet,

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so daß die Kabel 116 b und 120 b und die Kabel 116 c und 120 c miteinander noch unverbunden bleiben. Wenn die Ringscheibe 50 weiter im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. 3 gedreht wird, hat das in radialer Richtung mittlere Kontaktelement 112 b auf der Ringscheibe 50 seine leitende Hälfte in Kontakt mit dem zugehörigen Kontaktelement 110 b auf dem Kettenrad-Trägerteil 32, indem die schleifende Hälfte des Kontaktelements 112 b in Berührung mit dem zugehörigen Kontaktelement 110 b gebracht wird, womit eine dritte Kontaktphase zwischen dem ersten und zweiten Satz von Kontaktelementen erreicht ist. In dieser dritten Kontaktphase sind nicht nur die Kabel 116 a und 120 a, sondern auch die Kabel 116 b und 120 b elektrisch miteinander verbunden. Wenn die Ringscheibe 50 weiter im Gegenuhrzeigersinn nach Fig. 3 verdreht wird, so daß das in radialer Richtung auf der Ringscheibe ganz außen angeordnete Kontaktelement 112 a an dem zugehörigen Kontaktelement 110 a auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 vorbei bewegt worden ist, hat das in radialer Richtung ganz innen liegende Kontaktelement 112 c auf der Ringscheibe 50 seine leitende Hälfte in Kontakt mit dem zugehörigen, auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 angeordneten Kontaktelement 110c gebracht, wobei die schleifende Hälfte des in radialer Richtung in der Mitte liegenden Kontaktelements 112b auf der Ringscheibe 50 in Kontakt steht mit dem zugehörigen Kontaktelement 110 b auf dem Kettenrad-Trägerteil 32, womit eine vierte Kontaktphace zwischen dem ersten und zweiten Satz von Kontaktelementen erreicht ist. In dieser vierten Kontaktphase sind nicht nur die Kabel 116 b und 120 b, sondern auch die Kabel 116 c und 120c elektrisch miteinander verbunden, während die Kabel 116 a und 120 a nunmehr voneinander getrennt sind.

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Wenn die Ringscheibe 50 noch weiter im Gegenuhrzeigersinn nach Pig· 3 gedreht wird, wird das auf dieser Ringscheibe 50 in radialer Richtung in der Mitte angeordnete Kontaktelement 112 b an dem zugehörigen Kontaktelement 110 b auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 vorbeibewegt, während das auf der Ringscheibe 50 angeordnete, in radialer Richtung ganz innen liegende Kontaktelement 112 c seine schleifende Hälfte in Kontakt mit dem zugehörigen Kontaktelement 110 c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 hat, womit eine fünfte Kontaktphase zwischen dem ersten und zweiten Satz von Kontaktelementen erreicht ist. Unter diesen Bedingungen sind nur die Kabel 116 c und 120 c elektrisch miteinander verbunden. Wenn die Ringscheibe 50 weiter verdreht wird und dementsprechend das auf der Ringscheibe 50 in radialer Richtung ganz innen liegende Kontaktelement 112 c an dem zugehörigen Kontaktelement 110c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 vorbeibewegt ist, ist eine sechste. Kontaktphase erreicht, in welcher keines der Kontaktelemente 112 a, 112 b und 112 c auf der Ringscheibe 50 in Kontakt mit den auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 angeordneten Kontaktelementen 110 a, 110 b und 110c ist, so daß die Kabel 116 a, 116 b und 116 c alle elektrisch von den entsprechenden Kabeln 120 a, 120 b und 120 c getrennt sind, wie in der ersten Phase der Kontaktbedingungen zwischen dem ersten und zweiten Satz von Kontaktelementen. Insgesamt werden auf diese Y/eise fünf verschiedene Arten von elektrischen Signalen in Abhängigkeit von der Verdrehung der Ringscheibe 50 gegenüber dem Kettenrad-Trägerteil 32 und damit in Abhängigkeit von der relativen Winkelposition dieser zwei Teile 50 und 32 und dementsprechend der des Kettenrads 42 und der Nockenwelle 12 erzeugt. Diese Signale

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werden in einen elektrischen Steuerkreis zum Einschalten des Getriebemotors 66 in Übereinstimmung mit vorbestimmten Betriebsschemata eingespeist, welche auf die vorgenannten Betriebsbedingungen der Maschine, wie z. B. Ausbringungsgeschwindigkeit der Maschine und das in der Ansaugleitung der Maschine aufgebaute Vakuum, abgestellt sind. Zu diesem Zweck sind die Kabel 116 a bis 116 c und 120 a bis 120c aus dem stationären äußeren Gehäuse 10 heraus über eine Schleifring-Einheit, welche in Fig. 1 insgesamt mit dem Bezugszeichen 122 bezeichnet ist, nach außen geleitet.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfaßt die Schleifring-Einheit 122 ein zylindrisches Gehäuses 124, welches durch ein ringförmiges, in der bereits vorher erwähnten Öffnung 10 a angeordnetes Trägerteil 126 an das stationäre äußere Gehäuse 10 angeschlossen istj die Öffnung 10 a ist im Gehäuse 10 in der Nähe des topfförmigen Wandteils 74 des zum inneren drehbaren Gehäuse 56 gehörenden Motorträgerteils 64 angeordnet. Das zylindrische Gehäuse 124 weist in seinem Innern eine in Wälzlagern 130 und 132 drehbare Welle 128 auf. Die drehbare Welle 128 ist in ihren gegenüberliegenden axialen Enden in den Wälzlagern 130 und 132 gelagert und hat eine Drehachse, die im wesentlichen in einer Linie mit den fluchtenden Achsen der einzelnen drehbaren Glieder und Anordnungen der innerhalb des stationären äußeren Gehäuses 10 angeordneten Nockenwellen-Antriebsvorrichtung liegt. Die Welle 128 ist in eine zylindrische Isolierbüchse 134 eingehüllt und trägt auf dieser eine Vielzahl von elektrisch leitenden Schleifringen, von denen im vorliegenden Ausführungsbeispiel acht Stück vorgesehen sind und welche die Bezugs-

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zeichen 136 a bis 136 h tragen. Auf dem zylindrischen Gehäuse 124 ist eine Vielzahl von Bürsten 133 a bis 138 h mittels Isolierkörper (nicht dargestellt) angeordnet, wobei diese Bürsten elastisch mit den auf der rotierenden Welle 128 angeordneten Schleifringen
136 a bis 136 h in Berührung gehalten werden. Die Bürsten 138 a
bis 138 h sind an entsprechende Leitungen (nicht numeriert) angeschlossen. Die drehbare Welle 128 ist mit einer axialen Bohrung 140 versehen, welche auf der Seite des Wellenendes liegt, in dessen Nähe sich das topfförmige Wandteil 74 des zum inneren drehbaren Gehäuse 56 gehörenden Motorträgerteils 64 befindet. Die einzelnen Schleifringe 136 a bis 136 h sind an entsprechende Leitungen angeschlossen, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 142 bezeichnet sind und welche aus der Schleifring-Einheit 122 über die in der drehbaren Welle 128 angeordnete axiale Bohrung 140 herausgeführt sind. Die Leitungen 142, welche an drei von den Schleifringen 136 a.bis 136 h angeschlossen sind, sind mit den Kabeln
116 a, 116 b und 116 c, welche wiederum an die entsprechenden
Kontaktelemente 110 a, 110 b und 110c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 angeschlossen sind, verbunden, und die Leitungen 142, welche mit den anderen drei aus der Vielzahl von Schleifringen 136 a bis 136 h verbunden sind, sind an die Kabel 120 a, 120 b und 120 c, welche wiederum mit den entsprechenden Kontaktelementen 112 a,
112 b und 112 c auf der Ringscheibe 50 in Verbindung stehen, angeschlossen. Die mit den restlichen zwei aus der Vielzahl von Schleifringen 136 a bis 136 h verbundenen Leitungen führen zu Kabeln 144 und I44¹ des im Motorträgerteil 64 des drehbaren inneren Gehäuses 56 angeordneten Gleichstrom-Drehmomentmotors 66. Die Leiter, welche eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Satz von Kon-

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takt element en 110 a, 110 b -und 110 c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 und denjenigen der Schleifringe 136 a bis 136 h, welche den Kontaktelementen 110 a Ms 110 c zugeordnet sind, schaffen, sind so angeordnet, daß sie mit dem Kettenrad-Trägerteil 32 drehen, sowie in gleicher Weise die Leiter, welche eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Satz von Kontaktelementen 112a, 112 b und 112c auf der Ringscheibe 50 und denjenigen der Schleifringe 136 a bis 136 h, welche den Kontaktelementen 112 a bis 112 c zugeordnet sind, und außerdem zwischen den Kabeln 144 und 144' des Motors 66 und denjenigen der Schleifringe 136 a bis 136 h, welche den Kabeln 144 bis 144* zugeordnet sind, schaffen, sind so angeordnet, daß sie mit dem drehbaren inneren Gehäuse 56 rotieren. Wenn die drehbaren Glieder und Anordnungen, die innerhalb des äußeren, stationären Gehäuses 10, relativ zu diesem stationären Gehäuse 10 drehen, werden die den ersten und zweiten Satz der Kontakt elemente verbindenden Leiter zusammen mit diesen drehbaren Gliedern und Anordnungen um eine Achse gedreht, welche in einer Linie mit den fluchtenden Drehachsen der drehbaren Glieder und Anordnungen liegen, so daß die drehbare Welle 128 der Schleifring-Einheit 122 ebenfalls um ihre Achse gedreht wird. Eine elektrische Verbindung wird zwischen jedem der Kabel 116 a bis 116 c und 120 a bis 120c sowie der Kabel 144 und 144' und zwischen jeder der von den Bürsten 138 a bis 138 h wegführenden Leitungen hergestellt, welche Bürsten elastisch gegen die entsprechenden Schleifringe 136 a bis 136 h gedruckt werden, sogar wenn die drehbaren Glieder und Anordnungen, die innerhalb des stationären äußeren Gehäuses 10 angeordnet sind, relativ zu diesem Gehäuse drehen. Die an den ersten und zweiten

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Satz von Kontaktelementen 110 a bis 110 c und 112 a Ms 112 c angeschlossenen Leiter sollten weiterhin in einer Weise angeordnet sein, daß diese den Wechsel in die einzelnen relativen Winkelpositionen zwischen dem Kettenrad-Trägerteil 32 und der Ringscheibe 50 leicht zulassen.

Obwohl dies nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, sind die Ableitungen von den zwei aus der Vielzahl der Bürsten 133 a bis 138 h, welche mit den Kabeln 144 und 144' des Getriebeantriebsmotors 66 über die zugeordneten zwei aus der Vielzahl von Schleifringen 136 a bis 136 h leitend verbunden sind, über eine elektrische Steuereinheit an eine Gleichstrom-Energiequelle angeschlossen, die den Motor, wie später beschrieben werden wird, steuert. Die Ableitungen von denjenigen drei aus der Vielzahl der Bürsten 133 a bis 133 h, welche mit den Kabeln 116 a, 116 b und 116 c verbunden sind, wobei letztere mit dem ersten Satz von zugehörigen Kontaktelementen 110 a, 110 b und 110c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 verbunden sind, oder mit den Kabeln 120 a, 120 b und 120 c, welche letztere von einem zweiten Satz von zugehörigen Kontaktelementen 112a, 112b und 112c auf der Ringscheibe 50 über die zugeordneten drei aus der Vielzahl der Schleifringe 136 a bis 136 h verbunden sind, sind geerdet, und weiterhin sind die Ableitungen von den verbleibenden drei aus der Vielzahl der Bürsten 133 a bis 138 h mit den Eingangsklemmen der Steuereinheit für den Getriebemotor 66 verbunden. Der Vereinfachung der Beschreibung wegen wird hier angenommen, daß die Kabel 116 a, 116 b und 116 c, die von dem ersten Satz von auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 angeordneten Kon-

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taktelementen 110 a, 110 b und 110 c wegleiten, mit den Eingangsklemmen der Steuereinheit über die Schleifringe 136 a, 136 b und 136 c und über die zugehörigen Bürsten 138 a, 138 b und 138 c der Schleifring-Einheit 122 verbunden sind, und daß die Kabel 120 a, 120 b und 120c, die von dem zweiten Satz von auf der Ringscheibe 50 angeordneten Kontaktelementen 112 a, 112 b und 112 c über die Schleifringe 136 d, 136 e und 136 f und die entsprechenden Bürsten 133 d, 138 e und 138 f der Schleifring-Einheit 122 geerdet sind. Die Kabel 144 und 144' des Getriebeantriebsmotors sollen über eine Gleichstrom-Energiequelle und die Steuereinheit für den Motor 66 durch die Schleifringe 136 g und 136 h und die zugehörigen Bürsten 138 g und 138 h der Schleifring-Einheit 122 verbunden werden. Der Antrieb für den Getriebeantriebsmotor 66 erzeugt ein Ausgangssignal zum Steuern des Motors 66 in Übereinstimmung mit den vorbestimmten Schemata auf der Basis der vorstehend erwähnten fünf Arten von Signalen, die in den Kabeln 116 a bis 116 c erzeugt v/erden, welche Kabel an einen ersten Satz von Kontaktelementen 110 a bis 110 c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 erzeugt werden, je nachdem wie das Kettenrad 42 seine relative Winkelposition gegenüber der Nockenwelle 12 ändert, sowie auf der Basis der verschiedenen vorbeschriebenen Parameter, die kennzeichnend für die vorbestimmten Betriebsbedingungen der Maschine sind,- deren Einlaß- und Auslaßventile durch die Nockenwelle 12 betätigt werden. Ein bevorzugtes Beispiel einer Schaltungsanordnung der Steuereinheit zur Erreichung dieses Zieles ist diagrammartig in Fig. 4 dargestellt.

In Fig. 4 ist solch eine Steuereinheit gezeigt, welche ei-509881/0794

nen logischen Schaltkreis, bestehend aus ersten, zweiten und dritten logischen "UND" Torschaltkreisen 146, 148 und 150 aufweisen, von denen jeder erste und zweite Eingangsklemmen besitzt, die in der Beschreibung durch Zusätze a und b, welche an das Bezugszeichen des jeweiligen "UlTD" Torschaltkreises angehängt sind, gekennzeichnet sind. Die betreffenden ersten Eingangsklemmen 146 a, 148 a und 150 a sind mit den Leitungen verbunden, die von den oben genannten Bürsten 138 a, 138 b und 138 c der Schleifring-Einheit 122, über die zugeordneten Schleifringe 136 a, 136 b und 136 c dieser Schleifring-Einheit zu den Kabeln 116 a, 116 b und 116 c führen, welche ihrerseits mit dem ersten Satz von entsprechend auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 angeordneten Kontaktelementen 110 a, 110 b und 110 c verbunden sind. Während der vorerwähnten ersten Kontaktphase zwischen den ersten und zweiten Sätzen von auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 bzw. auf der Ringscheibe 50 angeordneten Kontaktelementen sind alle Kontaktelemente 110 a bis 110c des ersten auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 angeordneten Satzes außer Kontakt mit den Kontaktelementen 112 a bis 112 c des zweiten Satzes und demgemäß sind alle Kabel 116 a bis 116 c, welche mit dem ersten Satz von Kontaktelementen 110 a bis 110c elektrisch verbunden sind, außer Kontakt mit den Kabeln 120 a bis 120 c, welche mit dem zweiten Satz von Kontaktelementen 112a bis 112 c elektrisch verbunden sind, mit dem Ergebnis, daß ein logisches "0" Signal an jeder der ersten Eingangsklemmen 146 a bis 150 a der "UIiD" Torschaltungen 146 bis 150 erscheint. V/ährend der zweiten Kontaktphase zwischen dem ersten und zweiten Satz von Kontaktelemten 110 a bis 110c und 112a bis 112 c, ist das in radialer Richtung ganz außen gelegene

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Kontakt element 110 a auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 in Kontakt mit dem zugehörigen Kontaktelement 112 a auf der Ringscheibe 50, während die anderen Kontaktelemente 110 b und 110c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 zu den entsprechend zugeordneten Kontaktelementen 112 b und 112c auf der Ringscheibe 50 außer Kontakt gehalten sind, so daß eine elektrische Verbindung zwischen den Kabeln 116 a und 120 a, welche an die Kontaktelemente 110 a und 112a angeschlossen sind, aufgebaut ist. Ein logisches "1" Signal wird deshalb der ersten Eingangsklemme 146 a der ersten "UND" Torschaltung 146 zugeführt, während jede der anderen ersten Eingangsklemmen 148 a und 150 a der zweiten und dritten "UND" Torschaltung 148 und 150 mit dem "0" Signal an ihren ersten Eingangsklemmen versehen sind. Unter einer dritten Kontaktphase zwischen den ersten und zweiten Kontaktelementen 110 a bis 110c und 112a bis 112 c, wobei beide Kontaktelemente 110 a und 110 b auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 mit den jeweils zugeordneten Kontaktelementen 112a und 112 b auf der Ringscheibe .50 in Kontakt sind, während das verbleibende Kontaktelemente 110c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 von seinem ihm zugeordneten Kontaktelement 112c auf der Ringscheibe 50 isoliert gehalten ist und demzufolge eine elektrische Verbindung nicht nur zwischen den Kabeln 116 a und 120 a, welche von den Kontaktelementen 110 a und 112a herleiten, sondern auch zwischen den Kabeln 116 b und 120 b, welche von den Kontaktelementen 110 b und 112 b herleiten, hergestellt ist. Unter diesen Bedingungen erscheint ein logisches "0" Signal an jeder der ersten Eingangsklemmen 146 a und 148 a der ersten und zweiten "UND" Torschaltung 146 und 148, während die erste Eingangsklerame 150 a der dritten "UND" Torschaltung 150 mit dem logischen "0" Eingangssignal versehen ist.

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Unter der vierten Kontaktphase, in welcher das in radialer Richtung ganz außen liegende Kontaktelement 110 a auf dem Kettenrads Trägerteil 32 nicht mehr im Eingriff mit dem zugehörigen Kontaktelement 112 a auf der Ringscheibe 50 ist und die verbleibenden zwei Kontaktelemente 110 b und 110 c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 in Berührung mit den jeweils zugeordneten Kontaktelementen 112 b und 112 c auf der Ringscheibe 50 stehen, so daß die elektrische Verbindung zwischen den Kabeln'116 a und 120 a unterbrochen ist, während jedoch eine elektrische Verbindung zwischen den an die Kontaktelemente 110 b und 112b angeschlossenen Kabeln 116 b und 120 b sowie zwischen den an die Kontaktelemente 110c und 112 c angeschlossenen Kabeln 116 c und 120 c besteht. Damit erscheint ein logisches "0" Signal an der ersten Eingangskiemme 146 a der ersten "UND" Torschaltung 146, während zur gleichen Zeit ein logisches "1" Signal an jeder der ersten Eingangskiemmen 148 a und 150 a der jeweiligen zweiten und dritten "UKD" Torschaltung erscheint. Unter der fünften Kontaktphase zwischen den ersten und zweiten Sätzen von Kontaktelementen 110 a bis 110c und 112 a bis 112 c ist lediglich das in radialer Richtung ganz innen angeordnete Kontaktelement 110 c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 in Kontakt mit dem ihm zugeordneten Kontaktelement 112 c auf der Ringscheibe 50 und dementsprechend ist eine elektrische Verbindung nur zwischen den Kabeln 116 c und 120 c, welche an die Kontaktelemente 110 c und 112 c angeschlossen sind, vorhanden. Ein logisches "0" Signal erscheint deshalb auf jeder der ersten Eingangsklemmen 146 a und 148 a der jeweiligen ersten und zweiten "UND" Torschaltung 146 und 148, während ein logisches "1" Signal an der ersten Eingangs-

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klemme 150 a der dritten "UND" Torschaltung 150 erscheint. Während der sechsten Kontaktphase zwischen den ersten und zweiten Sätzen von Kontaktelementen 110 a bis 110 c und 112 a bis 112 c, ist keines aus dem ersten Satz von Kontaktelementen 110 a bis 110 c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 in Kontakt mit den jeweils zugeordneten des zweiten Satzes von Kontaktelementen 112 a bis 112 c auf der Ringscheibe 50, genauso wie das während der ersten Kontaktphase der Fall ist, so daß ein logisches "0" Signal an jeder der ersten Eingangsklemmen 146 a, 148 a und 150 a der ersten, zweiten und dritten "UND" Torschaltung 146, 148 und 150 erscheint. Falls dies erwünscht ist, können auch das in radialer Richtung ganz außen sowie das ganz innen liegende Kontaktelement 112 a und 112c auf der Ringscheibe 50, welche in Fig. 3 gezeigt ist, so angeordnet sein, daß sie Enden aufweisen, die koextensiv mit jedem anderen um die Achse h¹ der Ringscheibe 50 sind, so daß eine zusätzliche Phase erreicht wird, in der alle Kontaktelemente des ersten Satzes von Kontaktelementen 110 a, 110 b und 110c auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 in Kontakt sind mit den jeweils zugeordneten aus dem zweiten Satz von Kontaktelementen 112 a, 112 b und 112 c auf der Ringscheibe 50. Solch eine zusätzliche Phase kann zwischen der oben erwähnten dritten und vierten Kontaktphase zwischen dem ersten und zweiten Satz von Kontaktelementen 110 a bis 110 c und 112 a bis 112 c eintreten. Unter dieser zusätzlichen Kontaktphase zwischen dem ersten Satz und dem zweiten Satz von Kontaktelementen 110 a bis 110 c und 112 a bis 112 c sind alle mit dem ersten Satz von Kontaktelementen 110 a bis 110 c verbundenen Kabel 116 a bis 116 c elektrisch mit ihren jeweils zugeordneten Kabeln 120 a bis 120c verbunden, welche an den zweiten Satz

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von Kontaktelementen 112 a bis 112 c angeschlossen sind, so daß als Folge ein logisches "1" Signal an jeder der ersten Eingangsklemmen 146 a, 148 a und 150 a der entsprechenden ersten, zweiten und dritten "UIID" Torschaltung 146, 148 und 150 erscheint. Als Alternative zu der vorstehend beschriebenen Anordnung können die in radialer Richtung ganz außen und ganz innen angeordneten Kontaktelemente 112a und 112c auf der Ringscheibe 50 in solch einer V/eise angeordnet sein, daß sie Endabschnitte aufweisen, die nur mit dem entgegengesetzten Endabschnitt des in radialer Richtung in der Mitte liegenden Kontaktelements 112 b auf der Ringscheibe 50 koextensiv sind. Eine zusätzliche Kontaktphase zwischen dem ersten und zweiten Satz von Kontaktelementen 110 a bis 110 c und 112 a bis 112 c kann noch vorgesehen werden, wobei nur das in radialer Richtung in der Mitte liegende Kontaktelement 110 b auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 in Kontakt steht mit dem zugeordneten Kontaktelement 112 b auf der Ringscheibe 50. Solch eine zusätzliche Kontaktphase tritt auch zwischen der vorerwähnten dritten und vierten Kontaktphase auf und unter dieser besonderen zusätzlichen Phase erscheint ein logisches "1" Signal nur bei der ersten Eingangsklemme 148 a der zweiten logischen "UND" Torschaltung 148, wobei logische "0" Signale an beiden der ersten Eingangsklemmen146 a und 150 a der ersten und dritten logischen "UND" Torschaltung 146 und 150 anliegen.

Die entsprechenden zweiten Eingangskleinmen 146 b, 148 b und 150 b der "UND" Torschaltung 146, 148 und 150 sind mit signalerzeugenden Schalterkreisen (nicht dargestellt) verbunden, welche

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den vorgewählten Betriebsbedingungen gehorchen, wie z. B. der Ausbringungsgeschwindigkeit der Maschine, dem in der Maschinenansaugleitung entwickelten Vakuum, der Temperatur der Maschine und/oder anderen Parametern, welche die Arbeitskennlinie der Maschine beeinflussen und welche so wirken, daß sie logische ¹¹O" und/oder "1" Ausgangssignale an die betreffenden zweiten Eingangsklemmen 146 b, 148 b und 150 b der ersten, zweiten und dritten logischen "UND" Torschaltüngen 146, 148 und 150 abgeben.

Jede der ersten, zweiten und dritten logischen "UKD" Torschaltung 146, 148 und 150 weist eine Ausgangsklemme auf, durch die ein logisches "1" oder "0" Signal abgegeben wird, welches davon abhängig ist, ob beide Eingangsklemmen das betreffende gleiche Signal erhalten oder nicht. Die entsprechenden Ausgangsklemmen der ersten, zweiten und dritten logischen "UND" Torschaltung 146, 148 und 150 sind mit einem Rechenkreis 152 verbunden und in einer solchen Weise angeordnet, daß sie ein Referenz-Signal erzeugen, welches repräsentativ für die optimalen Relativwinkelpositionen der Nockenwelle 12 und dem Nockenwellenantriebs-Kettenrad 42 in Abhängigkeit von den verschiedenen festgestellten Parametern ist, und daß sie mit dem so erzeugten Referenz-Signal ein Signal vergleichen, welches bezeichnend ist für die jeweiligen relativen Yfinkelpositonen dieser zwei Teile, was durch die ersten und zweiten Kontakt elemente 110 a bis 110 c und 112 a bis 112 c festgestellt wird und in die ersten Eingangsklemmen 146 a bis 150 a der vorerwähnten logischen "UIID" Torschaltungen eingespeist wird. Der Rechenkreis 152 gibt dann ein

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Ausgangssignal ab, wenn die festgestellten relativen Winkelpositionen zwischen Nockenwelle 12 und Nockenwellenantriebs-Kettenrad 42 (oder anders ausgedrückt: zwischen dem Kettenrad-Trägerteil 32 und der Ringscheibe 50) sich von den optimalen Werten unterscheiden, welche durch das vorerwähnte Referenz-Signal dargestellt werden. Das Ausgangssignal wird einer Auslöseklemme eines Schalterkreises 154 zugeführt, welcher zwischen einer Gleichstrom-Energiequelle 156 und den bereits früher erwähnten Kabeln 144 und 144' des umschaltbaren Gleichstrom-Drehmomentmotors 66 (Fig. 1) über einen Polaritätssteuerkreis 158 vorgesehen ist. Der Schaltkreis ist in Abwesenheit eines von dem Rechenkreis 152 stammenden Ausgangssignal geschlossen gehalten und öffnet in Abhängigkeit von dem von dem Rechenkreis 152 kommenden Ausgangssignal, indem es eine elektrische Verbindung der Gleichstrom-Energiequelle 156 mit dem Motor 66 über den Polaritätssteuerkreis 158 bewirkt, falls die relativen Winkelpositionen der Nockenwelle 12 und dem Nockenwellenantriebs-Kettenrad 42 korrigiert werden sollten. Der Polaritätssteuerkreis 158 bestimmt die Polarität des von der Gleichstrom-Energiequelle 156 an die Kabel 144 und 144' des Motors 66 abgegebenen Stroms und dementsprechend die Richtung, in der der Rotorkern 104 des Motors 66 laufen soll. Wenn der Motor 66 dann eingeschaltet wird, so daß die relativen Winkelpositionen zwischen Nockenwelle 12 und IIockenwellenantriebs-Kettenrad 42, welches von dem Motor 66 durch das vorstehend beschriebene harmonische Getriebe 62 angetrieben wird, zwecks einer wirkungsvollen Angleichung an die festgestellten Betriebsbedingungen korrigiert werden, hört der Rechen-

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kreis 152 auf, das Ausgangssignal an den Schaltkreis 154 zu liefern, welches dann zum Öffnen veranlaßt wird. Obwohl dies nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, ist im Rechenkreis 152 ein Verzögerungsschaltkreis und eine kraftbetätigte Abfallverzögerung eingebaut, welche beide bewirken, daß der Schaltkreis 154 für eine bestimmte Zeitdauer geschlossen bleibt, nachdem er durch die Einwirkung des Ausgangssignals von der Recheneinheit 152 auf den Schalterkreis 154 unterbrochen wurde. Das ist erforderlich, um zu verhindern, daß der Motor 66 zum Stillstand gebracht wird, wenn der Rechenkreis 152 ein neues Ausgangssignal abgibt, kurz nachdem er aufgehört hat, ein Ausgangssignal zu liefern, wie das erfindungsgemäß eintritt, wenn die relativen Winkelpositionen der ersten und zweiten Kontakt elemente auf dem Kettenrad-Trägerteil 32 und der Ringscheibe 50 von einer Kontaktphase zu einer anderen Kontaktphase in relativ kurzen Intervallen wechseln. Wenn auch der Rechenkreis 152, der Schalterkreis 154 und der Polaritätssteuerkreis 158, welche die vorstehend beschriebenen generellen Funktionen haben, in Fig. 4 nur schematisch dargestellt sind, können diese Kreise und mit den zweiten Eingangsklemmen der logischen "UND" Torschaltungen 146 bis 150 verbundenen signalbildenden Glieder ohne weiteres von einem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann entworfen werden, vorausgesetzt, daß die Parameter, aufgrund deren die Ventilsteuerzeiten der Maschine eingestellt und gesteuert werden sollen, spezifiziert sind. Aus diesem Grund und aufgrund der Tatsache, daß die vorliegende Erfindung aus einer Nockenwellenantriebsvorrichtung besteht, die gekennzeichnet

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ist durch den Einsatz von Elementen zur Peststellung der relativen V/inkelpositionen zwischen Nockenwelle und Nockenwellenantrieb, wie z. B. dem Kettenrad 42, und zum bestimmten Variieren der relativen Winkelpositionen dieser zwei drehbaren Glieder in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das außerhalb des Nockenwellenantriebs erzeugt wird, sollen hier keine praktischen Konstruktionsund Anordnungsbeispiele von den Schaltkreisen 152, 154, 156 und 158 gegeben oder von den signalbildenden Gliedern, welche mit den zweiten Eingangsklemmen der logischen Steuerkreise 146 bis 150 elektrisch verbunden sind, beschrieben oder dargestellt v/erden.

Wenn auch in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ein Diffp.rentialreduktionsgetriebe beschrieben wurde, das ein harmonisches Getriebe enthalten soll, kann anstatt dieses harmonischen Getriebes auch ein an sich bekanntes epizyklisches Getriebe verwendet werden, welches in Pig. 5 in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 62' bezeichnet worden ist.

Nach der Darstellung in Fig. 5 umfaßt das epizyklische Getriebe 62', welches als Differentialreduktionsgetriebe in der die vorliegende Erfindung darstellenden Nockenwellenantriebsvorrichtung dient, erste und zweite innen gezahnte Zahnkränze 160 und 162, die im wesentlichen ähnlich zu den ersten und zweiten innen gezahnten Ringen 78 und 80 des harmonischen Getriebes angeordnet sind, welches in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform eingebaut ist. Die ersten und zweiten innen gezahnten Zahn-

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kränze 160 und 162 sind koaxial und nebeneinander zwischen der äußeren Fläche des ringförmigen Flanschteils 38 des Kettenrad-Trägerteils 32 und der inneren Stirnfläche des am Getriebeträgerteil vorgeseheneninneren Ringflansches 70 angeordnet und weisen Bezugsachsen auf, die im wesentlichen in einer Linie mit den fluchtenden Drehachsen des Kettenrad-Trägerteils 32, des Kettenrads 42 und der Nockenwelle 12 liegen. Der erste innen gezahnte Zahnkranz 160 ist durch geeignete Befestigungselemente, wie z. B. Schraubbolzen 164, starr an der äußeren Stirnfläche des zum Kettenrad-Trägerteils 32 gehörenden ringförmigen Flanschteils 38 befestigt und ebenso ist der zweite innen gezahnte Zahnkranz 162 durch geeignete Befestigungselemente, wie z. B. Schraubbolzen 166, an die innere Stirnfläche des zum Getriebeträgerteil 60 gehörenden inneren Flansches 70 befestigt, wobei in Fig. 5 jeweils nur einer dieser Schraubbolzen 164 und 166 dargestellt ist. Der erste innen gezahnte Zahnkranz 160 ist so um seine Achse relativ zu dem drehbaren inneren Gehäuse 56 drehbar, während der zweite innen gezahnte Zahnkranz 162 gegenüber diesem drehbaren inneren Gehäuse 56 eine starre Position einnimmt. Der erste und zweite innen gezahnte Zahnkranz 160 und 162 hat jeweils eine verschiedene Anzahl KL und Mp von Zähnen. Wie im Falle der innen gezahnten Kreisringe, welche einen Teil des vorstehend beschriebenen harmonischen Getriebes bilden, ist die Anzahl WL der Zähne des ersten innen gezahnten Zahnkranzes 160 um eine vorbestimmte ganze Zahl m kleiner als die Anzahl NU der Zähne des zweiten innen gezahnten Zahnkranzes 162, so daß die Relation Mp-M- = m besteht. Das epizyklische Getriebe 62* umfaßt ferner eine geeignete Anzahl

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von Ritzeln, von denen in dieser Beschreibung nur zwei vorhanden sein sollen, welche die Bezugszeichen 168 und 168' tragen; diese Ritzel kämmen sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten der innen gezahnten Zahnkränze 160 und 162. Die Ritzel 168 und 168' sind auf entsprechenden Achsbolzen 170 und 170' drehbar, deren Mittelachse parallel ist zu den fluchtenden Rotationsachsen der Zahnkränze 160 und 162 und einteilig mit einem gemeinsamen Träger 172 verbunden ist, der um eine Achse drehbar ist, welche mit den fluchtenden Achsen der Zahnkränze 160 und 162 in einer Linie liegt. Der Träger 172 ist mittels eines Keiles 174 auf die Leistungseingangswelle 176 aufgekeilt, welche mit der Leistungsabgabewelle 106 des Getriebeantriebsmotors 66 einstückig ausgebildet ist. Die Ritzel 168 und 168', welche mit dem ersten und zweiten innen gezahnten Zahnkranz 160 und 162 kämmen, sind nicht nur um die Achsen der Achsbolzen 170 und 170', auf welche diese Ritzel 168 und 168* drehbar aufgebracht sind, sondern zusammen mit dem Träger 172 um die Rotationsachse der Leistungseingangswelle 176 umwälzbar. Das so ausgebildete epizyklische Getriebe 62· ist im wesentlichen ein Planetengetriebe, dem das Sonnenrad fehlt und dessen Planetenräder den oben genannten Ritzeln 168 und 168' entsprechen. Wie im Falle der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform kann zwischen der Leistungsabgabewelle 106 des Getriebeantriebemotors 66 und der Leistungseingangswelle 176 des epizyklischen Getriebes 62' ein geeignetes Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe (nicht dargestellt) eingebaut sein, so daß das Antriebsdrehmoment von der Abgabewelle 106 des Motors 66 mit einer in einem vorbestimmten Verhältnis reduzierten Geschwindigkeit auf die Eingangswelle 176 des epizyklischen

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Getriebes 62' übertragen wird, falls dies so erwünscht ist.

Das epizyklische Getriebe 62' und der Getriebeantriebsmotor 66, welche beide innerhalb des drehbaren inneren Gehäuses 56 angeordnet sind, sind als eine Einheit relativ zum stationären äußeren Gehäuse 10 (Fig. 1) um eine Achse, die in einer Linie mit der Rotationsachse des Kettenrads 42 liegt, drehbar, wenn das Kettenrad 42 von der Kurbelwelle der Maschine (nicht dargestellt) angetrieben wird. Wenn der Getriebeantriebsmotor 66 ausgeschaltet ist und dementsprechend das epizyklische Getriebe 62' mit all seinen drehbaren Gliedern in Ruhe ist, welche Glieder dann gegenüber dem drehbaren inneren Gehäuse 56 stationär gehalten sind, wird das von der Kurbelwelle der Maschine dem Kettenrad 42 mitgeteilte Antriebsdrehmoment durch das innere Gehäuse 56 auf den zweiten innen gezahnten Zahnkranz 162 des epizykli— sehen Getriebes 62' übertragen. Indem die ersten und zweiten innen gezahnten Zahnkränze 160 und 162 des epizyklischen Getriebes 62' gegenüber dem drehbaren inneren Gehäuse 56, wie vorstehend beschrieben, stationär gehalten werden, wird das Antriebsdrehmoment, welches auf den zweiten innen gezahnten Zahnkranz 162 übertragen worden ist, von diesem auf den ersten innen gezahnten Zahnkranz 160 mit Hilfe der Ritzel 168 und 168* auf dem Träger 172 des Getriebes 62' und von diesem ersten innen gezahnten Zahnkranz 162 auf die Nockenwelle 12 mit Hilfe des Kettenrad-Trägerteils 32, auf welchem der erste innen gezahnte Zahnkranz starr befestigt ist, übertragen. Das Kettenrad 42, das drehbare innere Gehäuse 56, das epizyklische Getriebe 62', der Getriebeantriebs-

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motor 66, das Kettenrad-Trägerteil 32 und die Nockenwelle 12 werden auf diese Weise als eine einzige Einheit um die fluchtenden Rotationsachsen von Nockenwelle 12 und Kettenrad 42 gedreht. Unter diesen Bedingungen "bleiben die relativen Winkelpositionen zwischen Nockenwelle 12 und Kettenrad 42 und dementsprechend die relativen Winkelpositionen zwischen dem Kettenrad-Trägerteil 32, welches mit der Nockenwelle 12 fest verbunden ist, und der Ringscheibe 50, welche mit den Kettenrad 42 fest verbunden ist, unverändert, obwohl sich das drehbare innere Gehäuse 56 um seine Achse relativ zum stationären äußeren Gehäuse 10 dreht (Fig. 1).

Wenn jedoch der Getriebeantriebsmotor 66 von einem Steuersignal eingeschaltet wird, welches er von der in Fig. 4 gezeigten Steuereinheit erhalten hat, wird die Leistungseingangswelle 176 des epizyklischen Getriebes 62', welche zusammen mit dem drehbaren inneren Gehäuse 56 um ihre eigene Achse dreht, durch die Leistungsabgabewelle 106 des Getriebeantriebsmotors 66 angetrieben, so daß der Träger 172 um die Achse der Leistungseingangswelle 176 dreht. Die Ritzel 168 und 168' werden demzufolge veranlaßt, um die Achse der Leistungseingangswelle 174 zu walzen und dabei auf dem ersten und zweiten innen gezahnten Zahnkranz um die Achse ihrer Achsbolzen 170 bzw. 170' abzuwälzen. Da in diesem Falle die Anzahl Mp der Zähne des zweiten innen gezahnten Zahnkranzes 162 um den Wert m kleiner ist als die Anzahl ϊ/L der Zähne des ersten innen gezahnten Zahnkranzes 160, wird der zweite innen gezahnte Zahnkranz 162 von dem ersten innen gezahnten Zahnkranz 160 mit einer dem Wert m entsprechenden Winkelgeschwin-

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digkeit übertroffen, wie der die Ritzel 168 und 168' tragende Träger 172 um die Achse der Leistungseingangswelle 176 des Getriebes 62' gedreht wird. Die relativen Winkelpositionen von Nockenwelle 12 und Nockenwellenantriebs-Kettenrad 42 werden demzufolge durch einen Winkel, welcher der Winkelverschiebung zwischen dem ersten und zweiten innen gezahnten Zahnkranz 160 und 162 entspricht, und in einer Richtung verändert, welche durch die Drehrichtung der Leistungsabgabewelle 106 des Getriebeantriebsmotors 66 bestimmt wird, wie das mit der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Fall ist.

Fig. 6 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform der Abtastglieder zum Anzeigen der relativen Winkelpositionen zwischen Nockenwelle 12 und Nockenwellenantriebs-Kettenrad 42. Da die Abtastglieder nach der in Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsform so angeordnet sind, daß sie die relativen Winkelpositionen zwischen Nockenwelle 12 und Kettenrad 42 über die relativen Winkelpositionen zwischen dem auf der Nockenwelle 12 befestigten Kettenrad-Trägerteil 32 und der auf dem Kettenrad 42 befestigten Ringscheibe 50 indirekt anzeigen, zeigen die Abtastglieder nach der in Fig. 6 dargestellten Aus führungs form die relativen V/inkelpositionen zwischen Nockenwelle 12 und Kettenrad 42 direkt an. Wie in Fig. 6 dargestellt, umfassen die Abtastglieder erste und zweite elektromagnetische Abnehmer-Einrichtungen 178 und 180, welche jeweils der Nockenwelle 12 bzw. dem Kettenrad 42 zugeordnet sind, und welche Gehäuse aufweisen, die über Kragarme 182 bzw. 184 an dem an dem stationären Gehäuse 10 (Fig. 1) befestigten Lagerbock 16

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angeflanscht sind. Die erste elektromagnetische Abnehmer-Einrichtung 178 umfaßt einen Permanentmagneten 186, welcher an geeigneter Stelle zwischen zwei benachbarten Nockensegmenten 14 auf der Nockenwelle 12 befestigt ist. Der Permanentmagnet 186 ist so zusammen mit der Nockenwelle 12 um die Rotationsachse dieser Nockenwelle drehbar. Die erste elektromagnetische Abnehmer-Einrichtung 178 umfaßt ferner ein magnetisch induktives Element 188, welches in der Nähe der Rotationsbahn des Permanentmagneten 186 stationär angeordnet ist, so daß in dem Induktivelement 188 bei jedem Zusammenwirken zwischen dem Induktivelement 188 und dem auf der Nockenwelle 12 angeordneten Permanentmagneten 186 jedesmal dann, wenn die Nockenwelle 12 eine einzelne Umdrehung um ihre Achse macht, nämlich bei jedem der Zyklen, in denen der Permanentmagnet 186 auf der Nockenwelle 12 auf das stationäre Induktivelement 188 zu und danach wieder von ihm wegbewegt wird,· eine elektromotorische Kraft erzeugt wird. Die erste elektromagnetische Abnehmer-Einrichtung I78 bewirkt so die Erzeugung einer Kette von Impulsen P in Intervallen, welche den vollständigen Umdrehungen der Nockenwelle 12 um ihre Achse entsprechen. Die zweite elektromagnetische Abnehmer-Einrichtung ist im wesentlichen ähnlich wie die erste elektromagnetische Abnehmer-Einrichtung 178 aufgebaut und umfaßt damit einen Permanentmagneten 190, welcher starr auf der einen Stirnfläche des Kettenrads 42 befestigt ist, und ein magnetisch induktives Element 192, welches stationär in der Nähe der Drehbahn des auf dem Kettenrad 42 vorgesehenen Permanentmagneten 190 angeordnet ist.

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Jedesmal wenn das Kettenrad 42 eine einzelne Umdrehung um seine Achse macht und dementsprechend der Permanentmagnet 190 auf dieses stationäre induktive Element 192 zu und wieder von ihm wegbewegt wird, wird in dem Induktivelement 192 eine elektromotorische Kraft erzeugt. Die zweite stationäre Abnehmer-Einrichtung 180 erzeugt auf diese Weise eine Kette von Impulsen P-, in Intervallen, welche jeweils einer vollen Umdrehung des Kettenrads 42 um seine Achse entsprechen. Die erste und zweite elektromagnetische Abnehmer-Einrichtung I78 und 180 hat entsprechende Ausgangsklemmen 194 und 196, so daß die von ihnen erzeugten Impulse P und P, an eine für solche Signale geeignete Steuereinrichtung zum Regeln des Getriebeantriebsmotors 66 (Fig. 1) in Übereinstimmung mit den vorgegebenen Schemata, wie vorstehend beschrieben, abgegeben werden. Fig. 7 zeigt ein Beispiel für solch eine Steuereinrichtung.

Die Steuereinrichtung nach Fig. 7 umfaßt einen Drehmelder (function generator) I98 mit einer ersten und zweiten Eingangsklemme 200 und 200', welche mit den entsprechenden Meßfühlern zuv Feststellung der Drehgeschwindigkeit der Maschine und des Vakuums in der Ansaugleitung verbunden sind (letztere sind nicht dargestellt). Der Meßfühler für die Maschinendrehgesehwindigkeit bewirkt die Feststellung der Drehgeschwindigkeit der Maschinenkurbelwelle (nicht dargestellt) und erzeugt ein analoges Signal E , welches repräsentativ ist für die festgestellte Kurbelwellendrehzahl, während der Meßfühler für das Vakuum in der Ansaugleitung die Messung desjenigen Vakuums bewirkt, welches in der An-

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saugleitung (nicht dargestellt) der Maschine entwickelt wird, und ein analoges Signal E_ erzeugt, welches repräsentativ für das gemessene Vakuum in der Ansaugleitung, nämlich für die auf die Maschine ausgeübte' Belastung ist. Der Drehmelder 198 erzeugt ein analoges Ausgangs signal Er., welches kennzeichnend ist für eine optimale Winkelposition des Kettenrads 42 relativ zur No kkenwelle 12, um optimale Einlaß- und Auslaßsteuerzeiten für die festgestellten Betriebsbedingungen der Maschine vorzusehen. Das Signal Pr. ist deshalb kennzeichnend für eine erwünschte Abweichungsgröße zwischen den Winkelpositionen der Nockenwelle 12 und des Eockenwellenantriebs-Kettenrads 42. Das so von dem Drehmelder 198 erzeugte Ausgangssignal E^ wird in einen ersten Impulsgenerator 202 eingespeist, welcher so ausgebildet ist, daß er eine iCette von Impulsen P, produziert, welche in Beziehung stehen zu dem analogen, dem Impulsgenerator 202 vom Drehmelder 198 aufgegebenen Signal E^. Die Steuereinrichtung nach Fig. 7 umfaßt ferner einen Komparator 204 mit einer ersten, an die Eingangsklemme des oben erwähnten Impulsgenerators 202 angeschlossenen Eingangsklemme 206 und einer zweiten, an die Singangsklemme eines zweiten Impulsgenerators 208 angeschlossenen Eingangsklemme 206'. Der zweite Impulsgenerator 208 weist eine erste und zweite Eingangsklemme 194' und 196' auf, mit denen er an die früher erwähnten Ausgangsklemmen 194 und 196 der ersten und zweiten elektromagnetischen Abnehmer-Einrichtung 173 bzw. 180, welche beide in Fig. 6 gezeigt sind, angeschlossen ist. Der zweite Impulsgenerator 208 wird auf diese Weise mit den Impulsen P und P-, von einer ersten und zweiten elektromagnetischen Abnehmer-Einheit 178 und 180 ver-

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sorgt und erzeugt seinerseits eine Kette von Impulsen P , wel-

ehe kennzeichnend sind für die Größe der Abweichung zwischen den festgestellten relativen Winkelpositionen der Nockenwellen 12 und dem Kockenwellenantriebs-Kettenrad 42 bezüglich eines vorbestimmten Kriteriums (welches von den relativen Winkelpositionen der auf die Nockenwelle 12 bzw. das Kettenrad 42 aufmontierten Permanentmagneten 186 und 190 bestimmt werden kann, wie dies in Pig. 6 gezeigt ist). Die Impulse P_f, welche kennzeichnend sind für die gewünschte Größe der Abweichung zwischen den relativen Winkelpositionen von Nockenwelle 12 und Kettenrad 42, und die Impulse P , welche kennzeichnend sind für die festgestellte Größe der Abweichung zwischen den relativen Winkelpositionen dieser zwei Glieder, werden in den Komparator 204 eingespeist, welcher die zwei Arten von Digitalsignalen P~ miteinander vergleicht und ein Ausgangssignal S erzeugt, welches repräsentativ ist für den Größenunterschied der festgestellten Größenabweichung zwischen den relativen Winkelpositionen der Nockenwelle 12 und des Kettenrads 42 von der erwünschten Größenabweichung zwischen ihnen. Das auf diese Weise von dem Komparator-Schaltkreis 204 erhaltene Signal S wird einem Antriebsschaltkreis 210 aufgegeben, welcher den vorstehend erwähnten Getriebeantriebsmotor 66 (siehe Fig. 1) mit einer Polarität und für ein Zeitintervall einschaltet, deren Daten durch das Eingangssignal S vorgeschrieben werden.

Da die in die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele eingebauten Meßfühler Digitalsignale produzieren, welche repräsentativ sind für die relativen Winkelpositionen von Nockenwelle 12

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und Nockenwellenantriebsteil, wie ζ. B. dem Kettenrad 42, kann ein Meßfühler vorgesehen werden, welcher ein analoges Signal proportional zu der oder in anderer Weise bezogen auf die Größenabweichung zwischen den relativen Winkelpositionen der Nockenwelle und des Nockenwellenantriebsteils, von welchem Meßfühler ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel in Pig. 8 gezeigt ist,erzeugt.

Nach Fig. 8 ist der Meßfühler in Verbindung mit dem auf der Nockenwelle 12 starr befestigten Kettenrad-Trägerteil 32 und der an dem Kettenrad 42 starr befestigten Ringscheibe 50 vorgesehen und besteht aus einem Eheostaten, der ein zusammenhängendes Längsstück eines aus Ohmschen Widerständen bestehenden (= resistiv) und auf der äußeren Stirnfläche der Ringscheibe 50 über ein nicht dargestelltes Isolierteil starr befestigten Leiter 212 umfaßt. Der resistive Leiter 212 ist in seiner Gesamtheit in einer abgerundeten Sektorenform angeordnet, welche einen Bogen um die Achse Ii' der Ringscheibe 50 beschreibt, und weist eine Vielzahl von absatzweise umgekehrten oder spiralig gewundenen, sich längserstreckenden Bereichen auf, die sich in radialer Richtung auf der Stirnfläche der Ringscheibe 50 erstrecken. Der resistive Leiter 212 ist mit seinem einen Ende an ein Kabel 214 angeschlossen und ist mit seinem anderen Ende über die Ringscheibe 50 und anderen metallischen Teilen, v/elche mit dieser Ringscheibe 50 verbunden sind, geerdet. Der Rheostat umfaßt ferner einen Schleifkontakt 216, v/elcher starr auf der inneren Stirnfläche des zum Kettenradträgerteil 32 gehörenden ringförmigen Planschteils 38 befestigt ist und welcher sich in radialer Richtung am ringförmigen Plansch-

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teil 38 des Kettenrad-Trägerteils 32 erstreckt. Der Schleifkontakt 216 ist auf diese Weise mit dem Kettenrad-Trägerteil um die Achse dieses Teils 32 relativ zur Ringscheibe 50 verdrehbar und steht mit seinem leitenden Ende in schleifendem Kontakt mit den absatzweise umgebogenen oder spiralig gewundenen sich längserstreckenden Bereichen des resistiven Leiters auf der Ringscheibe 50. Der schleifende Kontakt ist an ein Kabel 218 angeschlossen. Die auf diese Weise von dem resistiven Leiter 212 bzw. dem schleifenden Kontakt 216 wegführenden Kabel 214 und 218 sind über eine Gleitringeinheit (nicht dargestellt) an einen geeigneten Steuerschaltkreis (nicht dargestellt) für den Getriebeantriebsmotor 66 (Fig. 1) angeschlossen, wobei diese Schleifringeinheit ähnlich wie die in Fig. 1 dargestellte Schleifringeinheit 122 aufgebaut und angeordnet sein kann. Wenn das Kettenrad-Trägerteil 32 und die Ringscheibe 50 mit den so angeordneten Meßfühler relativ zueinander um ihre fluchtenden Achsen verdreht werden, schleift der Schleifkontakt 216 des zum Kettenrad-Trägerteil 32 gehörenden ringförmigen Flanschteils auf den gebogenen oder gewundenen Bereichen des auf der Ringscheibe 50 angeordneten resistiven Leiters 212, mit dem Ergebnis, daß der Widerstand und die Spannung zwischen den Enden des Leiters 212, T/elcher an das Kabeln 214 und den S clile if kontakt 216 angeschlossen ist, sich verändern. Die Veränderung zwischen den relativen Winkelpositionen des Kettenrad-Trägerteils 32 und der Ringscheibe 50, nämlich die relativen Winkelpositionen der Nockenwelle und dem Nockenwellenantriebs-Kettenrad 42 wird auf diese Weise als eine Veränderung im elektrischen Widerstand und dementsprechend

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der Spannung über den resistiven Leiter 212 festgestellt. Während die in die Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 und die in die Ausführungsform nach Fig. 6 eingebauten Meßfühler einen Wechsel zwischen den relativen Winkelpositionen von Nockenwelle 12 und Nockenwellenantriebs-Kettenrad 42 nur schrittweise anzeigen, zeigt der in Fig. 8 dargestellte Meßfühler einen solchen V/echsel kontinuierlich an. Der resistive Leiter 212 und der Schleifkontakt 216 sind in der Anordnung nach Fig. 8 als auf die Ringscheibe 50 bzw. auf das Kettenrad-Trägerteil 32 montierte Teile beschrieben und dargestellt worden, sie können aber auch auf dem ringförmigen Flanschteil 38 (Fig. 1) des Kettenrad-Trägerteils 32 bzw. auf der Ringscheibe 50 angeordnet sein, falls dies erwünscht ist.

Wenn auch der Antrieb zur Übertragung des Antriebsdrehmoments von der Kurbelwelle der Haschine auf die Nockenwelle anhand einer Kettentrieb-Einrichtung, welche ein Kettenrad 42 enthält, beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß solch ein Antrieb ersetzt v/erden kann durch eine Kombination von gezahnten Getrieberädern oder eine Riementrieb-Einrichtung mit einem gezahnten endlosen Riemen, der zwischen gezahnten Riemenscheiben geführt wird, welche Antriebsteile dann jeweils in entsprechender Weise mit der Nockenwelle und der Maschinenkurbelwelle verbunden werden.

Patentansprüche 509881/0794

Claims

Patentansprüche

1.jSelbsteinstellbare Noekenwellen-Antriebsvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, mit einer um eine Achse drehbaren Nockenwelle zum Betätigen der Einlaß— und Auslaßventile des Motors, gekennzeichnet durch einen Nockenwellenantrieb(42), der relativ zur Nockenwelle (12) um eine im wesentlichen mit der Drehachse der Nockenwelle (12) fluchtende Achse drehbar und von der Kurbelwelle in geeigneter Weise antreibbar ist; ein Differentialreduktionsgetriebe (62), das in seiner Gesamtheit mit dem Nockenwellenantrieb (42) koaxial drehbar und funktionsmäßig mit der Nokkenwelle (12) verbunden ist; ein Antriebselement, das in seiner Gesamtheit mit dem Nockenwellenantrieb(42) und dem Reduktionsgetriebe (62) koaxial drehbar ist und eine Leistungsabgabewelle (106) aufweist, die antriebsmäßig mit dem Reduktionsgetriebe (62) verbunden und relativ zur Nockenwelle (12) und dem Nockenwellenantrieb (42) um eine mit der Drehachse der Nockenwelle fluchtende Achse drehbar ist, wobei das Getriebe (62) das Antriebsdrehmoment von der Leistungsabgabewelle (106) des Antriebselements (66) auf den Nockenwellenantrieb (42) mit einer Reduzierung der Drehge-

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schwindigkeit bei einer vorgegebenen Drehzahl überträgt,
welche Reduzierung eine relative Rotation zwischen der Nokkenwelle (12) und dem Nockenwellenantrieb (42) mit einem
Winkel und in einer Richtung herbeiführt, welche in Beziehung steht zum Winkel und zur Drehrichtung der Leistungsabgabewelle (106) des Antriebselements (66); Abtasteinrichtungen (110; 112), welche mit der Nockenwelle (12) und dem Nockenwellenantrieb (42) verbunden sind, zum Erfassen des Winkels und der relativen Drehrichtung zwischen der Nockenwelle (12) und dem Nockenwellenantrieb (42) und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das im wesentlichen repräsentativ für den Winkel und die Richtung der festgestellten relativen Rotation zwischen Nockenwelle (12) und Nockenwellenantrieb (42) istj und Steuereinrichtungen (146, 148, 150, 152, 154, 158), die auf die Ausgangssignale der Abtasteinrichtungen (110; 112) und auf vorgegebene Betriebsparameter des Verbrennungsmotors ansprechen und ein Steuersignal (S) erzeugen, welches das Antriebselement (66) in Betrieb setzt und die Leistungsabgabewelle (106) des Antriebselements (66)
veranlaßt, eine Anzahl von Drehungen auszuführen, und zwar in einer Richtung, welche durch die oben genannten Steuersignale bestimmt wird.

2. Selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Differentialreduktions-

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getriebe (62) mit einem ersten innen gekerbten und koaxial mit der Nockenwelle (12) drehbaren Kreisring (78); einem zweiten innen gekerbten, neben dem ersten innen gekerbten Kreisring (78) angeordneten und koaxial mit dem Nockenwellenantrieb (42) drehbaren Kreisring (80), und einer außen gekerbten elliptischen Rotoranordnung (86), welche sowohl mit dem ersten (78) als auch dem zweiten (80) innen gekerbten Kreisring kämmt und koaxial zur Leistungsabgabewelle (106) des Antriebselemente (66) angeordnet ist, wobei diese elliptische Rotoranordnung (86) einen im wesentlichen elliptischen äußeren Umfang aufweist und mit äußeren Einkerbungen versehen ist, deren Anzahl der Anzahl der inneren Einkerbungen des ersten innen gekerbten Kreisrings (78) entspricht und deren Anzahl gegenüber der Anzahl der inneren Einkerbungen des zweiten innen gekerbten Kreisrings (80) geringer ist.

3. Selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine elliptische Rotoranordnung (86) mit einem inneren Rotorelement (88), welches einen elliptischen inneren Umfang aufweist und welches mit der Leistungsabgabewelle (106) des Antriebselements (66) drehbar ist; mit einem äußeren Ring (90), welcher einen elliptischen inneren und äußeren Umfang aufweist, von denen jeder im wesentlichen dem elliptischen

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äußeren Umfang des inneren Rotorelements (88) ähnlich ist} mit einer Anzahl von Lagern (92) zwischen dem ersten (88) und zweiten (90) inneren Ring; und mit einem außen gezahnten flexiblen Ring (94), welcher auf die äußere Umfangsfläche des äußeren Rings (90) aufgepaßt ist und welcher mit den genannten ersten (78) und zweiten (80) innen gekerbten Kreisringen kämmt.

4. Selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Differentialreduktionsgetriebe (62) mit einem ersten innen gezahnten Drehkranz (78), welcher koaxial zur Nockenwelle (12) drehbar ist; einem zweiten innen gezahnten Drehkranz (80), welcher neben dem ersten innen gezahnten Drehkranz (78) angeordnet und koaxial mit dem Nockenwellenantrieb (42) drehbar ist, wobei der erste innen gezahnte Drehkranz (160) zahlenmäßig weniger innere Zähne aufweist als der zweite innen gezahnte Drehkranz (162); mit mindestens einem Ritzel (168), welches sowohl mit dem ersten (160) als auch mit dem zweiten (162) innen gezahnten Drehkranz kämmt und um eine zu den in einer Linie liegenden Rotationsachsen der Drehkränze (160, 162) parallele Achse drehbar ist; und mit einem Trägerteil (172), welches mindestens einen Achsbolzen (170) aufweist, auf welchem das Ritzel (168) um seine eigene Achse dreht, wobei dieses Trägerteil (172) koaxial mit der

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Leistungsabgabewelle (106) der genannten Antriebseinrichtung (66) drehbar ist (Fig. 5).

5. Selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zusätzliches Trägerteil (32), welches koaxial mit der Nockenwelle (12) drehbar ist und welches über Lager (44) den Nockenwellenantrieb (42) trägt, sowie durch ein Scheibenelement (50), welches koaxial mit dem Nockenwellenantrieb (42) drehbar ist und in der Nähe des Trägerteils (32) angeordnet ist, wobei das Trägerteil (32) und das Scheibenelement (50) einander zugeordnete, ringförmige Stirnflächen aufweisen, welche in den axialen Richtungen von Trägerteil (32) und Scheibenelement (50) in einem gewissen Abstand (54) voneinander angeordnet sind.

6. Selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtungen einen ersten Satz von fest auf einer der ringförmigen Stirnflächen des Trägerteils (32) bzw. der Ringscheibe (50) angebrachten elektrisch leitenden Kontaktelementen (110; 112) sowie einen zweiten Satz von elektrischen Kontaktelementen (110; 112) aufweisen, welche fest auf der korrespondierenden anderen ringförmigen Stirnfläche des Trägerteils (32) bzw. der Ringscheibe (50) angebracht sind und mit dem ersten Satz

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von Kontaktelementen (110) entsprechend zusammenwirken; und außerdem Leiterdrähte (116; 120) aufweisen, welche an den
ersten und zweiten Satz von Kontaktelementen (110; 112) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktelementen (110; 112) und den Steuereinrichtungen angeschlossen sind, wobei jedes aus dem ersten Satz von Kontaktelementen mit demjenigen ihm zugeordneten aus dem zweiten Satz von Kontaktelementen in leitender Verbindung ist, wenn das Trägerteil (32) und das Scheibenelement (50) relative Winkelpositionen eines bestimmten Winkelbereichs einnehmen, so daß in Abhängigkeit von den relativen Winkelpositionen des Trägerteils (32) und des Scheibenelements (50) eine elektrische Verbindung zwischen den jeweils zugeordneten Kontaktelementen
des ersten und zweiten Kontaktelement-Satzes (110; 112) hergestellt wird.

7. Selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Satz von Kontaktelementen (110) in radialer Richtung und in einem jeweils radialen Abstand zueinander auf einer der ringförmigen Stirnfläche des Trägerteils (32) bzw. des Scheibenelements
(50) angeordnet ist, und daß der zweite Satz von Kontaktelementen (112) sich in bogenförmiger Anordnung und im wesentlichen in den gleichen Abständen wie bei den Kontaktelementen (110) des ersten Satzes auf der anderen ringförmigen Stirn-

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fläche von Trägerteil (32) bzw. Scheibenelement (50) erstreckt, wobei die Kontaktelemente (112) des zweiten Satzes bei einer Winkelversetzung und in gestaffelter Anordnung zueinander angeordnet sind, so daß jeweils zwei benachbarte Kontaktelemente (112 a, 112 b; 112 b, 112 c ) des zweiten Satzes (112) einander zugeordnete Endteile aufweisen, die sich mit einem gemeinsamen Sektor "überlagern" (Pig. 3)·

8. Selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Abtasteinrichtung mit einem zusammenhängenden Längsstück eines resistiven, auf einer der ringförmigen Stirnfläche des Trägerteils (32) bzw. des Scheibenelements (50) befestigten und eine Vielzahl von sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichen aufweisenden Leiter (212); mit einem Schleifkontakt (216), welcher auf der anderen der beiden genannten ringförmigen Stirnflächen von Trägerteil (32) bzw. Scheibenelement (50) befestigt und in gleitendem Kontakt mit den genannten Bereichen des resistiven Leiters (212) ist, so daß der elektrische Y/iderstand zwischen dem einen Ende dieses Schleifkontakts (216) und dem von dem Schleifkontakt (216) abgegriffenen Bereich des Leiters (212) sich in Abhängigkeit von den relativen Winkelpositionen von Trägerteil (32) und Scheibenelement (50) ändert? und mit Leitungen, welche mit dem einen Ende des Leiters (212) und dem Schleifkontakt (216) zur Erreichung

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einer elektrischen Verbindung zwischen dem Leiter (212) und der Steuereinrichtung (146, 148, 150, 152, 154, 158) über diesen Schleifkontakt (216) verbunden sind (Fig. 8).

9. Selbsteinstellbare Nockenwell en-Antriebsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung erste bzw. zweite elektromagnetische Abnehmer einrichtungen (178, 180) aufweist, welche mit der Nockenwelle (12) und dem Nockenwellenantrieb (42) verbunden sind und welche eine erste Kette von die einzelnen Umdrehungen der Nockenwelle (12) kennzeichnenden Impulsen sowie eine zweite Kette von die einzelnen Umdrehungen des Nockenwellenantriebs (42) kennzeichnenden Impulsen erzeugen, sowie Anschlußleitungen zum Verbinden dieser ersten und zweiten Abnehmereinrichtungen (178, 180) mit der Steuereinheit aufweist.

10. Selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die erste elektromagnetische Abnehmereinrichtung (178) aus einem mit der Nockenwelle (12) rotierenden Permanentmagneten (186) und einem in der Nähe der Rotationsbahn des Permanentmagneten (186) stationär angeordneten magnetisch-induktiven Element besteht, welches auf die Rotation der um ihre Achse gedrehten Nockenwelle (12) anspricht und bei jeder einzelnen vollen Umdrehung

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der Nockenwelle (12) einen Impuls erzeugt, und daß die zweite elektromagnetische Abnehmereinrichtung (180) aus einem mit dem Nockenwellenantrieb (42) rotierenden Permanentmagneten (190) und einem in der Nähe der Rotationsbahn des Permanentmagneten (190) stationär angeordneten magnetisch-induktiven Element (192) besteht, welches auf die Rotation des um seine Achse gedrehten Nockenwellenantriebs (42) anspricht und bei jeder einzelnen vollen Umdrehung des Nockenwellenantriebs (42) einen Impuls erzeugt (Fig. 6).

11. Selbsteinstellbare Nockenwellen-Antriebsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement einen Elektromotor (66) umfaßt, der in seiner Gesamtheit koaxial mit dem Nockenwellenantrieb (42) und dem Differentialreduktionsgetriebe (62) drehbar ist und der einen Rotorkern (104) aufweist, der mit der Leistungsabgabewelle (106) des Antriebselements verbunden ist.

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