[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines
Antriebsrades zu einer Abtriebswelle mit einem Getriebe, einem Antriebsrad, einem
Abtriebsrad, welches zumindest drehfest mit der Abtriebswelle gekoppelt ist und zumindest
einem Übertragungszahnrad, welches mit einem fest mit dem Antriebsrad gekoppelten
Antriebszahnrad und/oder einem fest mit dem Abtriebsrad gekoppelten Abtriebszahnrad
in Eingriff steht sowie einem linear wirkenden Aktuator, der mittels eines Zwischengliedes
zur Phasenverschiebung eine Bewegung des zumindest einen Übertragungszahnrades bewirkt.
[0002] Derartige Vorrichtungen sind insbesondere zur Phasenverschiebung zwischen einer Kurbelwelle
und einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors bekannt, können jedoch im Bereich der
Verbrennungsmotoren beispielsweise auch 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, Nockenwellenkettenversteller oder
axial verschiebbare Verzahnungselemente bekannt. Als besonders vorteilhaft hat sich
die Verwendung von elektrischen Phasenverstellern herausgestellt, welche mit einem
Planetengetriebe arbeiten. Diese bieten die Möglichkeit einer stufenlosen Verstellung,
so dass eine hohe Variabilität erreicht wird.
[0003] 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. Zusätzlich besteht ein relativ großer Bauraumbedarf insbesondere
in axialer Richtung, da das Sonnenrad lediglich an der axial zur Nockenwelle entfernten
Seite des Planetengetriebes angetrieben werden kann.
[0004] Auch die
EP 0 903 470 B1, welche den nächstliegenden Stand der Technik bildet, beschreibt eine Vorrichtung
zur relativen Verstellung des Drehwinkels zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle,
bei der ein Getriebe verwendet wird, bei dem die Zahnräder schrägverzahnt ausgeführt
sein müssen. Diese Vorrichtung weist ein durch die Kurbelwelle angetriebenes Antriebsrad
mit einer Innenverzahnung auf, welches mit einer Außenverzahnung eines Übertragungszahnrades
kämmt. Dieses ist an einem Zwischenglied befestigt, welches über einen Stellantrieb
linear verschiebbar ist. Ein innenliegendes Abtriebszahnrad ist fest mit der Nockenwelle
verbunden und steht in Eingriff mit einer Innenverzahnung des Übertragungszahnrades.
Zur Verstellung wird das Übertragungszahnrad linear verschoben, so dass die gegenläufig
ausgebildeten Schrägverzahnungen des Übertragungsrades eine relative Drehung des Antriebszahnrades
zum Abtriebszahnrad bewirken. Der zum Antrieb des Zwischengliedes erforderliche Elektromotor
ist bei dieser Ausführung fest mit der Nockenwelle verbunden und dreht sich mit dieser.
Um ihn dennoch mit Strom versorgen zu können sind an seinem Außenbereich Schleifkontakte
angeordnet.
[0005] Nachteilig an einer derartigen Ausführung ist die nicht zuverlässige Stromversorgung
des Elektromotors insbesondere bei axialer Bewegung der Vorrichtung aber auch bei
auftretender Verschmutzung. Des Weiteren erhöht die ständige Drehbewegung des Elektromotors
deutlich die Belastung der mechanischen und elektrischen Bauteile und Anschlüsse des
Aktuators.
[0006] Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur 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.
[0007] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Aktuator mittels des Zwischengliedes
das zumindest eine Übertragungszahnrad relativ zum Antriebsrad und/oder zum Abtriebsrad
in Drehung versetzt und der Aktuator rotatorisch vom Zwischenglied entkoppelt ist.
Durch die rotatorische Entkopplung des linearen Aktuators vom Zwischenglied bleibt
der Aktuator im Betrieb des Verbrennungsmotors relativ zum Getriebe sowie zum Antriebsrad
und zur Abtriebswelle stehen. Entsprechend ist eine elektrische oder auch pneumatische
oder hydraulische Kontaktierung des Aktuators über feststehende Leitungen einfach
realisierbar. Hierdurch wird die mechanische Belastung deutlich reduziert. Zusätzlich
ist nur im Fall einer gewünschten Verstellung ein Drehmoment beziehungsweise eine
Verstellkraft aufzubringen. Hierdurch kann bei Verwendung eines elektrischen Aktuators
Energie eingespart werden.
[0008] Vorzugsweise ist der Aktuator über ein Lager, welches in Kraftflussrichtung zwischen
Aktuator und Zwischenglied angeordnet ist, rotatorisch vom Zwischenglied entkoppelt.
Durch Verwendung dieses Lagers zur Übertragung der linearen Bewegung und Entkopplung
des Aktuators vom Zwischenglied bezüglich der rotatorischen Bewegung werden im Vergleich
zu anderen denkbaren Ausführungsformen besonders wenige und kostengünstige Bauteile
verwendet und gleichzeitig ein geringer Bauraum benötigt.
[0009] In einer besonders günstigen Ausführungsform steht die Drehachse des zumindest einen
Übertragungszahnrades senkrecht zu den Drehachsen des Antriebsrades und des Abtriebsrades.
Hierdurch entsteht ein Aufbau, der dem eines Differenzialgetriebes ähneln kann. Hierdurch
ist eine besonders einfache Ankopplung des Zwischengliedes an den Aktuator und die
Übertragungszahnräder möglich.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung sind die Übertragungszahnräder über linear
verschiebliche Zahnstangen in Drehung versetzbar. Hierzu erstrecken sich beispielsweise
die Übertragungszahnräder in ihrer Höhe über den Eingriff des Abtriebszahnrades hinaus,
so dass in diesem Bereich auf einfache Weise eine Zahnstange in die Zähne der Übertragungszahnräder
eingreifen kann. Eine derartige Vorrichtung arbeitet besonders zuverlässig und reibungsarm,
so dass die notwendigen Stellkräfte minimiert werden.
[0010] In einer alternativen Ausführungsform sind an den Übertragungszahnrädern Hebelzapfen
angeordnet, die parallel zu den Drehachsen des jeweiligen Übertragungszahnrades an
den Übertragungszahnrädern befestigt sind, wobei das Zwischenglied mit den Hebelzapfen
in Eingriff steht. Dies kann beispielsweise über eine Öse oder ähnliches erfolgen.
Eine derartige Ausführung ist bezüglich der zu verwendenden Einzelteile besonders
kostengünstig herstellbar.
[0011] In einer bevorzugten Ausführung ist das Antriebsrad zumindest drehfest mit dem Antriebszahnrad
gekoppelt, das Abtriebsrad zumindest drehfest mit dem Abtriebszahnrad gekoppelt und
das zumindest eine Übertragungszahnrad steht mit dem Antriebszahnrad und dem Abtriebszahnrad
in Eingriff. Man erhält hierdurch im wesentlichen den Aufbau eines Differentialgetriebes,
so dass außerhalb der Verstellzeiten das gesamte Getriebe mit dem Zwischenglied als
starre Kopplungsvorrichtung zwischen Antriebsrad und Abtriebswelle wirkt. Eine Relativbewegung
zwischen den Bauteilen des Getriebes ist somit nicht vorhanden, wodurch wiederum der
Verschleiß deutlich eingeschränkt wird.
[0012] In einer weiterführenden Ausführung ist das zumindest eine Übertragungszahnrad auf
einem Bolzen gelagert, der auf einem Drehachsenträger befestigt ist. So kann auf einfache
Weise die Lagerung der Übertragungszahnräder verwirklicht werden.
[0013] In einer zu der Ausführung mit Differentialgetriebe alternativen Ausführung ist das
Antriebsrad zumindest drehfest mit einem Antriebszahnrad gekoppelt und das zumindest
eine Übertragungszahnrad steht mit dem Antriebszahnrad in Eingriff und ist am Abtriebsrad
drehbar gelagert oder das Abtriebsrad ist zumindest drehfest mit einem Abtriebszahnrad
gekoppelt und das zumindest eine Übertragungszahnrad steht mit dem Abtriebszahnrad
in Eingriff und ist am Antriebsrad drehbar gelagert. Bei diesen Ausführungen können
das Antriebsrad und das Abtriebsrad auf der gleichen Seite der Übertragungszahnräder
angeordnet werde, die gegebenenfalls auch als Segmentzahnräder ausgeführt werden können.
Der Aufbau vereinfacht sich noch einmal im Vergleich zu den anderen Ausführungen.
[0014] In einer weiterführenden Ausführungsform sind mehrere Zwischenzahnräder fest zueinander
angeordnet und stehen mit dem Antriebszahnrad und/oder dem Abtriebszahnrad in Eingriff,
wobei die Drehachsen der Übertragungszahnräder senkrecht zur Drehachse der Abtriebswelle
verlaufen und die Übertragungszahnräder gemeinsam über den Aktuator verdrehbar sind.
Insbesondere können drei Übertragungszahnräder verteilt im Abstand von je 120° um
die Abtriebsachse verteilt angeordnet werden, wodurch auftretende Querkräfte am Antriebsrad
oder der Abtriebswelle minimiert werden.
[0015] Es wird somit eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades
zu einer Abtriebswelle geschaffen, die aufgrund minimierten Verschleißes eine hohe
Lebensdauer aufweist. Außerhalb der Verstellzeiten besteht kein Energiebedarf, da
durch die Entkopplung von der Drehbewegung der Antriebswelle bei Selbsthemmung keine
Drehmomente vom Aktuator aufgenommen werden müssen.
[0016] Drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
[0017] Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines Ausschnitts einer ersten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades
zu einer Abtriebswelle in geschnittener Darstellung.
[0018] Figur 2 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle
in geschnittener Darstellung, wobei die Abtriebswelle und der Antrieb des Aktuators
nicht dargestellt sind.
[0019] Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades
zu einer Abtriebswelle.
[0020] Im Folgenden werden zunächst die baugleichen Teile gemäß der Figuren 1 und 2 beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bestehen aus einem Antriebsrad 2, welches eine
Außenverzahnung 4 aufweist, in die beispielsweise ein Zahnriemen eingreift, über den
das Antriebsrad 2 mit einer Kurbelwelle zur Bewegungsübertragung verbunden ist.
[0021] Das Antriebsrad 2 ist drehfest mit einem Antriebszahnrad 6 verbunden oder einstückig
mit diesem hergestellt, dessen Verzahnung 8 an einer Frontseite am Umfang des Antriebszahnrades
6 ausgebildet ist. Das Antriebsrad 2 sowie das Antriebszahnrad 6 sind um eine gemeinsame
Drehachse 10 drehbar angeordnet.
[0022] Das Antriebszahnrad 6 kämmt mit insgesamt drei Übertragungszahnrädern 12, deren Verzahnungen
13 an ihrem Außenumfang sich radial erstreckend ausgebildet ist. An der zum Antriebszahnrad
6 gegenüberliegenden Seite greifen die Verzahnungen 13 der Übertragungszahnräder 12
in eine sich wiederum axial erstreckende Verzahnung 15 eines Abtriebszahnrades 14,
welches wiederum einstückig mit einem Abtriebsrad 15 hergestellt ist.
[0023] Dieses Abtriebszahnrad 14 ist drehfest an einem Trägerelement 16 angeordnet, welches
über eine gegen Verdrehen gesicherte Schraube 18 an einer Abtriebswelle 20 befestigt
ist, welche in Figur 2 nicht näher dargestellt ist. Das Trägerelement 16 weist einen
im wesentlichen zylindrisch geformten Abschnitt 19 auf, an dessen ersten axialen Ende
sich eine Wand 22 in radialer Richtung erstreckt, an der das Abtriebszahnrad 14 befestigt
ist und dessen entgegengesetztes zweites Ende gegen die Abtriebswelle 20 anliegt.
Die Schraube 18 wird vom ersten axialen Ende des Trägerelementes 16 durch eine zentrale
Bohrung 24 in ein Gewindeloch 26 der Abtriebswelle 20 geschraubt.
[0024] Der zylindrische Abschnitt 19 des Trägerelementes 16 ist bei der Ausführung gemäß
der Figur 1 von einer Buchse 28 umgeben, welche einen Kragen 30 aufweist, der wiederum
gegen einen äußeren Bereich der Abtriebswelle 20 anliegt. Auf der Buchse 28, diese
umgebend und sich in axialer Richtung an den Kragen 30 anschließend, ist zunächst
der Innenumfang des Antriebszahnrades 6 gleitend angeordnet, der bei der Ausführung
gemäß der Figur 2 direkt gleitend auf dem Trägerelement 16 angeordnet ist. Hieran
sich in axialer Richtung anschließend ist in beiden Ausführungsformen ein Drehachsenträger
32 angeordnet, von dem aus sich drei Bolzen 33 in radialer Richtung im Abstand von
120° über den Umfang verteilt erstrecken, welche als Lagerstellen für die Übertragungszahnräder
12 dienen. Diese Bolzen stehen somit im rechten Winkel zur Drehachse 10. Auch der
Drehachsenträger 32 ist drehbar auf der Buchse 28 bzw. in Figur 2 auf dem Trägerelement
16 angeordnet.
[0025] Die Übertragungszahnräder 12 sind in beiden Ausführungsbeispielen über ein Zwischenglied
34 drehbar, welches über einen Aktuator 36 linear bewegbar ist. Hierzu weist das Zwischenglied
34 einen Absatz 38 auf, gegen den ein Außenring 40 eines Kugellagers 42 axial anliegt,
welches auch in anderer Form als Gleit- oder Wälzlager ausgeführt werden kann. An
der axial gegenüberliegenden Seite ist der Außenring 40 über einen Sicherungsring
44, der in einer Innenumfangsnut 46 des Zwischengliedes 34 festgeklemmt ist, in seiner
Position relativ zum Zwischenglied 34 fixiert. Ein Innenring 48 des Kugellagers 42
ist auf einem sich axial erstreckenden Teil eines Verstellelementes 50 angeordnet,
welches einen Absatz 52 aufweist, gegen den der Innenring 48 axial anliegt und der
an der gegenüberliegenden Seite über einen zweiten Sicherungsring 53 am Verstellelement
50 fixiert ist, der in Figur 2 ersichtlich ist.
[0026] Bei der Ausführung gemäß Figur 1 weist das Verstellelement 50 ein Innengewinde 54
auf, welches mit einem Außengewinde 56 einer Schnecke 58 zusammenwirkt, die auf einer
Antriebswelle 60 einer nicht dargestellten Antriebseinheit, beispielsweise eines Elektromotors,
befestigt ist. Das Verstellelement 50 ist über einen Bolzen 51 gegen Verdrehen gesichert,
so dass durch Drehen der Abtriebswelle 60 und somit der Schnecke 58 eine lineare Bewegung
des Verstellelementes 50 folgt. Diese lineare Bewegung des Verstellelementes 50 wird
über das Kugellager 42 auf das Zwischenglied 34 übertragen.
[0027] Das Zwischenglied 34 weist drei axiale Endabschnitte 62 auf, die jeweils einen Hebelzapfen
64 vollständig umgreifen, der an einem nicht dargestellten Hebelarm befestigt ist,
der fest mit dem jeweiligen Übertragungszahnrad 12 verbunden ist, so dass die lineare
Bewegung des Zwischengliedes 34 in eine rotatorische Bewegung des jeweiligen Übertragungszahnrades
12 umgewandelt wird. Bei dieser Ausführung erstrecken sich die axialen Endabschnitte
62 des Zwischengliedes 34 durch entsprechend ausgeführte Öffnungen des Trägerelementes
16.
[0028] Bei Stillstand des Aktuators 36 wird die Bewegung des Antriebsrades 4 über die Übertragungszahnräder
12 und das Abtriebszahnrad 14 auf das Trägerelement 16 und somit auf die Abtriebswelle
20 übertragen. Die axialen Endabschnitte 62 verhindern durch das Umschließen des Hebelzapfens
64 eine Eigendrehung der Übertragungszahnräder 12, so dass keine Relativbewegung zwischen
dem Antriebszahnrad 6 und dem Abtriebszahnrad 14 auftreten kann. Somit dreht sich
das gesamte Getriebe 70 mit dem Zwischenglied 34 und der Abtriebswelle 20 als Paket
mit der Geschwindigkeit des Antriebsrades 4. Während der Drehbewegung des Getriebes
70 sowie der Abtriebswelle 20 bleibt der Aktuator 36 aufgrund des Kugellagers 42 in
seiner Lage unverändert, da zwar der Außenring 40 des Kugellagers 42 in Drehung versetzt
wird, der Innenring 48 jedoch stehen bleibt. Somit existiert eine rotatorische Entkopplung
des Aktuators 36 vom Getriebe 70. Da jede rotatorische Bewegung der Übertragungszahnräder
12 auch eine lineare in Achsrichtung wirkende Komponente aufweist, wird eine Drehung
der Übertragungszahnräder 12 durch eine Selbsthemmung des Aktuators 36 in Axialrichtung
verhindert, so dass eine Bestromung des Aktuators 36 außerhalb der Verstellzeiten
entfällt.
[0029] Wird der Aktuator 36 betätigt, dreht sich die Schnecke 58 und das Verstellelement
50 wird axial entlang der Drehachse 10 verschoben. Hierdurch wird auch das Kugellager
42 und somit das gekoppelte Zwischenglied 34 verschoben, dessen Endabschnitte 62 durch
diese Bewegung die Hebelzapfen 64 und somit die Übertragungszahnräder 12 in Drehung
versetzen. Diese rollen hierdurch auf den Verzahnungen 8, 15 des Antriebszahnrades
6 und des Abtriebszahnrades 14 ab und verdrehen das Abtriebszahnrad 14 relativ zum
Antriebszahnrad 6.
[0030] Bei der Ausführung gemäß Figur 2 dient die Schnecke 58 gleichzeitig als Verstellelement
50. Ein Innengewinde 72 eines feststehenden Teils 74 des Aktuators 36 wirkt hier mit
dem Außengewinde 56 der Schnecke 58 zusammen, die drehfest und axial verschieblich
auf der Antriebswelle 60 der nicht dargestellten Antriebseinheit befestigt ist. Durch
Drehung der Abtriebswelle 60 verschiebt sich die Schnecke 58 und somit das Verstellelement
50 in axialer Richtung auf der Antriebswelle 60. Dies kann auch dadurch erreicht werden,
dass die Schnecke 58 drehgesichert wird und das äußere Teil 74 axial gesichert angetrieben
wird. Diese lineare Bewegung des Verstellelementes 50 wird über das Kugellager 42
auf das Zwischenglied 34 übertragen.
[0031] Bei Stillstand des Aktuators 36 bleibt die Übertragung der Bewegung gemäß des Ausführungsbeispiels
der Figur 2 im Wesentlichen identisch zu der zu Figur 1 Beschriebenen, wobei ein Drehen
der Übertragungszahnräder 12 relativ zum Antriebzahnrad 8 oder zum Abtriebszahnrad
14 durch einen Eingriff des Zwischengliedes 34 an den Übertragungszahnrädern 12 verhindert
wird. Das Zwischenglied 34 weist hierzu an seinem zum Kugellager 42 entgegengesetzten
axialen Ende Zahnstangen 78 auf, die in die Verzahnung 13 der Übertragungszahnräder
12 eingreifen. Die Übertragungszahnräder 12 sind hierzu bei dieser Ausführungsform
höher ausgebildet, so dass sie radial über den Außenumfang des Abtriebszahnrades 14
hinweg ragen. In diesem Außenbereich können somit die Zahnstangen 78 in den oberen
Teil der Übertragungszahnräder 12 eingreifen. Um den Eingriff der Zahnstangen 78 in
die Übertragungszahnräder 12 sicherzustellen, ist es erforderlich, dass das Zwischenglied
34 am Drehachsenträger 32 gegen Verdrehen relativ zum Drehachsenträger 32 gesichert
ist. Dies geschieht durch eine axial verlaufende Nut 80 am Zwischenglied 34, in die
ein Gleitschuh 76 des Drehachsenträgers 32 ragt.
[0032] Vorteilhaft ist es, für das Zwischenglied 34 eine im wesentlichen hohlzylindrische
Form zu wählen, welche lediglich durch drei axial verlaufende Schlitze unterbrochen
wird, an deren einer Außenwand die Verzahnung der Zahnstangen 78 ausgebildet wird.
Entsprechend wird auch hier ein Verdrehen der Übertragungszahnräder 12 relativ zum
Antriebszahnrad 8 oder zum Abtriebszahnrad 14 durch die Selbsthemmung des Schneckentriebes
verhindert, welcher eine lineare Verschiebung des Zwischengliedes 34, die für eine
rotatorische Drehung der Übertragungszahnräder 12 erforderlich wäre, verhindert.
[0033] Wird der Aktuator 36 bei der Ausführungsform gemäß der Figur 2 betätigt, wird wiederum
das Zwischenglied 34 durch die axiale Bewegung der Schnecke 58 bzw. des Verstellelementes
50 axial verschoben, wodurch die Übertragungszahnräder 12 in Drehung versetzt werden,
so dass das Abtriebszahnrad 14 in gleicher Weise zum Antriebszahnrad 8 verdreht wird,
wie es bereits in der Ausführung gemäß Figur 1 beschrieben wurde.
[0034] Die in Figur 3 schematisch dargestellte Ausführung unterscheidet sich von den Ausführungen
gemäß der Figuren 1 und 2 dadurch, dass statt des Drehachsenträgers das Antriebsrad
2 sich ringförmig in Axialrichtung am Außenumfang erstreckt, wobei am axialen, in
Richtung zum Aktuator 36 weisenden Ende nach radial innen weisende Bolzen 33 befestigt
sind oder einstückig mit dem Antriebsrad 2 ausgebildet sind, auf dem die Übertragungszahnräder
12 gelagert sind. Die Übertragungszahnräder stehen in der bereits beschriebenen Weise
mit dem einstückig mit dem Abtriebsrad 15 ausgebildeten Abtriebszahnrad 14 in Eingriff.
Das Abtriebsrad 15 ist zumindest drehfest auf der Abtriebswelle 20 angeordnet. In
der dargestellten Ausführung weisen die Übertragungszahnräder 12 wiederum exzentrisch
angeordnete Hebelzapfen 64, welche erfindungsgemäß über den Aktuator 36 und die lineare
Verschiebung des Zwischengliedes 34 in gleicher Weise wie zu Figur 1 bereits beschrieben
wurde, in Drehung versetzbar sind. Entsprechend ist in der Figur 3 lediglich das Zwischenglied
34 dargestellt.
[0035] Werden nun die Hebelzapfen 64 über den Aktuator 36 in ihrer Position gehalten, wird
die Drehbewegung des Antriebsrades 2 auf die Übertragungszahnräder 12 übertragen,
die bei Stillstand des Aktuators 36 das Abtriebszahnrad 14 und somit die Abtriebswelle
20 mitnehmen, wobei das Zwischenglied 34 mit gleicher Geschwindigkeit umläuft, jedoch
auch hier über ein nicht näher dargestelltes Lager vom Aktuator 36 rotatorisch entkoppelt
ist. Zur Phasenverschiebung wird der Aktuator 36 in bekannter Weise betätigt, wodurch
das Abtriebszahnrad 14 durch die nun erfolgende Abrollbewegung zum Antriebsrad 2 verdreht
wird.
[0036] Selbstverständlich ist diese Ausführung auch insofern zu verändern, als dass die
Übertragungszahnräder am Abtriebsrad gelagert werden und mit einem Antriebszahnrad
kämmen.
[0037] Die beschriebenen Ausführungsformen weisen eine hohe Lebensdauer auf, da die mechanische
Belastung des Aktuators minimiert wird. Im Vergleich zu anderen bekannten Vorrichtungen
zur Phasenverstellung wird der Energiebedarf deutlich gesenkt, da ein Drehmoment nur
während der Verstellzeiten aufgebracht werden muss.
[0038] 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 beispielsweise statt der drei Übertragungszahnräder fünf verwendet
werden, oder bei ausreichender Festigkeit auch nur ein einzelnes. Desweiteren können
die hier vorgesehenen Geradverzahnungen ersetzt werden durch Kegelräder und die Kugellager
durch andere Wälz- oder Gleitlager. Auch ist die Antriebseinheit des linear wirkenden
Aktuators weitestgehend frei wählbar. Lediglich eine Selbsthemmung in axialer Richtung
sollte gegeben sein. So können neben einem elektrischen Steller auch pneumatische
oder hydraulische Steller verwendet werden. Dies ist insbesondere durch die ortsfeste
Position des Aktuatorgehäuses möglich.
1. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle
mit
einem Getriebe,
einem Antriebsrad,
einem Abtriebsrad, welches zumindest drehfest mit der Abtriebswelle gekoppelt ist
und
zumindest einem Übertragungszahnrad, welches mit einem fest mit dem Antriebsrad gekoppelten
Antriebszahnrad und/oder einem fest mit dem Abtriebsrad gekoppelten Abtriebszahnrad
in Eingriff steht,
sowie einem linear wirkenden Aktuator, der mittels eines Zwischengliedes zur Phasenverschiebung
eine Bewegung des zumindest einen Übertragungszahnrades bewirkt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktuator (36) mittels des Zwischengliedes (34) das zumindest eine Übertragungszahnrad
(12) relativ zum Antriebsrad (2) und/oder zum Abtriebsrad (15) in Drehung versetzt
und der Aktuator (36) rotatorisch vom Zwischenglied (34) entkoppelt ist.
2. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktuator (36) über ein Lager (42), welches in Kraftflussrichtung zwischen Aktuator
(36) und Zwischenglied (34) angeordnet ist, rotatorisch vom Zwischenglied (34) entkoppelt
ist.
3. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle
nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Drehachse des zumindest einen Übertragungszahnrades (12) senkrecht zu einer Drehachse
(10) des Antriebsrades (2) und des Abtriebsrades (15) steht.
4. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle
nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zumindest eine Übertragungszahnrad (12) über linear verschiebliche Zahnstangen
(78) in Drehung versetzbar ist.
5. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle
nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem zumindest einen Übertragungszahnrad (12) ein Hebelzapfen (64) angeordnet ist,
der parallel zu der Drehachse des zumindest einen Übertragungszahnrades (12) am zumindest
einen Übertragungszahnrad (12) befestigt ist, wobei das Zwischenglied (34) mit dem
Hebelzapfen (64) in Eingriff steht.
6. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle
nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Antriebsrad (2) zumindest drehfest mit dem Antriebszahnrad (6) gekoppelt ist,
das Abtriebsrad (15) zumindest drehfest mit dem Abtriebszahnrad (14) gekoppelt ist
und das zumindest eine Übertragungszahnrad (12) mit dem Antriebszahnrad (6) und dem
Abtriebszahnrad (14) in Eingriff steht.
7. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle
nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zumindest eine Übertragungszahnrad (12) auf einem Bolzen (33) gelagert ist, der
auf einem Drehachsenträger (32) befestigt ist.
8. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle
nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Antriebsrad (2) zumindest drehfest mit einem Antriebszahnrad (6) gekoppelt ist
und das zumindest eine Übertragungszahnrad (12) mit dem Antriebszahnrad (6) in Eingriff
steht und am Abtriebsrad (15) drehbar gelagert ist.
9. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle
nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abtriebsrad (15) zumindest drehfest mit einem Abtriebszahnrad (14) gekoppelt ist
und das zumindest eine Übertragungszahnrad (12) mit dem Abtriebszahnrad (14) in Eingriff
steht und am Antriebsrad (2) drehbar gelagert ist.
10. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle
nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Übertragungszahnräder (12) fest zueinander angeordnet sind und mit dem Antriebszahnrad
(6) und/oder dem Abtriebszahnrad (14) in Eingriff stehen, wobei die Drehachsen der
Übertragungszahnräder senkrecht zur Drehachse (10) der Abtriebswelle (20) verlaufen
und die Übertragungszahnräder(12) gemeinsam über den Aktuator (36) verdrehbar sind.