DE8334059U1 - Wellenkopplung - Google Patents

Wellenkopplung

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DE8334059U1
DE8334059U1 DE19838334059 DE8334059U DE8334059U1 DE 8334059 U1 DE8334059 U1 DE 8334059U1 DE 19838334059 DE19838334059 DE 19838334059 DE 8334059 U DE8334059 U DE 8334059U DE 8334059 U1 DE8334059 U1 DE 8334059U1
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shaft coupling
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stepping motor
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MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/724—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F01L1/352—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 using bevel or epicyclic gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D1/00—Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type
    • F02D1/16—Adjustment of injection timing
    • F02D1/18—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H—GEARING
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  • High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)

Description

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-3-
M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Akt1engeSe11schaft
gü/sd
MUnchen, 25. November 1983 W eilen k ο ρ ρ 1 u η g s s y stem
Die Erfindung betrifft ein We11enkopp1ungssysteitt mit einer Antriebswelle und einer gegenüber der Antriebswelle verdrehbaren Abtriebswelle.
Systeme dieser Art werden beispielsweise dort verwendet, wo ein Gerät durch eine Welle in Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit einer Antriebswelle und der relativen
Winkellage zwischen den beiden Wellen gesteuert wird.
Ein Beispiel einer derartigen Kopplung ist ein Spritzversteller für Einspritzpumpen für Dieselmotoren. Die Druckventile für die Einspritzdüsen werden mittels einer Nockenwelle synchron zur Motordrehzahl betätigt. Der Zeltpunkt für die Einspritzungen wird durch die relative Winkellage zwischen den Nocken bzw. der Nockenwelle und der Antriebswelle bestimmt und über den Spritzverteiler in Abhängigkeit der Drehzahl verstellt. Bei Einspritzpumpen für Dieselmotoren wird ein mechanischer Fliehkraft-
Spritzversteller verwendet.
Ein derartiger mechanischer Spritzversteller bietet jedoch keine Möglichkeit, die Winkelphase zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle unter Berücksichtigung anderer Größen oder Parameter als die Drehgeschwindigkeit zu steuern.
7.2221
.4.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs genannten Art zu entwickeln, das einen fertigungstechnisch einfachen Aufbau hat und mit dem die Wellenphase 1n einer einfachen Art in Abhängigkeit
ö von mehreren Parametern gesteuert werden kann.
Die Aufgabe 1st erfindungsgemäß durch die im Anspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst»
Mit diesem elektromechanischen Aufbau 1st ein Wellenkopplungssystem mit relativ unempfindlichen Bauelementen geschaffen, das 1n der Baugröße kleingehalten werden kann, wodurch bereits bestehende Aggregate mit dem erfindungsgemäßen System ausgerüstet werden können. Die Vorrichtung hat den weiteren Vorteil, daß der Schrittmotor eine einfache Schnittstelle zu einem Rechner hat, so daß durch entsprechende Programmierung des Rechners beliebige Steuergesetze bzw. Meßgrößen für die Phasenverstellung berücksichtigt werden können.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wirkt der Schrittmotor über eine Schneckenwelle auf das verstellbare Hohlrad ein. Dieses System 1st funktionssicher, indem bei einem Ausfall der Regelung bzw. des Rechners das Kopplungssystem aufgrund des selbstsperrenden Verstellmechanismus gefahrenlos weiter in Betrieb gehalten werden kann.
Falls die von der Abtriebswelle angetriebene Maschine bei Ausfall der Verstelleinrichtung nicht in jeder von ihr erreichbaren Phasenlage beider Wellen sicher betrieben werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Ankopplung des Schrittmotors nach Anspruch 4 ausgebildet ist.
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-S-
Bel der Verwendung des WeI lenkopplungasysteines als Spritzversteller, kann dieser so konzipiert werden, daß er 1n handelsüblichen Einspritzpumpen direkt einbaubar 1st.
Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind 1n der Zeichnung schematisch dargestellt.
F1q* 1 stellt ein Wellenkopplungssystem 10 da, das eine als Nockenwelle ausgebildete AbtMebswel 1e 11 drehbeweglich mit einer Antriebswelle 12 verbindet, die von einem Motor 13 betrieben wird.
Ein derartiges Kopplungssystem kann beispielsweise ein Spritzversteller für eine Dieseleinspritzpumpe sein, wobei die Nockenwelle 1n Abhängigkeit der Motordrehzahl die Druckventile für die einzelnen Einspritzkanäle betätigt. Die Gangharte und Motorleistung wird verbessert, wenn der Spritzbeginn mit steigender Drehzahl vorverlegt wird. Die Verlegung des Spritzbeginns erfolgt durch relative Winkel Verdrehungtf zwischen der Nockenwelle 11 und der Antriebswelle 12. Die Steuerung der Winkelphase if? erfolgt über das Wellenkupplungsystem 10.
25
Das Kopplungssystem 10 besteht aus zwei, In einem Gehäuse 15 angeordneten Planetengetrieben 16 und 17, deren Sonnenräder 18 bzw. 19 jeweils mit der Antriebswelle 12 bzw. der Abtriebswelle 11 verbunden sind.
Die Momentertiibertragung erfolgt über die Planetenräder 20, 21. Bei (wie in der Zeichnung dargestellt) gleichen Planetengetrieben erhält man ein Obersetzungsverhältnis gleich 1. Diese Obersetzung 1st beispielsweise bei .einer Spritzverstel lef nrichtung erforderlich, da das Einspritzsystem synchron mit der Motordrehzahl
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laufen muß. Je nach Anwendungsfall wird jedoch das für den jeweiligen r'ali erforderliche Übersetzungsverhältnis durch entsprechen Wahl der Planetengetriebe
bestimmt.
6
Das Hohirad 22 des mit der Abtr1ebswe11e 11 verbundenen P1anetengetr1ebes 17 1st drehfest mit dem Gehäuse IS verbunden.
zur Verstellung des Phasenwinkels i^ zwischen Abtriebsund Antriebswelle 11 bzw. 12 1st das Hohlrad 23 des Planetengetriebes 16 fUr die Antriebswelle 12 zwae In Betrieb auch fest stehend, jedoch mittels einem Schrittmotor 24 Über eine Schneckenwelle 25 in beide
Richtungen schwenkbar.
Zur genauen Verstellung des Hohlrades 23 und damit der Winkelphase (f 1st ein Steuergerät 27 vorgesehen, das den Schrittmotor 24 1n Abhängigkeit der Motordrehzahl 28 und anderen Pa.rametern 29, 30 steuert. Bei der Verwendung eines elektronischen Steuergerätes 2/ kann ein Steuerprogramm verwendet werden, das verschiedene Gesetzmäßigkeiten und Meßgrößen berücksichtigt.
Je nach Bedarf wird der Schrittmotor 24 - angesteuert durch das Steuergerät 27 - während des Betriebes das Hohlrad 23 um einen entsprechenden Winkel vor- oder zurückschwenken. Damit überlagert sich die dabei auf die Planetenräder 20 und 21 übertragene Drehung mit deren Rotation, so daß die Abtriebswelle 11 eine Verdrehung gegenüber der Antriebswelle 12 erfährt«,
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Der aus Schrittmotor 24 und Schneckenwelle 25 bestehende Verstellmechanisnius ist bei Ausfall der Stromzufuhr oder des Reglers 27 selbstsperrend. Dieses gewährleistet eine sichere Fortführung des Wellensystembetriebes, allerdings ohne Verstellmöglichkeiten der Winkelphase^, diese bleibt in der beim Ausfall eingenommenen Stellung stehen.
Ist ein sicherer Betrieb der von der Abtriebswelle betriebenen Maschine nicht in jeder Winkelphasenlage gewährleistet, so kann die Kopplung des Schrittmotors gemäß Fig. 2 über ein Zahnrad 33 erfolgen, das mit einem zwischen zwei Begrenzungsanschlägen 34 und 35 bewegbaren Noppen 36 versehen 1st. Hierdurch wird die Schwenbkbewegung des Zahnrades 33 und dsmit die des Hohlrades 23 und folglich die erreichbaren Winkelphasen W innerhalb von zulässigen Werten begrenzt.
Die Noppe 36 1st ferner mit einer Rückstellfeder 37 I
verbunden, die das Zahnrad in eine einer für den Betrieb sicheren Phasenlage entsprechenden Stellung bringt, wenn der Schrittmotor oder dessen Steuerung ausfällt.
36
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Claims (4)

·· ο ··■ ■·· -1- M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Akti engesel1 schaft gü/sd München, 12. Juni 1985 Schutzansprüche 10
1. Wellenkopplung mit einer Antriebswelle und einer gegenüber der Antriebswelle verdrehbaren Abtriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle ς 12) und die Abtriebswelle (11) über zwei hintereinander geschalteten Planetengetriebe (16, 17) miteinander verbunden sind, daß das Hohlrad (22) eines ersten Planetengetriebes (17) fest ist, und daß das Hohlrad (23) des zweiten Planetengetriebes (16) mittels eines Schrittmotors (24) verstellbar ist.
2. Wellenkopplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtübersetzungsverhältnis der beiden Planetengetriebe (16, 17) gleich 1 ist.
3. Wellenkopplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hohlrad (23) und dem Schrittmotor (24) eine Schneckenwelle (25) vorgesehen ist.
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-Z-
1
4. Wellenkopplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor ein Zahnrad (33) hat, das einen zwischen Anschlägen (33, 35) bewegbaren Noppen (36) hat, daß der
5 Noppen mit einer Zugfeder (37) verbunden ist.
5. Wellenkopplung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenkopplung (10) ein Spritzverteiler für eine Brenn-10 Stoffeinspritzpumpe ist.
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25
ί 30
35
7.2221 12.06.1985
DE19838334059 1983-11-26 1983-11-26 Wellenkopplung Expired DE8334059U1 (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3631733A1 (de) * 1986-09-18 1988-03-24 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Vorrichtung an einer brennkraftmaschine zur aenderung des foerderbeginns und/oder der ventilsteuerzeiten
EP0355731A2 (de) * 1988-08-23 1990-02-28 Stromag Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Betätigung von Schaltelementen
DE10242596A1 (de) * 2002-09-13 2004-03-18 Daimlerchrysler Ag Koppelgetriebe zur Übertragung der Drehung von Wellen
EP1832718A1 (de) * 2006-03-06 2007-09-12 Ovalo GmbH Vorrichtung zur Nockenwellenverstellung
WO2011147618A1 (de) * 2010-05-27 2011-12-01 Zf Friedrichshafen Ag Verstellmechanismus als überlagerungsgetriebe

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