DE10352362A1

DE10352362A1 - Camshaft displacement system for internal combustion engine, has double free wheel driven by hydraulic motor, where wheel permits displacement of camshaft only in direction of rotation of wheel and stops its rotation in opposite direction

Info

Publication number: DE10352362A1
Application number: DE2003152362
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl.-Ing. Schäfer; Werner Dipl.-Ing. Hoyer
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-06-09

Abstract

The system has a double free wheel (1) operating in both adjustment directions and including clamping rolls (6). The wheel permits displacement of a camshaft only in a direction of rotation of the wheel, and stops its rotation in the opposite direction. The wheel is driven using a hydraulic motor. The rolls are jammed between an interior of a drive wheel (3) and an exterior of a star clamp (4) in a closed position.

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zum Verstellen und Halten der Drehwinkellage einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, mit einem in beide Verstellrichtungen wirkenden Doppelfreilauf, insbesondere nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.The The invention relates to a camshaft adjuster for adjusting and Holding the angular position of a camshaft relative to the Crankshaft of an internal combustion engine, with one in both adjustment directions acting double freewheel, in particular according to the preamble of independent Patent claim 1.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Die von der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetriebene Nockenwelle soll aus verbrennungstechnischen Gründen im Motorbetrieb bei ihrer Drehung phasenweise beschleunigt oder verzögert werden, um eine der Rotation überlagerte relative Verdrehung zu erzeugen. Diese Relativverdrehung wird in der Regel durch einen Nockenwellenversteller erzeugt. Als störende Einflussparameter auf die Verstellbewegung erweisen sich dabei die aus dem Kurbeltrieb sowie aus dem Nockenwellentrieb resultierenden, überlagerten hochfrequenten Drehschwingungen kleiner Amplitude (1° bis 3°). Ursache dieser stark ungleichförmigen Drehschwingungen sind bei der Kurbelwelle die bei der Ver- Verbrennung im Zylinder des Verbrennungsmotors auftretenden hohen, zeitlich instationären und über die Zylinderzahl versetzten Gaskräfte und bei der Nockenwelle das periodische Öffnen und Schließen der Gaswechselventile. Die durch die dynamischen Kurbelwellen- und Nockenwellenmomente ausgelösten Drehschwingungen führen abwechselnd zu einer beschleunigten und einer verzögerten Verstellbewegung der Nockenwelle. Insbesondere im leerlaufnahen Betriebsbereich mit seinen niedrigen Motoröldrücken kann die Vor- und Rückbewegung der Nockenwelle den gleichen Betrag aufweisen, so dass der Nockenwellenversteller in seiner Position verharrt und somit keine Nockenwellenverstellung mehr möglich ist.The camshaft driven by the crankshaft of an internal combustion engine is due to combustion reasons in engine operation at their Rotation phase-wise accelerated or decelerated to superimpose one of the rotation to produce relative rotation. This relative rotation is in usually generated by a camshaft adjuster. As a disturbing influence parameter on the adjustment, while the prove from the crank mechanism as well as resulting from the camshaft drive, superimposed high-frequency Torsional vibrations of small amplitude (1 ° to 3 °). Cause of these highly non-uniform torsional vibrations are at the crankshaft those at combustion in the cylinder of the internal combustion engine occurring high, unsteady and staggered over the number of cylinders gas forces and in the camshaft, the periodic opening and closing of the Gas exchange valves. The through the dynamic crankshaft and camshaft moments triggered Cause torsional vibrations alternately to an accelerated and a delayed adjustment the camshaft. Especially in the idle operating area with its low engine oil pressure can the forward and backward movement the camshaft have the same amount, so that the camshaft adjuster remains in its position and thus no camshaft adjustment more is possible is.

In der DE 198 46 354 A1 ist ein Nockenwellenversteller mit einem in beide Verstellrichtungen wirkenden Doppelfreilauf offenbart, der zumindest zwei, gegeneinander angefederte Klemmkörper aufweist, die zwischen einem Außenring eines Antriebsrads und mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Klemmflächen angeordnet sind, die im geregelten Betrieb beide Drehrichtungen sperren, während im Verstellbetrieb der die gewünschte Verstellung der Nockenwelle sperrende Klemmkörper durch ein mit einem Verstellelement verbundenes Schaltelement vor der Verstellung entsperrt wird.In the DE 198 46 354 A1 is a camshaft adjuster having a force acting in both directions double freewheel having at least two, sprung against each other clamping body, which are arranged between an outer ring of a drive wheel and the camshaft rotatably connected clamping surfaces which lock both directions of rotation during controlled operation, while in Verstellbetrieb the desired adjustment of the camshaft blocking clamping body is unlocked by an associated with an adjusting switching element before the adjustment.

Dieser Nockenwellenversteller ist zwar funktionssicher, hat aber den Nachteil, auf einen hydraulischen Antrieb festgelegt zu sein.This Camshaft adjuster is indeed reliable, but has the disadvantage to be set to a hydraulic drive.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst universell verwendbaren, funktionssicheren und kostengünstigen Doppelfreilauf für Nockenwellenversteller jeglicher Bauart zu schaffen.Of the Invention is based on the object, a universal as possible, functionally reliable and cost-effective Double freewheel for Camshaft adjuster of any type to create.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.The The object is achieved by the features of claim 1.

Da der Doppelfreilauf, der üblicherweise im Nockenwellenversteller integriert ist, als getrennte Freilaufstufe ausgebildet ist, kann er mit beliebigen Nockenwellenverstellern kombiniert werden. So ist ein Nockenwellenversteller mit einer Antriebsstufe bestehend aus einem Elektro-, Hydro- oder Pneumatikmotor und mit einer der heute bekannten Getriebestufen denkbar.There the double freewheel, usually integrated in the camshaft adjuster, as a separate freewheeling stage is formed, he can with any camshaft adjusters be combined. So is a camshaft adjuster with a drive stage from an electric, hydro or pneumatic motor and with one of the today known transmission stages conceivable.

Durch den in beide Drehrichtungen gleichzeitig sperrbaren Doppelfreilauf wird eine Relativverdrehung von Kurbel- und Nockenwelle aufgrund der Drehschwingungsanregung beider vermieden. Dadurch verhält sich ein Nockenwellenversteller mit dem Doppelfreilauf wie ein verstellerloser Antrieb der Nockenwelle.By the double freewheel which can be locked simultaneously in both directions of rotation is a relative rotation of the crankshaft and camshaft due the torsional vibration excitation both avoided. This behaves a camshaft adjuster with the double freewheel as an uninterruptible Drive the camshaft.

Dadurch, dass der Doppelfreilauf eine Verstellung nur in der freigegebenen Drehrichtung erlaubt und die Gegendrehrichtung sperrt, wird der Betriebsbereich eines Nockenwellenverstellers mit Hydromotor hin zu geringeren Öldrücken, d. h. zu höheren und tieferen Öltemperaturen als heute möglich, erweitert.Thereby, that the double freewheel an adjustment only in the released Direction of rotation allowed and the reverse direction lock locks, the Operating range of a camshaft adjuster with hydraulic motor to lower oil pressures, d. H. to higher and lower oil temperatures as possible today, expanded.

Eine Verriegelung des Rotors eines Hydromotors beim Auslaufen oder Anlassen des Verbrennungsmotors wegen des dann herrschenden geringen Öldrucks und der damit verbundenen Geräuschentwicklung erübrigt sich, da der Doppelfreilauf den Rotor in beide Drehrichtungen sperrt.A Locking the rotor of a hydraulic motor when coasting or starting of the internal combustion engine because of the then prevailing low oil pressure and the associated noise Needless because the double freewheel blocks the rotor in both directions of rotation.

Der Doppelfreilauf führt bei Hydromotoren auch zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades des Nockenwellenverstellers, da dieser zum Halten der geregelten Position dank Doppelfreilauf keinen Öldruck benötigt und somit mangels Leckölverlusten keine hydraulische Verlustleistung verursacht.Of the Double freewheel leads in hydraulic motors also to increase the efficiency of the camshaft adjuster, because of this to hold the regulated position thanks to double freewheel no oil pressure needed and thus for lack of leakage oil no caused hydraulic power loss.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, dass der Doppelfreilauf vorzugsweise vier Klemmkörperpaare aufweist, deren Klemmflächen einen Klemmstern bilden, der als quadratisches Polygon mit Einbuchtungen zwischen den Polygonecken ausgebildet ist.An advantageous further development of the invention is that the double freewheel preferably has four pairs of clamping bodies, the clamping surfaces form a clamping star, as qua drastic polygon is formed with indentations between the polygon corners.

Die vier Klemmkörperpaare bewirken eine geringe Belastung der einzelnen Klemmkörper und deren Klemmflächen. Die Einbuchtungen der Klemmflächen bewirken eine rasche Entsperrung der Klemmkörper, da sich nach kurzem Schaltweg für diese ein Radialspiel einstellt.The four clamp body pairs cause a low load on the individual clamp body and their Clamping surfaces. The indentations of the clamping surfaces cause a rapid unlocking of the clamping body, since after a short switching path for this sets a radial play.

Von Vorteil für eine kostengünstige Fertigung ist, dass die Verstellelemente als Mitnahmefinger und die Schaltelemente als Schaltfinger ausgebildet sind, die zusammen einen vorzugsweise einteiligen Schaltstern bilden. Dieser lässt sich durch Pendelpressen herstellen.From advantage for a cost-effective Manufacturing is that the adjusting elements as a driving finger and the Switching elements are designed as shift finger, which together a preferably form one-piece switching star. This one can be produce by pendulum presses.

Für die Funktion und die Fertigung des Doppelfreilaufs ist es vorteilhaft, dass die Mitnahmefinger in ringabschnittförmige Fenster des Klemmsterns und die Schaltfinger in den Raum zwischen dem Außenring des Antriebsrads, dem Klemmstern und den Klemmkörperpaaren einragen und dass die Mitnahmefinger und die Schaltfinger Radial- und Tangentialspiel aufweisen.For the function and the production of double freewheel it is advantageous that the Driving finger in ring-sectioned Window of the clamping star and the shift fingers in the space between the outer ring protrude the drive wheel, the clamping star and the terminal body pairs and that the driving finger and the shift finger radial and tangential play exhibit.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass zwischen tangentialen Anlageflächen der Mitnahmefinger und entsprechenden Druckflächen der ringabschnittförmigen Fenster gleiche Mitnahmefedern angeordnet sind. Letztere dienen nach Abschluss der Drehwinkelverstellung der Rückführung der Mitnahme- und Schaltfinger in deren Mittelstellung, wo der Doppelfreilauf wieder die doppelseitige Sperrung erreicht. Die Rückführung in die Mittelstellung setzt voraus, dass die Federkraft der Mitnahmefedern größer als der Reibwiderstand des Nockenwellenverstellers ist.A advantageous development of the invention is that between tangential contact surfaces the driving finger and corresponding pressure surfaces of the ring-shaped window same driving springs are arranged. The latter serve after completion the rotation angle adjustment of the return of the Driving and shift finger in its center position, where the double freewheel again reached the double-sided blocking. The return to the Center position requires that the spring force of the driving springs greater than the frictional resistance of the camshaft adjuster is.

Von Vorteil ist auch, dass die Klemmkörper als Klemmrollen ausgebildet sind, und Klemmrollenpaare sich bei Regelbetrieb durch die Federkraft der zwischen deren Klemmrollen angeordneten Klemmrollenfedern in Sperrstellung befinden. Die als Klemmrollen ausgebildeten Klemmkörper besitzen eine höhere Belastbarkeit als z. B. Klemmkugeln.From Another advantage is that the clamping body designed as a pinch rollers are, and pairs of clamping rollers in normal operation by the spring force the arranged between the pinch rollers clamping roller springs in Lock position are located. The clamp bodies designed as clamping bodies have a higher Load capacity as z. B. clamping balls.

Dadurch, dass die Schaltfinger Kontaktflächen zu den Klemmrollen aufweisen, die der Kontur der Klemmrollen angepasst sind, ist die Belastung und damit der Verschleiß der Kontaktflächen minimal.Thereby, that the shift finger contact surfaces to the pinch rollers adapted to the contour of the pinch rollers are, the load and thus the wear of the contact surfaces is minimal.

Für eine sichere Entsperrung der Klemmrollen ist es notwendig, dass der tangentiale Freigang der Mitnahmefinger größer als der tangentiale Freigang der Schaltfinger ist. Auf diese Weise werden die zu entsperrenden Klemmrollen eine solche Strecke in Richtung Einbuchtungen bewegt, dass diese zwar sicher entsperren, die Klemmrollenfedern jedoch nicht auf Block gedrückt werden.For a safe Unlocking the pinch rollers, it is necessary that the tangential Clearance of the driving finger greater than the tangential clearance of the shift finger is. That way the clamping rollers to be unlocked such a distance in the direction Indentations moved, that they certainly unlock, the clamping roller springs but not pressed on block become.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist. Dabei zeigen:Further Features of the invention will become apparent from the following description and the drawings, in which an embodiment of the invention is shown schematically. Showing:

1 einen Längsschnitt B-B der 2 durch einen erfindungsgemäßen Doppelfreilauf; 1 a longitudinal section BB of 2 by a double freewheel according to the invention;

2 einen Querschnitt A-A der 1 durch obigen Doppelfreilauf in Mittelstellung von Schalt- und Mitnahmefingern; 2 a cross section AA the 1 by the above double freewheel in the middle position of shift and driving fingers;

3 den Querschnitt von 2, jedoch mit Schalt- und Mitnahmefinger in Verstellposition. 3 the cross section of 2 , but with shift and driving finger in adjustment position.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenFull Description of the drawings

In 1 ist ein Längsschnitt B-B der 2 durch einen Doppelfreilauf 1 dargestellt. Der dazugehörende, getrennt angeordnete Nockenwellenversteller 2 ist nur angedeutet, da er nicht Gegenstand der Erfindung ist. Er kann von einem Elektro-, Hydro- oder Pneumatikmotor angetrieben und mit einem der üblichen Verstellgetriebe ausgerüstet sein. Der Doppelfreilauf 1 besteht aus einem Antriebsrad 3, einem Klemmstern 4, einem Schaltstern 5 und Klemmrollen 6.In 1 is a longitudinal section of the BB 2 through a double freewheel 1 shown. The associated, separately arranged camshaft adjuster 2 is only hinted at, since it is not the subject of the invention. It can be powered by an electric, hydraulic or pneumatic motor and equipped with one of the usual variable speed. The double freewheel 1 consists of a drive wheel 3 , a clamp star 4 , a switching star 5 and pinch rollers 6 ,

Der Klemmstern 4 ist mittels einer Zentralschraube 7 mit einer Nockenwelle 8 verdrehfest verbunden, die in einem Nockenwellenlager 9 gelagert ist. Auf einer Zentrierbüchse 10 des Klemmsterns 4 befindet sich ein Lager 11 des Antriebsrads 3 und ein Lager 12 des Schaltsterns 5.The clamp star 4 is by means of a central screw 7 with a camshaft 8th rotationally connected in a camshaft bearing 9 is stored. On a centering bush 10 of the clamping star 4 there is a warehouse 11 of the drive wheel 3 and a warehouse 12 of the switching star 5 ,

Das Antriebsrad 3 ist mit einem Außenring 13 einteilig ausgebildet. Zwischen dessen Innenseite 14 und einer Außenseite 15 des Klemmsterns 4 sind die Klemmrollen 6 im gesperrten Zustand eingeklemmt.The drive wheel 3 is with an outer ring 13 formed in one piece. Between the inside 14 and an outside 15 of the clamping star 4 are the pinch rollers 6 trapped in the locked state.

Der Schaltstern 5, der von dem nicht dargestellten Nockenwellenversteller 2 angetrieben wird, weist einteilig mit ihm ausgebildete Mitnahmefinger 16 und Schaltfinger 17 auf. Die Mitnahmefinger 16 ragen in ringabschnittförmige Fenster 18 des Klemmsterns 4, die Schaltfinger 17 in Zwischenräume 19 zwischen den Klemmrollenpaaren 20 ein (siehe 2).The switching star 5 , of the camshaft adjuster, not shown 2 is driven, has integrally formed with him driving finger 16 and shift fingers 17 on. The driving finger 16 protrude into ring-shaped windows 18 of the clamping star 4 , the shift finger 17 in interspaces 19 between the pairs of pinch rollers 20 a (see 2 ).

2 zeigt einen Querschnitt A-A der 1 durch den Doppelfreilauf 1 in Mittelstellung der Schalt- und Mitnahmefinger 17, 16, wie sie im Regelbetrieb des Nockenwellenverstellers vorliegt. Deutlich erkennbar ist, dass der Klemmstern 4 als quadratisches Polygon mit Einbuchtungen 21 zwischen dessen Polygonecken 22 ausgebildet ist. Erkennbar sind auch die ringabschnittförmigen Fenster 18 für die Mitnahmefinger 16. Zwischen den tangentialen Anlageflächen 23 der Mitnahmefinger 16 und den dazugehörigen Druckflächen 24 der ringabschnittförmigen Fenster 18 sind gleich ausgebildete Mitnahmefedern 25 angeordnet, die die Mitnahme- und Schaltfinger 16, 17 in Mittellage halten bzw. diese nach einer Drehwinkelverstellung zurück in die Mittellage führen. Dazu muss die Kraft der Mitnahmefedern 25 das Reibmoment des Nockenwellenverstellers übersteigen. Zur Reduzierung dieses Reibmoments können auch Wälzlager zwischen dem nockenwellenfesten Klemmstern 4 und dem Antriebsrad 3 sowie den Schaltstern 5 verwendet werden. 2 shows a cross section AA of 1 through the double freewheel 1 in the middle position of the shift and driving fingers 17 . 16 , as it is in the normal operation of the camshaft adjuster. It is clearly recognizable that the clamping star 4 as a quadra table polygon with indentations 21 between its polygon corners 22 is trained. Visible are also the ring-shaped windows 18 for the driving fingers 16 , Between the tangential contact surfaces 23 the driving finger 16 and the associated printing surfaces 24 the ring-shaped window 18 are equally trained driving feathers 25 arranged, the driving and shift fingers 16 . 17 hold in the middle position or guide them back to the center position after a rotation angle adjustment. This requires the power of driving feathers 25 exceed the friction torque of the camshaft adjuster. To reduce this friction torque can also bearings between the camshaft fixed clamping star 4 and the drive wheel 3 as well as the switching star 5 be used.

Die Klemmrollen 6 der Klemmrollenpaare 20 gelangen durch zwischen den Klemmrollen 6 angeordnete Klemmrollenfedern 27 beide in Sperrstellung. Sie sind dann zwischen der Innenseite 14 des Außenrings 13 und der Außenseite 15 des Klemmsterns 4 geklemmt und verbinden das Antriebsrad 3 starr mit dem Klemmstern 4 und der Nockenwelle 8.The pinch rollers 6 the clamping roller pairs 20 pass through between the pinch rollers 6 arranged clamping roller springs 27 both in locked position. They are then between the inside 14 of the outer ring 13 and the outside 15 of the clamping star 4 clamped and connect the drive wheel 3 rigid with the clamping star 4 and the camshaft 8th ,

Die Schaltfinger 17 weisen Kontaktflächen 26 zu den Klemmrollen 6 auf, die der Kontur der Klemmrollen 6 angepasst sind. Dadurch bleiben Belastung und Verschleiß der Kontaktflächen 26 gering.The shift fingers 17 have contact surfaces 26 to the pinch rollers 6 on, the contour of the pinch rollers 6 are adjusted. As a result, load and wear of the contact surfaces remain 26 low.

In 3 ist ein Querschnitt des Doppelfreilaufs 1 dargestellt, bei dem sich die Mitnahme- und Schaltfinger 16, 17 in Verstellposition befinden. Dabei liegen die Mitnahmefinger 16 mit ihren tangentialen Anlageflächen 23 an den Druckflächen 24 der ringausschnittförmigen Fenster 18 und die Schaltfinger 17 mit ihren Kontaktflächen 26 an den entsperrten Klemmrollen 6 an. Diese Position wird aus der Sperrstellung dadurch erreicht, dass jeweils eine der beiden Klemmrollen 6 der Klemmrollenpaare 20 durch die Schaltfinger 17 entsperrt werden, indem diese die Klemmrollen 6 in Richtung Einbuchtungen 21 am Umfang des Klemmsterns 4 bewegen. Der tangentiale Freigang der Schaltfinger 17 ist durch den tangentialen Freigang der Mitnahmefinger 16 so festgelegt, dass die betroffenen Klemmrollen 6 sicher entsperrt und die zwischen den Klemmrollen 6 jedes Klemmrollenpaares 20 angeordneten Klemmrollenfedern 27 nicht auf Block gedrückt werden können.In 3 is a cross section of the double freewheel 1 shown, in which the driving and shift fingers 16 . 17 in adjustment position. Here are the driving fingers 16 with their tangential contact surfaces 23 at the printing surfaces 24 the ring-shaped window 18 and the shift fingers 17 with their contact surfaces 26 on the unlocked pinch rollers 6 at. This position is achieved by the blocking position, that in each case one of the two pinch rollers 6 the clamping roller pairs 20 through the shift fingers 17 unlocked by these the pinch rollers 6 in the direction of indentations 21 on the circumference of the clamping star 4 move. The tangential clearance of the shift fingers 17 is due to the tangential clearance of the driving finger 16 set so that the affected pinch rollers 6 safely unlocked and between the pinch rollers 6 each pair of pinch rollers 20 arranged clamping roller springs 27 can not be pressed on block.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Doppelfreilaufs 1 wird nachfolgend anhand zweier Betriebszustände erläutert:The function of the double freewheel according to the invention 1 is explained below with reference to two operating states:

Erster Betriebszustand:First operating state:

Leistungsfluss von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle 8 Power flow from the crankshaft to the camshaft 8th

Der Doppelfreilauf 1 weist vier Klemmrollenpaare auf, bei denen jeweils zwei Klemmrollen 6 gegeneinander angefedert sind. In diesem Betriebszustand ist der Klemmstern 4 mit dem Außenring 13 und dem damit einteilig ausgebildeten Antriebsrad 3 drehstarr verbunden.The double freewheel 1 has four pairs of pinch rollers, each with two pinch rollers 6 are springing against each other. In this operating state is the terminal star 4 with the outer ring 13 and the drive wheel integrally formed therewith 3 blindfolded.

Das Antriebsdrehmoment der Kurbelwelle wird auf diese Weise über die Klemmrollen 6 und den Klemmstern 4 auf die Nockenwelle 8 übertragen. Der Verstellantrieb (z. B. ein Elektromotor mit oder ohne Getriebe, oder ein Pneumatik- bzw. ein Hydraulikantrieb mit oder ohne Getriebe) befindet sich in Ruhe, das heißt, das Antriebselement des Nockenwellenverstellers 2 dreht mit Nockenwellendrehzahl, so dass auf den Klemmstern 4 kein oder nur ein geringeres Moment als zur Entsperrung notwendig ausgeübt wird. Da der Klemmstern 4 fest mit der Nockenwelle 8 verbunden ist, führt dieser auch während der Dre hung der Nockenwelle 8 Winkelbewegungen mit geringer Amplitude aus. Die Mitnahmefedern 25 gewährleisten ein Mitnehmen des Schaltsterns 5 und des daran befestigten Verstellantriebs, ohne dass die Klemmrollen 6 entsperrt werden.The drive torque of the crankshaft is in this way via the pinch rollers 6 and the clamp star 4 on the camshaft 8th transfer. The adjusting drive (eg an electric motor with or without gearbox, or a pneumatic or a hydraulic drive with or without gearbox) is at rest, that is, the drive element of the camshaft adjuster 2 rotates at camshaft speed, allowing for the clamping star 4 no or only a lesser moment than is necessary for unblocking. Since the clamping star 4 firmly with the camshaft 8th is connected, this also leads during the Dre hung the camshaft 8th Angular movements of low amplitude. The driving feathers 25 ensure a take away of the switching star 5 and the adjustment drive attached to it, without the pinch rollers 6 be unlocked.

Zweiter Betriebszustand:Second operating state:

Leistungsfluss von dem Verstellantrieb auf die Nockenwelle 8 Power flow from the adjusting drive to the camshaft 8th

Für diesen Betriebszustand wird, wie in 3 dargestellt, vom Verstellantrieb ein Drehmoment in einer der beiden Drehrichtungen aufgebracht. Dadurch kommen die Schaltfinger 17 des Schaltsterns 5 in Berührung mit jeweils vier Klemmrollen 6 und bewegen diese in die Einbuchtungen 21 des Klemmsterns 4, so dass der Doppelfreilauf 1 in eine Drehrichtung entsperrt wird. Dadurch wird eine Halbwelle der Nockenwellenschwingung in Freilaufrichtung freigeschaltet, so dass daraus eine zusätzliche und erwünschte Relativbewegung der Nockenwelle 8 relativ zur Kurbelwelle erfolgt und dadurch die Verstellgeschwindigkeit erhöht wird. Die Nockenwelle 8 wird also auch mit dem Nockenwellenmoment verstellt und die Schaltfingern 17 folgen unverzüglich der Drehbewegung. Die unerwünschte Rückbewegung der Nockenwelle 8 relativ zur Kurbelwelle wird durch die anderen vier Klemmrollen 6 unterbunden, die dann einrollen und sperren. Ein nicht dargestellter mechanischer Anschlag in Antrieb, Getriebe oder Freilaufstufe sorgt für eine Begrenzung des Verstellwinkels auf einen gewünschten Wert.For this operating condition, as in 3 represented by the adjusting torque applied in one of the two directions of rotation. This will cause the shift fingers 17 of the switching star 5 in contact with four pinch rollers each 6 and move them into the indentations 21 of the clamping star 4 so that the double freewheel 1 is unlocked in one direction of rotation. As a result, a half-wave of the camshaft oscillation is released in the freewheeling direction, so that therefrom an additional and desired relative movement of the camshaft 8th takes place relative to the crankshaft and thereby the adjustment speed is increased. The camshaft 8th So it is also adjusted with the camshaft torque and the shift fingers 17 Immediately follow the rotation. The unwanted return movement of the camshaft 8th relative to the crankshaft is by the other four pinch rollers 6 prevented, which then roll up and lock. An unillustrated mechanical stop in the drive, transmission or freewheeling stage ensures that the adjustment angle is limited to a desired value.

Da der Doppelfreilauf in Regelstellung eines Drehfixierung in beide Drehrichtungen bewirkt, kann der sonst übliche Fixierpin entfallen, ohne Geräusche beim Auslaufen oder Anlassen des Verbrennungsmotors in Kauf nehmen zu müssen.There the double freewheel in control position of a rotational fixation in both Causes direction of rotation, the usual Fixierpin can be omitted, without noise when Leaking or starting the internal combustion engine to accept have to.

11: DoppelfreilaufDouble freewheel
22: NockenwellenverstellerPhaser
33: Antriebsraddrive wheel
44: Klemmsternterminal star
55: Schaltsternindexer
66: Klemmrollepinch roller
77: Zentralschraubecentral screw
88th: Nockenwellecamshaft
99: Nockenwellenlagercamshaft bearings
1010: Zentrierbüchsecentering
1111: Lagercamp
1212: Lagercamp
1313: Außenringouter ring
1414: Innenseiteinside
1515: Außenseiteoutside
1616: Mitnahmefingerdriving finger
1717: Schaltfingershift finger
1818: ringabschnittförmiges Fensterring-shaped window
1919: Zwischenraumgap
2020: KlemmrollenpaarNip roller pair
2121: Einbuchtungindentation
2222: Polygoneckepolygon area
2323: tangentiale Anlageflächetangential contact surface
2424: Druckflächeprint area
2525: Mitnahmefederdriving spring
2626: Kontaktflächecontact area
2727: KlemmrollenfederPinch roller spring

Claims

Nockenwellenversteller (2) zum Verstellen und Halten der Drehwinkellage einer Nockenwelle (8) gegenüber der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, mit einem in beide Verstellrichtungen wirkenden Doppelfreilauf (1), der zumindest zwei, gegeneinander angefederte Klemmkörper aufweist, die zwischen einem Außenring (13) eines Antriebsrads (3) und mit der Nockenwelle (8) drehfest verbundenen Klemmflächen angeordnet sind und die im geregelten Betrieb beide Drehrichtungen sperren, während im Verstellbetrieb der die gewünschte Verstellung der Nockenwelle sperrende Klemmkörper durch ein mit einem Verstellelement verbundenes Schaltelement vor der Verstellung entsperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelfreilauf (1) als getrennte Freilaufstufe ausgebildet und mit beliebigen Nockenwellenverstellern (2) kombinierbar ist.Camshaft adjuster ( 2 ) for adjusting and holding the angular position of a camshaft ( 8th ) with respect to the crankshaft of an internal combustion engine, with a double freewheel (FIG. 1 ), which has at least two, against each other sprung clamp body which between an outer ring ( 13 ) of a drive wheel ( 3 ) and with the camshaft ( 8th ) are connected in a rotationally fixed clamping surfaces and lock in the controlled operation both directions, while in the adjustment of the desired adjustment of the camshaft locking clamping body is unlocked by a connected to an adjusting element switching element before the adjustment, characterized in that the double freewheel ( 1 ) designed as a separate freewheeling stage and with any camshaft adjusters ( 2 ) can be combined.

Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelfreilauf (1) vorzugsweise vier Klemmkörperpaare aufweist, deren Klemmflächen einen Klemmstern (4) bilden, der als quadratisches Polygon mit Einbuchtungen (21) zwischen den Polygonecken (22) ausgebildet ist.Camshaft adjuster according to claim 1, characterized in that the double freewheel ( 1 ) preferably has four clamping body pairs, the clamping surfaces of a clamping star ( 4 ), which is a square polygon with indentations ( 21 ) between the polygon corners ( 22 ) is trained.

Nockenwellenversteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellelemente als Mitnahmefinger (16) und die Schaltelemente als Schaltfinger (17) ausgebildet sind, die zusammen einen vorzugsweise einteiligen Schaltstern (4) bilden.Camshaft adjuster according to claim 2, characterized in that the adjusting elements as a driving finger ( 16 ) and the switching elements as shift finger ( 17 ) are formed, which together a preferably one-piece switching star ( 4 ) form.

Nockenwellenversteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmefinger (16) in ringabschnittförmige Fenster (18) des Klemmsterns (4) und die Schaltfinger (17) in den Raum zwischen dem Außenring (13) des Antriebsrads (3), dem Klemmstern (4) und den Klemmkörperpaaren (20) hineinragen.Camshaft adjuster according to claim 3, characterized in that the driving finger ( 16 ) in annular segment-shaped windows ( 18 ) of the clamping star ( 4 ) and the shift fingers ( 17 ) in the space between the outer ring ( 13 ) of the drive wheel ( 3 ), the clamping star ( 4 ) and the clamping body pairs ( 20 protrude).

Nockenwellenversteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmefinger (16) und die Schaltfinger (17) Radial- und Tangentialspiel aufweisen.Camshaft adjuster according to claim 4, characterized in that the driving finger ( 16 ) and the shift fingers ( 17 ) Have radial and tangential play.

Nockenwellenversteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen tangentialen Anlageflächen (23) der Mitnahmefinger (16) und entsprechenden Druckflächen (24) der ringabschnittförmigen Fenster (18) gleiche Mitnahmefedern (25) angeordnet sind.Camshaft adjuster according to claim 5, characterized in that between tangential contact surfaces ( 23 ) the driving finger ( 16 ) and corresponding printing surfaces ( 24 ) of the ring-shaped window ( 18 ) same driving feathers ( 25 ) are arranged.

Nockenwellenversteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahme- und Schaltfinger (16, 17) durch die Mitnahmefedern (25), deren Federkraft größer als der Reibwiderstand des Nockenwellenverstellers (2) ist, nach der Drehwinkelverstellung zurück in die Mittelstellung gelangen.Camshaft adjuster according to claim 6, characterized in that the driving and shift fingers ( 16 . 17 ) by the driving feathers ( 25 ) whose spring force is greater than the frictional resistance of the camshaft adjuster ( 2 ) is, after the rotation angle adjustment return to the middle position.

Nockenwellenversteller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper als Klemmrollen (6) ausgebildet sind und Klemmrollenpaare (20) sich bei Regelbetrieb durch die Federkraft der zwischen deren Klemmrollen (6) angeordneten Klemmrollenfedern (27) in Sperrstellung befinden.Camshaft adjuster according to claim 7, characterized in that the clamping bodies as pinch rollers ( 6 ) are formed and pairs of clamping rollers ( 20 ) in normal operation by the spring force between the clamping rollers ( 6 ) arranged clamping roller springs ( 27 ) are in the locked position.

Nockenwellenversteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfinger (17) Kontaktflächen (26) zu den Klemmrollen (6) aufweisen, die der Kontur der Klemmrollen (6) angepasst sind.Camshaft adjuster according to claim 8, characterized in that the shift fingers ( 17 ) Contact surfaces ( 26 ) to the pinch rollers ( 6 ), the contour of the clamping rollers ( 6 ) are adjusted.

Nockenwellenversteller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der tangentiale Freigang der Mitnahmefinger (16) größer als der tangentiale Freigang der Schaltfinger (17) ist.Camshaft adjuster according to claim 9, characterized in that the tangential clearance of the driving finger ( 16 ) greater than the tangential clearance of the shift finger ( 17 ).