EP1136657A2 - Camshaft phasing device - Google Patents

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EP1136657A2
EP1136657A2 EP01890070A EP01890070A EP1136657A2 EP 1136657 A2 EP1136657 A2 EP 1136657A2 EP 01890070 A EP01890070 A EP 01890070A EP 01890070 A EP01890070 A EP 01890070A EP 1136657 A2 EP1136657 A2 EP 1136657A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gear
planet
camshaft
planet gear
electric motor
Prior art date
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Granted
Application number
EP01890070A
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German (de)
French (fr)
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EP1136657B1 (en
EP1136657A3 (en
Inventor
Siegfried Ing. Heer
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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 EP1136657A2 publication Critical patent/EP1136657A2/en
Publication of EP1136657A3 publication Critical patent/EP1136657A3/en
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Publication of EP1136657B1 publication Critical patent/EP1136657B1/en
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Expired - Lifetime 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a device for adjusting a camshaft an internal combustion engine with at least one Electric motor that opposes the adjustment of the camshaft via a planetary gear causes a drive wheel, wherein the planetary gear a first ring gear and has a second ring gear, and at least one first planet gear, which is in engagement with the first ring gear and at least one second planet gear, that is in engagement with the second ring gear and that is fixed with the first Planet gear is connected.
  • EP-A 0 903 471 describes a device for adjusting the camshaft Internal combustion engine known, which comprises a planetary gear.
  • the gear ratio the planetary gear is limited in this device, so a relatively large electric motor has to be used to apply the required adjustment torque.
  • the backlash has an effect of the planetary gear adverse to the operating noise and Life of the device.
  • DE 41 33 408 A shows a camshaft adjusting device with a planetary gear, which has two firmly connected ring gears, one have slightly different diameters.
  • Each of the ring gears stands engages with a planet gear, one of the planet gears with the camshaft and another is connected to the drive wheel.
  • the two ring gears are eccentric to the axis of the camshaft and the drive wheels in one Mounted sleeve, which in turn is rotatably mounted about the camshaft axis. If the sleeve rotates at the camshaft speed, there is no adjustment in relation to the drive wheel. By braking or accelerating the The sleeve can have a corresponding relative movement of the camshaft the drive wheel can be effected. With such a device, it is difficult to to master the occurring mass forces and it becomes the gears comparatively heavily used.
  • EP 0 143 368 A shows a shaft coupling system that has a relative adjustment between a drive shaft and a camshaft.
  • Two planetary gears are connected in series by the planet carrier are interconnected. The relative adjustment can thereby be accomplished that the two ring gears are concentrically arranged be twisted against each other. With this device, however, are also stationary Operating the planet gears in motion, causing corresponding losses and results in noise.
  • a gearbox as in GB 649 221 A is disclosed.
  • the object of the present invention is to avoid these disadvantages and to develop a device of the type described above so that a safe Adjustment is achieved with low losses, with the required torque should be as low as possible.
  • these tasks are solved in that several planetary gear sets are provided, each consisting of a first planet gear and a second planet gear that the drive gear with the first ring gear fixed is connected that the camshaft is firmly connected to the second ring gear, that a first gear ratio between the first planet gear and the first ring gear and a second gear ratio between the second planet gear the second ring gear slightly different from each other and that the first planet gear and the second planet gear are on one Planet carriers are mounted, which are concentric to the axis of the camshaft and the drive wheel is mounted.
  • An essential feature of the present invention is that in stationary operation, that is, when an adjustment of the Camshaft takes place, there is no rolling of the planet gears in the ring gears.
  • the electric motor can basically as a moving Electric motor can be designed, as described in EP 0 903 471 A. or as a fixed electric motor, as in the DE 41 10 195 A is shown.
  • the housing of the electric motor firmly with the camshaft or the drive shaft is connected and that the electric motor is supplied with power via slip rings becomes.
  • a standstill of the electric motor means that no adjustment of the camshaft relative to the drive wheel causes becomes. Stationary operation is thus possible in a simple manner.
  • the stator of the electric motor is fixed to the housing.
  • the Electric motor run at a speed that is proportional to the camshaft speed is. An adjustment is made by acceleration or deceleration of the electric motor.
  • the backlash can be reduced or completely in a simple way be avoided that the planetary sets are arranged movably in the radial direction are. In this way, the noise level can be further reduced.
  • the planetary gear sets are designed to be pressed against the ring gears by a spring.
  • a particularly advantageous design variant of the invention is characterized in that the housing of the electric motor on the planet carrier is attached.
  • the electric motor runs as a whole around the camshaft axis, preferably the axes of the planet gears coincide with the axis of the electric motor.
  • the invention provides that the electric motor carries a pinion that with the first planet gear or the second planet gear is engaged.
  • a fixed electric motor can be used favorably can be controlled without the use of slip rings.
  • first planet gear and the second planet gear in one piece and with the same Teeth are formed and that at least one ring gear a profile shift having.
  • This allows the first planet gear and the second planet gear be practically indistinguishable as a single gear.
  • the pinion of the electric motor can engage in both planet gears, whereby a particularly favorable strength is achieved training.
  • the different profile displacement of the ring gears results in a different one virtual roll diameter. It is particularly advantageous in this Relationship when the number of teeth of the first planet gear and the second Planetary gear are the same and that the number of teeth of the first ring gear and the second ring gear are slightly different, the difference preferably makes up exactly as many teeth as planetary sets provided are.
  • the Ring gears have 100 or 102 teeth, whereby the gear ratios Make little difference between the planet gear and the first or second ring gear. In this way, the gear ratio between the electric motor and adjustment movement can be made very large.
  • Variant c is shown in the toothing diagram of FIG. 2. It is can be seen that the electric motor 8 is attached to the planet carrier and the planet gears 5, 6 drives directly. Depending on the existing force relationships can have between three and seven electric motors 8 and related planetary gear sets 12 may be provided, which are constructed from planet gears 5, 6. Around To minimize the backlash, 7 springs 9 can be provided in the planet carrier be that press the planetary gear sets 12 onto the ring gears 3, 4. The supply the electric motors 8 takes place in this solution via not shown Slip rings.
  • a stationary one drives Electric motor 8 directly on the planet carrier 7.
  • a camshaft adjustment is done by accelerating or decelerating the movement of the Electric motor 8 opposite the camshaft 1.
  • the electric motor 8 drives both can be fixed, as well as connected to the camshaft 1 can be via a pinion 11, the second planet gear 6.
  • the planet carrier is not shown in this figure to simplify the illustration. Because the pinion 11 has a small diameter, becomes a large transmission ratio reached.
  • the present invention makes it possible to adjust a camshaft in Relative to a drive wheel in a simple manner with relatively low adjustment torques to reach.
  • the friction losses are low and the noise level limited.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstellung einer Nockenwelle (1) einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit mindestens einem Elektromotor (8), der über ein Planetengetriebe die Verstellung der Nockenwelle (1) gegenüber einem Antriebsrad (2) bewirkt, wobei das Planetengetriebe ein erstes Hohlrad (3) und ein zweites Hohlrad (4) aufweist, sowie mindestens ein erstes Planetenrad (5), das mit dem ersten Hohlrad (3) in Eingriff steht und mindestens ein zweites Planetenrad (6), das mit dem zweiten Hohlrad in Eingriff steht und das fest mit dem ersten Planetenrad (5) verbunden ist. Eine effiziente Stellung mit geringen Verstellmomenten wird dadurch erreicht, dass mehrere Planetensätze (12) vorgesehen sind, die jeweils aus einem ersten Planetenrad (5) und einem zweiten Planetenrad (6) bestehen, dass das Antriebsrad (2) mit dem ersten Hohlrad (3) fest verbunden ist, dass die Nockenwelle (1) mit dem zweiten Hohlrad (4) fest verbunden ist, dass das erste Planetenrad (5) und das zweite Planetenrad (6) einen geringfügig unterschiedlichen Durchmesser aufweisen und dass das erste Planetenrad (5) und das zweite Planetenrad (6) auf einem Planetenträger (7) gelagert sind, der konzentrisch zur Achse der Nockenwelle (1) und des Antriebsrades (2) gelagert ist. <IMAGE>The invention relates to a device for adjusting a camshaft (1) of an internal combustion engine with at least one electric motor (8), which causes the camshaft (1) to be adjusted relative to a drive wheel (2) via a planetary gear, the planetary gear being a first Ring gear (3) and a second ring gear (4), as well as at least a first planet gear (5), which is in engagement with the first ring gear (3) and at least a second planet gear (6), which is in engagement with the second ring gear and which is firmly connected to the first planet gear (5). An efficient position with low adjustment torques is achieved in that several planetary gears (12) are provided, each consisting of a first planetary gear (5) and a second planetary gear (6), that the drive gear (2) with the first ring gear (3) is firmly connected that the camshaft (1) is firmly connected to the second ring gear (4), that the first planet gear (5) and the second planet gear (6) have a slightly different diameter and that the first planet gear (5) and that second planet gear (6) are mounted on a planet carrier (7) which is mounted concentrically to the axis of the camshaft (1) and the drive wheel (2). <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstellung einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit mindestens einem Elektromotor, der über ein Planetengetriebe die Verstellung der Nockenwelle gegenüber einem Antriebsrad bewirkt, wobei das Planetengetriebe ein erstes Hohlrad und ein zweites Hohlrad aufweist, sowie mindestens ein erstes Planetenrad, das mit dem ersten Hohlrad in Eingriff steht und mindestens ein zweites Planetenrad, das mit dem zweiten Hohlrad in Eingriff steht und das fest mit dem ersten Planetenrad verbunden ist.The present invention relates to a device for adjusting a camshaft an internal combustion engine with at least one Electric motor that opposes the adjustment of the camshaft via a planetary gear causes a drive wheel, wherein the planetary gear a first ring gear and has a second ring gear, and at least one first planet gear, which is in engagement with the first ring gear and at least one second planet gear, that is in engagement with the second ring gear and that is fixed with the first Planet gear is connected.

Aus der EP-A 0 903 471 ist eine Vorrichtung zur Verstellung der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine bekannt, die ein Planetengetriebe umfasst. Das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes ist jedoch bei dieser Vorrichtung beschränkt, sodass ein relativ großer Elektromotor eingesetzt werden muss, um das erforderliche Verstellmoment aufzubringen. Außerdem wirkt sich das Zahnflankenspiel des Planetengetriebes nachteilig auf das Betriebsgeräusch und die Lebensdauer der Vorrichtung aus.EP-A 0 903 471 describes a device for adjusting the camshaft Internal combustion engine known, which comprises a planetary gear. The gear ratio the planetary gear is limited in this device, so a relatively large electric motor has to be used to apply the required adjustment torque. In addition, the backlash has an effect of the planetary gear adverse to the operating noise and Life of the device.

Die DE 41 33 408 A zeigt eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Planetengetriebe, das zwei fest miteinander verbundene Hohlräder besitzt, die einen geringfügig unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Jedes der Hohlräder steht mit einem Planetenrad in Eingriff, wobei eines der Planetenräder mit der Nockenwelle und ein anderes mit dem Antriebsrad verbunden ist. Die beiden Hohlräder sind exzentrisch zur Achse der Nockenwelle und den Antriebsrädern in einer Hülse gelagert, die ihrerseits um die Nockenwellenachse drehbar gelagert ist. Wenn sich die Hülse mit der Drehzahl der Nockenwelle dreht, erfolgt keine Verstellung in Bezug auf das Antriebsrad. Durch Bremsen bzw. Beschleunigen der Hülse kann eine entsprechende Relativbewegung der Nockenwelle gegenüber dem Antriebsrad bewirkt werden. Bei einer solchen Vorrichtung ist es schwierig, die auftretenden Massenkräfte zu beherrschen und es werden die Verzahnungen vergleichsweise stark beansprucht.DE 41 33 408 A shows a camshaft adjusting device with a planetary gear, which has two firmly connected ring gears, one have slightly different diameters. Each of the ring gears stands engages with a planet gear, one of the planet gears with the camshaft and another is connected to the drive wheel. The two ring gears are eccentric to the axis of the camshaft and the drive wheels in one Mounted sleeve, which in turn is rotatably mounted about the camshaft axis. If the sleeve rotates at the camshaft speed, there is no adjustment in relation to the drive wheel. By braking or accelerating the The sleeve can have a corresponding relative movement of the camshaft the drive wheel can be effected. With such a device, it is difficult to to master the occurring mass forces and it becomes the gears comparatively heavily used.

Des weiteren zeigt die EP 0 143 368 A ein Wellenkopplungssystem, das eine Relativverstellung zwischen einer Antriebswelle und einer Nockenwelle ermöglicht. Dabei sind zwei Planetengetriebe hintereinander geschaltet, indem die Planetenträger miteinander verbunden sind. Die Relativverstellung kann dadurch bewerkstelligt werden, dass die beiden konzentrisch zueinander abgeordneten Hohlräder gegeneinander verdreht werden. Bei dieser Vorrichtung sind jedoch auch im stationären Betrieb die Planetenräder in Bewegung, was entsprechende Verluste und Geräuschentwicklung zur Folge hat. Ähnliches gilt für ein Getriebe, wie es in der GB 649 221 A offenbart ist.Furthermore, EP 0 143 368 A shows a shaft coupling system that has a relative adjustment between a drive shaft and a camshaft. Two planetary gears are connected in series by the planet carrier are interconnected. The relative adjustment can thereby be accomplished that the two ring gears are concentrically arranged be twisted against each other. With this device, however, are also stationary Operating the planet gears in motion, causing corresponding losses and results in noise. The same applies to a gearbox as in GB 649 221 A is disclosed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art so weiterzubilden, dass eine sichere Verstellung mit geringen Verlusten erreicht wird, wobei das erforderliche Drehmoment möglichst gering sein soll.The object of the present invention is to avoid these disadvantages and to develop a device of the type described above so that a safe Adjustment is achieved with low losses, with the required torque should be as low as possible.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, dass mehrere Planetensätze vorgesehen sind, die jeweils aus einem ersten Planetenrad und einem zweiten Planetenrad bestehen, dass das Antriebsrad mit dem ersten Hohlrad fest verbunden ist, dass die Nockenwelle mit dem zweiten Hohlrad fest verbunden ist, dass ein erstes Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Planetenrad und dem ersten Hohlrad und ein zweites Übersetzungsverhältnis zwischen dem zweiten Planetenrad dem zweiten Hohlrad geringfügig unterschiedlich voneinander sind und dass das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad auf einem Planetenträger gelagert sind, der konzentrisch zur Achse der Nockenwelle und des Antriebsrades gelagert ist. Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass im stationären Betrieb, das heißt dann, wenn eine Verstellung der Nockenwelle stattfindet, kein Abwälzen der Planetenräder in den Hohlrädern erfolgt. Auf diese Weise können die Verluste gering gehalten werden und auch die Geräuschentwicklung ist gering. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau kann ein hohes Übersetzungsverhältnis erreicht werden, so dass ein Elektromotor mit relativ geringem Drehmoment verwendet werden kann. Das Übersetzungsverhältnis wird dabei umso größer, je geringer der Unterschied des wirksamen Durchmessers der beiden Hohlräder ist. Der Elektromotor kann grundsätzlich als mitlaufender Elektromotor ausgebildet sein, wie dies in der EP 0 903 471 A beschrieben ist oder auch als feststehender Elektromotor, wie dies in der DE 41 10 195 A gezeigt ist. Indem mehrere Planetenräder in gleichmäßigen Winkelabständen um den Mittelpunkt angeordnet sind, ist es bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ohne besondere Maßnahmen möglich, eine Drehung ohne auftretende freie Massen oder Momente zu bewirken.According to the invention, these tasks are solved in that several planetary gear sets are provided, each consisting of a first planet gear and a second planet gear that the drive gear with the first ring gear fixed is connected that the camshaft is firmly connected to the second ring gear, that a first gear ratio between the first planet gear and the first ring gear and a second gear ratio between the second planet gear the second ring gear slightly different from each other and that the first planet gear and the second planet gear are on one Planet carriers are mounted, which are concentric to the axis of the camshaft and the drive wheel is mounted. An essential feature of the present invention is that in stationary operation, that is, when an adjustment of the Camshaft takes place, there is no rolling of the planet gears in the ring gears. In this way, the losses can be kept low and also the Noise development is low. Due to the construction according to the invention, a high gear ratio can be achieved, so that an electric motor with relative low torque can be used. The gear ratio the smaller the difference in the effective diameter becomes, the larger of the two ring gears. The electric motor can basically as a moving Electric motor can be designed, as described in EP 0 903 471 A. or as a fixed electric motor, as in the DE 41 10 195 A is shown. By placing several planet gears at regular angular intervals are arranged around the center, it is in the invention Training possible without special measures, a rotation without to cause occurring free masses or moments.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse des Elektromotors fest mit der Nockenwelle oder der Antriebswelle verbunden ist und dass der Elektromotor über Schleifringe mit Strom versorgt wird. Bei einer solchen Ausführungsvariante bedeutet ein Stillstand des Elektromotors, dass keine Verstellung der Nockenwelle gegenüber dem Antriebsrad bewirkt wird. Ein stationärer Betrieb ist damit auf einfache Weise möglich. In a preferred embodiment variant of the invention it is provided that the housing of the electric motor firmly with the camshaft or the drive shaft is connected and that the electric motor is supplied with power via slip rings becomes. In such an embodiment variant, a standstill of the electric motor means that no adjustment of the camshaft relative to the drive wheel causes becomes. Stationary operation is thus possible in a simple manner.

Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass der Stator des Elektromotors gehäusefest angeordnet ist. Bei einer solchen Ausführungsvariante muss der Elektromotor mit einer Drehzahl laufen, die proportional der Nockenwellendrehzahl ist. Eine Verstellung erfolgt dabei durch Beschleunigung oder Verzögerung des Elektromotors.Alternatively, it can also be provided that the stator of the electric motor is fixed to the housing. In such an embodiment, the Electric motor run at a speed that is proportional to the camshaft speed is. An adjustment is made by acceleration or deceleration of the electric motor.

Das Zahnflankenspiel kann auf einfache Weise dadurch verringert oder völlig vermieden werden, dass die Planetensätze in Radialrichtung beweglich angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Geräuschentwicklung weiter verringert werden. Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Planetensätze durch eine Feder an die Hohlräder andrückbar ausgebildet sind.The backlash can be reduced or completely in a simple way be avoided that the planetary sets are arranged movably in the radial direction are. In this way, the noise level can be further reduced. In this context, it is particularly preferred if the planetary gear sets are designed to be pressed against the ring gears by a spring.

Eine konstruktiv besonders begünstigte Ausführungsvariante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Elektromotors am Planetenträger befestigt ist. Bei dieser Ausführungsvariante läuft der Elektromotor als Ganzes um die Nockenwellenachse um, wobei vorzugsweise die Achsen der Planetenräder mit der Achse des Elektromotors zusammenfallen. Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Elektromotor ein Ritzel trägt, das mit dem ersten Planetenrad oder dem zweiten Planetenrad in Eingriff steht. Auf diese Weise kann begünstigt ein feststehender Elektromotor verwendet werden, der ohne die Verwendung von Schleifringen angesteuert werden kann.A particularly advantageous design variant of the invention is characterized in that the housing of the electric motor on the planet carrier is attached. In this variant, the electric motor runs as a whole around the camshaft axis, preferably the axes of the planet gears coincide with the axis of the electric motor. Another variant the invention provides that the electric motor carries a pinion that with the first planet gear or the second planet gear is engaged. To this A fixed electric motor can be used favorably can be controlled without the use of slip rings.

In einer besonderen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad einstückig und mit der gleichen Verzahnung ausgebildet sind und dass mindestens ein Hohlrad eine Profilverschiebung aufweist. Dadurch können das erste Planetenrad und das zweite Planetenrad praktisch ununterscheidbar als einziges Zahnrad ausgebildet sein. Auf diese Weise kann das Ritzel des Elektromotors in beide Planetenräder eingreifen, wodurch eine festigkeitsmäßig besonders günstige Ausbildung erreicht wird. Durch die unterschiedliche Profilverschiebung der Hohlräder ergibt sich ein unterschiedlicher virtueller Abrolldurchmesser. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Zähnezahlen des ersten Planetenrades und des zweiten Planetenrades gleich sind und dass die Zähnezahlen des ersten Hohlrades und des zweiten Hohlrades geringfügig unterschiedlich sind, wobei der Unterschied vorzugsweise genau so viele Zähne ausmacht wie Planetensätze vorgesehen sind. Sind beispielsweise zwei Planetensätze vorgesehen, so können die Hohlräder 100 bzw. 102 Zähne aufweisen, wodurch sich die Übersetzungsverhältnisse zwischen Planetenrad und erstem bzw. zweitem Hohlrad nur wenig unterscheiden. Auf diese Weise kann das Übersetzungsverhältnis zwischen Elektromotor und Verstellbewegung sehr groß gemacht werden. In a special embodiment of the invention it is provided that the first planet gear and the second planet gear in one piece and with the same Teeth are formed and that at least one ring gear a profile shift having. This allows the first planet gear and the second planet gear be practically indistinguishable as a single gear. On in this way the pinion of the electric motor can engage in both planet gears, whereby a particularly favorable strength is achieved training. The different profile displacement of the ring gears results in a different one virtual roll diameter. It is particularly advantageous in this Relationship when the number of teeth of the first planet gear and the second Planetary gear are the same and that the number of teeth of the first ring gear and the second ring gear are slightly different, the difference preferably makes up exactly as many teeth as planetary sets provided are. If, for example, two planetary gear sets are provided, the Ring gears have 100 or 102 teeth, whereby the gear ratios Make little difference between the planet gear and the first or second ring gear. In this way, the gear ratio between the electric motor and adjustment movement can be made very large.

In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch die

Fig. 1
eine allgemeine Darstellung der wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die
Fig. 2 und 3
Verzahnungsdiagramme unterschiedlicher Ausführungsvarianten der Erfindung und die
Fig. 4
eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung im Längsschnitt.
The present invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiments illustrated in the figures. It shows schematically the
Fig. 1
a general representation of the essential parts of a device according to the invention, the
2 and 3
Gear diagrams of different embodiments of the invention and the
Fig. 4
a further embodiment of the invention in longitudinal section.

In der Fig. 1 ist schematisch eine allgemeine Situation dargestellt, die im wesentlichen für alle Ausführungsvarianten der Erfindung gilt. Eine Nockenwelle 1 wird durch ein Antriebsrad 2 angetrieben, das als Zahnriemenscheibe oder als Kettenrad ausgebildet sein kann. Das Antriebsrad 2 ist einstückig mit einem ersten Hohlrad 3 verbunden, während die Nockenwelle 1 mit einem zweiten Hohlrad 4 verdrehfest verbunden ist. Die Durchmesser d, D der Hohlräder 3, 4 sind geringfügig unterschiedlich, wobei beispielsweise der Durchmesser d des ersten Hohlrades 3 zwischen 96% und 98% des Durchmessers D des zweiten Hohlrades 4 betragen kann. Mit dem ersten Hohlrad 3 steht ein erstes Planetenrad 5 in Eingriff, das einstückig mit einem zweiten Planetenrad 6 ausgebildet ist, das mit dem zweiten Hohlrad 4 in Eingriff steht. Der aus dem ersten Planetenrad 5 und dem zweiten Planetenrad 6 gebildete Planetensatz 12 ist in einem Planetenträger 7 drehbar gelagert, der seinerseits auf der Nockenwelle 1 drehbar gelagert ist. Der Elektromotor zur Verstellung der Nockenwelle 1 ist in der Fig. 1 nicht dargestellt. Für die Anordnung des Elektromotors bestehen unter anderem folgende Ausführungsvarianten:

  • a) Das Gehäuse des Elektromotors ist auf der Nockenwelle gelagert und der Elektromotor 8 verdreht den Planetenträger 7 in Bezug auf die Nockenwelle 1.
  • b) Der Elektromotor ist feststehend angeordnet und treibt den Planetenträger 7 an. Eine Verstellbewegung findet dann statt, wenn der Elektromotor 8 schneller oder langsamer läuft als die Nockenwelle 1.
  • c) Der Elektromotor 8 ist im Planetenträger 7 gelagert und treibt die Planetenräder 5 und 6 an.
  • d) Der Elektromotor 8 ist mit der Nockenwelle 1 verbunden und steht mit einem Planetenrad 5, 6 in Eingriff.
  • e) Der Elektromotor 8 ist feststehend und steht mit einem Planetenrad 5, 6 in Eingriff.
    • A general situation is shown schematically in FIG. 1, which essentially applies to all embodiment variants of the invention. A camshaft 1 is driven by a drive wheel 2, which can be designed as a toothed belt pulley or as a chain wheel. The drive gear 2 is connected in one piece to a first ring gear 3, while the camshaft 1 is connected to a second ring gear 4 in a rotationally fixed manner. The diameters d, D of the ring gears 3, 4 are slightly different, for example the diameter d of the first ring gear 3 can be between 96% and 98% of the diameter D of the second ring gear 4. A first planet gear 5 is in engagement with the first ring gear 3, which is formed in one piece with a second planet gear 6, which is in engagement with the second ring gear 4. The planetary gear set 12 formed from the first planet gear 5 and the second planet gear 6 is rotatably supported in a planet carrier 7, which in turn is rotatably supported on the camshaft 1. The electric motor for adjusting the camshaft 1 is not shown in FIG. 1. The following design variants exist for the arrangement of the electric motor:
  • a) The housing of the electric motor is mounted on the camshaft and the electric motor 8 rotates the planet carrier 7 in relation to the camshaft 1.
  • b) The electric motor is arranged stationary and drives the planet carrier 7. An adjustment movement takes place when the electric motor 8 runs faster or slower than the camshaft 1.
  • c) The electric motor 8 is mounted in the planet carrier 7 and drives the planet gears 5 and 6.
  • d) The electric motor 8 is connected to the camshaft 1 and is in engagement with a planet gear 5, 6.
  • e) The electric motor 8 is stationary and is in engagement with a planet gear 5, 6.

    • In dem Verzahnungsdiagramm von Fig. 2 ist die Variante c) dargestellt. Es ist ersichtlich, dass der Elektromotor 8 am Planetenträger befestigt ist und die Planetenräder 5, 6 direkt antreibt. Je nach den vorliegenden Kraftverhältnissen können zwischen drei und sieben Elektromotoren 8 und damit verbundene Planetensätze 12 vorgesehen sein, die aus Planetenrädern 5, 6 aufgebaut sind. Um das Zahnflankenspiel zu minimieren, könne im Planetenträger 7 Federn 9 vorgesehen sein, die die Planetensätze 12 an die Hohlräder 3, 4 andrücken. Die Versorgung der Elektromotoren 8 erfolgt bei dieser Lösung über nicht dargestellte Schleifringe.Variant c) is shown in the toothing diagram of FIG. 2. It is can be seen that the electric motor 8 is attached to the planet carrier and the planet gears 5, 6 drives directly. Depending on the existing force relationships can have between three and seven electric motors 8 and related planetary gear sets 12 may be provided, which are constructed from planet gears 5, 6. Around To minimize the backlash, 7 springs 9 can be provided in the planet carrier be that press the planetary gear sets 12 onto the ring gears 3, 4. The supply the electric motors 8 takes place in this solution via not shown Slip rings.

    Bei der schematischen Fig. 3 dargestellten Ausführungsvariante treibt ein stillstehender Elektromotor 8 den Planetenträger 7 direkt an. Eine Nockenwellenverstellung erfolgt durch ein Beschleunigen bzw. Verzögern der Bewegung des Elektromotors 8 gegenüber der Nockenwelle 1.In the embodiment shown schematically in FIG. 3, a stationary one drives Electric motor 8 directly on the planet carrier 7. A camshaft adjustment is done by accelerating or decelerating the movement of the Electric motor 8 opposite the camshaft 1.

    Bei der Ausführungsvariante von Fig. 4 treibt der Elektromotor 8, der sowohl feststehend ausgeführt sein kann, als auch mit der Nockenwelle 1 verbunden sein kann über ein Ritzel 11 das zweite Planetenrad 6 an. Der Planetenträger ist in dieser Figur zur Vereinfachung der Darstellung nicht abgebildet. Da das Ritzel 11 einen geringen Durchmesser aufweist, wird ein großes Übersetzungsverhältnis erreicht.4, the electric motor 8 drives both can be fixed, as well as connected to the camshaft 1 can be via a pinion 11, the second planet gear 6. The planet carrier is not shown in this figure to simplify the illustration. Because the pinion 11 has a small diameter, becomes a large transmission ratio reached.

    Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Verstellung einer Nockenwelle in Bezug auf ein Antriebsrad auf einfache Weise mit relativ geringen Verstellmomenten zu erreichen. Die Reibungsverluste sind gering und die Geräuschentwicklung begrenzt.The present invention makes it possible to adjust a camshaft in Relative to a drive wheel in a simple manner with relatively low adjustment torques to reach. The friction losses are low and the noise level limited.

    Claims (10)

    Vorrichtung zur Verstellung einer Nockenwelle (1) einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit mindestens einem Elektromotor (8), der über ein Planetengetriebe die Verstellung der Nockenwelle (1) gegenüber einem Antriebsrad (2) bewirkt, wobei das Planetengetriebe ein erstes Hohlrad (3) und ein zweites Hohlrad (4) aufweist, sowie mindestens ein erstes Planetenrad (5), das mit dem ersten Hohlrad (3) in Eingriff steht und mindestens ein zweites Planetenrad (6), das mit dem zweiten Hohlrad in Eingriff steht und das fest mit dem ersten Planetenrad (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Planetensätze (12) vorgesehen sind, die jeweils aus einem ersten Planetenrad (5) und einem zweiten Planetenrad (6) bestehen, dass das Antriebsrad (2) mit dem ersten Hohlrad (3) fest verbunden ist, dass die Nockenwelle (1) mit dem zweiten Hohlrad (4) fest verbunden ist, dass ein erstes Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Planetenrad (5) und dem ersten Hohlrad (3) und ein zweites Übersetzungsverhältnis zwischen dem zweiten Planetenrad (6) dem zweiten Hohlrad (4) - geringfügig unterschiedlich voneinander sind und dass das erste Planetenrad (5) und das zweite Planetenrad (6) auf einem Planetenträger (7) gelagert sind, der konzentrisch zur Achse der Nockenwelle (1) und des Antriebsrades (2) angeordnet ist.Device for adjusting a camshaft (1) of an internal combustion engine with at least one electric motor (8), which causes the camshaft (1) to be adjusted relative to a drive wheel (2) via a planetary gear, the planetary gear being a first ring gear (3) and has a second ring gear (4), and at least a first planet gear (5) which is in engagement with the first ring gear (3) and at least a second planet gear (6) which is in engagement with the second ring gear and which is fixed to the is connected to the first planet gear (5), characterized in that a plurality of planetary gears (12) are provided, each consisting of a first planet gear (5) and a second planet gear (6), that the drive gear (2) with the first ring gear (3 ) is firmly connected that the camshaft (1) with the second ring gear (4) is firmly connected, that a first transmission ratio between the first planet gear (5) and the first ring gear (3) and a z wide transmission ratio between the second planet gear (6) and the second ring gear (4) - are slightly different from one another and that the first planet gear (5) and the second planet gear (6) are mounted on a planet carrier (7) which is concentric with the axis of the camshaft (1) and the drive wheel (2) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Elektromotors (8) fest mit der Nockenwelle (1) oder der Antriebswelle verbunden ist und dass der Elektromotor (8) über Schleifringe mit Strom versorgt wird.Device according to claim 1, characterized in that the housing of the electric motor (8) is fixedly connected to the camshaft (1) or the drive shaft and that the electric motor (8) is supplied with current via slip rings. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator des Elektromotors (8) gehäusefest angeordnet ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the stator of the electric motor (8) is arranged fixed to the housing. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetensätze (12) in Radialrichtung beweglich angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the planetary gear sets (12) are arranged to be movable in the radial direction. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetensätze (12) durch Federn (9) an die Hohlräder (3, 4) andrückbar ausgebildet sind.Device according to claim 4, characterized in that the planetary gear sets (12) are designed to be pressed against the ring gears (3, 4) by springs (9). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Elektromotors (8) am Planetenträger (7) befestigt ist. Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the housing of the electric motor (8) is attached to the planet carrier (7). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (8) ein Ritzel (11) trägt, das mit dem ersten Planetenrad (5) oder dem zweiten Planetenrad (6) in Eingriff steht.Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the electric motor (8) carries a pinion (11) which is in engagement with the first planet gear (5) or the second planet gear (6). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Planetenrad (5) und das zweite Planetenrad (6) einstückig und mit der gleichen Verzahnung ausgebildet sind und dass mindestens ein Hohlrad (3, 4) eine Profilverschiebung aufweist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first planet gear (5) and the second planet gear (6) are formed in one piece and with the same toothing and that at least one ring gear (3, 4) has a profile shift. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähnezahlen des ersten Planetenrades (5) und des zweiten Planetenrades (6) gleich sind und dass die Zähnezahlen des ersten Hohlrades (3) und des zweiten Hohlrades (4) geringfügig unterschiedlich sind, wobei der Unterschied vorzugsweise genau so viele Zähne ausmacht wie Planetensätze (12) vorgesehen sind.Apparatus according to claim 8, characterized in that the number of teeth of the first planet gear (5) and the second planet gear (6) are the same and that the number of teeth of the first ring gear (3) and the second ring gear (4) are slightly different, the difference preferably makes up exactly as many teeth as planetary gear sets (12) are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen drei und sieben Planetensätze (12) vorgesehen sind, die jeweils aus einem ersten Planetenrad (5) und einem zweiten Planetenrad (6) bestehen, die einen geringfügig unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that between three and seven planetary gears (12) are provided, each consisting of a first planetary gear (5) and a second planetary gear (6), which have a slightly different diameter.
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