WO2014029524A1 - Device for phase-shifting the rotational angle of a drive part relative to a driven part - Google Patents

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WO2014029524A1
WO2014029524A1 PCT/EP2013/062689 EP2013062689W WO2014029524A1 WO 2014029524 A1 WO2014029524 A1 WO 2014029524A1 EP 2013062689 W EP2013062689 W EP 2013062689W WO 2014029524 A1 WO2014029524 A1 WO 2014029524A1
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WO
WIPO (PCT)
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gear
rotation
drive part
angle
ring gear
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/062689
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German (de)
French (fr)
Inventor
Costantino Brunetti
Andres Tönnesmann
Andreas Köster
Karl Krebber-Hortmann
Original Assignee
Pierburg Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear

Definitions

  • the invention relates to a device for phase shifting the rotational angle of a drive part to a driven part with a first gear which is driven by the drive part and at least a first Hohfrad, a first sun gear and a first motion transmission element, via which a movement coupling between the first sun gear and the the first ring gear, a second gear, which is coupled to the first gear and drives the driven part and at least a second ring gear, a second sun gear and a second motion transmission element, via which a motion coupling between the second sun gear and the second ring gear and an actuator over which the first gear to the second gear is phase-shifted.
  • Such devices are known in particular for the phase shift between a crankshaft and a camshaft of an internal combustion engine.
  • the phase shift is used for variable valve timing to improve the charge cycle in the engine.
  • the actuators used are operated electrically via an electric motor or hydraulically.
  • three-shaft transmissions have been found in which the displacement between the drive shaft and the output shaft via the intermediate control shaft is performed.
  • actuators are used, which are not desired adjustment rotate synchronously with the gear, or actuators, which the
  • a device for cam shafts adjustment of an internal combustion engine disclosed serve as a transmission two planetary gear connected in series, with the two gear sharing the sun gear and the planetary gears.
  • a difference of the number of teeth of the first ring gear to the second ring gear is formed during a relative movement of the planet to the ring gears a phase shift between the crankshaft and the camshaft.
  • a similar transmission is known from DE 73 37 206 Ul. Also, this transmission consists essentially of two successively connected planetary gears, wherein the two planetary gear sets are attached to a common planet carrier.
  • the drive shaft drives a first sun gear, whereby the planet carrier is rotated over the first planetary gears.
  • the second planetary gears are rotated, which transmit this movement to the second sun gear, which is rotatably connected to the output member. This results in a synchronous movement of the drive part to the output part.
  • the second ring gear While the second ring gear is mounted in the housing, rotation of the first ring gear is prevented by the self-locking of an outside of the ring gear acting actuator.
  • a phase shift takes place by an active rotation on the first ring gear, whereby the rotation of the planet carrier is either accelerated or reduced.
  • phase adjuster use for transmission of motion gear with gears is required.
  • a world-wide backlash is required to set accurate angular displacements.
  • phase shifting device having the features of the main claim.
  • a first traction means which engages in an internal toothing of the first ring gear and an outer toothing of the first sun gear
  • a second traction means which engages in an internal toothing of the second ring gear and an outer toothing of the second sun gear
  • a common biasing element is created a highly translating three-shaft gear, which has no imbalance and works largely free of play. In this case, relatively inexpensive components can be used.
  • the first ring gear is at least rotationally fixedly connected to the drive part.
  • the second ring gear is at least rotatably connected to the output member and the two sun gears are at least rotatably connected to each other.
  • the hardest accessible parts inside the transmission are one piece too; mount, while an accessibility from the outside to the output part is present.
  • the actuator for phase adjustment is rotatably connected to the biasing member and drives it to.
  • the adjustment thus takes place via the rotationally fixed connection of the actuator with the biasing element. Accordingly, in phases without adjustment, a synchronization of the actuator to the drive part.
  • a very sensitive Versteil Anlagenkeit is created because a high number of additional revolutions of the actuator with the right choice of gear sizes are required to produce low relative rotational angle changes between drive part and driven part.
  • the drive member is a drive wheel with external teeth, which is driven by a chain, a belt or a spur gear from a crankshaft of an internal combustion engine.
  • This coupling has proven itself for use in internal combustion engines. The result is a reliable and durable motion transmission.
  • the drive wheel is made in one piece with the first ring gear, thereby eliminating additional assembly steps for connection.
  • the movement is thereby directly via the second ring gear to a camshaft serving as a driven part of a valve train of a Transfer internal combustion engine, so that account also here additional components for transmission of motion.
  • the difference of the quotient of the number of teeth of the first ring gear and the number of teeth of the first sun gear and the quotient of the number of teeth of the second ring gear and the number of teeth of the second sun gear is at least 0.1% and a maximum of 2%.
  • a desired gear ratio of over 100 is easily achieved in that the number of teeth of the first sun gear is greater or smaller than the number of teeth of the second sun gear and the number of teeth of the first ring gear is greater or smaller than the number of teeth of the second ring gear.
  • the biasing element comprises two legs with a paragraph which reduces the distance between the legs and over which traction means are loaded in the direction of the internal toothing of the ring gears.
  • a tension of both traction means is achieved by only one common biasing element.
  • the actuator is an electric motor that rotates in phases without phase shift at the same speed as the drive part and the output part.
  • the traction means are chains or toothed belts and the
  • Preload elements designed as chain tensioners or belt tensioners, These are simply constructed traction means and clamping elements.
  • Figure 1 shows a side view of a transmission of a device according to the invention for phase shift in a schematic representation.
  • Figure 2 shows a top view of the gears used in a schematic representation, with some parts are shown transparent for clarity.
  • the device according to the invention for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part consists of the driving part designed as a drive wheel 10 and the camshaft 12 formed as a driven part.
  • the drive wheel 10 is formed as a sprocket and in one piece with a first ring gear 14, in whose Internal toothing 16 as the first traction means a first chain 18 engages.
  • This chain 18 in turn engages in an external toothing 20 of a first sun gear 22, which is rotatably mounted.
  • the chain 18 is held in engagement with 5 of the internal teeth 16 of the ring gear 14 and the external teeth 20 of the sun gear 22 via a chain tensioner 24 serving as a biasing element.
  • the chain tensioner 24 has two radially opposite legs 26, 28, which have an outer distance to the axis of rotation, which substantially corresponds to the inner radius of the ring gear 14 reduced by the thickness of the links 30 of the chain 18 lo.
  • the movement of this first gear 32 is transmitted to a second gear 15 34 by the first sun gear 22 is fixed with a second sun gear 36 on a common, rotatable about a rotation axis sun gear carrier 38.
  • a second traction means in the form of a second chain 42, via which the movement is transmitted to a second ring gear 440, which has an internal toothing 46, in which the chain 42 engages.
  • the Hohirad 44 is connected via a ring gear 48 fixed to the camshaft 12 serving as the output part.
  • the chain tensioner 24 on its two legs 26, 28 each have a shoulder 50, 52, from which extend the legs 26, 28 of reduced diameter of the first gear 32 in the second gear 34.
  • the distance of these extensions 54, 56 to the axis of rotation in turn substantially corresponds the inner radius of the second ring gear 44 is reduced by the thickness of the links 30 of the chain 42.
  • the chain tensioner 24 runs in phases without rotational angle adjustment with the rotational speed of the drive wheel 10.
  • the drive is realized by acting as an actuator 58 electric motor, which is driven accordingly and is fixedly connected via a drive shaft 60 to the chain tensioner 24.
  • both gear 32, 34 and the chain tensioner 24, as well as the camshaft 12 and the drive wheel 10 at the same speed as a whole package.
  • the entire device has a common axis of rotation without imbalances. Due to the high gear ratios to be achieved, the desired rotational angular displacements can be carried out very sensitively with little necessary driving forces. This is achieved not least by the fact that these traction mechanism are almost free of play.
  • the device according to the invention is extremely robust and easy to assemble. In addition, inexpensive items can be used.

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Abstract

Devices for phase-shifting the rotational angle of a drive part relative to a driven part are known, comprising a first gearing (32) and a downstream second gearing (34) that operate in the form of a triple-shaft gear mechanism. In order to obtain a robust form for such a phase-shifting device with which particularly sensitive adjustments can be made with zero backlash, it is suggested that the gearing is designed as a chain gear, a first chain (18) or a first toothed belt engaging in an inner toothing (16) of a first ring gear (14) and an outer toothing (20) of a first sun gear (20), and a second chain (42) or a second toothed belt engaging in an inner toothing (46) of a second ring gear (44) and an outer toothing (40) of a second sun gear (36). The chains (18, 42) are pressed into the toothings by means of a chain tensioner (24).

Description

B E S C H R E I B U N G  DESCRIPTION
Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil mit einem ersten Getriebe, welches durch das Antriebsteil angetrieben ist und zumindest ein erstes Hohfrad, ein erstes Sonnenrad und ein erstes Bewegungsübertragungselement aufweist, über welches eine Bewegungskopplung zwischen dem ersten Sonnenrad und dem ersten Hohlrad erfolgt, einem zweiten Getriebe, welches mit dem ersten Getriebe gekoppelt ist und das Abtriebsteil antreibt und zumindest ein zweites Hohlrad, ein zweites Sonnenrad und ein zweites Bewegungsübertragungselement aufweist, über welches eine Bewegungskopplung zwischen dem zweiten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad erfolgt und einem Aktor, über den das erste Getriebe zum zweiten Getriebe phasenverschiebbar ist. The invention relates to a device for phase shifting the rotational angle of a drive part to a driven part with a first gear which is driven by the drive part and at least a first Hohfrad, a first sun gear and a first motion transmission element, via which a movement coupling between the first sun gear and the the first ring gear, a second gear, which is coupled to the first gear and drives the driven part and at least a second ring gear, a second sun gear and a second motion transmission element, via which a motion coupling between the second sun gear and the second ring gear and an actuator over which the first gear to the second gear is phase-shifted.
Derartige Vorrichtungen sind insbesondere zur Phasenverschiebung zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors bekannt. Die Phasenverschiebung dient zur variablen Ventilzeitsteuerung zur Verbesserung des Ladungswechselprozesses im Motor. Die verwendeten Aktoren werden elektrisch über einen Elektromotor oder hydraulisch betrieben. Als besonders vorteilhaft zur Phasenverschiebung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle haben sich Dreiwellengetriebe herausgestellt, bei denen die Verschiebung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle über die zwischengeschaltete Stellwelle durchgeführt wird. Dabei werden einerseits Aktoren verwendet, die sich bei nicht gewünschter Verstellung jeweils synchron mit dem Getriebe drehen, oder Aktoren, welche dieSuch devices are known in particular for the phase shift between a crankshaft and a camshaft of an internal combustion engine. The phase shift is used for variable valve timing to improve the charge cycle in the engine. The actuators used are operated electrically via an electric motor or hydraulically. Particularly advantageous for the phase shift between the camshaft and the crankshaft, three-shaft transmissions have been found in which the displacement between the drive shaft and the output shaft via the intermediate control shaft is performed. On the one hand actuators are used, which are not desired adjustment rotate synchronously with the gear, or actuators, which the
Stellwelle festhalten, während lediglich das übrige Getriebe dreht. Hold the adjusting shaft while only turning the rest of the gearbox.
Diese Getriebe bieten alle die Möglichkeit einer stufenlosen und üblicherweise feinfühligen Verstellung.  These transmissions all offer the possibility of a stepless and usually sensitive adjustment.
So wird beispielsweise in der DE 10 2005 018 956 AI eine Vorrichtung zur Nocken wellen Verstellung einer Brennkraftmaschine offenbart, bei der als Getriebe zwei hintereinandergeschaltete Planetengetriebe dienen, wobei sich die beiden Getriebe das Sonnenrad und die Planetenräder teilen. Durch eine Differenz der Zähnezahl des ersten Hohlrades zum zweiten Hohlrad entsteht bei einer Relativbewegung der Planeten zu den Hohlrädern eine Phasenverschiebung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle. Thus, for example, in DE 10 2005 018 956 AI a device for cam shafts adjustment of an internal combustion engine disclosed, serve as a transmission two planetary gear connected in series, with the two gear sharing the sun gear and the planetary gears. By a difference of the number of teeth of the first ring gear to the second ring gear is formed during a relative movement of the planet to the ring gears a phase shift between the crankshaft and the camshaft.
Ein ähnliches Getriebe ist aus der DE 73 37 206 Ul bekannt. Auch dieses Getriebe besteht im Wesentlichen aus zwei hintereinander geschalteten Planetengetrieben, wobei die beiden Planetensätze an einem gemeinsamen Planetenträger befestigt sind. Die Antriebswelle treibt ein erstes Sonnenrad an, wodurch der Planetenträger über die ersten Planetenräder gedreht wird. Hierdurch werden auch die zweiten Planetenräder gedreht, welche diese Bewegung auf das zweite Sonnenrad übertragen, welches drehfest mit dem Abtriebsteil verbunden ist. Somit entsteht eine synchrone Bewegung des Antriebsteils zum Abtriebsteil. Während das zweite Hohlrad im Gehäuse befestigt ist, wird eine Drehung des ersten Hohlrades durch die Selbsthemmung eines außen am Hohlrad angreifenden Aktors verhindert. Eine Phasenverschiebung erfolgt durch ein aktives Drehen am ersten Hohlrad, wodurch die Drehung des Planetenträgers entweder beschleunigt oder verringert wird. A similar transmission is known from DE 73 37 206 Ul. Also, this transmission consists essentially of two successively connected planetary gears, wherein the two planetary gear sets are attached to a common planet carrier. The drive shaft drives a first sun gear, whereby the planet carrier is rotated over the first planetary gears. As a result, the second planetary gears are rotated, which transmit this movement to the second sun gear, which is rotatably connected to the output member. This results in a synchronous movement of the drive part to the output part. While the second ring gear is mounted in the housing, rotation of the first ring gear is prevented by the self-locking of an outside of the ring gear acting actuator. A phase shift takes place by an active rotation on the first ring gear, whereby the rotation of the planet carrier is either accelerated or reduced.
Diese bekannten Phasensteller nutzen zur Bewegungsübertragung Getriebe mit Zahnrädern. Problematisch ist hierbei jedoch, dass eine weltgehende Spielfreiheit zur Einstellung genauer Winkelverschiebungen erforderlich ist. Um dies zu erreichen, ist es notwendig entweder qualitativ hochwertige und somit kostenintensive Verzahnungen zu nutzen oder zusätzliche Maßnahmen zur Erzeugung einer Spielfreiheit 5 vorzunehmen, welche einen zusätzlichen Montageaufwand und somit ebenfalls steigende Herstellungskosten bewirkt. These known phase adjuster use for transmission of motion gear with gears. However, the problem here is that a world-wide backlash is required to set accurate angular displacements. In order to achieve this, it is necessary either to use high-quality and thus cost-intensive gears or to carry out additional measures for generating a backlash 5, which causes an additional installation effort and thus likewise increasing manufacturing costs.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil bereit zu o stellen, mit dem eine möglichst genaue Einstellung des Verschiebungswinkels bei geringen Herstell- und Montagekosten verwirklicht werden kann. It is therefore the object to provide a device for phase shift of the rotational angle of a drive part to a driven part ready to o, with the most accurate adjustment of the displacement angle can be realized with low manufacturing and assembly costs.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. This object is achieved by a phase shifting device having the features of the main claim.
Dadurch, dass als Bewegungsübertragungselemente ein erstes Zugmittel, das in eine Innenverzahnung des ersten Hohlrades und eine Außenverzahnung des ersten Sonnenrades greift, ein zweites Zugmittel, das in eine Innenverzahnung des zweiten Hohlrades und eine Außenverzahnung des zweiten Sonnenrades greift, und ein gemeinsames Vorspannelement dienen, wird ein hochübersetzendes Dreiwellengetriebe geschaffen, welches keine Unwucht aufweist und weitestgehend spielfrei arbeitet. Dabei können relativ kostengünstige Bauteile verwendet werden. Characterized in that as the motion transmission elements, a first traction means, which engages in an internal toothing of the first ring gear and an outer toothing of the first sun gear, a second traction means, which engages in an internal toothing of the second ring gear and an outer toothing of the second sun gear, and a common biasing element is created a highly translating three-shaft gear, which has no imbalance and works largely free of play. In this case, relatively inexpensive components can be used.
Vorzugsweise ist das erste Hohlrad zumindest dreh fest mit dem Antriebsteil verbunden. Durch die Wahl des Hohlrades zur dreh festen Befestigung wird eine einfache Zugänglichkeit des Antriebsteiles erreicht, wodurch die Montage erleichtert wird. In einer weiterführenden Ausführung ist das zweite Hohlrad zumindest drehfest mit dem Abtriebsteil verbunden und die beiden Sonnenräder sind zumindest drehfest miteinander verbunden. Somit sind die am schwersten zugänglichen Teile im Innern des Getriebes als ein Stück zu ; montieren, während eine Zugänglichkeit von außen zum Abtriebsteil vorhanden ist. Preferably, the first ring gear is at least rotationally fixedly connected to the drive part. By choosing the ring gear for rotationally fixed attachment easy accessibility of the drive member is achieved, whereby the assembly is facilitated. In a further embodiment, the second ring gear is at least rotatably connected to the output member and the two sun gears are at least rotatably connected to each other. Thus, the hardest accessible parts inside the transmission are one piece too; mount, while an accessibility from the outside to the output part is present.
Vorzugsweise ist der Aktor zur Phasenverstellung drehfest mit dem Vorspannelement verbunden und triebt dieses an. Die Verstellung erfolgt also über die drehfeste Verbindung des Aktors mit dem Vorspannelement. Entsprechend erfolgt in Phasen ohne Verstellung eine Synchronisation des Aktors zum Antriebsteil. So wird eine sehr feinfühlige Versteilmöglichkeit geschaffen, da eine hohe Anzahl zusätzlicher Umdrehungen des Aktors bei richtiger Wahl der Zahnradgrößen erforderlich sind, um geringe relative Dreh Winkeländerungen zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil zu erzeugen. Preferably, the actuator for phase adjustment is rotatably connected to the biasing member and drives it to. The adjustment thus takes place via the rotationally fixed connection of the actuator with the biasing element. Accordingly, in phases without adjustment, a synchronization of the actuator to the drive part. Thus, a very sensitive Versteilmöglichkeit is created because a high number of additional revolutions of the actuator with the right choice of gear sizes are required to produce low relative rotational angle changes between drive part and driven part.
In bevorzugter Ausführung ist das Antriebsteil ein Antriebsrad mit Außenverzahnung, welches über eine Kette, einen Riemen oder ein Stirnradgetriebe von einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben ist. Diese Kopplung hat sich bei der Verwendung in Verbrennungsmotoren bewährt. Es entsteht eine zuverlässige und langlebige Bewegungsübertragung. In a preferred embodiment, the drive member is a drive wheel with external teeth, which is driven by a chain, a belt or a spur gear from a crankshaft of an internal combustion engine. This coupling has proven itself for use in internal combustion engines. The result is a reliable and durable motion transmission.
In einer weiterführenden vorteilhaften Ausbildung ist das Antriebsrad einstückig mit dem ersten Hohlrad hergestellt, wodurch zusätzliche Montageschritte zur Verbindung entfallen. In a further advantageous embodiment, the drive wheel is made in one piece with the first ring gear, thereby eliminating additional assembly steps for connection.
Die Bewegung wird dabei direkt über das zweite Hohlrad an eine als Abtriebsteil dienende Nockenwelle eines Ventiltriebs eines Verbrennungsmotors übertragen, so dass auch hier zusätzliche Bauteile zur Bewegungsübertragung entfallen. The movement is thereby directly via the second ring gear to a camshaft serving as a driven part of a valve train of a Transfer internal combustion engine, so that account also here additional components for transmission of motion.
Um ausreichend hohe Übersetzungen zu erreichen, beträgt die Differenz des Quotienten aus der Zähnezahl des ersten Hohlrades und der Zähnezahl des ersten Sonnenrades sowie des Quotienten aus der Zähnezahl des zweiten Hohlrades und der Zähnezahl des zweiten Sonnenrades mindestens 0,1% und maximal 2%. In order to achieve sufficiently high ratios, the difference of the quotient of the number of teeth of the first ring gear and the number of teeth of the first sun gear and the quotient of the number of teeth of the second ring gear and the number of teeth of the second sun gear is at least 0.1% and a maximum of 2%.
Ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis von über 100 wird leicht dadurch erreicht, dass die Zähnezahl des ersten Sonnenrades größer oder kleiner ist als die Zähnezahl des zweiten Sonnenrades und die Zähnezahl des ersten Hohlrades größer oder kleiner ist als die Zähnezahl des zweiten Hohlrades. A desired gear ratio of over 100 is easily achieved in that the number of teeth of the first sun gear is greater or smaller than the number of teeth of the second sun gear and the number of teeth of the first ring gear is greater or smaller than the number of teeth of the second ring gear.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Vorspannelement zwei Schenkel mit einem den Abstand der Schenkel verkleinernden Absatz auf, über die Zugmittel in Richtung der Innenverzahnung der Hohlräder belastet sind. So wird eine Spannung beider Zugmittel durch nur ein gemeinsames Vorspannelement erreicht. Es werden keine zusätzlichen Verbindungselemente benötigt, da die Schenkel des Vorspannelementes axial in das Getriebe geschoben werden können. In a preferred embodiment, the biasing element comprises two legs with a paragraph which reduces the distance between the legs and over which traction means are loaded in the direction of the internal toothing of the ring gears. Thus, a tension of both traction means is achieved by only one common biasing element. There are no additional connecting elements needed because the legs of the biasing member can be pushed axially into the transmission.
In einer vorteilhaften Ausbildung ist der Aktor ein Elektromotor, der in Phasen ohne Phasenverschiebung mit der gleichen Drehzahl dreht wie das Antriebsteil und das Abtriebsteil. So wird eine einfache elektrische Ansteuerung zur Verstellung ermöglicht, wobei gewünschte Drehzahlen über eine Steuereinheit sowie entsprechende Rückmeldungssignale zur Stellungsüberwachung ohne zusätzliche Bauteile zu realisieren sind. Vorzugsweise sind die Zugmittel als Ketten oder Zahnriemen und dieIn an advantageous embodiment, the actuator is an electric motor that rotates in phases without phase shift at the same speed as the drive part and the output part. Thus, a simple electrical control for adjustment is possible, with desired speeds via a control unit and corresponding feedback signals for position monitoring can be realized without additional components. Preferably, the traction means are chains or toothed belts and the
Vorspannelemente als Kettenspanner oder Riemenspanner ausgeführt, Hierbei handelt es sich um einfach aufgebaute Zugmittel und Spannelemente. Preload elements designed as chain tensioners or belt tensioners, These are simply constructed traction means and clamping elements.
Eine besonders kostengünstige Ausführung ergibt sich, wenn die Hohlräder und Sonnenräder, die als Kettenrad dienen, aus Stanzteilen hergestellt sind. Dennoch bleibt das Getriebe belastbar. Es wird somit eine Vorrichtung zur Phasenverstellung geschaffen, welche kompakt aufgebaut und kostengünstig herstellbar und einfach montierbar ist. Mit dieser Vorrichtung wird gleichzeitig eine besonders feinfühlige Phasenverstellung ermöglicht, welche mit geringen aufzubringenden Drehmomenten durchführbar ist. Aufgrund der verwendeten Ketten oder Riemen wird eine lange Lebensdauer erreicht. A particularly cost-effective design results when the ring gears and sun gears, which serve as a sprocket, are made of stampings. Nevertheless, the transmission remains resilient. There is thus provided a device for phase adjustment, which is compact and inexpensive to produce and easy to install. At the same time a particularly sensitive phase adjustment is made possible with this device, which can be carried out with low applied torques. Due to the chains or belts used a long life is achieved.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines Getriebes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Phasenverschiebung in schematischer Darstellung. An embodiment is shown in the figures and will be described below. Figure 1 shows a side view of a transmission of a device according to the invention for phase shift in a schematic representation.
Figur 2 zeigt eine Kopfansicht der verwendeten Getriebe in schematischer Darstellung, wobei einige Teile zum besseren Verständnis transparent dargestellt sind. Figure 2 shows a top view of the gears used in a schematic representation, with some parts are shown transparent for clarity.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil besteht aus dem als Antriebsrad 10 ausgebildeten Antriebsteil und dem als Nockenwelle 12 ausgebildeten Abtriebsteil. Das Antriebsrad 10 ist als Kettenrad und einstückig mit einem ersten Hohlrad 14 ausgebildet, in dessen Innenverzahnung 16 als erstes Zugmittel eine erste Kette 18 greift. Diese Kette 18 wiederum greift in eine Außenverzahnung 20 eines ersten Sonnenrades 22, welches drehbar gelagert ist. Die Kette 18 wird über einen als Vorspannelement dienenden Kettenspanner 24 in Eingriff mit 5 der Innenverzahnung 16 des Hohlrades 14 und der Außenverzahnung 20 des Sonnenrades 22 gehalten. Hierzu weist der Kettenspanner 24 zwei radial gegenüberliegende Schenkel 26, 28 auf, die einen äußeren Abstand zur Drehachse aufweisen, welcher im Wesentlichen dem Innenradius des Hohlrades 14 gemindert um die Dicke der Glieder 30 der Kette 18 l o entspricht. Das erste Sonnenrad 22 bildet gemeinsam mit der ersten Kette 18, dem Kettenspanner 24 sowie dem ersten Hohlrad 14 ein erstes Getriebe 32. The device according to the invention for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part consists of the driving part designed as a drive wheel 10 and the camshaft 12 formed as a driven part. The drive wheel 10 is formed as a sprocket and in one piece with a first ring gear 14, in whose Internal toothing 16 as the first traction means a first chain 18 engages. This chain 18 in turn engages in an external toothing 20 of a first sun gear 22, which is rotatably mounted. The chain 18 is held in engagement with 5 of the internal teeth 16 of the ring gear 14 and the external teeth 20 of the sun gear 22 via a chain tensioner 24 serving as a biasing element. For this purpose, the chain tensioner 24 has two radially opposite legs 26, 28, which have an outer distance to the axis of rotation, which substantially corresponds to the inner radius of the ring gear 14 reduced by the thickness of the links 30 of the chain 18 lo. The first sun gear 22, together with the first chain 18, the chain tensioner 24 and the first ring gear 14, a first gear 32nd
Die Bewegung dieses ersten Getriebes 32 wird auf ein zweites Getriebe 15 34 übertragen, indem das erste Sonnenrad 22 mit einem zweiten Sonnenrad 36 auf einem gemeinsamen, um eine Drehachse drehbaren Sonnenradträger 38 befestigt wird. In eine Außenverzahnung 40 des zweiten Sonnenrades 36 greift eine zweites Zugmittel in Form einer zweiten Kette 42, über welche die Bewegung auf ein zweites Hohlrad 440 übertragen wird, welches eine Innenverzahnung 46 aufweist, in die die Kette 42 greift. Das Hohirad 44 ist über einen Hohlradträger 48 fest mit der als Abtriebsteil dienenden Nockenwelle 12 verbunden. The movement of this first gear 32 is transmitted to a second gear 15 34 by the first sun gear 22 is fixed with a second sun gear 36 on a common, rotatable about a rotation axis sun gear carrier 38. In an outer toothing 40 of the second sun gear 36 engages a second traction means in the form of a second chain 42, via which the movement is transmitted to a second ring gear 440, which has an internal toothing 46, in which the chain 42 engages. The Hohirad 44 is connected via a ring gear 48 fixed to the camshaft 12 serving as the output part.
Um ein Eingreifen der Kette 42 in die Verzahnungen 40, 465 sicherzustellen, wird die Kette 42 wie auch die Kette 18 über den als Vorspannelement dienenden Kettenspanner 24 in die Innenverzahnung 46 des Hohlrades 44 gedrückt. Hierzu weist der Kettenspanner 24 an seinen beiden Schenkeln 26, 28 jeweils einen Absatz 50, 52 auf, von dem aus sich die Schenkel 26, 28 mit vermindertem Durchmesser vom ersteno Getriebe 32 in das zweite Getriebe 34 erstrecken. Der Abstand dieser Fortsätze 54, 56 zur Drehachse entspricht wiederum im Wesentlichen dem Innenradius des zweiten Hohlrades 44 gemindert um die Dicke der Glieder 30 der Kette 42. To ensure engagement of the chain 42 in the teeth 40, 465, the chain 42 as well as the chain 18 is pressed over the serving as a biasing element chain tensioner 24 in the internal teeth 46 of the ring gear 44. For this purpose, the chain tensioner 24 on its two legs 26, 28 each have a shoulder 50, 52, from which extend the legs 26, 28 of reduced diameter of the first gear 32 in the second gear 34. The distance of these extensions 54, 56 to the axis of rotation in turn substantially corresponds the inner radius of the second ring gear 44 is reduced by the thickness of the links 30 of the chain 42.
Der Kettenspanner 24 läuft in Phasen ohne Drehwinkelverstellung mit der Drehzahl des Antriebsrades 10 um. Der Antrieb wird durch einen als Aktor 58 wirkenden Elektromotor verwirklicht, der entsprechend angesteuert wird und über eine Antriebswelle 60 mit dem Kettenspanner 24 fest verbunden ist. In diesem Fall laufen beide Getriebe 32, 34 sowie der Kettenspanner 24, sowie die Nockenwelle 12 und das Antriebsrad 10 mit gleicher Drehzahl als Gesamtpaket um. The chain tensioner 24 runs in phases without rotational angle adjustment with the rotational speed of the drive wheel 10. The drive is realized by acting as an actuator 58 electric motor, which is driven accordingly and is fixedly connected via a drive shaft 60 to the chain tensioner 24. In this case, both gear 32, 34 and the chain tensioner 24, as well as the camshaft 12 and the drive wheel 10 at the same speed as a whole package.
Soll nun eine Phasenverschiebung zwischen dem Antriebsrad 10 und der Nockenwelle 12 erreicht werden, wird der Aktor 58 mit einer anderen Drehzahl als das Antriebsrad 10 angetrieben. Eine Drehwinkelverschiebung kommt dabei durch die Differenz der Quotienten der Zähnezahlen vom jeweiligen Hohlrad 14, 44 zum Sonnenrad 22, 36, also durch den Unterschied der Übersetzung des ersten Getriebes 32 und des zweiten Getriebes 34 zustande. Wird, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, für das erste Hohlrad 14 eine Zähnezahl von 34, für das erste Sonnenrad 22 eine Zähnezahl von 22, für das zweite Sonnenrad 36 eine Zähnezahl von 18 und für das zweite Hohlrad eine Zähnezahl von 28 gewählt, ergibt sich eine Übersetzung zwischen der Drehzahl des Elektromotors und der Drehzahl der Nockenwelle von i= 154. If now a phase shift between the drive wheel 10 and the camshaft 12 can be achieved, the actuator 58 is driven at a different rotational speed than the drive wheel 10. A rotation angle displacement comes about by the difference of the quotients of the numbers of teeth from the respective ring gear 14, 44 to the sun gear 22, 36, ie by the difference in the ratio of the first gear 32 and the second gear 34. If, as shown in the exemplary embodiment, a number of teeth of 34, for the first sun gear 22, a number of teeth of 22, for the second sun gear 36, a number of teeth of 18 and for the second ring gear selected a number of teeth of 28, the result is a number of teeth Translation between the speed of the electric motor and the speed of the camshaft of i = 154.
Dies bedeutet, dass es für eine zusätzliche Umdrehung der Nockenwelle 12 im Vergleich zum Antriebsrad 10 notwendig wäre, den Elektromotor einhundertvierundfünfzig zusätzliche Umdrehungen im Vergleich zum Antriebsrad 10 durchführen zu lassen. Für eine Phasenverschiebung in entgegengesetzter Drehrichtung müsste eine entsprechende Anzahl Umdrehungen weniger erfolgen. Bei der Verwendung im Verbrennungsmotor ist der Nocken wellenphasenwinkel auf einen Drehwinkelverstellbereich von etwa 50° beschränkt. This means that, for an additional revolution of the camshaft 12 compared to the drive wheel 10, it would be necessary to let the electric motor perform one hundred and fifty-four additional revolutions compared to the drive wheel 10. For a phase shift in the opposite direction of rotation a corresponding number of revolutions should be less. When used in the Internal combustion engine, the cam shaft phase angle is limited to a Drehwinkelverstellbereich of about 50 °.
Es wird deutlich, dass die gesamte Vorrichtung eine gemeinsame Drehachse ohne Unwuchten aufweist. Durch die hohen zu erreichenden Übersetzungsverhältnisse können gewünschte Dreh Winkelverschiebungen sehr feinfühlig mit geringen notwendigen Antriebskräften durchgeführt werden. Dies gelingt nicht zuletzt dadurch, dass diese Zugmittelgetriebe beinahe spielfrei sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist äußerst robust und einfach zu montieren. Zusätzlich können kostengünstige Einzelteile verwendet werden. It becomes clear that the entire device has a common axis of rotation without imbalances. Due to the high gear ratios to be achieved, the desired rotational angular displacements can be carried out very sensitively with little necessary driving forces. This is achieved not least by the fact that these traction mechanism are almost free of play. The device according to the invention is extremely robust and easy to assemble. In addition, inexpensive items can be used.
Es sollte deutlich sein, dass verschiedene konstruktive Modifikationen im Vergleich zu den beschriebenen Ausführungsformen möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. So können andere gewünschte Übersetzungen gewählt werden oder die beschriebene Vorrichtung auch für andere Anwendungen gegebenenfalls mit für die Anwendung angepasster Übersetzung verwendet werden. Gegebenenfalls ist auch ein Austausch der Antriebs-, Abtriebs- und Verstellwellen dieses Dreiwellengetriebes denkbar, wie dies auch für Dreiwellenzahnradgetriebe bekannt ist. Die Ketten können auch durch Zahnriemen oder andere Zugmittel ersetzt werden. It should be clear that various design modifications are possible in comparison to the described embodiments, without departing from the scope of the main claim. Thus, other desired translations can be selected or the device described can also be used for other applications, if appropriate with a translation adapted for the application. Optionally, an exchange of the drive, driven and adjusting of this three-shaft transmission is conceivable, as is also known for three-shaft gear. The chains can also be replaced by toothed belts or other traction means.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT APPLICATIONS
1. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil mit 1. Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part with
einem ersten Getriebe (32), welches durch das Antriebsteil angetrieben ist und zumindest ein erstes Hohlrad (14), ein erstes Sonnenrad (22) und ein erstes Bewegungsübertragungselement aufweist, über welches eine Bewegungskopplung zwischen dem ersten Sonnenrad (22) und dem ersten Hohlrad (14) erfolgt,  a first gear (32), which is driven by the drive part and at least a first ring gear (14), a first sun gear (22) and a first motion transmission element, via which a movement coupling between the first sun gear (22) and the first ring gear ( 14),
einem zweiten Getriebe (34), welches mit dem ersten Getriebe (32) gekoppelt ist und das Abtriebsteil antreibt und zumindest ein zweites Hohlrad (44), ein zweites Sonnenrad (36) und ein zweites Bewegungsübertragungselement aufweist, über welches eine Bewegungskopplung zwischen dem zweiten Sonnenrad (36) und dem zweiten Hohlrad (44) erfolgt und  a second gear (34) coupled to the first gear (32) and driving the output member and having at least a second ring gear (44), a second sun gear (36) and a second motion transmitting member via which a movement coupling between the second sun gear (36) and the second ring gear (44) takes place and
einem Aktor (58), über den das erste Getriebe (32) zum zweiten Getriebe (34) phasenverschiebbar ist,  an actuator (58) via which the first gearbox (32) is phase-shiftable relative to the second gearbox (34),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
als Bewegungsübertragungselemente ein erstes Zugmittel (18), das in eine Innenverzahnung (16) des ersten Hohlrades ( 14) und eine Außenverzahnung (20) des ersten Sonnenrades (22) greift, ein zweites Zugmittel (42), das in eine Innenverzahnung (46) des zweiten Hohlrades (44) und eine Außenverzahnung (40) des zweiten Sonnenrades (36) greift, und ein gemeinsames Vorspannelement (24) dienen,  as motion transmission elements, a first traction means (18) which engages in an internal toothing (16) of the first ring gear (14) and an external toothing (20) of the first sun gear (22), a second traction means (42) which in an internal toothing (46) the second ring gear (44) and an external toothing (40) of the second sun gear (36) engage, and serve a common biasing element (24),
2. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach Anspruch 1, 2. A device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to claim 1,
dadurch, gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (14) zumindest drehfest mit dem Antriebsteil verbunden ist. characterized in that the first ring gear (14) is at least rotatably connected to the drive part.
3. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 3. Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das zweite Hohlrad (44) zumindest drehfest mit dem Abtriebsteil verbunden ist und die beiden Sonnenräder (22, 36) zumindest drehfest miteinander verbunden sind.  the second ring gear (44) is at least rotatably connected to the output part and the two sun gears (22, 36) are at least rotatably connected to each other.
4. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. A device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Aktor (58) zur Phasenverstellung dreh fest mit dem Vorspannelement (24) verbunden ist und dieses antreibt.  the actuator (58) for phase adjustment rotatably connected to the biasing member (24) is connected and this drives.
5. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Antriebsteil ein Antriebsrad (10) mit Außenverzahnung ist, welches über eine Kette, einen Riemen oder ein Stirnradgetriebe von einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben ist. the drive part is a drive wheel (10) with external teeth, which is driven via a chain, a belt or a spur gear from a crankshaft of an internal combustion engine.
6. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Antriebsrad (10) einstückig mit dem ersten Hohlrad (14) hergestellt ist.  the drive wheel (10) is made in one piece with the first ring gear (14).
7. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Abtriebsteil eine Nockenwelle (12) eines Ventiltriebs eines Verbrennungsmotors ist.  the output part is a camshaft (12) of a valve train of an internal combustion engine.
8. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Differenz des Quotienten aus der Zähnezahl des ersten Hohlrades (14) und der Zähnezahl des ersten Sonnenrades (22) sowie des Quotienten aus der Zähnezahl des zweiten Hohlrades (44) und der Zähnezahl des zweiten Sonnenrades (36) mindestens 0,1% und maximal 2% beträgt.  the difference of the quotient of the number of teeth of the first ring gear (14) and the number of teeth of the first sun gear (22) and the quotient of the number of teeth of the second ring gear (44) and the number of teeth of the second sun gear (36) at least 0.1% and maximum 2%.
9. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. A device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Zähnezahl des ersten Sonnenrades (22) größer oder kleiner ist als die Zähnezahl des zweiten Sonnenrades (36). the number of teeth of the first sun gear (22) is greater or smaller than the number of teeth of the second sun gear (36).
10. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines10. Device for phase shifting the angle of rotation of a
Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Drive part to a driven part according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Zähnezahl des ersten Hohlrades (14) größer oder kleiner ist als die Zähnezahl des zweiten Hohlrades (44).  the number of teeth of the first ring gear (14) is greater or smaller than the number of teeth of the second ring gear (44).
11. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 11. Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Vorspannmittel (24) zwei Schenkel (26, 28) mit einem den Abstand der Schenkel (26, 28) verkleinernden Absatz (50, 52) aufweist, über die die Zugmittel (18, 42) in Richtung der Innenverzahnung (16, 46) der Hohlräder (14, 44) belastet sind.  the pretensioning means (24) has two legs (26, 28) with a shoulder (50, 52) reducing the spacing of the legs (26, 28), via which the traction means (18, 42) are moved in the direction of the internal teeth (16, 46). the ring gears (14, 44) are loaded.
12. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 12. An apparatus for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Aktor (58) ein Elektromotor ist, der in Phasen ohne Phasenverschiebung mit der gleichen Drehzahl dreht wie das Antriebsteil und das Abtriebsteil.  the actuator (58) is an electric motor that rotates in phases without phase shift at the same speed as the drive part and the output part.
13. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 13. Device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zugmittel als Ketten (18, 42) oder Zahnriemen ausgeführt sind und die Vorspannelemente als Kettenspanner (24) oder Riemenspanner ausgeführt sind. characterized in that the traction means are designed as chains (18, 42) or toothed belt and the pretensioning elements are designed as chain tensioners (24) or belt tensioners.
14. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 14. A device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to a driven part according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Hohlräder (14, 44) und Sonnenräder (22, 36) aus Stanzteilen hergestellt sind.  the ring gears (14, 44) and sun gears (22, 36) are made of stamped parts.
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