DE10054796A1

DE10054796A1 - Adjustment for the rotary angle of a shaft comprises swing wing adjuster, eccentric gear, connections for crank shaft and cam shaft, rotor and stator,

Info

Publication number: DE10054796A1
Application number: DE2000154796
Authority: DE
Inventors: Jens Schaefer
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2000-11-04
Filing date: 2000-11-04
Publication date: 2002-06-13

Abstract

The hydraulic stage in the form of a rotary piston adjuster, preferably as a swing-wing adjuster (2), connected to the gear stage in the form of a triple-shaft gear, preferably eccentric gear (3) or planetary gear. The gear stage has connections for the crank shaft and cam shaft and for an adjusting shaft (18). The swing wing adjuster has a rotor (7) with preferably two swing wings (8) contained in hydraulic chambers of a stator laterally sealed by a drive wheel (14) and side wall (15).

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Welle gegenüber ihrem Antrieb, insbesondere nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.The invention relates to a device for adjusting the angle of rotation of a shaft compared to their drive, especially according to the preamble of the patent saying 1.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Bei Ottomotoren werden zur Optimierung von Leistung, Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission unterschiedliche Steuerzeiten der Ein- und Auslassventile angestrebt. Ein bewährtes Verfahren zu Verwirklichung dieser Forderung ist die Drehwinkelverstellung der Ein- und/oder Auslassnockenwelle gegenüber ihrem Antrieb, die sich deren Rotation überlagert. Dazu dienen unter anderem hydraulische Drehwinkelversteller, die das Nockenwellenantriebsmoment über ein Druckölpolster übertragen.In gasoline engines are used to optimize performance, fuel consumption and Different timing of the intake and exhaust valves sought. A good practice to meet this requirement is the rotation angle adjustment of the intake and / or exhaust camshaft opposite their drive, which overlaps their rotation. Serve among other things hydraulic rotary angle adjuster, which uses the camshaft drive torque a pressure oil cushion transferred.

Ein kritischer Betriebspunkt für hydraulische Drehwinkelversteller ist im Allge meinen der niedrige Leerlauf. Dies ist dadurch begründet, dass bei dieser Motordrehzahl die am Versteller anliegenden Öldrücke durch das geringe Ener gieangebot der Schmierölpumpe niedrig sind und dadurch ein nur geringes hydraulisches Moment bereitgestellt werden kann. Diese Verhältnisse ver schärfen sich bei hohen Motoröltemperaturen und die dadurch bedingte niedri ge Viskosität des Motoröls, die zu erhöhter Leckage führt.A critical operating point for hydraulic rotary angle adjusters is generally mean the low idle. This is due to the fact that at this engine speed the oil pressure at the adjuster due to the low energy The supply of lubricating oil pumps are low and therefore only a small one hydraulic moment can be provided. These ratios ver hone at high engine oil temperatures and the resulting low viscosity of the engine oil, which leads to increased leakage.

Dem stehen die Anforderungen des Motorbetriebs nach Verstellbereitschaft und Mindestverstellgeschwindigkeit insbesondere im leerlaufnahen Drehzahl bereich gegenüber.The requirements of engine operation for readiness for adjustment are there and minimum adjustment speed, especially at idle speed area opposite.

Eine weitere Forderung an den Drehwinkelversteller als schadstoffrelevantes Bauteil ist seine hydraulische Steifheit gegenüber den von der Kurbel- und Nockenwelle herrührenden Drehmomentschwankungen. Diese werden bei der Kurbelwelle durch die entsprechend der Zylinderzahl häufigen und hohen Gas kräfte und bei der Nockenwelle durch die Öffnet- und Schließvorgänge der Gaswechselventile verursacht. Diese Drehmomentschwankungen dürfen im geregelten Bereich des Drehwinkelverstellers nur eine Drehwinkelschwankung von 1° bis 3° Nockenwinkel verursachen. Derart geringe Drehwinkelschwan kungen setzen eine Steifigkeit des Ölkissens in den Verstellkammern voraus, die bei hoher Öltemperatur und der damit verbundenen hohen Leckage schwer zu erreichen ist.Another requirement for the rotary angle adjuster as relevant for pollutants Component is its hydraulic rigidity compared to that of the crank and Torque fluctuations due to camshaft. These are at the Crankshaft due to the high and frequent gas according to the number of cylinders forces and with the camshaft through the opening and closing processes of the Gas exchange valves caused. These torque fluctuations are allowed in regulated range of the rotary angle adjuster only a rotation angle fluctuation cause from 1 ° to 3 ° cam angle. Such a small angle swan kungen require a stiffness of the oil cushion in the adjustment chambers, the heavy with high oil temperature and the associated high leakage can be reached.

Die Drehwinkelschwankungen wirken sich insbesondere im leerlaufnahen Be reich auch auf die Verstellbewegung des Drehwinkelverstellers aus. Hier kann die Vor- und Rückbewegung bei niedrigen Öldrücken und hohen Öltemperatu ren den gleichen Betrag aufweisen, so dass der Drehwinkelversteller in seiner Position verharrt und eine Nockenwellenverstellung unmöglich wird.The fluctuations in the angle of rotation have an effect particularly in the case of loading close to idling is also sufficient for the adjustment movement of the rotary angle adjuster. Here can the forward and backward movement at low oil pressures and high oil temperatures ren have the same amount, so that the rotary angle adjuster in its Position remains and camshaft adjustment becomes impossible.

In der gattungsbildenden DE 36 24 827 A1 ist eine Vorrichtung zur Drehwinkel verstellung einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors relativ zu dessen Kurbelwelle beschrieben, mit einer Hydraulikstufe und einer mit dieser verbun denen Getriebestufe, die Anschlüsse für die Kurbel- und Nockenwelle sowie für eine Verstellerwelle aufweist. Hierbei wird das Antriebsmoment der Nockenwelle über ein Getriebe geleitet, dem die Verstellbewegung eines hydrauli schen Drehwinkelverstellers überlagert wird. Diese Lösung ist sehr bau- und bauraumaufwändig.In the generic DE 36 24 827 A1 is a device for the angle of rotation adjustment of a camshaft of an internal combustion engine relative to the latter Crankshaft described, with a hydraulic stage and one with this which gear stage, the connections for the crankshaft and camshaft as well as for has an adjuster shaft. Here the drive torque of the camshaft guided via a gearbox, the adjustment movement of a hydraulic is overlaid. This solution is very constructive and space-consuming.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Vor richtung zur hydraulischen Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegen über einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die auch bei niedrigen Öldrücken und niedriger Ölviskosität einwandfrei funktioniert.The invention is therefore based on the object, a generic before Direction for hydraulic rotation angle adjustment of a camshaft against to create over a crankshaft of an internal combustion engine, which also at low oil pressures and low oil viscosity works perfectly.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Drehwinkel verstellvorrichtung wird das hydraulisch erzeugte Verstellmoment in der Ge triebestufe erhöht. Auf diese Weise wird der Betriebsbereich der Drehwinkel verstellvorrichtung zu niedrigeren Öldrücken und höheren Öltemperaturen hin erweitert.According to the invention the task is characterized by the characteristic features of Claim 1 solved. The inventive design of the angle of rotation adjusting device is the hydraulically generated adjusting torque in the Ge drive level increased. In this way the operating range is the angle of rotation adjustment device towards lower oil pressures and higher oil temperatures extended.

Bei einigen Anwendungen ergibt sich eine weitere Funktionsverbesserung da durch, dass die Verstellgeschwindigkeit bei höheren Öldrücken geringer an steigt als bei herkömmlichen Drehwinkelverstellern. Durch die geringere Sprei zung der Verstellgeschwindigkeit ergibt sich eine Vereinfachung der zur Be herrschung der Regelstrecke der Verstellvorrichtung notwendigen Regelalgo rithmen.In some applications there is a further functional improvement due to the fact that the adjustment speed decreases at higher oil pressures increases than with conventional rotary angle adjusters. Due to the lower spread tion of the adjustment speed results in a simplification of the loading rule of the control path of the adjustment device necessary control algo algorithms.

Durch die erfindungsgemäße Drehwinkelverstellvorrichtung kann auf eine ver größerte Schmierölpumpe zur Erweiterung des Verstellbereichs verzichtet wer den. Dadurch sinken die Anschaffungs- und Betriebskosten des Verbren nungsmotors. Due to the rotation angle adjustment device according to the invention, a ver Larger lubricating oil pump to expand the adjustment range the. This reduces the purchase and operating costs of burning voltage motors.

Es ist von Vorteil, dass die Hydraulikstufe als Rotationskolbenversteller, vor zugsweise als Schwenkflügelversteller und die Getriebestufe als Dreiwellenge triebe (Summiergetriebe), vorzugsweise als Exzentergetriebe oder als Plane tengetriebe ausgebildet sind. Bei dem Schwenkflügelversteller, dem Exzenter getriebe und dem Planetengetriebe handelt es sich um bekannte und bewährte Bauelemente. Es ist aber auch denkbar, die Hydraulikstufe mit Flügelzellen, Trochoidenelementen oder Segmentflügeln auszuführen. Als Getriebestufe kann grundsätzlich jede Ausführung eines Dreiwellengetriebes verwendet wer den, so z. B. auch ein "Harmonic-Drive"-Getriebe oder ein Trochoidenverstel ler.It is advantageous to have the hydraulic stage as a rotary piston adjuster preferably as a swivel wing adjuster and the gear stage as a three-shaft gears (summing gear), preferably as eccentric gears or tarpaulins gear units are formed. With the swivel wing adjuster, the eccentric gear and the planetary gear are known and proven Components. But it is also conceivable that the hydraulic stage with vane cells, Trochoid elements or segment wings. As a gear stage can basically use any version of a three-shaft gearbox the so B. also a "harmonic drive" gear or a trochoidal adjuster ler.

Vorteilhaft ist auch, dass der Schwenkflügelversteller einen Rotor mit vorzugs weise zwei Schwenkflügeln und entsprechend großem Schwenkbereich auf weist. Bei kleiner Flügelzahl und entsprechend geringem hydraulischen Ver stellmoment ist zwischen Hydraulikteil und Nockenwelle eine Übersetzung grö ßer 1, d. h. ins Langsame erforderlich und wegen des großen Verstellbereichs auch möglich.It is also advantageous that the swivel wing adjuster prefers a rotor have two swivel wings and a correspondingly large swivel range has. With a small number of blades and correspondingly low hydraulic Ver Actuating torque is a ratio between the hydraulic part and the camshaft <1, d. H. slow and necessary because of the large adjustment range also possible.

Bei einer Vielzahl von Flügeln und entsprechend hohem hydraulischen Ver stellmoment ist auch eine Übersetzung kleiner 1, d. h. ins Schnelle denkbar. Dadurch könnte der durch die Vielzahl der Flügel eingeschränkte Verstellwin kelbereich auf den gewünschten Wert gewandelt werden bei entsprechender Absenkung des hydraulischen Verstellmoments.With a large number of blades and correspondingly high hydraulic ver actuating torque is also a ratio less than 1, d. H. conceivable in a hurry. This could result in the adjustment winch being restricted by the large number of wings can be converted to the desired value with the corresponding value Reduction of the hydraulic adjustment torque.

Neben der Ausgestaltung der Hydraulikstufe mit einer Anzahl von Hydraulik kammern, die zwischen Stator und Rotor einen mechanischen Endanschlag aufweist, ist es auch möglich diese als umlauffähiges System in Analogie zu herkömmlich bekannten Hydraulikpumpen oder -motoren auszugestalten, wel che eine geringe Druckübersetzung aufweisen, deren Verstellbereich dagegen beliebig groß, also auch größer als 360° gestaltet werden kann.In addition to designing the hydraulic stage with a number of hydraulics chambers that have a mechanical end stop between the stator and rotor has, it is also possible to use this as a viable system in analogy To design conventionally known hydraulic pumps or motors, wel che have a low pressure ratio, but their adjustment range any size, that is, larger than 360 °.

Die Änderung der Übersetzung kann dadurch erreicht werden, dass eine ande re der drei Wellen als Verstellwelle ausgeführt wird. Die beliebige Ausgestaltungsmöglichkeit der Getriebestufe durch ein Vertauschen von Antriebs-, Ab triebs und Verstellwelle in Kombination mit der jeweils geeigneten Anzahl der Flügel ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Drehwinkelver stellung.The translation can be changed by changing another right of the three shafts is designed as an adjusting shaft. Any design option the gear stage by swapping the drive, Ab drive and adjusting shaft in combination with the appropriate number of Wing is an advantage of the device according to the invention for Drehwinkelver position.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass die Schwenkflü gel in Hydraulikkammern eines Stators angeordnet sind, die durch ein Antriebs rad und eine Seitenwand seitlich abgeschlossen sind, wobei der Stator, das Antriebsrad und die Seitenwand zusammen mit einem an dieser angeordneten Hohlrad mittels am Umfang des Antriebsrads gleichmäßig verteilter Schrauben drehfest verbunden sind.An advantageous embodiment of the invention is that the swivel Gel are arranged in hydraulic chambers of a stator by a drive wheel and a side wall are laterally completed, the stator, the Drive wheel and the side wall together with one arranged on this Ring gear by means of screws evenly distributed around the circumference of the drive wheel are non-rotatably connected.

Es ist für eine kostengünstige Ausführung der Vorrichtung zur Drehwinkelver stellung von Vorteil, dass die beiden Schwenkflügel und eine Verstellwelle ein stückig ausgebildet sind, wobei die Verstellwelle auf einer Abtriebswelle gela gert ist und selbst als Lager für das Antriebsrad und die Seitenwand dient.It is for an inexpensive version of the device for the Winkelwinkelver position advantageous that the two swivel blades and an adjusting shaft are formed in pieces, the adjusting shaft gela on an output shaft gert and itself serves as a bearing for the drive wheel and the side wall.

Kostenvorteile sind auch dadurch gegeben, dass am freien Ende der Verstell welle ein Exzenter des Exzentergetriebes oder ein Sonnenrad des Planeten getriebes angeordnet sind, insbesondere dann, wenn die Verstellwelle mit dem Exzenter bzw. dem Sonnenrad einstückig ausgebildet ist.Cost advantages are also given by the fact that at the free end of the adjustment wave an eccentric of the eccentric gear or a sun gear of the planet Gear are arranged, especially when the adjusting shaft with the Eccentric or the sun gear is integrally formed.

Vorteilhaft ist auch, dass ein Stirnrad auf einem Exzenterlager des Exzenters gelagert ist und mit dem Hohlrad kämmt. Das Exzenterlager kann als Gleit- oder Wälzlager ausgeführt sein, wobei das Gleitlager kostengünstiger ist, wäh rend das Wälzlager eine geringere Reibung aufweist.It is also advantageous that a spur gear on an eccentric bearing of the eccentric is stored and meshes with the ring gear. The eccentric bearing can be or roller bearings can be carried out, the plain bearing is cheaper, wäh rend the rolling bearing has less friction.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, dass ein Dec kel, der an dem Hohlrad mit Dichtspiel anliegt und die Getriebestufe nach au ßen abschließt, mittels einer Zentralschraube über eine Abtriebswelle mit der Nockenwelle drehfest verbunden ist. An advantageous further development of the invention is that a Dec kel, which rests on the ring gear with sealing play and the gear stage to the outside ends, by means of a central screw via an output shaft with the Camshaft is non-rotatably connected.

Es hat auch Vorteile, wenn der Deckel mit Kupplungsbolzen einer Bolzen kupplung des Exzentergetriebes oder mit Lagerzapfen für Planetenräder des Planetengetriebes fest verbunden ist. Ein Vorteil des Exzentergetriebes ist die mögliche große Untersetzung in einer Stufe bei geringem Bauraumbedarf.It also has advantages if the cover with a coupling bolt coupling of the eccentric gear or with journal for planet gears of the Planetary gear is firmly connected. One advantage of the eccentric gear is that possible large reduction in one step with a small space requirement.

Das Planetengetriebe weist vorzugsweise vier Planetenräder auf. Es sind aber auch andere Zahlen denkbar, insbesondere bei kosten- und bauraumoptimier ten Lösungen.The planetary gear preferably has four planet gears. But there are other numbers are also conceivable, especially when optimizing costs and installation space solutions.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass das Stirnrad axiale Bohrungen aufweist, in die die Kupplungsbolzen der Bolzen kupplung formschlüssig eingreifen, wobei der Durchmesser der axialen Boh rungen zumindest dem Durchmesser der Kupplungsbolzen, vermehrt um die Exzentrizität des Exzenters, entspricht.Another advantageous embodiment of the invention is that Spur gear has axial bores into which the coupling bolts of the bolts engage the coupling in a positive manner, the diameter of the axial Boh at least the diameter of the coupling bolts, increased by Eccentricity of the eccentric.

Da das Stirnrad während der Drehwinkelverstellung zusätzlich zur drehenden eine radial oszillierende Bewegung ausführt und die Übertragung des Verstell momentes von der Verstellwelle auf die koaxiale Abtriebswelle erfolgt, ist ein radialer Ausgleich zwischen Stirnrad und Deckel erforderlich. Dieser wird im vorliegenden Fall durch die Bolzenkupplung erzielt, bei der die Kupplungsbol zen in die durchmessergrößeren Bohrungen des Stirnrads formschlüssig ein greifen. Die selbe Wirkung kann aber auch durch eine Segment- oder eine Oldham-Kupplung erzielt werden.Since the spur gear during rotation angle adjustment in addition to the rotating executes a radially oscillating movement and the transmission of the adjuster moment from the adjusting shaft to the coaxial output shaft is a radial compensation between spur gear and cover required. This is in achieved in this case by the bolt coupling, in which the coupling bolt zen in the larger diameter bores of the spur gear to grab. The same effect can also be achieved by a segment or Oldham clutch can be achieved.

Für die Laufruhe ist es wichtig, dass bei dem Exzentergetriebe zum Ausgleich der Unwucht des Exzenters antriebsrad- oder nockenwellenseitige Materialauf- oder abtragungen oder zwei um 180° drehversetzte Exzenter mit zwei Stirnrä dern vorgesehen sind.For smooth running it is important to compensate for the eccentric gear the imbalance of the eccentric material on the drive wheel or camshaft side or ablations or two eccentrics rotated by 180 ° with two end faces which are provided.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung, den Patentansprüchen und den Zeichnungen, auf denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:Further features of the invention result from the following description writing, the claims and the drawings on which embodiments of the invention are shown schematically. In the drawings demonstrate:

Fig. 1 einen Längsschnitt Z-Z gemäß Fig. 3 durch eine erfindungs gemäß ausgebildete Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung mit einem Exzentergetriebe; FIG. 1 shows a longitudinal section ZZ according to FIG. 3 through a device designed according to the invention for adjusting the angle of rotation with an eccentric gear;

Fig. 1a eine vergrößerte Ansicht des Details V in Fig. 1; Fig. 1a is an enlarged view of the detail V in Fig. 1;

Fig. 2 einen Querschnitt X-X durch die erfindungsgemäß ausgebil dete Vorrichtung nach Fig. 1; Fig. 2 shows a cross section XX through the device according to the invention ausgebil Dete of FIG. 1;

Fig. 2a eine vergrößerte Ansicht des Details V in Fig. 2; Figure 2a is an enlarged view of detail V in Fig. 2.

Fig. 3 einen Querschnitt Y-Y durch die erfindungsgemäß ausgebil dete Vorrichtung nach Fig. 1; Fig. 3 is a cross section YY by the present invention ausgebil finished device of FIG. 1;

Fig. 4 einen Längsschnitt Z-Z gemäß Fig. 6 durch eine alternative Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung mit einem Planetenge triebe; Fig. 4 shows a longitudinal section ZZ of Figure 6 through an alternative device for adjusting the angle of rotation with a planetary gear.

Fig. 4a eine vergrößerte Ansicht des Details W in Fig. 4; FIG. 4a is an enlarged view of the detail W in Fig. 4;

Fig. 5 einen Querschnitt X-X durch die alternativ ausgebildete Vor richtung nach Fig. 4; Fig. 5 shows a cross section XX through the alternatively formed before device according to Fig. 4;

Fig. 5a eine vergrößerte Ansicht des Details V in Fig. 5; 5a is an enlarged view of detail V in FIG. 5.

Fig. 6 einen Querschnitt Y-Y durch die alternativ ausgebildete Vor richtung nach Fig. 4. Fig. 6 shows a cross section YY by the alternatively formed Before direction in FIG. 4.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Vorrichtung 1 zur Drehwinkelverstellung darge stellt, mit einem Schwenkflügelversteller 2 und einem Exzentergetriebe 3.In Figs. 1 to 3 a device 1 for adjusting the rotation angle is Darge, with a pivoting actuators 2 and an eccentric gear. 3

Der Schwenkflügelversteller 2 weist einen zylinderförmigen Stator 4 mit zwei radial stehenden Trennwänden 5 auf, die zwei Hydraulikkammern 6 voneinan der trennen. In diesen bewegt sich ein Rotor 7, dessen zwei Schwenkflügel 8 die Hydraulikkammern 6 in je zwei Arbeitskammern 9, 10 unterteilen. An den Spitzen der Schwenkflügel 8 und der Trennwände 5 sind Schlitze 11 mit durch Flachbiegefedern 12 angefederte Dichtleisten 13 angeordnet. Diese bestehen vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff. Sie können auch au ßermittig in den Schwenkflügeln 8 angeordnet sein, um so eine optimale Dicht heit zu gewährleisten.The swivel vane adjuster 2 has a cylindrical stator 4 with two radially standing partition walls 5 , which separate two hydraulic chambers 6 from one another. A rotor 7 moves in these, the two swivel blades 8 dividing the hydraulic chambers 6 into two working chambers 9 , 10 each. At the tips of the swivel wings 8 and the partitions 5 , slots 11 are arranged with sealing strips 13 sprung by flat bending springs 12 . These are preferably made of a glass fiber reinforced plastic. They can also be arranged off-center in the swivel wings 8 , so as to ensure an optimal tightness.

Die Hydraulikkammern 6 bzw. die Arbeitskammern 9, 10 sind durch ein An triebsrad 14 - hier als Kettenrad ausgebildet - und durch eine Seitenwand 15 seitlich abgeschlossen. Das Antriebsrad 14, der Stator 4, die Seitenwand 15 und ein an dieser anliegendes Hohlrad 16 sind durch am Umfang gleichmäßig verteilte, in das Hohlrad 16 einschraubbare Schrauben 17 drehfest miteinander verbunden.The hydraulic chambers 6 and the working chambers 9 , 10 are by a drive wheel 14 - here designed as a sprocket - and laterally closed by a side wall 15 . The drive wheel 14 , the stator 4 , the side wall 15 and a ring gear 16 lying thereon are connected to one another in a rotationally fixed manner by screws 17 which are uniformly distributed over the circumference and can be screwed into the ring gear 16 .

Die beiden Schwenkflügel 8 sind mit einer Verstellwelle 18 einstückig ausge führt. Diese dient dem Antriebsrad 14 und der Seitenwand 15 als Lager und ist selbst auf einer Abtriebswelle 19 gelagert.The two swivel blades 8 are made in one piece with an adjusting shaft 18 . This serves the drive wheel 14 and the side wall 15 as a bearing and is itself mounted on an output shaft 19 .

Am freien Ende der Verstellwelle 18 ist ein Exzenter 20 mit dieser über einen Nutfederverband 22 drehfest verbunden. Der Exzenter 20 trägt ein Exzenterla ger 21 für ein Stirnrad 23, das mit dem Hohlrad 16 kämmt. Das Stirnrad 23 ist über eine Bolzenkupplung 24 mit einem Deckel 25 fest verbunden. Dieser ist mittels einer Zentralschraube 26 mit der Abtriebswelle 19 und der nicht darge stellten Nockenwelle drehfest verspannt.At the free end of the adjusting shaft 18 , an eccentric 20 is rotatably connected to the latter via a tongue and groove joint 22 . The eccentric 20 carries an Exzenterla ger 21 for a spur gear 23 which meshes with the ring gear 16 . The spur gear 23 is firmly connected to a cover 25 via a pin coupling 24 . This is non-rotatably braced by means of a central screw 26 with the output shaft 19 and the camshaft not shown.

Die Bolzenkupplung 24 weist Kupplungsbolzen 27 auf, die auf einem konzen trischen Kreis gleichmäßig verteilt und mit dem Deckel 25 fest verbunden sind. The coupling pin 24 has coupling pins 27, which are evenly distributed on a concentrated trical circuit and fixedly connected to the lid 25th

Die Kupplungsbolzen 27 greifen in axiale Bohrung 28 des Stirnrads 23 form schlüssig ein. Die Bohrungen 28 haben den gleichen Lochkreisdurchmesser und die gleiche Teilung wie die Bolzen 27. Der Durchmesser der Bohrungen 28 entspricht mindestens dem der Bolzen 27, vermehrt um die Exzentrizität des Exzenters 20.The coupling bolts 27 engage positively in the axial bore 28 of the spur gear 23 . The bores 28 have the same pitch circle diameter and the same pitch as the bolts 27 . The diameter of the bores 28 corresponds at least to that of the bolts 27 , increased by the eccentricity of the eccentric 20 .

Das Drucköl gelangt von nicht dargestellten Magnetventilen gesteuert, über eine Öldrehdurchführung 29 der Abtriebswelle 19 durch einen ersten und zweiten Ölkanal 30, 31 in die ersten und zweiten Arbeitskammern 9, 10 hinein und wieder heraus.The pressure oil is controlled by solenoid valves, not shown, via an oil rotary feedthrough 29 of the output shaft 19 through a first and second oil channel 30 , 31 into and out of the first and second working chambers 9 , 10 .

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine alternative Drehwinkelverstellvorrichtung 1'. Diese weist einen Schwenkflügelversteller 2' auf, der mit dem der Drehwinkel verstellvorrichtung 1 übereinstimmt. Anstelle des Exzentergetriebes 3 ist ein Planetengetriebe 3a vorgesehen. Das Planetengetriebe 3a besitzt ein Hohlrad 16', das zusammen mit der Seitenwand 15', dem Stator 4' und dem Antriebsrad 14' mittels der Schrauben 17' drehfest verschraubt ist. FIGS. 4 to 6 show an alternative Drehwinkelverstellvorrichtung 1 '. This has a swivel wing adjuster 2 'which matches the angle of rotation adjustment device 1 . Instead of the eccentric 3, a planetary gear 3 a is provided. The planetary gear 3 a has a ring gear 16 ', which is screwed together with the side wall 15 ', the stator 4 'and the drive wheel 14 ' by means of screws 17 '.

Am freien Ende der Verstellwelle 18', die einstückig mit den Schwenkflügeln 8' ausgebildet ist und die zusammen den Rotor 7' bilden, ist ein Sonnenrad 32 vorgesehen, das ebenfalls einstückig mit der Verstellwelle 18' ausgebildet ist. Das Sonnenrad 32 kämmt mit vier Planetenrädern 33, die wiederum mit dem Hohlrad 16' kämmen. Die Planetenräder 33 sind auf Lagerbolzen 34 gleitgela gert, die in Bohrungen des Deckels 25' eingepresst sind. Die Planetenräder können auch wälzgelagert sein. Die Gestaltung des Deckels 25' der Abtriebs welle 19' mit der Öldrehdurchführung 29' und den Ölkanälen 30', 31' entspricht der Ausführung der Vorrichtung 1 zur Drehwinkelverstellung.At the free end of the adjusting shaft 18 ', which is formed in one piece with the swivel blades 8 ' and which together form the rotor 7 ', a sun gear 32 is provided, which is also formed in one piece with the adjusting shaft 18 '. The sun gear 32 meshes with four planet gears 33 , which in turn mesh with the ring gear 16 '. The planet gears 33 are mounted on bearing bolts 34 gleitgela, which are pressed into holes in the cover 25 '. The planet gears can also be roller-supported. The design of the cover 25 'of the output shaft 19 ' with the rotary oil feedthrough 29 'and the oil channels 30 ', 31 'corresponds to the design of the device 1 for adjusting the angle of rotation.

Die Schmierung des Exzentergetriebes 3 und des Planetengetriebes 3a erfolgt über Lecköl, das von den Arbeitskammern 9, 9', 10, 10' durch das Lager der Seitenwand 15, 15' strömt und durch den Schmierspalt zwischen dem Hohlrad 16, 16' und dem Deckel 25, 25' nach außen gelangt. The eccentric gear 3 and the planetary gear 3 a are lubricated via leakage oil which flows from the working chambers 9 , 9 ', 10 , 10 ' through the bearing of the side wall 15 , 15 'and through the lubricating gap between the ring gear 16 , 16 ' and the Cover 25 , 25 'reaches the outside.

Bei beiden Vorrichtungen 1, 1' zur Drehwinkelverstellung können bekannte Verriegelungsvorrichtungen zur Drehfixierung von Rotor und Stator, wie Axial- oder Radialpin oder Keile, in den Rotationskolbenversteller integriert werden. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1, 1' zur Drehwinkelverstellung funktio nieren folgendermaßen:
Durch Druckbeaufschlagung der ersten und zweiten Arbeitskammern 9, 9', 10, 10' wird zwischen den Stator 4, 4' und dem Rotor 7, 7' ein Verstellmoment hy draulisch erzeugt. Dieses wirkt über die Verstellwelle 18, 18', die eine der drei Wellen des Dreiwellengetriebes darstellt, auf die Getriebestufe. Die beiden anderen Wellen des Dreiwellengetriebes sind jeweils mit der Kurbel- bzw. Noc kenwelle verbunden. Daraus ergeben sich innerhalb der Getriebestufe zwei Leistungsflüsse: Erstens von der Kurbelwelle in Richtung Nockenwelle und zweitens in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Verstellwelle von dieser in Richtung Nocken- oder Kurbelwelle. Durch die Überlagerung beider Leistungs flüsse ergibt sich bei zeitlicher Integration der Summenleistung der Relativbe wegungsverlauf zwischen Nocken- und Kurbelwelle.In both devices 1 , 1 'for adjusting the angle of rotation, known locking devices for rotationally fixing the rotor and stator, such as an axial or radial pin or wedges, can be integrated into the rotary piston adjuster. The devices 1 , 1 'for adjusting the angle of rotation function as follows:
By pressurizing the first and second working chambers 9 , 9 ', 10 , 10 ', an adjusting torque hy draulic is generated between the stator 4 , 4 'and the rotor 7 , 7 '. This acts on the gear stage via the adjusting shaft 18 , 18 ', which represents one of the three shafts of the three-shaft transmission. The two other shafts of the three-shaft transmission are each connected to the crankshaft or cam shaft. This results in two power flows within the gear stage: firstly from the crankshaft towards the camshaft and secondly depending on the direction of rotation of the adjusting shaft from the latter towards the camshaft or crankshaft. The superimposition of both power flows results in the relative movement between camshaft and crankshaft when the total power is integrated over time.

Das in der Hydraulikstufe erzeugte Verstellmoment wird über die Verzahnun gen des Exzentergetriebes 3 bzw. des Planetengetriebes 3a entsprechend der für das jeweilige Dreiwellengetriebe geltenden Grundgleichungen hinsichtlich Verstellwinkelbereich und Drehmoment gewandelt.The adjusting torque generated in the hydraulic stage is converted via the gearing conditions of the eccentric gear 3 or the planetary gear 3 a in accordance with the basic equations applicable to the respective three-shaft gear with regard to the adjustment angle range and torque.

Aus den gewählten Zähnezahlen von Sonnenrad 32, Hohlrad 16' und Planeten rädern 33 des Planetengetriebes 3a ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 3,7, um das das Verstellmoment vergrößert und der Verstellbereich verklei nert wird. Dies führt dazu, dass im Vergleich zu einem Versteller ohne Getrie bewandler die Druckübersetzung einen bauraumbezogen ungewöhnlich hohen Wert aufweist. Dadurch liegt auch bei geringen Öldrücken Verstellfähigkeit vor, wenn auch mit vergleichsweise niedrigerer Verstellgeschwindigkeit. Der Ver stellbereich ist dank des großen Ausgangswertes des zweiflügligen Schwenk flügelverstellers 2, 2' jedoch ausreichend. From the selected number of teeth of the sun gear 32 , ring gear 16 'and planet wheels 33 of the planetary gear 3 a results in a gear ratio of 1: 3.7, by which the adjusting torque is increased and the adjustment range is reduced. As a result, the pressure ratio has an unusually high value in relation to the installation space compared to an adjuster without a gear converter. As a result, there is adjustability even at low oil pressures, albeit at a comparatively lower adjustment speed. The adjustment range is sufficient thanks to the large initial value of the two-leaf swivel leaf adjuster 2 , 2 '.

Die beim Exzentergetriebe mit 1 : 24 noch erheblich größere Übersetzung ins Langsame wirkt sich entsprechend auf die Steigerung des Verstellmoments und die Verkleinerung des Verstellbereichs aus. Natürlich können auch annä hernd beliebige andere Übersetzungsverhältnisse umgesetzt werden.The even larger transmission ratio of 1:24 in the eccentric gearbox Slowly affects the increase in the adjustment torque accordingly and the reduction of the adjustment range. Of course, approx any other gear ratios can be implemented.

Umgekehrt werden die hohen dynamischen Momente, die aus der Nockenwelle und der Kurbelwelle kommen durch die starke Untersetzung in ihrer Wirkung auf den Schwenkflügelversteller 2, 2' entsprechend reduziert. Dabei sind die dynamischen Momente der Kurbelweile und der Nockenwelle unterschiedlich hoch und entgegengerichtet.Conversely, the high dynamic moments that come from the camshaft and the crankshaft are correspondingly reduced in their effect on the swivel wing adjuster 2 , 2 'by the strong reduction. The dynamic moments of the crank shaft and the camshaft are of different heights and opposed.

In stationärer, geregelter Lage des Schwenkflügelverstellers ist das am An triebsrad wirkende Drehmoment gleich dem an der Nockenwelle abgegebenen. Deshalb muß für den geregelten Betrieb an den Schwenkflügel 8, 8' im zeitli chen Mitte ein Differenzdruck zum Ausgleich des Nockenwellenreibmoments anliegen.In the stationary, regulated position of the swivel wing adjuster, the torque acting on the drive wheel is the same as that given off on the camshaft. Therefore, a differential pressure to compensate for the camshaft friction torque must be present in the middle for the controlled operation of the swivel blades 8 , 8 '.

Für das Planetengetriebe 3a gilt, dass der Schwenkflügelversteller 2' in gere gelter Lage gehalten wird, obwohl die Antriebsleistung über das Hohlrad 16' auf die Planetenräder 33 und das Sonnenrad 32 übertragen wird. Dadurch, dass das Hohlrad 16' und die Verstellwelle 18' über die Ölkissen in den Ar beitskammern 9', 10' relativ zueinander fixiert sind, läuft der Schwenkflügel versteller 2' als Block um. Es erfolgt demnach keine Verstellung, obwohl das Planetengetriebe 3a nicht selbsthemmend ausgeführt ist. Der Effekt, dass sich das Planetengetriebe 3a selbstständig verstellen will, durch die Ölkissen aber daran gehindert wird, kann ggf. dazu benutzt werden, das Zahnspiel durch Verspannen der Hydraulikstufe gegenüber der Getriebestufe auszuschalten und dadurch einen geräuscharmen Lauf zu erreichen. For the planetary gear 3 a, the pivoting wing adjuster 2 ′ is held in a fixed position, even though the drive power is transmitted via the ring gear 16 ′ to the planet gears 33 and the sun gear 32 . Characterized in that the ring gear 16 'and the adjusting shaft 18 ' are fixed relative to each other via the oil cushion in the working chamber 9 ', 10 ', the swivel wing adjuster 2 'rotates as a block. There is therefore no adjustment, although the planetary gear 3 a is not designed to be self-locking. The effect that the planetary gear 3 a wants to adjust itself, but is prevented from doing so by the oil cushion, can possibly be used to switch off the backlash by tightening the hydraulic stage in relation to the gear stage and thereby achieve a low-noise operation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Drehwinkelverstellvorrichtung
Drehwinkelverstellvorrichtung

11

' Drehwinkelverstellvorrichtung
'' Angle of rotation adjustment

22

Schwenkflügelversteller
pivoting actuators

22

' Schwenkflügelversteller
'' Swivel wing adjuster

33

Exzentergetriebe
eccentric

33

a Planetengetriebe
a planetary gear

44

Stator
stator

44

' Stator
'Stator

55

Trennwand
partition wall

55

' Trennwand
' Partition wall

66

Hydraulikkammer
hydraulic chamber

66

' Hydraulikkammer
'' Hydraulic chamber

77

Rotor
rotor

77

' Rotor
'Rotor

88th

Schwenkflügel
rotary vane

88th

' Schwenkflügel
'' Swivel wing

99

erste Arbeitskammer
first working chamber

99

' erste Arbeitskammer
'' first working chamber

1010

zweite Arbeitskammer
second working chamber

1010

' zweite Arbeitskammer
'' second chamber

1111

Schlitz
slot

1212

Flachbiegefeder
Flat spiral spring

1313

Dichtleiste
sealing strip

1414

Antriebsrad
drive wheel

1414

' Antriebsrad
'' Drive wheel

1515

Seitenwand
Side wall

1515

' Seitenwand
' Side wall

1616

Hohlrad
ring gear

1616

' Hohlrad
'' Ring gear

1717

Schraube
screw

1717

' Schraube
'Screw

1818

Verstellwelle
adjusting

1818

' Verstellwelle
'' Adjustment shaft

1919

Abtriebswelle
output shaft

1919

' Abtriebswelle
'Output shaft

2020

Exzenter
eccentric

2121

Exzenterlager
eccentric

2222

Nutfederverband
Nutfederverband

2323

Stirnrad
spur gear

2424

Bolzenkupplung
pin coupling

2525

Deckel
cover

2525

' Deckel
'Cover

2626

Zentralschraube
central screw

2626

' Zentralschraube
'' Central screw

2727

Kupplungsbolzen
coupling pin

2828

axiale Bohrung
axial bore

2929

Öldrehdurchführung
Rotary oil joint

2929

' Öldrehdurchführung
'' Oil rotating union

3030

erster Ölkanal
first oil channel

3030

' erster Ölkanal
'' first oil channel

3131

zweiter Ölkanal
second oil channel

3131

' zweiter Ölkanal
'' second oil channel

3232

Sonnenrad
sun

3333

Planetenrad
planet

3434

Lagerzapfen
pivot

Claims

1. Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Welle gegenüber ihrem An trieb, insbesondere Verstellvorrichtung einer Nockenwelle eines Verbren nungsmotors relativ zu dessen Kurbelwelle, mit einer Hydraulikstufe und einer mit dieser verbundenen Getriebestufe, die Anschlüsse für die Kur belwelle und Nockenwelle sowie für eine Verstellwelle (18, 18') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass durch geeignete Ausbildung und Ausle gung der Getriebestufe das Verstellmoment und der Verstellwinkel der Hy draulikstufe in der Weise wandelbar sind, dass diese auch bei geringem Öldruck und niedriger Ölviskosität die erforderliche Drehwinkelstabilität und eine exakte Drehwinkelverstellung aufweist.1.Device for adjusting the angle of rotation of a shaft relative to its drive, in particular adjusting device of a camshaft of an internal combustion engine relative to its crankshaft, with a hydraulic stage and a gear stage connected to it, the connections for the cure shaft and camshaft and for an adjusting shaft ( 18 , 18 '), characterized in that the adjustment torque and the adjustment angle of the hydraulic stage are convertible in such a way that they have the required rotation angle stability and an exact rotation angle adjustment even with low oil pressure and low oil viscosity by suitable design and design of the transmission stage.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrau likstufe als Rotationskolbenversteller, vorzugsweise als Schwenkflügelver steller (2, 2') und die Getriebestufe als Dreiwellengetriebe (Summiergetrie be), vorzugsweise als Exzentergetriebe (3) oder als Planetengetriebe (3a) ausgebildet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the hydraulic likstufe as a rotary piston adjuster, preferably as a swivel wing adjuster ( 2 , 2 ') and the gear stage as a three-shaft gear (summing gear), preferably as an eccentric gear ( 3 ) or as a planetary gear ( 3 a) are trained.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkflügelversteller (2, 2') einen Rotor (7, 7') mit vorzugsweise zwei Schwenkflügeln (8, 8') und entsprechend großem Schwenkbereich auf weist. 3. Device according to claim 2, characterized in that the swivel wing adjuster ( 2 , 2 ') has a rotor ( 7 , 7 ') with preferably two swivel wings ( 8 , 8 ') and a correspondingly large swivel range.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkflügel (8, 8') in Hydraulikkammern (6, 6') eines Stators (7, 7') an geordnet sind, die durch ein Antriebsrad (14, 14') und eine Seitenwand (15, 15') seitlich abgeschlossen sind.4. The device according to claim 3, characterized in that the pivoting wings ( 8 , 8 ') in hydraulic chambers ( 6 , 6 ') of a stator ( 7 , 7 ') are arranged on by a drive wheel ( 14 , 14 ') and a side wall ( 15 , 15 ') are laterally closed.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (4, 4'), das Antriebsrad (14, 14') und die Seitenwand (15, 15') zusammen mit einem an dieser angeordneten Hohlrad (16, 16') mittels am Umfang des Antriebsrads (14, 14') gleichmäßig verteilter, in das Hohlrad (16, 16') ein schraubbarer Schrauben (17, 17') drehfest verbunden sind.5. The device according to claim 4, characterized in that the stator ( 4 , 4 '), the drive wheel ( 14 , 14 ') and the side wall ( 15 , 15 ') together with a ring gear arranged thereon ( 16 , 16 ') are rotatably connected by means of screws ( 17 , 17 ') which are evenly distributed on the circumference of the drive wheel ( 14 , 14 ') and which can be screwed into the ring gear ( 16 , 16 ').

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schwenkflügel (8, 8') und die Verstellwelle (18, 18') einstückig ausgebildet sind, wobei die Verstellwelle (18, 18') auf einer Abtriebswelle (19, 19') ge lagert ist und selbst als Lager für das Antriebsrad (14, 14') und die Seiten wand (15, 15') dient.6. The device according to claim 5, characterized in that the two pivoting wings ( 8 , 8 ') and the adjusting shaft ( 18 , 18 ') are integrally formed, the adjusting shaft ( 18 , 18 ') on an output shaft ( 19 , 19 ' ) is ge and is itself used as a bearing for the drive wheel ( 14 , 14 ') and the side wall (15, 15').

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende der Verstellwelle (18, 18') ein Exzenter (20) des Exzentergetriebes (3) oder ein Sonnenrad (32) des Planetengetriebes (3a) angeordnet sind.7. The device according to claim 6, characterized in that an eccentric ( 20 ) of the eccentric gear ( 3 ) or a sun gear ( 32 ) of the planetary gear ( 3 a) are arranged at the free end of the adjusting shaft ( 18 , 18 ').

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stirnrad (23) auf einem Exzenterlager (21) des Exzenters (20) gelagert ist und mit dem Hohlrad (16) kämmt.8. The device according to claim 7, characterized in that a spur gear ( 23 ) is mounted on an eccentric bearing ( 21 ) of the eccentric ( 20 ) and meshes with the ring gear ( 16 ).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckel (25, 25'), der an dem Hohlrad (16, 16') mit Dichtspiel anliegt und die Ge triebestufe nach außen abschließt, mittels einer Zentralschraube (26, 26') über eine Abtriebswelle (19, 19') mit der Nockenwelle drehfest verbunden ist.9. The device according to claim 8, characterized in that a cover ( 25 , 25 '), which rests on the ring gear ( 16 , 16 ') with sealing play and closes the gear stage to the outside, by means of a central screw ( 26 , 26 ') is non-rotatably connected to the camshaft via an output shaft ( 19 , 19 ').

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (25, 25') mit Kupplungsbolzen (27) einer Bolzenkupplung (24) des Exzentergetriebes (3) oder mit Lagerzapfen (34) für Planetenräder (33) des Pla netengetriebes (3a) fest verbunden ist.10. The device according to claim 9, characterized in that the cover ( 25 , 25 ') with coupling pin ( 27 ) of a pin coupling ( 24 ) of the eccentric gear ( 3 ) or with bearing journals ( 34 ) for planet gears ( 33 ) of the planet gear ( 3 a) is firmly connected.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirn rad (23) axiale Bohrungen (28) aufweist, in die Kupplungsbolzen (27) der Bolzenkupplung (24) formschlüssig eingreifen, wobei der Durchmesser der axialen Bohrungen (28) zumindest dem Durchmesser der Kupplungsbolzen (27) vermehrt um die Exzentrizität des Exzenters (20) entspricht.11. The device according to claim 10, characterized in that the spur wheel ( 23 ) has axial bores ( 28 ) in the coupling bolt ( 27 ) of the bolt coupling ( 24 ) engage positively, the diameter of the axial bores ( 28 ) at least the diameter the coupling bolt ( 27 ) corresponds to the eccentricity of the eccentric ( 20 ).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Exzentergetriebe (3) zum Ausgleich der Unwucht des Exzenters (20) und des Stirnrades (23) antriebsrad- oder nockenwellenseitige Materialauf- oder Materialabtragungen oder zwei um 180° versetzte Exzenter mit zwei Stirnrädern vorgesehen sind.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that in the eccentric gear ( 3 ) to compensate for the imbalance of the eccentric ( 20 ) and the spur gear ( 23 ) drive gear or camshaft material or material removals or two eccentric offset by 180 ° with two spur gears are provided.