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EP2340361B1 - Anordnung zur montage und befestigung eines planetengetriebes an einer nockenwelle und verfahren zur montage des planetengetriebes - Google Patents

Anordnung zur montage und befestigung eines planetengetriebes an einer nockenwelle und verfahren zur montage des planetengetriebes Download PDF

Info

Publication number
EP2340361B1
EP2340361B1 EP09783587A EP09783587A EP2340361B1 EP 2340361 B1 EP2340361 B1 EP 2340361B1 EP 09783587 A EP09783587 A EP 09783587A EP 09783587 A EP09783587 A EP 09783587A EP 2340361 B1 EP2340361 B1 EP 2340361B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
camshaft
planetary
planetary gear
mounting
gear
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.)
Not-in-force
Application number
EP09783587A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2340361A1 (de
Inventor
Ewald Schmitz
Frank Richter
Jochen Walliser
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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 ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP2340361A1 publication Critical patent/EP2340361A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2340361B1 publication Critical patent/EP2340361B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49462—Gear making
    • Y10T29/49465—Gear mounting

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for mounting and mounting a planetary gear according to the preamble of claim 1 and a method for assembling a planetary gear according to the preamble of claim. 7
  • Planetary gears are used for the drive and the adjustment of camshafts and are attached for this purpose on the front side of the camshaft of an internal combustion engine.
  • a camshaft adjusting device which comprises a planetary gear, through which a camshaft is drivable and adjustable with respect to its rotational angle.
  • the planetary gear has a planet carrier with planetary gears which mesh with a sun and a ring gear.
  • the planetary gear is driven by the planet carrier and drives via the ring gear, which is rotatably connected to the camshaft from. The adjustment of the camshaft via the sun gear.
  • the sun gear and the sun gear shaft can be designed and designed to be space-optimal. Since a central attachment - according to the prior art - is eliminated, can be dispensed with a hollow shaft for the sun gear.
  • the ring gear and thus the entire planetary gear are fixed to the front side of the camshaft.
  • the ring gear is centered over a centering seat relative to the camshaft. This results in a coaxial arrangement of planetary gear and camshaft.
  • the centering seat on the ring gear as a center hole, which receives the front end shaft end of the camshaft, are formed.
  • the planet pins are hollow, and the fastening elements are arranged in alignment with the planet pins.
  • the fasteners are accessible through the cavities in the planetary bolts for mounting and mounting, preferably by a socket wrench for mounting the cylinder screws.
  • the object of the invention is also achieved by the features of claim 7.
  • the planetary gear is initially assembled and mounted as a unit end face on the camshaft, at the same time a centering takes place.
  • the fastening elements in particular cylinder screws are aligned in the circumferential direction in alignment with the hollow planet pins.
  • a suitable mounting tool which is introduced by the planet pins from the outside, the fastening elements can be mounted so that the ring gear and thus the entire planetary gear are fixedly connected to the camshaft.
  • the single FIGURE shows a section of a camshaft adjusting device 1. From a camshaft 2, only the end-side shaft end 2a is shown, to which a planetary gear 3 is fixed by means of fastening screws designed as cylinder screws 4.
  • the planetary gear 3 comprises a planet carrier 5 with planet pins 6, on which planet gears 7 (preferably three on the circumference) are mounted.
  • the planetary gears 7 are in meshing engagement with a sun gear 8, which is integrally formed with a sun shaft 9, and a ring gear 10.
  • the latter has a spigot with a center hole 10a, in which the shaft end 2a of the camshaft 2 is received and centered.
  • the ring gear 10 is clamped by means of the cylinder screws 4 end face with the shaft end 2a and thus arranged rotationally fixed.
  • the planetary pin 6 - and the others not illustrated, arranged on the circumference of the planet pins - is hollow, ie it has an axially continuous cylindrical cavity 6a.
  • the cylinder screw 4 - and the other, not shown cylinder screws - is arranged approximately in alignment with the cavity 6a, so that the screw head 4a of the cylinder screw 4 is accessible for an inserted through the cavity 6a mounting tool 11.
  • the number and arrangement of the cylinder screws 4 thus corresponds to the number and position of the hollow plate pins 6a, so that they are accessible by means of the assembly tool 11.
  • the function of the camshaft adjusting device 1 is u. a. known from the aforementioned prior art. With regard to the embodiment shown in the drawing, it should merely be mentioned that the drive takes place via the planet carrier 5, which is designed as a chain wheel for this purpose and has a corresponding toothing 5a.
  • the adjustment of the camshaft 2 is effected by a not shown adjusting device via the sun shaft 9 and the sun gear. 8
  • the assembly of the planetary gear 3 on the camshaft 2 is carried out according to a first method step in that the planetary gear 3 is initially assembled as a unit.
  • the fully assembled planetary gear 3 is placed end face on the shaft end 2a of the camshaft 2, wherein a centering via the center hole 10a relative to the camshaft 2 takes place.
  • the planet pins 6 are aligned in the circumferential direction so that they are aligned with the cylinder screws 4 - then the assembly tool 11 can be inserted through the cavity 6a of the planet pins 6 from the outside and attached to the screw head 4a.
  • the assembly tool 11 is formed according to the cylinder screw 4 as a socket wrench or Allen key.
  • the planetary gear 3 is fixedly connected to the camshaft 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Montage und Befestigung eines Planetengetriebes (3) an einer Nockenwelle (2) wobei das Planetengetriebe einen als Antrieb der Nockenwelle (2) ausgebildeten Planetenträger (5) mit auf Planetenbolzen (6) gelagerten Planetenrädern (7), ein mit der Nockenwelle (2) drehfest verbundenes Hohlrad (10) sowie ein Sonnenrad (8) mit Sonnenwelle (9) umfasst, Es wird vorgeschlagen, dass das Hohlrad (10) stirnseitig und koaxial zur Nockenwelle (2) angeordnet und mittels exzentrisch angeordneter Befestigungselemente (4) drehfest mit der Nockenwelle (2) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Montage und Befestigung eines Planetengetriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Montage eines Planetengetriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.
  • Planetengetriebe werden für den Antrieb und die Verstellung von Nockenwellen verwendet und sind hierfür stirnseitig an der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors befestigt.
  • Durch die WO 2006/018254 A1 wurde eine Nockenwellenverstelleinrichtung bekannt, welche ein Planetengetriebe umfasst, durch welches eine Nockenwelle antreibbar und bezüglich ihres Drehwinkels verstellbar ist. Das Planetengetriebe weist einen Planetenträger mit Planetenrädern auf, welche mit einem Sonnen- und einem Hohlrad in Zahneingriff stehen. Das Planetengetriebe wird über den Planetenträger angetrieben und treibt über das Hohlrad, welches drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist, ab. Die Verstellung der Nockenwelle erfolgt über das Sonnenrad.
  • Es ist bekannt, Planetengetriebe über eine Zentralschraube mit der Nockenwelle zu verbinden. Nachteilig hierbei ist, dass das Zentrum des Planetengetriebes, insbesondere bei Übersetzungen mit i > 7 durch die Sonnenradgeometrie belegt, d. h. nicht zugänglich ist. Würde man das Sonnenrad bzw. die Sonnenwelle hohl ausbilden, hätte man zwar einen Montagezugang für die Zentralschraube, allerdings geht eine derartige Lösung immer zu Lasten einer Leistungsdichte und führt zu größerem Bauraum.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Montage und Befestigung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine hohe Leistungsdichte und einen geringen Bauraum für das Planetengetriebe bzw. die Nockenwellenverstelleinrichtung ermöglicht. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Montage des Planetengetriebes vorzuschlagen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Durch die exzentrisch angeordneten Befestigungselemente, insbesondere Zylinderschrauben können das Sonnenrad und die Sonnenradwelle bauraumoptimal ausgelegt und gestaltet werden. Da eine zentrale Befestigung - gemäß dem Stand der Technik - entfällt, kann auf eine Hohlwelle für das Sonnenrad verzichtet werden. Mittels der achsparallel verlaufenden Befestigungsschrauben werden das Hohlrad und damit das gesamte Planetengetriebe an der Stirnseite der Nockenwelle befestigt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Hohlrad über einen Zentriersitz gegenüber der Nockenwelle zentriert. Damit ergibt sich eine koaxiale Anordnung von Planetengetriebe und Nockenwelle. Vorteilhaft kann der Zentriersitz am Hohlrad als Zentrierbohrung, welche das stirnseitige Wellenende der Nockenwelle aufnimmt, ausgebildet werden.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Planetenbolzen hohl ausgebildet, und die Befestigungselemente sind fluchtend zu den Planetenbolzen angeordnet. Damit wird der Vorteil erzielt, dass die Befestigungselemente durch die Hohlräume in den Planetenbolzen für die Montage und Befestigung zugänglich sind, vorzugsweise durch einen Steckschlüssel zur Befestigung der Zylinderschrauben.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch die Merkmale des Patentanspruches 7 gelöst. Das Planetengetriebe wird zunächst fertig montiert und als Baueinheit stimseitig auf die Nockenwelle aufgesetzt, wobei gleichzeitig eine Zentrierung erfolgt. Dabei oder anschließend werden die Befestigungselemente, insbesondere Zylinderschrauben in Umfangsrichtung fluchtend zu den hohl ausgebildeten Planetenbolzen ausgerichtet. Mittels eines geeigneten Montagewerkzeuges, welches durch die Planetenbolzen von außen eingeführt wird, können die Befestigungselemente montiert werden, sodass das Hohlrad und damit das gesamte Planetengetriebe fest mit der Nockenwelle verbunden sind. Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass der Planetensatz als Baueinheit vorgefertigt werden kann - damit wird Montagezeit gespart. Ferner ergibt sich als Vorteil, dass keine empfindlichen Verzahnungen durch das Montagewerkzeug beschädigt werden können.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich weitere Merkmale und/oder Vorteile aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung ergeben können.
  • Die einzige Figur zeigt einen Ausschnitt einer Nockenwellenverstelleinrichtung 1. Von einer Nockenwelle 2 ist lediglich das stirnseitige Wellenende 2a dargestellt, an welchem ein Planetengetriebe 3 mittels als Zylinderschrauben 4 ausgebildeten Befestigungselementen befestigt ist. Das Planetengetriebe 3 umfasst einen Planetenträger 5 mit Planetenbolzen 6, auf welchen Planetenräder 7 (vorzugsweise drei auf dem Umfang) gelagert sind. Die Planetenräder 7 stehen in Zahneingriff mit einem Sonnenrad 8, welches einstückig mit einer Sonnenwelle 9 ausgebildet ist, und einem Hohlrad 10. Letzteres weist einen Zentrieransatz mit einer Zentrierbohrung 10a auf, in welcher das Wellenende 2a der Nockenwelle 2 aufgenommen und zentriert ist. Das Hohlrad 10 ist mittels der Zylinderschrauben 4 stimseitig mit dem Wellenende 2a verspannt und somit drehfest angeordnet. Der Planetenbolzen 6 - sowie die weiteren nicht dargestellten, auf dem Umfang angeordneten Planetenbolzen - ist hohl ausgebildet, d. h. er weist einen axial durchgehenden zylindrischen Hohlraum 6a auf. Die Zylinderschraube 4 - sowie die weiteren, nicht dargestellten Zylinderschrauben - ist etwa fluchtend zum Hohlraum 6a angeordnet, sodass der Schraubenkopf 4a der Zylinderschraube 4 für ein durch den Hohlraum 6a eingeführtes Montagewerkzeug 11 zugänglich ist. Die Anzahl und Anordnung der Zylinderschrauben 4 entspricht also der Anzahl und Lage der hohl ausgebildeten Platenbolzen 6a, sodass sie mittels des Montagewerkzeuges 11 zugänglich sind.
  • Die Funktion der Nockenwellenverstelleinrichtung 1 ist u. a. aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt. Bezüglich des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei lediglich erwähnt, dass der Antrieb über den Planetenträger 5 erfolgt, welcher hierfür als Kettenrad ausgebildet ist und eine entsprechende Verzahnung 5a aufweist. Der Abtrieb des Planetengetriebes 3 erfolgt über das Hohlrad 10 auf die Nockenwelle 2. Die Verstellung der Nockenwelle 2 erfolgt durch eine nicht dargestellte Stelleinrichtung über die Sonnenwelle 9 bzw. das Sonnenrad 8.
  • Die Montage des Planetengetriebes 3 auf der Nockenwelle 2 erfolgt gemäß einem ersten Verfahrensschritt dadurch, dass das Planetengetriebe 3 zunächst als Baueinheit fertig montiert wird. In einem nächsten Verfahrensschritt wird das fertig montierte Planetengetriebe 3 stimseitig auf das Wellenende 2a der Nockenwelle 2 aufgesetzt, wobei eine Zentrierung über die Zentrierbohrung 10a gegenüber der Nockenwelle 2 erfolgt. Danach werden die Planetenbolzen 6 in Umfangsrichtung derart ausgerichtet, dass sie mit den Zylinderschrauben 4 fluchten - dann kann das Montagewerkzeug 11 durch den Hohlraum 6a der Planetenbolzen 6 von außen eingeführt und am Schraubenkopf 4a angesetzt werden. Das Montagewerkzeug 11 ist entsprechend der Zylinderschraube 4 als Steckschlüssel oder Inbusschlüssel ausgebildet. Nach dem Anziehen der Schrauben 4 ist das Planetengetriebe 3 fest mit der Nockenwelle 2 verbunden.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Nockenwellenverstelleinrichtung
    2
    Nockenwelle
    2a
    stirnseitiges Wellenende
    3
    Planetengetriebe
    4
    Zylinderschrauben
    4a
    Schraubenkopf
    5
    Planetenträger
    5a
    Verzahnung
    6
    Planetenbolzen
    6a
    Hohlraum
    7
    Planetenrad
    8
    Sonnenrad
    9
    Sonnenwelle
    10
    Hohlrad
    10a
    Zentrierbohrung
    11
    Montagewerkzeug

Claims (8)

  1. Anordnung zur Montage und Befestigung eines Planetengetriebes (3) an einer Nockenwelle (2), wobei das Planetengetriebe einen als Antrieb der Nockenwelle (2) ausgebildeten Planetenträger (5) mit auf Planetenbolzen (6) gelagerten Planetenräder (7), ein mit der Nockenwelle (2) drehfest verbundenes Hohlrad (10) sowie ein Sonnenrad (8) mit Sonnenwelle (9) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (10) stirnseitig und koaxial zur Nockenwelle (2) angeordnet und mittels exzentrisch angeordneter Befestigungselemente (4) drehfest mit der Nockenwelle (2) verbunden ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (10) durch einen Zentriersitz (10a) gegenüber der Nockenwelle (2, 2a) zentriert ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenbolzen (6) hohl ausgebildet sind und einen zylindrischen Hohlraum (6a) aufweisen und dass die Befestigungselemente (4) im Bereich einer axialen Verlängerung der Hohlräume (6a) im Hohlrad (10) angeordnet sind.
  4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente als Zylinderschrauben (4) ausgebildet sind, welche über die Hohlräume (6a) der Planetenbolzen (6) zugänglich sind.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (8) und die Sonnenwelle (9) einstückig, insbesondere massiv ausgebildet sind.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentriersitz als das Wellenende (2a) der Nockenwelle (2) aufnehmende Zentrierbohrung (10a) im Hohlrad (10) ausgebildet ist.
  7. Verfahren zur Montage eines Planetengetriebes nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Nockenwelle (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (3) zunächst fertig montiert und anschließend stimseitig auf die Nockenwelle (2, 2a) aufgesetzt und zentriert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente, insbesondere die Zylinderschrauben (4) in Umfangsrichtung mit den hohl ausgebildeten Planetenbolzen (6) ausgerichtet und anschließend mittels eines durch die Planetenbolzen (6) einführbaren Montagewerkzeuges (11) montiert werden.
EP09783587A 2008-10-30 2009-09-30 Anordnung zur montage und befestigung eines planetengetriebes an einer nockenwelle und verfahren zur montage des planetengetriebes Not-in-force EP2340361B1 (de)

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