DE102008043670A1 - Adjusting system for cam shafts of internal combustion engine, comprises overlapping transmission, which has drive element propelling on crankshaft of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

The adjusting system comprises an overlapping transmission, which has a drive element (2) propelling on a crankshaft of an internal combustion engine. A drift element (1) is provided, which propels a cam shaft (11) of the internal combustion engine. A position element (13) is provided, which is controlled by a friction clutch with the drive element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verstellsystem für Nockenwellen einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Überlagerungsgetriebe mit einem von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebenen Antriebselement, einem eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine antreibenden Abtriebselement und einem Stellelement, durch das sich durch Aufbringen eines Bremsmoments eine Relativdrehung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement bewirken lässt.The The invention relates to an adjustment system for camshafts an internal combustion engine, comprising a superposition gear with one driven by a crankshaft of the internal combustion engine Drive element, a driving a camshaft of the internal combustion engine Output element and an actuating element, through which by applying a Bremsmoments a relative rotation between the drive element and can cause the output element.

Ein derartiges Verstellsystem ist in der DE 103 55 560 A1 beschrieben. Bei diesem Verstellsystem wird eine verschleißfrei, da berührungslos arbeitende elektromagnetische Bremse, insbesondere eine Hysteresebremse verwendet. Der Rotor der Bremse ist mit dem Stellelement drehfest verbunden, während sich das Gehäuse der Bremse an einem ruhenden Bauteil der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise Zylinderkopf, Zylinderkopfdeckel, Steuergehäusedeckel oder dergleichen abstützt. Die Verstellung des Phasenwinkels zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement wird ausschließlich durch die Variation des Bremsmomentes am Stellelement bewirkt. Um eine konstante Phasenlage zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement, d. h. zwischen einem Kettenrad und der Nockenwelle, zu erreichen, wirkt die Bremse entsprechend auf das Stellelement. Eine Variation des Bremsmomentes erhöht bzw. verringert die Drehzahl des Stellelements, wodurch eine Änderung der Phasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle erreicht wird. Das aufgebrachte Bremsmoment wird durch die Höhe der an die elektromagnetische Bremse angelegten Spannung verändert, jedoch wirkt auf das Verstellsystem im Betrieb der Brennkraftmaschine ständig ein Dauerbremsmoment, das zum Halten des Phasenwinkels konstant gehalten wird und zum Verändern der Phasenlage erhöht oder verringert wird. Somit entsteht im Betrieb dauernd eine Verlustleistung, die nachteilig ist, weil sie letztlich den Kraftstoffverbrauch und damit auch die Abgasemission eines Kraftfahrzeuges erhöht.Such an adjustment system is in the DE 103 55 560 A1 described. In this adjustment system, a wear-free, non-contact electromagnetic brake, in particular a hysteresis brake is used. The rotor of the brake is rotatably connected to the actuator, while the housing of the brake on a stationary component of the internal combustion engine, such as cylinder head, cylinder head cover, timing cover or the like is supported. The adjustment of the phase angle between the drive element and the output element is effected solely by the variation of the braking torque on the actuator. In order to achieve a constant phase position between the drive element and the output element, ie between a sprocket and the camshaft, the brake acts accordingly on the actuator. A variation of the braking torque increases or decreases the rotational speed of the actuating element, whereby a change in the phase angle of the camshaft relative to the crankshaft is achieved. The applied braking torque is changed by the magnitude of the applied voltage to the electromagnetic brake, however, the adjusting system during operation of the internal combustion engine constantly has a retarding torque, which is kept constant to maintain the phase angle and is increased or decreased to change the phase position. Thus, during operation, a power loss constantly arises, which is disadvantageous because it ultimately increases the fuel consumption and thus also the exhaust emission of a motor vehicle.

Das gleiche gilt für das in der DE 10 2005 024 485 A1 beschriebene Verstellsystem, das sich von dem in der DE 103 55 560 A1 beschriebenen Verstellsystem nur dadurch unterscheidet, dass zwei Bremseinheiten koaxial zueinander angeordnet sind, um die Phasenwinkel einer ersten Nockenwelle sowie einer zweiten, koaxialen Nockenwelle zu verstellen.The same goes for in the DE 10 2005 024 485 A1 described adjusting system, which differs from that in the DE 103 55 560 A1 described adjustment system only differs in that two brake units are arranged coaxially with each other to adjust the phase angle of a first camshaft and a second, coaxial camshaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verstellsystem für Nockenwellen einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, das einfach aufgebaut ist und keine im Betrieb dauernd schlupfende Kupplungen aufweist.Of the Invention is based on the object, an adjustment system for Camshafts to propose an internal combustion engine, the easy is constructed and no permanent slipping in operation couplings having.

Diese Aufgabe wird mit einem Verstellsystem der eingangs erwähnten Art, umfassend ein Überlagerungsgetriebe mit einem von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebenen Antriebselement, einem eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine antreibenden Abtriebselement und einem Stellelement, durch das sich durch Aufbringen eines Bremsmoments eine Relativdrehung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement bewirken lässt, dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß das Stellelement mittels einer Reibungskupplung wahlweise und steuerbar mit dem Antriebselement oder mittels einer Bremse mit einem drehfesten Bauteil der Brennkraftmaschine drehfest verbindbar ist.These Task is with an adjustment of the aforementioned Art comprising a superposition gear with one of a crankshaft of the internal combustion engine driven drive element, a drive element driving a camshaft of the internal combustion engine and an actuator through which by applying a braking torque a relative rotation between the drive element and the output element can be achieved, solved in that the invention Control element by means of a friction clutch optional and controllable with the drive element or by means of a brake with a non-rotatable Component of the internal combustion engine is rotatably connected.

Die Kupplung und die Bremse sind so ausgebildet, dass sie allenfalls während einer Veränderung der Phasenlage des Antriebselements gegenüber dem Abtriebselement durchrutschen, im stationären Betrieb, also während des Haltens der Phasenlage, jedoch entweder vollständig eingekuppelt oder ausgekuppelt bzw. festgebremst oder gelöst sind. Somit entstehen im stationären Betrieb keine Reibungsverluste im Verstellsystem, und auch während einer Änderung der Phasenlage bleiben diese Reibungsverluste auf ein Minimum beschränkt. Die Erfindung vermeidet somit einen Dauerschlupf in der Kupplung und in der Bremse.The Clutch and the brake are designed so that they are at best during a change in the phase position of the drive element slip against the output element, in stationary operation, so while holding the phase, but either fully engaged or disengaged or stalled or solved. Thus arise in the stationary Operation no friction losses in the adjustment system, and also during a change in the phase position remain these friction losses kept to a minimum. The invention thus avoids a permanent slip in the clutch and in the brake.

Vorzugsweise lassen sich die Reibkupplung und die Bremse elektromagnetisch betätigen, jedoch ist auch eine hydraulische oder pneumatische Betätigung möglich.Preferably the friction clutch and the brake can be actuated electromagnetically, however, it is also a hydraulic or pneumatic actuation possible.

Die Reibkupplung und die Bremse können jeweils einen mittels einer Muffe drehfest und axial verschiebbar auf einer Welle des als Sonnenrad ausgebildeten Stellelements angeordneten Belagträger mit einem Reibbelag oder einer Reibfläche aufweisen, die mit einem Reibbelag oder einer Gegenreibfläche am Antriebselement oder einem feststehenden Träger an einem drehfest angeordneten Bauteil zusammenwirken.The Friction clutch and the brake can each one by means a sleeve rotatably and axially displaceable on a shaft of the designed as a sun gear actuator arranged lining carrier with a friction lining or a friction surface having with a friction lining or a counter friction on the drive element or a fixed support on a rotatably mounted Collaborate component.

In einer Richtung sind die Belagträger gegen die Kraft einer Feder auf der Welle des Stellelements axial verschiebbar, in der entgegengesetzten Richtung durch den Elektromagneten.In One direction is the lining carrier against the force of a Spring axially displaceable on the shaft of the actuating element, in the opposite direction through the electromagnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verstellsystem kann einer der Belagträger elektromagnetisch gegen einen drehfesten Träger mit einer Gegenreibfläche verschiebbar und dagegen abbremsbar sein sowie durch die Kraft einer Feder davon lösbar sein.at the adjustment system according to the invention can a the lining carrier electromagnetically against a rotationally fixed Carrier displaceable with a Gegenreibfläche and on the other hand be braked and by the force of a spring thereof be solvable.

Demgegenüber kann der Reibbelag an dem mit dem Antriebselement zusammenwirkenden Belagträger durch die Kraft einer Feder gegen eine Gegenreibfläche am Antriebselement anpressbar und elektromagnetisch von der Gegenreibfläche lösbar sein.In contrast, the friction lining on the co-operating with the drive element pad carrier by the force of a spring against a counter-friction surface on the drive element can be pressed and electromagnetically detachable from the Gegenreibfläche be.

Bei dieser Ausführungsform ist somit die Bremse durch Federkraft lösbar und elektromagnetisch feststellbar, wodurch die Welle des Stellelements ge genüber dem feststehenden Bauteil der Brennkraftmaschine zum Stillstand kommt und die Nockenwelle nach „früh” verstellt wird.at This embodiment is thus the brake by spring force releasably and electromagnetically detectable, whereby the Shaft of the actuator ge compared to the fixed component the internal combustion engine comes to a standstill and the camshaft is adjusted to "early".

In diesem Fall gingen zwei Elektromagnetspulen zum Betätigen der Reibkupplung und der Bremse, wobei die mit dem Antriebselement zusammenwirkende Reibkupplung beim Betätigen der mit dem bauteilfesten Träger zusammenwirkenden Bremse entweder elektromagnetisch geöffnet wird oder durch entsprechende Bemessung der Anpresskraft durch die Feder durchrutschen kann.In In this case, two electromagnetic coils went to operate the friction clutch and the brake, wherein the with the drive element cooperating friction clutch when operating with the Component-fixed carrier interacting brake either is opened electromagnetically or by appropriate Dimensioning of the contact force can slip through the spring.

Somit stellt eine Feder eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Stellelement und dem Antriebselement her, ohne dass an die Elektromagnetspulen zum Betätigen der Reibkupplungen eine Spannung angelegt sein muss. Durch Anlegen einer Spannung an die Elektromagnetspule, die ein Lösen der mit dem Antriebselement zusammenwirkenden Reibkupplung bewirkt, wird das Bremsmoment vermindert und die Nockenwelle verstellt sich auf „spät”.Consequently a spring interposes a frictional connection the actuator and the drive element forth, without that to the electromagnetic coils applied a voltage for actuating the friction clutches have to be. By applying a voltage to the electromagnetic coil, the release of cooperating with the drive element friction clutch causes the braking torque is reduced and the camshaft adjusted on "late".

Beim Anlegen einer Spannung an die Elektromagnetspule für die mit dem bauteilfesten Träger zusammenwirkende Bremse wird ein Bremsmoment an der Welle des Stellelements erzeugt und die Nockenwelle wird nach „früh” verstellt.At the Applying a voltage to the electromagnetic coil for the with the component-solid carrier cooperating brake is generates a braking torque on the shaft of the actuating element and the camshaft is adjusted to "early".

Bei einer zweiten Ausführungsform ist der Reibbelag an dem Belagträger durch Federkraft von der Gegenreibfläche am Antriebselement lösbar und elektromagnetisch gegen die Gegenreibfläche am Antriebselement pressbar. In diesem Fall ist die Steifigkeit der auf den mit dem bauteilfesten Träger zusammenwirkenden Belagträger wirkenden Feder größer als die Steifigkeit derjenigen Feder, die den mit dem Antriebselement zusammenwirkenden Belagträger von diesem löst. Daraus folgt, dass beim Anlegen einer ersten, niedrigen Spannung an die in diesem Fall einzige Elektromagnetspule der Reibbelag am mit dem Antriebselement zusammenwirkenden Belagträger gegen die Gegenreibfläche am Antriebselement gepresst wird und das Stellelement mit dem Antriebselement gekuppelt wird, während bei Anlegen einer zweiten, höheren Spannung der Reibbelag am mit dem bauteilfesten Träger zusammenwirkenden Belagträger gegen die Gegenreibfläche am bauteilfesten Träger gepresst und dagegen abgebremst wird, wobei in diesem Schaltzustand dann der Reibbelag am Belagträger auf der Gegenreibfläche am Antriebselement durchrutscht.at a second embodiment, the friction lining on the Belagträger by spring force from the counter friction surface detachable on the drive element and electromagnetically against the Counter friction surface pressed on the drive element. In this Case is the stiffness of the with the component-fixed carrier interacting lining carrier acting spring larger as the stiffness of those spring, that with the drive element interacting brake disc releases from this. It follows that when applying a first, low voltage to the in this case only electromagnetic coil of the friction lining on with the drive element cooperating lining carrier against the counter friction surface is pressed against the drive element and the actuator is coupled to the drive element while when applying a second, higher voltage of the friction lining on cooperating with the component-solid carrier carrier against the counter friction surface on the component-fixed carrier pressed and braked, however, in this switching state then the friction lining on the lining carrier on the counter friction surface on Drive element slips.

Bei dieser Ausführungsform ist nur eine Elektromagnetspule erforderlich, die allerdings mit zwei unterschiedlichen Spannungen beaufschlagt werden muss, wobei im stationären Betrieb ständig die erste, niedrige Spannung anliegt.at This embodiment is only an electromagnetic coil required, however, with two different voltages be acted upon, wherein in stationary operation constantly the first, low voltage is applied.

Der mit dem Antriebselement zusammenwirkende Belagträger kann vorzugsweise als Teller- oder Ringfeder ausgebildet und gegen einen Anschlag an der Welle des Stellelements verschiebbar sein, wodurch eine konstante Anpresskraft des Reibbelags auch bei Anlegen einer höheren Spannung in der Elektromagnetspule und beim zunehmenden Verschleiß des Reibbelags erreicht wird.Of the can interact with the drive element lining carrier preferably designed as a plate or ring spring and against a Stop on the shaft of the actuating element to be displaced, thereby a constant contact pressure of the friction lining even when creating a higher voltage in the electromagnetic coil and with increasing wear of the Friction lining is achieved.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigtThe Invention will be described below with reference to two in the drawing Embodiments explained in more detail. In the drawing shows

1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verstellsystems gemäß einer ersten Ausführungsform, und 1 a schematic sectional view of an adjustment system according to the invention according to a first embodiment, and

2 eine schematische Schnittansicht des erfindungsgemäßen Verstellsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 a schematic sectional view of the adjustment system according to the invention according to a second embodiment.

Das Verstellsystem für Nockenwellen einer Brennkraftmaschine umfasst ein Überlagerungsgetriebe, das im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Planetengetriebe mit einem Hohlrad 1, das mit einer Nockenwelle 11 drehfest verbunden ist, sowie Planetenrädern 12 und einem Sonnenrad 13 besteht. Ein Kettenrad 2, das von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird, bildet einen Planetenträger für die Planetenräder 12 und das Antriebselement für das Überlagerungsgetriebe 1, 12, 13.The adjusting system for camshafts of an internal combustion engine comprises a superposition gearbox, which in the in 1 illustrated embodiment of a planetary gear with a ring gear 1 that with a camshaft 11 rotatably connected, and planetary gears 12 and a sun wheel 13 consists. A sprocket 2 , which is driven by the crankshaft of the internal combustion engine, forms a planet carrier for the planet gears 12 and the drive element for the superposition gear 1 . 12 . 13 ,

Am Antriebselement 2 ist eine Gegenreibfläche 3, die aus einem Reibbelag bestehen kann, angeordnet, die mit einem Reibbelag 15 oder einer Reibfläche an einem Belagträger 4 zusammenwirkt. Der Belagträger 4 ist mittels einer Muffe 16 axial verschiebbar und drehfest auf einer Welle 14 angeordnet, die das Sonnenrad 13 trägt und koaxial zur Nockenwelle 11 ausgerichtet ist. Die Muffe 16 stützt sich über eine Feder 5 an einem Anschlag 17 auf der Welle 14 ab und wird auf diese Weise durch Federkraft in Richtung zu dem Antriebselements 2 verschoben, wodurch die Gegenreibfläche 3 und der Reibbelag 15 aufeinander gepresst werden und das Antriebselement 2 mit der Welle 14 drehfest gekuppelt ist. Dieser Zustand ist der stationäre Betriebszustand mit einer festgehaltenen Phasenlage der Nockenwelle 11, da sich das Überlagerungsgetriebe 1, 12, 13 als Block, angetrieben durch das als Kettenrad ausgebildete Antriebselement 2, mit halber Kurbelwellendrehzahl dreht.At the drive element 2 is a counter friction surface 3 , which may consist of a friction lining, arranged with a friction lining 15 or a friction surface on a lining carrier 4 interacts. The lining carrier 4 is by means of a sleeve 16 axially displaceable and non-rotatable on a shaft 14 arranged the sun wheel 13 carries and coaxial with the camshaft 11 is aligned. The sleeve 16 rests on a spring 5 at a stop 17 on the wave 14 in this way by spring force in the direction of the drive element 2 shifted, causing the counter friction surface 3 and the friction lining 15 be pressed against each other and the drive element 2 with the wave 14 coupled rotatably. This state is the stationary operating state with a fixed phasing of the camshaft 11 because the superposition gearbox 1 . 12 . 13 as a block, driven by the trained as a sprocket drive element 2 , rotates at half crankshaft speed.

Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an eine dem Belagträger 4 zugeordnete Elektromagnetspule 6 lässt sich der Reibbelag 15 von der Gegenreibfläche 3 abheben, so dass die drehfeste Verbindung zwischen dem als Stellelement wirkenden Sonnenrad 13 sowie dem Antriebselement 2 aufgehoben wird und sich die Nockenwelle 11 nach „spät” verstellt. Ist die gewünschte Phasenlage erreicht, wird die an die Elektromagnetspule 6 angelegte Spannung aufgehoben und der Reibbelag 15 legt sich wieder an die Gegenreibfläche 3 an, so dass die gerade eingestellte Phasenlage beibehalten wird.By applying an electrical voltage to a lining carrier 4 assigned electric motor netspule 6 can be the friction lining 15 from the counter friction surface 3 take off, so that the rotationally fixed connection between the sun gear acting as an actuator 13 and the drive element 2 is lifted and the camshaft 11 adjusted to "late". When the desired phase position has been reached, it is connected to the electromagnetic coil 6 applied voltage lifted and the friction lining 15 Lays back to the counter friction surface 3 on, so that the currently set phase position is maintained.

Auf der Welle 14 ist ein weiterer Belagträger 18 mit einem Reibbelag 8 mittels einer Muffe 19 ebenfalls axial verschiebbar sowie drehfest angeordnet und gegen die Kraft einer Feder 10 gegen einen Anschlag 20 verschiebbar. Der Reibbelag 8 wirkt mit einer Gegenreibfläche 7 zusammen, die über einen Träger 24 mit einem still stehenden Bauteil 23 der Brennkraftmaschine verbunden ist. Wird an die Elektromagnetspule 9 eine Spannung angelegt, so legt sich der Reibbelag 8 an die Gegenreibfläche 7 an. Dadurch wird die Welle 14 gegen das fest stehende Bauteil 23 abgebremst, so dass auch die Welle 14 mit dem Stellelement in Form des Sonnenrades 13 still steht, wodurch die Nockenwelle 11 auf „früh” verstellt wird.On the wave 14 is another brake pad 18 with a friction lining 8th by means of a sleeve 19 also axially displaceable and rotationally fixed and against the force of a spring 10 against a stop 20 displaceable. The friction lining 8th acts with a counter friction surface 7 together, over a carrier 24 with a stationary component 23 the internal combustion engine is connected. Connected to the electromagnetic coil 9 a tension applied, so sets the friction lining 8th to the counter friction surface 7 at. This will make the shaft 14 against the fixed component 23 slowed down, so that too the shaft 14 with the actuator in the form of the sun gear 13 stands still, causing the camshaft 11 is adjusted to "early".

Während die eine Elektromagnetspule 9 mit Spannung beaufschlagt ist, kann die andere Elektromagnetspule 6 ebenfalls mit einer Spannung beaufschlagt sein, so dass der Reibbelag 15 von der Gegenreibfläche 3 abgehoben ist. Das Verstellen der Nockenwelle 11 auf „früh” kann aber auch allein durch Spannungsbeaufschlagung der Elektromagnetspule 9 bewirkt werden, wenn das durch die Elektromagnetspule 9 bewirkte Bremsmoment zwischen dem Reibbelag 8 und der Gegenreibfläche 7 größer ist als das durch die Kraft der Feder 5 bewirkte Reibmoment zwischen dem Reibbelag 15 und der Gegenreibfläche 3.While the one electromagnetic coil 9 is energized, the other electromagnetic coil 6 also be subjected to a voltage, so that the friction lining 15 from the counter friction surface 3 is lifted off. Adjusting the camshaft 11 On "early" but can also alone by voltage application of the electromagnetic coil 9 be effected when passing through the electromagnetic coil 9 caused braking torque between the friction lining 8th and the counter friction surface 7 is greater than that by the force of the spring 5 caused friction between the friction lining 15 and the counter friction surface 3 ,

Bei der Ausführungsform gemäß 1 liegt im stationären Betrieb, also wenn die Phasenlage der Nockenwelle 11 gehalten wird, an keiner der Elektromagnetspulen 6, 9 eine Spannung an und die Kupplung 2, 3, 4, 15, 16 ist durch die Kraft der Feder 5 geschlossen, so dass es zu keinem Schlupf zwischen dem Reibbelag 15 und der Gegenreibfläche 3 kommt und keine Reibungsverluste entstehen.In the embodiment according to 1 is in stationary operation, so if the phase of the camshaft 11 is held on any of the electromagnetic coils 6 . 9 a voltage on and the clutch 2 . 3 . 4 . 15 . 16 is by the force of the spring 5 closed so that there is no slippage between the friction lining 15 and the counter friction surface 3 comes and no friction losses arise.

Die Ausführungsform gemäß 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 dadurch, dass nur eine Elektromagnetspule 21 zum Betätigen der Kupplung 3, 16, 22, 25 und der Bremse 7, 8, 18, 19, 24 erforderlich ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein Belagträger 22 als Teller- oder Ringfeder ausgebildet und mittels der Muffe 16 axial verschiebbar und drehfest auf der Welle 14 gelagert. Die Feder 5 verschiebt den Belagträger 22 mit dem Reibbelag 25 in Öffnungsstellung von der Gegenreibfläche 3 am als Planetenträger ausgebildeten Antriebselement 2.The embodiment according to 2 differs from the embodiment according to 1 in that only one electromagnetic coil 21 for actuating the clutch 3 . 16 . 22 . 25 and the brake 7 . 8th . 18 . 19 . 24 is required. In this embodiment, a lining carrier 22 designed as a plate or ring spring and by means of the sleeve 16 axially displaceable and rotationally fixed on the shaft 14 stored. The feather 5 moves the lining carrier 22 with the friction lining 25 in the open position of the counter friction surface 3 on formed as a planet carrier drive element 2 ,

Die Bremse 7, 8, 18, 19, 24 ist gegenüber der Bremse gemäß 1 gleich ausgebildet, jedoch weist die Feder 10 eine höhere Federsteifigkeit als die Feder 5 auf.The brake 7 . 8th . 18 . 19 . 24 is opposite to the brake according to 1 the same design, but the spring has 10 a higher spring stiffness than the spring 5 on.

Wird an die Elektromagnetspule 21 eine erste, niedrige Spannung angelegt, so wird die Kraft der Feder 5 überwunden und der Belagträger 22 mit dem Reibbelag 25 gegen die Gegenreibfläche 3 gepresst, wodurch die Welle 14 mit dem als Sonnenrad 13 ausgebildeten Stellelement mit dem als Planetenträger 2 ausgebildeten Antriebselement gekuppelt wird, so dass sich das Antriebselement 2, die Planetenräder 12, das Sonnenrad 13 und das Hohlrad 1 mit der Nockenwelle 11 als Block umlaufen. Dadurch wird die aktuell eingestellte Phasenlage der Nockenlage 11 gehalten. Durch Verringern der ersten, niedrigen, an die Elektromagnetspule 21 angelegten Spannung verringert sich das Reibmoment zwischen dem Reibbelag 25 sowie der Gegenreibfläche 3, und die Nockenwelle 11 verstellt sich nach „spät”.Connected to the electromagnetic coil 21 applied a first, low voltage, so the force of the spring 5 overcome and the lining carrier 22 with the friction lining 25 against the counter friction surface 3 pressed, causing the shaft 14 with the sun wheel 13 trained actuator with the as a planet carrier 2 trained drive element is coupled, so that the drive element 2 , the planetary gears 12 , the sun wheel 13 and the ring gear 1 with the camshaft 11 circulate as a block. As a result, the currently set phase position of the cam position 11 held. By reducing the first, low, to the electromagnetic coil 21 applied voltage reduces the friction torque between the friction lining 25 as well as the counter friction surface 3 , and the camshaft 11 pretends to be "late".

Zum Verstellen nach „früh” wird an die Elektromagnetspule 21 eine zweite, höhere Spannung angelegt, wodurch die Feder 10 komprimiert und der Belagträger 18 mit dem Reibbelag 8 gegen die Gegenreibfläche 7 am gehäusefesten Träger 24 gezogen wird. Das Bremsmoment zwischen dem Reibbelag 8 und der Gegenreibfläche 7 ist dann größer als Kupplungsmoment zwischen dem Reibbelag 25 und der Gegenreibfläche 3, so dass hier ein Schlupf entsteht und die Nockenwelle 11 nach „früh” verstellt wird. Sobald die gewünschte Phasenlage erreicht ist, wird die an die Elektromagnetspule 21 angelegte Spannung wieder auf die erste, niedrige Spannung herabgesetzt, der Reibbelag 8 und die Gegenreibfläche 7 lösen sich voneinander, während der Reibbelag 15 weiter an der Gegenreibfläche 3 anliegt und ein ausreichendes Bremsmoment erzeugt, um die Welle 14 mit dem Sonnenrad 13, das Kettenrad 2 mit den Planetenrädern 12 und das Hohlrad 1 als Block in Drehung zu versetzen.To adjust for "early" is to the solenoid coil 21 applied a second, higher voltage, causing the spring 10 compressed and the lining carrier 18 with the friction lining 8th against the counter friction surface 7 on the vehicle-mounted carrier 24 is pulled. The braking torque between the friction lining 8th and the counter friction surface 7 is then greater than the clutch torque between the friction lining 25 and the counter friction surface 3 , so that there is a slip and the camshaft 11 is adjusted to "early". As soon as the desired phase position has been reached, it is connected to the electromagnetic coil 21 applied voltage reduced again to the first, low voltage, the friction lining 8th and the counter friction surface 7 detach each other while the friction lining 15 continue on the Gegenreibfläche 3 is applied and generates sufficient braking torque to the shaft 14 with the sun wheel 13 , the sprocket 2 with the planet wheels 12 and the ring gear 1 as a block to turn.

Auch bei dieser Ausführungsform gemäß 2 tritt im stationären Betrieb, wenn also die Phasenlage der Nockenwelle 11 im Vergleich zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gehalten wird, kein Schlupf zwischen dem Reibbelag 25 und der Gegenreibfläche 3 auf, so dass keine Reibungsverluste entstehen. Jedoch muss in diesem Fall die Elektromagnetspule 21 im stationären Betrieb ständig mit der ersten, niedrigen Spannung beaufschlagt bleiben, um die Kupplung 3, 16, 22, 25 eingekuppelt zu halten.Also in this embodiment according to 2 occurs in stationary operation, so if the phase of the camshaft 11 held in relation to the crankshaft of the internal combustion engine, no slip between the friction lining 25 and the counter friction surface 3 on, so that no friction losses occur. However, in this case, the electromagnetic coil 21 In steady state operation, the first, low voltage is constantly applied to the clutch 3 . 16 . 22 . 25 to keep engaged.

Da der Belagträger 22 selbst vorteilhaft als Teller- oder Ringfeder ausgebildet ist und seine Muffe 16 an einem Anschlag 17 an der Welle 14 anstößt, wenn die Elektromagnetspule 21 mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt wird, wird eine konstante Anpresskraft des Reibbelags 25 an der Gegenreibfläche 3 auch bei zunehmendem Verschleiß des Reibbelags 25 erreicht, und die Anpresskraft bleibt im Wesentlichen konstant, auch wenn an die Elektromagnetspule 21 die zweite, hohe Spannung angelegt wird.As the lining carrier 22 itself advantageously designed as a plate or ring spring and its sleeve 16 at a stop 17 on the shaft 14 abuts when the electromagnetic coil 21 is subjected to an electrical voltage, a constant contact pressure of the friction lining 25 at the counter friction surface 3 even with increasing wear of the friction lining 25 achieved, and the contact pressure remains substantially constant, even if the electromagnetic coil 21 the second, high voltage is applied.

11
Hohlrad, Abtriebselementring gear, output element
22
Kettenrad, Planetenträger, AntriebselementSprocket, Planet carrier, drive element
33
Gegenreibflächecounter friction
44
Belagträgerlining support
55
Federfeather
66
ElektromagnetspuleElectromagnetic coil
77
Gegenreibflächecounter friction
88th
Reibbelagfriction lining
99
ElektromagnetspuleElectromagnetic coil
1010
Federfeather
1111
Nockenwellecamshaft
1212
Planetenradplanet
1313
Sonnenrad, Stellelementsun, actuator
1414
Wellewave
1515
Reibbelagfriction lining
1616
Muffesleeve
1717
Anschlagattack
1818
Belagträgerlining support
1919
Muffesleeve
2020
Anschlagattack
2121
ElektromagnetspuleElectromagnetic coil
2222
Belagträgerlining support
2323
Bauteil der Brennkraftmaschinecomponent the internal combustion engine
2424
Trägercarrier
2525
Reibbelagfriction lining

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (11)

Verstellsystem für Nockenwellen einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Überlagerungsgetriebe (1, 12, 13) mit einem von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebenen Antriebselement (2), einem eine Nockenwelle (11) der Brennkraftmaschine antreibenden Abtriebselement (1) und einem Stellelement (13), durch das sich durch Aufbringen eines Bremsmoments eine Relativdrehung zwischen dem Antriebselement (2) und dem Abtriebselement (1) bewirken lässt, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (13) wechselweise und steuerbar mittels einer Reibkupplung (2, 3, 4, 15, 16; 2, 3, 16, 22, 25) mit dem Antriebselement (2) oder mittels einer Bremse (7, 8, 18, 19, 24) mit einem feststehenden Bauteil (23) der Brennkraftmaschine verbindbar ist.Adjusting system for camshafts of an internal combustion engine, comprising a superposition gear ( 1 . 12 . 13 ) with a driven by a crankshaft of the internal combustion engine drive element ( 2 ), a camshaft ( 11 ) of the internal combustion engine driving output element ( 1 ) and an actuating element ( 13 ), by which by applying a braking torque, a relative rotation between the drive element ( 2 ) and the output element ( 1 ), characterized in that the actuating element ( 13 ) alternately and controllable by means of a friction clutch ( 2 . 3 . 4 . 15 . 16 ; 2 . 3 . 16 . 22 . 25 ) with the drive element ( 2 ) or by means of a brake ( 7 . 8th . 18 . 19 . 24 ) with a fixed component ( 23 ) of the internal combustion engine is connectable. Verstellsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkupplung (2, 3, 4, 15, 16; 2, 3, 16, 22, 25) und die Bremse (7, 8, 18, 19, 24) elektromagnetisch (6, 9; 21) betätigbar sind.Adjusting system according to claim 1, characterized in that the friction clutch ( 2 . 3 . 4 . 15 . 16 ; 2 . 3 . 16 . 22 . 25 ) and the brake ( 7 . 8th . 18 . 19 . 24 ) electromagnetically ( 6 . 9 ; 21 ) are operable. Verstellsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkupplung (2, 3, 4, 15, 16; 2, 3, 16, 22, 25) und die Bremse (7, 8, 18, 19, 24) jeweils einen mittels einer Muffe (16, 19) drehfest und axial verschiebbar auf einer Welle (14) des als Sonnenrad (13) ausgebildeten Stellelements angeordneten Belagträger (4, 18, 22) mit einem Reibbelag (8, 15, 25) oder eine Reibfläche aufweist, die mit einem Reibbelag (3, 7) oder einer Gegenreibfläche am Antriebselement (2) oder an einem Träger (24) an einem feststehenden Bauteil (23) zusammenwirken.Adjusting system according to claim 1 or 2, characterized in that the friction clutch ( 2 . 3 . 4 . 15 . 16 ; 2 . 3 . 16 . 22 . 25 ) and the brake ( 7 . 8th . 18 . 19 . 24 ) each one by means of a sleeve ( 16 . 19 ) rotationally fixed and axially displaceable on a shaft ( 14 ) of the sun wheel ( 13 ) formed control element arranged lining carrier ( 4 . 18 . 22 ) with a friction lining ( 8th . 15 . 25 ) or a friction surface, which with a friction lining ( 3 . 7 ) or a counter friction surface on the drive element ( 2 ) or on a carrier ( 24 ) on a stationary component ( 23 ) interact. Verstellsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Belagträger (4, 18, 22) gegen die Kraft einer Feder (5, 10) auf der Welle (14) des Stellelements bzw. des Sonnenrads (13) verschiebbar angeordnet sind.Adjustment system according to claim 3, characterized in that the lining carrier ( 4 . 18 . 22 ) against the force of a spring ( 5 . 10 ) on the shaft ( 14 ) of the actuating element or the sun gear ( 13 ) are arranged displaceably. Verstellsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Belagträger (18) elektromagnetisch (9, 21) gegen einen feststehenden Träger (24) mit einer Gegenreibfläche (7) verschiebbar und dagegen abbremsbar sowie durch die Kraft einer Feder (10) davon lösbar ist.Adjustment system according to claim 4, characterized in that the lining carrier ( 18 ) electromagnetically ( 9 . 21 ) against a fixed support ( 24 ) with a counter friction surface ( 7 ) displaceable and on the other hand can be braked and by the force of a spring ( 10 ) of which is solvable. Verstellsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (15) des Belagträgers (4) durch die Kraft einer Feder (5) gegen eine Gegenreibfläche (3) am Antriebselement (2) pressbar und elektromagnetisch (6) von der Gegenreibfläche (3) lösbar ist.Adjusting system according to claim 4, characterized in that the friction lining ( 15 ) of the lining carrier ( 4 ) by the force of a spring ( 5 ) against a counter friction surface ( 3 ) on the drive element ( 2 ) pressable and electromagnetically ( 6 ) from the counter friction surface ( 3 ) is solvable. Verstellsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Elektromagnetspule (6) zum Betätigen der Reibkupplung (3, 4, 15, 16) und eine zweite Elektromagnetspule (9) zum Betätigen der Bremse (7, 8, 18, 19, 24) vorhanden sind.Adjustment system according to one of claims 1 to 6, characterized in that a first electromagnetic coil ( 6 ) for actuating the friction clutch ( 3 . 4 . 15 . 16 ) and a second electromagnetic coil ( 9 ) for actuating the brake ( 7 . 8th . 18 . 19 . 24 ) available. Verstellsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (25) an dem Belagträger (22) durch die Kraft einer Feder (5) von der Gegenreibfläche (3) am Antriebselement (2) lösbar und elektromagnetisch (21) gegen die Gegenreibfläche (3) am Antriebselement (2) pressbar ist.Adjusting system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the friction lining ( 25 ) on the lining carrier ( 22 ) by the force of a spring ( 5 ) from the counter friction surface ( 3 ) on the drive element ( 2 ) releasable and electromagnetic ( 21 ) against the counter friction surface ( 3 ) on the drive element ( 2 ) is pressable. Verstellsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit einer ersten Feder (5) niedriger als die Steifigkeit einer zweiten Feder (10) ist.Adjustment system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the rigidity of a first spring ( 5 ) lower than the stiffness of a second spring ( 10 ). Verstellsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnetspule (21) mit einer ersten, niedrigen Spannung und einer zweiten, höheren Spannung beaufschlagbar ist, die so bemessen sind, dass bei Anlegen der ersten, niedrigen Spannung nur der Reibbelag (25) am Belagträger (22) gegen die Gegenreibfläche (3) am Antriebselement (2) gepresst und das Stellelement bzw. das Sonnenrad (13) mit dem Antriebselement (2) gekuppelt wird, während bei Anlegen der zweiten, höheren Spannung der Reibbelag (8) am Belagträger (18) gegen die Gegenreibfläche (7) am drehfesten Träger (24) gepresst und dagegen abgebremst wird, wobei in diesem Schaltzustand dann der Reibbelag (25) am Belagträger (22) auf der Gegenreibfläche (3) am Antriebselement (2) durchrutscht.Adjustment system according to claim 9, characterized in that the electromagnetic coil ( 21 ) can be acted upon with a first, low voltage and a second, higher voltage, which are dimensioned so that when applying the first, low voltage only the friction lining ( 25 ) on the lining carrier ( 22 ) against the counter friction surface ( 3 ) on the drive element ( 2 ) and the actuating element or the sun gear ( 13 ) with the drive element ( 2 ) is coupled, while applying the second, higher voltage of the friction lining ( 8th ) on the lining carrier ( 18 ) against the counter friction surface ( 7 ) on the rotatable support ( 24 ) is pressed and braked against it, wherein in this switching state then the friction lining ( 25 ) on the lining carrier ( 22 ) on the counter friction surface ( 3 ) on the drive element ( 2 ) slipped. Verstellsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Belagträger (22) als Teller- oder Ringfeder ausgebildet ist und gegen einen Anschlag (17) an der Welle (14) verschiebbar ist.Adjusting system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the lining carrier ( 22 ) is designed as a plate or ring spring and against a stop ( 17 ) on the shaft ( 14 ) is displaceable.
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