EP1549829A1

EP1549829A1 - Verstellvorrichtung

Info

Publication number: EP1549829A1
Application number: EP03748114A
Authority: EP
Inventors: Jan Klindworth
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2003-10-04
Publication date: 2005-07-06
Also published as: AU2003271698A1; WO2004035996A1; WO2004035995A1; US7316211B2; JP2006515917A; KR20050083734A; KR20050049532A; EP1552115A1; JP2006503237A; DE10247204A1; US20050280303A1; US20050268872A1; DE10247204B4; US7303499B2; AU2003267430A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung zum Verstellen zweier Bauteile (2, 3) relativ zueinander, die als Nockenwellenverstellung verwendet wird. Um bei einfacher und leichtgängiger Bedienbarkeit eine Selbsthemmung und zumindest weitgehend spielfreie, stufenlose Verstellung der zwei Bauteile mit hohem Wirkungsgrad zu gewährleisten, weist die Verstellvorrichtung aufein erstes Bauteil (2) mit in Umfangsrichtung beabstandeten Stegen (2.3, 22.3), zwischen denen Kammern (2.4) ausgebildet sind, ein zweites Bauteil (3) mit einer Innenverzahnung (3.2, 13.2), undmehrere Zähne (7, 27), die in Umfangsrichtung zueinander beabstandet in den Kammern (2.4) angeordnet sind, jeweils eine innere Anlagefläche (7.4) zur Anlage an einem exzentrischen Antriebsglied (6) und eine äussere Anlagefläche (7.5) zum Eingriff in die Innenverzahnung (3.2, 13.2) aufweisen, wobei bei Drehung einer Eingangswelle (4) von den Zähnen (7, 27) in den Kammern (2.4) Drehbewegungen um zu der Drehachse (A) der Bauteile (2, 3) parallele Drehachsen durchführbar sind.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Verstellvorrichtung

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Versteilvorrichtung zum Verstellen einer Nockenwelle gegenüber einem von einer Kurbelwelle angetriebenen Nockenwellenrad, wobei für den Verstellvorgang vorgesehene Bauteile jeweils am Nockenwellenrad und an der Nockenwelle angeordnet sind, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Als Versteilvorrichtungen können unter anderem Schrittmotoren verwendet werden, die eine Selbsthemmung und eine exakte, jedoch lediglich diskrete, d.h. nicht stufenlose Verstellung ermöglichen. Weiterhin kann zur Erreichung einer Selbsthemmung und hohen Untersetzung ein Schneckengetriebe verwendet werden. Schneckengetriebe weisen jedoch bei relativ großer Reibung einen niedrigen Wirkungsgrad auf und erfordern abriebfeste und wärmebe- ständige Materialien.

Die DE 195 08 328 A1 zeigt eine selbsthemmende Verstellvorrichtung zur Verdrehung zweier Beschlagteile relativ zueinander. Eines der beiden Beschlagteile weist eine Innenverzahnung auf, in die Riegel bzw. Zähne entlang einer ge- radlinigen, radialen Richtung einschiebbar sind. Die Zähne sind in Kammern zwischen Stegen des anderen Beschlagteils derartig geführt, dass genau die radiale Ein- und Auswärtsbewegung ermöglicht ist. Nach innen werden die Zähne auf einer Steuerfläche abgestützt, die als Außenfläche eines eiförmigen Steuergliedes ausgebildet ist. Bei Drehung des Steuergliedes werden die Zähne somit periodisch in radialer Richtung nach außen verschoben, wobei jeweils ein Eingriff einiger der Zähne in Zahnlücken erfolgt. Die äußeren Endabschnitte der Zähne und die Vertiefungen bzw. Zahnlücken der Innenverzahnung laufen nach außen hin sich verjüngend zu, so dass die Zähne beim außermittigen Einschieben in eine Vertiefung ein Drehmoment zwischen den Stegen des zweiten Beschlagteils und der Innenverzahnung des ersten Beschlagteils übertragen.

Nachteilhaft an dieser Verstellvorrichtung ist zum einen jedoch, dass nur eine teilweise Selbsthemmung erreicht wird. Wenn auf das die Innenverzahnung aufweisende Beschlagteil ein Drehmoment einwirkt, tragen zur selbsthemmenden Wirkung lediglich - je nach Eingriffssituation der Zähne - diejenigen ein oder zwei Zähne bei, die von den Zähnen der Innenverzahnung gegen den exzentrischen Bereich des Steuergliedes gedrückt werden. Die gegenüberlie- genden Zähne tragen ebenso wenig zur Selbsthemmung bei wie diejenigen Zähne, die in radial äußerer Stellung, d. h. formschlüssig in der Vertiefung, sind, und diejenigen Zähne, die in radial innerer Stellung sind, d. h. nicht in die Zahnlücken der Innenverzahnung eingreifen. Der eventuell nur eine Zahn, der zur selbsthemmenden Wirkung beitragen soll, kann jedoch zwischen dem An- griffspunkt der Innenverzahnung an seiner äußeren Anlagefläche und seiner an dem Steuerglied anliegenden inneren Anlagefläche eine nicht auf die Drehachse gerichtete Kraft von der Innenverzahnung auf das Steuerglied übertragen, die somit zur Übertragung eines Drehmomentes führt. Hierbei wird insbesondere bei Verwendung nur weniger Zähne auch keine formschlüssige Ver- riegelung zwischen der Innenverzahnung und den Stegen und somit - zumindest bei ungünstiger Eingriffsituation der Zähne - auch keine vollständige Selbsthemmung erreicht.

Weiterhin ist eine spielfreie Ausgestaltung einer derartigen Verstellvorrichtung problematisch. Die in radialer Richtung linear verschiebbaren Zähne gleiten mit ihren Seitenflächen an den Seitenflächen der Stege des zweiten Beschlagteils. Eine spielfreie Anordnung der Zähne zwischen den Stegen ist jedoch praktisch nicht möglich; zur Erreichung einer reibungsarmen Führung der Zähne zwi- sehen den Stegen ist vielmehr ein gewisses Übermaß erforderlich. Auch bei dem formschlüssigen Eingriff eines Zahnes in seiner radial äußeren Stellung in eine Vertiefung der Innenverzahnung wird letztlich aufgrund der fertigungstechnisch bedingten Toleranzen ein Spiel zwischen der Steuerfläche und dem Zahn verbleiben.

Nockenwellenverstellungen dienen insbesondere der drehzahl- und lastabhängigen Anpassung der Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile einer Brennkraftmaschine, um die Füllung zu verbessern. Der Antrieb der Nockenwelle erfolgt von der Kurbelwelle - z. B. über Zahnriemen, eine Rollenkette oder Stirnräder - auf ein Nockenwellenrad, mit dem die Nockenwelle verbunden ist. Die Nockenwellenverstellung erfolgt durch eine Verdrehung der Nockenwelle gegenüber dem Nockenwellenrad, wobei während der Verstellung weiterhin die Drehmomentübertragung gewährleistet sein muss. Daher sind Verstellvorrich- tungen mit hoher, stufenloser Einstellgenauigkeit und sicherer Selbsthemmung in sämtlichen Stellungen erforderlich. Hierzu wird bei herkömmlichen Nocken- wellenverstellvorrichtungen ein Steuerkolben in einer mit der Nockenwelle verbundenen Flanschwelle durch z. B. einen Hydraulikantrieb gegen eine Federkraft verstellt, wobei die Flanschwelle mit dem Nockenwellenrad und ggf. einem Stellkolben über Schrägverzahnungen verbunden sind. Eine derartige Ausbil- düng ist jedoch aufwendig, kostspielig und wartungsanfällig. Weiterhin sind aufwändige Zuführungsleitungen von einer zentralen Hydraulikpumpe im Fahrzeug erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstellvorrichtung zu schaffen, die bei einfacher und leichtgängiger Bedienbarkeit eine Selbsthemmung und zumindest weitgehend spielfreie, stufenlose Verstellung der zwei Bauteile gewährleistet. Vorteilhafterweise soll eine hohe Untersetzung erreichbar sein.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteran- Sprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.

Erfindungsgemäß führen die Zähne somit bei der Verstellbewegung Drehbewegungen durch. Diese Bewegungen der Zähne können im allgemeinen Über- lagerungen einer in radialer Richtung aus- und einwärts gerichteten linearen Bewegung und einer Rotationsbewegung der Zähne um jeweils eine zu der Drehachse der Bauteile parallelen Drehachse sein. Auf besonders bevorzugte Weise laufen die Zähne jeweils auf einer Kreisbogenbahn von ihrer inneren Anlage an dem Antriebsglied zu der äußeren Anlage an der Innenverzahnung und auf einer weiteren Kreisbogenbahn zurück.

Durch die erfindungsgemäßen Drehbewegungen der Zähne wird eine gute Anpassung der Form der Zähne und Stege sowie der Innenverzahnung an den Bewegungsablauf ermöglicht, der einen selbsthemmenden Eingriff eines Teils der Zähne ermöglicht. Hierbei wird insbesondere ein günstiger Übertragungswinkel zwischen dem beweglichen Zahn und der Innenverzahnung erreicht, bei dem die Kraftübertragung von dem beweglichen Zahn auf die Innenverzahnung mit einer kleinen radialen Komponente erfolgt, so dass ein hoher Wirkungsgrad erreichbar ist. Weiterhin wird insbesondere eine definierte Anlage eines Zahns an den beiden benachbarten Stegen ermöglicht, die zu einer Verringerung des Spiels führt.

Vorteilhafterweise wird hierbei in der radial äußersten Stellung eines Zahns keine Anlage an der Innenverzahnung erreicht, um auch in dieser Position eine definierte Anlage an den benachbarten Stegen zu gewährleisten. Die Kopplung der Zähne an die Innenverzahnung erfolgt somit an den bevorzugt schräg verlaufenden Zahnflanken der Innenverzahnung, wobei jeweils mindestens ein Zahn an einer in Drehrichtung vorderen bzw. hinteren Zahnflanke anliegt.

Als Antriebsglied für die Verstellung der Zähne ist vorteilhafterweise ein Exzenter vorgesehen. Hierzu kann an der Eingangswelle direkt eine außermittig angebrachte Kreisscheibe starr angebracht sein, an deren Außenfläche die Zähne mit ihren inneren Anlageflächen anliegen. Vorteilhafterweise ist jedoch ergänzend ein Exzenterring zwischen der Exzenterscheibe und den inneren An- lageflächen der Zähne vorgesehen. Der Exzenterring führt hierbei im Wesentlichen eine Taumelbewegung ohne Rotation durch, so dass ein Antrieb der Zähne im Wesentlichen ohne Reibschluss ihrer inneren Anlagefläche an dem Exzenterring ermöglicht wird. Die Zähne wälzen lediglich mit einer geringen Wälz- reibung auf dem Exzenterring ab, so dass ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird.

Um eine definierte Anlage der Zähne an dem Antriebsglied zu erreichen, sind diese vorteilhafterweise radial vorgespannt. Dies kann zum einen durch eine Vorspannung zur Drehachse hin erfolgen, die z. B. durch einen vorgespannten elastischen O-Ring, z. B. einen Gummiring, ausgeübt wird. Der O-Ring kann hierbei axiale Vorsprünge bzw. Bereiche der Zähne umgeben, wobei er z. B. auch durch Ausnehmungen der Zähne gelegt sein kann. Weiterhin kann eine Vorspannung nach außen erfolgen. Diese Vorspannung kann z. B. durch ein vorgespanntes Federelement erfolgen, das auf der Welle sitzt und die Exzenterscheibe in einer Richtung radial nach außen drückt. Das Federelement kann hierbei rein elastisch verformt werden oder unter teilweise plastischer Verformung in die Verstellvorrichtung eingebracht werden. Weiterhin ist eine radiale Vorspannung nach außen auch z. B. durch ein Übermaß möglich. Eine Vor- Spannung ist jedoch grundsätzlich nicht erforderlich.

Die Drehbewegung der Zähne kann in ihrem als unteren Totpunkt wirkenden radial inneren Umkehrpunkt vorteilhafterweise durch eine Steuerfläche eingeleitet werden. Die Steuerfläche kommt an den inneren Anlageflächen der Zäh- ne zur Anlage, wenn diese in ihren radial inneren Positionen sind. Hierdurch wird insbesondere eine Verklemmwirkung der Zähne in dem unteren Totpunkt ihrer Bewegung vermieden. Die Steuerfläche kann insbesondere ein Steuerverzahnungsbereich eines mit dem zweiten Bauteil drehfest verbundenen bzw. mit diesem einteilig ausgebildeten Steuerzahnrades sein. Als Steuerverzah- nung kann insbesondere eine Außenverzahnung dienen. Hierbei kommt die innere Anlagefläche eines Zahns mit Zahnlücken bzw. Vertiefungen der Außenverzahnung des zweiten Bauteils in Eingriff. Anstelle einer Außenverzahnung kann entsprechend auch eine Innenverzahnung vorgesehen sein. Der Zahn kann gemäß einer Ausführungsform um einen an dem ersten Bauteil definierten Drehpunkt verdreht werden, indem eine Nase des Zahns in eine entsprechende Führung in der Kammer zwischen den Stegen des anderen Bauteils eingreift. Die Führung verjüngt sich in radialer Richtung nach innen, um bei der radial inneren Stellung des Zahns den definierten Drehpunkt zu gewährleisten und bei radial äußeren Stellungen sowohl die einwärts gerichtete als auch die auswärts gerichtete Kreisbogenbahn zu ermöglichen, denen die Seitenflächen der Zähne in definierter Weise an Seitenflächen der Stege gleiten.

Alternativ hierzu können die Zähne und Stege auch Schulterbereiche aufweisen, die bei der Gleitbewegung der Zähne an den Stegen für die definierte Drehbewegung sorgen.

Weiterhin hierzu kann auch eine Steuerscheibe mit einer einen Reibschluss mit inneren Anlageflächen der Zähne bewirkenden Steuerfläche vorgesehen sein, die z. B. drehstarr mit der Eingangswelle bzw. dem Antriebsglied verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung ist robust und kann bei sicherer Selbsthemmung hohe Drehmomente übertragen und eine präzise Positionsverstellung gewährleisten. Durch den günstigen Übertragungswinkel zwischen dem bewegtem Zahn und der Innenverzahnung können hohe Wirkungsgrade erreicht werden. Vorteilhafterweise wird eine hohe Untersetzung erreicht, so dass sie die Verwendung von schnelllaufenden, kleinbauenden und kosten- günstigen Motoren mit geringem Ausgangsdrehmoment möglich ist.

Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung ist als Nockenweilen- Versteilvorrichtung ausgebildet, die die Nockenwelle gegenüber einem von der Kurbelwelle angetriebenen Nockenwellenrad verstellt. Hierbei ist lediglich für den Verstell Vorgang eine Betätigung der Eingangswelle erforderlich; aufgrund der Selbsthemmung ist keine Betätigung oder Bestromung in den jeweiligen Stellungen erforderlich.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Verstellvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt der Verstellvorrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 3 einen Längsschnitt der Verstellvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der zusammen montierten

Verstellvorrichtung;

Fig. 5a,b eine Vorderansicht und Seitenansicht eines in der Verstellvorrichtung verwendeten erfindungsgemäßen Zahns;

Fig. 6 einen Querschnitt mit Darstellung insbesondere der in die

Innenverzahnung eingreifenden Zähne;

Fig. 7 einen Querschnitt bzw. überlagerte Darstellung, insbesonde- re der in die Außenverzahnung eingreifenden Zähne;

Fig. 8a-d die Darstellung der Bewegung eines Zahns zwischen benachbarten Stegen;

Fig. 9a-d die Darstellung der Bewegung eines Zahns zwischen der Innen- und Außenverzahnung;

Fig. 10a-c Vorder-, Seiten- und Rückansicht des zweiten Bauteils;

Fig. 11a-c Vorder-, Seiten- und Rückansicht des ersten Bauteils;

Fig. 12 auseinander gezogene Darstellung der Vorrichtung zur Verstellung einer Nockenwelle; Fig. 13 einen Querschnitt einer Verstellvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Eine Verstellvorrichtung 1 weist gemäß Fig. 1 als erstes Bauteil ein erstes Flanschteil 2 auf, das über Befestigungslöcher 2.1 mit einer Nockwelle verbindbar ist. Das erste Flanschteil 2 weist ein mittleres Loch 2.2 und in Um- fangsrichtung zueinander beabstandete, in axialer Richtung vorstehende Stege 2.3 auf, zwischen denen Kammern 2.4 definiert sind. Ein als zweites Bauteil dienendes zweites Flanschteil 3 weist Befestigungslöcher 3.1 zur Anbringung an einem Nockenwellenrad und eine Innenverzahnung 3.2 mit Zähnen 3.3 und zwischen den Zähnen 3.3 ausgebildeten Vertiefungen 3.4 auf. Eine Eingangswelle 4 weist einen Vierkantbereich 4.1 auf, auf den an zwei gegenüberliegenden Seiten Abstandshalter 4.4 und an einer weiteren Seite ein elastisch (eventuell auch mit zusätzlicher plastischer Vorbiegung) gespanntes Spannfeder- element 4.3 aufgesetzt ist. Eine kreisförmige Scheibe 4.2 mit vierkantförmigem mittlerem Loch 4.5 ist auf die Abstandshalter 4.4 und das Spannfederelement 4.3 gesetzt. Die Scheibe 4.2 wird durch das Spannfederelement 4.3 radial nach außen gedrückt und dient in ihrer außermittigen Stellung als Exzenterscheibe 4.2. Die Abstandshalter 4.4 gleiten an dem Vierkantbereich 4.1 und/oder der Exzenterscheibe 4.2.

Ein Exzenterring 6 ist um die Exzenterscheibe 4.2 gelegt und führt bei Drehung der Eingangswelle 4 eine Taumelbewegung durch. Zähne 7 sind in Umfangs- richtung verteilt derartig angeordnet, dass sie mit inneren Anlageflächen 7.4 an dem Exzenterring 6 anliegen und sich von der Drehachse A weg erstrecken. Äußere Anlageflächen 7.5 der Zähne 7 greifen bei Drehung der Eingangswelle 4 in die Innenverzahnung 3.2 des zweiten Bauteils 3 ein. Durch die Vorspannung des Spannfederelementes 4.3 werden die Zähne 7 in die Innenverzahnung 3.2 gedrückt. Ein O-Ring 8 ist mit Vorspannung um axial vorstehende Vorsprünge 7.1 der Zähne 7 gelegt und bewirkt eine Anlage jedes Zahns 7 mit seiner inneren Anlagefläche 7.4 an der Außenseite des Exzenterrings 6. Grundsätzlich kann auch die Vorspannung durch den O-Ring 8 oder durch das Spannfederelement 4.3 (und die Vorsprünge 7.1 ) entfallen, da eine der beiden Vorspannungen ausreichend ist. Ein Spannring 10 dient zur Verpressung der Bauteile in axialer Richtung.

Die Führung der Zähne 7 in den Kammern 2.4 zwischen den Stegen 2.3 ist insbesondere aus Figur 2 und den Figuren 8 und 9 ersichtlich, da die Zähne 7 bei umlaufender Exzenterscheibe 4.2 jeweils in verschiedenen, aufeinander folgenden Eingriffspositionen sind. Der in Fig. 2 unterste Zähne 7 ist in der in radialer Richtung innersten Position, bei der er mit seiner äußeren Anlagefläche 7.5 an dem Scheitelpunkt eines Zahns 3.3 der Innenverzahnung 3.2 anliegt. Hierbei erstreckt sich der Zahn 7 genau in radialer Richtung. Der in Fig. 2 oberste Zahn 7 ist in seiner in radialer Richtung äußersten Position, bei der er in Eingriff mit einer Vertiefung 3.4 (Zahnlücke) der Innenverzahnung 3.2 ist. Dieser Zahn 7 sowie die anderen Zähne etwa der unteren Hälfte, die in Fig. 7 dargestellt sind, erfahren ein Drehmoment durch die Außenverzahnung 5.2, die in der als unteren Totpunkt der Ein- und Auswärtsbewegung der Zähne wirken- den innersten Position eine definierte Verkippung des Zahns bewirkt. Zwischen der innersten und äußersten Position bewegen sich die Zähne 7 auf Kreisbogenbahnen. Die Zähne 7 verjüngen sich gemäß Fig. 5 von der inneren Anlagefläche 7.4 zu der äußeren Anlagefläche 7.5, die wie gezeigt flach oder auch gewölbt ausgebildet sein kann. Seitenflächen 7.6 der Zähne weisen vorteilhafterweise konkave Seitenflächenbereiche 7.7 auf. Die Zähne 7 gleiten gemäß Fig. 8 mit ihren Seitenflächen 7.6, im Wesentlichen mit dem konkaven Seitenflächenbereich 7.7 an den Stegen 2.3. Die Stege 2.3 verjüngen sich zur Drehachse A hin, sind im wesentlichen dreieckig bzw. keilförmig ausgebildet und weisen vorteilhafterweise ebenfalls konkave Seitenflächenbereiche 2.6 auf.

In den Kammern 2.4 sind weiterhin Führungen 2.7 als Vertiefungen ausgebildet, in die axial vorstehende Nasen 7.9 der Zähne 17 eingreifen. Die Nasen 7.9 sind etwa in der Mitte der Zähne 7 angeordnet und erstrecken sich in axialer Richtung entgegen gesetzt zu den am unteren Ende der Zähne 7 angeordne- ten Vorsprüngen 7.1. Die Führungen 2.7 verjüngen sich zur Drehachse A hin, so dass die Nasen 7.9 in der innersten Position der Zähne 7 im Wesentliche spielfrei aufgenommen sind und einen definierten Drehpunkt für die Zähne 7 bilden. Die kreisbogenförmigen Auswärts- und Einwärtsbewegungen der Zähne 7 werden durch die Verbreiterung der Führungen 7.7 nach außen hin er- möglicht.

Das Außenzahnrad 5 ist drehsteif oder einteilig mit dem zweiten Flanschteil 3 ausgebildet. In den Darstellungen der Figuren 2 und 7 sind das Außenzahnrad 5 und der Exzenterring 6 überlagert eingezeichnet. Der Außenverzahnungsbe- reich 5.2 des Außenzahnrades 5 mit Zähnen 5.3 und dazwischen ausgebildeten Vertiefungen 5.4 (Zahnlücken) dient als Steuerfläche. Die Anzahl der Zahnlücken 5.4 der Außenverzahnung 5 kann z. B. um eins höher als die Anzahl der Zähne 7 und die Anzahl der Zähne 7 wiederum gleich der Anzahl der Ste- ge 12.3 und um eins weniger als die Anzahl der Zähne 3.3 der Innenverzahnung 3.2 des zweiten Flanschteils 3 sein. Die inneren Anlageflächen 7.4 der Zähne 7 kommen nahe ihrer radial inneren Position, d.h. bei den unteren Zähnen der Fig. 2 bzw. den in Fig. 7 gezeigten Zähnen 7, in Anlage an Seitenflanken der Zähne 5.3 des Außenzahnrades 5.

Durch die formschlüssige Aufnahme der inneren Anlageflächen 7.4 der Zähne 7 an dem Außenzahnrad 5 wird eine definierte Drehung der Zähne 7 in ihrer einem unteren Totpunkt entsprechenden innersten Position erreicht; alternativ hierzu ist auch eine reibschlüssige Anlage der Zähne 7 an einer mit z. B. der Eingangswelle 4 drehsteif verbundenen Steuerscheibe möglich. Es erfolgt eine fortwährende AbStützung der Zähne 7 auf dem als Antriebsglied wirkenden ^' Exzenterrings 6, durch die eine funktioneile Trennung der Antriebwirkung und der das Verdrehen bzw. Verkippen der Zähne bewirkenden Steuerfläche erreicht wird.

Gemäß der Ausführungsform der Fig. 12 ist das zweie Bauteil 20 einteilig mit der Nockenwelle und das erste Bauteil 30 einteilig mit dem Nockenwellenrad 30 ausgebildet.

Bei der in Fig. 18 gezeigten Ausführungsform entsprechen wesentliche Teile der ersten Ausführungsform und sind daher nicht detaillierter beschrieben. Die Verstellvorrichtung weist Zähne 27 mit seitlichen Schulterbereichen 27.1 und Stege 22.3 mit seitlichen Schulterbereichen 22.4 auf, die bei der Gleitbewegung der Zähne 27 aneinander zur Anlage kommen. Durch die Formgebung mit den Schulterbereichen kann die Bewegung der Zähne hinreichend definiert werden, so dass gegenüber der Ausführungsform der Fig. 1 bis 11 die Schlitz- Zapfen-Führung entfällt. Somit findet die gesamte Führung und Kraftübertragung in einer Ebene statt, wodurch z. B. auf die Zähne einwirkende Kippmo- mente aus der Ebene heraus vermieden werden. Auch bei dieser Ausführungsform ist als Steuerzahnrad ein Außenzahnrad 15 vorgesehen. Dieses erfasst mit seiner Außenverzahnung 15.2 die unteren Bereiche der Zähne 27.

Erfindungsgemäß kann das Außenzahnrad 5 bzw.15 auch von der Abtriebswel- le entkoppelt sein und z. B. frei drehend gelagert sein. Bei einer derartigen Anordnung treiben die Zähne 7 bzw. 27 das frei drehende Außenzahnrad 5 bei ihrer Einwärtsbewegung an und werden durch das Außenzahnrad gedreht.

Claims

Patentansprüche

1. Verstellvorrichtung zum Verstellen einer Nockenwelle (20) gegenüber einem von einer Kurbelwelle angetriebenen Nockenwellenrad (30), wobei für den Verstell Vorgang vorgesehene Bauteile (2, 3) jeweils am Nockenwellenrad (30) und an der Nockenwelle (20) angeordnet sind, und die Verstellvorrichtung weiterhin aufweist eine Eingangswelle (4), ein durch die Eingangswelle antreibbares exzentrisches Antriebsglied

(4.2, 6), ein erstes Bauteil (2) mit in Umfangsrichtung beabstandeten Stegen (2.3, 22.3), zwischen denen Kammern (2.4) ausgebildet sind, ein zweites Bauteil (3) mit einer Innenverzahnung (3.2, 13.2), und mehrere Zähne (7, 27), die in Umfangsrichtung zueinander beabstandet in den Kammern (2.4) angeordnet sind, jeweils eine innere Anlagefläche

(7.4) zur Anlage an dem Antriebsglied (6) und eine äußere Anlagefläche

(7.5) zum Eingriff in die Innenverzahnung (3.2, 13.2) aufweisen und bei Drehung der Eingangswelle (4) in radialer Richtung verstellbar sind, wobei bei Drehung der Eingangswelle (4) die Bauteile (2, 3) unter Eingriff der Zähne (7, 27) in die Stege (22.3) und in die Innenverzahnung (3.2) selbsthemmend relativ zueinander verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei Drehung der Eingangswelle (4) von den Zähnen (7, 27) in den Kam- mern (2.4) Drehbewegungen um zu der Drehachse (A) der Bauteile (2, 3) parallele Drehachsen durchführbar sind.

2. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei

Drehung der Eingangswelle (4) jeder Zahn (7, 27) jeweils auf einer ersten kreisbogenförmigen Bahn radial nach innen und nachfolgend auf einer zweiten kreisbogenförmigen Bahn radial nach außen führbar ist.

3. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerfläche (5.2) zum Eingriff in die Zähne (7, 27) vorgesehen ist, wobei durch die Steuerfläche (5.2) Drehmomente auf die Zähne (7) zur Durchführung der Drehbewegungen ausübbar sind.

4. Verstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (7, 27) radial nach innen durch das Antriebsglied (6) abgestützt sind und die Steuerfläche (5.2) nur in radial inneren Stellungen eines Zahns (7, 27) in Eingriff mit einer inneren Anlagefläche (7.4) des Zahns (7, 27) gelangt.

5. Verstellvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerfläche ein Steuerverzahnungsbereich (5.2, 15.2) eines Steuerzahnrades (5, 15), vorzugsweise eines Außenzahnrades, ist.

6. Verstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerverzahnungsbereich ein Außenverzahnungsbereich (5.2, 15.2) eines mit dem zweiten Bauteil (13) drehfest verbundenen Außenzahnrades (5,15) ist.

7. Verstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerzahnrad (5, 15) um die Drehachse (A) der Bauteile frei drehbar gelagert ist.

8. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zahn (7, 27) eine axial vorstehende Nase (7.9) ausgebildet ist, die in einer Führung (2.7) des ersten Bauteils (2) aufgenommen ist.

9. Verstellvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung eine in dem ersten Bauteil (2) zwischen den Stegen (22.3) aus- gebildete Vertiefung (2.7) ist.

10. Verstellvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (2.7) sich zur Drehachse hin verjüngt.

11. Verstellvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahn (7, 27) in einer radial inneren Position um eine durch die Nase (7.9) definierte Drehachse drehbar ist.

12. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (27) und Stege (22) an ihren als Gleitflächen dienenden Seitenflächen Schulterbereiche (22.4, 27.1 ) aufweisen, die an einander zur Anlage gelangen.

13. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege 2.3, (22.3) sich zur Drehachse hin verjüngen.

14. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Steuerfläche (15.2, 5.2) an einer durch die Eingangswelle (4) drehbaren Steuerscheibe (5, 15) ausgebildet ist, vorzugsweise mit Reibschluss zwischen Steuerfläche (5.2,15.2) und den radial inneren Anlageflächen (7.4) der Zähne in deren radial inneren Positionen.

15. Verstellvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerscheibe (5) nur in der Steuerfläche (5.2) in Eingriff mit den inneren Anlageflächen (7.4) der Zähne (7, 27) gelangt.

16. Verstellvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerscheibe (6) auf der Antriebswelle (4) starr befestigt ist, vorzugsweise durch eine Verriegelungsnase der Antriebswelle (4), die durch eine Verriegelungs-Ausnehmung der Steuerscheibe (5) geführt ist.

17. Verstellvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Stege (2.3, 22.3) in einem radial mittleren Bereich (2.6) eine Verjüngung mit konkaven Seitenflächen (2.5) aufweisen.

18. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (7, 27) jeweils zwischen einem die in- nere Anlagefläche (7.4) aufweisenden radial inneren Bereich (7.2) und einem die äußere Anlagefläche (7.5) aufweisenden radial äußeren Bereich (7.3) einen die Bereiche (7.2, 7.3) verbindenden Mittelbereich (7.6) mit zumindest teilweise konkaven Seitenflächen (7.7) zur gleitenden und/oder abrollenden Anlage an den Stegen (2.4) aufweisen.

19. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsglied ein Exzenterring (6) ist, der gleitfähig auf einer Exzenterscheibe (4.2) der Antriebswelle (4) geführt ist.

20. Verstellvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenterring (6) eine Taumelbewegung, vorzugsweise im wesentlichen ohne Rotation, durchführt, wobei die inneren Anlageflächen der Zähne (7, 27) auf dem Exzenterring (6) abwälzen.

21. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (7, 17, 27) in radialer Richtung vorgespannt sind.

22. Verstellvorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (7, 17, 27) zur Drehachse hin vorgespannt sind und axial vorstehende Vorsprünge (7.1 , 17.1 ) oder Bereiche aufweisen, um die ein zur Drehachse hin vorgespannter elastischer Ring (8, 18) gelegt ist.

23. Verstellvorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (7, 17, 27) radial nach außen vorgespannt sind, und zwischen einer Exzenterscheibe (4.2, 14.2) und der Eingangswelle (4,14) ein Spannfederelement (4.3) angeordnet ist, das die Exzenterscheibe (4.2, 14.2) von der Eingangswelle (4, 14) weg radial nach außen drückt.

24. Verstellvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannfederelement (4.3) durch zumindest teilweise plastische Verformung zwischen die Eingangswelle (4), vorzugsweise einen abgeflach- ten Bereich (4.1 ) der Eingangswelle (4), und die Exzenterscheibe (4.2, 14.2) eingebracht ist.