DE4110195C2 - Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle - Google Patents
Verstellvorrichtung für eine NockenwelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für zwei in dre
hender Antriebsverbindung stehende Baugruppen, insbesondere zur
Relativverstellung einer Nockenwelle zu dem sie antreibenden An
triebsrad, mit einem zwischen beiden angeordneten Stellgetriebe,
welches über einen Elektromotor zur Verstellung antreibbar ist.
Die optimale Ausnutzung einer Brennkraftmaschine ist unter ande
rem 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 Möglichkeit, einerseits die Leistungsfähig
keit der Brennkraftmaschine 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 Ket
tenantrieb 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 Verstellvorrichtung besteht beispielswei
se aus einem mechanischen Stellelement zur Verbindung der Noc
kenwellenbaugruppe und der Antriebsbaugruppe, welches zum Bei
spiel mit einer Keilverzahnung an beiden Baugruppen angreift
oder eine Gleitbuchsenführung mit sich überdeckenden und kreu
zenden Schlitzen aufweist, die in die Widerlagerelemente ein
greifen. Die Widerlagerelemente sind mit dem Stellelement und
die Gleitbuchsen sind mit der Antriebsbaugruppe bzw. der Nocken
wellenbaugruppe drehfest verbunden. Das mechanische Stellelement
kann beispielsweise durch eine öldruckgesteuerte oder elektromo
torisch betätigte Vorrichtung angetrieben werden.
Eine derartige Ausführung ist beispielsweise aus der EP 0 254
058 A2 mit einer Verstelleinrichtung zur Veränderung der Ventil
abstimmung einer Brennkraftmaschine bekannt, die mit einem Um
laufrädergetriebe und einem Elektromotor zusammenarbeitet. Die
Steuernocken der Nockenwelle für die Ventile sind mit einer In
nen- bzw. einer Außenwelle verbunden. Die Innenwelle ist dreh
fest mit dem Sonnenrad und die Außenwelle mittelbar über eine
Scheibe drehfest mit dem Hohlrad verbunden. Der Antrieb der Ver
stelleinrichtung erfolgt über den Planetenradträger, wobei das
Umlaufrädergetriebe und der Elektromotor sowie die Nockenwelle
eine gemeinsame Rotationsachse aufweisen und wobei eine Span
nungsbeaufschlagung des Elektromotors eine Relativverdrehung
zwischen Hohlrad und Sonnenrad über die Planetenräder bewirkt.
Die Stellgenauigkeit der Verstelleinrichtung ist aufgrund der
direkten Übersetzung und des unmittelbaren Eingriffs des Elek
tromotors auf die Innenwelle von der Stellgenauigkeit des Elek
tromotors abhängig. Ferner ist bei dieser Verstelleinrichtung
eine Zuführung der Versorgungsspannung für den Elektromotor über
Schleifringe notwendig, weil der gesamte Elektromotor rotiert,
so daß die Herstellungskosten erheblich verteuert werden.
Aus der nachveröffentlichten DE 41 01 676 A1 geht eine Verstell
vorrichtung hervor, die einen Elektromotor aufweist, dessen Sta
tor ortsfest und dessen Rotor mit einem ersten Gewindeabschnitt
auf einem ortsfest gehaltenen zweiten Gewindeabschnitt axial
verschiebbar angeordnet ist. Bei einer relativen Drehbewegung
des Rotors gegenüber dem zweiten Gewindeabschnitt erfolgt eine
axiale Verstellung des Rotors und eines damit verbundenen Stell
elementes. Das Stellelement ist über Schrägverzahnungen mit ei
nem Nockenendstück einer Nockenwelle und mit einem Antriebsrad
gekoppelt. Durch eine axiale Verschiebung des Stellelements wird
somit eine Drehung des Nockenendstücks relativ zum Antriebsrad
bewirkt.
Die US 4 494 496 zeigt eine Verstellvorrichtung mit zwei Hülsen,
die ineinander gesteckt sind. Die eine Hülse ist mit einem An
triebsrad und die andere Hülse mit einer Nockenwelle verbunden.
Die Hülsen weisen jeweils diametral gegenüberliegend schräg ver
laufende Schlitze auf, wobei sich die Schlitze beider Hülsen
kreuzen. Ein in den Hülsen radial verlaufender Bolzen sitzt mit
Laufrollen in den Schlitzen. Der Bolzen ist in Längsrichtung der
Hülsen mittels eines Elektromotors axial verschiebbar. Bei einer
axialen Verschiebung des Bolzens erfolgt eine relative Drehbewe
gung der Hülsen zueinander, wodurch eine Verstellung des An
triebsrads gegenüber der Nockenwelle bewirkt wird.
Die DE 38 30 382 C1 zeigt eine Verstellvorrichtung mit einem
Elektromotor, der über ein Planetengetriebe eine Relativverdre
hung eines Trägers in Bezug auf eine Flanschwelle, die fest mit
einer Nockenwelle verbunden ist, bewirkt. Der Träger sitzt mit
einem Innengewinde auf einem Außengewinde der Flanschwelle, so
daß eine Verdrehung eine axiale Verschiebung bewirkt. Mit dem
Träger wird auch das Stellelement axial verschoben. Über Schräg
verzahnungen am Stellelement wird die axiale Verschiebung des
Stellelements in eine Drehbewegung der Flanschwelle und eines
Antriebsrades umgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstellvorrich
tung zur Relativverstellung zweier in drehender Antriebsverbin
dung stehender Baugruppen zu schaffen, die eine leichtgängige
und äußerst genaue Einstellung ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe eine Verstellvor
richtung für zwei in drehender Antriebsverbindung stehende Bau
gruppen, insbesondere zur Relativverstellung einer Nockenwelle
zu dem sie antreibenden Antriebsrad, mit einem zwischen beiden
angeordneten Stellgetriebe, welches über einen Elektromotor zur
Verstellung antreibbar ist, wobei der Stator des Elektromotors
ortsfest angeordnet ist, das Stellgetriebe zusammen mit dem Ro
tor des Elektromotors auf einem Wellenstück relativ drehbar zur
Nockenwelle gelagert ist und das Wellenstück drehfest mit der
Nockenwelle verbunden ist, vorgesehen.
Durch die Verwendung eines Stellgetriebes in Verbindung mit ei
nem Zusatzantrieb durch einen Elektromotor besteht die Möglich
keit, eine äußerst exakte und feinfühlige Einstellung der Rela
tivverstellung der beiden in drehender Antriebsverbindung ste
henden Baugruppen zu ermöglichen. Durch die ortsfeste Anordnung
des Stators im Gehäuse ist eine Spannungszuführung ohne Schleif
ringe 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 gehalten werden.
In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Stell
getriebe 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 Getriebe
teil mit dem Rotor des Elektromotors drehfest verbunden ist,
welcher bei konstanter Phasenlage der beiden Bauteile gleich
schnell mitdreht.
Durch die Verwendung eines Umlaufrädergetriebes mit zwei Hohlrä
dern und zwei miteinander verbundenen Planetenrädern wird die
Genauigkeit der Einstellung wesentlich verbessert, weil mehrere
Umdrehungen des Elektromotors erforderlich sind, um eine Rela
tivverstellung 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 vor
gesehen ist.
Die Verzahnungen der Planetenräder stehen hierbei jeweils mit
einer korrespondierenden Verzahnung der Hohlräder in Eingriff.
Ein weiterer Vorteil dieser Getriebeeinheit besteht in der Mög
lichkeit einer äußerst dünnwandigen Ausführung der Hohlräder und
Planetenräder, wodurch eine Gewichtseinsparung und deutliche
Verringerung der Antriebsenergie erzielt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Planetenräder oder die Hohlräder jeweils geringfügig unter
schiedliche Zähnezahlen aufweisen.
Um die Genauigkeit der Einstellung weiterhin zu verbessern, kön
nen aber auch die Planetenräder und die Hohlräder jeweils ge
ringfügig unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen.
Durch die jeweils geringfügig unterschiedlich ausgelegte Zähne
zahl der Hohlräder oder Planeten, wird die Standübersetzung un
gleich 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 Bohrung mit dem Maß des Achsab
standes des Planetengetriebes aufweist und der Innenring auf ei
nem zentrisch zur Mittellinie der Nockenwelle liegenden Absatz
des Planetenradträgers sitzt.
Hierdurch wird eine besonders einfache und kostengünstige Her
stellung der Verstellvorrichtung erzielt.
Damit auch im Störungsfall der Verstellvorrichtung die Motor
funktion aufrechterhalten werden kann, ist vorgesehen, 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 Planetenradträger läßt sich diese Ge
triebe nicht verstellen, unabhängig davon, wie hoch die Hohlrad
drehmomente sind. In Betriebszuständen ohne Verstellung dreht
das Getriebe als Block um, ohne daß der Elektromotor ein Drehmo
ment überträgt. Durch den Einsatz von Reibelementen zwischen den
beiden Hohlrädern oder anderen Getriebeteilen kann die Selbst
hemmung noch vergrößert werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorge
sehen, daß das Stellgetriebe eine Gewindespindel mit einem er
sten und zweiten Gewindeabschnitt umfaßt, wobei ein axial be
wegliches Stellelement in Form einer Hülse zur Relativverstel
lung 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 Gewindeab
schnitt 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 An
triebsverbindung stehenden Bauteile vorzunehmen. Einer der bei
den Gewindeabschnitte ist hierbei unmittelbar durch den Elektro
motor antreibbar, während der zweite Gewindeabschnitt mit dem
Stellelement verbunden ist, welches zur Relativverstellung nach
dem Prinzip der schiefen Ebene koaxial zwischen den beiden Bau
teilen angeordnet ist. Durch die Stellhülse wird der Herstel
lungsaufwand erheblich reduziert, so daß beispielsweise die Ver
stellung einer Nockenwelle gegenüber dem sie antreibenden An
triebsrad mit großer Genauigkeit vorgenommen werden kann. Ebenso
wie bei dem erstgenannten Ausführungsbeispiel weist der Elektro
motor und die sich drehenden Bauteile eine gemeinsame Rotations
achse auf, wobei der Stator des Elektromotors ortsfest gehalten
ist. Hierdurch ist es möglich, ebenso wie bei dem erstgenannten
Ausführungsbeispiel, eine Zuführung der Spannungsversorgung un
mittelbar zum Stator vorzunehmen. Schleifringe oder dgl. werden
nicht benötigt. Die Lagerung des Stellgetriebes und des Rotors
kann wie bei der ersten Ausführungsvariante erfolgen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der zweite
Gewindeabschnitt Bestandteil des axial festen, aber drehbar ge
lagerten Rotors ist und daß das Stellelement unmittelbar mit ei
nem ersten Gewindeabschnitt auf dem zweiten Gewindeabschnitt
axial beweglich gelagert ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das
Stellelement eine Innen- und eine Außenkeilverzahnung aufweist,
von denen eine in Eingriff mit dem Antriebsrad und eine in Ver
bindung mit dem Innenteil steht, welches drehfest mit dem Noc
kenendstück verbunden ist und mindestens eine der Keilverzahnun
gen als Schrägverzahnungen 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 Ver
zahnungen ist hierbei als Schrägverzahnung ausgebildet, so daß
bei einer Axialbewegung des Stellelementes eine exakte und ge
naue Relativverstellung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwel
le erfolgen kann, wobei der Platzbedarf äußerst gering ist.
Des weiteren ist es denkbar, daß mehrere Stellelemente mit Ver
stellvorrichtungen ausgestattet sind, die beispielsweise mit in
einandergeschobenen Nockenwellen zusammenarbeiten und entspre
chende Ausnehmungen für die Nocken einer Nockenbaugruppe aufwei
sen, wobei eine Relativverstellung gegeneinander und/oder zur
Kurbelwelle möglich ist.
Um eine sichere Mitnahme der Nockenwelle und der Getriebeeinheit
durch das Antriebsrad zu gewährleisten, ist vorgesehen, daß das
Gewinde der ersten und zweiten Gewindeabschnitte ein leichtgän
giges, aber im selbsthemmenden Bereich arbeitendes Gewinde ist.
Zur Reduzierung des Herstellungsaufwandes ist weiterhin vorge
sehen, daß der Elektromotor ein Hohlwellenmotor ist und daß der
Rotor koaxial inner- oder außerhalb des Stators angeordnet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der
Rotor des Elektromotors aus einem dauermagnetischen Werkstoff
besteht, damit Zuleitungen für den Rotor entfallen können und
die Herstellung des Elektromotors wesentlich verbilligt wird.
Bei beiden Ausführungsvarianten der Verstellvorrichtung ist vor
gesehen, daß die Relativverstellung durch ein kurzzeitiges
Schneller- oder Langsamerlaufen des Elektromotors gegenüber den
beiden Bauteilen erfolgt.
Die Erfindung wird anhand von mehreren Ausführungsbeispielen,
die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Ver
stellvorrichtung mit einem Umlaufrädergetriebe
und einem Elektromotor als Verstellantrieb,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Verstellvor
richtung gemäß Fig. 1, und
Fig. 3 eine Verstellvorrichtung gemäß Fig. 3 mit einem
mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Wellen
stück.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen in einer geschnittenen Darstellung
das Ende einer Nockenwelle 1, welche mit einer Verstellvorrich
tung 2 eine Relativverstellung der Nockenwelle 1 gegenüber der
Kurbelwelle ermöglicht. Die Nockenwelle 1 besteht aus einem Wel
lenkörper 3 und einem Nockenendstück 4. Ein Antriebsrad 5 ist
über einen Zahn-, Zahnriemen- oder Kettentrieb mit der Kurbel
welle und mit einer radial erweiterten Verlängerung 6 verbunden.
Die Verlängerung 6 des Antriebsrades 5 ist nach Fig. 1 und 2
mit einer innenliegenden Verzahnung 7 für das zweite Hohlrad 8
ausgestattet, während eine direkte drehfeste Verbindung 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
angeordnet 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 mitge
schleppt. Die beiden Hohlräder 8, 9 sind jeweils mit einer In
nenverzahnung 11, 12 ausgestattet, welche in Eingriff mit den
jeweiligen Außenverzahnungen 13, 14 der Planetenräder 15, 16
stehen. Die beiden Planetenräder 15, 16 weisen vorzugsweise Au
ßenverzahnungen 13, 14 mit einer unterschiedlichen Anzahl von
Zähnen auf. Beispielsweise kann das erste Planetenrad 15 mit 27
Zähnen und das zweite Planetenrad 16 mit 28 Zähnen ausgestattet
sein. Dann können die korrespondierenden Innenverzahnungen 11,
12 der Hohlräder 8, 9 unterschiedlich mit z. B. 30 bzw. 29 Zähnen
ausgestattet sein. Es ist aber auch denkbar, daß die Verzahnun
gen der Planetenräder 15, 16 gleiche Zähnezahlen aufweisen und
daß über Profilverschiebungen der dann unterschiedlichen Hohlrä
der 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 Plane
tenrädträger 17 gelagert. Der Planetenradträger 17 ist selbst
wiederum über ein erstes Lager 18 auf dem zum Innenteil 35 gehö
renden Wellenstück 19 und über ein zweites Lager 36 in der Boh
rung 38 des zweiten Hohlrades 8 gelagert. Das zweite Hohlrad 8
und das Wellenstück 19 sind Bestandteil des Innenteiles 35, wel
ches zur Festlegung des zweiten Hohlrades 8 auf dem Nockenend
stück 4 über eine Schraube 20 dient. Ferner sind die beiden Pla
netenräder 15, 16 drehfest miteinander verbunden und auf einer
Hülse 48 aufgenommen, die als Außenring des Lagers 37 dient.
In Fig. 2 ist ebenfalls eine exzentrische Lagerung der beiden
Planetenräder 15, 16 dargestellt. Die beiden Planetenräder 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 ei
ne 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 liegenden Absatz 42 des Planetenradträgers 17.
Das erste Hohlrad 9 ist in beiden Ausführungsbeispielen über ein
Sicherungsmittel 43 axial fest in der Verlängerung 6 des An
triebsrades 5 gehalten, wobei das Sicherungsmittel 43 in einer
äußeren Nut 44 des ersten Hohlrades 9 einliegt.
Der Planetenradträger 17 ist ferner mit dem Rotor 21 des Elek
tromotors 23 drehfest verbunden, während der Stator 22 des Elek
tromotors 23 ortsfest im Gehäuse 34 der Verstellvorrichtung 2
angeordnet ist. Bei einem Antrieb der Nockenwelle 1 über das An
triebsrad 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
Getriebeübersetzung, daß die Verstellvorrichtung 2 selbsthemmend
arbeitet. Im Falle einer Rotation ohne Beaufschlagung des Elek
tromotors 23 drehen sich somit das Antriebsrad 5, der Wellenkör
per 3 und der Rotor 21 des Elektromotors 23 gleichschnell. Bei
einer Beaufschlagung des Elektromotors 23 erfolgt ein kurzzeiti
ges Schneller- oder Langsamerlaufen des Rotors 21 gegenüber der
Nockenwelle 1 und dem Antriebsrad 5. Aufgrund der Getriebeüber
setzung erfolgt eine langsame und stetig zunehmende Relativver
drehung der beiden Hohlräder 8, 9 zueinander. Hierbei ist die
Verstellung durch mehrere Umdrehungen des Elektromotors 23 not
wendig, so daß die Stellgenauigkeit besonders feinfühlig und ex
akt vorgenommen werden kann.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar
gestellt, die ebenfalls mit einem Elektromotor 23 eine Relativ
verstellung ermöglicht. Zu diesem Zweck ist die Verlängerung 6
des Antriebsrades 5 mit einer innenliegenden Keilverzahnung 25
ausgestattet. Das Innenteil 35 weist eine außenliegende Keilver
zahnung 26 auf und ist mittels einer Befestigungsschraube 20 mit
dem Nockenendstück 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 Außenkeilver
zahnung 28 und einer Innenkeilverzahnung 29 zur Drehmomentüber
tragung verbunden. Das Stellelement 27 ist axial verschieblich
gelagert und wird durch die Verstellvorrichtung 2 axial bewegt.
Zur Relativverstellung der Nockenwelle 1 gegenüber dem Antriebs
rad 5 sind die Außenkeilverzahnung 28 und/oder die Innenkeilver
zahnung 29 als Schrägverzahnung ausgebildet, so daß nach dem
Prinzip der schiefen Ebene bei einer axialen Verlagerung des
Stellelementes 27 eine Relativdrehung des Antriebsrades 5 gegen
über 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 Ge
windeabschnitt 31, 32 stellen das Stellgetriebe 24 dar. Der
zweite Gewindeabschnitt 32 ist hierbei unmittelbar an dem Rotor
21 des Elektromotors 23 drehfest angebracht. Der Rotor 21 ist
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 erst
genannten Ausführungsbeispielen ebenfalls im Gehäuse 34 ortsfest
gehalten, so daß für die Spannungsbeaufschlagung des Elektromo
tors 23 keine Schleifringe erforderlich sind. Eine Mitnahme der
Nockenwelle 1 durch das Antriebsrad 5 erfolgt über die Keilver
zahnungen 25, 26 und 28, 29 der Verlängerung 6 des Antriebsra
des, des Innenteiles 35 bzw. des Stellelementes 27. Die Gewinde
abschnitte 31, 32 sind so ausgelegt, daß sie im selbsthemmenden
Bereich arbeiten. Im Falle einer Spannungsbeaufschlagung des
Elektromotors 23 erfolgt wie bei den erstgenannten Ausführungs
beispielen ein kurzzeitiges Schneller- oder Langsamerlaufen des
Elektromotors 23, so daß die Nockenwelle 1 durch axiale Ver
schiebung des Stellelementes 27 gegenüber dem Antriebsrad 5 re
lativ gedreht wird.
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
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 (14)
1. Verstellvorrichtung (2) für zwei in drehender Antriebsver
bindung stehende Baugruppen, insbesondere zur Relativver
stellung einer Nockenwelle (1) zu dem sie antreibenden An
triebsrad (5), mit einem zwischen beiden angeordneten
Stellgetriebe (24), welches über einen Elektromotor (23)
zur Verstellung antreibbar ist, wobei der Stator (22) des
Elektromotors (23) ortsfest angeordnet ist, das Stellge
triebe (24) zusammen mit dem Rotor (21) des Elektromotors
(23) auf einem Wellenstück (19, 33) relativ drehbar zur
Nockenwelle (1) gelagert ist und das Wellenstück (19) dreh
fest mit der Nockenwelle (1) verbunden ist.
2. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellgetriebe (24) ein Umlaufrädergetriebe mit zwei
Hohlrädern (8, 9) und zwei miteinander verbundenen Plane
tenrädern (15, 16) ist und die Verstellung durch ein drit
tes Getriebeteil erfolgt, wobei das erste Hohlrad (9) dreh
fest 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 Phasen
lage der beiden Bauteile gleichschnell mitdreht.
3. 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
Elektromotor (23) antreibbar ist.
4. Verstellvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das dritte Getriebeteil der Planetenradträger (17) ist.
5. Verstellvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Antriebsrad (5) als Antriebsbauteil und die Nocken
welle (1) als Abtriebsbauteil vorgesehen ist.
6. Verstellvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Planetenräder (15, 16) und/oder die Hohlräder (8,
9) jeweils geringfügig unterschiedliche Zähnezahlen aufwei
sen.
7. Verstellvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Planetenräder (15, 16) ein gemeinsames Lager
mit einem Innenring (39) aufweisen, der eine zur Laufbahn
fläche (40) exzentrische Bohrung (41) mit dem Maß des Achs
abstandes des Planetenradgetriebes aufweist und der Innen
ring (39) auf einem zentrisch zur Mittellinie der Nocken
welle (1) liegenden Absatz (42) des Planetenradträgers (17)
sitzt.
8. Verstellvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Relativverstellung auf einen maximalen Verstellwin
kel begrenzt ist.
9. Verstellvorrichtung nach Anspruch 3,
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 Gewindeab
schnitt (31) auf dem zweiten Gewindeabschnitt (32) axial
beweglich gelagert ist.
10. Verstellvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellelement (27) eine Innen- (29) und eine Außen
keilverzahnung (28) aufweist, von denen eine in Eingriff
mit dem Antriebsrad (5) und eine in Verbindung mit dem In
nenteil (35) steht, welches drehfest mit dem Nockenendstück
(4) verbunden ist und mindestens eine der Keilverzahnungen
(28, 29) als Schrägverzahnungen ausgebildet sind.
11. Verstellvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewinde der ersten (31) und zweiten Gewindeab
schnitte (32) ein leichtgängiges, aber im selbsthemmenden
Bereich arbeitendes Gewinde ist.
12. 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.
13. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (21) des Elektromotors (23) aus einem dauer
magnetischen Werkstoff besteht.
14. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Relativverstellung durch ein kurzzeitiges Schnel
ler- oder Langsamerlaufen des Elektromotors (23) gegenüber
den beiden Bauteilen erfolgt.
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