DE4405704A1

DE4405704A1 - Vorrichtung zur relativen Drehlagenänderung zwischen einem Antriebsrad und einer zugeordneten Welle, insbesondere Nockenwelle einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4405704A1
Application number: DE19944405704
Authority: DE
Inventors: Petra Weber; Joachim Dr Hoeffner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1995-08-24

Description

Die Erfindung betrifft nach dem Oberbegriff des Pa tentanspruches 1 eine Vorrichtung der Bauart, wie sie beispielsweise aus der EP-B 0 245 791 bekannt ist.

Bei dieser bekannten Bauart wird die zur Änderung der Drehlage der Welle relativ zum Antriebsrad erforderliche Axialverlagerung des Koppelgliedes hydraulisch bewirkt.

Aus der DE-A 28 42 154 ist eine gattungsfremde Vorrich tung zur relativen Drehlagenänderung mittels eines ein fachen Planetengetriebes bekannt, wobei durch eine ge steuerte Drehverstellung des Trägers der Planetenräder zwischen einem antriebsradseitigen Sonnenrad und einem wellenseitigen Hohlrad die Drehlagenänderung bewirkt ist.

Weiter ist aus der DE-A 31 46 613 eine gattungsfremde Vorrichtung zur relativen Drehlagenänderung mittels eines schräg verzahnten, über eine Führungshülse axial ver lagerbaren Ritzels bekannt, das über ein elektrisch ange triebenes Schneckengetriebe verlagerbar ist.

Nachteile des aufgezeigten Standes der Technik sind, mit unterschiedlicher Gewichtung, die zusätzlichen Einrich tungen zum Aufbringen der Verstellenergie mit zum Teil beim Motorstart verspäteter Einsatzbereitschaft, sowie die ständig hohen mechanischen Belastungen der Vorrich tungen auch außerhalb der Verstellphasen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungs gemäße Vorrichtung zur relativen Drehlagenänderung so zu verbessern, daß die Verstellenergie direkt aus dem ge gebenen Wellenantrieb abgeleitet ist, wobei nach erfolg ter Drehlagenänderung zwischen Antriebsrad und Welle in der Vorrichtung verschleiß- und verlustbehaftete Relativ bewegungen vermieden sind.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Patentanspruch 1 dadurch ge löst, daß das Koppelglied betätigungsseitig über ein Ge winde mit einer drehbeweglich, jedoch axial lagegesichert angeordneten Verstellbuchse zusammenwirkt, wobei die zu sätzlich mit einer Verzahnung ausgerüstete Verstellbuchse Teil eines gesteuert bremsbare Elemente aufweisenden Ge triebes in einer die Verstellbuchse mit dem Antriebsrad verbindenden Drehmitnahme ist.

Der Vorteil der Erfindung ist eine Betätigungseinrichtung des Koppelgliedes, die lediglich bei einer Drehlagen änderung der Welle relativ zum Antriebsrad aus dem Wellenantrieb abgeleitete Relativbewegungen aufweist, an sonsten aber mit dem Antriebsrad des Wellenantriebes drehfest verblockt ist. Damit sind verschleiß- und ver lustbehaftete Relativbewegungen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Verstellpausen vermieden.

Zur vorteilhaft einfachen Direktableitung der Verstell energie aus dem Wellenantrieb für beide Verstellrich tungen der Verstellbuchse aus der einzigen Drehrichtung des Wellenantriebes wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß das Getriebe in der Drehmitnahme der Verstellbuchse mit dem Antriebsrad ein Umlaufräder getriebe, vorzugsweise ein Plus-Planetengetriebe mit min destens einem Satz miteinander kämmender Planetenräder auf einem gemeinsamen Steg bzw. Planetenradträger ist.

Diese erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht einen ein fachen Aufbau der für die Verstellbuchse vorgesehenen Drehmitnahme, wobei die Verstellbuchse mit einem Sonnen rad des Plus-Planetengetriebes drehfest verbunden ist, und zur Drehmitnahme ein Hohlrad des Planetengetriebes mit einer das Koppelglied zur relativen Verstellung der Welle aufnehmenden Nabe des Antriebsrades in drehfester Verbindung steht.

Die Steuerung der Verstellbuchse erfolgt in einfacher Weise durch gezieltes Abbremsen von Getriebeelementen des Plus-Planetengetriebes. So ist eine drehzahlgleiche Dreh mitnahme der Verstellbuchse durch das Antriebsrad während der Verstellpausen durch blockierendes Abbremsen zumin dest eines Planetenrades erzielt, wodurch das antriebs radseitige Hohlrad mit dem verstellbuchsenseitigen Son nenrad drehfest verriegelt ist.

Wird dagegen der die Planetenräder tragende Steg in sei ner Drehbewegung abgebremst, dreht das Sonnenrad ge genüber dem mit Antriebsdrehzahl drehenden Hohlrad schneller und damit auch die Verstellbuchse relativ zu dem mit Antriebsdrehzahl drehenden Koppelglied. Durch die Gewindeverbindung zwischen Koppelglied und Verstellbuchse ergibt sich eine der Gewindesteigungsrichtung entspre chende axiale Verlagerung des Koppelgliedes zur relativen Drehlagenänderung zwischen Welle und Antriebsrad.

Um schließlich der vorbeschriebenen axialen Verlagerung des Koppelgliedes eine entgegengesetzt gerichtete Axial verlagerung für eine entgegengesetzt gerichtete Dreh lagenänderung zu erzielen, wird die als Sonnenrad die nende bzw. mit dem Sonnenrad drehfest verbundene Ver stellbuchse abgebremst bzw. blockiert. Das gegenüber der festgehaltenen Verstellbuchse mit Antriebsdrehzahl dre hende Koppelglied wird über die Gewindeverbindung in axial entgegengesetzte Richtung verlagert.

Das Abbremsen von Elementen des Plus-Planetengetriebes bzw. eines sonstigen Umlaufrädergetriebes kann je nach gewünschter Schnelligkeit der Drehlagenänderung der Pha senwinkel einer Nockenwelle von einem bremsgesteuerten Schlupfbetrieb bis zum Blockieren reichen. Insbesondere in Verbindung mit einer entsprechend gewählten Steigung des das Koppelglied in der Verstellbuchse verbindenden Gewindes eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Regelung einer relativen Drehlagenänderung.

Die Erfindung ist anhand eines schematisch im Längs schnitt dargestellten Beispiels beschrieben.

Eine Maschinenwelle 1, z. B. eine Nockenwelle einer nicht gezeigten Hubkolbenmaschine, ist antriebsseitig schräg- oder schraubenverzahnt. Eine zur Welle 1 koaxial angeord nete Nabe 2 eines Antriebsrades 3 ist innenseitig gerad verzahnt. Welle 1 und Nabe 2 stehen miteinander über ein mit den jeweiligen Verzahnungen in Eingriff stehendes Koppelglied 4 in Drehverbindung, wobei durch eine ge wählte Axialverlagerung des Koppelgliedes 4 die Welle 1 in ihrer Drehlage relativ zur Nabe 2 des Antriebsrades 3 veränderbar ist.

Neben der vorbeschriebenen Verstelleinrichtung 5 umfaßt die Vorrichtung 6 zur relativen Drehlagenänderung zwi schen dem Antriebsrad 3 und der zugeordneten Welle 1 auch eine Betätigungseinrichtung 7 zur gezielten axialen Ver lagerung des Koppelgliedes 4. Dieses wirkt betätigungs seitig über ein Gewinde 8 bzw. eine Schraubverzahnung von geringer Steigung mit einer drehbeweglich, jedoch axial lagegesichert angeordneten Verstellbuchse 9 zusammen. Weiter ist die Verstellbuchse 9 außenumfänglich mit einer Verzahnung 10 ausgerüstet. In diese Verzahnung 10 greifen innere Planetenräder 11, die ihrerseits mit äußeren Pla netenrädern 12 kämmen. Diese wirken mit einem Hohlrad 13 eines Planetengetriebes 14 als Umlaufrädergetriebe zusam men. Durch die auf einem gemeinsamen Träger bzw. Steg 15 angeordneten Planetenradsätze 11, 12 weist die als Son nenrad 16 dienende Verstellbuchse 9 eine mit dem Hohlrad 13 gleichgerichtete Drehrichtung auf. Das Planeten getriebe 14 ist somit ein Plus-Getriebe.

Die Energie für eine relative Drehlagenänderung der Welle 1 relativ zum Antriebsrad 3 wird aus dem Antrieb abgelei tet. Hierfür steht die Verstellbuchse 9 über das Plus- Planetengetriebe 14 mit dem Antriebsrad 3 in einer Dreh mitnahme derart, daß das Hohlrad 13 mit der Nabe 2 des Antriebsrades 3 drehfest verbunden ist. Für eine mit der Nabe 2 drehzahlgleiche Drehmitnahme der Verstellbuchse 9 werden vorzugsweise die äußeren Planetenräder 12 dreh blockiert (Bremse A). Dadurch ergibt sich keine Relativ drehung zwischen der Verstellbuchse 9 und dem mit An triebsdrehzahl drehenden Koppelglied 4.

Soll eine relative Drehlagenänderung zwischen Antriebsrad 3 und Welle 1 in einer bestimmten Drehrichtung durch axiale Verlagerung des Koppelgliedes 4 erreicht sein, ist der für die Planetenradsätze 11, 12 gemeinsame Träger bzw. Steg 15 abzubremsen (Bremse B), gegebenenfalls zu blockieren, wobei das Sonnenrad 16 ins Schnelle übersetzt wird. Die mit dem Sonnenrad 16 drehfest verbundene Ver stellbuchse 9 dreht sich hierbei relativ zu dem mit An triebsdrehzahl drehenden Koppelglied 4 schneller, wodurch über das Gewinde 8 entsprechend der Gewindesteigungsrich tung eine Axialbewegung des Koppelgliedes 4 ausgelöst ist.

Beispielsweise kann sich hierbei das Koppelglied 4 in die Verstellbuchse 9 hineinschrauben zu einer gegenüber dem Antriebsrad 3 nacheilenden Drehlage. Eine Drehlagenände rung kann entsprechend dem Maß der Abbremsung des Steges 15 von langer bis kurzer Zeitdauer gewählt sein.

Um eine relative Drehlagenänderung zwischen Antriebsrad 3 und Welle 1 in eine zur vorbeschriebenen Verlagerung ent gegengesetzte Drehrichtung durch eine entgegengesetzte axiale Verlagerung des Koppelgliedes 4 zu erreichen, ist das Sonnenrad 16 und damit die Verstellbuchse 9 abzubrem sen (Bremse C), gegebenenfalls zu blockieren, wobei das mit Antriebsdrehzahl drehende Koppelglied 4 relativ zur Verstellbuchse 9 nunmehr schneller dreht und damit dem Koppelglied 4 eine entgegengesetzte Axialverlagerung über das Gewinde 8 aufgezwungen ist. Im Vergleich mit dem vor genannten Beispiel schraubt sich das Koppelglied hierbei aus der Verstellbuchse 9 heraus. Auch hier kann die Zeit dauer einer Drehlagenänderung durch das Maß der Abbrem sung des Sonnenrades 16 gewählt sein. Dies eröffnet die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Vorrichtung 6 mit einer Regeleinrichtung zu kombinieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 6 kennzeichnet sich vor teilhaft durch eine sofortige Betriebsbereitschaft beim Motorstart sowie durch eine drehzahlproportionale Ver stellgeschwindigkeit bei vollständigem Blockieren des je weiligen Getriebeelementes. Außerhalb der Verstellvor gänge ist durch direkte Drehmitnahme der Verstellbuchse kein Leistungsbedarf bzw. kein Leistungsverlust gegeben, außerdem sind Verschleiß und Reibung minimiert.

Claims

1. Vorrichtung zur relativen Drehlagenänderung zwi schen einem Antriebsrad und einer zugeordneten Welle, insbesondere Nockenwelle einer Brennkraft maschine,

- wobei Antriebsrad (3) und Welle (1) mit unter schiedlich gerichteten Verzahnungen unter Zwi schenschaltung eines mit den Verzahnungen in Eingriff stehenden und mittels einer Betäti gungseinrichtung (7) axial verlagerbaren Koppelgliedes (4) in drehlagenänderbarer Dreh verbindung stehen,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Koppelglied (4) betätigungsseitig über ein Gewinde (8) mit einer drehbeweglich, je doch axial lagegesichert angeordneten Ver stellbuchse (9) zusammenwirkt, wobei
- die zusätzlich mit einer Verzahnung (10) aus gerüstete Verstellbuchse (9) Teil eines ge steuert bremsbare Elemente aufweisenden Ge triebes (14) in einer die Verstellbuchse (9) mit dem Antriebsrad (3) verbindenden Drehmit nahme ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Getriebe (14) ein Umlaufrädergetriebe ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Getriebe (14) ein Plus-Planeten getriebe mit mindestens einem Satz miteinander kämmender Planetenräder (11, 12) auf einem gemein samen Steg (15) ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Verstellbuchse (9) mit einem Sonnenrad (16) des Plus-Planetengetriebes (14) drehfest verbunden ist, und
- daß ein Hohlrad (13) des Planetengetriebes (14) mit einer das Koppelglied (4) zur relati ven Verstellung der Welle (1) aufnehmenden Nabe (2) des Antriebsrades (3) in drehfester Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Abbremsen eines Pla netenrades (11, 12), des als Planetenträger dienen den Steges (15) sowie der als Sonnenrad (16) die nenden Verstellbuchse (9) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekenn zeichnet durch die Kombination mit einer Regel einrichtung.