DE3701867C1 - Device for the angular adjustment of a shaft, especially a cam shaft, relative to a driving gear - Google Patents

Device for the angular adjustment of a shaft, especially a cam shaft, relative to a driving gear

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DE3701867C1 DE19873701867 DE3701867A DE3701867C1 DE 3701867 C1 DE3701867 C1 DE 3701867C1 DE 19873701867 DE19873701867 DE 19873701867 DE 3701867 A DE3701867 A DE 3701867A DE 3701867 C1 DE3701867 C1 DE 3701867C1
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/10—Couplings with means for varying the angular relationship of two coaxial shafts during motion

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Abstract

Known devices are suitable only for simple automatic angular adjustments. Taking this as a basis, the object is to achieve active adjustment in both directions while maintaining torsionally rigid locking. The device has pistons (12, 13) which are coupled rigidly to one another. A constant functioning play is thereby achieved. <IMAGE>

Description

Vorrichtung zur Winkelverstellung einer Welle, insbesondere Nockenwelle, gegenüber einem Antriebsrad.Device for adjusting the angle of a shaft, in particular camshaft, opposite a drive wheel.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of Claim 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 34 15 861 (A1) der Anmelderin be­ kannt. Diese Vorrichtung weist ein symmetrisch angeordnetes Zylinder-Kolbenpaar für eine in beide Richtungen erreichbare Winkelverstellung auf, wobei diese Vorrichtung eine hydraulische Verriegelung aufweist, mit der eine drehsteife Verbindung zwischen Welle und Antriebsrad sichergestellt werden soll. Ohne diese hydraulische Verriegelung würde eine pulsierende Belastung, wie sie bei Nockenwellen vorliegt, starke Geräuschemissionen und Schwankungen der Winkel zwischen Welle und Antriebsrad verursachen.Such a device is from DE-OS 34 15 861 (A1) of the applicant knows. This device has a symmetrically arranged Pair of cylinders and pistons for angular adjustment that can be achieved in both directions on, this device having a hydraulic lock with which a torsionally rigid connection between the shaft and drive wheel is ensured shall be. Without this hydraulic lock, it would be pulsating Load, as is the case with camshafts, strong noise emissions and Cause fluctuations in the angle between the shaft and the drive wheel.

Aus der FR-Publikation 25 26 867 ist eine ähnliche Vorrichtung zur Verstellung des Einspritzbeginns für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der ein hydrau­ lisches System, bestehend aus einem unsymmetrisch angeordneten Zylinder- Kolbenpaar und ein unter Fliehkrafteinwirkung verstellendes Element vorgesehen sind, um eine drehzahlabhängige Winkelverstellung zwischen Welle und Antriebs­ rad zu erreichen. Hierbei weisen die Kolben schräge Flächen auf, an denen Zapfen des zu verstellenden Teils (Welle oder Antriebsrad) anliegen und bei Kolbenverstellung eine bestimmte Winkelverstellung des zu verstellenden Teils bewirken. An einem der Kolben ist eine weitere schräge Fläche angeordnet, an der ein bewegliches Zwischenstück anliegt, das andererseits an einem der Zapfen entgegen der Wirkung der ersten schrägen Flächen anliegen und so eine Funktionsspieleinengung bewirken kann. Diese Vorrichtung ist nur für eine automatische einfache Winkelverstellung geeignet und weist darüber hinaus einen erheblichen konstruktiven Aufwand auf, der einer Fertigung in großen Stückzahlen und einer angestrebten hohen Verstellgenauigkeit entgegensteht.From FR publication 25 26 867 is a similar device for adjustment the start of injection for internal combustion engines is known in which a hydrau system consisting of an asymmetrically arranged cylinder Piston pair and an element which is adjusted under the influence of centrifugal force are a speed-dependent angle adjustment between shaft and drive to reach by bike. Here, the pistons have inclined surfaces on which Pin the part to be adjusted (shaft or drive wheel) and at Piston adjustment a certain angular adjustment of the part to be adjusted cause. Another inclined surface is arranged on one of the pistons which rests on a movable intermediate piece, which on the other hand is attached to one of the Contrary to the effect of the first sloping surfaces, the spigots rest against one another Functional narrowing can cause. This device is only for one automatic simple angle adjustment suitable and also points a considerable constructive effort, that of manufacturing in large Quantities and a desired high adjustment accuracy.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsbil­ dende Vorrichtung derart zu gestalten, daß eine drehsteife Verstellung ohne Verriegelungseinrichtungen bei vertretbarem Aufwand erreichbar wird. Proceeding from this, the object of the invention is to create a generic to design the device in such a way that a torsionally stiff adjustment without Locking devices can be reached with reasonable effort.  

Diese Aufgabe ist durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind als Merkmale in Unteransprüchen genannt.This object is characterized by the features of claim 1 solved, advantageous developments are as features in subclaims called.

Durch die Erfindung ist es möglich geworden, eine drehsteife Verstellung ohne hydraulische oder evtl. auch mechanische Verriegelungseinrichtungen zu erreichen, so daß jede Zwischenstellung innerhalb des Verstellbereichs positioniert und beibehalten werden kann. Geräuschemissionen werden sehr gering sein.The invention has made it possible to achieve torsionally rigid adjustment without hydraulic or possibly also mechanical locking devices reach so that every intermediate position within the adjustment range can be positioned and maintained. Noise emissions become very be small.

Durch die Erfindung ist ein einfacher konstruktiver Aufbau erreicht worden, der für eine Serienfertigung in hoher Stückzahl geeignet ist.A simple structural design has been achieved by the invention, which is suitable for mass production in large numbers.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described below.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, dargestellt in einem Schnitt durch die Zahnebene des Antriebsrades; Figure 1 shows a device according to the invention, shown in a section through the tooth plane of the drive wheel.

Fig. 2 einen Längsschnitt. Fig. 2 shows a longitudinal section.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 besteht aus einer in einem Gehäuse gelager­ ten Welle 1, die mit Nocken ausgestattet sein oder ein Aggregat antreiben kann, und einem Antriebsrad 2, das mit Zähnen 3 für den Antrieb durch ein weiteres nicht dargestelltes Zahnrad ausgestattet ist, wobei auch andere Antriebsarten wie Zahnriemen, Ketten usw. möglich wären.The apparatus according to FIGS. 1 and 2 consists of a gelager in a housing th shaft 1, which can drive be provided with cams or an aggregate, and a drive wheel 2 which is provided with teeth 3 to be driven by a further not illustrated gear , whereby other drive types such as toothed belts, chains, etc. would also be possible.

Das Antriebsrad 2 ist drehbar auf einem aus einem Wellenbund 4 und einer mit dem Wellenbund 4 verschraubten Scheibe 5 gebildeten Lager 6 angeordnet, wobei eine Kulissenwand 7 des Antriebsrades 2 in einen Schlitz 8 zwischen dem Wellenbund 4 und der Scheibe 5 hineinragt und das Antriebsrad 2 axial führt.The drive wheel 2 is rotatably mounted on one of a shaft collar 4 and a screwed to the shaft collar 4 disc 5 bearing 6 formed, wherein a sliding wall 7 of the drive wheel 2 in a slot 8 between the shaft collar 4 and the disc 5 protrudes and the drive wheel 2 axially leads.

Wellenbund 4 und Scheibe 5 bilden darüber hinaus eine Zylinderbohrung 9, in der mittig eine Trennscheibe 10 festgehalten ist und zwei durch eine Stange 11 verbundene Kolben 12, 13 angeordnet sind, wobei die Stange 11 durch ein Loch 4 der Trennscheibe 10 hindurchgeführt ist. Shaft collar 4 and disc 5 also form a cylinder bore 9 , in which a cutting disc 10 is held in the center and two pistons 12 , 13 connected by a rod 11 are arranged, the rod 11 being passed through a hole 4 in the cutting disc 10 .

In zwischen der Trennscheibe 10 und den Kolben 12, 13 bestehende Zylinderkam­ mern 15, 16 münden Bohrungen 17, 18 ein, über die die Zylinderkammern 15, 16 mit einem nicht dargestellten Hydrauliksystem verbunden sind.In between the cutting wheel 10 and the pistons 12, 13 existing Zylinderkam chambers 15, 16 lead bores 17, 18 through which the cylinder chambers 15, 16 are connected to an unillustrated hydraulic system.

Zwischen den Kolben 12, 13 und radialen Flächen 19, 20 der Kulissenwand 7 sind Wälzkörper 21, 22 hier als Kugeln ausgebildet, die sich bei Belastung durch die Kolben 12, 13 gegen die Fläche 19, 20 der Kulissenwand 7 und die Fläche der Zylinderbohrung 9 anlegen, so daß im wesentlichen tangential verlaufende Abstützkräfte zwischen Antriebsrad 2 und Welle 1 vorliegen. Bei einer durch das Hydrauliksystem erzeugten Druckdifferenz zwischen den Zylinderkammern 15, 16 werden die Kolben 12, 13 verstellt, so daß eine Kugel nach außen gedrückt und damit die Kulissenwand 7 bzw. das Antriebsrad 2 auf dem Lager 6 gedreht wird, wobei die andere Kugel dabei von der Kulissenwand 7 nach innen gedrückt wird. Hierbei ist das Profil der Kulissenwand 7 so gewählt, daß das Funktionsspiel zwischen Kolbenpaar 12, 13, Kugeln 21, 22 und Kulissenflächen 19, 20 praktisch konstant bleibt oder ggfs. zwischen festgesetzten Extremwerten bei voller Winkelverstellung variiert.Between the pistons 12, 13 and radial surfaces 19, 20 of the sliding wall 7 are rolling elements 21, 22 are formed here as balls, which are under stress by the pistons 12, 13 against the surface 19, 20 of the sliding wall 7 and the surface of the cylinder bore 9 Apply so that there are essentially tangential support forces between the drive wheel 2 and shaft 1 . At a pressure difference between the cylinder chambers 15 , 16 generated by the hydraulic system, the pistons 12 , 13 are adjusted so that a ball is pressed outwards and thus the link wall 7 or the drive wheel 2 is rotated on the bearing 6 , the other ball being thereby is pressed inwards by the backdrop wall 7 . The profile of the link wall 7 is selected so that the functional play between the pair of pistons 12 , 13 , balls 21 , 22 and link surfaces 19 , 20 remains practically constant or, if necessary, varies between fixed extreme values with full angle adjustment.

Durch entsprechende Druckbeaufschlagung der Zylinderkammern 15, 16 über das Hydrauliksystem ist jede der Endstellungen der in beide Richtungen erfolgenden Winkelverstellung, wobei eine der Kugeln 21, 22 bis nahe an die Innenflächen des Antriebsrades 2 herausgedrückt wird, und jede beliebige Zwischenstellung der Winkelverstellung erreichbar.By correspondingly pressurizing the cylinder chambers 15 , 16 via the hydraulic system, each of the end positions of the angular adjustment taking place in both directions, one of the balls 21 , 22 being pressed out close to the inner surfaces of the drive wheel 2 , and any intermediate position of the angular adjustment being achievable.

Durch die Einengung des Funktionsspiels auf einen Konstant- oder Extremwert, ist eine verdrehfeste Drehmomentübertragung zwischen Antriebsrad 2 und Welle 1 gegeben, wodurch eine übermäßige Geräuschemission durch aneinanderschlagende Bauteile ausgeschlossen ist.By narrowing the functional play to a constant or extreme value, torsion-proof torque transmission between the drive wheel 2 and shaft 1 is provided, which means that excessive noise emission due to striking components is excluded.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel weist eine in der Antriebs- bzw. Zahnebene des Antriebsrades angeordnete Zylinderachse 23 auf, wodurch ein Kippen des Antriebsrades 2 auf dem Lager 6 der Welle 1 weitestgehend verhindert ist.The exemplary embodiment shown has a cylinder axis 23 arranged in the drive or tooth plane of the drive wheel, which largely prevents the drive wheel 2 from tilting on the bearing 6 of the shaft 1 .

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Winkelverstellung einer Welle, insbesondere Nockenwelle, gegenüber einem Antriebsrad, bestehend aus einem in Welle oder Antriebsrad angeordneten Zylinder-Kolbenpaar zur gegensinnigen Verstellung, wobei die Kolben unter Belastung an Wälzkörpern anliegen, die sich andererseits an in bezug auf Welle und Antriebsrad tangential wirkende Abstützkräfte erzeugende Flächen der Welle und des Antriebsrades abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (12, 13) miteinander durch eine Stange (11) gekoppelt sind, die durch ein Loch einer Trennscheibe (10) zwischen Zylinderkammern (15, 16) hindurchgeführt ist.1. Device for angular adjustment of a shaft, in particular camshaft, with respect to a drive wheel, consisting of a pair of cylinders and pistons arranged in the shaft or drive wheel for opposing adjustment, the pistons bearing under load on rolling elements which are tangential to the shaft and drive wheel Supporting surfaces of the shaft and the drive wheel which generate active support forces, characterized in that the pistons ( 12 , 13 ) are coupled to one another by a rod ( 11 ) which is passed through a hole in a cutting disc ( 10 ) between the cylinder chambers ( 15 , 16 ) . 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kulissen­ flächen (19, 20) für die Wälzkörper-Abstützung vorgesehen sind, die ein Profil aufweisen, daß das zwischen Kolben (12, 13), Wälzkörpern (21, 22) und Kulissenflächen bestehende Funktionsspiel praktisch konstant bzw. innerhalb festgelegter Extremwerte bleibt.2. Device according to claim 1, characterized in that scenery surfaces ( 19 , 20 ) are provided for the rolling element support, which have a profile that between the piston ( 12 , 13 ), rolling elements ( 21 , 22 ) and scenery surfaces Functional play remains practically constant or within defined extreme values. 3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderachsen (23) in der Antriebs- bzw. Zahnebene des Antriebsra­ des (2) liegen.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder axes ( 23 ) are in the drive or tooth plane of the Antriebsra des ( 2 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (12, 13), Stange (11) und Trennscheibe (10) in die zwischen einem Wellenbund (4) und einer mit dieser verschraubten Scheibe (5) bestehende Zylinderbohrung (9) eingelegt sind, wobei die Kontaktfläche zwischen Wellenbund (4) und Scheibe (5) in der Antriebs- bzw. Zahnebene liegt.4. The device according to claim 3, characterized in that the piston ( 12 , 13 ), rod ( 11 ) and cutting disc ( 10 ) in the existing between a shaft collar ( 4 ) and a screwed disc ( 5 ) existing cylinder bore ( 9 ) are, the contact surface between the shaft collar ( 4 ) and disc ( 5 ) lies in the drive or tooth plane.
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