WO2012130487A2 - Device for discrete phase shifting - Google Patents

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WO2012130487A2
WO2012130487A2 PCT/EP2012/050606 EP2012050606W WO2012130487A2 WO 2012130487 A2 WO2012130487 A2 WO 2012130487A2 EP 2012050606 W EP2012050606 W EP 2012050606W WO 2012130487 A2 WO2012130487 A2 WO 2012130487A2
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drive wheel
discrete phase
roller
contours
contour
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Michael Breuer
Andres Tönnesmann
Andreas Köster
Costantino Brunetti
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Pierburg Gmbh
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Publication date
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    • F01L1/344Valve-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
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    • F01L1/344Valve-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
    • F01L1/356Valve-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
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H35/00Gearings or mechanisms with other special functional features
    • F16H35/008Gearings or mechanisms with other special functional features for variation of rotational phase relationship, e.g. angular relationship between input and output shaft

Definitions

  • the invention relates to a device for discrete phase shift of a rotational angle between a drive wheel and an output shaft with a drive wheel, a coupling gear, an output shaft which is driven via the coupling gear and an actuator, in the actuation of the rotational angle of the drive wheel to the output shaft via the coupling gear is displaceable ,
  • Phase shifting devices are used, for example, to shift the angle of rotation between a crankshaft and a camshaft of an internal combustion engine. Also, such devices can be used in internal combustion engines for cycle accurate control of an exhaust gas recirculation system. The phase shift is used for variable valve timing to improve the combustion process in the engine.
  • phase shift of the camshaft for example, vane-cam phaser, camshaft chains are verstellor or axially displaceable
  • US 5,680,836 discloses a device for phase shifting between a camshaft and a crankshaft with a planetary gear.
  • a planet carrier is fixedly mounted on a camshaft, wherein the planetary gears with the sun gear and an internal toothing of a drive wheel are engaged.
  • the drive wheel is driven via a chain drive in a fixed transmission ratio via the crankshaft, for example.
  • a Angle adjustment takes place in this embodiment by rotating the sun gear by means of an actuator.
  • a disadvantage of such a design is that for holding the sun gear, an electric actuator must be supplied with voltage, since there is no self-locking of the drive. Accordingly, there is a high permanent energy requirement.
  • Another device for angular adjustment of a shaft relative to a drive wheel is known from DE 197 06 855 AI.
  • the actuator consists of a two pivot axes connecting rocker, wherein the pivot axes are formed by pins which are guided in slots.
  • the rotary angular adjustment of the first pin is moved on a radial straight line while the second pin is moved along a EUipsenUnie, whereby a relative rotation between the drive wheel and the output shaft is formed.
  • this arrangement is very limited in terms of the maximum adjustment angle by a necessary window in a flange which is arranged on the output shaft.
  • a synchronization between the gears for adjustment is required.
  • the adjustment of the actuating element takes place hydraulically due to the eccentric arrangement. This hydraulic pressure must be provided over the entire adjustment period.
  • the actuator to be used must be designed to be large enough to apply the necessary restoring forces. It is therefore an object to provide a device for discrete phase shift of the angle of rotation between a drive wheel and an output shaft, in which the mechanical load of the actuator and at the same time the energy requirement of the actuator are minimized.
  • the device should be robust while requiring only a small amount of space.
  • a first of the at least two contours is a circular contour. While the roller or the gear runs in this circular contour, there is no adjustment of the angle of rotation, since the eccentric is not rotated by the circular contour to the drive wheel. Accordingly, the Corresponding diameter of the circle of the envelope of the roller or the gear in a movement in which the position of the eccentric remains unchanged relative to the drive wheel.
  • a second and third contour have rotational angle ranges whose diameter is greater or smaller than that of the circle of the first contour and rotational angle ranges which have the same diameter as the circle of the first contour.
  • the area of the same diameter serves as a synchronization area, in which the pass can be changed from one contour to the other.
  • the other rotation angle ranges produce in a four-bar linkage rotation of the Exzenterabtriebsachse relative to the drive wheel.
  • the output shaft is also rotated by a corresponding angle. This means that during one revolution of the roller on the contour the
  • the first stationary axis of the four-bar link is formed by a first shaft, which is rotatably mounted in the drive wheel and auf0 of the eccentric is arranged.
  • a first connecting rod is rotatably mounted, at the opposite end a second shaft is rotatably mounted, on which the roller or the gear and a second connecting rod are rotatably mounted and which serves as a second movable axis.
  • a third shaft is rotatably supported, the opposite end of which is secured to the drive wheel and serves as the second stationary axle to the driving wheel.
  • the first shaft is centrally rotatably mounted in the drive wheel. This facilitates the storage of the eccentric shaft, whereby the life of the device is increased.
  • a gear is rotatably fixed to the first time, which is coupled via a reduction gear to the output shaft.
  • a particularly simple form of adjustment results when the contours are arranged one behind the other and are axially displaceable by the actuator.
  • the device has a second four-bar link, whose two stationary axes and whose first movable axis correspond to the axes of the first four-bar linkage and on the second movable axis of a second roller or a second gear is rotatably mounted, the or in to orbits corresponding to the first contours.
  • This second four-bar joint reduces the degrees of freedom of the movement of the roller, so that a necessary for correct function rolling of the roller on the contour is largely ensured.
  • the other contours are axially adjustable together with the first contours on the actuator.
  • a synchronization is ensured during the movement.
  • the means for pressing the roller or the gear against the contour are formed by a spring element.
  • a spring element biases the connecting rods mounted on the second stationary shaft to the outside.
  • the spring element is arranged particularly simple and easy to install. It is particularly advantageous if a helical spring is arranged as a spring element about the second stationary axis, whose spring limbs are prestressed against abutments which are arranged on the connecting rods rotatably mounted on the second stationary axis. This type of arrangement of the spring element is simple and therefore inexpensive to carry out.
  • FIG. 1 shows a side view of a device according to the invention for the discrete phase shift in a schematic representation.
  • Figure 2 shows a top view of the device of Figure 1 without contours in a schematic representation.
  • FIG. 3 shows schematically a comparison of the different contours.
  • the illustrated in the figures embodiment of a discrete phase shift device according to the invention consists of a drive wheel 2, which may for example be designed as a chain nritzel and coupled via a chain with a crankshaft of an internal combustion engine.
  • This drive wheel 2 is mounted on an output shaft 4, which according to the invention can be rotated in discrete steps to the drive wheel 2 in order to realize a phase shift of the opening times of the intake valves to the rotational angle of the crankshaft and which serves as an axis during the rotation of the drive wheel 2.
  • a first time 8 is mounted, which serves as the first stationary to drive wheel 2 axis of a coupling mechanism serving as four-bar linkage 10.
  • This fixed to the drive wheel 2 axis is simultaneously the axis of rotation of an eccentric 12 which is mounted on the first shaft 8 and whose Exzenterabtriebsachse 14 is thus rotated about the first stationary axis of rotation.
  • This Exzenterabretesachse 14 serves as the first to the drive wheel 2 movable axis of the four-bar 10th
  • a first connecting rod 16 is arranged, the opposite end is rotatably mounted on a second shaft 18 which serves as the second drive wheel 2 movable axis of the four-bar linkage 10 and on the additionally rotatably mounted a roller 20 is.
  • a first end of a second connecting rod 22 is further arranged, whose opposite end encloses a third shaft 24, which serves as a second stationary axis of the four-bar 10 and which is also secured in the drive wheel 2.
  • this third shaft 24 is arranged substantially on the side of the drive wheel 2 opposite the first shaft 8.
  • a third connecting rod 26 is additionally supported, the opposite end is in turn mounted on a fourth shaft 28 on which a second roller 30 is additionally mounted and which serves as a second movable axis to the drive wheel of a second four-bar link 32, the first movable axis in turn is the Exzenterabtriebsachse 14, with which the fourth shaft 28 is rotatably connected by means of a fourth connecting rod 34.
  • a spring element 36 is arranged in the form of a helical spring, the two spring legs 38, 40 bear against stops 42, 44. These stops 42, 44 are arranged in the form of bolts on the two attached to the third shaft 24 connecting rods 22, 26.
  • the spring element is arranged such that the two connecting rods 22, 26 spread apart from each other and thus the two rollers 20, 30 are pressed outwardly against a respective contour 46, 48, 50, 52, 54, 56, thereby ensuring that this both rollers 20, 30 on the contours 46, 48, 50, 52, 54, 56 unroll and not stand out from these.
  • each roller 20, 30 each include three different contours 46, 48, 50, 52, 54, 56, which are arranged axially one behind the other and can be moved together via an actuator 58 in the axial direction.
  • one of these contours 46, 48 is circular.
  • the axial spacing of these contours 46, 48 corresponds to the axial spacing of the rollers 20, 30, so that the rollers 20, 30 always run simultaneously in the associated circular contour 46, 48.
  • the further contours 50, 52 in the present exemplary embodiment, as can be seen in FIG. 3, have a shape modified relative to the circular contour 46, 48, in which the distance to the center in a rotation angle range 60 is slightly larger. In addition are in a further rotation angle range 62 of approximately 90 °, the circular contours 46, 48 modeled.
  • the contour 50 of the roller 20 is offset from the contour 52 of the second roller 30, so that a completely guided rotational movement of the eccentric 12 follows.
  • the same applies to the contours 5 54, 56 wherein the circular rotation angle range of the first roller 20 belonging to contours 46, 50, 54 is arranged in the same area, so they are arranged axially one behind the other.
  • the extended rotation angle range 60 of the contours 54, 56 is arranged in a different angle of rotation range than that of the contours 50, 52, so that a different movement of the eccentric output axis 14 it follows, as will be described in more detail below.
  • a gear 64 is rotatably disposed, which meshes with a gear 66 which is rotatably mounted on the output shaft 4, respectively. Accordingly, the rotational movement of the gear 64, which is held relative to the drive wheel 2, transmitted to the gear 66.
  • Any other translation can of course also be made by appropriate choice of gears.
  • large ratios in the range of, for example, 80: 1 are required to provide a reasonable discrete angular range.
  • Such translations can be realized for example by downstream differential planetary gear 5.
  • the device shown when used as a camshaft divider to modify accordingly.
  • the contours 46, 48, 50, 52, 54, lo 56 are axially displaced via the actuator 58.
  • the control for shifting takes place in such a way that the axial movement takes place in the phase in which the two rollers 20, 30 are located in the circular contoured angular regions 60 of the contours 50, 52, as a result of which the rollers 20, 30 continue to unroll. If the contours 50, 52 reached, takes place in the rotation angle range 62 a
  • the device described for the discrete rotational angle adjustment of a drive wheel to an output shaft thus allows adjustment without having to bring in the adjustment of external energy. Only the short-term adjustment of the contours in the axial direction is required, in which no torque is applied. This is completely taken from the movement of the crankshaft itself. Correspondingly small drives with low energy consumption can be used.
  • the second lever can be dispensed with at sufficient angular speeds.
  • a pressing of the roller and a rotational movement of the eccentric in a constant direction during the adjustment can be already sufficiently ensured by the centrifugal forces occurring if necessary.
  • the eccentric shaft as a central shaft in the drive wheel to arrange and to translate their rotation translated in the further power flow to the camshaft.

Abstract

Devices for phase shifting between a drive wheel and an output shaft are known, wherein a torque to be introduced into the system is exerted on the output shaft for adjustment. Therefore the invention relates to a device having a drive wheel (2), a coupling mechanism (10), an output shaft (4) which is driven via the coupling mechanism (10), and an actuator (58), wherein, upon actuation of the actuator, the angle of rotation of the drive wheel with respect to the output shaft can be moved via the coupling mechanism. A four-bar linkage (10) having two axles (8, 24) which are immovable relative to the drive wheel (2) and two axles (14, 18) which are movable relative to the drive wheel (2) serves as a coupling mechanism. The four-bar linkage (10) has a cam (12), the axis of rotation of which is a first one of the immovable axles (8) and the cam output axis (14) is a first one of the movable axles. A roller (20) or a gear wheel is disposed on a second one of the movable axles (18), which revolves selectively in one of at least two contours (46, 50, 54), which are movable relative to the roller (20) or the gear wheel, the roller (20) or the gear wheel being loaded by means (36; 32) for pressing against the contour (46, 50, 54). In such an embodiment the energy requirement is substantially reduced.

Description

B E S C H R E I B U N G  DESCRIPTION
Vorrichtung zur diskreten Phaseoverschiebung Device for discrete phase shift
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung eines Drehwinkels zwischen einem Antriebsrad und einer Abtriebswelle mit einem Antriebsrad, einem Koppelgetriebe, einer Abtriebswelle, die über das Koppelgetriebe angetrieben ist und einem Aktuator, bei dessen Betätigung der Drehwinkel des Antriebsrades zur Abtriebswelle über das Koppelgetriebe verschiebbar ist. The invention relates to a device for discrete phase shift of a rotational angle between a drive wheel and an output shaft with a drive wheel, a coupling gear, an output shaft which is driven via the coupling gear and an actuator, in the actuation of the rotational angle of the drive wheel to the output shaft via the coupling gear is displaceable ,
Vorrichtungen zur Phasenverschiebung werden beispielsweise genutzt, um den Drehwinkel zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors zu verschieben. Auch können solche Vorrichtungen in Verbrennungsmotoren zur zyklusgenauen Steuerung eines Abgasrückführsystems verwendet werden. Die Phasenverschiebung dient zur variablen Ventilzeitsteuerung zur Verbesserung des Verbrennungsprozesses im Motor. Zur Phasenverschiebung der Nockenwelle sind beispielsweise Flügelzellen-Nockenversteller, Nockenwellenketten versteller oder axial verschiebbarePhase shifting devices are used, for example, to shift the angle of rotation between a crankshaft and a camshaft of an internal combustion engine. Also, such devices can be used in internal combustion engines for cycle accurate control of an exhaust gas recirculation system. The phase shift is used for variable valve timing to improve the combustion process in the engine. For phase shift of the camshaft, for example, vane-cam phaser, camshaft chains are verstellor or axially displaceable
Verzahnungselemente bekannt. Als vorteilhaft haben sich elektrische Phasenversteller herausgestellt, welche möglichst nur in den Zeiträumen bestromt werden müssen, in denen eine Verstellung erforderlich ist. Gear elements known. Advantageous electrical phasing have been found, which must be energized as possible only in the periods in which an adjustment is required.
So wird in der US 5,680,836 eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle mit einem Planetengetriebe offenbart. Hierbei ist ein Planetenträger auf einer Nockenwelle fest angeordnet, wobei die Planetenräder mit dem Sonnenrad und einer Innenverzahnung eines Antriebsrades in Eingriff stehen. Das Antriebsrad wird beispielsweise über einen Kettentrieb in einem festen Übersetzungsverhältnis über die Kurbelwelle angetrieben. Eine Drehwinkelverstellung erfolgt bei dieser Ausführung durch Verdrehen des Sonnenrades mittels eines Stellantriebs. Nachteilig an einer derartigen Ausführung ist, dass zum Festhalten des Sonnenrades ein elektrischer Stellantrieb mit Spannung versorgt werden muss, da keine Selbsthemmung des Antriebs vorliegt. Entsprechend liegt ein hoher permanenter Energiebedarf vor. Thus, in US 5,680,836 discloses a device for phase shifting between a camshaft and a crankshaft with a planetary gear. Here, a planet carrier is fixedly mounted on a camshaft, wherein the planetary gears with the sun gear and an internal toothing of a drive wheel are engaged. The drive wheel is driven via a chain drive in a fixed transmission ratio via the crankshaft, for example. A Angle adjustment takes place in this embodiment by rotating the sun gear by means of an actuator. A disadvantage of such a design is that for holding the sun gear, an electric actuator must be supplied with voltage, since there is no self-locking of the drive. Accordingly, there is a high permanent energy requirement.
Eine weitere Vorrichtung zur Winkelverstellung einer Welle gegenüber einem Antriebsrad ist aus der DE 197 06 855 AI bekannt. Bei dieser Vorrichtung liegt ein exzentrisch angeordnetes Stellelement im Kraftfluss zwischen Antriebsrad und Abtriebswelle, deren Verbindung durch eine Kupplung gelöst werden kann. Das Stellelement besteht aus einer zwei Schwenkachsen verbindenden Schwinge, wobei die Schwenkachsen durch Zapfen gebildet werden, die in Schlitzen geführt sind. Bei der Dreh Winkelverstellung wird der erste Zapfen auf einer radialen Geraden bewegt während der zweite Zapfen längs einer EUipsenUnie verfahren wird, wodurch eine relative Drehung zwischen Antriebsrad und Abtriebswelle entsteht. Diese Anordnung ist jedoch bezüglich des maximalen Verstell Winkels durch ein notwendiges Fenster in einem Flansch, der auf der Abtriebswelle angeordnet ist, sehr eingeschränkt. Zusätzlich ist eine Synchronisierung zwischen den Zahnrädern zur Verstellung erforderlich. Die Verstellung des Stellelementes erfolgt aufgrund der exzentrischen Anordnung hydraulisch . Dieser hydraulische Druck muss über den gesamten Verstellzeitraum zur Verfügung gestellt werden. Another device for angular adjustment of a shaft relative to a drive wheel is known from DE 197 06 855 AI. In this device is an eccentrically arranged actuator in the power flow between the drive wheel and the output shaft, the connection can be solved by a clutch. The actuator consists of a two pivot axes connecting rocker, wherein the pivot axes are formed by pins which are guided in slots. In the rotary angular adjustment of the first pin is moved on a radial straight line while the second pin is moved along a EUipsenUnie, whereby a relative rotation between the drive wheel and the output shaft is formed. However, this arrangement is very limited in terms of the maximum adjustment angle by a necessary window in a flange which is arranged on the output shaft. In addition, a synchronization between the gears for adjustment is required. The adjustment of the actuating element takes place hydraulically due to the eccentric arrangement. This hydraulic pressure must be provided over the entire adjustment period.
Bei den bekannten Ausführungen ist somit während des gesamten Verstellvorgangs und häufig auch darüber hinaus von außen eine Kraft aufzubringen. Entsprechend liegt ein hoher Energiebedarf vor. Der zu verwendende Aktuator muss entsprechend groß ausgelegt werden, um die notwendigen Stellkräfte aufbringen zu können. Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung des Drehwinkels zwischen einem Antriebsrad und einer Abtriebswelle zu schaffen, bei der die mechanische Belastung des Aktuators und gleichzeitig der Energiebedarf des Aktuators minimiert werden. Die Vorrichtung soll dabei robust ausgeführt sein und gleichzeitig nur einen geringen Bauraum benötigen. In the known embodiments, a force is thus applied during the entire adjustment process and often also from the outside. Accordingly, there is a high energy demand. The actuator to be used must be designed to be large enough to apply the necessary restoring forces. It is therefore an object to provide a device for discrete phase shift of the angle of rotation between a drive wheel and an output shaft, in which the mechanical load of the actuator and at the same time the energy requirement of the actuator are minimized. The device should be robust while requiring only a small amount of space.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels zwischen einem Antriebsrad und einer Abtriebswelle mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. This object is achieved by a device for phase shifting the angle of rotation between a drive wheel and an output shaft having the features of the main claim.
Dadurch, dass als Koppelgetriebe ein Viergelenk mit zwei zum Antriebsrad ortsfesten Achsen und zwei bezüglich des Antriebsrades beweglichen Achsen dient, wobei das Viergelenk einen Exzenter aufweist, dessen Drehachse eine erste der ortsfesten Achsen ist und dessen Exzenterabtriebsachse eine erste der beweglichen Achsen ist und auf einer zweiten der beweglichen Achsen eine Rolle oder ein Zahnrad angeordnet ist, die wahlweise in einer von zumindest zwei Konturen, die relativ zur Rolle oder zum Zahnrad bewegbar sind, umläuft, wobei die Rolle oder das Zahnrad durch Mittel zum Andrücken gegen die Kontur belastet ist, wird es möglich, ein zur Verstellung des Phasenwinkels erforderliches Drehmoment allein aus dem Antriebsmoment des Antriebsrades zu entnehmen. Ein Energieeintrag ist lediglich kurzzeitig zur axialen Verschiebung der Konturen einzubringen, während im Laufe der Drehwinkelverstellung keine zusätzliche Energie eingebracht werden muss. Entsprechend können kleinere Steller benutzt werden. Des Weiteren sinkt der Energieverbrauch durch die kürzeren Betätigungszeiträume. Characterized in that serves as a coupling mechanism, a four-bar linkage with two axes fixed to the drive wheel and two axes movable relative to the drive wheel, wherein the four-bar linkage has an eccentric whose axis of rotation is a first of the stationary axes and whose Exzenterabtriebsachse is a first of the movable axes and on a second the movable axles are arranged a roller or a gear, which optionally rotates in one of at least two contours, which are movable relative to the roller or to the gear wheel, wherein the roller or the gear is loaded by means for pressing against the contour, it will possible to remove a torque required for adjusting the phase angle alone from the drive torque of the drive wheel. An energy input is only briefly to introduce axial displacement of the contours, while in the course of the rotation angle adjustment no additional energy must be introduced. Correspondingly, smaller actuators can be used. Furthermore, the energy consumption decreases due to the shorter operating periods.
Vorzugsweise ist eine erste der zumindest zwei Konturen eine Kreiskontur. Während die Rolle oder das Zahnrad in dieser Kreiskontur abläuft, entsteht keine Verstellung des Drehwinkels, da der Exzenter durch die Kreiskontur nicht zum Antriebsrad gedreht wird. Entsprechend muss der Durchmesser des Kreises der Einhüllenden der Rolle beziehungsweise des Zahnrades bei einer Bewegung entsprechen, bei der die Stellung des Exzenters relativ zum Antriebsrad unverändert bleibt. Preferably, a first of the at least two contours is a circular contour. While the roller or the gear runs in this circular contour, there is no adjustment of the angle of rotation, since the eccentric is not rotated by the circular contour to the drive wheel. Accordingly, the Corresponding diameter of the circle of the envelope of the roller or the gear in a movement in which the position of the eccentric remains unchanged relative to the drive wheel.
5 In weiterer Ausbildung der Erfindung weisen eine zweite und dritte Kontur Drehwinkelbereiche auf, deren Durchmesser größer oder kleiner ist als der des Kreises der ersten Kontur und Drehwinkelbereiche, die einen gleichen Durchmesser aufweisen, wie der Kreis der ersten Kontur. Der Bereich gleichen Durchmessers dient als Synchronisationsbereich, bei dessen i o Durchlauf von einer Kontur zur anderen umgestellt werden kann. Die anderen Drehwinkelbereiche erzeugen in einem Viergelenk eine Drehung der Exzenterabtriebsachse relativ zum Antriebsrad. Somit wird jedoch auch die Abtriebs weife um einen entsprechenden Winkel gedreht. Dies bedeutet, dass während einer Umdrehung der Rolle auf der Kontur dieIn a further embodiment of the invention, a second and third contour have rotational angle ranges whose diameter is greater or smaller than that of the circle of the first contour and rotational angle ranges which have the same diameter as the circle of the first contour. The area of the same diameter serves as a synchronization area, in which the pass can be changed from one contour to the other. The other rotation angle ranges produce in a four-bar linkage rotation of the Exzenterabtriebsachse relative to the drive wheel. Thus, however, the output shaft is also rotated by a corresponding angle. This means that during one revolution of the roller on the contour the
15 Abtriebswelle um einen festen Winkel zum Antriebsrad verdreht wird, was bedeutet, dass pro Umdrehung eine diskrete Verstellung erfolgt. 15 output shaft is rotated by a fixed angle to the drive wheel, which means that per revolution, a discrete adjustment takes place.
Vorzugsweise ist die erste ortsfeste Achse des Viergelenks durch eine erste Welle gebildet, die drehbeweglich im Antriebsrad gelagert ist und auf0 der der Exzenter angeordnet ist. Auf dem Exzenter ist drehbeweglich eine erste Verbindungsstange gelagert, an deren gegenüberliegendem Ende eine zweite Welle drehbeweglich gelagert ist, auf der die Rolle oder das Zahnrad und eine zweite Verbindungsstange drehbeweglich gelagert sind und welche als zweite bewegliche Achse dient. Am entgegengesetzten5 Ende der zweiten Verbindungsstange ist eine dritte Welle dreh beweg lieh gelagert, deren entgegengesetztes Ende am Antriebsrad befestigt ist und als zweite zum Antriebsrad ortsfeste Achse dient. So wird auf einfache Weise das erforderliche Viergelenk verwirklicht. 0 In weiterer Ausbildung ist die erste Welle zentral drehbar im Antriebsrad gelagert. Dies erleichtert die Lagerung der Exzenterwelle, wodurch die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht wird. In einer weiteren Ausführung ist auf der ersten Weile dreh fest ein Zahnrad angeordnet, welches über ein Untersetzungsgetriebe mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. So wird die erforderliche Untersetzung auf einfache Weise verwirklicht. Preferably, the first stationary axis of the four-bar link is formed by a first shaft, which is rotatably mounted in the drive wheel and auf0 of the eccentric is arranged. On the eccentric a first connecting rod is rotatably mounted, at the opposite end a second shaft is rotatably mounted, on which the roller or the gear and a second connecting rod are rotatably mounted and which serves as a second movable axis. At the opposite end 5 of the second connecting rod, a third shaft is rotatably supported, the opposite end of which is secured to the drive wheel and serves as the second stationary axle to the driving wheel. Thus, the required four-joint is realized in a simple manner. 0 In a further embodiment, the first shaft is centrally rotatably mounted in the drive wheel. This facilitates the storage of the eccentric shaft, whereby the life of the device is increased. In a further embodiment, a gear is rotatably fixed to the first time, which is coupled via a reduction gear to the output shaft. Thus, the required reduction is realized in a simple manner.
Eine besonders einfache Form der Verstellung ergibt sich, wenn die Konturen hintereinander angeordnet sind und durch den Aktuator axial verschiebbar sind. A particularly simple form of adjustment results when the contours are arranged one behind the other and are axially displaceable by the actuator.
In einer Weiterführung der Erfindung weist die Vorrichtung ein zweites Viergelenk auf, dessen beiden ortsfesten Achsen und dessen erste bewegliche Achse den Achsen des ersten Viergelenks entsprechen und auf dessen zweiter beweglicher Achse eine zweite Rolle oder ein zweites Zahnrad drehbeweglich angeordnet ist, die oder das in zu den ersten Konturen korrespondierenden weiteren Konturen umläuft. Dieses zweite Viergelenk verringert die Freiheitsgrade der Bewegung der Rolle, so dass ein zur korrekten Funktion erforderliches Abrollen der Rolle auf der Kontur weitestgehend sichergestellt wird . In a further development of the invention, the device has a second four-bar link, whose two stationary axes and whose first movable axis correspond to the axes of the first four-bar linkage and on the second movable axis of a second roller or a second gear is rotatably mounted, the or in to orbits corresponding to the first contours. This second four-bar joint reduces the degrees of freedom of the movement of the roller, so that a necessary for correct function rolling of the roller on the contour is largely ensured.
Um weiterhin nur einen Aktuator verwenden zu müssen, sind die weiteren Konturen gemeinsam mit den ersten Konturen über den Aktuator axial verstellbar. Somit ist eine Synchronisation bei der Bewegung sichergestellt. In order to continue to use only one actuator, the other contours are axially adjustable together with the first contours on the actuator. Thus, a synchronization is ensured during the movement.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Mittel zum Andrücken der Rolle oder des Zahnrades gegen die Kontur durch ein Federelement gebildet. Dieses drückt die Rolle gegen die Kontur, wodurch auf besonders einfache Weise das Abrollen der Rolle beziehungsweise des Zahnrades auf der Kontur sichergestellt wird. Vorzugsweise spannt das Federelement die an der zweiten ortsfesten Achse gelagerten Verbindungsstangen nach außen vor. Auf diese Art ist das Federelement besonders einfach und montagefreundlich angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn um die zweite ortsfeste Achse eine Schraubenfeder als Federelement angeordnet ist, deren Federschenkel vorgespannt gegen Anschläge anliegen, die an den an der zweiten ortsfesten Achse drehbar gelagerten Verbindungsstangen angeordnet sind. Diese Art der Anordnung des Federelementes ist einfach und somit kostengünstig durchführbar. In a preferred embodiment, the means for pressing the roller or the gear against the contour are formed by a spring element. This pushes the role against the contour, which is ensured in a particularly simple manner, the rolling of the roller or the gear on the contour. Preferably, the spring element biases the connecting rods mounted on the second stationary shaft to the outside. In this way, the spring element is arranged particularly simple and easy to install. It is particularly advantageous if a helical spring is arranged as a spring element about the second stationary axis, whose spring limbs are prestressed against abutments which are arranged on the connecting rods rotatably mounted on the second stationary axis. This type of arrangement of the spring element is simple and therefore inexpensive to carry out.
Es wird somit eine Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung des Drehwinkels zwischen einem Antriebsrad und einer AbtriebsweJfe geschaffen, bei der der Energiebedarf des Aktuators minimiert wird, da sowohl nur geringe Stell kräfte notwendig sind als auch die Verstelizeiten extrem kurz sind. Das Drehmoment zur Verstellung des Drehwinkeis wird vollständig aus dem Antriebsmoment des Antriebsrades entnommen. Die gesamte Herstellung und Montage bleibt dabei kostengünstig durchführbar. It is thus provided a device for discrete phase shift of the rotational angle between a drive wheel and a AbtriebsweJfe, in which the energy requirement of the actuator is minimized, since both low Stell forces are necessary and the Verstelizeiten are extremely short. The torque for adjusting the Drehwinkeis is completely removed from the drive torque of the drive wheel. The entire production and assembly remains cost feasible.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung des Drehwinkels zwischen einem Antriebsrad und einer Abtriebswelle ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben . An embodiment of a device according to the invention for the discrete phase shift of the rotational angle between a drive wheel and an output shaft is shown schematically in the drawings and will be described below.
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung in schematischer Darstellung. FIG. 1 shows a side view of a device according to the invention for the discrete phase shift in a schematic representation.
Figur 2 zeigt eine Kopfansicht der Vorrichtung aus Figur 1 ohne Konturen in schematischer Darstellung. Figure 2 shows a top view of the device of Figure 1 without contours in a schematic representation.
Figur 3 zeigt schematisch einen Vergleich der unterschiedlichen Konturen. Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung besteht aus einem Antriebsrad 2, welches beispielsweise als Kette nritzel ausgeführt und über eine Kette mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine gekoppelt sein kann . Dieses Antriebsrad 2 ist auf einer Abtriebswelle 4 gelagert, welche erfindungsgemäß in diskreten Schritten zum Antriebsrad 2 verdreht werden kann, um eine Phasenverschiebung der Öffnungszeiten der Einlassventile zum Drehwinkel der Kurbelwelle zu verwirklichen und welche als Achse bei der Drehung des Antriebsrades 2 dient. FIG. 3 shows schematically a comparison of the different contours. The illustrated in the figures embodiment of a discrete phase shift device according to the invention consists of a drive wheel 2, which may for example be designed as a chain nritzel and coupled via a chain with a crankshaft of an internal combustion engine. This drive wheel 2 is mounted on an output shaft 4, which according to the invention can be rotated in discrete steps to the drive wheel 2 in order to realize a phase shift of the opening times of the intake valves to the rotational angle of the crankshaft and which serves as an axis during the rotation of the drive wheel 2.
Am Antriebsrad 2 im radial weiter außen liegenden Bereich ist eine Lagerstelle 6 ausgebildet, in der eine erste Weile 8 gelagert ist, die als erste zum Antriebsrad 2 ortsfeste Achse eines als Koppelgetriebe dienenden Viergelenks 10 dient. Diese zum Antriebsrad 2 ortsfeste Achse ist gleichzeitig die Drehachse eines Exzenters 12, der auf der ersten Welle 8 befestigt ist und dessen Exzenterabtriebsachse 14 somit um die erste ortsfeste Drehachse gedreht wird. Diese Exzenterabtriebsachse 14 dient als erste zum Antriebsrad 2 bewegliche Achse des Viergelenks 10. At the drive wheel 2 in the radially outer region of a bearing point 6 is formed in which a first time 8 is mounted, which serves as the first stationary to drive wheel 2 axis of a coupling mechanism serving as four-bar linkage 10. This fixed to the drive wheel 2 axis is simultaneously the axis of rotation of an eccentric 12 which is mounted on the first shaft 8 and whose Exzenterabtriebsachse 14 is thus rotated about the first stationary axis of rotation. This Exzenterabtriebsachse 14 serves as the first to the drive wheel 2 movable axis of the four-bar 10th
Auf dem Exzenter 12 ist wiederum drehbeweglich um die Exzenterabtriebsachse 14 eine erste Verbindungsstange 16 angeordnet, deren entgegengesetztes Ende drehbeweglich auf einer zweiten Welle 18 angeordnet ist, welche als zweite zum Antriebsrad 2 bewegliche Achse des Viergelenks 10 dient und auf der zusätzlich drehbeweglich eine Rolle 20 angeordnet ist. Auf der zweiten Welle 18 ist des Weiteren ein erstes Ende einer zweiten Verbindungsstange 22 angeordnet, deren entgegengesetztes Ende eine dritte Welle 24 umschließt, welche als zweite ortsfeste Achse des Viergelenks 10 dient und welche ebenfalls im Antriebsrad 2 befestigt ist. Wie insbesondere in Figur 2 zu erkennen ist, ist diese dritte Welle 24 im Wesentlichen auf der zur ersten Welle 8 gegenüberliegenden Seite des Antriebsrades 2 angeordnet. Auf dieser dritten Welle 24 ist zusätzlich eine dritte Verbindungsstange 26 gelagert, deren entgegengesetztes Ende wiederum auf einer vierten Welle 28 gelagert ist, auf der zusätzlich eine zweite Rolle 30 gelagert ist und welche als zweite bewegliche Achse zum Antriebsrad eines zweiten Viergelenkes 32 dient, deren erste bewegliche Achse wiederum die Exzenterabtriebsachse 14 ist, mit der die vierte Welle 28 mittels einer vierten Verbindungsstange 34 drehbeweglich verbunden ist. Um die dritte Welle 24 ist ein Federelement 36 in Form einer Schraubenfeder angeordnet, deren zwei Federschenkel 38, 40 gegen Anschläge 42, 44 anliegen. Diese Anschläge 42, 44 sind in Form von Bolzen an den beiden an der dritten Welle 24 befestigten Verbindungsstangen 22, 26 angeordnet. Das Federelement ist dabei derart angeordnet, dass die beiden Verbindungsstangen 22, 26 zueinander gespreizt und somit die beiden Rollen 20, 30 nach außen jeweils gegen eine Kontur 46, 48, 50, 52, 54, 56 gedrückt werden, wodurch sichergestellt wird, dass diese beiden Rollen 20, 30 auf den Konturen 46, 48, 50, 52, 54, 56 abrollen und nicht von diesen abheben. On the eccentric 12 in turn rotatably about the Exzenterabtriebsachse 14, a first connecting rod 16 is arranged, the opposite end is rotatably mounted on a second shaft 18 which serves as the second drive wheel 2 movable axis of the four-bar linkage 10 and on the additionally rotatably mounted a roller 20 is. On the second shaft 18, a first end of a second connecting rod 22 is further arranged, whose opposite end encloses a third shaft 24, which serves as a second stationary axis of the four-bar 10 and which is also secured in the drive wheel 2. As can be seen in particular in FIG. 2, this third shaft 24 is arranged substantially on the side of the drive wheel 2 opposite the first shaft 8. On this third shaft 24, a third connecting rod 26 is additionally supported, the opposite end is in turn mounted on a fourth shaft 28 on which a second roller 30 is additionally mounted and which serves as a second movable axis to the drive wheel of a second four-bar link 32, the first movable axis in turn is the Exzenterabtriebsachse 14, with which the fourth shaft 28 is rotatably connected by means of a fourth connecting rod 34. To the third shaft 24, a spring element 36 is arranged in the form of a helical spring, the two spring legs 38, 40 bear against stops 42, 44. These stops 42, 44 are arranged in the form of bolts on the two attached to the third shaft 24 connecting rods 22, 26. The spring element is arranged such that the two connecting rods 22, 26 spread apart from each other and thus the two rollers 20, 30 are pressed outwardly against a respective contour 46, 48, 50, 52, 54, 56, thereby ensuring that this both rollers 20, 30 on the contours 46, 48, 50, 52, 54, 56 unroll and not stand out from these.
Zu jeder Rolle 20, 30 gehören jeweils drei verschiedene Konturen 46, 48, 50, 52, 54, 56, welche axial hintereinander angeordnet sind und über einen Aktuator 58 gemeinsam in axialer Richtung verschoben werden können. Jeweils eine dieser Konturen 46, 48 ist kreisförmig ausgebildet. Der axiale Abstand dieser Konturen 46, 48 entspricht dem axialen Abstand der Rollen 20, 30, so dass die Rollen 20, 30 immer gleichzeitig in der zugehörigen Kreiskontur 46, 48 ablaufen. For each roller 20, 30 each include three different contours 46, 48, 50, 52, 54, 56, which are arranged axially one behind the other and can be moved together via an actuator 58 in the axial direction. In each case one of these contours 46, 48 is circular. The axial spacing of these contours 46, 48 corresponds to the axial spacing of the rollers 20, 30, so that the rollers 20, 30 always run simultaneously in the associated circular contour 46, 48.
Die weiteren Konturen 50, 52, weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in Figur 3 zu erkennen ist, eine zur Kreiskontur 46, 48 abgewandelte Form auf, bei der der Abstand zum Mittelpunkt in einem Drehwinkelbereich 60 etwas größer ausgeführt ist. Zusätzlich sind in einem weiteren Drehwinkelbereich 62 von etwa 90° die Kreiskonturen 46, 48 nachgebildet. Die Kontur 50 der Rolle 20 ist versetzt zur Kontur 52 der zweiten Rolle 30 ausgebildet, so dass eine vollständig geführte Drehbewegung des Exzenters 12 folgt. Gleiches gilt auch für die Konturen 5 54, 56, wobei der kreisförmige Drehwinkelbereich der zur ersten Rolle 20 gehörenden Konturen 46, 50, 54 im gleichen Bereich angeordnet ist, also diese axial hintereinander angeordnet sind. Gleiches gilt auch für die zur zweiten Rolle 30 gehörenden Konturen 48, 52, 56. Der erweiterte Drehwinkelbereich 60 der Konturen 54, 56 ist jedoch in einem anderen io Drehwinkelbereich angeordnet als der der Konturen 50, 52, so dass eine andere Bewegung der Exzenterabtriebsachse 14 hieraus folgt, wie im Folgenden noch genauer beschrieben wird. The further contours 50, 52, in the present exemplary embodiment, as can be seen in FIG. 3, have a shape modified relative to the circular contour 46, 48, in which the distance to the center in a rotation angle range 60 is slightly larger. In addition are in a further rotation angle range 62 of approximately 90 °, the circular contours 46, 48 modeled. The contour 50 of the roller 20 is offset from the contour 52 of the second roller 30, so that a completely guided rotational movement of the eccentric 12 follows. The same applies to the contours 5 54, 56, wherein the circular rotation angle range of the first roller 20 belonging to contours 46, 50, 54 is arranged in the same area, so they are arranged axially one behind the other. The same applies to the contours 48, 52, 56 belonging to the second roller 30. However, the extended rotation angle range 60 of the contours 54, 56 is arranged in a different angle of rotation range than that of the contours 50, 52, so that a different movement of the eccentric output axis 14 it follows, as will be described in more detail below.
Im Normalbetrieb, also ohne eine gewünschte Verdrehung des 15 Antriebsrades 2 zur Abtriebswelle 4 läuft die Rolle 20 in der Kreiskontur 46 und die Rolle 30 in der Kreiskontur 48. Die Feder 36 erzeugt ständig eine Kraft auf die beiden Rollen 20, 30, so dass diese auf den Konturen 46, 48 abrollen müssen. Hierdurch entsteht eine vollständig definierte Bewegung der Rollen 20, 30. Dies bedeutet, dass der Abstand der beiden Rollen 20, 20 30 zur Exzenterabtriebsachse 14 immer exakt gleich bleibt. Entsprechend ist jedoch bei Drehung des Antriebsrades 2 eine Drehung der ersten Welle 8 relativ zum Antriebsrad 2 ausgeschlossen, da der Exzenter 12 stetig nach außen gedrückt wird. 5 Am entgegengesetzten Ende der Welle 8 ist ein Zahnrad 64 drehfest angeordnet, welches mit einem Zahnrad 66, welches auf der Abtriebswelle 4 drehfest angeordnet ist, kämmt. Dementsprechend wird die Drehbewegung des Zahnrades 64, welches relativ zum Antriebsrad 2 festgehalten wird, auf das Zahnrad 66 übertragen . Dies bedeutet beio gleicher Zähnezahl eine Übersetzung von 1 : 1 zwischen Antriebsrad und Abtriebswelle. Jede andere Übersetzung lässt sich selbstverständlich durch entsprechende Wahl der Zahnräder ebenfalls herstellen. Bei der Verwendung als Nockenwellensteller sind große Übersetzungen im Bereich von beispielsweise 80 : 1 erforderlich, um einen sinnvollen diskreten Winkelbereich stellen zu können. Derartige Übersetzungen können beispielsweise durch nachgeschaltete Differenz-Planetengetriebe 5 verwirklicht werden . Insofern ist die dargestellte Vorrichtung beim Einsatz als Nockenwellensteiler entsprechend zu modifizieren. In normal operation, ie without a desired rotation of the drive wheel 2 to the output shaft 4, the roller 20 runs in the circular contour 46 and the roller 30 in the circular contour 48. The spring 36 constantly generates a force on the two rollers 20, 30 so that they must roll on the contours 46, 48. This results in a completely defined movement of the rollers 20, 30. This means that the distance between the two rollers 20, 20 30 to Exzenterabtriebsachse 14 always remains exactly the same. Accordingly, however, a rotation of the first shaft 8 relative to the drive wheel 2 is excluded upon rotation of the drive wheel 2, since the eccentric 12 is pressed steadily outward. 5 At the opposite end of the shaft 8, a gear 64 is rotatably disposed, which meshes with a gear 66 which is rotatably mounted on the output shaft 4, respectively. Accordingly, the rotational movement of the gear 64, which is held relative to the drive wheel 2, transmitted to the gear 66. This means at the same number of teeth a ratio of 1: 1 between the drive wheel and output shaft. Any other translation can of course also be made by appropriate choice of gears. In the For use as a camshaft actuator, large ratios in the range of, for example, 80: 1 are required to provide a reasonable discrete angular range. Such translations can be realized for example by downstream differential planetary gear 5. In this respect, the device shown when used as a camshaft divider to modify accordingly.
Soll nun eine Drehbewegung der Abtriebswelle 4 relativ zum Antriebsrad 2 erfolgen, werden über den Aktuator 58 die Konturen 46, 48, 50, 52, 54, lo 56 axial verschoben. Die Regelung zum Verschieben erfolgt derart, dass die axiale Bewegung in der Phase erfolgt, in der die beiden Rollen 20, 30 sich in den kreiskonturförmigen Winkelbereichen 60 der Konturen 50, 52 befinden, wodurch die Rollen 20, 30 stetig weiter abrollen. Werden die Konturen 50, 52 erreicht, erfolgt im Drehwinkelbereich 62 eineIf now a rotational movement of the output shaft 4 take place relative to the drive wheel 2, the contours 46, 48, 50, 52, 54, lo 56 are axially displaced via the actuator 58. The control for shifting takes place in such a way that the axial movement takes place in the phase in which the two rollers 20, 30 are located in the circular contoured angular regions 60 of the contours 50, 52, as a result of which the rollers 20, 30 continue to unroll. If the contours 50, 52 reached, takes place in the rotation angle range 62 a
15 Verschiebung der ersten Rolle 20 nach außen, da diese zunächst die Erweiterung der Kontur 50 erreicht. Hierdurch wird die Exzenterabtriebsachse 14 in Richtung zur ersten Rolle 20 gedreht. Die Kontur 52 ist derart zur Kontur 50 ausgerichtet, dass bei Anlage der Rolle 30 auf der Kontur 52 kein Verklemmen und kein Abheben der Rollen 20,15 displacement of the first roller 20 to the outside, since this first reaches the extension of the contour 50. As a result, the eccentric output shaft 14 is rotated in the direction of the first roller 20. The contour 52 is aligned with the contour 50 in such a way that when the roller 30 rests on the contour 52 no jamming and no lifting of the rollers 20,
20 30 durch die Verbindungsstangen 16, 22, 26, 34 entsteht. 20 30 by the connecting rods 16, 22, 26, 34 is formed.
Bei einem Umlauf in diesen Konturen 50, 52 entsteht genau eine Drehung des Exzenters 12 um die erste Welle 8 und somit die erste ortsfeste Achse des Viergelenks 10. Dabei hat die zweite Rolle 30 vor allem die FunktionDuring one revolution in these contours 50, 52, exactly one rotation of the eccentric 12 is produced around the first shaft 8 and thus the first stationary axis of the four-bar linkage 10. The second roller 30 has, above all, the function
25 eine Totpunktlage der ersten Rolle 20 auszugleichen, um somit die Richtung der Drehbewegung des Exzenters 12 aus der Totpunktlage festzulegen. Zusätzlich entsteht durch dieses zweite Viergelenk 32 ein Massenausgleich der mit dem Antriebsrad 2 umlaufenden Teile. Die Übersetzung bei Drehung der ersten Welle 8 zu Abtriebswelle sollte 0 üblicherweise in kleinen Schritten erfolgen, so dass hier relativ hohe Übersetzungen erfolgen müssen. Ist beispielsweise ein Verstellwinkel von 90° Kurbelwinkel gefordert und soll dieser bei zehn Umdrehungen des Antriebsrades 2, also in zehn Schritten verwirklicht werden, muss bei jeder Drehung eine Schrittweite von 9° verwirklicht werden. Bei Drehung der Nockenwelle mit halber Geschwindigkeit der Kurbelwelle bedeutet dies eine Verdrehung von 4,5° pro Umlauf. Entsprechend wäre eine Übersetzung von 80 : 1 notwendig, um diese diskreten Schrittgrößen zu erzielen. 25 compensate for a dead center of the first roller 20, so as to determine the direction of rotation of the eccentric 12 from the dead center. In addition, created by this second four-bar 32, a mass balance of the rotating with the drive wheel 2 parts. The translation upon rotation of the first shaft 8 to the output shaft should usually take place in small steps, so that relatively high translations must be made here. If, for example, an adjustment angle of 90 ° crank angle is required and this should be at ten revolutions of the Drive wheel 2, so be realized in ten steps, a step size of 9 ° must be realized with each rotation. Upon rotation of the camshaft at half the speed of the crankshaft, this means a rotation of 4.5 ° per revolution. Accordingly, a translation of 80: 1 would be necessary to achieve these discrete step sizes.
In gleicher Weise wie die Verstellung in diese erste Richtung mit den Konturen 50, 52 ist auch eine Verstellung in entgegengesetzter Richtung mit den Konturen 54, 56 möglich . Diese sind so zueinander anzuordnen, dass der Exzenter in entgegengesetzter Richtung gedreht wird. In the same way as the adjustment in this first direction with the contours 50, 52 and an adjustment in the opposite direction with the contours 54, 56 is possible. These are to be arranged to each other, that the eccentric is rotated in the opposite direction.
Die beschriebene Vorrichtung zur diskreten Drehwinkelverstellung eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle ermöglicht somit eine Verstellung, ohne bei der Verstellung Fremdenergie einbringen zu müssen. Lediglich die kurzzeitige Verstellung der Konturen in axialer Richtung ist erforderlich, bei der kein Drehmoment aufzubringen ist. Dieses wird vollständig aus der Bewegung der Kurbelwelle selbst entnommen. Entsprechend kleine Antriebe mit geringem Energieverbrauch können verwendet werden. The device described for the discrete rotational angle adjustment of a drive wheel to an output shaft thus allows adjustment without having to bring in the adjustment of external energy. Only the short-term adjustment of the contours in the axial direction is required, in which no torque is applied. This is completely taken from the movement of the crankshaft itself. Correspondingly small drives with low energy consumption can be used.
Es sollte deutlich sein, dass innerhalb des Schutzbereiches des Hauptanspruchs deutliche konstruktive Varianten zur beschriebenen Ausführungsform möglich sind. So kann beispielsweise gegebenenfalls auf den zweiten Hebel bei ausreichenden Winkelgeschwindigkeiten verzichtet werden. Ein Andrücken der Rolle und eine Drehbewegung des Exzenters in gleichbleibender Richtung bei der Verstellung können durch die auftretenden Zentrifugalkräfte gegebenenfalls bereits ausreichend sichergestellt sein. Neben der Rolle können auch Zahnräder, die in entsprechend geformten Hohlrädern, die als Konturen dienen, ablaufen. Auch ist es möglich, die Exzenterwelle als zentrale Welle im Antriebsrad anzuordnen und deren Drehung im weiteren Kraftfluss auf die Nockenwelle übersetzt zu übertragen. It should be clear that within the scope of the main claim clear structural variants of the described embodiment are possible. For example, if necessary, the second lever can be dispensed with at sufficient angular speeds. A pressing of the roller and a rotational movement of the eccentric in a constant direction during the adjustment can be already sufficiently ensured by the centrifugal forces occurring if necessary. In addition to the role and gears that run in correspondingly shaped ring gears, which serve as contours, run off. It is also possible, the eccentric shaft as a central shaft in the drive wheel to arrange and to translate their rotation translated in the further power flow to the camshaft.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT APPLICATIONS
1. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung eines Drehwinkels zwischen einem Antriebsrad und einer Abtriebswelle mit 1. Device for the discrete phase shift of a rotational angle between a drive wheel and an output shaft with
einem Antriebsrad,  a drive wheel,
einem Koppelgetriebe,  a coupling gear,
einer Abtriebswelle, die über das Koppelgetriebe angetrieben ist und einem Aktuator, bei dessen Betätigung der Drehwinkel des Antriebsrades zur Abtriebswelle über das Koppelgetriebe verschiebbar ist,  an output shaft which is driven via the coupling gear and an actuator, upon actuation of which the rotational angle of the drive wheel can be displaced to the output shaft via the coupling gear,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
als Koppelgetriebe ein Viergelenk (10) mit zwei zum Antriebsrad (2) ortsfesten Achsen (8, 24) und zwei bezüglich des Antriebsrades (2) beweglichen Achsen (14, 18) dient, wobei das Viergelenk (10) einen Exzenter (12) aufweist, dessen Drehachse eine erste der ortsfesten Achsen (8) ist und dessen Exzenterabtriebsachse (14) eine erste der beweglichen Achsen ist und auf einer zweiten der beweglichen Achsen (18) eine Rolle (20) oder ein Zahnrad angeordnet ist, die wahlweise in einer von zumindest zwei Konturen (46, 50, 54), die relativ zur Rolle (20) oder zum Zahnrad bewegbar sind, umläuft, wobei die Rolle (20) oder das Zahnrad durch Mittel (36; 32) zum Andrücken gegen die Kontur (46, 50, 54) belastet ist.  as a coupling mechanism a four-bar linkage (10) with two to the drive wheel (2) fixed axes (8, 24) and two with respect to the drive wheel (2) movable axes (14, 18), wherein the four-bar linkage (10) has an eccentric (12) the axis of rotation of which is a first one of the fixed axes (8) and whose eccentric output shaft (14) is a first of the movable axes and on a second of the movable axes (18) is disposed a roller (20) or a toothed wheel, which is optionally located in one of at least two contours (46, 50, 54) which are movable relative to the roller (20) or to the gearwheel, wherein the roller (20) or the gearwheel is pressed by means (36, 32) for pressing against the contour (46, 50, 54) is loaded.
2. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach Anspruch 1, 2. Discrete phase shifting device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine erste Kontur (46) der zumindest zwei Konturen (46, 50, 54) eine Kreiskontur ist. a first contour (46) of the at least two contours (46, 50, 54) is a circular contour.
3. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 3. Discrete phase shifting device according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine zweite und dritte Kontur (50, 54) Drehwinkelbereiche (60) aufweisen, deren Durchmesser größer oder kleiner ist als der des Kreises der ersten Kontur (46) und Drehwinkelbereiche (62) aufweisen, die einen gleichen Durchmesser aufweisen wie die erste Kontur (46).  a second and third contour (50, 54) have rotational angle regions (60) whose diameter is greater or smaller than that of the circle of the first contour (46) and rotational angle regions (62) which have a same diameter as the first contour (46 ).
4. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Discrete phase shifting device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die erste ortsfeste Achse des Viergelenks (10) durch eine erste Welle (8) gebildet ist, die drehbeweglich im Antriebsrad (2) gelagert ist und auf der der Exzenter (12) angeordnet ist.  the first stationary axis of the four-bar linkage (10) is formed by a first shaft (8), which is rotatably mounted in the drive wheel (2) and on which the eccentric (12) is arranged.
5. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Discrete phase shifting device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
auf dem Exzenter (12) drehbeweglich eine erste Verbindungsstange (16) gelagert ist, an deren gegenüberliegendem Ende eine zweite Welle (18) drehbeweglich gelagert ist, auf der die Rolle (20) oder das Zahnrad und eine zweite Verbindungsstange (22) dreh beweg lieh gelagert sind und welche als zweite bewegliche Achse dient.  on the eccentric (12) rotatably a first connecting rod (16) is mounted, at the opposite end a second shaft (18) is rotatably mounted, on which the roller (20) or the gear and a second connecting rod (22) rotatably lent are stored and which serves as a second movable axis.
6. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach Anspruch 5, 6. Discrete phase shifting device according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
am entgegengesetzten Ende der zweiten Verbindungsstange (22) eine dritte Welle (24) drehbeweglich gelagert ist, deren entgegengesetztes Ende am Antriebsrad (2) befestigt ist und als zweite zum Antriebsrad (2) ortsfeste Achse dient. at the opposite end of the second connecting rod (22) a third shaft (24) is rotatably mounted, whose opposite end is fixed to the drive wheel (2) and serves as a second to the drive wheel (2) fixed axis.
7. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, 7. Discrete phase shifting device according to one of claims 4 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die erste Welle (8) zentral drehbar im Antriebsrad (2) gelagert ist.  the first shaft (8) is centrally rotatably mounted in the drive wheel (2).
8. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, 8. A device for discrete phase shift according to one of claims 4 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
auf der ersten Welle (8) drehfest ein Zahnrad (64) angeordnet ist, welches über ein Untersetzungsgetriebe mit der Abtriebswelle (4) gekoppelt ist.  on the first shaft (8) rotatably a gear (64) is arranged, which is coupled via a reduction gear to the output shaft (4).
9. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Discrete phase shifting device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Konturen (50, 46, 54) hintereinander angeordnet sind und durch den Aktuator (58) axial verschiebbar sind.  the contours (50, 46, 54) are arranged one behind the other and are axially displaceable by the actuator (58).
10. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. A device for discrete phase shift according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Vorrichtung ein zweites Viergelenk (32) aufweist, dessen beiden ortsfesten Achsen (8, 24) und dessen erste bewegliche Achse (14) den Achsen des ersten Viergelenks (10) entsprechen und auf dessen zweiter beweglicher Achse (28) eine zweite Rolle (30) oder ein zweites Zahnrad drehbeweglich angeordnet ist, die oder das in zu den ersten Konturen (50, 46, 54) korrespondierenden weiteren Konturen (52, 48, 56) umläuft.  the device has a second four-bar linkage (32) whose two stationary axes (8, 24) and its first movable axis (14) correspond to the axes of the first four-bar linkage (10) and to whose second movable axis (28) a second roller (30 ) or a second gear is rotatably disposed, which or in the first contours (50, 46, 54) corresponding further contours (52, 48, 56) rotates.
11. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Konturen (52, 48, 56) gemeinsam mit den ersten Konturen (50, 46, 54) über den Aktuator (58) axial verstellbar sind . 11. A device for discrete phase shift according to claim 10, characterized in that the further contours (52, 48, 56) together with the first contours (50, 46, 54) via the actuator (58) are axially adjustable.
12. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 12. Discrete phase shifting device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Mittel zum Andrücken der Rolle (20; 30) oder des Zahnrades gegen die Kontur (52, 48, 56; 50, 46, 54) durch ein Federelement (36) gebildet sind.  the means for pressing the roller (20; 30) or the gear against the contour (52, 48, 56; 50, 46, 54) are formed by a spring element (36).
13. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass 13. A device for discrete phase shift according to claim 12, characterized in that
das Federelement (36) die an der zweiten ortsfesten Achse (24) gelagerten Verbindungsstangen (22, 26) nach außen vorspannt.  the spring element (36) biases the connecting rods (22, 26) mounted on the second stationary shaft (24) outwards.
14. Vorrichtung zur diskreten Phasenverschiebung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass 14. A device for discrete phase shift according to claim 13, characterized in that
um die zweite ortsfeste Achse (24) eine Schraubenfeder als Federelement (36) angeordnet ist, deren Federschenkel (38, 40) vorgespannt gegen Anschläge (42, 44) anliegen, die an den an der zweiten ortsfesten Achse (24) drehbar gelagerten Verbindungsstangen (22, 26) angeordnet sind.  about the second stationary axis (24) a coil spring as a spring element (36) is arranged, the spring legs (38, 40) biased against stops (42, 44) abut against the rotatably mounted on the second stationary axis (24) connecting rods (38). 22, 26) are arranged.
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