DE3536919A1 - Device for changing the relative rotational position of a driven machine component with respect to a driving machine component, in particular of a control shaft with respect to a crank shaft of an internal combustion engine - Google Patents

Device for changing the relative rotational position of a driven machine component with respect to a driving machine component, in particular of a control shaft with respect to a crank shaft of an internal combustion engine

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Abstract

In a device for changing the relative rotational position of a control shaft 2 with respect to a crank shaft 5, the control shaft 2 is connected to a hollow wheel of a planetary gear 4 which is drive-connected to the crank shaft via a flexible drive 6. In this arrangement, a flexible drive wheel with a gear wheel which interacts with the hollow wheel 3 in a reducing fashion is arranged fixed in terms of rotation on a common shaft. In order to change the rotational position, an adjustment device 18 engages on the web 9 of the planetary gear 4. In order to obtain a simple design requiring little overall space and having a large twisting angle of the hollow wheel, it is proposed that the gear wheel be a planetary wheel 7 which is arranged fixed in terms of rotation with the flexible drive wheel 8 on a common shaft 10 mounted in/on the web 9. <IMAGE>

Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches von der DE-OS 28 42 154 aus.The invention goes according to the preamble of the independent Claim from DE-OS 28 42 154.

Bei dem bekannten, zwischen dem Zugmittelgetriebe und der Steuer­ welle zur Drehzahlreduzierung angeordneten Planetengetriebe ist das Sonnenrad gleichachsig mit einem Zugmittelgetrieberad auf einer Welle drehfest angeordnet. Das zum Sonnenrad koaxial angeord­ nete und mit der Steuerwelle drehfest verbundene Hohlrad wirkt mit dem Sonnenrad über mehrere, am Umfang verteilt angeordnete Planetenräder zusammen. Die Planetenräder sind an einem zur Änderung der Drehlage der Steuerwelle verstellbar gelagerten Planetenradträger bzw. Steg angeordnet.In the known, between the traction mechanism and the control shaft is arranged for speed reduction planetary gear the sun gear coaxially with a traction gear wheel a shaft arranged rotatably. The coaxial with the sun gear nete and connected to the control shaft rotatably connected ring gear with the sun gear over several, distributed around the circumference Planet gears together. The planet gears are on one Changing the rotational position of the control shaft with adjustable bearings Planet carrier or web arranged.

Die bekannte Vorrichtung ist bauaufwendig und dadurch sowie durch die vielen Lagerungen in der Herstellung teuer. Hohe Her­ stellkosten bedingen ferner die vielen Verzahnungen, die bei dem Erfordernis eines relativ großen Spiels zu einer erheblichen Ge­ räuschentwicklung beitragen. Schließlich ist die Festigkeit der relativ kleinen Planetenräder gering. Weiter ist auch der Wirkungs­ grad dieser bekannten Vorrichtung nicht sehr günstig.The known device is complex and therefore expensive due to the many bearings in the manufacture. High Her The cost of the positioning also depends on the many gears involved in the Requires a relatively large game for a significant ge contribute to noise. Finally, the firmness of the relatively small planet gears. The effect is also further degree of this known device is not very cheap.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile die eingangs beschriebene Vorrichtung mit geringerem Bauaufwand zu gestalten. Diese Aufgabe wird nach dem Kennzeichen des unabhängigen Patentanspruches dadurch gelöst, daß das Zahnrad ein Planetenrad ist, das mit dem Zugmittelrad auf einer im/am Steg gelagerten, gemeinsamen Welle drehfest angeordnet ist.The invention has for its object, while avoiding the aforementioned disadvantages with the device described above to design less construction effort. This task will be done after  Characteristic of the independent claim solved by that the gear is a planet gear that is connected to the traction wheel a common shaft mounted in / on the web is arranged in a rotationally fixed manner is.

Durch ein einziges und relativ großes Planetenrad kann die Verzah­ nung für dieses sowie für das Hohlrad weniger aufwendig gestaltet werden, wobei der gegenseitige Zahneingriff bei wesentlich klei­ nerem Spiel weniger zu Geräuschen neigt. Weiter kann hinsichtlich der Geräuschentwicklung der Zahneingriff zwischen dem einzigen Planetenrad und dem Hohlrad durch eine entsprechende Festlegung der Einzeluntersetzungen in der Gesamtuntersetzung der Drehzahlen von Kurbelwelle und Steuerwelle durch die gleichachsige Anordnung von Planetenrad und Zugmittelrad getroffen werden. Mit der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung sind schließlich bei kleinem Bauraum große Verdrehwinkel zur Änderung der relativen Drehlage der Steuerwelle möglich.The toothing can be achieved by means of a single and relatively large planet gear less designed for this and for the ring gear be, the mutual meshing at substantially small less prone to noise. Further can regarding the noise of the meshing between the only one Planet gear and the ring gear by appropriate setting the individual gear ratios in the overall gear ratio reduction of crankshaft and control shaft due to the coaxial arrangement be hit by the planet gear and the traction wheel. With the invent device according to the invention are finally in a small space large angle of rotation to change the relative rotational position of the Control shaft possible.

Mit der im Anspruch 2 beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung wird eine große Verdrehwinkel-Geschwindigkeit erreicht. Läuft das Leertrum des Zugmittelgetriebes nach Anspruch 2 dem Zugmittelrad auf der der Eingriffsstelle des Planetenrades mit dem Hohlrad gegenüberliegenden Umfangsseite zu, so wird dem Zugmittelrad und damit dem Planetenrad eine der Schwenkrichtung des Steges gleich­ sinnige zusätzliche Drehbewegung aufgeprägt. Das Hohlrad wird somit nicht nur um den Schwenkwinkel des Steges, sondern zusätzlich um den mit der Verschwenkung erreichten Drehwinkel des Radsatzes aus Zugmittelrad und Planetenrad verstellt, und zwar gleichsinnig. Erreicht wird damit eine Übersetzung des vom Steg ausgeführten Verschwenkwinkels und damit ein gegenüber der Schwenkwinkel-Ge­ schwindigkeit des Steges größere Verdrehwinkel-Geschwindigkeit des Hohlrades und damit der Steuerwelle.With the embodiment of the invention described in claim 2 a large rotation angle speed is reached. Does that work Empty run of the traction mechanism according to claim 2, the traction wheel on the point of engagement of the planet gear with the ring gear opposite circumferential side, so the traction wheel and so that the planet gear is equal to the swivel direction of the web sensible additional rotary movement imprinted. The ring gear is thus not only about the swivel angle of the web, but also around the angle of rotation of the wheel set achieved with the pivoting adjusted from traction center wheel and planet gear, in the same direction. A translation of that carried out by the footbridge is thus achieved Swivel angle and thus a compared to the swivel angle Ge speed of the web greater rotation angle speed the ring gear and thus the control shaft.

Wird dagegen in Ausgestaltung der Erfindung am Hohlrad ein gegenüber dem Schwenkwinkel des Steges untersetzter Verdrehwinkel gewünscht, so ist der Einlauf des Leertrumes des Zugmittelgetriebes in das Zugmittelrad auf der der Eingriffsstelle des Planetenrades mit dem Hohlrad zugewandten Seite gemäß Anspruch 3 zu wählen. Da bei dieser Anordnung die durch das Verschwenken des Steges aufgeprägte Drehrichtung des Radsatzes aus Zugmittelrad und Planetenrad der Schwenkrichtung des Steges gegensinnig ist, ergibt sich der Verdrehwinkel des Hohlrades aus der Differenz des Schwenkwinkels für den Steg und den Drehwinkel des vorgenannten Radsatzes. Um hierbei jedoch eine Hemmung der Vorrichtung zu vermeiden, ist der Teilkreisdurchmesser des Zugmittelrades nach einem weiteren Merkmal des Anspruches 3 entweder deutlich größer oder deutlich kleiner als der Teilkreisdurchmesser des Planeten­ rades zu wählen.In contrast, is in an embodiment of the invention on the ring gear angle of rotation reduced with respect to the swivel angle of the web desired, is the entry of the empty run of the traction mechanism  in the traction wheel on the point of engagement of the planet gear with the ring gear facing side according to claim 3 choose. Since in this arrangement the by pivoting the Web-marked direction of rotation of the wheel set from the traction wheel and the planet gear is opposite to the pivoting direction of the web, the angle of rotation of the ring gear results from the difference of Swivel angle for the web and the angle of rotation of the aforementioned Wheel set. In order to inhibit the device avoid the pitch circle diameter of the traction wheel a further feature of claim 3 either significantly larger or significantly smaller than the pitch circle diameter of the planet rades to choose.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing poses. It shows

Fig. 1 in perspektifischer, schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Änderung der relativen Drehlage einer Steuerwelle zu einer treibenden Kurbelwelle einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine,In perspektifischer, schematic diagram showing a device for changing the relative rotational position of a control shaft to a driving crankshaft of an internal combustion engine not shown in detail Fig. 1,

Fig. 2 ein Schema des Planetengetriebes nach Fig. 1. FIG. 2 shows a diagram of the planetary gear according to FIG. 1.

Eine Vorrichtung 1 zur Änderung der relativen Drehlage einer Steuerwelle 2 umfaßt ein über ein Hohlrad 3 mit der Steuerwelle 2 drehfest verbundenes Planetengetriebe 4, das mit einer Kurbelwelle 5 einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine über ein Zugmit­ telgetriebe 6 in Antriebsverbindung steht. Mit dem Hohlrad kämmt untersetzend zusammenwirkend ein Planetenrad 7, das mit einem Zugmittelgetrieberad 8 auf einer am Steg 9 des Planetengetriebes 4 gelagerten, gemeinsamen Welle 10 drehfest angeordnet ist.A device 1 for changing the relative rotational position of a control shaft 2 comprises a planetary gear 4 rotatably connected via a ring gear 3 with the control shaft 2 , which is in drive connection with a crankshaft 5 of an internal combustion engine (not shown in more detail) via a transmission 6 . A planet gear 7 interacts with the ring gear in a step-down manner and is arranged in a rotationally fixed manner with a traction mechanism gear wheel 8 on a common shaft 10 mounted on the web 9 of the planetary gear mechanism 4 .

Das Zugmittelgetrieberad 8 kann einen Teilkreisdurchmesser aufwei­ sen, der etwa dem des Zugmittelgetrieberades 11 auf der Kurbel­ welle 5 entspricht. Für die erforderliche Gesamtuntersetzung von 2 : 1 zwischen der Kurbelwelle 5 und der Steuerwelle 2 sind das Planetenrad 7 und das innenverzahnte Hohlrad 3 des Planetenge­ triebes 4 entsprechend verzahnt. Weiter weist das Zugmittelgetriebe 6 ein weiteres Zugmittelgetrieberad 12 auf, das für den Antrieb einer weiteren, nicht gezeigten Steuerwelle dient und für die erforderliche 2 : 1-Untersetzung einen doppelt so großen Teilkreis­ durchmesser als das auf der Kurbelwelle 5 sitzende Zugmittelgetrie­ berad 11 aufweist. Vorzugsweise werden über die Steuerwelle 2 Einlaßventile der nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine betä­ tigt, während das Zugmittelgetrieberad 12 mit einer Auslaß-Steuer­ welle unmittelbar in drehfester Verbindung steht.The traction mechanism gear wheel 8 may have a pitch circle diameter which corresponds approximately to that of the traction mechanism gear wheel 11 on the crank shaft 5 . For the required total reduction of 2: 1 between the crankshaft 5 and the control shaft 2 , the planet gear 7 and the internally toothed ring gear 3 of the planetary gear 4 are correspondingly toothed. Furthermore, the traction mechanism gear 6 has a further traction mechanism gear wheel 12 , which serves to drive a further control shaft, not shown, and for the required 2: 1 reduction has a pitch circle twice as large as that of the traction mechanism gear wheel 11 sitting on the crankshaft 5 . Preferably, 2 inlet valves of the internal combustion engine, not shown, are actuated via the control shaft, while the traction mechanism gear wheel 12 is directly connected to an outlet control shaft in a rotationally fixed connection.

Die Zugmittelgetrieberäder 11, 12 und 8 wirken jeweils mit einem Zugmittel, beispielsweise einer Kette 13, formschlüssig zusammen. Entsprechend der auf dem Zugmittelgetrieberad 8 angegebenen Drehrichtung gemäß Pfeil "A" weist die Kette 13 ein Lasttrum 14 und ein Lasttrum 15 sowie ein Leertrum 16 auf, auf das ein Kettenspan­ ner 17 einwirkt.The traction mechanism gear wheels 11, 12 and 8 each interact positively with a traction mechanism, for example a chain 13 . Corresponding to the direction of rotation indicated on the traction mechanism gear wheel 8 according to arrow “A” , the chain 13 has a load strand 14 and a load strand 15 and an empty strand 16 , on which a chain tensioner 17 acts.

Der Steg 9 des Planetengetriebes 4 kann, wie Fig. 2 zeigt, im Bereich der drehfesten Verbindung des Hohlrades 3 mit der Steuer­ welle 2 gelagert sein und zusätzlich am anderen Ende in einem nicht näher gezeigten Maschinengehäusedeckel. Zur Änderung der relativen Drehlage der Steuerwelle 2 zur treibenden Kurbelwelle 5 greift am Steg 9 des Planetengetriebes 4 ferner eine Verstellein­ richtung 18 an, die aus einem mechanischen Gestänge 19 und einem hydraulischen Stellmotor 20 gebildet ist. Der Stellmotor 20 wird über elektromagnetisch betätigte Wegeventile 21 und ein elektro­ nisches Steuergerät 22 geregelt.The web 9 of the planetary gear 4 can, as shown in FIG. 2, be mounted in the area of the non-rotatable connection of the ring gear 3 with the control shaft 2 and additionally at the other end in a machine housing cover, not shown. To change the relative rotational position of the control shaft 2 to the driving crankshaft 5 also acts on the web 9 of the planetary gear 4 a Verstellein device 18 , which is formed from a mechanical linkage 19 and a hydraulic servomotor 20 . The servomotor 20 is controlled via electromagnetically operated directional valves 21 and an electronic control unit 22 .

Die Vorrichtung 1 dient mit dem Zugmittelgetriebe 6 und dem dazu in Serie angeordneten Planetengetriebe 4 zum einen zum Antrieb der Steuerwelle 2. Sie dient aber auch zur schnelleren Anpassung der Brennkraftmaschine an veränderte Last- und/oder Drehzahlbedin­ gungen, wobei der Steg 9 des Planetengetriebes 4 um vorgegebene Schwenkwinkel mittels des Stellmotors 20 verstellt wird. Um dabei eine mit der Schwenkrichtung des Steges 9 gleichsinnige Winkelbe­ wegung des Hohlrades 3 zu erreichen, muß das Leertrum 16 des Zugmittelgetriebes 6 in das mit dem Planetenrad 7 gleichachsig drehfest auf der Welle 10 angeordnete Zugmittelgetrieberad 8 auf der der Eingriffstelle 23 des Planetenrades 7 mit dem Hohlrad 3 gegenüberliegenden Seite einlaufen. Damit läuft das Leertrum 16 des Zugmittels 6 auf der der Schwenkachse 24 des Steges 9 zuge­ wandten Umfangsseite in das Zugmittelgetrieberad 8 ein. Während einer Drehlagenänderung der Steuerwelle läuft dabei das Zugmittel­ getrieberad 8 auf dem Zugmittel 13 entsprechend der Bewegung des Steges 9, wobei eine Änderung der Länge des Leertrumes 16 durch die Spannvorrichtung 17 ausgeglichen wird.The device 1 , with the traction mechanism gear 6 and the planetary gear 4 arranged for this purpose, serves on the one hand to drive the control shaft 2 . However, it also serves for faster adaptation of the internal combustion engine to changed load and / or speed conditions, the web 9 of the planetary gear 4 being adjusted by a predetermined swivel angle by means of the servomotor 20 . In order to achieve a Winkelbe movement of the ring gear 3 in the same direction with the pivoting direction of the web 9, the idle strand 16 of the traction mechanism 6 must be in the traction mechanism gear 8 arranged on the shaft 10 coaxially with the planet gear 7 on the engagement point 23 of the planet gear 7 with the Run in the ring gear 3 on the opposite side. This runs the empty strand 16 of the traction means 6 on the pivot axis 24 of the web 9 facing peripheral side into the traction mechanism gear wheel 8 . During a change in the rotational position of the control shaft, the traction mechanism gearwheel 8 runs on the traction mechanism 13 in accordance with the movement of the web 9 , a change in the length of the empty strand 16 being compensated for by the tensioning device 17 .

Im Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, das Leertrum eines Zugmittelgetriebes in das Zugmittelgetrieberad auf der der Ein­ griffstelle des Planetenrades mit dem Hohlrad zugewandten Umfangsseite in Eingriff treten zu lassen. Um hierbei ein Hemmen der Vorrichtung zu vermeiden, ist das Zugmittelgetrieberad in seinem Teilkreisdurchmesser entweder deutlich größer oder deutlich kleiner als der Teilkreisdurchmesser des gleichachsig drehfest angeordneten Planetenrades zu wählen.In the context of the invention, it is also conceivable to have the empty strand Traction mechanism in the traction gear on the one Grip point of the planet gear facing the ring gear To engage circumferential side. To inhibit this To avoid the device, the traction gear is in its pitch circle diameter either significantly larger or significantly smaller than the pitch circle diameter of the coaxially rotatable arranged planet gear to choose.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Änderung der relativen Drehlage eines getriebenen zu einem treibenden Maschinenteil, insbesondere einer Steuerwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brenn­ kraftmaschine,
  • - mit einem über ein Hohlrad (3) mit der Steuerwelle dreh­ fest verbundenen Planetengetriebe (4) ,
  • - das mit der Kurbelwelle (5) über ein Zugmittelgetriebe (6) in Antriebsverbindung steht,
  • - wobei ein Zugmittelgetrieberad mit einem mit dem Hohlrad (3) untersetzend zusammenwirkenden Zahnrad auf einer gemeinsamen Welle drehfest angeordnet ist, und
  • - ferner an einem Steg (9) des Planetengetriebes (4) eine Verstelleinrichtung (18) zur Drehlagenänderung angreift,
1. Device for changing the relative rotational position of a driven to a driving machine part, in particular a control shaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine,
  • - With a planetary gear ( 4 ) connected in a rotationally fixed manner to the control shaft via a ring gear ( 3 ),
  • - which is in drive connection with the crankshaft ( 5 ) via a traction mechanism transmission ( 6 ),
  • - Wherein a traction mechanism gearwheel with a gear with the ring gear ( 3 ) cooperatingly reducing gear is arranged on a common shaft, and
  • - furthermore, an adjusting device ( 18 ) for changing the rotational position engages on a web ( 9 ) of the planetary gear ( 4 ),
dadurch gekennzeichnet,characterized,
  • - daß das Zahnrad ein Planetenrad (7) ist, das mit dem Zugmit­ telgetrieberad (8) auf einer im/am Steg (9) gelagerten, ge­ meinsamen Welle (10) drehfest angeordnet ist.- That the gear is a planetary gear ( 7 ) which is arranged with the Zugmit telgetrieberad ( 8 ) on a in / on the web ( 9 ) mounted, common shaft ( 10 ) rotatably.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittelgetrieberad (8) auf der der Eingriffsstelle (23) des Planetenrades (7) mit dem Hohlrad (3) gegenüberliegenden Umfangsseite mit dem Leertrum (16) des Zugmittelgetriebes (6) in Eingriff tritt. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the traction mechanism gear ( 8 ) on the engagement point ( 23 ) of the planet gear ( 7 ) with the ring gear ( 3 ) opposite circumferential side with the empty strand ( 16 ) of the traction mechanism ( 6 ) engages . 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Zugmittelgetrieberad mit dem Leertrum des Zugmittel­ getriebes auf der der Eingriffsstelle des Planetenrades mit dem Hohlrad zugewandten Umfangsseite in Eingriff kommt und
  • - in seinem Teilkreisdurchmesser entweder größer oder kleiner als der Teilkreisdurchmesser des Planetenrades gewählt ist.
3. Device according to claim 1, characterized in that
  • - That the Zugmittelgetrieberad with the empty strand of the traction gear on the point of engagement of the planet gear with the ring gear facing peripheral side comes into engagement and
  • - In its pitch circle diameter is chosen either larger or smaller than the pitch circle diameter of the planet gear.
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