WO2017153275A1 - Exzenter und vorrichtung zur phasenverschiebung eines drehwinkels eines antriebsteils zu einem abtriebsteil - Google Patents

Exzenter und vorrichtung zur phasenverschiebung eines drehwinkels eines antriebsteils zu einem abtriebsteil Download PDF

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Karl Krebber-Hortmann
Andres Tönnesmann
Andreas Köster
Stephan Zielberg
Manuel Sansone
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Pierburg GmbH
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    • 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
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2250/00—Camshaft drives characterised by their transmission means
    • F01L2250/02—Camshaft drives characterised by their transmission means the camshaft being driven by chains

Definitions

  • the invention relates to an eccentric with two eccentric elements, an axis of rotation about which rotates one of the eccentric elements, wherein the central axis of the respective other eccentric element moves on a circular arc about the axis of rotation.
  • the invention relates to a device for phase shifting a rotational angle of a drive part to a driven part with a first gear pair, which comprises an externally toothed first gear and an internally toothed first ring gear, wherein the drive part is connected to the externally toothed first gear or to the internally toothed first ring gear, a second gear pair, which comprises an externally toothed second gear and an internally toothed second ring gear, wherein the output member is connected to the externally toothed second gear or the internally toothed second ring gear, and wherein the gear ratio of the second gear pairing is different from the gear ratio of the first gear pair, and a Eccentric.
  • Such eccentrics and devices are known in particular for the phase shift between a crankshaft and a camshaft.
  • the phase shift serves to control the opening and closing timings of the intake and exhaust valves, thereby improving the charge exchange process.
  • eccentric gears are used, which with an inner eccentric or an outer eccentric executable.
  • two fixedly interconnected gears or ring gears are mounted on the eccentric, which are each in engagement with a drive gear and a driven gear.
  • the eccentric is driven by an actuator, wherein the height of the phase shift and the direction of the phase shift are determined by the Exzenterfan Anlagen.
  • a device for phase shift between the crankshaft and the camshaft with such an eccentric is known from DE 41 10 195.
  • the device has a drive part driven by the crankshaft, a driven part fixedly connected to the camshaft, and an eccentric gear.
  • the eccentric gear comprises an inner eccentric, which is composed of a shaft driven by an actuator and an eccentric sleeve fixedly connected to the shaft.
  • the eccentric sleeve has a cylindrical outer surface and a cylindrical inner surface, wherein the central axis of the inner surface is radially offset from the central axis of the outer surface and wherein the shaft is connected via the inner surface with the eccentric sleeve.
  • On the outer surface of two externally toothed gears are rotatably mounted on a roller bearing.
  • the externally toothed gears are each engaged with an internally toothed ring gear, wherein the internally toothed ring gear with the drive part and an internally toothed ring gear are fixedly connected to the output member.
  • a disadvantage of such an embodiment of the eccentric is the complex and costly production of the eccentric sleeve.
  • the internal eccentric described in DE 41 10 195 has a high weight due to its design.
  • the invention is therefore based on the object to provide an eccentric which can be produced in a cost effective and simple manner and which has a low weight.
  • a device for phase shifting the angle of rotation of a drive member to be provided to a driven part which includes such eccentric.
  • an eccentric with the features of the main claim. Characterized in that one of the eccentric elements is fixed radially within the respective other eccentric element and that one of the eccentric elements is clamped by a resulting radial force with a portion of an outer surface against a portion of an inner surface of the respective other eccentric, an eccentric is provided, which eccentric storage allows the toothed or ring gears, wherein the eccentric is made in a cost effective manner by the eccentric is composed of two easily manufactured eccentric elements.
  • such an embodiment of the eccentric on a low weight by the eccentric elements can be made thin-walled.
  • the eccentric elements are annular and have a constant extension in the radial direction.
  • the eccentric elements can be produced inexpensively.
  • the eccentric elements thereby have a low weight.
  • a spring element is arranged between one of the eccentric elements and the respective other eccentric element, which clamps one eccentric element and the respective other eccentric element relative to one another.
  • the spring element causes the eccentric arrangement of an eccentric in the other Eccentric and allows the rotationally fixed connection of the two eccentric elements together.
  • arranged on the eccentric toothed or ring gears can be resiliently mounted, so that the bearing clearance of the tooth or ring gear bearing and the clearance between the gears and gears are compensated.
  • one of the eccentric elements is rotatably mounted in a stationary manner and has receiving means for coupling an actuator.
  • receiving means for coupling an actuator no additional components are needed to connect the actuator with the eccentric element.
  • a first eccentric element rotates about the axis of rotation and the central axis of a second eccentric element moves on a circular path about the axis of rotation, wherein the first eccentric element is fixed radially within the second eccentric element. In this way an inner eccentric is created.
  • a first eccentric element rotates about the axis of rotation and the central axis of a second eccentric element moves on a circular path about the axis of rotation, wherein the second eccentric element is fixed radially inside of the first eccentric element. This creates an outer eccentric.
  • the inventive device for phase shifting a rotational angle of a drive part to a driven part provides that on an outer surface of the second eccentric of an eccentric, the externally toothed first gear and the externally toothed second gear are rotatably mounted.
  • a device is provided with an eccentric according to the invention, on which the externally toothed gears are arranged and by the phase shift is effected in dependence on the Exzenterfan für.
  • the externally toothed first gear are mounted via a first bearing and the externally toothed second gear via a second bearing on the second eccentric element.
  • the inventive device for phase shifting a rotational angle of a drive part to a driven part provides that on an inner surface of the second eccentric of an eccentric, the internally toothed first ring gear and the internally toothed second ring gear are rotatably mounted.
  • a device is provided with an outer eccentric, on which the ring gears are mounted.
  • the internally toothed first ring gear are mounted on the second eccentric element via a first bearing and the internally toothed second ring gear via a second bearing. In this way, the resulting from the gear pairings loads are distributed to two bearings, whereby the life of the device is increased.
  • the eccentric is mounted on the drive part via a third bearing and a fourth bearing.
  • the eccentric is mounted on a third bearing and a fourth bearing on the driven part. In this way, the axial space can be reduced.
  • FIG. 1 shows an embodiment of an eccentric according to the invention in a front view.
  • FIG. 2 shows a device for phase shifting the angle of rotation of a drive part to an output part with an embodiment of an eccentric according to the invention in a side view and a sectional representation.
  • the eccentric shown in FIG. 1 is an outer eccentric 28 and comprises a first eccentric element 34 and a second eccentric element 36, the second eccentric element 36 being mounted eccentrically in the first eccentric element 34.
  • a spring element 38 is arranged, which is for example a band spring and the second eccentric element 36 is loaded against the first eccentric element 34 in the radial direction.
  • this spring element 38 is not arranged over the entire circumference between the eccentric elements 34, 36, so that a portion of the outer surface of the second eccentric element 36 bears against the inner surface of the first eccentric element 34.
  • the two eccentric elements 34, 36 each have circumferential grooves on the circumferential surfaces facing the spring element 38, in which grooves the spring element 38 is arranged.
  • the device shown in Figure 2 for the phase shift of a drive part 2 to a driven part 4 comprises a mounted on a camshaft 6 drive part 2, on which a sprocket 8 is arranged.
  • a chain drive not shown, which transmits the rotational movement of a crankshaft, not shown, to the drive part 2.
  • the drive part 2 is composed of an annular outer wall 10 and a radially extending wall 12, wherein the radially extending wall 12 is disposed at an axial end of the annular outer wall 10 and has an annular projection 14 opposing the camshaft 6.
  • At the outer radial end of the radially extending wall 12 includes a serving as a drive gear externally toothed first gear 16 axially, which is for example positively connected to the radially extending wall 12.
  • This externally toothed first gear 16 engages in an internally toothed first ring gear 18, which is rotatably mounted together with an internally toothed second ring gear 22 on an outer eccentric 28.
  • the bearing of the two ring gears 18, 22 in the outer eccentric 28 via a first bearing 30 and a second bearing 32, which are designed for example as deep groove ball bearings and radially between the two ring gears 18, 22 and the second eccentric 36 of the outer eccentric 28 are arranged.
  • the teeth of the two ring gears 18, 22 are arranged axially between the two bearings 30, 32.
  • the outer eccentric 28 is mounted via a third bearing 40 and a fourth bearing 42 in the drive part 2, so that the two bearings 40, 42 are arranged radially between the first eccentric element 34 and the annular outer wall 10 of the drive part 2.
  • the third bearing 40 is located almost in a radial plane with the first bearing 30.
  • the fourth bearing 42 is in almost a radial plane with the second bearing 42nd
  • the bearings 30, 32, 40, 42 are radially loaded and prestressed via the spring element 38 arranged between the first eccentric element 34 and the second eccentric element 36.
  • the spring element 38 causes a bias and damping of the teeth between the internally toothed first ring gear 18 and the externally toothed first gear 16 and between the internally toothed second ring gear 22 and an externally toothed second gear 24, which meshes with the internally toothed second ring gear 22 and the driven part 4 is formed.
  • the output member 4 is fixedly connected via a screw 44 with the camshaft 6.
  • the camshaft 6 has an axially extending annular projection 46 for supporting the drive part 2, on the outer surface of which a first sliding surface 48 abuts, which is formed by the inner surface of the annular projection 14.
  • the sprocket 8 is driven via a chain drive, whereby the drive part 2 is rotated.
  • the outer eccentric 28 is rotated by an actuator, which is connected to the first eccentric element 34 via receiving means 52 formed on the first eccentric element 34. If the speed of the outer eccentric 28 corresponds to the speed of the drive part 2, then the entire device rotates as a whole.
  • the outer eccentric 28, the two externally toothed gears 16, 24, the two internally toothed ring gears 18, 22, the drive part 2 and the output part 4 rotate at the same angular velocity. In a phase shift the dodges Angular velocity of the actuator of the angular velocity of the drive part 2 from.
  • the two internally toothed ring gears 18, 22 due to the eccentric bearing movement relative to the two externally toothed gears 16, 24, whereby the angular velocity of the driven part 4 is changed.
  • the phase shift can take place in two different directions of rotation depending on the outer eccentric speed, so that, for example, the intake time is shifted to a later or earlier time.
  • the eccentric invention is characterized by a cost-effective and simple production by the two annular eccentric elements are produced by inexpensive manufacturing processes and assembled in the subsequent step.
  • the eccentric is characterized by its low weight.
  • the two eccentric elements, the spring element or the connection between the two eccentric elements can be designed differently.
  • the design of the device may vary, for example, vary the configuration of the drive or driven part or the bearing design.
  • devices for the phase adjustment between the crankshaft and the camshaft are also possible with an inner eccentric, without departing from the scope of the main claim.

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Abstract

Exzenter mit zwei Exzenterelementen (34, 36), einer Drehachse, um die eines der Exzenterelemente (34, 36) rotiert, wobei sich die Mittelachse des jeweils anderen Exzenterelements (34, 36) auf einem Kreisbogen um die Drehachse bewegt, sind bekannt. Es sind auch Vorrichtungen zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil mit einem derartigen Exzenter bekannt. Um einen solchen Exzenter derart auszuführen, dass der Exzenter auf eine kostengünstige und einfache Weise herstellbar ist und ein niedriges Gewicht aufweist, wird vorgeschlagen, dass eines der Exzenterelemente (34, 36) radial innerhalb des jeweils anderen Exzenterelements (34, 36) befestigt ist und dass das eine der Exzenterelemente (34, 36) durch eine resultierende radiale Kraft mit einem Abschnitt einer Außenfläche gegen einen Abschnitt einer Innenfläche des jeweils anderen Exzenterelements (34, 36) verspannt ist. Es wird auch vorgeschlagen, eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil mit einem derartigen Exzenter auszuführen.

Description

B E S C H R E I B U N G
Exzenter und Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines
Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil
Die Erfindung betrifft einen Exzenter mit zwei Exzenterelementen, einer Drehachse, um die eines der Exzenterelemente rotiert, wobei sich die Mittelachse des jeweils anderen Exzenterelements auf einem Kreisbogen um die Drehachse bewegt.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil mit einer ersten Zahnradpaarung, welche ein außenverzahntes erstes Zahnrad und ein innenverzahntes erstes Hohlrad umfasst, wobei das Antriebsteil mit dem außenverzahnten ersten Zahnrad oder mit dem innenverzahnten ersten Hohlrad verbunden ist, einer zweiten Zahnradpaarung, welche ein außenverzahntes zweites Zahnrad und ein innenverzahntes zweites Hohlrad umfasst, wobei das Abtriebsteil mit dem außenverzahnten zweiten Zahnrad oder mit dem innenverzahnten zweiten Hohlrad verbunden ist, und wobei das Übersetzungsverhältnis der zweiten Zahnradpaarung sich von dem Übersetzungsverhältnis der ersten Zahnradpaarung unterscheidet, und einem Exzenter.
Derartige Exzenter und Vorrichtungen sind insbesondere zur Phasenverschiebung zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle bekannt. Die Phasenverschiebung dient zur Steuerung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile, wodurch der Ladungswechselprozess verbessert wird. Für die Phasenverschiebung zwischen der Kurbelwelle und Nockenwelle werden häufig Exzentergetriebe eingesetzt, welche mit einem Innenexzenter oder einem Außenexzenter ausführbar sind. Dabei werden zwei fest miteinander verbundene Zahnräder bzw. Hohlräder auf dem Exzenter gelagert, die jeweils mit einem Antriebszahnrad und einem Abtriebszahnrad in Eingriff stehen. Zusätzlich wird der Exzenter über einen Aktor angetrieben, wobei durch die Exzenterdrehgeschwindigkeit die Höhe der Phasenverschiebung und die Richtung der Phasenverschiebung bestimmt werden.
Eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle mit einem derartigen Exzenter ist aus der DE 41 10 195 bekannt. Die Vorrichtung weist ein durch die Kurbelwelle angetriebenes Antriebsteil, ein mit der Nockenwelle fest verbundenes Abtriebsteil und ein Exzentergetriebe auf. Das Exzentergetriebe umfasst einen Innenexzenter, der sich aus einer durch einen Aktor angetriebene Welle und einer mit der Welle fest verbundenen Exzenterhülse zusammensetzt. Die Exzenterhülse weist dabei eine zylindrische Außenfläche und eine zylindrische Innenfläche auf, wobei die Mittelachse der Innenfläche radial versetzt zur Mittelachse der Außenfläche angeordnet ist und wobei die Welle über die Innenfläche mit der Exzenterhülse verbunden ist. Auf der Außenfläche sind zwei außenverzahnte Zahnräder über ein Rollenlager drehbar gelagert. Die außenverzahnten Zahnräder sind mit jeweils einem innenverzahnten Hohlrad in Eingriff, wobei das innenverzahnte Hohlrad mit dem Antriebsteil und ein innenverzahntes Hohlrad mit dem Abtriebsteil fest verbunden sind.
Nachteilig an einer derartigen Ausführung des Exzenters ist die aufwendige und kostenintensive Herstellung der Exzenterhülse. Außerdem weist der in der DE 41 10 195 beschriebene Innenexzenter aufgrund seiner Ausgestaltung ein hohes Gewicht auf. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Exzenter bereitzustellen, der auf eine kostengünstige und einfache Weise herstellbar ist und der ein niedriges Gewicht aufweist. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil bereitgestellt werden, die einen derartigen Exzenter beinhaltet.
Diese Aufgabe wird durch einen Exzenter mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Dadurch, dass eines der Exzenterelemente radial innerhalb des jeweils anderen Exzenterelements befestigt ist und dass eines der Exzenterelemente durch eine resultierende radiale Kraft mit einem Abschnitt einer Außenfläche gegen einen Abschnitt einer Innenfläche des jeweils anderen Exzenterelements verspannt ist, wird ein Exzenter geschaffen, der die exzentrische Lagerung der Zahn- bzw. der Hohlräder ermöglicht, wobei der Exzenter auf eine kostengünstige Weise hergestellt wird, indem der Exzenter aus zwei einfach herstellbaren Exzenterelementen zusammengesetzt wird. Außerdem weist eine derartige Ausführung des Exzenters ein geringes Gewicht auf, indem die Exzenterelemente dünnwandig ausgeführt werden können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Exzenterelemente ringförmig und weisen eine konstante Ausdehnung in radialer Richtung auf. Dadurch können die Exzenterelemente kostengünstig hergestellt werden. Außerdem weisen die Exzenterelemente dadurch ein geringes Gewicht auf.
Vorzugsweise ist zwischen einem der Exzenterelemente und dem jeweils anderen Exzenterelement ein Federelement angeordnet, welches das eine Exzenterelement und das jeweils andere Exzenterelement gegeneinander verspannt. Das Federelement bewirkt die exzentrische Anordnung eines Exzenterelements in dem jeweils anderen Exzenterelement und ermöglicht die drehfeste Verbindung der beiden Exzenterelemente miteinander. Außerdem können die am Exzenter angeordneten Zahn- bzw. Hohlräder federnd gelagert werden, so dass das Lagerspiel der Zahn- bzw. Hohlradlager und das Spiel zwischen den Zahn- und Hohlräder ausgeglichen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eines der Exzenterelemente ortsfest drehbar gelagert und weist Aufnahmemittel zur Kopplung eines Aktors auf. So werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt, um den Aktor mit dem Exzenterelement zu verbinden.
Vorzugsweise rotiert ein erstes Exzenterelement um die Drehachse und die Mittelachse eines zweiten Exzenterelements bewegt sich auf einer Kreisbahn um die Drehachse, wobei das erste Exzenterelement radial innerhalb des zweiten Exzenterelements befestigt ist. Auf diese Weise wird ein Innenexzenter geschaffen.
Alternativ rotiert ein erstes Exzenterelement um die Drehachse und die Mittelachse eines zweiten Exzenterelements bewegt sich auf einer Kreisbahn um die Drehachse, wobei das zweite Exzenterelement radial innerhalb des ersten Exzenterelements befestigt ist. Dadurch wird ein Außenexzenter geschaffen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil sieht vor, dass auf einer Außenfläche des zweiten Exzenterelements eines Exzenters das außenverzahnte erste Zahnrad und das außenverzahnte zweite Zahnrad drehbar gelagert sind. Auf diese Weise wird eine Vorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Exzenter geschaffen, auf dem die außenverzahnten Zahnräder angeordnet sind und durch den in Abhängigkeit von der Exzenterdrehgeschwindigkeit die Phasenverschiebung bewirkt wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind das außenverzahnte erste Zahnrad über ein erstes Lager und das außenverzahnte zweite Zahnrad über ein zweites Lager auf dem zweiten Exzenterelement gelagert. Dadurch werden die aus den Zahnradpaarungen entstehenden Belastungen auf zwei Lager verteilt und dadurch eine lange Lebensdauer der Vorrichtung bei hohen zu übertragenden Drehmomenten ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil sieht vor, dass auf einer Innenfläche des zweiten Exzenterelements eines Exzenters das innenverzahnte erste Hohlrad und das innenverzahnte zweite Hohlrad drehbar gelagert sind. Dadurch wird eine Vorrichtung mit einem Außenexzenter geschaffen, auf dem die Hohlräder gelagert sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind das innenverzahnte erste Hohlrad über ein erstes Lager und das innenverzahnte zweite Hohlrad über ein zweites Lager auf dem zweiten Exzenterelement gelagert. Auf diese Weise werden die aus den Zahnradpaarungen entstehenden Belastungen auf zwei Lager verteilt, wodurch die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Exzenter über ein drittes Lager und ein viertes Lager am Antriebsteil gelagert. Alternativ ist der Exzenter über ein drittes Lager und ein viertes Lager am Abtriebsteil gelagert. Auf diese Weise kann der axiale Bauraum reduziert werden.
Es wird somit ein Exzenter geschaffen, welcher die exzentrische Lagerung der Zahn- bzw. Hohlräder ermöglicht, wobei der Exzenter kostengünstig und einfach herstellbar ist und das Gewicht des Exzenters reduziert wird. Außerdem wird eine kompakte Vorrichtung zur Phasenverschiebung zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle geschaffen. Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung eines Exzenters in Frontansicht.
Die Figur 2 zeigt eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil mit einer erfindungsgemäßen Ausführung eines Exzenters in Seitenansicht und geschnittener Darstellung.
Der in der Figur 1 dargestellte Exzenter ist ein Außenexzenter 28 und umfasst ein erstes Exzenterelement 34 und ein zweites Exzenterelement 36, wobei das zweite Exzenterelement 36 exzentrisch im ersten Exzenterelement 34 gelagert ist. Zwischen dem ersten Exzenterelement 34 und dem zweiten Exzenterelement 36 ist ein Federelement 38 angeordnet, welches beispielsweise eine Bandfeder ist und das zweite Exzenterelement 36 gegen das erste Exzenterelement 34 in radiale Richtung belastet. Dabei ist dieses Federelement 38 nicht über den gesamten Umfang zwischen den Exzenterelementen 34, 36 angeordnet, so dass ein Abschnitt der Außenfläche des zweiten Exzenterelements 36 an der Innenfläche des ersten Exzenterelements 34 anliegt. Für die axiale Sicherung des Federelements 38 weisen die beiden Exzenterelemente 34, 36 jeweils an den zum Federelement 38 gerichteten Umfangsflächen umlaufende Nuten auf, in denen das Federelement 38 angeordnet ist.
Die in der Figur 2 dargestellte Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Antriebsteils 2 zu einem Abtriebsteil 4 umfasst ein an einer Nockenwelle 6 gelagertes Antriebsteil 2, an dem ein Kettenrad 8 angeordnet ist. An das Kettenrad 8 greift ein nicht dargestellter Kettentrieb an, der die Drehbewegung einer nicht dargestellten Kurbelwelle an das Antriebsteil 2 überträgt. Das Antriebsteil 2 setzt sich aus einer ringförmigen Außenwand 10 und einer radial erstreckenden Wand 12 zusammen, wobei die radial erstreckende Wand 12 an einem axialen Ende der ringförmigen Außenwand 10 angeordnet ist und einen der Nockenwelle 6 entgegengerichteten ringförmigen Vorsprung 14 aufweist. An das äußere radiale Ende der radial erstreckenden Wand 12 schließt ein als Antriebszahnrad dienendes außenverzahntes erstes Zahnrad 16 axial an, welches beispielsweise formschlüssig mit der radial erstreckenden Wand 12 verbunden ist. Dieses außenverzahnte erste Zahnrad 16 greift in ein innenverzahntes erstes Hohlrad 18, welches zusammen mit einem innenverzahnten zweiten Hohlrad 22 auf einem Außenexzenter 28 drehbar gelagert ist.
Die Lagerung der beiden Hohlräder 18, 22 im Außenexzenter 28 erfolgt über ein erstes Lager 30 und ein zweites Lager 32, welche beispielsweise als Rillenkugellager ausgeführt sind und radial zwischen den beiden Hohlrädern 18, 22 und dem zweiten Exzenterelement 36 des Außenexzenters 28 angeordnet sind. Hierbei weisen die beiden miteinander verbundenen Hohlräder 18, 22 an jeweils einem axialen Ende einen Absatz auf, durch die das erste Lager 30 und das zweite Lager 32 aufgenommen werden, sodass das erste Lager 30 an einem axialen Ende und das zweite Lager 32 an dem entgegengesetzten axialen Ende der verbundenen Hohlräder 18, 22 angeordnet sind. Auf diese Weise sind die Verzahnungen der beiden Hohlräder 18, 22 axial zwischen den beiden Lagern 30, 32 angeordnet. Zusätzlich wird durch die Absätze der radiale Bauraum verringert, indem die Lager 30, 32 in die Hohlräder 18, 22 zumindest teilweise integriert werden. Der Außenexzenter 28 wird über ein drittes Lager 40 und über ein viertes Lager 42 im Antriebsteil 2 gelagert, so dass die beiden Lager 40, 42 radial zwischen dem ersten Exzenterelement 34 und der ringförmigen Außenwand 10 des Antriebsteils 2 angeordnet sind. Dabei liegt das dritte Lager 40 nahezu in einer Radialebene mit dem ersten Lager 30. In gleicher Weise liegt das vierte Lager 42 in nahezu einer Radialebene mit dem zweiten Lager 42. Die Lager 30, 32, 40, 42 werden über das zwischen dem ersten Exzenterelement 34 und dem zweiten Exzenterelement 36 angeordnete Federelement 38 radial belastet und vorgespannt. Zusätzlich bewirkt das Federelement 38 eine Vorspannung und Dämpfung der Verzahnungen zwischen dem innenverzahnten ersten Hohlrad 18 und dem außenverzahnten ersten Zahnrad 16 sowie zwischen dem innenverzahnten zweiten Hohlrad 22 und einem außenverzahnten zweiten Zahnrad 24, welches mit dem innenverzahnten zweiten Hohlrad 22 in Eingriff steht und am Abtriebsteil 4 ausgebildet ist.
Das Abtriebsteil 4 ist über eine Schraube 44 mit der Nockenwelle 6 fest verbunden. Die Nockenwelle 6 weist zur Lagerung des Antriebsteils 2 einen axial erstreckenden ringförmigen Vorsprung 46 auf, auf dessen Außenfläche eine erste Gleitfläche 48 anliegt, die durch die Innenfläche des ringförmigen Vorsprungs 14 gebildet wird. Eine zusätzliche Lagerung des Antriebsteils 2 erfolgt über eine zweite Gleitfläche 50, welche durch das der ringförmigen Außenwand 10 entgegengesetzte radiale Ende der radial erstreckenden Wand 12 gebildet wird und am Abtriebsteil 4 anliegt.
Im Betrieb wird das Kettenrad 8 über einen Kettentrieb angetrieben, wodurch das Antriebsteil 2 gedreht wird. Gleichzeitig wird der Außenexzenter 28 durch einen Aktor, der über am ersten Exzenterelement 34 ausgebildete Aufnahmemittel 52 mit dem ersten Exzenterelement 34 verbunden ist, gedreht. Entspricht die Geschwindigkeit des Außenexzenters 28 der Geschwindigkeit des Antriebsteils 2, so dreht sich die gesamte Vorrichtung als Ganzes. Dabei drehen sich der Außenexzenter 28, die beiden außenverzahnten Zahnräder 16, 24, die beiden innenverzahnten Hohlräder 18, 22, das Antriebsteil 2 und das Abtriebsteil 4 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit. Bei einer Phasenverschiebung weicht die Winkelgeschwindigkeit des Aktors von der Winkelgeschwindigkeit des Antriebsteils 2 ab. Dabei führen die beiden innenverzahnten Hohlräder 18, 22 aufgrund der exzentrischen Lagerung eine Bewegung relativ zu den beiden außenverzahnten Zahnräder 16, 24 aus, wodurch die Winkelgeschwindigkeit des Abtriebsteils 4 verändert wird. Auf diese Weise kann die Phasenverschiebung abhängig von der Außenexzentergeschwindigkeit in zwei unterschiedliche Drehrichtungen erfolgen, sodass beispielsweise der Einlasszeitpunkt zu einem späteren oder zu einem früheren Zeitpunkt verschoben wird.
Der erfindungsgemäße Exzenter zeichnet sich durch eine kostengünstige und einfache Herstellung aus, indem die beiden ringförmigen Exzenterelemente durch kostengünstige Herstellungsverfahren hergestellt werden und im Folgeschritt zusammengesetzt werden. Außerdem zeichnet sich der Exzenter durch sein geringes Gewicht aus.
Es sollte deutlich sein, dass auch andere konstruktive Ausführungsformen im Vergleich zur beschriebenen Ausführungsform möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. Es können beispielsweise die beiden Exzenterelemente, das Federelement oder die Verbindung zwischen den beiden Exzenterelementen anders ausgeführt sein. Auch kann die Ausführung der Vorrichtung variieren, indem beispielsweise die Ausgestaltung des Antriebs- oder Abtriebsteils oder die Lager-Bauform variieren. So sind Vorrichtungen für die Phasenverstellung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle auch mit einem Innenexzenter möglich, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Exzenter mit zwei Exzenterelementen (34, 36), einer Drehachse, um die eines der Exzenterelemente (34, 36) rotiert, wobei sich die Mittelachse des jeweils anderen Exzenterelements (34, 36) auf einem Kreisbogen um die Drehachse bewegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
eines der Exzenterelemente (34, 36) radial innerhalb des jeweils anderen Exzenterelements (34, 36) befestigt ist und dass das eine der Exzenterelemente (34, 36) durch eine resultierende radiale Kraft mit einem Abschnitt einer Außenfläche gegen einen Abschnitt einer Innenfläche des jeweils anderen Exzenterelements (34, 36) verspannt ist.
2. Exzenter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Exzenterelemente (34, 36) ringförmig sind und eine konstante Ausdehnung in radialer Richtung aufweisen.
3. Exzenter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen einem der Exzenterelemente (34, 36) und dem jeweils anderen Exzenterelement (34, 36) ein Federelement (38) angeordnet ist, welches das eine Exzenterelement (34, 36) und das jeweils andere Exzenterelement (34, 36) gegeneinander verspannt.
4. Exzenter nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eines der Exzenterelemente (34, 36) ortsfest drehbar gelagert ist und Aufnahmemittel (52) zur Kopplung eines Aktors aufweist.
5. Exzenter nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes Exzenterelement (34) um die Drehachse rotiert und sich die Mittelachse eines zweiten Exzenterelements (36) auf einer Kreisbahn um die Drehachse bewegt, wobei das erste Exzenterelement (34) radial innerhalb des zweiten Exzenterelements (36) befestigt ist.
6. Exzenter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes Exzenterelement (34) um die Drehachse rotiert und sich die Mittelachse eines zweiten Exzenterelements (36) auf einer Kreisbahn um die Drehachse bewegt, wobei das zweite Exzenterelement (36) radial innerhalb des ersten Exzenterelements (34) befestigt ist.
7. Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil mit
einer ersten Zahnradpaarung (20), welche ein außenverzahntes erstes Zahnrad (16) und ein innenverzahntes erstes Hohlrad (18) umfasst, wobei das Antriebsteil (2) mit dem außenverzahnten ersten Zahnrad (16) oder mit dem innenverzahnten ersten Hohlrad (18) verbunden ist,
einer zweiten Zahnradpaarung (26), welche ein außenverzahntes zweites Zahnrad (24) und ein innenverzahntes zweites Hohlrad (22) umfasst, wobei das Abtriebsteil (4) mit dem außenverzahnten zweiten Zahnrad (24) oder mit dem innenverzahnten zweiten Hohlrad (22) verbunden ist, und wobei das Übersetzungsverhältnis der zweiten Zahnradpaarung (26) sich von dem Übersetzungsverhältnis der ersten Zahnradpaarung (20) unterscheidet, und einem Exzenter (28), dadurch gekennzeichnet, dass
auf einer Außenfläche des zweiten Exzenterelements des Exzenters nach Anspruch 5 das außenverzahnte erste Zahnrad (16) und das außenverzahnte zweite Zahnrad (24) drehbar gelagert sind.
8. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das außenverzahnte erste Zahnrad (16) über ein erstes Lager (30) und das außenverzahnte zweite Zahnrad (24) über ein zweites Lager (32) auf dem zweiten Exzenterelement gelagert sind.
9. Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil mit
einer ersten Zahnradpaarung (20), welche ein außenverzahntes erstes Zahnrad (16) und ein innenverzahntes erstes Hohlrad (18) umfasst, wobei das Antriebsteil (2) mit dem außenverzahnten ersten Zahnrad (16) oder mit dem innenverzahnten ersten Hohlrad (18) verbunden ist,
einer zweiten Zahnradpaarung (26), welche ein außenverzahntes zweites Zahnrad (24) und ein innenverzahntes zweites Hohlrad (22) umfasst, wobei das Abtriebsteil (4) mit dem außenverzahnten zweiten Zahnrad (24) oder mit dem innenverzahnten zweiten Hohlrad (22) verbunden ist, und wobei das Übersetzungsverhältnis der zweiten Zahnradpaarung (26) sich von dem Übersetzungsverhältnis der ersten Zahnradpaarung (20) unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass
auf einer Innenfläche des zweiten Exzenterelements (36) des Exzenters nach Anspruch 6 das innenverzahnte erste Hohlrad (18) und das innenverzahnte zweite Hohlrad (22) drehbar gelagert sind.
10. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das innenverzahnte erste Hohlrad (18) über ein erstes Lager (30) und das innenverzahnte zweite Holrad (22) über ein zweites Lager (32) auf dem zweiten Exzenterelement gelagert sind.
11. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Exzenter (28) über ein drittes Lager (40) und ein viertes Lager (42) am Antriebsteil (2) gelagert ist.
12. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
der Exzenter (28) über ein drittes Lager (40) und ein viertes Lager (42) am Abtriebsteil (4) gelagert ist.
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