EP1114917A2 - Variable phasing device - Google Patents

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EP1114917A2
EP1114917A2 EP00890379A EP00890379A EP1114917A2 EP 1114917 A2 EP1114917 A2 EP 1114917A2 EP 00890379 A EP00890379 A EP 00890379A EP 00890379 A EP00890379 A EP 00890379A EP 1114917 A2 EP1114917 A2 EP 1114917A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotary member
camshaft
tension member
spindle
tension
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00890379A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1114917A3 (en
Inventor
Siegfried Ing. Heer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TCG Unitech AG
Original Assignee
TCG Unitech AG
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Filing date
Publication date
Application filed by TCG Unitech AG filed Critical TCG Unitech AG
Publication of EP1114917A2 publication Critical patent/EP1114917A2/en
Publication of EP1114917A3 publication Critical patent/EP1114917A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • F01L1/356—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 making the angular relationship oscillate, e.g. non-homokinetic drive

Definitions

  • the present invention relates to a transmission for adjusting a first rotary member opposite a second rotary member, with a drive shaft that is concentric to the first and second rotary members.
  • GB 2 243 203 A, WO 92/04532 and WO 92/00441 show camshaft adjusting devices, where between a drive wheel and the camshaft a flexible link or a lever arrangement is interposed.
  • the camshaft can be adjusted by means of a braking device.
  • Such devices increase fuel consumption because in the braking device Energy is dissipated. It can also drive camshafts briefly become negative, which in the known devices unintended switching operations.
  • EP 0 041 708 A EP 0 016 331 A and US 5,040,651 A, and described in US 2,005,655 A flexible couplings, in which the The elasticity of one or more cables is used to compensate for shocks. In this way, however, a camshaft adjustment device can be used cannot be realized.
  • No. 4,540,223 A also shows a mechanism for the electrical connection two components that can be rotated against each other. A transmission of torques is not technically feasible with such a device.
  • the object of the present invention is to avoid these disadvantages and a To create gears that are robust, with little or no play and that can be trained with very large reduction ratios.
  • the drive shaft is connected to a spindle is on which a tension member is wound, and that one end of the tension member is firmly connected to the first rotary member, and that the tension member around at least one deflection roller is deflected, which is fixed to the second rotary member connected is. Since the transmission according to the invention has no gears, there is no backlash. With appropriate material selection for the Traction means can be achieved that this is jerky due to its own elasticity Balances and dampens loads, so that even in rough operation long life is achieved.
  • the tension member is band-shaped. This enables transmission of high torques with low loads in the area of the deflection rollers.
  • the tension member is designed as a rope is.
  • the advantage of using a rope is that it is helical can be wound on the spindle, the winding diameter not changed.
  • both the distance of the attachment point of the tension member on first rotary member and the distance of the axis of the deflection roller from the common Axis is large compared to the diameter of the spindle. It is particularly favorable if the distance of the attachment point of the tension member from the common axis in a range between five times to fifty times, preferably between ten times and thirty times The diameter of the spindle is.
  • the Winding diameter depending on the length of the wound tape slightly changed. This leads, if no other measures are provided, to change the gear ratio over the adjustment range of the transmission. Furthermore, the gear ratio depends on the respective Angular position of the rotary links to each other. If such an effect is undesirable is, it can in particular be provided that in the first rotary member Area of the attachment point of the tension member a drain cam for guidance the tension member is formed. By appropriate training of the drain cam you can achieve that the gear ratio over the whole Adjustment range is approximately uniform. For special applications However, a targeted change can also be made by designing the drain cam the gear ratio over the adjustment range.
  • a particularly large transmission ratio can be achieved that the tension member is guided over several pulleys that alternate with are connected to the first rotary member and to the second rotary member.
  • the tension member is in the manner of a pulley back and forth between the pulleys led here.
  • the present invention relates to a device for adjusting the Camshaft of an internal combustion engine, in which the camshaft is adjustable relative to a drive wheel.
  • the camshaft is fixedly connected to the first rotary member and the drive wheel is firmly connected to the second rotary member.
  • the transmission described above is particularly suitable for use with devices suitable for adjusting camshafts.
  • the compact and at the same time robust Version with a large gear ratio and the backlash-free operation are excellent prerequisites for use in internal combustion engines internal combustion.
  • an electric motor for adjusting the camshaft is connected to the drive shaft of the transmission. It is advantageous in this context if a housing of the electric motor is fixed the camshaft or the drive wheel is connected.
  • the rotating electric motor for example via slip rings or contactless by induction controlled.
  • a first rotary member 1 is opposite one second rotary member 2, which is shown with broken lines, pivoted about an axis 3.
  • Concentric to axis 3 is one Spindle 4 provided on which a tension member 5 consisting of a steel strip or a steel cable is arranged to be wound up.
  • the tension member 5 is fixed connected to the spindle 4.
  • this extends Tension member 5 via a deflection roller 7, which is rotatable about an axis 7a on the second Rotary member 2 is arranged and further to a drain cam 8 which is fixed with the first rotary member 1 is connected.
  • the tension member 5 is fixed to the Drain cam 8 connected.
  • the tension member 5 wound on the spindle 4. Due to the resulting tension, the Tension members 1 and 2 rotated against each other so that the distance between the guide roller 7 and the drain cam 8 shortened. If, for example, that the first rotating member 1 is arranged fixed in space, the second Rotary member 2 rotated counterclockwise.
  • the gear ratio corresponds essentially to the double ratio of the respective Normal distance r of the tension member 5 in the area between the deflection roller 7 and the drain cam 8 from the axis 3 to the diameter D of the Spindle 4. If the tension member 5 is a steel band, the diameter D must be Spindle 4 corrected for the respective thickness of the roll in this calculation become.
  • Fig. 1 has a torque transmission allowed in one direction only.
  • a two-sided torque transmission the mirror-inverted arrangement of another tension member, not shown, is required.
  • spindles 4a and 4b are two spindles 4a and 4b provided which are in engagement with a pinion 10 via gear wheels 9a and 9b, which is firmly connected to the drive shaft 11. This way an additional one Reduction caused, which is multiplicative with the reduction linked to the actual transmission.
  • the spindles 4a, 4b are symmetrical to each other mounted in the second rotary member 2, which carries four deflection rollers 7.
  • On each of the spindles 4a, 4b is a pair of tension members 5aa, 5ab; 5ba, 5bb in opposite directions wound up and guided around a deflection roller 7.
  • On one first rotary member 1 are molded pins 12 with which the tension members 5aa, 5ab; 5ba, 5bb are connected.
  • a traction device 5 is based on the Spindle 4 successively around three guide rollers 7a, 7b and 7c and is ultimately on a pin 12 which is fixedly connected to the first rotary member 1 is attached.
  • the first and the third deflection roller 7a and 7c are on second rotary member 2 arranged while the second guide roller 7b with the first rotary member 1 is firmly connected.
  • 5 is in the In the sense of a pulley, a multiple translation is achieved, so that a total significantly increased reduction ratio is achieved.
  • By opposing Arrangement of a second tension member 5 can also transmit torque here can be achieved in both directions.
  • FIG. 6 schematically shows a device for adjusting the camshaft an internal combustion engine shown.
  • the camshaft is indicated at 20 and stands with a first rotary member 1 of the above Gear in connection.
  • the second rotary member 2 of the transmission is also available a drive wheel 21 in connection via which a toothed belt, not shown or a chain, not shown, is guided.
  • the drive shaft 11 is through an electric motor 22 which is connected to the drive wheel 21 in a rotationally fixed manner is and is supplied with power via slip rings 23.
  • the camshaft 20 When the electric motor 22 is not driven, the camshaft 20 also moves in the same direction the drive wheel 21 driven. By rotating the drive shaft the electric motor 22 can be adjusted in advance or readjusted by the camshaft 20 what the timing of the controlled by the camshaft 20, Valves of the internal combustion engine, not shown, changed. By the big one A reduction ratio of the transmission according to the invention is sufficient small electric motor 22 in order to apply the corresponding adjustment torques.
  • the gearbox according to the invention makes it possible in particular for the camshaft to adjust an internal combustion engine free of play, efficiently and quickly.
  • the gearbox is robust and of small size. The adjustment of tax times of valves allows fuel consumption and exhaust emissions lower from internal combustion engines.

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Abstract

The transmission includes a rotary member (1) carried in bearings with respect to a second rotary bearing (2) so as to be pivotal about an axis (3). A spindle (4) is provided which is concentric with the axis (3) and on which a pull member (5), consisting of a steel strip or of a steel cable, is arranged in such a manner that it may be wound on the axis. The pull member is firmly attached to the spindle. Starting from the spindle, the pull member extends past a deflection pulley (7) which is arranged on the second rotary member (2) so as to be pivotal about an axis (7a) to a drop cam (8) which is firmly connected to the first rotary member (1). Independent claims are included for a device for adjusting the phase angle shift of a camshaft of an internal combustion engine in which the camshaft is adjustable relative to a drive gear.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe zur Verstellung eines ersten Drehglieds gegenüber einem zweiten Drehglied, mit einer Antriebswelle, die konzentrisch zu dem ersten und dem zweiten Drehglied ist.The present invention relates to a transmission for adjusting a first rotary member opposite a second rotary member, with a drive shaft that is concentric to the first and second rotary members.

In der Antriebstechnik ist es in vielen Fällen erforderlich, zwei gegeneinander schwenkbare Bauteile gegen ein relativ großes Moment zu bewegen. Dabei ist es in gewissen Fällen erforderlich, dass das Antriebsmoment an einer Welle zur Verfügung gestellt wird, die koaxial zur Schwenkachse der beiden Bauteile ist. Ein bekanntes Getriebe dieser Art ist das sogenannte Harmonic-Drive-Getriebe. Bei einem solchen Getriebe steht ein flexibles elliptisches Zahnrad mit einem starren kreisförmigen Hohlrad in Eingriff. Eine Verformung des Zahnrades wird durch ein Spezialwälzlager mit einem elliptischen Innenring bewirkt. Ein sehr großes Untersetzungsverhältnis ergibt sich dadurch, dass die Zähnezahl des Zahnrades nur geringfügig kleiner ist als die des Hohlrades. Auf diese Weise ist es möglich durch ein einstufiges Getriebe bei kompakter Bauweise relativ große Momente zu übertragen. In der US 4,106.371 A und in der EP 0 773 106 A sind Funktion und Anwendungen solcher Getriebe beschrieben.In drive technology, it is often necessary to use two against each other to move pivotable components against a relatively large moment. It is in certain cases it is necessary that the drive torque on a shaft Is provided that is coaxial to the pivot axis of the two components. A well-known transmission of this type is the so-called harmonic drive transmission. In such a transmission there is a flexible elliptical gear with one rigid circular ring gear engaged. A deformation of the gear will caused by a special roller bearing with an elliptical inner ring. A very large reduction ratio results from the fact that the number of teeth of the Gear is only slightly smaller than that of the ring gear. That way it is possible thanks to a single-stage gearbox with a relatively compact design To transfer moments. In US 4,106,371 A and in EP 0 773 106 A Function and applications of such gears are described.

Bei stoßartigen Belastungen kann es jedoch bei Harmonic-Drive-Getrieben dazu kommen, dass die relativ fein ausgeführte Verzahnung beschädigt wird und/oder die in Eingriff befindlichen Zähne überspringen, wodurch die Funktion dieses Getriebes gestört wird.In the case of shock loads, however, this can also happen with harmonic drive gearboxes come that the relatively fine toothing is damaged and / or skip the engaged teeth, causing the function of this gearbox is disturbed.

Die GB 2 243 203 A, die WO 92/04532 und die WO 92/00441 zeigen Nockenwellen-Verstelleinrichtungen, bei denen zwischen einem Antriebsrad und der Nockenwelle ein flexibles Glied bzw. eine Hebelanordnung zwischengeschaltet ist. Über eine Bremsvorrichtung kann eine Verstellung der Nockenwelle bewirkt werden. Solche Vorrichtungen erhöhen den Kraftstoffverbrauch, da in der Bremsvorrichtung Energie dissipiert wird. Außerdem kann das Antriebsmoment von Nockenwellen kurzzeitig negativ werden, was bei den bekannten Vorrichtungen zu unbeabsichtigten Schaltvorgängen führen kann.GB 2 243 203 A, WO 92/04532 and WO 92/00441 show camshaft adjusting devices, where between a drive wheel and the camshaft a flexible link or a lever arrangement is interposed. The camshaft can be adjusted by means of a braking device. Such devices increase fuel consumption because in the braking device Energy is dissipated. It can also drive camshafts briefly become negative, which in the known devices unintended switching operations.

Aus der GB 497 749 A ist ein Getriebe zum Antrieb von Drehkondensatoren bekannt, bei dem ein großes Übersetzungsverhältnis über einen Seilzug erreicht wird. Eine Relativverstellung zweier beweglicher Bauteile ist jedoch nicht vorgesehen.From GB 497 749 A a transmission for driving variable capacitors is known, where a large gear ratio is achieved using a cable becomes. However, a relative adjustment of two moving components is not provided.

Ferner sind in der EP 0 041 708 A, der EP 0 016 331 A und der US 5,040,651 A, sowie in der US 2,005,655 A flexible Kupplungen beschrieben, bei denen die Elastizität von einem oder mehreren Seilzügen dazu benützt wird, Stöße auszugleichen. Eine Nockenwellen-Verstelleinrichtung kann auf diese Weise allerdings nicht realisiert werden.Furthermore, in EP 0 041 708 A, EP 0 016 331 A and US 5,040,651 A, and described in US 2,005,655 A flexible couplings, in which the The elasticity of one or more cables is used to compensate for shocks. In this way, however, a camshaft adjustment device can be used cannot be realized.

Die US 3,691,871 beschreibt ein Getriebe unter Verwendung eines Zugbandes, das verschiedene Wellen umschlingt. Da die Kraftübertragung im Wesentlichen auf Reibung beruht, können große Drehmomente nicht ohne die Gefahr einer Veränderung des Phasenwinkels übertragen werden, was die Verwendung zur Nockenwellenverstellung unmöglich macht. Ähnliches gilt für eine Lösung, wie sie in der WO 98/32993 A offenbart ist.US 3,691,871 describes a transmission using a tension band, that wraps around different waves. Because the power transmission essentially based on friction, large torques cannot be without the risk of Change in phase angle are transmitted, which is the use for Camshaft adjustment is impossible. The same applies to a solution like this is disclosed in WO 98/32993 A.

Weitere Lösungen unter Verwendung von Zugketten, die über verschiedene Kettenräder geschlungen sind, sind in der US 3,307,415 A, der DE 34 15 584 und der WO 95/21340 A beschrieben. Diesen Lösungen ist gemeinsam, dass bei größerer Belastung eine Dehnung der Kette zu erwarten ist, die zu einem unzulässigen Spiel führt. Außerdem sind solche Lösungen aufwendig und benötigen Bauraum, der in vielen Fällen nicht zur Verfügung steht.Other solutions using pull chains that have different sprockets are looped, are in US 3,307,415 A, DE 34 15 584 and WO 95/21340 A described. Common to these solutions is that with larger ones Strain of the chain is expected to result in an inadmissible Game leads. In addition, such solutions are complex and require installation space, which is not available in many cases.

Ferner zeigt die US 4,540,223 A einen Mechanismus zur elektrischen Verbindung zweier gegeneinander drehbarer Bauteile. Eine Übertragung von Drehmomenten ist mit einer solchen Vorrichtung in technisch sinnvoller Weise nicht möglich.No. 4,540,223 A also shows a mechanism for the electrical connection two components that can be rotated against each other. A transmission of torques is not technically feasible with such a device.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Getriebe zu schaffen, das robust ist, kein oder nur ein geringes Spiel aufweist und das mit sehr großen Untersetzungsverhältnissen ausgebildet werden kann.The object of the present invention is to avoid these disadvantages and a To create gears that are robust, with little or no play and that can be trained with very large reduction ratios.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Antriebswelle mit einer Spindel verbunden ist, auf der ein Zugglied aufgewickelt ist, und dass ein Ende des Zugglieds mit dem ersten Drehglied fest verbunden ist, und dass das Zugglied um mindestens eine Umlenkrolle umgelenkt ist, die mit dem zweiten Drehglied fest verbunden ist. Da das erfindungsgemäße Getriebe keinerlei Zahnräder aufweist, tritt auch kein Zahnflankenspiel auf. Bei entsprechender Materialauswahl für das Zugmittel kann erreicht werden, dass dieses durch die eigene Elastizität stoßartige Belastungen ausgleicht und dämpft, sodass auch bei rauem Betrieb eine lange Lebensdauer erzielt wird.According to the invention, it is provided that the drive shaft is connected to a spindle is on which a tension member is wound, and that one end of the tension member is firmly connected to the first rotary member, and that the tension member around at least one deflection roller is deflected, which is fixed to the second rotary member connected is. Since the transmission according to the invention has no gears, there is no backlash. With appropriate material selection for the Traction means can be achieved that this is jerky due to its own elasticity Balances and dampens loads, so that even in rough operation long life is achieved.

Eine gleichmäßige Drehmomentübertragung in beide Richtungen kann erreicht werden, wenn auf der Spindel zwei Zugglieder gegensinnig aufgewickelt sind, deren Enden jeweils mit dem ersten Drehglied fest verbunden sind und die jeweils über eine Umlenkrolle umgelenkt sind, die mit dem zweiten Drehglied fest verbunden ist.Even torque transmission in both directions can be achieved when two tension members are wound in opposite directions on the spindle, the ends of which are each firmly connected to the first rotary member and each are deflected via a deflection roller, which is fixed to the second rotary member connected is.

In einer besonders begünstigten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Zugglied bandförmig ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine Übertragung von hohen Drehmomenten bei geringen Belastungen im Bereich der Umlenkrollen.In a particularly advantageous embodiment variant of the invention, that the tension member is band-shaped. This enables transmission of high torques with low loads in the area of the deflection rollers.

Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass das Zugglied als Seil ausgebildet ist. Der Vorteil der Verwendung eines Seiles liegt darin, dass dieses schraubenförmig an der Spindel aufgewickelt werden kann, wobei sich der Wickeldurchmesser nicht verändert.Alternatively, it can also be provided that the tension member is designed as a rope is. The advantage of using a rope is that it is helical can be wound on the spindle, the winding diameter not changed.

Um ein besonders großes Untersetzungsverhältnis zu erzielen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass sowohl der Abstand des Befestigungspunktes des Zugglieds am ersten Drehglied als auch der Abstand der Achse der Umlenkrolle von der gemeinsamen Achse groß gegenüber dem Durchmesser der Spindel ist. Dabei ist es besonders günstig, wenn der Abstand des Befestigungspunktes des Zugglieds von der gemeinsamen Achse in einem Bereich zwischen dem fünffachen bis dem fünfzigfachen, vorzugsweise zwischen dem zehnfachen und dem dreißigfachen Durchmesser der Spindel liegt.In order to achieve a particularly large reduction ratio, it is preferred provided that both the distance of the attachment point of the tension member on first rotary member and the distance of the axis of the deflection roller from the common Axis is large compared to the diameter of the spindle. It is particularly favorable if the distance of the attachment point of the tension member from the common axis in a range between five times to fifty times, preferably between ten times and thirty times The diameter of the spindle is.

Bei Verwendung eines bandförmigen Zugmittels ist zu beachten, dass sich der Wickeldurchmesser in Abhängigkeit von der Länge des aufgewickelten Bandes leicht verändert. Dies führt, wenn ansonsten keine Maßnahmen vorgesehen sind, zu einer Veränderung des Übersetzungsverhältnisses über den Verstellbereich des Getriebes. Weiters hängt das Übersetzungsverhältnis von der jeweiligen Winkelstellung der Drehglieder zueinander ab. Falls ein solcher Effekt unerwünscht ist, kann insbesondere vorgesehen sein, dass am ersten Drehglied im Bereich des Befestigungspunktes des Zugglieds ein Ablaufnocken zur Führung des Zugglieds ausgebildet ist. Durch eine entsprechende Ausbildung des Ablaufnockens kann man erreichen, dass das Übersetzungsverhältnis über den gesamten Verstellbereich annähernd gleichmäßig ist. Für besondere Anwendungen kann jedoch auch durch die Gestaltung des Ablaufnockens eine gezielte Veränderung des Übersetzungsverhältnisses über den Verstellbereich bewirkt werden.When using a band-shaped traction device, please note that the Winding diameter depending on the length of the wound tape slightly changed. This leads, if no other measures are provided, to change the gear ratio over the adjustment range of the transmission. Furthermore, the gear ratio depends on the respective Angular position of the rotary links to each other. If such an effect is undesirable is, it can in particular be provided that in the first rotary member Area of the attachment point of the tension member a drain cam for guidance the tension member is formed. By appropriate training of the drain cam you can achieve that the gear ratio over the whole Adjustment range is approximately uniform. For special applications However, a targeted change can also be made by designing the drain cam the gear ratio over the adjustment range.

Ein besonders großes Übersetzungsverhältnis kann dadurch erreicht werden, dass das Zugglied über mehrere Umlenkrollen geführt ist, die abwechselnd mit dem ersten Drehglied und mit dem zweiten Drehglied verbunden sind. Das Zugglied ist dabei in der Art eines Flaschenzuges zwischen die Umlenkrollen hin und her geführt. A particularly large transmission ratio can be achieved that the tension member is guided over several pulleys that alternate with are connected to the first rotary member and to the second rotary member. The tension member is in the manner of a pulley back and forth between the pulleys led here.

Falls die Elastizität des Zugglieds nicht ausreicht einen völlig spielfreien Betrieb des Getriebes zu gewährleisten, kann ein Spannglied zur Vorspannung des Zugglieds vorgesehen sein.If the elasticity of the tension member is not sufficient, operation without play To ensure the transmission, a tendon for pretensioning the tension member be provided.

Weiters betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Verstellung der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, bei der die Nockenwelle gegenüber einem Antriebsrad verstellbar ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass ein Getriebe der oben beschriebenen Art verwendet wird, wobei die Nockenwelle mit dem ersten Drehglied fest verbunden ist und das Antriebsrad mit dem zweiten Drehglied fest verbunden ist.Furthermore, the present invention relates to a device for adjusting the Camshaft of an internal combustion engine, in which the camshaft is adjustable relative to a drive wheel. According to the invention provided that a transmission of the type described above is used, wherein the camshaft is fixedly connected to the first rotary member and the drive wheel is firmly connected to the second rotary member.

Das oben beschriebene Getriebe ist besonders für den Einsatz bei Vorrichtungen zur Verstellung von Nockenwellen geeignet. Die kompakte und gleichzeitig robuste Ausführung bei großem Übersetzungsverhältnis und der spielfreie Betrieb sind hervorragende Voraussetzungen für den Einsatz in Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung.The transmission described above is particularly suitable for use with devices suitable for adjusting camshafts. The compact and at the same time robust Version with a large gear ratio and the backlash-free operation are excellent prerequisites for use in internal combustion engines internal combustion.

Besonders günstig ist es dabei, wenn ein Elektromotor zur Verstellung der Nockenwelle mit der Antriebswelle des Getriebes in Verbindung steht. Vorteilhaft ist dabei in diesem Zusammenhang, wenn ein Gehäuse des Elektromotors fest mit der Nockenwelle oder dem Antriebsrad verbunden ist. Der mitdrehende Elektromotor wird beispielsweise über Schleifringe oder berührungslos durch Induktion angesteuert.It is particularly advantageous if an electric motor for adjusting the camshaft is connected to the drive shaft of the transmission. It is advantageous in this context if a housing of the electric motor is fixed the camshaft or the drive wheel is connected. The rotating electric motor for example via slip rings or contactless by induction controlled.

In der Folge wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
schematisch einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Getriebe;
Fig. 2
eine axonometrische Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung;
Fig. 3
eine axonometrische Darstellung des Getriebes von Fig. 2;
Fig. 4
eine seitliche Ansicht des Getriebes von Fig. 2 und 3;
Fig. 5
eine Darstellung entsprechend der Fig. 1 von einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung und
Fig. 6
schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verstellung der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine.
The invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiments illustrated in the figures. Show it:
Fig. 1
schematically shows a section through a transmission according to the invention;
Fig. 2
an axonometric exploded view of a further embodiment of the invention;
Fig. 3
an axonometric view of the transmission of Fig. 2;
Fig. 4
a side view of the transmission of Figures 2 and 3.
Fig. 5
a representation corresponding to FIG. 1 of a further embodiment of the invention and
Fig. 6
schematically an inventive device for adjusting the camshaft of an internal combustion engine.

Bei der Ausführungsvariante von Fig. 1 ist ein erstes Drehglied 1 gegenüber einem zweiten Drehglied 2, das mit unterbrochenen Linien dargestellt ist, schwenkbar um eine Achse 3 gelagert. Konzentrisch zu der Achse 3 ist eine Spindel 4 vorgesehen, auf der ein Zugglied 5, bestehend aus einem Stahlband oder einem Stahlseil aufwickelbar angeordnet ist. Bei 6 ist das Zugglied 5 fest mit der Spindel 4 verbunden. Ausgehend von der Spindel 4 erstreckt sich das Zugglied 5 über eine Umlenkrolle 7, die um eine Achse 7a drehbar am zweiten Drehglied 2 angeordnet ist und weiter zu einem Ablaufnocken 8, der fest mit dem ersten Drehglied 1 verbunden ist. Bei 8a ist das Zugglied 5 fest mit dem Ablaufnocken 8 verbunden.1, a first rotary member 1 is opposite one second rotary member 2, which is shown with broken lines, pivoted about an axis 3. Concentric to axis 3 is one Spindle 4 provided on which a tension member 5 consisting of a steel strip or a steel cable is arranged to be wound up. At 6, the tension member 5 is fixed connected to the spindle 4. Starting from the spindle 4, this extends Tension member 5 via a deflection roller 7, which is rotatable about an axis 7a on the second Rotary member 2 is arranged and further to a drain cam 8 which is fixed with the first rotary member 1 is connected. At 8a, the tension member 5 is fixed to the Drain cam 8 connected.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Getriebes lässt sich anhand von Fig. 1 folgendermaßen erklären:The function of the transmission according to the invention can be described as follows with reference to FIG. 1 to explain:

Bei Drehung der Spindel 4 in Richtung des Uhrzeigersinns wird das Zugglied 5 auf der Spindel 4 aufgewickelt. Durch die entstehende Zugspannung werden die Zugglieder 1 und 2 so gegeneinander verdreht, dass sich der Abstand zwischen der Umlenkrolle 7 und dem Ablaufnocken 8 verkürzt. Falls beispielsweise das erste Drehglied 1 raumfest angeordnet ist, wird auf diese Weise das zweite Drehglied 2 in Richtung entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn gedreht. Das Übersetzungsverhältnis entspricht im wesentlichen dem doppelten Verhältnis des jeweiligen Normalabstandes r des Zugglied 5 in dem Bereich zwischen der Umlenkrolle 7 und dem Ablaufnocken 8 von der Achse 3 zu dem Durchmesser D der Spindel 4. Falls das Zugglied 5 ein Stahlband ist, muss der Durchmesser D der Spindel 4 bei dieser Berechnung um die jeweilige Dicke des Wickels korrigiert werden.When the spindle 4 rotates in the clockwise direction, the tension member 5 wound on the spindle 4. Due to the resulting tension, the Tension members 1 and 2 rotated against each other so that the distance between the guide roller 7 and the drain cam 8 shortened. If, for example, that the first rotating member 1 is arranged fixed in space, the second Rotary member 2 rotated counterclockwise. The gear ratio corresponds essentially to the double ratio of the respective Normal distance r of the tension member 5 in the area between the deflection roller 7 and the drain cam 8 from the axis 3 to the diameter D of the Spindle 4. If the tension member 5 is a steel band, the diameter D must be Spindle 4 corrected for the respective thickness of the roll in this calculation become.

Es ist festzuhalten, dass das Getriebe von Fig. 1 eine Drehmomentübertragung nur in einer Richtung erlaubt. Für eine zweiseitige Drehmomentübertragung ist die spiegelverkehrte Anordnung eines weiteren nicht dargestellten Zugglieds erforderlich.It should be noted that the transmission of Fig. 1 has a torque transmission allowed in one direction only. For a two-sided torque transmission the mirror-inverted arrangement of another tension member, not shown, is required.

Bei der Ausführungsvariante der Fig. 2, 3 und 4 sind zwei Spindeln 4a und 4b vorgesehen, die über Zahnräder 9a und 9b mit einem Ritzel 10 in Eingriff stehen, das fest mit der Antriebswelle 11 verbunden ist. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Untersetzung hervorgerufen, die sich multiplikativ mit der Untersetzung des eigentlichen Getriebes verknüpft. Die Spindeln 4a, 4b sind symmetrisch zueinander in dem zweiten Drehglied 2 gelagert, das vier Umlenkrollen 7 trägt. Auf jeder der Spindeln 4a, 4b ist ein Paar von Zuggliedern 5aa, 5ab; 5ba, 5bb gegensinnig aufgewickelt und um jeweils eine Umlenkrolle 7 geführt. An einem ersten Drehglied 1 sind Zapfen 12 angeformt, mit denen die Zugglieder 5aa, 5ab; 5ba, 5bb verbunden sind.2, 3 and 4 are two spindles 4a and 4b provided which are in engagement with a pinion 10 via gear wheels 9a and 9b, which is firmly connected to the drive shaft 11. This way an additional one Reduction caused, which is multiplicative with the reduction linked to the actual transmission. The spindles 4a, 4b are symmetrical to each other mounted in the second rotary member 2, which carries four deflection rollers 7. On each of the spindles 4a, 4b is a pair of tension members 5aa, 5ab; 5ba, 5bb in opposite directions wound up and guided around a deflection roller 7. On one first rotary member 1 are molded pins 12 with which the tension members 5aa, 5ab; 5ba, 5bb are connected.

Bei Drehung der Antriebswelle 11 in einer Richtung werden beispielsweise die Zugglieder 5aa und 5ba von den Spindeln 4a und 4b abgewickelt und gleichzeitig die Zugglieder 5ab und 5bb aufgewickelt, wodurch zwischen den Drehgliedern 1, 2 ein Drehmoment erzeugt wird. Bei umgekehrter Drehung der Antriebswelle 11 wird eine Drehmoment in die Gegenrichtung erzeugt. When the drive shaft 11 rotates in one direction, for example Tension members 5aa and 5ba unwound from the spindles 4a and 4b and simultaneously the tension members 5ab and 5bb wound, whereby between the rotating members 1, 2 a torque is generated. With reverse rotation of the drive shaft 11 a torque is generated in the opposite direction.

Zwischen dem Ritzel 10 und den Zahnrädern 9a, 9b tritt zwar im allgemeinen ein Zahnflankenspiel auf, dieses wird aber durch das nachgeschaltete Getriebe um einen Faktor verkleinert, der dem Untersetzungsverhältnis entspricht. Dadurch sind im allgemeinen keine nachteiligen Wirkungen zu befürchten.Between the pinion 10 and the gears 9a, 9b occurs in general Backlash on teeth, but this is due to the downstream gearbox reduced a factor that corresponds to the reduction ratio. Thereby there are generally no adverse effects to fear.

Bei der Ausführungsvariante von Fig. 5 wird ein Zugmittel 5 ausgehend von der Spindel 4 nacheinander um drei Umlenkrollen 7a, 7b und 7c herumgeführt und ist letztlich an einem Zapfen 12, der fest mit dem ersten Drehglied 1 verbunden ist, befestigt. Die erste und die dritte Umlenkrolle 7a und 7c sind dabei am zweiten Drehglied 2 angeordnet, während die zweite Umlenkrolle 7b mit dem ersten Drehglied 1 fest verbunden ist. Durch die Anordnung von Fig. 5 wird im Sinne eines Flaschenzugs eine mehrfache Übersetzung erzielt, sodass ein insgesamt erheblich vergrößertes Untersetzungsverhältnis erreicht wird. Durch gegensinnige Anordnung eines zweiten Zugglieds 5 kann auch hier eine Drehmomentübertragung in beiden Richtungen erreicht werden.In the embodiment of FIG. 5, a traction device 5 is based on the Spindle 4 successively around three guide rollers 7a, 7b and 7c and is ultimately on a pin 12 which is fixedly connected to the first rotary member 1 is attached. The first and the third deflection roller 7a and 7c are on second rotary member 2 arranged while the second guide roller 7b with the first rotary member 1 is firmly connected. 5 is in the In the sense of a pulley, a multiple translation is achieved, so that a total significantly increased reduction ratio is achieved. By opposing Arrangement of a second tension member 5 can also transmit torque here can be achieved in both directions.

In der Fig. 6 ist schematisch eine Vorrichtung zur Verstellung der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung dargestellt. Die Nockenwelle ist mit 20 angedeutet und steht mit einem ersten Drehglied 1 des oben beschriebenen Getriebes in Verbindung. Das zweite Drehglied 2 des Getriebes steht mit einem Antriebsrad 21 in Verbindung, über das ein nicht dargestellter Zahnriemen oder eine nicht dargestellte Kette geführt ist. Die Antriebswelle 11 wird durch einen Elektromotor 22 angetrieben, der drehfest mit dem Antriebsrad 21 verbunden ist und über Schleifringe 23 mit Strom versorgt wird.6 schematically shows a device for adjusting the camshaft an internal combustion engine shown. The camshaft is indicated at 20 and stands with a first rotary member 1 of the above Gear in connection. The second rotary member 2 of the transmission is also available a drive wheel 21 in connection via which a toothed belt, not shown or a chain, not shown, is guided. The drive shaft 11 is through an electric motor 22 which is connected to the drive wheel 21 in a rotationally fixed manner is and is supplied with power via slip rings 23.

Bei nicht angetriebenen Elektromotor 22 wird die Nockenwelle 20 gleichläufig mit dem Antriebsrad 21 angetrieben. Durch eine Drehung der Antriebswelle durch den Elektromotor 22 kann eine Vor- bzw. Nachverstellung der Nockenwelle 20 bewirkt werden, was die Steuerzeiten der durch die Nockenwelle 20 gesteuerten, nicht dargestellten Ventile der Brennkraftmaschine verändert. Durch das große Untersetzungsverhältnis des erfindungsgemäßen Getriebes genügt ein relativ kleiner Elektromotor 22, um die entsprechenden Verstellmomente aufzubringen.When the electric motor 22 is not driven, the camshaft 20 also moves in the same direction the drive wheel 21 driven. By rotating the drive shaft the electric motor 22 can be adjusted in advance or readjusted by the camshaft 20 what the timing of the controlled by the camshaft 20, Valves of the internal combustion engine, not shown, changed. By the big one A reduction ratio of the transmission according to the invention is sufficient small electric motor 22 in order to apply the corresponding adjustment torques.

Durch das erfindungsgemäße Getriebe ist es insbesondere möglich, die Nockenwelle einer Brennkraftmaschine spielfrei, effizient und schnell zu verstellen. Das Getriebe ist dabei robust und von geringer Baugröße. Die Verstellung der Steuerzeiten von Ventilen ermöglicht es, den Kraftstoffverbrauch und die Abgasemission von Brennkraftmaschinen abzusenken.The gearbox according to the invention makes it possible in particular for the camshaft to adjust an internal combustion engine free of play, efficiently and quickly. The The gearbox is robust and of small size. The adjustment of tax times of valves allows fuel consumption and exhaust emissions lower from internal combustion engines.

Claims (12)

Getriebe zur Verstellung eines ersten Drehglieds (1) gegenüber einem zweiten Drehglied (2), mit einer Antriebswelle (11), die konzentrisch zu dem ersten und dem zweiten Drehglied (1, 2) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (11) mit einer Spindel (4, 4a, 4b) verbunden ist, auf der ein Zugglied (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) aufgewickelt ist, und dass ein Ende des Zugglieds (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) mit dem ersten Drehglied (1) fest verbunden ist, und dass das Zugglied (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) um mindestens eine Umlenkrolle (7; 7a, 7b, 7c) umgelenkt ist, die mit dem zweiten Drehglied (2) fest verbunden ist.Gearbox for adjusting a first rotary member (1) relative to a second rotary member (2), with a drive shaft (11) which is concentric with the first and the second rotary member (1, 2), characterized in that the drive shaft (11) with a spindle (4, 4a, 4b) is connected, on which a tension member (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) is wound, and that one end of the tension member (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) is connected to the first Rotary member (1) is fixedly connected, and that the tension member (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) is deflected around at least one deflection roller (7; 7a, 7b, 7c) which is fixedly connected to the second rotary member (2) . Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Spindel (4; 4a, 4b) zwei Zugglieder (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) gegensinnig aufgewickelt sind, deren Enden jeweils mit dem ersten Drehglied (1) fest verbunden sind und die jeweils über eine Umlenkrolle (7; 7a, 7b, 7c) umgelenkt sind, die mit dem zweiten Drehglied (2) fest verbunden ist.Transmission according to claim 1, characterized in that on the spindle (4; 4a, 4b) two tension members (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) are wound in opposite directions, the ends of which are each firmly connected to the first rotary member (1) and which are each deflected via a deflection roller (7; 7a, 7b, 7c) which is fixedly connected to the second rotary member (2). Getriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugglied (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) bandförmig ausgebildet ist.Transmission according to one of claims 1 or 2, characterized in that the tension member (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) is designed in the form of a band. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugglied (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) als Seil ausgebildet ist.Transmission according to one of claims 1 or 2, characterized in that the tension member (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) is designed as a rope. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Abstand des Befestigungspunktes des Zugglieds (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) am ersten Drehglied (1) als auch der Abstand der Achse der Umlenkrolle (7; 7a, 7b, 7c) von der gemeinsamen Achse (3) groß gegenüber dem Durchmesser (D) der Spindel ist.Transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that both the distance of the attachment point of the tension member (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) on the first rotary member (1) and the distance of the axis of the deflection roller (7; 7a, 7b, 7c) of the common axis (3) is large compared to the diameter (D) of the spindle. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Befestigungspunktes des Zugglieds (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) von der gemeinsamen Achse (3) in einem Bereich zwischen dem fünffachen bis dem fünfzigfachen, vorzugsweise zwischen dem zehnfachen und dem dreißigfachen Durchmesser (D) der Spindel (4) liegt.Transmission according to claim 5, characterized in that the distance of the attachment point of the tension member (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) from the common axis (3) in a range between five times to fifty times, preferably between ten times and thirty times Diameter (D) of the spindle (4). Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Drehglied (1) im Bereich des Befestigungspunktes des Zugglieds (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) ein Ablaufnocken (8) zur Führung des Zugglieds (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) ausgebildet ist. Transmission according to one of claims 1 to 6, characterized in that on the first rotary member (1) in the area of the attachment point of the tension member (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) a drain cam (8) for guiding the tension member (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) is formed. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugglied (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) über mehrere Umlenkrollen (7; 7a, 7b, 7c) geführt ist, die abwechselnd mit dem ersten Drehglied (1) und mit dem zweiten Drehglied (2) verbunden sind.Transmission according to one of claims 1 to 7, characterized in that the tension member (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) is guided over a plurality of deflection rollers (7; 7a, 7b, 7c) which alternate with the first rotary member (1) and are connected to the second rotary member (2). Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannglied zur Vorspannung des Zugglieds (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) vorgesehen ist.Transmission according to one of claims 1 to 8, characterized in that a tensioning member for prestressing the tension member (5; 5aa, 5ab; 5ba, 5bb) is provided. Vorrichtung zur Verstellung der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, bei der die Nockenwelle (20) gegenüber einem Antriebsrad (21) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9 vorgesehen ist, wobei die Nockenwelle (20) mit dem ersten Drehglied (1) fest verbunden ist und das Antriebsrad (21) mit dem zweiten Drehglied (2) fest verbunden ist.Device for adjusting the camshaft of an internal combustion engine, in which the camshaft (20) is adjustable relative to a drive wheel (21), characterized in that a transmission is provided according to one of claims 1 to 9, the camshaft (20) having the first rotary member (1) is fixedly connected and the drive wheel (21) is fixedly connected to the second rotary member (2). Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektromotor (22) zur Verstellung der Nockenwelle (20) mit der Antriebswelle (11) des Getriebes in Verbindung steht.Apparatus according to claim 10, characterized in that an electric motor (22) for adjusting the camshaft (20) is connected to the drive shaft (11) of the transmission. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse des Elektromotors (22) fest mit der Nockenwelle (20) oder dem Antriebsrad (21) verbunden ist.Apparatus according to claim 11, characterized in that a housing of the electric motor (22) is fixedly connected to the camshaft (20) or the drive wheel (21).
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