DE102008043673A1 - Camshaft adjustment system for internal combustion engine, has differential drives formed as planet gear with output element comprising hollow wheel - Google Patents
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Abstract
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 mittels einer Einrichtung zum Aufbringen eines für den Normalbetrieb veränderbaren Bremsmoments auf das Stellelement eine Relativdrehung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement bewirken lässt, wobei beim Ausfall der Einrichtung und/oder ihrer Steuerung durch Abbremsen bzw. Festsetzen des Stellelements eine Extremposition der Nockenwelle erreichbar und haltbar ist.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 means of a Device for applying a changeable for normal operation Bremsmoments on the actuator a relative rotation between the Cause drive element and the output element, in case of failure of the device and / or its control by Braking or setting the actuator an extreme position The camshaft is accessible and durable.
Ein
derartiges Verstellsystem ist in der
Ein
solcher, als Permanentmagnetmotor ausgebildeter Verstellmotor weist
gemäß der
Der Aufbau eines derartigen als Permanentmagnetmotor oder als fremderregter Gleichstrommotor ausgebildeten Stellmotors ist kompliziert und erfordert eine aufwendige Steuerung. Durch die zusätzlich erforderliche, zylinderkopffeste, mechanisch oder elektrisch wirkende Bremse wird dieser Aufbau noch aufwendiger.Of the Construction of such a permanent magnet motor or as a foreign-excited DC motor trained servomotor is complicated and requires a complex control. Due to the additionally required, Cylinder head resistant, mechanically or electrically acting brake is this structure even more complex.
Weiter
ist aus der
Weitere
Verstellvorrichtungen für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine
sind aus der
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verstellsystem für Nockenwellen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das einfach aufgebaut und einfach steuerbar ist.In front In this background, the invention is based on the object Adjustment system for camshafts of an internal combustion engine to create, which is simple and easy to control.
Diese Aufgabe wird durch ein Verstellsystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst, während die Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung definieren.These Task is achieved by an adjustment system with the features of the main claim solved while the dependent claims advantageous Define further developments and embodiments of the invention.
Demnach geht die Erfindung aus von einem 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 mittels einer Einrichtung zum Aufbringen eines für den Normalbetrieb veränderbaren Bremsmoments auf das Stellelement eine Relativdrehung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement bewirken lässt, wobei beim Ausfall der Einrichtung und/oder ihrer Steuerung durch Abbremsen bzw. Festsetzen des Stellelements eine Extremposition der Nockenwelle erreichbar und haltbar ist.Therefore The invention is based on 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 means of a Device for applying one for normal operation variable braking torque on the actuator a relative rotation between the drive element and the driven element, in case of failure of the device and / or its control by Braking or setting the actuator an extreme position The camshaft is accessible and durable.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Verstellsystem außerdem vorgesehen, dass das Überlagerungsgetriebe als Planetengetriebe mit einem aus einem Hohlrad bestehenden Abtriebselement, mit einem aus einem Planetenträger bestehenden Antriebselement, mit Planetenrädern und mit einem Sonnenrad als Stellelement ausgebildet ist. Der Planetenträger weist wenigstens eine kreisbogenförmige, von einer Drehachse radial beanstandete Ausnehmung auf, während das Hohlrad wenigstens eine axial hervorstehende, in die Ausnehmung eingreifende Steuernase aufweist. In Umfangsrichtung beanstandete Endflächen der wenigstens einen Ausnehmung bilden Anschläge für die wenigstens eine Steuernase, welche die extremen Verstellstellpositionen der Nockenwelle relativ zum den Planetenträger darstellen. Zudem ist vorgesehen, dass ein Belagträger der Einrichtung als ein erster Anker auf einer Seite eines Elektromagneten axial verschiebbar und drehfest auf einer das Sonnenrad bzw. das Stellelement tragenden Welle angeordnet ist.to Solution of the task is with this adjustment system also provided that the superposition gear as a planetary gear with an output element consisting of a ring gear, with a drive element consisting of a planetary carrier, with planetary gears and with a sun gear as an actuator is trained. The planet carrier has at least one arcuate, radially spaced from a rotation axis Recess, while the ring gear at least one axial protruding, engaging in the recess control nose has. In the circumferential direction objected end surfaces of at least a recess form stops for the at least a control nose, which the extreme Verstellstellpositionen the Camshaft relative to represent the planet carrier. In addition, it is provided that a lining carrier of the device as a first armature on one side of an electromagnet axially slidably and non-rotatably on a sun gear or the actuator bearing Wave is arranged.
Das Bremsmoment für den Normalbetrieb ist mittels des auf den Belagträger gegen die Kraft einer Feder wirkenden, feststehenden und mit unterschiedlicher elektrischer Spannung beaufschlagbaren Elektromagneten veränderbar, wobei der Belagträger bei einem Ausfall der Spannungsbeaufschlagung des Elektromagneten und/oder seiner Steuerung durch die Kraft der Feder gegen eine feststehende Gegenreibfläche gepresst und dadurch die eine Extremposition der Nockenwelle eingestellt wird.The Braking torque for normal operation is by means of the on Belagträger against the force of a spring acting, fixed and acted upon by different electrical voltage Electromagnet changeable, wherein the lining carrier in case of failure of the voltage application of the electromagnet and / or its control by the force of the spring against a fixed one Pressed counter friction surface and thus the one extreme position the camshaft is adjusted.
Weiter ist zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgesehen, dass auf der Weile eine durch die Kraft der Feder axial entgegengesetzt zum Belagträger verschiebbare Druckscheibe als zweiter, einen magnetischen Rückschluss bewirkender Anker auf der anderen Seite des Elektromagneten drehbar gelagert ist, deren wenigstens einer Steuernocken in die genannte Ausnehmung eingreift und dadurch mit dem den Planetenträger bzw. mit dem Antriebselement drehfest aber axial verschiebbar gekuppelt ist.Further is provided to solve the problem that on the moment one axially opposed by the force of the spring sliding to the pad carrier pressure plate as the second, one magnetic return causing armature on the other Side of the electromagnet is rotatably mounted, at least a control cam engages in said recess and thereby with the planet carrier or with the drive member rotatably but is coupled axially displaceable.
Schließlich ist es zur Lösung der gestellten Aufgabe notwenig, dass ein Endbereich einer Nockenfläche des Steuernockens, welcher der einen Extremposition der Nockenwelle entspricht, gegenüber der Nockenfläche abgesenkt als Verriegelungstasche ausgebildet ist, wobei diese Verriegelungstasche die wenigstens eine Steuernase am Hohlrad in der einen Extremposition der Nockenwelle aufnimmt, und dass die Druckscheibe bei einer Beaufschlagung des Elektromagneten mit einer elektrischen Spannung axial in Richtung zum Elektromagneten gezogen und dadurch die wenigstens eine Steuernase am Hohlrad aus der Verriegelungstasche herausbewegt sowie freigegeben wird.After all It is necessary to solve the task, that an end portion of a cam surface of the control cam, which which corresponds to an extreme position of the camshaft, opposite lowered the cam surface formed as a locking pocket is, this locking pocket, the at least one control nose on the ring gear in an extreme position of the camshaft receives, and that the thrust washer upon application of the electromagnet with an electrical voltage axially towards the electromagnet pulled and characterized the at least one control nose on the ring gear the locking pocket is moved out and released.
Bei dem erfindungsgemäßen Verstellsystem ist kein Stellmotor erforderlich, da der Belagträger, der mit dem Stellelement drehfest aber axial verschiebbar verbunden ist, beim Ausfall der Spannungsbeaufschlagung des Elektromagneten und/oder seiner Steuerung gegen die feststehende Gegenreibfläche gepresst wird und dadurch die eine Extremposition, insbesondere eine Notlaufposition, eingestellt wird.at the adjustment system according to the invention is no Servomotor required because the lining carrier, with the Stellelement rotatably but axially slidably connected, the Failure of the voltage application of the electromagnet and / or its control against the fixed counter friction surface is pressed and thereby the one extreme position, in particular an emergency stop position, is set.
Im Normalbetrieb wird der Elektromagnet mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt, die in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Phasenwinkel zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle der Brennkraftmaschine in ihrer Höhe veränderbar ist, wodurch die Anpresskraft der Feder gegen die feststehende Gegenreibfläche mehr oder weniger vermindert wird und sich das Stellelement gegenüber dem Antriebselement verdrehen kann, bis ein vorgegebener Phasenwinkel erreicht ist.in the Normal operation is the electromagnet with an electrical voltage applied, depending on the given Phase angle between the crankshaft and the camshaft of the internal combustion engine is variable in height, whereby the contact pressure the spring against the fixed counter friction surface more or is less diminished and the actuator against the Drive element can rotate until a predetermined phase angle is reached.
Es ist nur ein mit einer veränderlichen Spannung beaufschlagbarer Elektromagnet erforderlich, um das für die Einstellung des Phasenwinkels veränderbare Bremsmoment zu erzeugen und die Steuernase am Hohlrad aus der Verriegelungstasche herauszubewegen und freizugeben, während das für das Erreichen der Extremposition erforderliche Bremsmoment durch Federkraft bewirkt wird.It is only one acted upon by a variable voltage Electromagnet required to adjust for the setting the phase angle to produce variable braking torque and to move the control nose on the ring gear out of the locking pocket and release that while reaching for the extreme position required braking torque caused by spring force becomes.
Diese durch die wenigstens eine Ausnehmung im Planetenträger und die darin eingreifende wenigstens eine Steuernase am Hohlrad definierten extremen Verstellstellpositionen entsprechen dem maximalen Phasenwinkel in Richtung „früh” bzw. in Richtung „spät”, und die eine dieser extremen Verstellstellungen entspricht gleichzeitig der Notlaufposition der Brennkraftmaschine, die dann erreicht wird, wenn die Spannungsbeaufschlagung und/oder die Steuerung des Elektromagneten ausfällt und der Belagträger durch Federkraft gegen eine feststehende Gegenreibfläche gepresst wird. Die entgegengesetzte Position wird erreicht, wenn der Belagträger vollständig durch die entsprechende Spannungsbeaufschlagung des Elektromagneten ohne Berührung mit der feststehenden Gegenreibfläche ist.These extreme Verstellstellpositionen defined by the at least one recess in the planet carrier and engaging therein at least one control nose on the ring gear correspond to the maximum phase angle in the direction of "early" or in the direction of "late", and one of these extreme adjustments simultaneously corresponds to the emergency position of the internal combustion engine, which is reached when the voltage application and / or the control of the electromagnet fails and the lining carrier is pressed by spring force against a fixed counter friction surface. The opposite position is achieved when the lining carrier completely by the corresponding voltage application of the electromagnet without contact with the fixed counter friction surface is.
In der einen Extremposition liegt der Belagträger dauernd an der Gegenreibfläche an, so dass ein entsprechendes Bremsmoment erzeugt wird, das bei laufender Brennkraftmaschine eine dauernde Reibung und damit Erwärmung bewirkt. Um diese Reibungswärme und den damit verbundenen Verschleiß und Energieverlust zu vermindern, ist die auf der Welle für das als Sonnenrad ausgebildete Stellelement angeordnete, durch die Federkraft axial entgegengesetzt zum Belagträger verschiebbare und drehbar gelagerte Druckscheibe vorgesehen, deren wenigstens einer Steuernocken in die Ausnehmung im als Planetenträger ausgebildeten Antriebselement eingreift und dadurch mit dem den Planetenträger bildenden Antriebselement drehfest aber axial verschiebbar gekuppelt ist, wobei ein Endbereich einer Nockenfläche des Steuernockens, der der einen Extremposition entspricht, gegenüber der Nockenfläche abgesenkt als Verriegelungstasche ausgebildet ist und die wenigstens eine Steuernase am Hohlrad in der Notlaufposition aufnimmt.In an extreme position of the lining carrier is permanent at the Gegenreibfläche, so that a corresponding braking torque is generated, the running internal combustion engine, a permanent friction and causes heating. To this frictional heat and the associated wear and energy loss to diminish that is on the shaft for as a sun gear trained actuator arranged axially by the spring force opposite to the lining carrier displaceable and rotatable mounted thrust washer provided, whose at least one control cam engages in the recess formed in the planet carrier carrier drive element and thereby with the drive member forming the planetary carrier rotatably but axially slidably coupled, with an end portion a cam surface of the control cam, the one of an extreme position corresponds, lowered relative to the cam surface is designed as a locking pocket and the at least one Take control nose on the ring gear in the emergency position.
Durch diese Anordnung werden die auf den Belagträger wirkende Federkraft und damit das Bremsmoment vermindert, so dass beim Erreichen der Notlaufposition eine Überbelastung des Reibbelags durch übermäßige Erwärmung verhindert wird und die Steuernase bei Erreichen der Extremposition auch bei Auftreten erhöhter Drehmomente, beispielsweise Losbrechmomente, sicher gehalten wird. Um die Verriegelung aufzuheben, wird die Druckscheibe durch den Elektromagneten, sobald dieser mit Spannung beaufschlagt wird, axial verschoben, wobei die Druckscheibe dann den magnetischen Rückschluss für den Elektromagneten bildet.By this arrangement will act on the lining carrier Spring force and thus reduces the braking torque, so that when reaching the Notlaufposition an overload of the friction lining by excessive Warming is prevented and the control nose on reaching the extreme position even when increased torques occur, For example, breakaway torques, is kept safe. To the lock lift off the thrust washer by the electromagnet as soon as this is subjected to tension, axially displaced, wherein the pressure plate then the magnetic return for the electromagnet forms.
Um eine Berührung zwischen dem Belagträger und/oder der Druckscheibe mit dem Elektromagneten und damit die Reibung zu vermindern, können die Wege des Belagträgers und/oder der Druckscheibe in Richtung des Elektromagneten durch axiale Anschläge begrenzt sein, so dass ein geringer Luftspalt zwischen dem Elektromagneten und dem Belagträger und/oder der Druckscheibe bei einer Spannungsbeaufschlagung des Elektromagneten erhalten bleibt.Around a contact between the lining carrier and / or the thrust washer with the electromagnet and thus the friction too can diminish the ways of the lining carrier and / or the thrust washer in the direction of the electromagnet by axial stops be limited, leaving a small air gap between the electromagnet and the lining carrier and / or the pressure plate at a Voltage application of the electromagnet is maintained.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der zwischen dem Belagträger und dem Elektromagneten ein Luftspalt erhalten bleibt, während in der Berührungsfläche zwischen dem Elektromagneten und der Druckscheibe eine reibungsmindernde Beschichtung oder eine Ölschmierung vorgesehen sind.Especially preferred is an embodiment in which between the Belagträger and the electromagnet get an air gap stays while in the touchpad between the electromagnet and the pressure disk a friction-reducing Coating or oil lubrication are provided.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles weiter erläutert. In der Zeichnung zeigtThe Invention will be described below with reference to an illustrated in the drawing Embodiment further explained. In the Drawing shows
Das
Verstellsystem gemäß
Über
das Abtriebselement
Ein
feststehendes Bauteil
Die
Verschiebung des als erster Anker eines Elektromagneten
Eine
Druckscheibe
Die
aus ferromagnetischem Material bestehende Druckscheibe
Auf
einer seitlichen Stirnfläche des als Hohlrad ausgebildeten
Abtriebselements
Bei
der in
Das
Abtriebselement
Die
Wirkungsweise des Verstellsystems gemäß
Solange der Elektromagnet
As long as the electromagnet
Um
wieder in den Normalbetrieb überzugehen, wenn der Elektromagnet
Aufgrund
des Widerstandsmoments der Nockenwelle
Durch
die axiale Verschiebung der Druckscheibe
Bei
einem Ausfall der Spannungsbeaufschlagung des Elektromagneten
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erstreckt sich auf alle Varianten und Äquivalente der durch die Patentansprüche definierten Erfindung.The Invention is not limited to the illustrated embodiments limited, but extends to all variants and equivalents the invention defined by the claims.
- 11
- Hohlrad, Abtriebselementring gear, output element
- 22
- Planetenträger, Antriebselement, KettenradPlanet carrier, Drive element, sprocket
- 33
- Planetenräderplanetary gears
- 44
- Sonnenrad, Stellelementsun, actuator
- 55
- Welle, DrehachseWave, axis of rotation
- 66
- Feststehendes Bauteil der Brennkraftmaschinefixed Component of the internal combustion engine
- 77
- Gegenreibflächecounter friction
- 88th
- Belagträgerlining support
- 99
- Reibbelagfriction lining
- 1010
- Federfeather
- 1111
- Elektromagnetelectromagnet
- 1212
- Druckscheibethrust washer
- 1313
- Steuernockencontrol cam
- 1414
- Magnetischer Rückschlussmagnetic conclusion
- 1515
- Ausnehmungrecess
- 1616
- Steuernasecontrol tab
- 1717
- Muffesleeve
- 1818
- Wälzlagerroller bearing
- 1919
- Wälzlagerroller bearing
- 2020
- Nockenflächecam surface
- 2121
- Nockenwellecamshaft
- 2222
- Verriegelungstaschelocking pocket
- 2323
- Lagerachsebearing axle
- 2727
- Endflächenend surfaces
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Publication Number | Publication Date |
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DE102008043673A1 true DE102008043673A1 (en) | 2010-05-20 |
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ID=42104781
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