EP0163046B1 - Vorrichtung zur Winkelverstellung einer Welle, insbesondere Nockenwelle, gegenüber einem Antriebsrad - Google Patents

Vorrichtung zur Winkelverstellung einer Welle, insbesondere Nockenwelle, gegenüber einem Antriebsrad Download PDF

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EP0163046B1
EP0163046B1 EP85103624A EP85103624A EP0163046B1 EP 0163046 B1 EP0163046 B1 EP 0163046B1 EP 85103624 A EP85103624 A EP 85103624A EP 85103624 A EP85103624 A EP 85103624A EP 0163046 B1 EP0163046 B1 EP 0163046B1
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EP
European Patent Office
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shaft
driving wheel
sensors
voltage
pulse generators
Prior art date
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Expired
Application number
EP85103624A
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English (en)
French (fr)
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EP0163046A1 (de
Inventor
Karl Heinz Bruss
Hans Baumgartner
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Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Publication date
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Classifications

    • 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
    • F01L1/34403—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 helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1
  • a speed-dependent and load-dependent angle adjustment for controlling an internal combustion engine is to be achieved, a reference angle position and an angular rotation of the engine crankshaft, which is connected to the drive wheel, to be determined via pulse generators and sensors and to be processed into a control signal.
  • This control signal is applied to a setting device that can be driven by several drive motors and the position of which is indicated by a multi-turn potentiometer as the actual value signal.
  • This device is very complex and complicated and requires the provision of a considerable adjustment performance.
  • the actual value acquisition also appears to be too imprecise, since the actual value is not displayed directly by the camshaft.
  • a further device for changing the valve timing in which the camshaft is automatically reset at low engine outputs and is advanced at higher outputs.
  • a coupling device has two pistons pressurized with engine oil in cylindrical bores which, acting in the same direction, are intended to effect an angular adjustment.
  • For the resetting of this adjustment apart from the resetting made possible by oil leakage between the pistons and cylinders, no means are indicated, i. H. active adjustment is only possible in one direction.
  • Fig. 7 has a camshaft with a sleeve which can be adjusted in the axial direction by means of double-acting hydraulic cylinders and on which a gearwheel is rotatably mounted, but is positively coupled to the camshaft in the circumferential direction.
  • the thus axially displaceable gearwheel engages in a helical toothed off-axis drive wheel, with teeth sliding as sliding blocks in oblique tooth gaps and an angular adjustment acting between the drive and gearwheels.
  • the object is therefore not suitable for a drive by chains, toothed belts or gears with straight teeth.
  • the object of the invention is therefore to design a device of the type mentioned such that active adjustment in opposite directions is possible in the generic object, the mechanical outlay being kept within limits.
  • a detection or control of the angle adjustment should be made possible with high accuracy.
  • a versatile device for controlling a coupling device which is mechanically and hydraulically very simple.
  • Precise adjustment angle detection has become possible by means of pulse generators arranged directly on the coupling members shaft and drive wheel.
  • the digital recording of the reference or reference signals characterizing the angle adjustment and the counted actual value signals provides a link to a stored map control system without analog / digital conversion.
  • the angle can be adjusted in any direction without having to provide a large adjustment performance.
  • Fig. 1 shows the device according to the invention consisting of a bearing block 1 with two bearing points 2, 3, in which a shaft 6 constructed from two parts 4, 5 is inserted, a centering pin 7 of the shaft part 4 simultaneously having a bearing pin 8 of a toothing 9 Drive wheel 10 forms.
  • the shaft part 4 has two circumferential oil grooves 11, 12 in the area of the bearing point 2, which are aligned with two oil bores 13, 14 of the bearing block 1 opening out in the bearing point 2.
  • Each of these bores 13, 14 is connected via a throttle 15 to a pressure line 16 of an oil pump 17 and has a relief bore 18, 19 which is controlled by an electrically operable valve 20, 21 and opens into an oil reservoir 22.
  • a bore 23, 24 extends from the oil grooves 11, 12 to a respective cylinder 26, 27, as can be seen in FIG. 2, having a piston 25, the two cylinders 26, 27 being arranged symmetrically.
  • a slide 29 Arranged in a transverse bore 28 connecting the bores 23, 24 is a slide 29 which is spring-loaded on both sides and which has the cross sections of the bores 23, 24 leading to the cylinders 26, 27 closes when pressure is equal in the bores 23, 24, the end face: 30, 31 of the slide 29 being acted upon by the pressure prevailing there via a line 32 from each of the bores 23, 24.
  • the shaft 6 and the drive wheel 10 have pulse generators 36, 38, which are each arranged on the outer circumference and are intended to act on sensors 37, 39 fastened to the bearing block 1.
  • FIG. 3 shows a partial view of an embodiment variant of the device shown in FIG. 1, which differs from FIG. 1.
  • the components which have not been dealt with in more detail and which have the same numbers are identical to those of FIGS. 1 and 2.
  • a shaft part 40 is shown, which corresponds to the shaft part 4 of FIG. 1 and forms with the shaft part 5, not shown, the shaft 6, which is inserted into the bearing block 3, not shown, and a 41 shown bearing block.
  • the shaft part 40 has a bore 42 arranged in the center in the axial direction with a multi-offset bushing 43, in which a slide 44 is arranged axially displaceably, which is counteracted by an actuator 46 fastened in a rotationally fixed manner to a cover hood 45 via a rod 47 inserted into the slide 44 the force of two springs 48, 49 can be adjusted so that three defined slide positions can be reached, which are shown as the central position in FIG. 3 and opposite end positions in FIGS. 4 and 5.
  • Slider 44 controls control bores 54, 55 arranged in the bush 43 with cylinder sections 52, 53 formed by free rotations 50, 51, which are connected via external grooves 56, 57 of the bush 43 to the bores 23, 24 leading to cylinders 26, 27.
  • the space 58 existing due to the free rotation 50 between the cylinder sections 52, 53 is connected via a bore 59 arranged in the bush 43 and opening into a groove 60 of the bush 43 to a relief bore 61, which extends from the end of the shaft part 40 into the space inside the cover 45 opens out.
  • Shaft part 40 has in the area of bearing point 41 an oil groove 62 which overlies a pressure oil bore 63 which is connected to the pump, so that oil via oil groove 62 and transverse bores 64, 65 and a longitudinal bore 66 in shaft portion 40 between slide 44 and bushing 43 on the one hand and slide 44 and the bottom of the bore 42 on the other hand can flow formed chambers 67, 68 and this pressurizes.
  • the cylinder sections 52, 53 close the control bores 54, 55, so that no oil can flow into or out of the cylinders.
  • the slide 44 is in the end position, in which oil can flow from chamber 68 into the control bore 55 and from there to the cylinder 27 and at the same time oil flows out of the cylinder 26, since the cylinder sections 52, 53 the control bores 54, 55 have released.
  • the oil flowing out of the cylinder 26 via the control bore 54 and the space 58 into the relief bore 61 flows into the space below the cover.
  • FIG 5 shows the slide 44 in the opposite end position, in which oil flows into the cylinder 26 via the control bore 54 and oil flows out of the cylinder 27 via the control bore 55 and the relief bore 61.
  • Steeper 44 can be of an electromagnetic or pneumatic type, the pneumatic one being operable by appropriate pressurization (possibly from a recipient or a pressure source) via an electrovalve (not shown).
  • FIG. 6 shows a section of the shaft part 4 or 40 and the drive wheel 10, in which, in one of the end positions of the angular adjustment between the drive wheel 10 and the shaft 6, a spring-loaded connecting element 69 (piston) into a recess 70 (bore) of the drive wheel 10 engages and thereby a positive connection between the drive wheel 10 and the shaft 6 is made.
  • This connection is always released when the respective cylinder is pressurized with oil pressure, ie the oil pressure acts on the connecting element 69, which is simultaneously designed as a piston, so that it is moved against the force of a spring 71 and cancels the positive connection.
  • FIG. 7 shows a block diagram from which the circuit for detecting the angular adjustment and for controlling the valves 20, 21 causing the adjustment of the device from FIGS. 1 and 2 can be seen.
  • the shaft 6 and the drive wheel 10 are shown as circles and have the pulse generators 36, 38, which generate a signal when the sensors 37, 39 are approached.
  • the signal from the pulse generator 36 of the drive wheel 10 is evaluated as a reference signal and corresponds to the maximum possible angular adjustment.
  • the signal of the pulse generator 38 of the shaft 6 leads as an actual value signal at the maximum angle adjustment to the reference signal and then has a time length which is the same as the reference signal. It is provided that the actual value signal activates a counter 40 and that the reference signal activates a further counter 41 for the signal duration and at the same time stops the counter 40 with the beginning of the signal. During their activation, the counters 40, 41 count the clocks of a clock generator 42 operating at a constant frequency. The count results are fed to a divider 43, the result of which, as a ratio of the counter results, shows the angular adjustment between the 0 and the maximum value. This result can be changed in the usual way by means of a correction value memory 44 and possibly by means of further information signals (speed, load, etc.) into a correction signal which can be supplied to the valves 20, 21 as an electrical signal via an amplifier 45.
  • Fig. 8 shows an alternative circuit, the shaft 6 having a number of pulse generators 38, the signals from the sensor 39 are counted by a counter 46 until the pulse generator 36 of the drive wheel 10 via the sensor 37 generates a signal that the counter 46 stops.
  • the counting result provides information about the angular adjustment, since a certain angular adjustment is assigned to each pulse, and can be changed into a correction signal by means of a correction value memory 47 and, if necessary, by means of further information signals, which are fed as an electrical signal to the valves 20, 21 via an amplifier 48 can.
  • the circuit according to FIGS. 7 and 8 can also be used in connection with the device according to FIG. 3, but the device then does not require a device according to FIG. 6 for the positive connection of the drive wheel 10 and the shaft 6 in the end positions of the angular adjustment.
  • the electrical signal is applied directly to this when an electromagnetic actuator is used or, when using a pneumatic actuator, to an electrovalve controlling a line connection between the actuator and a recipient or a pressure source.
  • the desired angular adjustment is locked by the slide position shown in FIG. 3, in which no oil can flow into or out of the cylinders (hydraulic locking), or by the positive connection between drive wheel 10 and shaft 6.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
  • Eine derartige Einrichtung ist aus der europäischen Patentanmeldung 0 069 868 für eine Winkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einem drehbar auf der Nockenwelle angeordreten Antriebsrad bekannt.
  • Mit dieser Vorrichtung soll eine drehzahl- und lastabhängige Winkelverstellung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine erreicht werden, wobei über Impulsgeber und Sensoren eine Bezugswinkelstellung und eine Winkeldrehung der Motorkurbelwelle, die mit dem Antriebsrad verbunden ist, festgestellt und zu einen Stellwertsignal verarbeitet werden sollen.
  • Dieses Stellwertsignal wird dabei einem Einstellgerät, das von mehreren Antriebsmotoren antreibbar und dessen Stellung von einem Mehrgangspotentiometer als Istwertsignal angezeigt ist, aufgeschaltet. Diese Vorrichtung ist sehr aufwendig und kompliziert aufgebaut und benötigt die Bereitstellung einer beträchtlichen Verstell-Leistung. Auch die Istwerterfassung erscheint als zu ungenau, da der Istwert nicht direkt von der Nockenwelle angezeigt wird.
  • Aus der DE-A-20 32 581 ist eine weitere Vorrichtung zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten bekannt, bei der die Nockenwelle bei geringen Leistungen des Motors selbsttätig rückverstellt und bei größeren Leistungen vorverstellt wird. Hierfür weist eine Kopplungseinrichtung zwei motor-druckölbeaufschlagte Kolben in zylindrischen Bohrungen auf, die, gleichsinnig wirkend, eine Winkelverstellung bewirken sollen. Für die Rückstellung dieser Verstellung sind jedoch, abgesehen von der durch Ölaustritt zwischen den Kolben und Zylinder ermöglichten Rückstellung, keine Mittel angegeben, d. h. eine aktive Verstellung ist nur in eine Richtung möglich.
  • Ein in der DE-A-32 10 914. Fig. 7, beschriebener Gegenstand weist eine Nockenwelle mit durch doppelt-wirkenden Hydraulikzylinder in Axialrichtung verstellbarer Hülse auf, auf der ein Zahnrad drehbar gelagert, jedoch in Umfangsrichtung formschlüssig mit der Nockenwelle gekoppelt ist.
  • Das somit axial verschiebliche Zahnrad greift in ein schrägverzahntes außerachsiges Antriebsrad ein, wobei bei Verstellung Zähne als Gleitsteine in schrägen Zahnlücken gleiten und dabei eine Winkelverstellung zwischen Antriebs- und Zahnrad wirkten. Der Gegenstand ist somit nicht geeignet für einen Antrieb durch Ketten, Zahnriemen oder auch Zahnräder mit gerader Verzahnung.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der genannten Art so auszubilden, daß beim gattungsbildenden Gegenstand eine aktive Verstellung in entgegengesetzten Richtungen möglich ist, wobei der mechanische Aufwand in Grenzen gehalten ist. Darüber hinaus soll hierfür eine Erkennung bzw. Steuerung der Winkelverstellung mit hoher Genauigkeit ermöglicht werden.
  • Diese Aufgabe ist nach der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen werden Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung genannt.
  • Mit der Erfindung ist eine vielseitig verwendbare Vorrichtung zur Steuerung einer Kopplungseinrichtung verwirklicht worden, die mechanisch und hydraulisch sehr einfach aufgebaut ist. Durch direkt an den Kopplungsgliedern Welle und Antriebsrad angeordnete Impulsgeber ist eine genaue Verstellwinkelerkennung möglich geworden. Durch die digitale Aufzeichnung der die Winkelverstellung kennzeichnenden Referenz- bzw. Bezugssignale und der ausgezählten Istwertsignale ist eine Verknüpfung mit einer abgespeicherten Kennfeldsteuerung ohne Analog/Digital-Umwandlung gegeben. Die Winkelverstellung kann in jede Richtung erfolgen, ohne daß eine große Verstell-Leistung bereitgestellt werden muß.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführung einer Kopplungseinrichtung in einer Ansicht mit Teilschnitten,
    • Fig. 2 einen Querschnitt durch die Welle und das Antriebsrad nach Fig. 1,
    • Fig.3, 4 und 5 Teilschnitte einer Ausführungsvariante der Fig. 1,
    • Fig. 6 eine Verriegelung,
    • Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erkennung und Steuerung der Winkelverstellung,
    • Fig. 8 ein Blockschaltbild einer alternativen Schaltung.
  • Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung bestehend aus einem Lagerblock 1 mit zwei Lagerstellen 2, 3, in den eine aus zwei Teilen 4,5 gebaute Welle 6 eingesetzt ist, wobei ein Zentrierzapfen 7 des Wellenteils 4 gleichzeitig einen Lagerzapfen 8 eines eine Verzahnung 9 aufweisenden Antriebsrades 10 bildet. Das Wellenteil 4 weist im Bereich der Lagerstelle 2 zwei umlaufende Ölnuten 11, 12 auf, die mit zwei in der Lagerstelle 2 ausmündenden Ölbohrungen 13, 14 des Lagerbockes 1 fluchten. Jede dieser Bohrungen 13, 14 ist über je eine Drossel 15 mit einer Druckleitung 16 einer Ölpumpe 17 verbunden und weist eine Entlastungsbohrung 18, 19 auf, die von einem elektrisch tätigbaren Ventil 20, 21 kontrolliert wird und in ein Ölreservoir 22 ausmündet.
  • Von den Ölnuten 11, 12 geht jeweils eine Bohrung 23, 24 zu jeweils einem, wie aus Fig. 2 ersichtlich, einen Kolben 25 aufweisenden Zylinder 26, 27, wobei die beiden Zylinder 26, 27 symmetrisch angeordnet sind. In einer die Bohrungen 23, 24 verbindenden Querbohrung 28 ist ein beidseitig federbelasteter Schieber 29 angeordnet, der die Querschnitte der zu den Zylindern 26, 27 führenden Bohrungen 23, 24 verschließt, wenn Druckgleichheit in den Bohrungen 23, 24 herrscht, wobei die Stirnfläche: 30, 31 des Schiebers 29 über jeweils eine Leitung 32 aus einer der Bohrungen 23, 24 mit dem dort herrschenden Druck beaufschlagt sind.
  • Hierdurch wird erreicht, daß bei ungleichem Druck in den Bohrungen 23, 24, d. h. wenn eines der Ventile 20, 21 geöffnet ist, der Schieber 29 in die dann druckentlastete Bohrung eingeschoben ist, so daß die Querschnitte der Bohrungen 23, 24 geöffnet sind und Öl in einen der Zylinder 26, 27 hinein und aus dem anderen heraus fließen kann. Hierdurch wird eine entsprechende Verstellung der Kolben 25 erreicht, wobei der unter Druckeinwirkung aus dem Zylinder herausgedrückte Kolben 25 dann gegen eine Kugel 33 wirkt, die, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sich an in bezug auf einen konzentrischen Umfang zur Welle 6 tangential verlaufende Reaktionskräfte verursachende Flächen 34, 35 der Welle 6 und des Antriebsrades 10 abstützt, so daß eine Winkelverstellung erreicht wird. Die Winkelverstellung kann durch die symmetrisch angeordneten Zylinder 26, 27 in beide Richtungen erfolgen.
  • Die Welle 6 und das Antriebsrad 10 weisen Impulsgeber 36, 38 auf, die jeweils am äußeren Umfang angeordnet sind und auf am Lagerbock 1 befestigte Sensoren 37, 39 eirwirken sollen.
  • Fig. 3 zeigt als Teilansicht eine Ausführungsvariante der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, die gegenüber Fig. 1 Unterschiede aufweist. Die nicht näher behandelten und die mit den gleichen Nummern bezeichneten Bauteile sind mit denen der Fig. 1 und 2 identisch.
  • In Fig. 3 ist ein Wellenteil 40 dargestellt, das dem Wellenteil 4 der Fig. 1 entspricht und mit dem nicht dargestellten Wellenteil 5 die Welle 6 bildet, die in den aus der nicht dargestellten Lagerstelle 3 und einer dargestellte 41 bestehenden Lagerbock eingesetzt ist.
  • Das Wellenteil 40 weist eine in Axialrichtung mittig angeordnete Bohrung 42 mit einer mehrfach abgesetzten Buchse 43 auf, in der axial verschieblich ein Schieber 44 angeordnet ist, der durch einen drehfest an einer Abdeckhaube 45 befestigten Steller 46 über eine in den Schieber 44 eingeführte Stange 47 gegen die Kraft zweier Federn 48,49 verstellt werden kann, so daß drei definierte Schieberstellungen erreichbar sind, die als Mittelstellung in Fig. 3 und entgegengesetzte Endstellungen in Fig. 4 und 5 dargestellt sind. Schieber 44 steuert mit durch Freidrehungen 50, 51 gebildeten Zylinderabschnitten 52, 53 in der Buchse 43 angeordnete Steuerbohrungen 54, 55, die über außenliegende Nuten 56, 57 der Buchse 43 mit den zu Zylindern 26, 27 führenden Bohrungen 23, 24 verbunden sind. Der durch die Freidrehung 50 zwischen den Zylinderabschnitten 52, 53 bestehende Raum 58 steht über eine in der Buchse 43 angeordnete und in eine Nut 60 der Buchse 43 einmündende Bohrung 59 mit einer Entlastungsbohrung 61 in Verbindung, die stirnseitig aus dem Wellenteil 40 in den Raum innerhalb der Abdeckhaube 45 ausmündet.
  • Wellenteil 40 weist im Bereich der Lagerstelle 41 eine Ölnut 62 auf, die eine Druckölbohrung 63 überlagert, die mit der Pumpe in Verbindung steht, so daß Öl über die Ölnut 62 und Querbohrungen 64, 65 und eine Längsbohrung 66 im Wellenteil 40 zu zwischen Schieber 44 und Buchse 43 einerseits und Schieber 44 und Grund der Bohrung 42 andererseits gebildete Kammern 67, 68 strömen kann und dieser unter Druck setzt.
  • Bei der Schieberstellung nach Fig. 3 verschließen die Zylinderabschnitte 52, 53 die Steuerbohrungen 54, 55, so daß kein Öl in die oder aus den Zylindern strömen kann.
  • Es besteht somit der gleiche Zustand, wie er durch den Schieber 29 in Fig. 1 erreicht wird.
  • Nach Fig. 4 steht der Schieber 44 in der Endstellung, bei der ÖI aus Kammer 68 in die Steuerbohrung 55 und von dort zum Zylinder 27 strömen kann und gleichzeitig Öl aus dem Zylinder 26 abfließen, da die Zylinderabschnitte 52, 53 die Steuerbohrungen 54, 55 freigegeben haben. Das aus dem Zylinder 26 über die Steuerbohrung 54 und den Raum 58 in die Entlastungsbohrung 61 strömende Öl fließt in den Raum unterhalb der Abdeckhaube ab.
  • Fig. 5 zeigt den Schieber 44 in der entgegengesetzten Endstellung, bei der Öl über die Steuerbohrung 54 in den Zylinder 26 strömt und Öl aus dem Zylinder 27 über die Steuerbohrung 55 und die Entlastungsbohrung 61 abfließt.
  • Durch beide Endstellungen wird erreicht, daß der unter Druckeinwirkung aus dem Zylinder herausgedrückte Kolben 25, wie in Fig. 2 dargestellt und bereits beschrieben, gegen die Kugel 33 wirkt und dadurch die Winkelverstellung erfolgt.
  • Der Steiler 44 kann elektromagnetischer oder pneumatischer Art sein, wobei der pneumatische durch entsprechende Druckbeaufschlagung (ggfs. aus einem Rezipienten oder einer Druckquelle) über ein Elektroventil (nicht dargestellt) betätigbar wäre.
  • Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt des Wellenteils 4 bzw. 40 und des Antriebsrades 10, bei dem in einer der Endlagen der Winkelverstellung zwischen dem Antriebsrad 10 und der Welle 6 ein federbelastetes Verbindungselement 69 (Kolben) in eine Ausnehmung 70 (Bohrung) des Antriebsrades 10 eingerastet und dadurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebsrad 10 und der Welle 6 hergestellt ist. Diese Verbindung wird immer dann aufgehoben, wenn der jeweilige Zylinder mit Öldruck beaufschlagt ist, d. h. der Öldruck wirkt auf das gleichzeitig als Kolben ausgebildete Verbindungselement 69, so daß dieses gegen die Kraft einer Feder 71 bewegt wird und den Formschluß aufhebt. Nach erfolgter Verstellung wird ein erneuter Formschluß über das vom Öldruck im anderen Zylinder abhängig betätigte Verbindungselement 69 hergestellt, d. h., da dieser Zylinder druckentlastet ist, ist auch das als Kolben ausgebildete Verbindungselement 69 druckentlastet, so daß die Feder 71 eine Verstellung gegen das Antriebsrad 10 und Einrasten des Verbindungselementes 69 in die Ausnehmung 70 bewirkt, wenn diese in Überdeckung kommen.
  • Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild, aus dem die Schaltung zur Erkennung der Winkelverstellung und zur Steuerung der die Verstellung bewirkenden Ventile 20, 21 der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2 erkennbar ist.
  • Die Welle 6 und das Antriebsrad 10 sind als Kreise dargestellt und weisen die Impulsgeber 36, 38 auf, die bei Annäherung an die Sensoren 37, 39 in diesen ein Signal erzeugen.
  • Das Signal des Impulsgebers 36 des Anrtriebsrades 10 wird als Referenzsignal gewertet und entspricht der maximal möglichen Winkelverstellung.
  • Das Signal des Impulsgebers 38 der Welle 6 eilt als Istwertsignal bei der maximalen Winkelverstellung dem Referenzsignal voraus und weist dann eine dem Referenzsignal gleiche Zeitlänge auf. Hierbei ist vorgesehen, daß das Istwertsignal einen Zähler 40 aktiviert und daß das Referenzsignal einen weiteren Zähler 41 für die Signaldauer aktiviert und gleichzeitig den Zähler 40 mit dem Signalanfang stoppt. Während ihrer Aktivierung zählen die Zähler 40, 41 Takte eines mit konstanter Frequenz arbeitenden Taktgebers 42. Die Zählergebnisse werden einem Teiler 43 zugeführt, dessen Ergebnis als Verhältnis der Zählerergebnisse die Winkelverstellung zwischem dem 0- und dem Maximalwert erkennen läßt. Dieses Ergebnis kann in üblicher Weise mittels eines Korrekturwertspeichers 44 und ggfs. mittels weiterer Informationssignale (Drehzahl, Last etc.) in ein Korrektursignal verändert werden, das über einen Verstärker 45 den Ventilen 20, 21 als elektrisches Signal zugeführt werden kann.
  • Fig. 8 zeigt eine alternative Schaltung, wobei die Welle 6 eine Anzahl von Impulsgebern 38 aufweist, deren Signale über den Sensor 39 von einem zähler 46 so lange gezählt werden, bis der Impulsgeber 36 des Antriebsrades 10 über den Sensor 37 ein Signal erzeugt, das den Zähler 46 stoppt. Das Zählergebnis gibt Auskunft über die Winkelverstellung, da jedem Impuls eine bestimmte Winkelverstellung zugeordnet ist, und kann mittels eines Korrekturwertspeichers 47 und ggfs. mittels weiterer Informationssignale in ein Korrektursignal verändert werden, das über einen Verstärker 48 den Ventilen 20, 21 als elektrisches Signal zugeführt werden kann.
  • Die Schaltung nach Fig. 7 bzw. 8 ist ebenfalls in Verbindung mit der Vorrichtung nach Fig. 3 anwendbar, wobei die Vorrichtung dann jedoch keine Einrichtung nach Fig. 6 zur formschlüssigen Verbindung des Antriebsrades 10 und der Welle 6 in den Endlagen der Winkelverstellung benötigt. Das elektrische Signal wird bei Verwerdung eines elektromagnetischen Steller direkt diesem aufgeschaltet oder bei Verwerdung eines pneumatischen Stellers einem eine Leitungsverbindung zwischen den Steiler und einem Rezipienten oder einer Druckquelle steuernden Elektroventil.
  • Eine Arretierung der gewünschten Winkelverstellung ist durch die in Fig. 3 dargestellte Schieberstellung, bei der kein Öl in die oder aus den Zylindern strömen kann (hydr. Verriegelung), oder durch die formschlüssige Verbindung zwischen Antriebsrad 10 und Welle 6 gegeben.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Winkelverstellung einer Welle (6) gegenüber einen drehbar auf der Welle angeordnetem Antriehsrad (10), wobei die Verstellung durch hydraulische Mittel (Kolben (25) und Zylinder (26, 27) abhängig davon erfolgt, ob der Vorrichtung Drucköl zugeführt wird oder nicht, dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (6) mindestens ein Zylinderpaar (26, 27) aufweist und die jedem Zylinderpaar zugeordneten Kolben (25) zur aktiven Verstellung in entgegengesetzte Richtung bewegt werden,
daß in der Welle (6) ein 3-Punktschieber (29, 44) angeordnet ist, der die Verstellrichtung durch seine Endstellung bestimmt, in denen der jeweils betreffende Zylinder jedes Zylinderpaares (26, 27) mit einer Entlastungsbohrung (18, 19, 61) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der 3-Punktschieber (29, 44) in seiner Mittelstellung die Verbindungsbohrungen (23, 24) zu den Zylindern (26, 27) absperrt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der 3-Punktschieber (44) von einem Steller (46) elektromagnetisch betätigbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der 3-Punktschieber (44) von einem Steller (46) pneumatisch betätigbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzzeichnet, daß der 3-Punktschieber (29) abhängig von einer zwischen einer Druckölbohrung (13, 14) und einer Entlastungsbohrung (18, 19) bestehenden Druckdifferenz betätigbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsbohrung (18, 19) aus der Druckölbohrung (13, 14) gebildet ist, die durch ein jeweils vorhandenes elektrisch betätigbares Ventil (20, 21) mit dem Ölreservoir verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder (26, 27) je einen Kolben (25) aufweist, die unter Belastung an Kugeln (33) anliegen, die sich in bezug auf einen konzentrischen Umfang zur Welle (6) tangential verlaufende Reaktionskräfte verursachende Flächen (34, 35) der Welle (6) und des Antriebsrades (10) abstützen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in vorbestimmten Lagen der Winkelverstellung federbelastete Verbirdungselemente (69) (Kolben) in Ausnehmungen (70) des Antriebsrades (10) bzw. der Welle (6) einrasten und eine formschlüssige Verbindung zwischen Antriebsrad (10) und Welle (6) herstellen, die bei einem Wechsel der Endstellung des 3-Punktschiebers (29, 44) durch Druckölbeaufschlagung des Verbindungselelementes (69) (Kolben) aufgehoben wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steller (46) des 3-Punktschiebers (44) -in Verbindung mit bekannten Impulsgebern (36, 38) und Sensoren (37, 39) zur Erkennung der Stellung des Antriebsrades (10) und der Welle (6)- durch Korrektursignale geschaltet wird, die aus dem Verhältnis von durch die Impulsgeber (36, 38) und Sensoren (37, 39) während drehzahlsynchron wiederkehrender, gleichbleibender Zeitspannen festgestellten Referenz- und Istwertsignalen sowie gespeicherten Sollwerten gebildet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steller (46) des 3-Punktschiebers (44) -in Verbindung mit bekannten Impulsgebern (36, 38) und Sensoren (37, 39) zur Erkennung der Stellung des Antriebsrades (10) und der Welle (6)- durch Korrektursignale geschaltet wird, die aus einem durch die Impulsgeber (36, 38) und Sensoren (37, 39) festgestellten Bezugssignal und einem ausgezählten, einer bestimmten Winkelverstellung entsprechenden Istwertsignal sowie gespeicherten Sollwerten gebildet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (20, 21)- in Verbindung mit bekannten Impulsgebern (36, 38) und Sensoren (37, 39) zur Erkennung der Stellung des Antriebsrades (10) und der Welle (6)- durch Korrektursignale geschaltet werden, die aus dem Verhältnis von durch die Impulsgeber (36, 38) und Sensoren (37, 39) während drehzahlsynchron wiederkehrender, gleichbleibender Zeitspannen festgestellten Referenz- und Istwertsignalen sowie gespeicherten Sollwerten gebildet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (20, 21) -in Verbindung mit bekannten Impulsgebern (36, 38) und Sensoren (37, 39) zur Erkennung der Stellung des Antriebsrades (10) und der Welle (6)- durch Korrektursignale geschaltet werden, die aus einem durch die Impulsgeber (36, 38) und Sensoren (37, 39) festgestellten Bezugssignal und einem ausgezählten, einer bestimmten Winkelverstellung entsprechenden Istwertsignal sowie gespeicherten Sollwerten gebildet sind.
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