DE4110195A1 - Verstellvorrichtung fuer eine nockenwelle - Google Patents
Verstellvorrichtung fuer eine nockenwelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für zwei
in drehender Antriebsverbindung stehende Baugruppen, ins
besondere zur Relativverstellung einer Nockenwelle, zu dem
sie antreibenden Antriebsrad, mit einem zwischen beiden
angeordneten Stellgetriebe, welches über einen Elektromo
tor zur Verstellung antreibbar ist.
Die optimale Ausnutzung einer Brennkraftmaschine ist unter
anderem dadurch zu verbessern, daß eine von der jeweiligen
Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine abhängige
Relativverstellung zwischen der Kurbelwelle und der
Nockenwelle vorgenommen wird. Hierbei besteht die Möglich
keit, einerseits die Leistungsfähigkeit der Brennkraftma
schine zu erhöhen und andererseits den Kraftstoffverbrauch
zu minimieren. Der Antrieb der Nockenwelle erfolgt hierbei
über eine erste Baugruppe mit einem Antriebsrad, welches
von der Kurbelwelle über einen Zahn-, Riemen-, oder
Kettenantrieb beaufschlagt wird. Eine Verstellvorrichtung
befindet sich häufig zwischen dieser ersten Baugruppe und
einer zweiten Baugruppe, die kraft- oder formschlüssig mit
der Nockenwelle in Verbindung steht. Die Verstellvorrich
tung besteht beispielsweise aus einem mechanischen Stell
element zur Verbindung der Nockenwellenbaugruppe und der
Antriebsbaugruppe, welches zum Beispiel mit einer Keilver
zahnung an beiden Baugruppen angreift oder eine Gleit
buchsenführung mit sich überdeckenden und kreuzenden
Schlitzen aufweist, die in die Widerlagerelemente eingrei
fen. Die Widerlagerelemente sind mit dem Stellelement und
die Gleitbuchsen sind mit der Antriebsbaugruppe bzw. der
Nockenwellenbaugruppe drehfest verbunden. Das mechanische
Stellelement kann beispielsweise durch eine öldruckge
steuerte oder elektromotorisch betätigte Vorrichtung ange
trieben werden.
Eine derartige Ausführung ist beispielsweise aus der EP
02 54 058 mit einer Verstelleinrichtung zur Veränderung der
Ventilabstimmung einer Brennkraftmaschine bekannt, die mit
einem Umlaufrädergetriebe und einem Elektromotor zusammen
arbeitet. Die Steuernocken der Nockenwelle für die Ventile
sind mit einer Innen- bzw. einer Außenwelle verbunden. Die
Innenwelle ist drehfest mit dem Sonnenrad und die Außen
welle mittelbar über eine Scheibe drehfest mit dem Hohlrad
verbunden. Der Antrieb der Verstellvorrichtung erfolgt
über den Planetenradträger, wobei das Umlaufrädergetriebe
und der Elektromotor sowie die Nockenwelle eine gemeinsame
Rotationsachse aufweisen und wobei eine Spannungsbeauf
schlagung des Elektromotors eine Relativverdrehung zwi
schen Hohlrad und Sonnenrad über die Planetenräder be
wirkt. Die Stellgenauigkeit der Verstelleinrichtung ist
aufgrund der direkten Übersetzung und des unmittelbaren
Eingriffs des Elektromotors auf die Innenwelle von der
Stellgenauigkeit des Elektromotors abhängig. Ferner ist
bei dieser Verstelleinrichtung eine Zuführung der Versor
gungsspannung für den Elektromotor über Schleifringe not
wendig, weil der gesamte Elektromotor rotiert, so daß die
Herstellungskosten erheblich verteuert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vers
tellvorrichtung zur Relativverstellung zweier in drehender
Antriebsverbindung stehender Baugruppen zu schaffen, die
eine leichtgängige und äußert genaue Einstellung ermög
licht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Stator des Elek
tromotors ortsfest angeordnet ist und daß das Stellge
triebe zusammen mit dem Rotor des Elektromotors auf einem
Wellenstück relativ drehbar zur Nockenwelle gelagert ist.
Durch die Verwendung eines Stellgetriebes in Verbindung
mit einem Zusatzantrieb durch einen Elektromotor besteht
die Möglichkeit, eine äußerst exakte und feinfühlige Ein
stellung der Relativverstellung der beiden in drehender
Antriebsverbindung stehenden Baugruppen zu ermöglichen.
Durch die ortsfeste Anordnung des Stators im Gehäuse ist
eine Spannungszuführung ohne Schleifringe möglich. Durch
eine Lagerung des Rotors und Teilen des Stellgetriebes auf
einem Wellenstück, daß mit der Nockenwelle verbunden ist,
können die Reibungsverluste im Normalbetrieb klein gehal
ten werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das
Wellenstück drehfest mit der Nockenwelle oder dem Gehäuse
verbunden ist.
In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das
Stellgetriebe ein Umlaufrädergetriebe mit zwei Hohlrädern
und zwei miteinander verbundenen Planetenrädern ist und
die Verstellung durch ein drittes Getriebeteil erfolgt,
wobei das erste Hohlrad drehfest mit dem Antriebsbauteil
und das zweite Hohlrad drehfest mit dem Abtriebsbauteil
verbunden ist und das dritte Getriebeteil mit dem Rotor
des Elektromotors drehfest verbunden ist, welcher bei
konstanter Phasenlage der beiden Bauteile gleichschnell
mitdreht.
Durch die Verwendung eines Umlaufrädergetriebes mit zwei
Hohlrädern und zwei miteinander verbundenen Planetenrädern
wird die Genauigkeit der Einstellung wesentlich ver
bessert, weil mehrere Umdrehungen des Elektromotors erfor
derlich sind, um eine Relativverstellung zwischen den
beiden Hohlrädern durchzuführen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das
dritte Getriebeteil der Planetenradträger ist und daß das
Antriebsrad als Antriebsbauteil und die Nockenwelle als
Abtriebsbauteil vorgesehen ist.
Die Verzahnungen der Planetenräder stehen hierbei jeweils
mit einer korrespondierenden Verzahnung der Hohlräder in
Eingriff. Ein weiterer Vorteil dieser Getriebeeinheit
besteht in der Möglichkeit einer äußerst dünnwandigen
Ausführung der Hohlräder und Planetenräder, wodurch eine
Gewichtseinsparung und deutliche Verringerung der An
triebsenergie erzielt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Planetenräder oder die Hohlräder jeweils geringfü
gig unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen.
Um die Genauigkeit der Einstellung weiterhin zu verbessern,
können aber auch die Planetenräder und die Hohlräder je
weils geringfügig unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen.
Durch die jeweils geringfügig unterschiedlich ausgelegte
Zähnezahl der Hohlräder oder Planeten, wird die Standüber
setzung ungleich 1, liegt aber sehr nahe bei 1.
In besonderer Ausgestaltung der ersten Ausführungsvariante
der Verstellvorrichtung ist vorgesehen, daß die beiden
Planetenräder ein gemeinsames Lager mit einem Innenring
aufweisen, der eine zur Laufbahnfläche exzentrische Boh
rung mit dem Maß des Achsabstandes des Planetengetriebes
aufweist und der Innenring auf einem zentrisch zur Mittel
linie der Nockenwelle liegenden Absatz des Planetenrad
trägers sitzt.
Hierdurch wird eine besonders einfache und kostengünstige
Herstellung der Verstellvorrichtung erzielt.
Damit auch im Störungsfall der Verstellvorrichtung die
Motorfunktion aufrechterhalten werden kann, ist vorge
sehen, daß die Relativverstellung auf einen maximalen
Verstellwinkel begrenzt ist.
Umlaufrädergetriebe der oben beschriebenen Bauart haben
die für diese Anwendung vorteilhafte Eigenschaft der
Selbsthemmung, d. h. ohne aktives Drehmoment am Planeten
radträger läßt sich diese Getriebe nicht verstellen, unab
hängig davon, wie hoch die Hohlraddrehmomente sind. In
Betriebszuständen ohne Verstellung dreht das Getriebe als
Block um, ohne daß der Elektromotor ein Drehmoment über
trägt. Durch den Einsatz von Reibelementen zwischen den
beiden Hohlrädern oder anderen Getriebeteilen kann die
Selbsthemmung noch vergrößert werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist
vorgesehen, daß das Stellgetriebe eine Gewindespindel mit
einem ersten und zweiten Gewindeabschnitt umfaßt, wobei
ein axial bewegliches Stellelement in Form einer Hülse zur
Relativverstellung nach dem Prinzip der schiefen Ebene
koaxial zwischen dem An- und Abtriebsbauteil angeordnet
und drehfest mit einem der Gewindeabschnitte verbunden ist
und daß der zweite Gewindeabschnitt durch den Elektromotor
antreibbar ist.
Durch die Verwendung einer Gewindespindel mit einem
Innen- und Außengewindeabschnitt besteht ebenfalls die
Möglichkeit eine feinfühlige und exakte Einstellung der
beiden in drehender Antriebsverbindung stehenden Bauteile
vorzunehmen. Einer der beiden Gewindeabschnitte ist hier
bei unmittelbar durch den Elektromotor antreibbar, während
der zweite Gewindeabschnitt mit dem Stellelement verbunden
ist, welches zur Relativverstellung nach dem Prinzip der
schiefen Ebene koaxial zwischen den beiden Bauteilen ange
ordnet ist. Durch die Stellhülse wird der Herstellungsauf
wand erheblich reduziert, so daß beispielsweise die Ver
stellung einer Nockenwelle gegenüber dem sie antreibenden
Antriebsrad mit großer Genauigkeit vorgenommen werden
kann. Ebenso wie bei dem erstgenannten Ausführungsbeispiel
weist der Elektromotor und die sich drehenden Bauteile
eine gemeinsame Rotationsachse auf, wobei der Stator des
Elektromotors ortsfest gehalten ist. Hierdurch ist es
möglich, ebenso wie bei dem erstgenannten Ausführungsbei
spiel, eine Zuführung der Spannungsversorgung unmittelbar
zum Stator vorzunehmen. Schleifringe oder dgl. werden
nicht benötigt. Die Lagerung des Stellgetriebes und des
Rotors kann wie bei der ersten Ausführungsvariante erfol
gen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der
zweite Gewindeabschnitt Bestandteil des axial festen, aber
drehbar gelagerten Rotors ist und daß das Stellelement
unmittelbar mit einem ersten Gewindeabschnitt auf dem
zweiten Gewindeabschnitt axial beweglich gelagert ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß das Stellelement eine Innen- und eine Außenkeilver
zahnung aufweist, von denen eine in Eingriff mit dem An
triebsrad und eine in Verbindung mit dem Innenteil steht,
welches drehfest mit dem Nockenendstück verbunden ist und
mindestens eine der Keilverzahnungen als Schrägverzahnun
gen ausgebildet sind.
Das Stellelement weist eine Innen- und Außenkeilverzahnung
auf, mit dem es in die korrespondierende Verzahnung des
Antriebsrades und der Nockenwelle eingreift. Mindestens
eine der beiden Verzahnungen ist hierbei als Schrägver
zahnung ausgebildet, so daß bei einer Axialbewegung des
Stellelementes eine exakte und genaue Relativverstellung
der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle erfolgen kann,
wobei der Platzbedarf äußerst gering ist.
Desweiteren ist es denkbar, daß mehrere Stellelemente mit
Verstellvorrichtungen ausgestattet sind, die beispiels
weise mit ineinandergeschobenen Nockenwellen zusammenar
beiten und entsprechende Ausnehmungen für die Hocken einer
Nockenbaugruppe aufweisen, wobei eine Relativverstellung
gegeneinander und/oder zur Kurbelwelle möglich ist.
Um eine sichere Mitnahme der Nockenwelle und der Getriebe
einheit durch das Antriebsrad zu gewährleisten, ist vorge
sehen, daß das Gewinde der ersten und zweiten Gewindeab
schnitte ein leichtgängiges, aber im selbsthemmenden Be
reich arbeitendes Gewinde ist.
Zur Reduzierung des Herstellungsaufwandes ist weiterhin
vorgesehen, daß der Elektromotor ein Hohlwellenmotor ist
und daß der Rotor koaxial inner- oder außerhalb des Sta
tors angeordnet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Rotor des Elektromotors aus einem dauermagneti
schen Werkstoff besteht, damit Zuleitungen für den Rotor
entfallen können und die Herstellung des Elektromotors
wesentlich verbilligt wird.
Bei beiden Ausführungsvarianten der Verstellvorrichtung
ist vorgesehen, daß die Relativverstellung durch ein kurz
zeitiges Schneller- oder Langsamerlaufen des Elektromo
tors gegenüber den beiden Bauteilen erfolgt.
Die Erfindung wird anhand von mehreren Ausführungsbei
spielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher
erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer
Verstellvorrichtung mit einem Umlaufräderge
triebe und einem Elektromotor als Verstellan
trieb,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Verstellvor
richtung gemäß Figur l,
Fig. 3 eine Verstellvorrichtung gemäß Fig. 1 mit
einer Gewindespindel und einem Elektromotor,
welcher auf einem mit dem Gehäuse drehfest
verbundenen Wellenstück gelagert ist und
Fig. 4 eine Verstellvorrichtung gemäß Fig. 3 mit
einem mit der Nockenwelle drehfest verbunde
nen Wellenstück.
Fig. 1 bis 4 zeigen in einer geschnittenen Darstellung
das Ende einer Nockenwelle 1, welche mit einer Verstell
vorrichtung 2 eine Relativverstellung der Nockenwelle 1
gegenüber der Kurbelwelle ermöglicht. Die Nockenwelle 1
besteht aus einem Wellenkörper 3 und einem Nockenendstück
4. Ein Antriebsrad 5 ist über einen Zahn-, Zahnriemen-
oder Kettentrieb mit der Kurbelwelle und mit einer radial
erweiterten Verlängerung 6 verbunden.
Die Verlängerung 6 des Antriebsrades 5 ist nach Fig. 1, 2
mit einer innenliegenden Verzahnung 7 für das zweite Hohl
rad 8 ausgestattet, während eine direkte drehfeste Verbin
dung mit dem ersten Hohlrad 9 besteht. Die Verzahnung 7
ist in diesem Fall als formschlüssige Verdrehbegrenzung
ausgebildet, d. h. es ist eine Nut über einen größeren
Umfangsabschnitt ausgebildet, in dem ein oder mehrere
korrespondierende Zähne 10 des zweiten Hohlrades 8 in
einem bestimmten winkelbereich relativ verdrehbar angeord
net sind. Die Nut und der Zahn 10 bestimmen hierbei den
maximalen Verdrehwinkel der Verstellvorrichtung 2. Erfolgt
eine Anlage des Zahnes 10 an eine der Seitenflanken der
Nut, wird das zweite Hohlrad 8 in der einen oder anderen
Richtung mitgeschleppt. Die beiden Hohlräder 8, 9 sind
jeweils mit einer Innenverzahnung 11, 12 ausgestattet,
welche in Eingriff mit den jeweiligen Außenver
zahnungen 13, 14 der Planetenräder 15, 16 stehen. Die beiden
Planetenräder 15, 16 weisen vorzugsweise Außenverzahnungen
13, 14 mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zähnen der
auf. Beispielsweise kann das erste Planetenrad 15 mit 27
Zähnen und das zweite Planetenrad 16 mit 28 Zähnen ausge
stattet sein. Dann können die korrespondierenden Innenver
zahnungen 11, 12 der Hohlräder 8, 9 unterschiedlich mit z. B.
30 bzw. 29 Zähnen ausgestattet sein. Es ist aber auch
denkbar, daß die Verzahnungen der Planetenräder 15, 16
gleiche Zähnezahlen aufweisen und daß über Profilver
schiebungen der dann unterschiedlichen Hohlräder 8, 9 eine
geeignete Getriebeübersetzung erzielt wird.
Die beiden Planetenräder 15, 16 sind bei den Ausführungen
gemäß den Fig. 1 und 2 exzentrisch über das Lager 37 auf
dem Planetenradträger 17 gelagert. Der Planetenradträger
17 ist selbst wiederum über ein erstes Lager 18 auf dem
zum Innenteil 35 gehörenden Wellenstück 19 und über ein
zweites Lager 36 in der Bohrung 38 des zweiten Hohlrades 8
gelagert. Das zweite Hohlrad 8 und das Wellenstück 19 sind
Bestandteil des Innenteiles 35, welches zur Festlegung des
zweiten Hohlrades 8 auf dem Nockenendstück 4 über eine
Schraube 20 dient. Das Wellenstück 19 kann aber auch vom
Innenteil 35 gemäß der Ausführung nach Fig. 3 getrennt
sein. Dann dient das Innenteil 35 nur als Träger des zwei
ten Hohlrades 8 und zur Festlegung desselben am Nockenend
stück 4. Ferner sind die beiden Planetenräder 15, 16 dreh
fest miteinander verbunden und auf einer Hülse 48 aufge
nommen, die als Außenring des Lagers 37 dient.
In Fig. 2 ist ebenfalls eine exzentrische Lagerung der
beiden Planetenräder 15,16 dargestellt. Die beiden Plane
tenräder 15, 16 weisen hierbei ein gemeinsames Lager 37
mit einem Innenring 39 und einer Hülse 48 als Außenring
der drehfest miteinander verbundenen Planetenräder 15,16
auf, wobei der Innenring 39 eine zur Laufbahnfläche 40
exzentrische Bohrung 41 mit dem Maß des Achsabstandes des
Planetenradgetriebes aufweist. Der Innenring 39 sitzt auf
einem zentrisch zur Mittellinie X der Nockenwelle 1 lie
genden Absatz 42 des Planetenradträgers 17.
Das erste Hohlrad 9 ist in beiden Ausführungsbeispielen
über ein Sicherungsmittel 43 axial fest in der Verlänge
rung 6 des Antriebsrades 5 gehalten, wobei das Sicherungs
mittel 43 in einer äußeren Nut 44 des ersten Hohlrades 9
einliegt.
Der Planetenradträger 17 ist ferner mit dem Rotor 21 des
Elektromotors 23 drehfest verbunden, während der Stator 22
des Elektromotors 23 ortsfest im Gehäuse 34 der Verstell
vorrichtung 2 angeordnet ist. Bei einem Antrieb der
Nockenwelle 1 über das Antriebsrad 5 erfolgt eine Mitnahme
des Wellenkörpers 3 über ein Stellgetriebe 24, welches als
Umlaufrädergetriebe ausgebildet ist. Die Zähnezahlen der
Verzahnungen 11, 12 bzw. 13, 14 der Hohlräder 8, 9 und der
Planetenräder 15, 16 ergeben eine solche Getriebeüberset
zung, daß die Verstellvorrichtung 2 selbsthemmend arbei
tet. Im Falle einer Rotation ohne Beaufschlagung des Elek
tromotors 23 dreht sich somit das Antriebsrad 5, der
Wellenkörper 3 und der Rotor 21 des Elektromotors 23
gleichschnell. Bei einer Beaufschlagung des Elektromotors
23 erfolgt ein kurzzeitiges Schneller- oder Langsamer
laufen des Rotors 21 gegenüber der Nockenwelle 1 und dem
Antriebsrad 5. Aufgrund der Getriebeübersetzung erfolgt
eine langsame und stetig zunehmende Relativverdrehung der
beiden Hohlräder 8, 9 zueinander. Hierbei ist die Ver
stellung durch mehrere Umdrehungen des Elektromotors 23
notwendig, so daß die Stellgenauigkeit besonders fein
fühlig und exakt vorgenommen werden kann.
In Fig. 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform der
Erfindung dargestellt, die ebenfalls mit einem Elektromo
tor 23 eine Relativverstellung ermöglicht. Zu diesem Zweck
ist die Verlängerung 6 des Antriebsrades 5 mit einer
innenliegenden Keilverzahnung 25 ausgestattet. Das Innen
teil 35 weist eine außenliegende Keilverzahnung 26 auf und
ist mittels einer Befestigungsschraube 20 mit dem Nocken
endstück 4 der Nockenwelle 1 drehfest verbunden, wobei die
Nockenwelle 1 koaxial zum Antriebsrad 5 gelagert ist. Die
Keilverzahnung 25 der Verlängerung 6 und die
Keilverzahnung 26 des Innenteiles 35 greifen nicht
unmittelbar ineinander, sondern sind mittelbar über ein
Stellelement 27 mit einer Außenkeilverzahnung 28 und einer
Innenkeilverzahnung 29 zur Drehmomentübertragung
verbunden. Das Stellelement 27 ist axial verschieblich
gelagert und wird durch die Verstellvorrichtung 2 axial
bewegt. Zur Relativverstellung der Nockenwelle 1 gegenüber
dem Antriebsrad 5 sind die Außenkeilverzahnung 28 und/oder
die Innenkeilverzahnung 29 als Schrägverzahnung
ausgebildet, so daß nach dem Prinzip der schiefen Ebene
bei einer axialen Verlagerung des Stellelementes 27 eine
Relativverdrehung des Antriebsrades 5 gegenüber der
Nockenwelle 1 erzielt wird. Das Stellelement 27 weist an
dem der Verzahnung gegenüberliegenden Ende einen Ansatz 30
auf, der über einen ersten Gewindeabschnitt 31 auf dem
zweiten Gewindeabschnitt 32 aufgenommen ist. Der erste und
zweite Gewindeabschnitt 31, 32 stellen die Teile des
Stellgetriebes 24 dar. Der zweite Gewindeabschnitt 32 ist
hierbei unmittelbar an den Rotor 21 des Elektromotors 23
drehfest angebracht. Gemäß der Lösung nach Fig. 3 ist der
Rotor 21 auf einem Wellenstück 33 drehbar gelagert,
welches vom Innenteil 35 separiert ist und mit dem Gehäuse
34 drehfest verbunden ist.
Der Rotor 21 ist gemäß Fig. 4 auf dem Innenteil 35, bzw.
einer als Wellenstück 19 gestalteten Verlängerung des
Innenteils 35 gelagert.
Auf dem Wellenstück 19 ist die Hülse 45 über Kugellager
46, 47 drehbar gelagert. Die Hülse 45 weist auf ihrem
Außenumfang den zweiten Gewindeabschnitt 32 auf und ist
mit dem Rotor 21 des Elektromotors 23 drehfest verbunden.
Der Stator 22 des Elektromotors 23 ist, wie bei den beiden
erstgenannten Ausführungsbeispielen ebenfalls im Gehäuse
34 ortsfest gehalten, so daß für die Spannungsbeaufschla
gung des Elektromotors 23 keine Schleifringe erforderlich
sind. Eine Mitnahme der Nockenwelle 1 durch das Antriebs
rad 5 erfolgt über die Keilverzahnungen 25, 26 und 28, 29
der Verlängerung 6 des Antriebsrades, des Innenteiles 35
bzw. des Stellelementes 27. Die Gewindeabschnitte 31, 32
sind so ausgelegt, daß sie im selbsthemmenden Bereich
arbeiten. Im Falle einer Spannungsbeaufschlagung des
Elektromotors 23 erfolgt, wie bei den erstgenannten Aus
führungsbeispielen ein kurzzeitiges Schneller- oder Lang
samerlaufen des Elektromotors 23, so daß die Nockenwelle 1
durch axiale Verschiebung des Stellelementes 27 gegenüber
dem Antriebsrad 5 relativ verdreht wird.
Bezugszeichenliste
1 Nockenwelle
2 Verstellvorrichtung
3 Wellenkörper
4 Nockenendstück
5 Antriebsrad
6 Verlängerung
7 Verzahnung
8 zweites Hohlrad
9 erstes Hohlrad
10 Zahn
11, 12 Innenverzahnung der Hohlräder
13, 14 Außenverzahnung der Planeten
15, 16 Planetenrad
17 Planetenradträger
18 Lager
19 Wellenstück
20 Befestigungsschraube
21 Rotor
22 Stator
23 Elektromotor
24 Stellgetriebe
25 Keilverzahnung der Verlängerung
26 Keilverzahnung des Innenteils
27 Stellelement
28 Außenkeilverzahnung des Stellelementes
29 Innenkeilverzahnung des Stellelementes
30 Ansatz
31 erster Gewindeabschnitt
32 zweiter Gewindeabschnitt
33 Wellenstück
34 Gehäuse
35 Innenteil
36 Lager
37 Lager
38 Bohrung des zweiten Hohlrades
39 Innenring
40 Laufbahnfläche
41 Bohrung
42 Absatz des Planetenradträgers
43 Sicherungsmittel
44 Nut
45 Hülse
46 Lager
47 Lager
48 Hülse
2 Verstellvorrichtung
3 Wellenkörper
4 Nockenendstück
5 Antriebsrad
6 Verlängerung
7 Verzahnung
8 zweites Hohlrad
9 erstes Hohlrad
10 Zahn
11, 12 Innenverzahnung der Hohlräder
13, 14 Außenverzahnung der Planeten
15, 16 Planetenrad
17 Planetenradträger
18 Lager
19 Wellenstück
20 Befestigungsschraube
21 Rotor
22 Stator
23 Elektromotor
24 Stellgetriebe
25 Keilverzahnung der Verlängerung
26 Keilverzahnung des Innenteils
27 Stellelement
28 Außenkeilverzahnung des Stellelementes
29 Innenkeilverzahnung des Stellelementes
30 Ansatz
31 erster Gewindeabschnitt
32 zweiter Gewindeabschnitt
33 Wellenstück
34 Gehäuse
35 Innenteil
36 Lager
37 Lager
38 Bohrung des zweiten Hohlrades
39 Innenring
40 Laufbahnfläche
41 Bohrung
42 Absatz des Planetenradträgers
43 Sicherungsmittel
44 Nut
45 Hülse
46 Lager
47 Lager
48 Hülse
Claims (17)
1. Verstellvorrichtung (2) für zwei in drehender An
triebsverbindung stehende Baugruppen, insbesondere zur
Relativverstellung einer Nockenwelle (1), zu dem sie
antreibenden Antriebsrad (5), mit einem zwischen bei
den angeordneten Stellgetriebe (24), welches über
einen Elektromotor (23) zur Verstellung antreibbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stator (22) des Elektromotors (23) ortsfest
angeordnet ist und daß das Stellgetriebe (24) zusammen
mit dem Rotor (21) des Elektromotors (23) auf einem
Wellenstück (19,33) relativ drehbar zur Nockenwelle
(1) gelagert ist.
2. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wellenstück (19) drehfest mit der Nockenwelle
(1) verbunden ist.
3. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wellenstück (33) drehfest mit dem Gehäuse (34)
verbunden ist.
4. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellgetriebe (24) ein Umlaufrädergetriebe mit
zwei Hohlrädern (8, 9) und zwei miteinander verbundenen
Planetenrädern (15, 16) ist und die Verstellung durch
ein drittes Getriebeteil erfolgt, wobei das erste
Hohlrad (9) drehfest mit dem Antriebsbauteil und das
zweite Hohlrad (8) drehfest mit dem Abtriebsbauteil
verbunden ist und das dritte Getriebeteil mit dem
Rotor (21) des Elektromotors (23) drehfest verbunden
ist, welcher bei konstanter Phasenlage der beiden
Bauteile gleichschnell mitdreht.
5. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellgetriebe (24) eine Gewindespindel mit
einem ersten (31) und zweiten Gewindeabschnitt (32)
umfaßt, wobei ein axial bewegliches Stellelement (27)
in Form einer Hülse zur Relativverstellung nach dem
Prinzip der schiefen Ebene koaxial zwischen dem
An- und Antriebsbauteil angeordnet und drehfest mit
einem der Gewindeabschnitte (31, 32) verbunden ist und
daß der zweite Gewindeabschnitt (32) durch den Elek
tromotor (23) antreibbar ist.
6. Verstellvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das dritte Getriebeteil der Planetenradträger (17)
ist.
7. Verstellvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Antriebsrad (5) als Antriebsbauteil und die
Nockenwelle (1) als Abtriebsbauteil vorgesehen ist.
8. Verstellvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzahnungen (13, 14) der Planetenräder (15, 16)
mit jeweils einer korrespondierenden Verzahnung
(11, 12) der Hohlräder (8, 9) in Eingriff stehen.
9. Verstellvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Planetenräder (15, 16) und/oder die Hohlräder
(8, 9) jeweils geringfügig unterschiedliche Zähnezahlen
aufweisen.
10. Verstellvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Planetenräder (15, 16) ein gemeinsames
Lager mit einem Innenring (39) aufweisen, der eine zur
Laufbahnfläche (40) exzentrische Bohrung (41) mit dem
Maß des Achsabstandes des Planetenradgetriebes auf
weist und der Innenring (39) auf einem zentrisch zur
Mittellinie der Nockenwelle (1) liegenden Absatz (42)
des Planetenradträgers (17) sitzt.
11. Verstellvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Relativverstellung auf einen maximalen Ver
stellwinkel begrenzt ist.
12. Verstellvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Gewindeabschnitt (32) Bestandteil des
axial festen, aber drehbar gelagerten Rotors (21) ist
und daß das Stellelement (27) unmittelbar mit dem
ersten Gewindeabschnitt (31) auf dem zweiten Gewinde
abschnitt (32) axial beweglich gelagert ist.
13. Verstellvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellelement (27) eine Innen- (29) und eine
Außenkeilverzahnung (28) aufweist, von denen eine in
Eingriff mit dem Antriebsrad (5) und eine in Verbin
dung mit dem Innenteil (35) steht, welches drehfest
mit dem Nockenendstück (4) verbunden ist und mindes
tens eine der Keilverzahnungen (28, 29) als Schrägver
zahnungen ausgebildet sind.
14. Verstellvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewinde der ersten (31) und zweiten Gewindeab
schnitte (32) ein leichtgängiges, aber im selbst
hemmenden Bereich arbeitendes Gewinde ist.
15. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromotor (23) ein Hohlwellenmotor ist und
daß der Rotor (21) koaxial inner- oder außerhalb des
Stators (22) angeordnet ist.
16. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (21) des Elektromotors (23) aus einem
dauermagnetischen Werkstoff besteht.
17. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Relativverstellung durch ein kurzzeitiges
Schneller- oder Langsamerlaufen des Elektromotors
(23) gegenüber den beiden Bauteilen erfolgt.
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