Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für eine Brennkraftmaschinenventiltriebvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an adjusting device for an internal combustion engine valve drive device according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 10 2005 037 158 A1 ist bereits eine Stellvorrichtung für eine Brennkraftmaschinenventiltriebvorrichtung, insbesondere eine Nockenwellenverstellvorrichtung, mit einer Phasenverstelleinheit zur Einstellung einer Phasenlage, mit einer ersten Einstelleinheit und mit einer von der ersten Einstelleinheit unabhängig steuerbaren zweiten Einstelleinheit bekannt.From the DE 10 2005 037 158 A1 is already an adjusting device for an internal combustion engine valve drive device, in particular a Nockenwellenverstellvorrichtung, with a Phasenverstelleinheit for adjusting a phase position, with a first setting and with an independently controllable from the first setting second adjustment unit known.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Stellvorrichtung bereitzustellen, die eine einfache Einstellung und Regelung der Phasenlage ermöglicht. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is in particular the object of providing an adjusting device which allows easy adjustment and control of the phase angle. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.
Erfindungsgemäß wird eine Stellvorrichtung für eine Brennkraftmaschinenventiltriebvorrichtung, insbesondere eine Nockenwellenverstellvorrichtung, mit einer Phasenverstelleinheit zur Einstellung einer Phasenlage, mit einer zumindest ersten Einstelleinheit, die dazu vorgesehen ist, die Phasenlage auf eine Grundphasenlage einzuregeln, und zumindest mit einer von der ersten Einstelleinheit zumindest teilweise unabhängig steuerbaren zweiten Einstelleinheit, die dazu vorgesehen ist, die Phasenlage um einen Verstellwinkel zu verändern, wobei die zweite Einstelleinheit dazu vorgesehen ist, die von der ersten Einstelleinheit eingestellte Grundphasenlage mit dem Verstellwinkel zu überlagern, vorgeschlagen. Dadurch kann eine einfache Regelung und Einstellung der Phasenlage erreicht werden, da die Regelung der Phasenlage auf die Grundphasenlage und die Einstellung der Phasenlage auf einen definierten Verstellwinkel funktionell zumindest teilweise voneinander entkoppelt werden kann. Insbesondere ist es dadurch möglich, die Phasenlage ausgehend von der bereits eingeregelten Grundphasenlage einzustellen, wodurch die Einstellung und Regelung der Phasenlage besonders einfach ist. Unter „Überlagern der Grundphasenlage mit dem Verstellwinkel” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass eine aktuell eingestellte Phasenlage aus der Grundphasenlage, die von der ersten Einstelleinheit eingestellt wird, und dem Verstellwinkel, der von der zweiten Einstelleinheit eingestellt wird, zusammengesetzt ist. Die Grundphasenlage und der Verstellwinkel werden dabei vorzugsweise primär unabhängig voneinander eingestellt, d. h. eine Steuerung und/oder Regelung der ersten Einstelleinheit ist zumindest teilweise unabhängig von einer Steuerung und/oder Regelung der zweiten Einstelleinheit. Grundsätzlich kann eine Veränderung der Grundphasenlage eine Änderung des Verstellwinkels und umgekehrt bedingen.According to the invention, an adjusting device for an internal combustion engine valve drive device, in particular a Nockenwellenverstellvorrichtung, with a Phasenverstelleinheit for adjusting a phase position, with an at least first setting unit, which is intended to adjust the phase position to a basic phase position, and at least one of the first setting at least partially independently controllable second setting unit, which is provided to change the phase angle by an adjustment angle, wherein the second adjustment unit is provided to superimpose the set by the first setting unit basic phase position with the adjustment angle proposed. As a result, a simple control and adjustment of the phase position can be achieved because the control of the phase position on the basic phase position and the adjustment of the phase position to a defined adjustment can be functionally at least partially decoupled from each other. In particular, this makes it possible to adjust the phase position starting from the already controlled basic phase position, whereby the adjustment and regulation of the phase position is particularly simple. The term "superposition of the basic phase position with the adjustment angle" should be understood in particular to mean that a currently set phase position is composed of the basic phase position which is set by the first setting unit and the adjustment angle which is set by the second setting unit. The basic phase position and the adjustment angle are preferably set primarily independently of each other, d. H. a control and / or regulation of the first adjustment unit is at least partially independent of a control and / or regulation of the second adjustment unit. In principle, a change in the basic phase position can cause a change in the adjustment angle and vice versa.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die erste Einstelleinheit dazu vorgesehen ist, die Grundphasenlage in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebsparameter zu verändern. Dadurch kann die Grundphasenlage vorteilhaft auf unterschiedliche Grundbetriebszustände angepasst werden, wodurch zumindest teilweise auf eine Einstellung eines Verstellwinkels vorteilhaft verzichtet werden kann. Besonders bevorzugt ist die erste Einstelleinheit dabei dazu vorgesehen, die Grundphasenlage zumindest in Abhängigkeit von einer Betriebstemperatur zu verändern, wodurch die Grundphasenlage stets auf die aktuelle Betriebstemperatur angepasst ist. Unter einem „Verändern der Grundphasenlage” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die erste Einstelleinheit dazu vorgesehen ist, die Grundphasenlage auf zumindest zwei unterschiedliche, von dem Betriebsparameter abhängige Werte einzuregeln.It is further proposed that the first setting unit is intended to change the basic phase position as a function of at least one operating parameter. As a result, the basic phase position can advantageously be adapted to different basic operating states, as a result of which an adjustment of an adjustment angle can be advantageously at least partially dispensed with. Particularly preferably, the first adjustment unit is provided for changing the base phase position at least as a function of an operating temperature, whereby the basic phase position is always adapted to the current operating temperature. A "changing of the basic phase position" is to be understood in particular as meaning that the first setting unit is intended to regulate the basic phase position to at least two different values dependent on the operating parameter.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn die erste Einstelleinheit eine steuerungsunabhängige Verstellaktuatorik aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Phasenlage selbstständig auf die Grundphasenlage einzuregeln. Dadurch kann eine Steuerung der Stellvorrichtung besonders einfach ausgebildet werden, da auf eine aufwendige elektronische Regelung vorteilhaft verzichtet werden kann. Unter „steuerungsunabhängig” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Verstellaktuatorik zumindest teilweise unabhängig von einer externen Steuerung, wie insbesondere unabhängig von einer elektronischen Steuer- und/oder Regeleinheit, ist.Moreover, it is advantageous if the first adjustment unit has a control-independent adjustment actuator, which is provided to control the phase position independently to the basic phase position. Thereby, a control of the adjusting device can be made particularly simple, since it can be advantageously dispensed with a complex electronic control. The term "control-independent" is to be understood in particular as meaning that the adjustment actuator is at least partially independent of an external control, such as, in particular, independent of an electronic control and / or regulating unit.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Phasenverstelleinheit eine Magnetfeldeinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, einen zur Verstellung der Phasenlage vorgesehenen magnetischen Fluss zu erzeugen. Dadurch kann eine kostengünstige und einfach einzustellende Stellvorrichtung realisiert werden, da der magnetische Fluss grundsätzlich einfach einzustellen ist.Furthermore, it is advantageous if the phase adjustment unit has a magnetic field unit which is provided to generate a magnetic flux intended for adjusting the phase position. This allows a cost-effective and easy-to-set adjusting device can be realized, since the magnetic flux is basically easy to adjust.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die erste Einstelleinheit zumindest zwei gegeneinander verstellbare Magnetelemente aufweist, die dazu vorgesehen sind, zur Einstellung der Grundphasenlage den magnetischen Fluss mechanisch zu verändern. Dadurch kann die erste Einstelleinheit einen magnetischen Widerstand, der dem magnetischen Fluss entgegensteht, verändern, wodurch eine Stärke des magnetischen Flusses einfach eingestellt werden kann. Unter einem „Magnetelement” soll dabei insbesondere ein magnetisierbares und/oder magnetisiertes Element verstanden werden. Insbesondere soll darunter ein ferromagnetisches Element verstanden werden, wobei das Magnetelement grundsätzlich magnetisch weich oder magnetisch hart ausgebildet sein kann. Unter einer „mechanischen Veränderung des magnetischen Flusses” soll insbesondere verstanden werden, dass eine mechanische Verstellung der Magnetelemente gegeneinander eine Veränderung des zur Einstellung der Phasenlage vorgesehenen magnetischen Flusses bewirkt.In an advantageous embodiment of the invention, it is proposed that the first setting unit has at least two mutually adjustable magnetic elements which are intended to mechanically change the magnetic flux for setting the basic phase position. Thereby, the first adjusting unit can change a magnetic resistance that opposes the magnetic flux, whereby a strength of the magnetic flux can be easily adjusted. By a "magnetic element" is meant in particular a magnetizable and / or magnetized element. In particular, it should be understood to mean a ferromagnetic element, wherein the magnetic element is fundamentally magnetic soft or magnetically hard can be formed. By a "mechanical change of the magnetic flux" is to be understood in particular that a mechanical adjustment of the magnetic elements relative to each other causes a change in the intended for adjusting the phase angle magnetic flux.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Verstellaktuatorik der ersten Einstelleinheit eine Verstellmechanik ausbildet, die dazu vorgesehen ist, eine Änderung der Phasenlage mechanisch in eine Verstellung der zumindest zwei Magnetelemente umzusetzen. Dadurch kann die Verstellung der Magnetelemente besonders einfach ausgestaltet werden. insbesondere kann dadurch die Verstellung unabhängig von einer Betriebselektrik erfolgen, wodurch die Einstelleinheit dazu vorgesehen werden kann, die Grundphasenlage als eine Notlaufphasenlage, insbesondere auch für einen Start der Brennkraftmaschine, unabhängig von der Betriebselektrik einzustellen. Unter einer „Verstellmechanik” soll dabei insbesondere eine Einheit verstanden werden, die eine Änderung der Phasenlage lediglich mittels mechanischer Bauteile in eine Verstellung der Magnetelemente umsetzt. Insbesondere soll darunter eine von elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Aktuatoren unabhängige Einheit verstanden werden. Unter „verstellen” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verschieben und/oder verdrehen verstanden werden.Further, it is advantageous if the Verstellaktuatorik the first adjustment forms an adjustment mechanism, which is intended to mechanically convert a change in the phase position in an adjustment of the at least two magnetic elements. As a result, the adjustment of the magnetic elements can be made particularly simple. In particular, the adjustment can thereby take place independently of an operating electric, whereby the setting unit can be provided to set the basic phase position as an emergency running phase position, in particular also for a start of the internal combustion engine, independently of the operating electronics. An "adjustment mechanism" should be understood to mean, in particular, a unit which converts a change in the phase position merely by means of mechanical components into an adjustment of the magnetic elements. In particular, it should be understood as meaning an entity independent of electrical, pneumatic and / or hydraulic actuators. By "disguise" is to be understood in this context in particular shifting and / or twisting.
Vorteilhafterweise weist die Phasenverstelleinheit eine mittels des magnetischen Flusses betätigbare Koppeleinheit auf, die dazu vorgesehen ist, zur Einstellung der Phasenlage ein Verstellgetriebeelement eines Verstellgetriebes mit einer Bremskraft zu beaufschlagen. Dadurch kann die Einstelleinheit durch Verstellung der Magnetelemente einfach die Notlaufphasenlage einstellen, wodurch eine besonders einfache Ausgestaltung für die Stellvorrichtung gefunden werden kann. Unter einer „mittels eines magnetischen Flusses betätigbaren Koppeleinheit” soll insbesondere eine Brems- und/oder Kupplungseinheit verstanden werden, die mittels der Magnetkraft betätigt wird, wobei die Magnetkraft vorteilhafterweise an zumindest einem Koppelelement der Koppeleinheit angreift. Unter einer „Koppeleinheit” soll in diesem Zusammenhang eine Einheit mit einem ortsfest angeordneten Stator und einem drehbar angeordneten Rotor verstanden werden, die zumindest zwei zueinander korrespondierende Koppelelemente aufweist, deren Kopplung miteinander durch eine auf wenigstens eines der Koppelelemente wirkende Betätigungskraft verändert werden kann.Advantageously, the phase adjustment unit has a coupling unit which can be actuated by means of the magnetic flux and which is provided to apply a braking force to an adjustment gear element of an adjusting gear in order to adjust the phase position. As a result, the adjusting unit can easily adjust the emergency running phase position by adjusting the magnetic elements, as a result of which a particularly simple configuration for the adjusting device can be found. A "coupling unit which can be actuated by means of a magnetic flow" should be understood in particular to mean a brake and / or clutch unit which is actuated by means of the magnetic force, the magnetic force advantageously acting on at least one coupling element of the coupling unit. A "coupling unit" is to be understood in this context as a unit having a stationary stator and a rotatably arranged rotor having at least two mutually corresponding coupling elements, the coupling of which can be changed by an acting on at least one of the coupling elements actuating force.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung kann erreicht werden, wenn die zweite Einstelleinheit wenigstens eine Magnetaktuatorik aufweist, die zur elektronischen Einstellung des magnetischen Flusses vorgesehen ist. Dadurch kann der magnetische Fluss insbesondere zur Einstellung der Koppeleinheit einfach verändert werden, indem beispielsweise das von dem Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld mit dem von der Magnetaktuatorik erzeugten Magnetfeld überlagert wird. Unter einer „Magnetaktuatorik” soll dabei insbesondere eine Einheit zur Bereitstellung eines einstellbaren Magnetfelds und/oder magnetischen Flusses, wie beispielsweise eine Einheit mit wenigstens einer Spule zur Ausbildung eines Elektromagneten, verstanden werden. Unter einer „elektronischen Einstellung des magnetischen Flusses” soll insbesondere verstanden, dass die Magnetaktuatorik dazu vorgesehen ist, mit einer elektronischen Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden zu werden, die dazu vorgesehen ist, zur Einstellung eines definierten magnetischen Flusses eine Steuer- und/oder Regelkenngröße für die Magnetaktuatorik einzustellen.A particularly advantageous embodiment can be achieved if the second adjustment unit has at least one Magnetaktuatorik, which is provided for electronic adjustment of the magnetic flux. As a result, the magnetic flux, in particular for setting the coupling unit, can be easily changed, for example, by superposing the magnetic field generated by the permanent magnet with the magnetic field generated by the magnetic actuator. A "magnetic actuator" is to be understood in particular as a unit for providing an adjustable magnetic field and / or magnetic flux, such as a unit having at least one coil for forming an electromagnet. By "electronic adjustment of the magnetic flux" is meant in particular that the Magnetaktuatorik is intended to be connected to an electronic control and / or regulating unit, which is intended to set a defined magnetic flux control and / or Set control characteristic for Magnetaktuatorik.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die erste Einstelleinheit wenigstens einen Permanentmagneten aufweist, der dazu vorgesehen ist, den magnetischen Fluss zur Einstellung der Grundphasenlage zu erzeugen. Dadurch kann die Magnetkraft unabhängig von dem elektrischen Betriebszustand der Stellvorrichtung bereitgestellt werden, wodurch die Einstelleinheit insbesondere auch bei einem Ausfall der Betriebselektrik die Phasenlage definiert auf die Grundphasenlage verstellen oder eine aktuelle Phasenlage beibehalten kann.Moreover, it is advantageous if the first adjusting unit has at least one permanent magnet which is provided to generate the magnetic flux for adjusting the basic phase position. As a result, the magnetic force can be provided independently of the electrical operating state of the adjusting device, as a result of which the adjusting unit can adjust the phase position to the basic phase position or maintain a current phase position, especially in the event of a failure of the operating electronics.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, an embodiment of the invention is shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Dabei zeigen:Showing:
1 eine Brennkraftmaschinenventiltriebvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung in einem Querschnitt, 1 an internal combustion engine valve drive device with an adjusting device according to the invention in a cross section,
2 einen Ausschnitt aus der Verstellvorrichtung bei einer mittleren eingestellten Phasenlage und 2 a section of the adjusting device at a medium set phase angle and
3 den Ausschnitt aus 2 bei einer Verstellung der Phasenlage nach spät. 3 the cutout 2 with an adjustment of the phase position to late.
Die 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschinenventiltriebvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung. Die Brennkraftmaschinenventiltriebvorrichtung umfasst eine Nockenwelle 10, die mittels einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle angetrieben wird. Die Nockenwelle 10 ist mittels eines Kettenantriebs mit der Kurbelwelle verbunden. Eine Drehzahl der Nockenwelle 10 ist dabei halb so groß wie eine Drehzahl der Kurbelwelle. Die Stellvorrichtung bildet eine elektromagnetische Nockenwellenverstellvorrichtung aus. Sie ist zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.The 1 to 3 show an embodiment of an internal combustion engine valve drive device with an adjusting device according to the invention. The engine valve drive apparatus includes a camshaft 10 , by means of a crankshaft, not shown is driven. The camshaft 10 is connected by means of a chain drive with the crankshaft. A speed of the camshaft 10 is half the size of a crankshaft speed. The adjusting device forms an electromagnetic camshaft adjusting device. It is intended for use in an internal combustion engine of a motor vehicle.
Zur Verstellung der Phasenlage umfasst die Stellvorrichtung ein Verstellgetriebe 11. Das Verstellgetriebe 11 ist als ein 3-Wellen-Minus-Summiergetriebe ausgebildet. Es umfasst drei Verstellgetriebeelemente 12, 13, 14, mittels denen die Phasenlage der Nockenwelle 10 verstellt werden kann. Das Verstellgetriebe 11 ist beispielhaft als ein Planetenradgetriebe ausgebildet. Die Verstellvorrichtung umfasst eine Hauptrotationsachse 15, um die die drei Verstellgetriebeelemente 12, 13, 14 drehbar angeordnet sind. Grundsätzlich sind aber auch andere 3-Wellen-Minus-Summiergetriebe denkbar.To adjust the phase position, the adjusting device comprises an adjusting mechanism 11 , The adjusting mechanism 11 is designed as a 3-shaft minus totaling. It comprises three adjusting gear elements 12 . 13 . 14 , By means of which the phase angle of the camshaft 10 can be adjusted. The adjusting mechanism 11 is exemplified as a planetary gear. The adjusting device comprises a main axis of rotation 15 to the the three Verstellgetriebeelemente 12 . 13 . 14 are rotatably arranged. In principle, however, other 3-wave minus summation are conceivable.
Zur Einleitung eines Drehmoments umfasst die Stellvorrichtung eine Antriebseinheit 16, die das erste Verstellgetriebeelement 12 umfasst. Das Verstellgetriebeelement 12 ist als ein Planetenradträger ausgebildet, der Planetenräder 19 des Verstellgetriebes 11 auf einer Kreisbahn führt. Die Antriebseinheit 16 weist weiter ein Kettenrad auf, das drehfest mit dem Verstellgetriebeelement 12 verbunden ist. Mittels des Kettenrads ist die Antriebseinheit 16 mit der Kurbelwelle verbunden. Zur Ausleitung des Drehmoments umfasst die Stellvorrichtung eine Abtriebseinheit 17, die das zweite Verstellgetriebeelement 13 umfasst. Das Verstellgetriebeelement 13 ist als ein Hohlrad ausgebildet, das mit den von dem Planetenradträger geführten Planetenrädern 19 kämmt. Das Verstellgetriebeelement 13 ist drehfest mit der Nockenwelle 10 verbunden. Zur Verstellung der Phasenlage umfasst die Stellvorrichtung eine Phasenverstelleinheit 18, die das dritte Verstellgetriebeelement 14 umfasst. Das Verstellgetriebeelement 14 ist als ein Sonnenrad ausgebildet, das ebenfalls mit den von dem Planetenradträger geführten Planetenrädern 19 kämmt.To initiate a torque, the adjusting device comprises a drive unit 16 that the first Verstellgetriebeelement 12 includes. The adjusting element 12 is designed as a planet carrier, the planet gears 19 of the variable speed gearbox 11 on a circular path leads. The drive unit 16 further comprises a sprocket, the rotation with the Verstellgetriebeelement 12 connected is. By means of the sprocket is the drive unit 16 connected to the crankshaft. For discharging the torque, the adjusting device comprises an output unit 17 that the second Verstellgetriebeelement 13 includes. The adjusting element 13 is formed as a ring gear, which is connected to the guided by the planet carrier planetary gears 19 combs. The adjusting element 13 is non-rotatable with the camshaft 10 connected. To adjust the phase position, the adjusting device comprises a Phasenverstelleinheit 18 that the third Verstellgetriebeelement 14 includes. The adjusting element 14 is formed as a sun gear, which also with the guided by the planet carrier planetary gears 19 combs.
Zur Einstellung der Phasenlage umfasst die Phasenverstelleinheit 18 eine Koppeleinheit 20. Die Koppeleinheit 20 ist als eine Bremseinheit ausgebildet. Die Koppeleinheit 20 weist eine Betätigungsrichtung auf, die parallel zu der Hauptrotationsachse 15 orientiert ist. Die Koppeleinheit 20 umfasst einen ortsfest angeordneten Stator 21 und einen drehbar angeordneten Rotor 22. Der Rotor 22 ist drehfest und axial fest an das dritte Verstellgetriebeelement 14 angebunden. Er ist damit axial fest angeordnet. Ein von der Koppeleinheit 20 bereitstellbares Bremsmoment wirkt auf das dritte Verstellgetriebeelement 14. Mittels der Koppeleinheit 20 kann eine Drehzahl des Verstellgetriebeelements 14 definiert eingestellt werden. Die Koppeleinheit 20 umfasst zwei drehfest mit dem Stator 21 verbundene erste Koppelelemente 23, 24 und zwei drehfest mit dem Rotor 22 verbundene zweite Koppelelemente 25, 26. Die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 weisen jeweils eine Reibfläche auf. Die beiden Koppelelemente 23, 25, deren Reibflächen reibschlüssig miteinander verbindbar sind, sind radial außen liegend angeordnet. Die beiden Koppelelemente 24, 26, deren Reibflächen reibschlüssig miteinander verbindbar sind, sind radial innen liegend angeordnet. Die Koppelelemente 23, 24, die drehfest mit dem Stator 21 verbunden sind, und die Koppelelemente 25, 26, die drehfest mit dem Rotor 22 verbunden sind, sind jeweils räumlich beabstandet zueinander angeordnet.To adjust the phase position comprises the Phasenverstelleinheit 18 a coupling unit 20 , The coupling unit 20 is designed as a brake unit. The coupling unit 20 has an actuating direction parallel to the main axis of rotation 15 is oriented. The coupling unit 20 includes a stationary stator 21 and a rotatably mounted rotor 22 , The rotor 22 is rotationally fixed and axially fixed to the third Verstellgetriebeelement 14 tethered. He is thus fixed axially. One from the coupling unit 20 deployable braking torque acts on the third Verstellgetriebeelement 14 , By means of the coupling unit 20 may be a speed of the Verstellgetriebeelements 14 be set defined. The coupling unit 20 Includes two rotation with the stator 21 connected first coupling elements 23 . 24 and two rotatably with the rotor 22 connected second coupling elements 25 . 26 , The coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 each have a friction surface. The two coupling elements 23 . 25 whose friction surfaces are frictionally connected to each other, are arranged radially outboard. The two coupling elements 24 . 26 whose friction surfaces are frictionally connected to each other, are arranged radially inboard. The coupling elements 23 . 24 , the rotation with the stator 21 are connected, and the coupling elements 25 . 26 , which rotatably with the rotor 22 are connected, each spatially spaced from each other.
Das radial außen liegende erste Koppelelement 23 ist ringförmig ausgebildet. Das erste Koppelelement 23 weist einen Innendurchmesser auf, der größer ist als ein Außendurchmesser des Stators 21. Das radial außen liegende Koppelelement 23 umgibt den Stator 21. Der Stator 21 ist in dem Koppelelement 23 geschachtelt angeordnet. Das radial innen liegende erste Koppelelement 24 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet. Das Koppelelement 24 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als ein Innendurchmesser des Stators 21. Der Stator 21 umgibt das radial innen liegende Koppelelement 24. Das Koppelelement 24 ist in dem Stator 21 geschachtelt angeordnet.The radially outer first coupling element 23 is annular. The first coupling element 23 has an inner diameter that is larger than an outer diameter of the stator 21 , The radially outer coupling element 23 surrounds the stator 21 , The stator 21 is in the coupling element 23 arranged nested. The radially inner first coupling element 24 is also annular. The coupling element 24 has an outer diameter smaller than an inner diameter of the stator 21 , The stator 21 surrounds the radially inner coupling element 24 , The coupling element 24 is in the stator 21 arranged nested.
Der Stator 21 ist ringförmig ausgebildet. Auf einer äußeren Mantelfläche weist der Stator 21 eine Außenverzahnung auf. Auf einer inneren Mantelfläche weist der Stator 21 eine Innenverzahnung auf. Die Außenverzahnung und die Innenverzahnung sind als Geradverzahnungen ausgeführt. Grundsätzlich können sowohl die Außenverzahnung als auch die Innenverzahnung andere Verzahnungsformen aufweisen.The stator 21 is annular. On an outer circumferential surface, the stator 21 an external toothing on. On an inner circumferential surface, the stator 21 an internal toothing on. The external teeth and the internal teeth are designed as straight toothings. In principle, both the external toothing and the internal toothing can have other toothed forms.
Die beiden Koppelelemente 23, 24 sind getrennt voneinander ausgeführt. Das außen liegende Koppelement 23 weist eine zu der Außenverzahnung des Stators 21 korrespondierende Innenverzahnung auf. Das außen liegende Koppelelement 23 ist mit seiner Innenverzahnung an die Außenverzahnung des Stators 21 angebunden. Entlang seiner axial gerichteten Betätigungsrichtung ist das Koppelelement 23 beweglich mit dem Stator 21 gekoppelt. Das innen liegende Koppelelement 24 weist eine zu der Innenverzahnung des Stators 21 korrespondierende Außenverzahnung auf. Das innen liegende Koppelelement 24 ist mit seiner Außenverzahnung an die Innenverzahnung des Stators 21 angebunden. Entlang seiner axial gerichteten Betätigungsrichtung ist das Koppelelement 24 beweglich mit dem Stator 21 gekoppelt. Die zwei Koppelelemente 23, 24 sind durch die Axialverzahnungen drehfest und axial verschiebbar mit dem Stator 21 verbunden. Für eine Bewegung entlang der Betätigungsrichtung sind die zwei Koppelelemente 23, 24 bewegungstechnisch voneinander unabhängig.The two coupling elements 23 . 24 are executed separately. The outer coupling element 23 has one to the outer teeth of the stator 21 corresponding internal toothing on. The external coupling element 23 is with its internal toothing to the external toothing of the stator 21 tethered. Along its axially directed actuating direction is the coupling element 23 movable with the stator 21 coupled. The internal coupling element 24 has one to the internal toothing of the stator 21 corresponding external toothing on. The internal coupling element 24 is with its external toothing to the internal toothing of the stator 21 tethered. Along its axially directed actuating direction is the coupling element 24 movable with the stator 21 coupled. The two coupling elements 23 . 24 are rotationally fixed by the axial teeth and axially displaceable with the stator 21 connected. For a movement along the actuating direction are the two coupling elements 23 . 24 independent of movement.
Der Rotor 22 ist entlang der Hauptrotationsachse 15 axial zwischen dem Stator 21 und dem Verstellgetriebeelement 12 angeordnet. Zwei Teilstücke des Rotors 22 bilden die Koppelelemente 25, 26 aus. Die Teilstücke des Rotors 22, die die Koppelelemente 25, 26 ausbilden, sind aus einem magnetisierbaren Material gefertigt. Das Teilstück des Rotors 22, das das Koppelelement 25 ausbildet, ist als ein radial außen liegender Bereich des Rotors 22 ausgebildet. Das Teilstück des Rotors 22, das das Koppelelement 26 ausbildet, ist als ein radial innen liegender Bereich des Rotors 22 ausgebildet. Die beiden Teilstücke des Rotors 22 sind durch ein Verbindungsstück fest miteinander verbunden. Der gesamte Rotor 22 ist dabei einstückig aus einem Material hergestellt. In den Teilstücken weist der Rotor 22 eine axiale Stärke auf, die größer ist als eine axiale Stärke des Verbindungsstücks. Die beiden Koppelelemente 25, 26 sind mittels des Rotors einstückig ausgebildet.The rotor 22 is along the main axis of rotation 15 axially between the stator 21 and the Verstellgetriebeelement 12 arranged. Two sections of the rotor 22 form the coupling elements 25 . 26 out. The sections of the rotor 22 that the coupling elements 25 . 26 form, are made of a magnetizable material. The section of the rotor 22 that the coupling element 25 is formed as a radially outer region of the rotor 22 educated. The section of the rotor 22 that the coupling element 26 is formed as a radially inner region of the rotor 22 educated. The two parts of the rotor 22 are firmly connected by a connector. The entire rotor 22 is made in one piece from a material. In the sections, the rotor has 22 an axial thickness that is greater than an axial strength of the connector. The two coupling elements 25 . 26 are formed integrally by means of the rotor.
Die Phasenverstelleinheit 18 ist magnetisch regelbar. Die Phasenverstelleinheit 18 umfasst eine Magnetfeldeinheit 46, mittels der ein zur Einstellung der Phasenlage einstellbarer magnetischer Fluss erzeugt werden kann. Die Magnetfeldeinheit 46 umfasst eine Magnetaktuatorik 27, mittels der der magnetische Fluss veränderbar ist. Die Magnetaktuatorik 27 bildet eine Einstelleinheit 47 aus, mittels der der magnetische Fluss der Magnetfeldeinheit 46, der zur Verstellung der Phasenlage vorgesehen ist, elektronisch eingestellt werden kann. Die Magnetaktuatorik 27 umfasst eine Magnetspuleneinheit 28. Die Magnetspuleneinheit 28 umfasst eine nicht näher dargestellte Magnetspule, mittels der ein Magnetfeld erzeugt werden kann, das die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 der Koppeleinheit 20 durchsetzt. Zur Anordnung der Magnetspuleneinheit 28 umfasst die Magnetaktuatorik 27 ein Jochelement 29, das fest an einem nicht näher dargestellten Motorblock der Brennkraftmaschine angebunden ist. Das Jochelement 29 bildet den Stator 21 der Koppeleinheit 20 aus.The phase adjustment unit 18 is magnetically adjustable. The phase adjustment unit 18 includes a magnetic field unit 46 , by means of which an adjustable magnetic flux for adjusting the phase position can be generated. The magnetic field unit 46 includes a Magnetaktuatorik 27 , by means of which the magnetic flux is variable. The magnetic actuator 27 forms a setting unit 47 by means of which the magnetic flux of the magnetic field unit 46 , which is provided for adjusting the phase position, can be adjusted electronically. The magnetic actuator 27 includes a solenoid unit 28 , The solenoid unit 28 comprises a magnetic coil, not shown, by means of which a magnetic field can be generated which the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 the coupling unit 20 interspersed. For arrangement of the solenoid unit 28 includes the Magnetaktuatorik 27 a yoke element 29 , which is firmly connected to an engine block of the internal combustion engine, not shown. The yoke element 29 forms the stator 21 the coupling unit 20 out.
Das Jochelement 29 ist im Halbschnitt U-förmig ausgebildet. Die Magnetspuleneinheit 28 ist in einem von dem Jochelement 29 aufgespannten Innenraum angeordnet. Eine Öffnung des Jochelements 29 ist in Richtung des Rotors 22 gerichtet. Der von dem Jochelement 29 aufgespannte Innenraum verläuft ringförmig um die Hauptrotationsachse 15. Die Magnetspule der Magnetspuleneinheit 28 weist eine Spulenwicklung auf, die in dem von dem Jochelement 29 aufgespannten Innenraum angeordnet ist. Die Spulenwicklung verläuft dabei in Bezug auf die Hauptrotationsachse 15 in Umfangsrichtung. Die Spulenachse der Magnetspule ist koaxial zu der Hauptrotationsachse 15 orientiert. Mittels einer Bestromung der Magnetspule kann ein Magnetfeld erzeugt werden, das im Bereich der Magnetspuleneinheit 28 im Wesentlichen im Jochelement 29 verläuft.The yoke element 29 is formed in half-section U-shaped. The solenoid unit 28 is in one of the yoke element 29 spanned interior arranged. An opening of the yoke element 29 is in the direction of the rotor 22 directed. The one of the yoke element 29 Spanned interior runs annular around the main axis of rotation 15 , The solenoid of the solenoid unit 28 has a coil winding in which of the yoke element 29 clamped interior is arranged. The coil winding runs in relation to the main axis of rotation 15 in the circumferential direction. The coil axis of the solenoid coil is coaxial with the main axis of rotation 15 oriented. By means of a current supply of the magnetic coil, a magnetic field can be generated in the region of the magnetic coil unit 28 essentially in the yoke element 29 runs.
Die Koppeleinheit 20 wird mittels des magnetischen Flusses, der von der Magnetfeldeinheit 46 erzeugt wird, betätigt. Die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 sind aus einem magnetisierbaren Material gefertigt. Der magnetische Fluss, mittels der die Phasenlage einstellbar ist, bewirkt zwischen den Koppelementen 23, 24, 25, 26 eine anziehende Kraft. Die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 der Koppeleinheit 20 werden magnetisch miteinander gekoppelt. Die Bremskraft der Koppeleinheit 20 hängt dabei unmittelbar von einer Magnetkraft ab, die der magnetische Fluss erzeugt. Die Bremskraft ist damit proportional zu dem magnetischen Fluss, der die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 der Koppeleinheit 20 durchsetzt. Die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 sind als Magnetflussleitelemente ausgebildet, d. h. sie sind aus einem magnetisch weichen Material gefertigt. Die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 sind somit lediglich zur Führung des magnetischen Flusses vorgesehen. Sie erzeugen kein eigenes Magnetfeld.The coupling unit 20 is determined by the magnetic flux flowing from the magnetic field unit 46 is generated, actuated. The coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 are made of a magnetizable material. The magnetic flux, by means of which the phase position is adjustable, effects between the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 an attractive force. The coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 the coupling unit 20 are magnetically coupled together. The braking force of the coupling unit 20 It depends directly on a magnetic force generated by the magnetic flux. The braking force is thus proportional to the magnetic flux, which is the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 the coupling unit 20 interspersed. The coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 are designed as Magnetflussleitelemente, ie they are made of a magnetically soft material. The coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 are thus provided only for guiding the magnetic flux. They do not generate their own magnetic field.
Zur Einstellung einer definierten Grundphasenlage umfasst die Stellvorrichtung eine erste Einstelleinheit 30. Die erste Einstelleinheit 30 ist unabhängig von der zweiten Einstelleinheit 47. Die Einstelleinheit 30 kann die Phasenlage zwischen der Antriebseinheit 16 und der Abtriebseinheit 17 unabhängig von einer Funktionsfähigkeit der Magnetaktuatorik 27 der zweiten Einstelleinheit 47 verstellen. Die Einstelleinheit 30 ist dabei als eine autarke Einheit ausgebildet, die die Nockenwelle 10 unabhängig von einer externen Energieversorgung verstellen kann.To set a defined basic phase position, the adjusting device comprises a first adjusting unit 30 , The first adjustment unit 30 is independent of the second adjustment unit 47 , The adjustment unit 30 can the phase angle between the drive unit 16 and the output unit 17 independent of a functionality of Magnetaktuatorik 27 the second adjustment unit 47 adjust. The adjustment unit 30 is designed as a self-sufficient unit, the camshaft 10 independent of an external power supply.
Die Einstelleinheit 30 umfasst zwei gegeneinander verstellbare Magnetelemente 31, 32, mittels der der magnetische Fluss, der die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 durchsetzt, mechanisch verändert werden kann. Die Magnetfeldeinheit 46 umfasst weiter einen Permanentmagneten 33, der unabhängig von der Magnetaktuatorik 27 ein Magnetfeld erzeugt, dessen magnetischer Fluss die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 und die Magnetelemente 31, 32 durchsetzt. Der Permanentmagnet 33 ist in das Jochelement 29 integriert. Das von dem Permanentmagnet 33 erzeugte Magnetfeld ist in einem Fail-Safe-Betriebsmodus und in einem Normal-Betriebsmodus zur Einstellung der von der Koppeleinheit 20 bereitgestellten Bremskraft vorgesehen. Der magnetische Fluss, der in dem Fail-Safe-Betriebsmodus nur von dem Permanentmagneten 33 erzeugt wird, wird in dem Normal-Betriebsmodus mittels der Magnetaktuatorik 27 verändert.The adjustment unit 30 includes two mutually adjustable magnetic elements 31 . 32 , by means of which the magnetic flux connecting the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 interspersed, can be changed mechanically. The magnetic field unit 46 further includes a permanent magnet 33 , which is independent of the Magnetaktuatorik 27 generates a magnetic field whose magnetic flux, the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 and the magnetic elements 31 . 32 interspersed. The permanent magnet 33 is in the yoke element 29 integrated. That of the permanent magnet 33 generated magnetic field is in a fail-safe operating mode and in a normal operating mode for adjusting the coupling unit 20 provided braking force provided. The magnetic flux flowing in the fail-safe mode of operation only from the permanent magnet 33 is generated in the normal operating mode by means of Magnetaktuatorik 27 changed.
Zur Leitung der von dem Permanentmagneten 33 und der Magnetaktuatorik 27 erzeugbaren Magnetfelder weist die Stellvorrichtung eine Magnetflussleiteinheit 34, auf, die mittels des Verstellgetriebes 11, der Phasenverstelleinheit 18 und der Einstelleinheit 30 ausgebildet ist. Die gesamte Magnetflussleiteinheit 34 ist mittels magnetisierbarer Materialen ausgebildet. Der durch das Magnetfeld erzeugte magnetische Fluss ist durch Magnetfeldlinien 41 beschreibbar, die von der Magnetfeldeinheit 46 ausgehen. Die Magnetfeldlinien 41 sind stets als geschlossene Feldlinien ausgebildet. Die Magnetflussleiteinheit 34 stellt dem magnetischen Fluss einen in Bezug auf Luft reduzierten magnetischen Widerstand entgegen. Die von der Magnetflussleiteinheit 34 beeinflussten Magnetfeldlinien 41 verlaufen innerhalb des magnetisierbaren Materials. Die Magnetflussleiteinheit 34 ist dabei magnetisch vollständig schließbar, d. h. die von der Magnetflussleiteinheit 34 beeinflussten Magnetfeldlinien 41 verlaufen nahezu vollständig innerhalb des magnetisierbaren Materials.To conduct the from the permanent magnet 33 and the Magnetaktuatorik 27 can be generated magnetic fields, the adjusting device a Magnetflussleiteinheit 34 , on, by means of the variable transmission 11 , the phase adjustment unit 18 and the adjustment unit 30 is trained. The entire magnetic flux guide unit 34 is formed by means of magnetizable materials. The magnetic flux generated by the magnetic field is due to magnetic field lines 41 writable by the magnetic field unit 46 out. The magnetic field lines 41 are always designed as closed field lines. The magnetic flux guide unit 34 provides the magnetic flux with reduced air resistance relative to air. The of the magnetic flux guide 34 influenced magnetic field lines 41 run within the magnetizable material. The magnetic flux guide unit 34 is magnetically completely closable, ie that of the Magnetflussleiteinheit 34 influenced magnetic field lines 41 run almost completely within the magnetizable material.
In einem Betriebszustand, in dem der magnetische Fluss lediglich von dem Permanentmagneten 33 erzeugt wird, gehen die Magnetfeldlinien 41 von dem Permanentmagneten 33 aus. In einem Betriebszustand, in dem der magnetische Fluss von dem Permanentmagneten 33 und der Magnetaktuatorik 27 gemeinsam erzeugt wird, geht ein Teil der Magnetfeldlinien 41 ebenfalls von dem Permanentmagneten 33 aus. Der im Folgenden beschriebene magnetische Fluss ist daher als ein Teil eines gesamten Magnetflusses zu verstehen, der von der Magnetfeldeinheit 46, die die Magnetaktuatorik 27 und den Permanentmagneten 33 umfasst, erzeugt werden kann. Grundsätzlich können weitere Magnetfeldlinien existieren, die in Teilbereichen außerhalb der Magnetflussleiteinheit 34 verlaufen.In an operating condition in which the magnetic flux is only from the permanent magnet 33 is generated, go the magnetic field lines 41 from the permanent magnet 33 out. In an operating condition in which the magnetic flux from the permanent magnet 33 and the Magnetaktuatorik 27 is generated together, goes a part of the magnetic field lines 41 also from the permanent magnet 33 out. The magnetic flux described below is therefore to be understood as a part of a total magnetic flux coming from the magnetic field unit 46 that the Magnetaktuatorik 27 and the permanent magnet 33 includes, can be generated. In principle, further magnetic field lines may exist, which in some areas outside the magnetic flux conducting unit 34 run.
Die von dem Permanentmagneten 33 erzeugten Magnetfeldlinien 41 durchsetzen die Phasenverstelleinheit 18, das Verstellgetriebe 11 und die Einstelleinheit 30. Ausgehend von dem Permanentmagneten 33 durchsetzt der magnetische Fluss zunächst das Jochelement 29. Das Koppelelement 23 grenzt unmittelbar an das Jochelement 29 an, wodurch der magnetische Fluss von dem Jochelement 29 in das Koppelelement 23 weitergeleitet wird. Ausgehend von dem Koppelelement 23 wird der magnetische Fluss durch das Koppelelement 25 in das Verstellgetriebeelement 13 geleitet. Anschließend durchsetzt der magnetische Fluss die beiden Magnetelemente 31, 32 der Einstelleinheit 30. Das Magnetelement 32 grenzt unmittelbar an den Rotor 22 der Koppeleinheit 20 an, durch dessen radial inneres Teilstück der magnetische Fluss in das Koppelelement 26 geleitet wird. Ausgehend von dem Koppelelement 26 wird der magnetische Fluss durch das Koppelelement 24 geleitet, welches unmittelbar an das Jochelement 29 angrenzt. Das Jochelement 29 wiederum leitet den magnetischen Fluss dem Permanentmagneten 33 zu, wodurch der Kreis des magnetischen Flusses vollständig geschlossen ist.The of the permanent magnet 33 generated magnetic field lines 41 enforce the Phasenverstelleinheit 18 , the adjusting gear 11 and the adjustment unit 30 , Starting from the permanent magnet 33 The magnetic flux first passes through the yoke element 29 , The coupling element 23 immediately adjoins the yoke element 29 , whereby the magnetic flux from the yoke element 29 in the coupling element 23 is forwarded. Starting from the coupling element 23 the magnetic flux through the coupling element 25 in the adjusting element 13 directed. Subsequently, the magnetic flux passes through the two magnetic elements 31 . 32 the adjustment unit 30 , The magnetic element 32 is directly adjacent to the rotor 22 the coupling unit 20 on, by the radially inner portion of the magnetic flux in the coupling element 26 is directed. Starting from the coupling element 26 the magnetic flux through the coupling element 24 passed, which directly to the yoke element 29 borders. The yoke element 29 in turn conducts the magnetic flux to the permanent magnet 33 to, whereby the circle of the magnetic flux is completely closed.
Der Stator 21, dessen Jochelement 29 damit einen Teil der Magnetflussleiteinheit 34 ausbildet, ist somit teilweise der Magnetflussleiteinheit 34 zugeordnet. Weiter ist der Magnetflussleiteinheit 34 das Verstellgetriebeelement 12 des Verstellgetriebes 11 zugeordnet. Zudem bilden die beiden Magnetelemente 31, 32 der Einstelleinheit 30 einen Teil der Magnetflussleiteinheit 34 aus. Ferner ist der Rotor 22 der Koppeleinheit 20 teilweise der Magnetflussleiteinheit 34 zugeordnet. Außerdem sind die vier Koppelemente 23, 24, 25, 26 der Magnetflussleiteinheit 34 zugeordnet.The stator 21 whose yoke element 29 so that part of the magnetic flux guide 34 thus forms part of the Magnetflussleiteinheit 34 assigned. Next is the magnetic flux guide 34 the adjusting element 12 of the variable speed gearbox 11 assigned. In addition, the two magnetic elements 31 . 32 the adjustment unit 30 a part of the magnetic flux guide unit 34 out. Further, the rotor 22 the coupling unit 20 partly the magnetic flux guide unit 34 assigned. In addition, the four coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 the magnetic flux guide unit 34 assigned.
Die Koppelelemente 23, 25 weisen unabhängig von einem Betriebszustand der Koppeleinheit 20 stets einen Kontakt auf. Das Teilstück des Rotors 22, der das Koppelelement 25 ausbildet, ist gegenüber dem ersten Verstellgetriebeelement 12 gleitgelagert. Der Rotor 22 und das erste Verstellgetriebeelement 12 sind im Bereich des Koppelelements 25 magnetisch miteinander verbunden. Das Verstellgetriebeelement 12 bildet das erste Magnetelement 31 der Einstelleinheit 30 aus. Das Magnetelement 31 und das Magnetelement 32 sind über eine gemeinsame Kontaktfläche ebenfalls magnetisch miteinander verbindbar. Das Magnetelement 32 ist auf dem Rotor 22 gleitgelagert und ist somit mit dem Teilstück des Rotors 22, der das Koppelelement 26 ausbildet, magnetisch verbunden. Die Koppelelemente 24, 26 wiederum weisen unabhängig von einem Betriebszustand der Koppeleinheit 20 stets einen Kontakt auf. Die Magnetflussleiteinheit 34 ist damit in einem Betriebszustand, in dem die beiden Magnetelemente 31, 32 eine Kontaktfläche größer als Null aufweisen, magnetisch geschlossen. Der magnetische Widerstand der Magnetflussleiteinheit 34 ist über die gemeinsame Kontaktfläche der Magnetelemente 31, 32 mittels der Einstelleinheit 30 einstellbar. Die Magnetelemente 31, 32 können dabei vollständig voneinander getrennt werden, d. h. mittels der Magnetelemente 31, 32 ist auch eine Unterbrechung des magnetischen Flusses durch die Magnetelemente 31, 32 einstellbar.The coupling elements 23 . 25 have independent of an operating state of the coupling unit 20 always contact me. The section of the rotor 22 that the coupling element 25 forms, is opposite to the first Verstellgetriebeelement 12 plain bearing. The rotor 22 and the first Verstellgetriebeelement 12 are in the region of the coupling element 25 magnetically connected to each other. The adjusting element 12 forms the first magnetic element 31 the adjustment unit 30 out. The magnetic element 31 and the magnetic element 32 are also magnetically connected to each other via a common contact surface. The magnetic element 32 is on the rotor 22 sliding bearing and is thus with the section of the rotor 22 that the coupling element 26 trains, magnetically connected. The coupling elements 24 . 26 again have independent of an operating state of the coupling unit 20 always contact me. The magnetic flux guide unit 34 is thus in an operating condition in which the two magnetic elements 31 . 32 have a contact area greater than zero, magnetically closed. The magnetic resistance of the magnetic flux guide unit 34 is about the common contact surface of the magnetic elements 31 . 32 by means of the adjustment unit 30 adjustable. The magnetic elements 31 . 32 can be completely separated from each other, ie by means of the magnetic elements 31 . 32 is also an interruption of the magnetic flux through the magnetic elements 31 . 32 adjustable.
Die Koppeleinheit 20 und die Magnetelemente 31, 32 sind in Bezug auf die Magnetfeldlinien 41 magnetisch in Reihe angeordnet. Die Magnetfeldlinien durchsetzen nacheinander die Koppelelemente 23, 25, die beiden Magnetelemente 31, 32 und die Koppelelemente 24, 26. Die Magnetelemente 31, 32 sind dabei als Magnetflussleitelemente ausgebildet. Sie sind aus einem magnetisch weichen Material gefertigt. Das von dem Permanentmagneten 33 erzeugte Magnetfeld weist einen magnetischen Fluss auf, der mittels der Magnetelemente 31, 32 definiert, durch die Einstelleinheit 30 geleitet wird. Das Verstellgetriebeelement 12 ist über die Koppelelemente 23, 24 des Stators 21 und die Koppelelemente 25, 26 des Rotors 22 in Bezug auf die Magnetelemente 31, 32 magnetisch in Reihe angeordnet. Entlang der Magnetfeldlinien 41 sind die Koppelelemente 23, 24 des Stators 21 mittels des Verstellgetriebeelements 12 und der Magnetelemente 31, 32 magnetische miteinander verbindbar.The coupling unit 20 and the magnetic elements 31 . 32 are in terms of the magnetic field lines 41 arranged magnetically in series. The magnetic field lines successively enforce the coupling elements 23 . 25 , the two magnetic elements 31 . 32 and the coupling elements 24 . 26 , The magnetic elements 31 . 32 are designed as Magnetflussleitelemente. They are made of a magnetically soft material. That of the permanent magnet 33 generated magnetic field has a magnetic flux by means of the magnetic elements 31 . 32 defined by the adjustment unit 30 is directed. The adjusting element 12 is via the coupling elements 23 . 24 of the stator 21 and the coupling elements 25 . 26 of the rotor 22 with respect to the magnetic elements 31 . 32 arranged magnetically in series. Along the magnetic field lines 41 are the coupling elements 23 . 24 of the stator 21 by means of the adjusting element 12 and the magnetic elements 31 . 32 magnetic connectable to each other.
Zur Verstellung der Magnetkraft umfasst die Einstelleinheit 30 eine Verstellaktuatorik 35, die die beiden Magnetelemente 31, 32 gegeneinander verschiebt. Die Verstellaktuatorik 35 ist an die beiden Verstellgetriebeelemente 12, 13 gekoppelt. Sie verschiebt die beiden Magnetelemente 31, 32 gegeneinander, wenn sich die durch die Verstellgetriebeelemente 12, 13 definierte Phasenlage ändert. Die Größe der Kontaktfläche der beiden Magnetelemente 31, 32 ist mittels der Verstellaktuatorik 35 der Einstelleinheit 30 veränderbar. Die Einstelleinheit 30 stellt die Größe der Kontaktfläche in Abhängigkeit von der Phasenlage ein.To adjust the magnetic force comprises the adjustment 30 an adjustment actuator 35 containing the two magnetic elements 31 . 32 shifting against each other. The adjustment actuator 35 is to the two Verstellgetriebeelemente 12 . 13 coupled. It shifts the two magnetic elements 31 . 32 against each other when passing through the Verstellgetriebeelemente 12 . 13 defined phase position changes. The size of the contact surface of the two magnetic elements 31 . 32 is by means of Verstellaktuatorik 35 the adjustment unit 30 variable. The adjustment unit 30 adjusts the size of the contact surface as a function of the phase position.
Die Verstellaktuatorik 35 der ersten Einstelleinheit 30 ist steuerungsunabhängig. Die Verstellaktuatorik 35 regelt die Phasenlage selbstständig auf die Grundphasenlage ein. Die Verstellaktuatorik 35 ist dabei insbesondere von der Magnetfeldeinheit 46 unabhängig. Zur Verstellung der Magnetelemente 31, 32 stellt die Verstellaktuatorik 35 eine Betätigungskraft ein, die unabhängig von dem magnetischen Fluss ist, der von der Magnetfeldeinheit 46 erzeugt wird. Mittels der Verstellaktuatorik 35 können die Magnetelemente 31, 32 auch dann gegeneinander verschoben werden, wenn der magnetische Fluss, der die Magnetelemente 31, 32 durchsetzt, gleich Null ist.The adjustment actuator 35 the first adjustment unit 30 is independent of control. The adjustment actuator 35 independently adjusts the phase angle to the basic phase position. The adjustment actuator 35 is in particular of the magnetic field unit 46 independently. For adjustment of the magnetic elements 31 . 32 represents the Verstellaktuatorik 35 an actuation force that is independent of the magnetic flux coming from the magnetic field unit 46 is produced. By means of Verstellaktuatorik 35 can the magnetic elements 31 . 32 also be shifted against each other when the magnetic flux, the magnetic elements 31 . 32 interspersed, is equal to zero.
Die beiden Magnetelemente 31, 32 sind teilweise keilförmig ausgebildet. Das erste Magnetelement 31 umfasst einen Kontaktflächenbereich 36, der um einen Winkel von ca. 25 Grad gegen eine Verstellrichtung der Magnetelemente 31, 32 verkippt ist. Weiter umfasst das Magnetelement 31 einen Kontaktflächenbereich 37, der entlang der Verstellrichtung orientiert ist. Das zweite Magnetelement 32 umfasst ebenfalls einen gegen die Verstellrichtung verkippten Kontaktflächenbereich 38 und einen entlang der Verstellrichtung orientierten Kontaktflächenbereich 39. Die Kontaktflächenbereiche 36, 38 und die Kontaktflächenbereiche 37, 39 können jeweils miteinander in Kontakt gebracht werden. Die Kontaktfläche der beiden Magnetelemente 31, 32 ist als ein Bereich ausgebildet, in dem sich die Magnetelemente 31, 32, berühren, d. h. ein Bereich, in dem die Kontaktflächenbereiche 36, 37 mit den Kontaktflächenbereichen 38, 39 teilweise oder vollständig in Kontakt stehen. Zur Einstellung der Notlaufphasenlage verändert die Einstelleinheit 30 die Größe der Kontaktfläche. Die Größe der Kontaktfläche ist mittels der Verstellaktuatorik 35 der Einstelleinheit 30 einstellbar. Zur Veränderung der Kontaktfläche verschiebt die Verstellaktuatorik 35 die beiden Magnetelemente 31, 32 gegeneinander. Die Verstellrichtung der Magnetelemente 31, 32 ist dabei parallel zu der Hauptrotationsachse 15 der Stellvorrichtung orientiert.The two magnetic elements 31 . 32 are partially wedge-shaped. The first magnetic element 31 includes a contact surface area 36 , which is at an angle of about 25 degrees against an adjustment of the magnetic elements 31 . 32 is tilted. Furthermore, the magnetic element comprises 31 a contact surface area 37 which is oriented along the direction of adjustment. The second magnetic element 32 also includes a tilted against the adjustment contact surface area 38 and a contact surface area oriented along the displacement direction 39 , The contact surface areas 36 . 38 and the contact surface areas 37 . 39 can each be brought into contact with each other. The contact surface of the two magnetic elements 31 . 32 is formed as a region in which the magnetic elements 31 . 32 , touching, ie an area in which the contact surface areas 36 . 37 with the contact surface areas 38 . 39 partially or completely in contact. The setting unit changes to set the emergency running phase position 30 the size of the contact area. The size of the contact surface is by means of Verstellaktuatorik 35 the adjustment unit 30 adjustable. To change the contact surface displaces the Verstellaktuatorik 35 the two magnetic elements 31 . 32 up to today. The adjustment of the magnetic elements 31 . 32 is parallel to the main axis of rotation 15 the adjusting device oriented.
Die Verstellaktuatorik 35 bildet eine Verstellmechanik aus, die die Änderung der Phasenlage mechanisch in eine Verstellung der zwei Magnetelemente 31, 32 umsetzt. Zur Verstellung der beiden Magnetelemente 31, 32 weist die Verstellaktuatorik 35 der Einstelleinheit 30 ein Betätigungselement 40 auf. Das Betätigungselement 40 ist entlang seiner Betätigungsrichtung 45 mit dem Magnetelement 32 gekoppelt. Das Betätigungselement 40 ist als ein verschiebbarer Druckstift ausgebildet, der gegen das zweite Verstellgetriebeelement 13 gelagert ist. Das Betätigungselement 40 durchsetzt das erste Verstellgetriebeelement 12, gegen das das Betätigungselement 40 axial verschiebbar gelagert ist. Das Betätigungselement 40 ist durch die Planetenräder 19 hindurchgeführt. Es ist innerhalb des ersten Verstellgetriebeelements 12 gleitgelagert. Die Betätigungsrichtung 45, entlang der das Betätigungselement 40 verschiebbar ist, ist dabei parallel zu der Hauptrotationsachse 15 der Stellvorrichtung orientiert.The adjustment actuator 35 forms an adjustment mechanism that mechanically changes the phase position in an adjustment of the two magnetic elements 31 . 32 implements. For adjusting the two magnetic elements 31 . 32 has the Verstellaktuatorik 35 the adjustment unit 30 an actuator 40 on. The actuator 40 is along its direction of actuation 45 with the magnetic element 32 coupled. The actuator 40 is designed as a displaceable pressure pin, which is against the second Verstellgetriebeelement 13 is stored. The actuator 40 passes through the first Verstellgetriebeelement 12 against which the actuator 40 is mounted axially displaceable. The actuator 40 is through the planetary gears 19 passed. It is within the first Verstellgetriebeelements 12 plain bearing. The actuation direction 45 along which the actuator 40 is displaceable, is parallel to the main axis of rotation 15 the adjusting device oriented.
Das erste Magnetelement 31 ist einstückig mit dem Verstellgetriebeelement 12 ausgebildet. Das Magnetelement 31 ist somit axial fixiert. Das Betätigungselement 40 ist entlang seiner Betätigungsrichtung 45 mit dem zweiten Magnetelement 32 gekoppelt. Das Magnetelement 32 ist axial verschiebbar gegenüber dem Verstellgetriebeelement 12 angeordnet. Zur Verstellung der Phasenlage wird das zweite Magnetelement 32 entlang der Hauptrotationsachse 15 axial verschoben.The first magnetic element 31 is integral with the Verstellgetriebeelement 12 educated. The magnetic element 31 is thus fixed axially. The actuator 40 is along its direction of actuation 45 with the second magnetic element 32 coupled. The magnetic element 32 is axially displaceable relative to the adjusting element 12 arranged. To adjust the phase position, the second magnetic element 32 along the main axis of rotation 15 moved axially.
Weiter umfasst die Verstellaktuatorik 35 der Einstelleinheit 30 ein Thermoelement 42. Mittels des Thermoelements 42 verändert die Einstelleinheit 30 die Grundphasenlage in Abhängigkeit von einem als die Betriebstemperatur ausgebildeten Betriebsparameter. Das Thermoelement 42 weist eine zur Einstellung der Phasenlage vorgesehene Geometrie auf, die sich in Abhängigkeit von einer Betriebstemperatur verändert. Die Grundphasenlage wird mittels der Temperaturabhängigkeit der Geometrie des Thermoelements 42 eingestellt. Das Thermoelement 42 bildet eine Schrägfläche 43 aus, mittels der eine Änderung der Phasenlage in eine axiale Verstellung des Betätigungselements 40 umgesetzt wird. Das Thermoelement 42 ist fest mit dem zweiten Verstellgetriebeelement 13 verbunden. Die Schrägfläche 43 ist auf dem zweiten Verstellgetriebeelement 13 angeordnet. Die Schrägfläche 43 setzt eine Änderung der Phasenlage direkt in die mechanische Verstellung der Magnetelemente 31, 32 um.Next comprises the Verstellaktuatorik 35 the adjustment unit 30 a thermocouple 42 , By means of the thermocouple 42 changes the setting unit 30 the basic phase position as a function of an operating parameter designed as the operating temperature. The thermocouple 42 has a geometry provided for adjusting the phase position, which changes as a function of an operating temperature. The basic phase position is determined by the temperature dependence of the geometry of the thermocouple 42 set. The thermocouple 42 forms an inclined surface 43 from, by means of a change in the phase position in an axial adjustment of the actuating element 40 is implemented. The thermocouple 42 is fixed to the second Verstellgetriebeelement 13 connected. The inclined surface 43 is on the second Verstellgetriebeelement 13 arranged. The inclined surface 43 sets a change in the phase position directly into the mechanical adjustment of the magnetic elements 31 . 32 around.
Die Schrägfläche 43 bildet eine Verstellrampe 44 aus, deren Höhe entlang einer Verstellung der Phasenlage in Richtung spät abnimmt. Das axial verschiebbar gelagerte Betätigungselement 40 ist entlang seiner Betätigungsrichtung 45 mit dem Thermoelement 42 gekoppelt. Bei einer Verstellung der Phasenlage verdrehen sich die Verstellgetriebeelemente 12, 13 relativ zueinander, wodurch das Betätigungselement 40 auf der mittels des Thermoelements 42 ausgebildeten Schrägfläche 43 verfährt. Das Thermoelement 42 setzt eine Änderung der Phasenlage in eine lineare Bewegung des Betätigungselements 40 um.The inclined surface 43 forms an adjustment ramp 44 whose height decreases along an adjustment of the phase position in the direction of late. The axially displaceably mounted actuator 40 is along its direction of actuation 45 with the thermocouple 42 coupled. When adjusting the phase position, the adjusting gear elements rotate 12 . 13 relative to each other, whereby the actuator 40 on the means of the thermocouple 42 trained bevel 43 moves. The thermocouple 42 sets a change in the phase position in a linear movement of the actuating element 40 around.
Durch das in Umfangsrichtung gerichtete Verfahren des Betätigungselements 40 auf der Schrägfläche 43 verschiebt das Thermoelement 42 das Betätigungselement 40 in axialer Richtung. Bei einer Verstellung der Phasenlage von früh in Richtung spät bewegt die Schrägfläche 43 das Betätigungselement 40 axial in Richtung des zweiten Verstellgetriebeelements 13. Bei einer Verstellung der Phasenlage von spät in Richtung früh bewegt die Schrägfläche 43 das Betätigungselement 40 axial in Richtung des ersten Verstellgetriebeelements 12.By the circumferentially directed method of the actuating element 40 on the slanted surface 43 moves the thermocouple 42 the actuator 40 in the axial direction. With an adjustment of the phase angle from early to late moves the inclined surface 43 the actuator 40 axially in the direction of the second adjusting element 13 , With an adjustment of the phase position from late toward early moves the inclined surface 43 the actuator 40 axially in the direction of the first Verstellgetriebeelements 12 ,
Das Thermoelement 42 ist als ein Bimetallelement ausgebildet. Das Bimetallelement ist als ein Bimetallblech ausgeformt, dessen Haupterstreckungsrichtung in Umfangsrichtung gerichtet ist. Das Thermoelement 42 weist bei verschiedenen Betriebstemperaturen unterschiedliche Formen auf. Das Thermoelement 42 verändert eine in Umfangsrichtung gerichtete Steigung der Schrägfläche 43 in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur.The thermocouple 42 is formed as a bimetallic element. The bimetallic element is formed as a bimetallic sheet whose main extension direction is directed in the circumferential direction. The thermocouple 42 has different shapes at different operating temperatures. The thermocouple 42 changes a circumferentially directed slope of the inclined surface 43 depending on the operating temperature.
Zur Ausbildung der Schrägfläche 43 ist das als Bimetallblech ausgeformte Thermoelement 42 mit einem Ende an dem zweiten Verstellgetriebeelement 13 befestigt. Das Ende, an dem das Thermoelement 42 mit dem zweiten Verstellgetriebeelement 13 verbunden ist, ist in Richtung der Verstellung der Phasenlage nach früh gerichtet. In einem kalten Betriebszustand ist das Thermoelement 42 in Richtung des ersten Verstellgetriebeelements 12 verformt. Die Schrägfläche 43 weist in dem kalten Betriebszustand eine große Steigung auf. Ein Abstand zwischen einem dem befestigten Ende des Thermoelements 42 abgewandten Ende und dem zweiten Verstellgetriebeelement 13 ist in dem kalten Betriebszustand maximal. Der Abstand wird geringer, wenn die Betriebstemperatur höher wird. In einem warmen Betriebszustand bildet das Thermoelement 42 eine flachere Rampe aus. Das Thermoelement 42 verändert einen Verstellbereich des Betätigungselements 40, um den das Betätigungselement 40 bei einer maximalen Verstellung der Phasenlage verschoben wird, in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur. Der Verstellbereich wird kleiner, wenn die Betriebstemperatur höher wird. In einem kalten Betriebszustand trennt das Thermoelement 42 die Magnetelemente 31, 32 der Einstelleinheit 30 abhängig von der Phasenlage teilweise oder vollständig voneinander. Im warmen Betriebszustand sind die Magnetelemente 31, 32 immer vollständig miteinander verbunden.For the formation of the inclined surface 43 is the formed as bimetallic sheet thermocouple 42 with one end on the second Verstellgetriebeelement 13 attached. The end where the thermocouple 42 with the second adjusting element 13 is connected, is directed in the direction of the adjustment of the phase position to early. In a cold operating condition is the thermocouple 42 in the direction of the first Verstellgetriebeelements 12 deformed. The inclined surface 43 has a large pitch in the cold operating condition. A distance between a fixed end of the thermocouple 42 opposite end and the second Verstellgetriebeelement 13 is maximum in the cold operating condition. The distance decreases as the operating temperature becomes higher. In a warm operating condition, the thermocouple forms 42 a flatter ramp out. The thermocouple 42 changes an adjustment of the actuator 40 to which the actuator 40 is shifted at a maximum adjustment of the phase position, depending on the operating temperature. The adjustment range becomes smaller as the operating temperature becomes higher. In a cold operating state, the thermocouple separates 42 the magnetic elements 31 . 32 the adjustment unit 30 Depending on the phase position partially or completely from each other. In warm operation, the magnetic elements 31 . 32 always completely connected.
Das Thermoelement 42 verschiebt das Betätigungselement 40 im kalten Betriebszustand winkelabhängig axial in Richtung des ersten Verstellgetriebeelements 12. Im warmen Betriebszustand verschiebt das Thermoelement 42 das Betätigungselement 40 nicht axial in Richtung des ersten Verstellgetriebeelements 12. Das Thermoelement 42 gibt dadurch für unterschiedliche Betriebstemperaturen, bei denen die Brennkraftmaschine betrieben werden kann, jeweils einen definierten Grundphasenwinkel vor.The thermocouple 42 moves the actuator 40 in the cold operating condition angle-dependent axially in the direction of the first Verstellgetriebeelements 12 , In warm operation, the thermocouple shifts 42 the actuator 40 not axially in the direction of the first Verstellgetriebeelements 12 , The thermocouple 42 This in each case predefines a defined basic phase angle for different operating temperatures at which the internal combustion engine can be operated.
Eine Veränderung der axialen Position des Betätigungselements 40 bewirkt eine Verschiebung der Magnetelemente 31, 32 gegeneinander. Die Schrägfläche 43 der Einstelleinheit 30 setzt somit eine Änderung der Phasenlage in eine Verstellung der Magnetelemente 31, 32 um. Durch die Verstellung der Magnetelemente 31, 32 ändert sich die Größe der Kontaktfläche zwischen den beiden Magnetelementen 31, 32. Mittels der Schrägfläche 43 ist damit ein magnetischer Widerstand einstellbar, den die Magnetflussleiteinheit 34 dem magnetischen Fluss entgegensetzt. Über die mittels des Thermoelements 42 gegeneinander verstellbaren Magnetelemente 31, 32 ist der magnetische Fluss, der die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 der Koppeleinheit 20 durchsetzt, und damit die Magnetkraft zwischen den Koppelelementen 23, 24, 25, 26 mechanisch direkt veränderbar. Durch das Thermoelement 42 ist der mechanisch eingestellte magnetische Widerstand der Magnetflussleiteinheit 34 temperaturabhängig.A change in the axial position of the actuator 40 causes a displacement of the magnetic elements 31 . 32 up to today. The inclined surface 43 the adjustment unit 30 thus sets a change in the phase position in an adjustment of the magnetic elements 31 . 32 around. By adjusting the magnetic elements 31 . 32 the size of the contact surface between the two magnetic elements changes 31 . 32 , By means of the inclined surface 43 is thus a magnetic resistance adjustable, the magnetic flux guide 34 opposes the magnetic flux. About by means of the thermocouple 42 mutually adjustable magnetic elements 31 . 32 is the magnetic flux that is the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 the coupling unit 20 passes through, and thus the magnetic force between the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 mechanically changeable directly. Through the thermocouple 42 is the mechanically adjusted magnetic resistance of the magnetic flux guide unit 34 temperature dependent.
Ist die Phasenlage in Richtung spät verstellt, ist die Kontaktfläche zwischen den beiden Magnetelementen 31, 32 groß. Der magnetische Widerstand, der dem von dem Permanentmagneten 33 bereitgestellten magnetischen Fluss entgegensteht, ist somit klein. Damit ist der magnetische Fluss, der die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 der Koppeleinheit 20 durchsetzt, groß, wodurch die von der Koppeleinheit 20 bereitgestellte Bremskraft ebenfalls groß wird. Die Einstelleinheit 30 stellt damit eine Bremskraft ein, durch die die Phasenlage in Richtung früh verstellt wird (vgl. 1).If the phase position is adjusted in the direction of late, the contact surface between the two magnetic elements 31 . 32 large. The magnetic resistance of that of the permanent magnet 33 provided magnetic flux is thus small. This is the magnetic flux that is the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 the coupling unit 20 interspersed, large, causing the coupling unit 20 provided braking force is also large. The adjustment unit 30 thus sets a braking force, by which the phase position is adjusted in the direction of early (cf. 1 ).
Ist die Phasenlage in Richtung früh verstellt, ist die Kontaktfläche zwischen den beiden Magnetelementen 31, 32 klein. Der magnetische Widerstand, der dem von dem Permanentmagneten 33 bereitgestellten magnetischen Fluss entgegensteht, ist somit groß. Damit ist der magnetische Fluss, der die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 der Koppeleinheit 20 durchsetzt, klein, wodurch die von der Koppeleinheit 20 bereitgestellte Bremskraft ebenfalls klein wird. Die Einstelleinheit 30 stellt damit eine Bremskraft ein, durch die die Phasenlage in Richtung spät verstellt wird (vgl. 3).If the phase position is adjusted in the direction of early, the contact surface between the two magnetic elements 31 . 32 small. The magnetic resistance of that of the permanent magnet 33 is opposed to provided magnetic flux is thus large. This is the magnetic flux that is the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 the coupling unit 20 interspersed, small, causing the coupling unit 20 Provided braking force is also small. The adjustment unit 30 thus sets a braking force by which the phase position is adjusted in the direction of late (see. 3 ).
Da die beiden Koppelelemente 23, 25 und die beiden Koppelelemente 24, 26 der Koppeleinheit 20 lediglich gemeinsam betätigbar sind, bilden die vier Koppelelemente 23, 24, 25, 26 die eine Koppeleinheit 20 aus. Die Einstelleinheit 30 kann mittels der Magnetelemente 31, 32 die Reibkraft der Koppeleinheit 20 verändern. Die Einstelleinheit 30 stellt die Grundphasenlage ein, indem sie die Bremskraft der Koppeleinheit 20 der Phasenverstelleinheit 18 verändert. Die Koppeleinheit 20 ist für die Phasenverstelleinheit 18 und die Einstelleinheit 30 vorgesehen. Die Stellvorrichtung weist lediglich die eine Koppeleinheit 20 auf.Since the two coupling elements 23 . 25 and the two coupling elements 24 . 26 the coupling unit 20 can only be operated together, form the four coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 the one coupling unit 20 out. The adjustment unit 30 can by means of the magnetic elements 31 . 32 the frictional force of the coupling unit 20 change. The adjustment unit 30 Sets the basic phase position by the braking force of the coupling unit 20 the phase adjustment unit 18 changed. The coupling unit 20 is for the phase adjustment unit 18 and the adjustment unit 30 intended. The adjusting device has only one coupling unit 20 on.
In einem Betriebszustand, in dem für das dritte Verstellgetriebeelement 14 eine Drehzahl eingestellt ist, die gleich groß ist wie eine Drehzahl des ersten Verstellgetriebeelements 12, wird eine aktuell eingestellte Phasenlage zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle 10 konstant gehalten. In einem Betriebszustand, in dem die Drehzahl des dritten Verstellgetriebeelements 14 größer ist als die Drehzahl des ersten Verstellgetriebeelements 12, wird die Phasenlage der Nockenwelle 10 in Richtung spät verstellt. In einem Betriebszustand, in dem die Drehzahl des dritten Verstellgetriebeelements 14 kleiner ist als die Drehzahl des ersten Verstellgetriebeelements 12, wird die Phasenlage der Nockenwelle 10 in Richtung früh verstellt.In an operating state, in which for the third Verstellgetriebeelement 14 a speed is set which is equal to a speed of the first Verstellgetriebeelements 12 , A currently set phase position between the crankshaft and the camshaft 10 kept constant. In an operating state in which the speed of the third Verstellgetriebeelements 14 is greater than the speed of the first Verstellgetriebeelements 12 , the phase angle of the camshaft 10 delayed in the direction of late. In an operating state in which the speed of the third Verstellgetriebeelements 14 is smaller than the rotational speed of the first Verstellgetriebeelements 12 , the phase angle of the camshaft 10 moved towards early.
Zur Verstellung der Phasenlage in Richtung spät wird die Koppeleinheit 20 geöffnet. Die Nockenwelle 10 weist während einem Betrieb ein, beispielsweise durch Lagerstellen der Nockenwelle 10 bedingtes, Schleppmoment auf, mittels dem die Nockenwelle 10 in Richtung spät verstellt wird. Ist die Koppeleinheit 20 geöffnet, wird die Drehzahl des dritten Verstellgetriebeelements 14 durch das Schleppmoment der Nockenwelle 10 größer werden als die Drehzahl des ersten Verstellgetriebeelements 12. Die Nockenwelle 10 wird damit in Richtung spät verstellt.To adjust the phase in the direction of late, the coupling unit 20 open. The camshaft 10 during operation, for example, by bearings of the camshaft 10 conditional, drag torque on, by means of which the camshaft 10 is retarded towards late. Is the coupling unit 20 opened, the speed of the third Verstellgetriebeelements 14 by the drag torque of the camshaft 10 greater than the speed of the first Verstellgetriebeelements 12 , The camshaft 10 is thus adjusted in the direction of late.
Zur Beibehaltung der aktuellen Phasenlage stellt die Phasenverstelleinheit 18 mittels der Magnetaktuatorik 27 der zweiten Einstelleinheit 47 eine Magnetfeldstärke ein, dessen Magnetkraft genau eine erforderliche Bremskraft in der Koppeleinheit 20 bewirkt. Die Bremskraft wird dabei auf einen Wert eingeregelt, bei dem die Drehzahl des dritten Verstellgetriebeelements 14 gleich groß ist wie die Drehzahl des ersten Verstellgetriebeelements 12 (vgl. 2).To maintain the current phase position, the Phasenverstelleinheit 18 by means of Magnetaktuatorik 27 the second adjustment unit 47 a magnetic field strength whose magnetic force is exactly a required braking force in the coupling unit 20 causes. The braking force is adjusted to a value at which the speed of the third Verstellgetriebeelements 14 is the same size as the speed of the first Verstellgetriebeelements 12 (see. 2 ).
Zur Verstellung der Phasenlage in Richtung früh wird die Koppeleinheit 20 geschlossen. Die Drehzahl des dritten Verstellgetriebeelements 14 wird kleiner als die Drehzahl des ersten Verstellgetriebeelements 12. Damit wird die Drehzahl des zweiten Verstellgetriebeelements 13 größer als die Drehzahl des ersten Verstellgetriebeelements 12, wodurch die Nockenwelle 10 in Richtung früh verstellt wird.To adjust the phase in the direction early, the coupling unit 20 closed. The speed of the third Verstellgetriebeelements 14 is smaller than the rotational speed of the first Verstellgetriebeelements 12 , This is the speed of the second Verstellgetriebeelements 13 greater than the speed of the first Verstellgetriebeelements 12 , causing the camshaft 10 is moved in the direction of early.
In dem Fail-Safe-Betriebsmodus regelt die Einstelleinheit 30 die Phasenlage der Nockenwelle 10 mechanisch auf die Grundphasenlage ein. Zur Einstellung der Notlaufphasenlage verändert die Einstelleinheit 30 die Bremskraft der Koppeleinheit 20 der Phasenverstelleinheit 18. Durch das Thermoelement 42 entspricht die Grundphase stets einer der Betriebstemperatur angepassten Notlaufphasenlage. Die Einstelleinheit 30 regelt in dem Fail-Safe-Betriebsmodus die Phasenlage selbstständig mechanisch auf die Notlaufphasenlage ein. In dem Fail-Safe-Betriebsmodus ist die Magnetaktuatorik 27 der zweiten Einstelleinheit 47 unbestromt. Die Grundphasenlage wird über die Einstelleinheit 30 eingestellt, die mittels der Magnetelemente 31, 32 einen zur Einstellung der entsprechenden Bremskraft notwendigen magnetischen Fluss einstellt.In the fail-safe mode of operation, the adjustment unit controls 30 the phase angle of the camshaft 10 mechanically on the ground phase position. The setting unit changes to set the emergency running phase position 30 the braking force of the coupling unit 20 the phase adjustment unit 18 , Through the thermocouple 42 The basic phase always corresponds to an operating phase adapted emergency running phase position. The adjustment unit 30 independently regulates the phase position mechanically in the fail-safe operating mode to the emergency running phase position. In the fail-safe operating mode is the Magnetaktuatorik 27 the second adjustment unit 47 energized. The basic phase position is via the setting unit 30 adjusted by means of the magnetic elements 31 . 32 adjusts a necessary to adjust the corresponding braking force magnetic flux.
Die Einstelleinheit 30 regelt die Phasenlage mittels der Magnetelemente 31, 32. Ist die Phasenlage ausgehend von der Grundphasenlage in Richtung früh verstellt, bewirken die Magnetelemente 31, 32 eine Verringerung des magnetischen Flusses durch die Koppelelemente 23, 24, 25, 26, wodurch die Bremskraft der Koppeleinheit 20 reduziert wird. Die Einstelleinheit 30 verstellt die Phasenlage mechanisch in Richtung spät. Ist die Phasenlage ausgehend von der Grundphasenlage in Richtung spät verstellt, bewirken die Magnetelemente 31, 32 eine Erhöhung des magnetischen Flusses durch die Koppelelemente 23, 24, 25, 26, wodurch die Bremskraft der Koppeleinheit 20 vergrößert wird. Die Einstelleinheit 30 verstellt die Phasenlage mechanisch in Richtung früh. Die Einstelleinheit 30 regelt die Phasenlage dabei selbstständig, d. h. unabhängig von einer externen elektronischen Steuerung oder Regelung, beständig auf die Grundphasenlage ein.The adjustment unit 30 regulates the phase position by means of the magnetic elements 31 . 32 , If the phase position, starting from the basic phase position, is adjusted in the direction of the early direction, the magnetic elements effect 31 . 32 a reduction of the magnetic flux through the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 , whereby the braking force of the coupling unit 20 is reduced. The adjustment unit 30 adjusts the phase position mechanically towards late. If the phase position, starting from the base phase position, is adjusted in the direction of late, the magnetic elements effect 31 . 32 an increase in the magnetic flux through the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 , whereby the braking force of the coupling unit 20 is enlarged. The adjustment unit 30 mechanically adjusts the phase angle in the direction of early. The adjustment unit 30 independently regulates the phase position, ie independent of an external electronic control or regulation, constantly on the basic phase position.
In dem Normal-Betriebsmodus, bei mittleren Temperaturen, regelt die erste Einstelleinheit 30 die Phasenlage der Nockenwelle 10 mechanisch zunächst auf die Grundphasenlage ein. Die Grundphasenlage entspricht der Notlaufphasenlage, die eingestellt wird, wenn für die Magnetaktuatorik 27 ein Magnetfeld von Null eingestellt ist. Die zweite Einstelleinheit 47 überlagert dann die Grundphasenlage mit einem Verstellwinkel. Die Phasenlage, die sich damit einstellt, ist aus der Grundphasenlage und dem Verstellwinkel zusammengesetzt. Die Veränderung der Grundphasenlage durch die erste Einstelleinheit 30, beispielsweise aufgrund einer Änderung der Betriebstemperatur, ist unabhängig von einer Veränderung des Verstellwinkels durch die zweite Einstelleinheit 47, beispielsweise aufgrund einer Änderung eines angeforderten Motormoments.In the normal operating mode, at medium temperatures, the first setting unit controls 30 the phase angle of the camshaft 10 mechanically first on the ground phase position. The basic phase position corresponds to the Notlaufphasenlage, which is set when for the Magnetaktuatorik 27 a magnetic field is set from zero. The second adjustment unit 47 then superimposes the basic phase position with an adjustment angle. The phasing that occurs is composed of the basic phase position and the displacement angle. The change of the basic phase position by the first adjustment unit 30 , For example, due to a change in the operating temperature, is independent of a change in the adjustment angle by the second adjustment unit 47 For example, due to a change in a requested engine torque.
Die zweite Einstelleinheit 47 verstellt die Phasenlage mittels der Magnetaktuatorik 27, die den magnetischen Fluss elektronisch verändern kann. Die zweite Einstelleinheit 47 stellt die Phasenlage ausgehend von der mittels der ersten Einstelleinheit 30 eingestellten Grundphasenlage ein. Um ausgehend von der Grundphasenlage die Phasenlage in Richtung früh oder in Richtung spät zu verstellen, wird für die Magnetaktuatorik 27 der Phasenverstelleinheit 18 ein Magnetfeld ungleich Null eingestellt. Um die Phasenlage ausgehend von der Notlaufphasenlage in Richtung früh zu verstellen, wird mittels der Magnetaktuatorik 27 ein Magnetfeld eingestellt, das von seiner Wirkung einer Verstärkung des Magnetfelds des Permanentmagneten 33 entspricht. Um die Phasenlage ausgehend von der Notlaufphasenlage in Richtung spät zu verstellen, wird mittels der Magnetaktuatorik 27 ein Magnetfeld eingestellt, das von seiner Wirkung einer Abschwächung des Magnetfelds des Permanentmagneten 33 entspricht. Der von der Magnetaktuatorik 27 erzeugte magnetische Fluss überlagert dabei den magnetischen Fluss, den der Permanentmagnet 33 erzeugt, wodurch der magnetische Fluss, der die Magnetelemente 31, 32, durchsetzt, verändert werden kann. The second adjustment unit 47 adjusts the phase position by means of Magnetaktuatorik 27 that can electronically change the magnetic flux. The second adjustment unit 47 sets the phase angle starting from that by means of the first setting unit 30 set basic phase position. In order to adjust the phase angle in the direction of early or late, starting from the basic phase position, is for the Magnetaktuatorik 27 the phase adjustment unit 18 set a non-zero magnetic field. To adjust the phase position starting from the Notlaufphasenlage in the direction early, is by means of Magnetaktuatorik 27 a magnetic field adjusted by its effect of amplifying the magnetic field of the permanent magnet 33 equivalent. In order to adjust the phase position starting from the emergency running phase position in the direction of late, by means of Magnetaktuatorik 27 a magnetic field adjusted by its effect of weakening the magnetic field of the permanent magnet 33 equivalent. The of the Magnetaktuatorik 27 generated magnetic flux thereby superimposes the magnetic flux, the permanent magnet 33 generated, causing the magnetic flux, which is the magnetic elements 31 . 32 , interspersed, can be changed.
Die Koppeleinheit 20 ist zur Einstellung der Grundphasenlage und des Verstellwinkels vorgesehen. Zur Einstellung des Verstellwinkels verändert die zweite Einstelleinheit 47 die Bremskraft der Koppeleinheit 20, indem sie mittels der Magnetaktuatorik 27 den die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 durchsetzenden magnetischen Fluss verändert. Die Verstellaktuatorik 35, die in dem Fail-Safe-Betriebsmodus die beiden Magnetelemente 31, 32 gegeneinander verschiebt, regelt in dem Normal-Betriebsmodus die Phasenlagen durch Verschiebung der beiden Magnetelemente 31, 32 gegeneinander auf einen konstanten Wert ein. Die Regelung der Phasenlage auf einen konstanten Wert ist dabei stets unabhängig von einer Steuerung oder Regelung der zweiten Einstelleinheit 47. Die erste Einstelleinheit 30 regelt in dem Normal-Betriebsmodus die Phasenlage auf den Wert ein, der sich aus der Grundphasenlage und dem Verstellwinkel zusammensetzt. Der Verstellwinkel ist dabei als ein Steuerwinkel ausgebildet. Auf eine mechanische Regelung des Verstellwinkels zur Beibehaltung der Phasenlage wird verzichtet. Der Verstellwinkel ist grundsätzlich mittels elektrischer Steuerkenngrößen einstell- und somit elektronisch ansteuerbar.The coupling unit 20 is intended for adjusting the basic phase position and the adjustment angle. To adjust the adjustment angle, the second adjustment unit changes 47 the braking force of the coupling unit 20 by using the Magnetaktuatorik 27 the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 permeating magnetic flux changed. The adjustment actuator 35 in the fail-safe operating mode, the two magnetic elements 31 . 32 displaces against each other, controls the phase angles by displacement of the two magnetic elements in the normal operating mode 31 . 32 against each other to a constant value. The control of the phase position to a constant value is always independent of a control or regulation of the second adjustment 47 , The first adjustment unit 30 In the normal operating mode, adjusts the phase angle to the value composed of the basic phase position and the adjustment angle. The adjustment angle is designed as a control angle. On a mechanical control of the adjustment angle to maintain the phase position is omitted. The adjustment angle is basically adjusted by means of electrical control parameters and thus electronically controlled.
In einem Betriebszustand, in dem die Grundphasenlage eingestellt ist und die Magnetaktuatorik 27 das Magnetfeld verstärkt, erhöht sich zunächst der magnetische Fluss, der die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 der Koppeleinheit 20 durchsetzt. Der erhöhte magnetische Fluss bewirkt eine Verstärkung der Bremskraft der Koppeleinheit 20, wodurch die Phasenlage in Richtung früh verstellt wird. Die Verstellung der Phasenlage in Richtung früh bewirkt, dass die Verstellaktuatorik 35 die Kontaktfläche zwischen den beiden Magnetelementen 31, 32 verkleinert. Durch die Verkleinerung der Kontaktfläche erhöht sich der magnetische Widerstand, der dem magnetischen Fluss entgegensteht, und die von der Koppeleinheit 20 bereitgestellte Bremskraft wird wieder reduziert. Sobald die Bremskraft durch die Verstellung der Phasenlage wieder auf einen Wert reduziert ist, bei dem die Phasenlage konstant gehalten wird, ist die Phasenlage in Bezug auf die Grundphasenlage in Richtung früh verstellt.In an operating state in which the basic phase position is set and the Magnetaktuatorik 27 the magnetic field amplifies, first increases the magnetic flux of the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 the coupling unit 20 interspersed. The increased magnetic flux causes an increase in the braking force of the coupling unit 20 , whereby the phase position is adjusted in the direction of early. The adjustment of the phase position in the direction of early causes the Verstellaktuatorik 35 the contact surface between the two magnetic elements 31 . 32 reduced. The reduction of the contact area increases the magnetic resistance, which opposes the magnetic flux, and that of the coupling unit 20 provided braking force is reduced again. As soon as the braking force is reduced again by the adjustment of the phase position to a value at which the phase angle is kept constant, the phase position with respect to the basic phase position is adjusted in the direction of early.
Eine Verstellung der Phasenlage in Richtung spät erfolgt analog. In einem Betriebszustand, in dem die Grundphasenlage eingestellt ist und die Magnetaktuatorik 27 das Magnetfeld verringert, verringert sich zunächst der magnetische Fluss, der die Koppelelemente 23, 24, 25, 26 der Koppeleinheit 20 durchsetzt. Der verringerte magnetische Fluss bewirkt eine Verringerung der Bremskraft der Koppeleinheit 20, wodurch die Phasenlage in Richtung spät verstellt wird. Die Verstellung der Phasenlage in Richtung spät bewirkt, dass die Verstellaktuatorik 35 die Kontaktfläche zwischen den beiden Magnetelementen 31, 32 vergrößert. Durch die Vergrößerung der Kontaktfläche verringert sich der magnetische Widerstand, der dem magnetischen Fluss entgegensteht, und die von der Koppeleinheit 20 bereitgestellte Bremskraft wird wieder erhöht. Sobald die Bremskraft durch die Verstellung der Phasenlage wieder auf einen Wert erhöht ist, bei dem die Phasenlage konstant gehalten wird, ist die Phasenlage in Bezug auf die Grundphasenlage in Richtung spät verstellt.An adjustment of the phase position in the direction of late takes place analogously. In an operating state in which the basic phase position is set and the Magnetaktuatorik 27 reduces the magnetic field, first reduces the magnetic flux that the coupling elements 23 . 24 . 25 . 26 the coupling unit 20 interspersed. The reduced magnetic flux causes a reduction in the braking force of the coupling unit 20 , whereby the phase position is adjusted in the direction of late. The adjustment of the phase position in the direction of late causes the Verstellaktuatorik 35 the contact surface between the two magnetic elements 31 . 32 increased. Increasing the contact area reduces the magnetic resistance that opposes the magnetic flux and that of the coupling unit 20 provided braking force is increased again. As soon as the braking force is increased again by the adjustment of the phase position to a value at which the phase position is kept constant, the phase position is retarded in relation to the basic phase position.
Unabhängig von einer Verstellrichtung der Phasenlage hängt der Verstellwinkel, um den die Phasenlage mittels der zweiten Einstelleinheit 47 aus der von der Einstelleinheit 30 eingestellten Grundphasenlage ausgelenkt wird, direkt von dem von der Magnetaktuatorik 27 erzeugten magnetischen Fluss ab. Das von der Magnetaktuatorik 27 erzeugte Magnetfeld definiert dabei lediglich den Verstellwinkel, d. h. die Auslenkung der Phasenlage in Bezug auf die Grundphasenlage. Die Verstellaktuatorik 35 der Einstelleinheit 30 regelt somit die Phasenlage mechanisch auf den mittels der Phasenverstelleinheit 18 vorgebbaren Verstellwinkel ein. Die Verstellaktuatorik 35 der Einstelleinheit 30 regelt die Phasenlage auf die Phasenlage ein, die sich aus der Grundphasenlage und dem Verstellwinkel ergibt.Regardless of a direction of adjustment of the phase position, the adjustment angle depends on the phase position by means of the second adjustment unit 47 from the of the adjustment unit 30 adjusted basic phase position, directly from that of the Magnetaktuatorik 27 generated magnetic flux. That of the Magnetaktuatorik 27 generated magnetic field only defines the adjustment angle, ie the deflection of the phase position with respect to the basic phase position. The adjustment actuator 35 the adjustment unit 30 thus controls the phase position mechanically on the means of Phasenverstelleinheit 18 predeterminable adjustment angle. The adjustment actuator 35 the adjustment unit 30 regulates the phase angle to the phase position, which results from the basic phase position and the adjustment angle.
Das Thermoelement 42 der Verstellaktuatorik 35, das die Grundphasenlage temperaturabhängig verstellt, verschiebt in kaltem Betriebszustand die Phasenlage ausgehend von einer mittleren Phasenlage in Richtung früh. In dem warmen Betriebszustand ist die Grundphasenlage nach spät verschoben.The thermocouple 42 the Verstellaktuatorik 35 , which adjusts the basic phase position dependent on temperature, shifts the phase position in a cold operating state starting from a middle phase position in the direction of early. In the warm operating state, the basic phase position is postponed.
Die Stellvorrichtung umfasst zwei nicht näher dargestellte Anschläge, mittels denen der gesamte Winkelbereich, über den die Phasenlage verstellbar ist, begrenzt ist. Die Phasenlage ist über einen Bereich von 0 Grad bis 140 Grad einstellbar. Null Grad entspricht dabei einer maximalen Verstellung der Phasenlage in Richtung spät. 140 Grad entsprechen einer maximalen Verstellung der Phasenlage in Richtung früh. The adjusting device comprises two stops, not shown, by means of which the entire angular range over which the phase angle is adjustable is limited. The phase angle is adjustable over a range of 0 degrees to 140 degrees. Zero degrees corresponds to a maximum adjustment of the phase position in the direction of late. 140 degrees correspond to a maximum adjustment of the phase angle in the direction of early.
Im warmen Betriebszustand stellt die Verstellaktuatorik 35 für die Kontaktfläche der Magnetelemente 31, 32 im Mittel einen größeren Wert ein als im kalten Betriebszustand. Eine mittels der Magnetaktuatorik 27 bewirkte Änderung des Magnetfelds bewirkt damit im warmen Betriebszustand eine stärkere Änderung des Verstellwinkels als im kalten Betriebszustand. Im warmen Betriebszustand ist somit der Verstellwinkel, dessen Maximalwert durch das von der Magnetaktuatorik 27 erzeugbare Magnetfeld vorgegeben ist, größer als der Verstellwinkel im kalten Betriebszustand.In the warm operating condition, the adjustment actuator provides 35 for the contact surface of the magnetic elements 31 . 32 on average a larger value than in the cold operating condition. One by means of Magnetaktuatorik 27 caused change in the magnetic field thus causes a greater change in the adjustment angle in the warm operating state than in the cold operating state. In the warm operating state is thus the adjustment angle whose maximum value by that of the Magnetaktuatorik 27 can be generated generating magnetic field, greater than the displacement angle in the cold operating condition.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 102005037158 A1 [0002] DE 102005037158 A1 [0002]
