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DE19951392A1 - Vorrichtung zur drehfesten Kopplung und zur Veränderung der relativen Drehlage zweier koaxial um eine Drehachse drehbarer Gehäuse - Google Patents

Vorrichtung zur drehfesten Kopplung und zur Veränderung der relativen Drehlage zweier koaxial um eine Drehachse drehbarer Gehäuse

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Publication number
DE19951392A1
DE19951392A1 DE1999151392 DE19951392A DE19951392A1 DE 19951392 A1 DE19951392 A1 DE 19951392A1 DE 1999151392 DE1999151392 DE 1999151392 DE 19951392 A DE19951392 A DE 19951392A DE 19951392 A1 DE19951392 A1 DE 19951392A1
Authority
DE
Germany
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housing
threaded spindle
rotation
bevel gear
spindle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE1999151392
Other languages
English (en)
Inventor
Lothar Von Schimonsky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INA Waelzlager Schaeffler OHG filed Critical INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority to DE1999151392 priority Critical patent/DE19951392A1/de
Publication of DE19951392A1 publication Critical patent/DE19951392A1/de
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352Valve-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/10Couplings with means for varying the angular relationship of two coaxial shafts during motion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drehfesten Kopplung und zur Veränderung der relativen Drehlage zweier koaxial um eine Drehachse und relativ zueinander drehbarer Gehäuse (1, 2). DOLLAR A Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung wenigstens eine über Antriebsmittel (7, 8, 12, 13, 15) betätigbare Gewindespindel (3) auf, welche an einem ersten Ende (3a) bezüglich des zweiten Gehäuses (2), und an einem zweiten Ende (3b) bezüglich des ersten Gehäuses (1) schwenkbar gelagert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drehfesten Kopplung und zur Verän­ derung der relativen Drehlage zweier koaxial um eine Drehachse drehbarer Gehäuse.
Hintergrund der Erfindung
Bei Brennkraftmaschinen ist es notwendig, zur Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen, beispielsweise einen Betrieb mit niedriger Drehzahl oder hoher Drehzahl, Ventilabstimmungen durchzuführen. Typischerweise umfaßt eine Vorrichtung zur Durchführung einer derartigen variablen Steuerung einen Mechanismus, durch den die gegenseitige Winkelstellung zwischen einer Kur­ belwelle und einer daran angeschlossenen Nockenwelle veränderbar ist.
Aus der DE PS 32 43 682 ist eine Vorrichtung zur Veränderung der Ventilab­ stimmung einer Brennkraftmaschine mit zwei um eine Drehachse gemeinsam rotierenden Elementen, die beide jeweils mit einer Gleitbuchse verbunden sind, die gegeneinander drehbar ineinander geschoben sind und zumindest ein Paar einander kreuzende, längliche Schlitze aufweisen, die jeweils zwei sich gegen­ überliegende, den zueinander geneigten Mittellinien parallele innere Ränder besitzen und in die auf eine axial zur gemeinsamen Drehachse mittels einer Antriebsvorrichtung verschiebbaren Gleiteinheit angeordnete Wiederlagerele­ mente zur gegenseitigen Verdrehung der rotierenden Elemente eingreifen, wobei eine senkrecht zur gemeinsamen Drehachse in der Gleiteinheit ange­ ordnete Achse die Schlitze durchgreift und auf jedem einen Schlitz durchgrei­ fenden Achsabschnitt ein um die Achse drehbares, zum benachbarten Wie­ derlagerelement verdrehbares und im zugeordneten Schlitz frei bewegliches Wiederlagerelement trägt, bekannt, bei welcher als Antriebsvorrichtung für die verschiebbare Gleiteinheit ein Motor dient, dessen über seine rotierende Aus­ gangswelle abgegebene Antriebsenergie durch eine Vorrichtung zur Umwand­ lung von Rotationsenergie in Translationsenergie in eine Linearbewegung der Gleiteinheit längs der gemeinsamen Drehachse der rotierenden. Elemente um­ gesetzt wird.
Aus der DE 40 40 486 A1 ist eine Vorrichtung zur Drehung der Nockenwelle relativ zu einem Nockenwellenantriebsrad bekannt, bei welcher ein mit einer Verzahnung versehenes Bauteil vorgesehen ist, das in eine Gegenverzahnung eingreift. Hierbei soll die Verzahnung als gewindeartiger Abschnitt und die Ge­ genverzahnung als gegengewindeartiger Abschnitt aufgebaut sein.
Schließlich ist aus der DE 197 16 203 A1 eine Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile einer Brennkraftmaschine bekannt, welche aus einer über ein Zugmittel mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Antriebseinheit sowie einer mit einer Ein- oder Auslaßnockenwelle verbundenen Abtriebseinheit besteht. Zur Vermeidung der nach Start der Brennkraftmaschine auftretenden Geräuschemissionen, welche durch eine ungenügende hydraulische Einspannung eines Verstellkolbens zur Verstellung der relativen Drehlage der Nockenwelle mit der Kurbelwelle dient, ist innerhalb der Vorrichtung ein Koppelelement vorgesehen, mit welchem bei Unterschrei­ tung eines zur Verschiebung des Verstellkolbens notwendigen Druckes des hydraulischen Druckmittels eine verdrehsichere Kraftübertragungsverbindung zwischen der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit herstellbar ist.
Bei den Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik wird als nachteilig emp­ funden, daß sie relativ komplex bauen und daher aufwendig bezüglich Bereit­ stellung und Wartung sind.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, welche einfach, robust und zuverlässig baut und eine Veränderung der Steuerzeiten der Gaswechselventile in einfacher Weise gewährleistet.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist nun ein einfacher Mechanismus einerseits zur drehfesten Kopplung, und andererseits zur Veränderung der relativen Drehlage zweier koaxial drehbarer Gehäuse zur Verfügung gestellt. Hierbei dient die Gewinde­ spindel in einem ersten, nicht betätigten Zustand zur drehfesten Kopplung des ersten und des zweiten Gehäuses. In einem zweiten, betätigtem Zustand der Gewindespindel bewirkt diese eine Änderung der relativen Drehlage des ersten und zweiten Gehäuses zueinander. Der zur Verfügung gestellte Mechanismus ist sehr einfach aufgebaut, baut sehr klein und erweist sich in der Praxis als robust und zuverlässig.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Gewindespindel mittels eines an einem ihrer Enden vorgesehenen, mit dem zweiten Gehäuse bezüglich der Drehachse drehfest verbundenen Kegelrades betätigbar ist, welches seinerseits mit we­ nigstens einem antreibbaren Tellerrad in Wirkverbindung steht. Ein derartiger Mechanismus ist in einfacher Weise bereitstellbar und gewährleistet eine zu­ verlässige und genaue Betätigung der Gewindespindel. Bei Nichtbetätigung des Tellerrades sind das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse über das Kegelrad und die Gewindespindel drehfest miteinander gekoppelt.
Zweckmäßigerweise sind zwei das Kegelrad von entgegengesetzten Seiten beaufschlagende, mit dem ersten Gehäuse rotativ bzw. drehfest koppelbare Tellerräder vorgesehen, welche jeweils mittels ihnen zugeordneter Indukti­ onsspulen beaufschlagbar sind, wobei die Tellerräder bei Beaufschlagung durch die ihnen jeweils zugeordnete Induktionsspule gegenüber der Drehung des zweiten Gehäuses um die Drehachse abbremsbar sind. Durch selektive Beaufschlagung einer der Induktionsspulen ist somit ein differentialartiger bzw. ausgleichsgetriebeartiger Mechanismus zur Verfügung gestellt, über den wahl­ weise eine Drehung des Kegelrades und damit der Gewindespindel in entge­ gengesetzten Richtungen möglich ist. Durch die jeweilige Drehrichtung der Gewindespindel ist die relative Drehlage des ersten und des zweiten Gehäuses zueinander in einfacher Weise variierbar. Der hiermit insgesamt bereitgestellte Getriebemechanismus insbesondere das Kegelgetriebe ist zweckmäßigerweise selbsthemmend ausgebildet. Durch diese Maßnahme sind eingestellte Positio­ nen in einfacher Weise aufrechterhaltbar.
Es erweist sich als zweckmäßig, zur Kopplung des Kegelrades und der Gewin­ destange ein Kugelgelenk zu verwenden. Mit dieser Maßnahme ist eine Schwenkbarkeit der Gewindespindel bezüglich des zweiten Gehäuses, an wel­ chem das Kegelrad befestigt ist, in einfacher Weise gewährleistet. Es erweist sich in diesem Zusammenhang als besonders vorteilhaft, das Kegelrad auf dem Kugelgelenk gelagert auszubilden. Diese Variante erlaubt eine kleinere und besonders kostengünstige Konstruktion.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der ertindungsgemäßen Vorrichtung ist die Gewindespindel mit einem Links-Rechts-Gewinde ausgebil­ det und weist in ihrem mittleren Bereich, d. h. zwischen den unterschiedlichen Gewindeabschnitten ein Zahn- bzw. Gewinderad auf, welches mittels wenig­ stens eines um die Drehachse drehbaren Schneckenrades betätigbar ist, wobei die Gewindespindel an ihrem zweiten Ende mit einer bezüglich des zweiten Gehäuses schwenkbaren weiteren Spindelmutter in Wirkverbindung steht. Es ist hier beispielsweise möglich, nur ein Schneckenrad vorzusehen, welches über einen Elektromotor in beide Drehrichtungen antreibbar ist, so daß ent­ sprechend der Drehrichtung des Elektromotors das Zahnrad und die mit die­ sem verbundene Gewindespindel zur Aufeinanderzu- oder Voneinanderweg­ bewegung der beiden Spindelmuttern betätigbar ist. Es ist ebenfalls denkbar, zwei Schneckenräder vorzusehen, welche jeweils separat zur Realisierung einer gewünschten Drehrichtung mit dem Zahnrad koppelbar sind. Die Kopp­ lung bzw. Entkopplung ist beispielsweise durch eine axiale Bewegung der je­ weiligen Schneckenräder bezüglich der Drehachse erzielbar. Die Ausfüh­ rungsform erweist sich ferner als besonders vorteilhaft, da durch die gleichzei­ tige Beaufschlagung zweier Spindelmuttern eine rasche Relativbewegung zwi­ schen erstem und zweitem Gehäuse realisierbar ist. Zweckmäßigerweise ist das erste Gehäuse drehfest mit einer Nockenwelle verbunden, und das zweite Gehäuse als von einer Kurbelwelle antreibbares Nockenwellen-Antriebsrad eines Verbrennungsmotors ausgebildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher er­ läutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei:
Fig. 1 eine schematische seitliche Ansicht einer ersten Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine geschnittene Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ent­ lang der Linie I-I;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung;
Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 3 in einer der Fig. 2 entspre­ chenden Darstellung,
Fig. 5 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung in einer der Fig. 1 entsprechenden Dar­ stellung;
Fig. 6 die Vorrichtung gemäß Fig. 5 in einer der Fig. 2 entspre­ chenden Darstellung;
Fig. 7 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung in einer der Fig. 1 entsprechenden Dar­ stellung;
Fig. 8 die Vorrichtung gemäß Fig. 7 in einer der Fig. 2 entspre­ chenden Darstellung; und
Fig. 9 eine seitliche schematische Ansicht eines im Rahmen der Ausführungsform gemäß Fig. 7 und 8 verwendeten Schnec­ kenprofils.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den Fig. 1 und 2 ist eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung dient als Nockenwel­ len-Verstelleinrichtung, mit welcher die Öffnungs- und Schließzeiten von Gas­ wechselventilen einer Brennkraftmaschine variiert werden können. Zu diesem Zwecke ist ein mit 1 bezeichnetes erstes Gehäuse drehfest mit einer nicht im einzelnen dargestellten Nockenwelle verbunden. Die Nockenwelle und somit das Gehäuse 1 drehen sich hierbei um eine mit 10 bezeichnete Drehachse. Ein zweites Gehäuse 2, welches das erste Gehäuse 1 konzentrisch umgibt und an diesem gelagert ist, wird von einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle über ein Zwi­ schenglied, beispielsweise eine ebenfalls nicht dargestellte Kette, betätigt. Mit der Kette zusammenwirkende Verzahnungen des zweiten Gehäuses sind mit 11 bezeichnet.
Das erste Gehäuse 1 ebenfalls konzentrisch umgebend sind zwei Tellerräder 12, 13 vorgesehen. Das Tellerrad 12 ist hierbei mittels einer Induktionskupp­ lung 7, das Tellerrad 13 mittels einer Induktionskupplung 8 beaufschlagbar. Die Tellerräder 12, 13 sind stirnseitig mit einem Kegelrad 15 im Eingriff. Das Kegel­ rad 15 ist seinerseits drehfest bezüglich der Drehachse 10 mit dem antreibba­ ren zweiten Gehäuse 2 verbunden. Über einen Fortsatz 15a ist das Kegelrad 15 mit einer Gewindestange bzw. -spindel 3 schwenkbar gekoppelt. Ein zylin­ derförmiges Ende 15b des Fortsatzes 15a ist hierbei in einer an einem ersten Ende der Gewindespindel 3 befestigten Aufnahme 5 mittels einer Spielpassung verschwenkbar gelagert. Die Gewindespindel 3 wirkt ihrerseits an ihrem zwei­ ten Ende mit einer ersten Spindelmutter 4, welche auf dem ersten Gehäuse 1 vorgesehen ist, gewindeartig zusammen. Die Spindelmutter 4 ist hierbei be­ züglich des ersten Gehäuses verschwenkbar gelagert. Die Gewindespindel 3 dient zur Momentübertragung von Gehäuse 2 auf Gehäuse 1. Hierbei wird die Drehbewegung des Gehäuses 2 über das Kegelrad 4 und die mit der Spindel­ mutter 4 zusammenwirkende Gewindespindel 3 auf das erste Gehäuse 1 über­ tragen. Im stromlosen Zustand der Induktionskupplungen 7, 8 drehen sich die Tellerräder 12, 13 ebenfalls drehfest mit dem ersten und zweiten Gehäuse, d. h. mit der Nockenwellendrehzahl. Es findet in diesem Zustand keine Verstel­ lung der relativen Drehlage des ersten Gehäuses 1 bezüglich des zweiten Ge­ häuses 2 statt.
Bei einer Bestromung beispielsweise der Induktionsspule 7 erfährt das Teller­ rad 12 bezüglich der Drehung des zweiten Gehäuses 2 eine Abbremsung, wäh­ rend das Tellerrad 13 unvermindert mit der Nockenwellendrehzahl weiterrotiert. Dies führt zu einer Betätigung des Kegelrades 15, welches wiederum zu einer Betätigung der Gewindespindel 3 führt. Je nach Gewinderichtung des Gewin­ des der Gewindespindel 3 kommt es zu einer Annäherung bzw. einer Ausein­ anderbewegung der Spindelmutter 4 bezüglich der Aufnahme 5 bzw. dem er­ sten Ende der Gewindespindel, wobei die Aufnahme 5 und die Spindelmutter 4 bezüglich des zweiten bzw. ersten Gehäuses verschwenkt werden. Diese Be­ wegung entspricht einer Relativdrehung der Gehäuse 1 und 2 zueinander. Über diese Relativbewegung ist eine Phasenverstellung der Öffnungs- und Schließzeiten nicht dargestellter, von der Nockenwelle beaufschlagbarer Ven­ tile möglich. Die beschriebene Verstellung mittels einer Betätigung der Indukti­ onskupplung 7 und des Tellerrades 12 ist durch eine entsprechende Betäti­ gung der Induktionskupplung 8 und dem von dieser beaufschlagten Tellerrad 13 umkehrbar. Es sei angemerkt, daß sowohl bei dieser als auch bei den wei­ teren Ausführungsformen die Momentenübertragung zwischen Kegelrad und Tellerrädern sowohl durch entsprechend ausgebildete Verzahnungen als auch reibschlüssig erfolgen kann.
Als besonders vorteilhaft bei dieser Ausführungsform erweist sich, daß die Be­ aufschlagung der Tellerräder 12, 13 berührungslos erfolgt.
Eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Gleiche, bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 erläuterte Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und müssen an dieser Stelle nicht noch einmal beschrieben werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Kopplung zwischen dem Fortsatz 15a des Kegelrades 15 und der Gewindespindel 3 mittels eines Kugelgelenks 20 verwirklicht. Diese Ausführungsform gestattet eine Drehbewegung des Kegelrades 15 zum Antrieb der Gewindespindel 3 und ermöglicht gleichzeitig in einfacher Weise eine Schwenkbewegung der Gewindespindel 3 bezüglich des Kegelrades 15 wäh­ rend der Drehung, d. h. während der Phasenverstellung bzw. der Verstellung der relativen Drehlage des ersten und zweiten Gehäuses. Bei dieser Lösung wird eine Spielpassung, wie sie gemäß der ersten dargestellten Ausführungs­ form vorgesehen war, eingespart. Die ein Kugelgelenk 20 verwendende Lö­ sung erweist sich als sehr klein bauend und kostengünstig bei der Herstellung.
Eine Variation des Kugelgelenkmechanismus, wie er unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 beschrieben wurde, ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Gleiche Bauteile, wie sie unter Bezug auf die Fig. 1 bis 4 bereits beschrie­ ben wurden, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und ebenfalls nicht noch einmal im einzelnen erläutert. Gemäß der in den Fig. 5 und 6 darge­ stellten Ausführungsform ist das Kegelrad 15 auf dem Kugelgelenk 20 gelagert. Ferner wird die Gewindespindel 3 mittels der Kugel des Kugelgelenks 20 an­ getrieben. Auch diese Ausführungsform erlaubt eine klein bauende und ko­ stengünstige Konstruktion.
Es sei angemerkt, daß beispielsweise bei der unter Bezug auf die Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform eine Übersetzung zunächst ins Schnelle und anschließend wieder ins Langsame erfolgt. Dies ist für die Funktion einer Wirbelstrom- bzw. Induktionskupplung von Vorteil, da bei dieser Kupplungsart das übertragbare Drehmoment mit der Schlupffrequenz größer wird. Eine In­ duktionskupplung hat sehr gute Drehzahlregeleigenschaften, womit eine ge­ naue Phasenregelung in einfacher Weise ermöglicht ist.
In den bisher dargestellten Ausführungsformen erfolgte die Beaufschlagung der Tellerräder 12, 13 berührungslos. Eine derart berührungslose Kraftübertra­ gung führt zu einer besonders niedrigen mechanischen Abnutzung. Es sind jedoch auch reibschlüssige oder hydraulische Kraftübertragungen denkbar, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 7, 8 und 9 nun dargestellt wird, in welchen eine Ausführungsform der Erfindung mit einer getriebeartigen Kraftübertragung realisiert ist. Auch hier sind gleiche oder gleichartige Bauteile, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 6 auftraten, mit gleichen Bezugszei­ chen versehen und nicht noch einmal im einzelnen erläutert.
In den Fig. 7 und 8 erkennt man, daß das erste Gehäuse 1 und das zweite Gehäuse 2 wiederum mittels einer Gewindespindel 3' miteinander gekoppelt sind. Es sei angemerkt, daß sowohl bei dieser Ausführungsform, als auch bei den bereits beschriebenen Ausführungsformen, mehrere derartiger Gewinde­ spindeln vorgesehen sein können. Bei Verwendung mehrerer Gewindespindeln erweist es sich als vorteilhaft, daß die Kräfte auf die einzelnen Gewindespin­ deln kleiner sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei einer symmetri­ schen Verteilung der Gewindestangen eine Unwucht auf die Nockenwelle ent­ fällt.
Die Gewindespindel 3' ist gemäß der Ausführungsform der Fig. 7 bis 9 mit einem Links-Rechts-Gewinde ausgebildet. In ihrem mittleren Bereich ist die Gewindespindel mit einem Zahnrad 14 ausgebildet. Das Zahnrad 14 ist mittels zweier Schneckenräder, welche mit 12', 13' bezeichnet sind, beaufschlagbar. Die Schneckenräder 12', 13' weisen an ihrer mit dem Zahnrad 14 zusammen­ wirkenden Seite jeweils Schneckenprofile auf, wie sie in Fig. 9 dargestellt und mit 16 bezeichnet sind. Die Gewindespindel beaufschlagt mit einem ersten Ende eine erste Spindelmutter 4, welche mit einem beispielsweise dem Rechtsgewinde zugeordneten Innengewinde ausgebildet ist. Die erste Spin­ delmutter 4 ist auf dem Gehäuse 1 vorgesehen. Mit ihrem zweiten Ende wirkt die Gewindespindel 3 mit einer zweiten Spindelmutter 17 zusammen, welche mit einem beispielsweise dem Linksgewinde zugeordneten Innengewinde aus­ gebildet ist. Die zweite Spindelmutter 17 ist auf dem zweiten Gehäuse 2 vorge­ sehen. Die erste Spindelmutter 4 ist bezüglich des ersten Gehäuses 1, und die zweite Spindelmutter 17 bezüglich des zweiten Gehäuses 2 schwenkbar gela­ gert. Bei Betätigung beispielsweise des Schneckenrades 12 wirkt das Schnec­ kenprofil 16 mit dem Zahnrad 14 zur Drehung der Gewindespindel 3 zusam­ men. Es kommt, je nach Drehrichtung des Zahnrades 14, zu einer Relativbe­ wegung der Spindelmuttern 4, 17 aufeinander zu oder voneinander weg. Diese Relativbewegung der Spindelmuttern 4, 17 führt, wie bereits im Zusammen­ hang mit den Fig. 1 und 2 ausführlich erläutert wurde, zu einer Verschie­ bung der relativen Drehlage der Gehäuse 1 und 2 zueinander. Durch die gleichzeitige Beaufschlagung zweier Spindelmuttern 4, 17 ist eine besonders schnelle Anpassung der relativen Drehlage der Gehäuse 1, 2 möglich.
Die gemäß den Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform ist mit 2 Schneckenrädern 12, 13 ausgebildet. Diese Schneckenräder können jeweils zur Drehung des Zahnrades 14 in unterschiedlichen Richtungen ausgebildet sein (durch Ausbildung entsprechender Schneckenprofile 16). Es ist ebenfalls möglich, nur ein Tellerrad bzw. Schneckenrad vorzusehen, welches beispiels­ weise über einen Motor wahlweise in beide Richtungen angetrieben werden kann, so daß mit nur einem Tellerrad eine Spät- oder Frühverstellung der mit­ tels der Nockenwelle beaufschlagten Ventile durchführbar ist.
Bei der Ausführungsform der Fig. 7 und 8 ist darauf zu achten, daß jeweils nur eines der Schneckenräder 12, 13 gleichzeitig mit dem Zahnrad 14 im Ein­ griff ist. Zweckmäßigerweise sind die Schneckenräder 12 und/oder 13 bezüg­ lich des ersten Gehäuses drehgelagert und gegen den Zylinderkopf verdreh­ gesichert und bezüglich der Drehachse 10 axial verstellbar. Die Axialverstel­ lung der Tellerräder kann beispielsweise über einen (nicht dargestellten) Ma­ gneten erzielt werden.
Als besonders vorteilhaft bei dieser Ausführungsform erweist sich, daß auf­ grund der höheren Lage der Gewindespindel 3' bezüglich des Nockenwellen­ mittelpunkts geringere Kräfte auf die Gewindespindel 3' wirken. Die höhere Lage bewirkt auch, daß Spiele in den Anlenkpunkten geringer sind und somit kleinere Verdrehspiele auftreten. Hierdurch wird die Gefahr des Auftretens von Klappergeräuschen vermindert. Ein Kugelgelenk, wie es oben beispielsweise unter Bezugnahme auf Fig. 3 oder 4 beschrieben wurde, ist hierbei nicht not­ wendig.
Die hier vorgestellte mechanische Kopplung zwischen erstem und zweitem Gehäuse erweist sich insbesondere verglichen mit herkömmlichen, öldruckge­ regelten Kopplungs- bzw. Verstellmechanismen als sehr günstig. Bei her­ kömmlichen Öldruckregelungen wird im Schnitt ein Ampere benötigt, um eine bestimmte Winkellage zwischen einem ersten und einem zweiten Gehäuse im Rahmen einer Nockenwellen-Verstelleinrichtung zu halten. Dies bedeutet eine Leistung von 12 W, welche während des Betriebes konstant benötigt wird.
Darüber hinaus muß ein Ölbedarf für den Versteller vorgehalten werden, wobei hierdurch eine bestimmte Leistung, welche der Verbrennungsmotor aufbringen muß, benötigt wird. Es erweist sich, daß gemäß der hier vorgestellten Lösun­ gen auftretende Reibungseffekte nicht signifikant über denjenigen bei her­ kömmlichen, über Öldruck gesteuerten Lösungen liegen.
Bezugszeichenliste
1
erstes Gehäuse
2
zweites Gehäuse
3
,
3
' Gewindespindel
4
Spindelmutter
5
Aufnahme
6
nicht vergeben
7
Induktionskupplung
8
Induktionskupplung
9
nicht vergeben
10
Drehachse
11
Verzahnung
12
Tellerrad
12
' Schneckenrad
13
Tellerrad
13
' Schneckenrad
14
Zahnrad
15
Kegelrad
15
a Fortsatz des Kegelrads
15
b zylinderförmiges Ende des Fortsatzes
15
a
16
Schneckenprofil
17
zweite Spindelmutter

Claims (8)

1. Vorrichtung zur drehfesten Kopplung und zur Veränderung der relativen Dreh­ lage zweier koaxial um eine Drehachse (10) und relativ zueinander drehbarer Gehäuse (1, 2), gekennzeichnet durch wenigstens eine über Antriebsmittel (7, 8, 12, 13, 15, 15') betätigbare Gewinde­ spindel (3, 3'), welche an einem ersten Ende (3a) bezüglich des zweiten Ge­ häuses (2), und an einem zweiten Ende (3b) bezüglich des ersten Gehäuses (1) schwenkbar gelagert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde­ spindel (3) an ihrem zweiten Ende (3b) mit einer auf dem ersten Gehäuse (1) schwenkbar gelagerten, mit einem entsprechenden Innengewinde ausgebilde­ ten Spindelmutter (4) in Wirkverbindung steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde­ spindel (3) mittels eines an ihrem ersten Ende (3a) vorgesehenen, mit dem zwei­ ten Gehäuse (2) bezüglich der Drehachse (10) drehfesten Kegelrades (15, 15') betätigbar ist, welches seinerseits mit wenigstens einem antreibbaren Tellerrad (12, 13) in Wirkverbindung steht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zwei das Kegelrad (15, 15') von entgegengesetzten Seiten beaufschlagende, mit dem zweiten Gehäuse (2) drehfest koppelbare Tellerräder (12, 13), welche jeweils mittels einer ihnen zugeordneten Induktionsspule (7, 8) beaufschlagbar sind, wobei sie bei Beauf­ schlagung durch die ihnen jeweils zugeordnete Induktionsspule (7, 8) gegen­ über einer Drehung des zweiten Gehäuses (2) abbremsbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Kugelgelenk (20, 20') zur Kopplung des Kegelrades (15, 15') und der Gewindestange (3).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kegelrad (15') auf dem Kugelgelenk (20') gelagert ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde­ spindel (3') mit einem Links-Rechts-Gewinde ausgebildet ist und in ihrem mittle­ ren Bereich ein Zahnrad (15) aufweist, welches mittels wenigstens eines um die Drehachse (10) drehbaren Teller- bzw. Schneckenrades (12', 13') betätigbar ist, wobei die Gewindespindel (3') an ihrem ersten Ende (3a) mit einer am zweiten Gehäuse (2) schwenkbar gelagerten Spindelmutter (17) in Wirkverbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ge­ häuse (1) drehfest mit einer Nockenwelle verbunden ist, und das zweite Gehäu­ se (2) ein von einer Kurbelwelle antreibbares Nockenwellen-Antriebsrad ist.
DE1999151392 1999-10-26 1999-10-26 Vorrichtung zur drehfesten Kopplung und zur Veränderung der relativen Drehlage zweier koaxial um eine Drehachse drehbarer Gehäuse Ceased DE19951392A1 (de)

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Cited By (7)

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