DE102005022201B3

DE102005022201B3 - Nockenwellenverstelleinrichtung

Info

Publication number: DE102005022201B3
Application number: DE102005022201A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. Gregor; Jens Dipl.-Ing. Meintschel; Tilmann Dipl.-Ing. Römheld; Petra Schulz; Thomas Dipl.-Ing. Stolk; Alexander Von Dipl.-Ing. Gaisberg-Helfenberg
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2025-05-14
Also published as: JP4712870B2; WO2006122688A1; US7802548B2; JP2008540909A; US20080105078A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung zum Verstellen einer Phasenlage einer Nockenwelle, mit einem Drehaktor, der einen Stator (45) und wenigstens einen axial verschieblichen Rotor (31) aufweist, sowie mit einem Getriebe (10), das zwischen zwei von wenigstens drei Wellen (11, 12, 13) angeordnet ist, wobei eine der Wellen als Stellwelle (13) vom Drehaktor beaufschlagt ist, eine der Wellen eine kurbelwellenverbundene Antriebswelle (11) und eine der Wellen eine nockenwellenverbundene Abtriebswelle (12) ist. DOLLAR A Eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einer kostengünstigen und klein bauenden Verriegelung der Nockenwellenverstelleinrichtung ist möglich, wenn wenigstens zwei der wenigstens drei Wellen (11, 12, 13) abhängig von Betriebsbedingungen miteinander drehstarr verriegelbar sind, indem zusätzlich zu einer den Drehaktor betätigenden Erregerspule (42) eine Hilfsspule (44) vorgesehen ist, die eine axiale Bewegung des Rotors (31) wenigstens in eine Richtung (20) bewirkt. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Rotor für eine Nockenwellenverstelleinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung, insbesondere eine passive Nockenwellenverstelleinrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, die Phasenlage einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine durch Nockenwellenverstelleinrichtungen zu verändern. Bekannt ist, die Phasenlage mittels einer Bremse zu verstellen. Das variable Moment der Bremse am Stelleingang des Getriebes der Nockenwellenverstelleinrichtung führt zur Veränderung der Phasenlage der Nockenwelle. Durch Anziehen der Bremse wird die Stellwelle verlangsamt und damit beispielsweise über ein Minusgetriebe die Phasenlage nach Früh verändert. Wird die Bremse gelöst, beschleunigt der Stelleingang durch das Lastmoment der Nockenwelle, und die Phasenlage wird nach Spät geändert. Bei konstanter Phasenlage muss die Stellwelle auf Nockenwellendrehzahl so gehalten werden, dass keine Relativbewegung im Getriebe möglich ist. Beim Start der Brennkraftmaschine, bei niedrigen Drehzahlen und beim Ausfall der Bremse muss die Nockenwellenverstelleinrichtung in einer üblicherweise zwischen Endanschlägen liegenden Position verriegelt werden. Ebenso ist eine Verriegelung beim Ausfall von Teilen des Systems wie der Bremse, des Steuergeräts, der Kontaktierung, der Sensorik und dergleichen wünschenswert, um einen Notlauf des Fahrzeugs zu ermöglichen.

Aus der Offenlegungsschrift DE 102 24 446 A1 ist elektrische Verstelleinrichtung bekannt, bei der eine relative Winkelstellung zweier Wellen über eine Relativdrehung einer Stellwelle bewirkt wird, die durch einen Rotor eines elektromagnetischen Verstellantriebs getätigt wird. Bei unbestromten Verstellantrieb ist der axial bewegliche Rotor mit einer Antriebswelle wirkverbunden, womit eine Relativdrehung der Wellen gegeneinander unterbunden ist. Bei bestromtem Verstellantrieb wird die Wirkverbindung zwischen Rotor und Antriebswelle durch eine axial wirkende Magnetkraft gelöst und der Rotor kann die Stellwelle verdrehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwellenverstelleinrichtung sowie einen Rotor für eine Nockenwellenverstelleinrichtung anzugeben, mit der eine kostengünstige und klein bauende Verriegelung der Nockenwellenverstelleinrichtung möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei einer erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung zum Verstellen einer Phasenlage einer Nockenwelle, insbesondere eine passive Nockenwellverstelleinrichtung, sind wenigstens zwei von wenigstens drei Wellen abhängig von Betriebsbedingungen miteinander drehstarr verriegelbar, indem zusätzlich zu einer einen Drehaktor der Nockenwellenverstelleinrichtung betätigenden Erregerspule eine Hilfsspule vorgesehen ist, die eine axiale Bewegung des Drehaktors, insbesondere eines Rotors, wenigstens in eine Richtung bewirkt. Zweckmäßigerweise ist das Verriegelungsmittel mit einer der Wellen drehstarr verbunden. Besonders bevorzugt ist das Verriegelungsmittel mit dem Stelleingang drehfest verbunden, insbe sondere ist der Stelleingang durch einen Träger eines Hysteresebands der Hysteresebremse gebildet. In einer günstigen Ausgestaltung verbindet das Verriegelungsmittel einen Stelleingang eines Getriebes mit einem Antrieb drehstarr. Optional kann das Verriegelungsmittel einen Stelleingang des Getriebes mit der Nockenwelle oder, alternativ, einen Antrieb der Nockenwelle mit der Nockenwelle drehstarr verbinden.

Die Hilfsspule ist vorzugsweise in einen Hauptmagnetkreis des Stators eingebracht. Dabei ist die Anordnung so, dass ein Magnetfeld der Spule den Drehaktor bezüglich eines Stellvorgangs praktisch nicht beeinflusst. Die Hilfsspule erzeugt nur eine Kraft in Verschieberichtung, d.h. in axiale Richtung, jedoch kein Drehmoment, insbesondere kein Bremsmoment. Dadurch, dass die durch eine Bestromung der Hilfsspule bewirkte axiale Verschiebung des Rotors kein Drehmoment erzeugt, sind Entriegelung und Stellvorgang vorteilhaft entkoppelt. Das System ist unaufwändig und lässt sich sehr kompakt ausführen. Bevorzugt ist der Drehaktor als Rotor einer Hysteresebremse ausgebildet.

Vorzugsweise sind die zwei von wenigstens drei Wellen eines Summiergetriebes drehstarr miteinander verbunden. Durch die Verbindung zweier Wellen ist auch die Drehzahl der dritten Welle festgelegt. Vorteilhaft können dann die Hysteresebremse sowie deren Ansteuerung kleiner ausfallen, da bei einem Kaltstart bei niedrigen Temperaturen ein Lastmoment der Nockenwelle nicht alleine von der Hysteresebremse bzw. der Nockenwellenverstelleinrichtung kompensiert werden muss. Ferner ist eine Regelung der Nockenwellenverstelleinrichtung beim Starten und Hochlaufen der Brennkraftmaschine vereinfacht, da Wechselmomente der Nockenwelle bei kleinen Drehzahlen andernfalls nur schwierig auszuregeln sind. Günstigerweise ist beim Abstellen der Brennkraftmaschine die Nockenwellenverstellein richtung in eine Position fahrbar, die für einen nachfolgenden Start erforderlich ist, und dort verriegelbar. Die Erfindung ist sinngemäß für alle Nockenwellenverstelleinrichtungen mit Drehaktor und Summiergetriebe einsetzbar.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Eine kompakte bevorzugte Anordnung ergibt sich, wenn die Hilfsspule und die Erregerspule um dieselbe Achse angeordnet sind. Besonders günstig ist, wenn die Hilfsspule radial gesehen innerhalb der Erregerspule angeordnet ist. Die Erregerspule und die Hilfsspule können koaxial oder alternativ auch axial versetzt angeordnet sein. Ist die Hilfsspule näher am Rotor angeordnet, kann eine Beeinflussung des Stellvorgangs durch die Hilfsspule noch besser vermieden werden. Da bei kleinerem Abstand ein kleineres Magnetfeld ausreicht, kann die Hilfsspule kleiner ausgelegt werden.

Eine günstige Anordnung ergibt sich, wenn der Rotor mit einem Anker abhängig von einer Bestromung der Hilfsspule in einen der Hilfsspule zugeordneten Luftspalt des Stators eingreifen kann. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau des Rotors, der, beispielsweise in Form einer Hysteresebremse mit einem kreisförmigen, weichmagnetischen Band in einen Luftspalt des Stators eingreift. Der Anker kann koaxial zu dem Band angeordnet sein.

Vorzugsweise ist zum Verriegeln ein gegen die Richtung einer Magnetkraft der Hilfsspule wirkendes Federelement vorgesehen. Das Federelement ist in der Art einer Druckfeder ausgeführt und drückt den Rotor aus dem Stator heraus, bis dieser mit einem Verriegelungsmechanismus in Wirkverbindung tritt. Die Verriegelungsstellung kann demnach ohne zusätzliche Energie eingehalten werden. Entriegelbar ist die Anordnung mittels der Bestromung der Hilfsspule, wobei eine Magnetkraft aufgebaut wird, die die Federkraft überwindet und den Rotor axial zum Stator hin verschiebt.

Zweckmäßigerweise ist der Rotor zum Verriegeln in eine Verriegelungsstellung mit einem Verriegelungsmittel einer der beiden anderen Wellen bewegbar. Die Verriegelungsmittel können formschlüssig, beispielsweise als Rastmittel in Form von Nase und Nut ausgeführt sein; grundsätzlich ist jedoch auch eine kraftschlüssige Verriegelung mit einem Reibbelag oder dergleichen denkbar. Sind mehrere Verriegelungsmittel eingebracht, oder auch bei einer kraftschlüssigen Verriegelung, ist es möglich, die Nockenwellenverstelleinrichtung bei konstanter Phasenlage zu verriegeln. Individuelle Verriegelungspunkte können abhängig von Betriebsbedingungen gewählt werden. Weiterhin ist die auf die einzelnen Verriegelungsmittel entfallende Belastung an den verschiedenen Verriegelungspunkten vermindert. Möglich ist auch, mit dem axial verschieblichen Rotor einen separaten Verriegelungsmechanismus, etwa eine Sperrklinke, zu betätigen. Eine kraftschlüssige Verbindung der beiden Wellen kann dann sinnvoll sein, wenn erforderliche Federkräfte und/oder magnetischen Kräfte zum Verriegeln und/oder Entriegeln verfügbar sind. Ist dies der Fall, ist die Nockenwellenverstelleinrichtung in jeder Lage verriegelbar.

Besonders bevorzugt ist das Getriebe als Summiergetriebe ausgebildet, insbesondere als einstufiges Planetengetriebe. Zweckmäßigerweise ist das Getriebe selbsthemmend ausgebildet.

Es kann günstig sein, wenn die Erregerspule und die Hilfsspule eine gemeinsame elektrische Versorgungseinheit aufweisen.

Bei einem erfindungsgemäßen Rotor einer Nockenwellenverstelleinrichtung ist ein aus weichmagnetischem Material gebildeter Anker koaxial zu einer aus weichmagnetischem Material gebildeten Außenwand mit einem kleineren Radius als die Außenwand angeordnet.

Eine symmetrische Bauweise ergibt sich, wenn zentral in der topfartigen Form auf der ankerseitigen Innenseite eine Rotorwelle angeordnet ist. Vorzugsweise setzt sich die Rotorwelle auf der Außenseite als Hohlwelle mit einer Außenverzahnung fort.

Ein erfindungsgemäßer Rotor für eine Nockenwellenverstelleinrichtung weist eine topfartige Form auf, wobei innerhalb einer aus weichmagnetischem Material gebildeten Außenwand ein ringförmiger Anker aus weichmagnetischem Material konzentrisch zur Außenwand angeordnet ist.

Der Anker kann innerhalb der Außenwand ringförmig ausgebildet sein. Alternativ kann der Anker an der Rotorwelle angeordnet sein. Der Anker kann auch einstückig mit der Rotorwelle ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist auf einer dem Anker entgegengesetzten Außenseite des Rotors wenigstens ein Verriegelungsmittel angeordnet, wie etwa ein Rastmittel, das nach der Montage mit einem anderen Rastmittel korrespondiert.

Vorzugsweise sind mehrere Verriegelungsmittel vorgesehen, die auf unterschiedlichen Radien angeordnet sind. Dies ist vorteilhaft, wenn eine einzige definierte Verriegelungsposition erreicht werden soll. Nach einer Montage des Rotors in einen Drehaktor einer Nockenwellenverstelleinrichtung kann dann verhindert werden, dass sich bei üblichen Getriebeübersetzun gen von etwa 7 bis etwa 15 und üblichen Stellbereichen um 100° Kurbelwinkel mehrere Verriegelungsmöglichkeiten ergeben.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird.
Dabei zeigen:
1 eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit Hysteresebremse als Verstelleinheit und einem durch Federkraft eines Federelements in axialer Richtung verschobenen Rotor in verriegelter Stellung,
2 eine Hysteresebremse mit durch magnetischen Fluss einer Hilfsspule im Stator der Hysteresebremse in axial Richtung verschobenem Rotor in entriegelter Stellung,
3 eine isometrische Ansicht eines Systems mit Hilfsspule nach 2,
4 a, b; Flusslinien des Magnetkreises nach 2 mit bestromter Hilfsspule (a) und bestromter Erregerspule (b),
5 Flusslinien eines Magnetkreises mit einem zentralen Anker, der direkt an einer Rotorwelle angeordnet ist.
1 zeigt einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Nockenwellenverstelleinrichtung zum Verstellen einer Phasenlage einer Nockenwelle, mit drei Wellen: einer kurbelwellenverbundenen, als Antriebsrad ausgebildeten Antriebswelle 11 am Getriebeeingang, einer nockenwellenverbundenen Abtriebswelle 12 am Getriebeausgang, der mit einer Nockenwelle 22 verbunden ist und einer Stellwelle 13, die mit einem Drehaktor in Form eines Rotors 31 verbunden ist.
Die Nockenwellenverstelleinrichtung ist in verriegelter Stellung gezeigt, in der keine Verstellung der Phasenlage stattfindet und in der der Rotor 31 formschlüssig mit der Antriebswelle 11 verbunden ist.
Der Rotor 31 ist Bestandteil einer Verstelleinheit 30, die als Hysteresebremse ausgebildet ist und einen Stator 45 umfasst, der in einer Aussparung 41 eine Erregerspule 42 aufweist. Die Erregerspule 42 ist Bestandteil des Magnetkreises der Hysteresebremse. In diese Aussparung 41 greift ein Hystereseband ein, das eine äußere Wand 32 des topfförmig ausgebildeten Rotors 31 bildet. Beidseits des Eingriffsbereichs der als Hystereseband ausgebildeten Wand 32 ist eine Polstruktur 46 im Stator 45 ausgebildet, etwa durch eine geometrische Formgebung und/oder durch eine entsprechende Magnetisierung des Materials selbst, welches bei einer Drehbewegung der als Hystereseband ausgebildeten Wand 32 um eine Achse 47 in an sich bekannter Weise ein Bremsmoment auf den Rotor 31 ausübt und so eine Verstellung der Phasenlage zwischen Antriebswelle 11 und Abtriebswelle 12 bewirkt.
Vorzugsweise ist die Antriebswelle 11 als Kettenrad ausgebildet. Die Nockenwelle 22 wird über das Kettenrad angetrieben, so dass die Nockenwelle 22 und das Kettenrad dieselbe Drehzahl aufweisen.
Die Antriebswelle 11 ist dabei mit der Abtriebswelle 12 über ein Getriebe 10 verbunden, das vorzugsweise als Summiergetriebe ausgebildet ist. Die Abtriebswelle 12 ist als Hohlrad mit Innenverzahnung ausgebildet, in dem ein einstufiges Planetengetriebe angeordnet ist. Die Antriebswelle 11 ist mit einem Planetenträger 23 verbunden, dessen Planetenräder 16 auf einem Sonnenrad 14 abrollen und gleichzeitig mit dem Hohlrad kämmen. Es können selbstverständlich auch mehr als zwei Planetenräder 16 vorgesehen sein. Antriebswelle 11, Abtriebswelle 12 und Stellwelle 13 sowie entsprechend der Rotor 31 drehen um dieselbe Achse 47. Das Sonnenrad 14 ist drehfest mit dem Rotor 31 verbunden.
Der topfförmige erfindungsgemäße Rotor 31 weist an seinem als Topfboden ausgebildeten inneren Bereich mit einer Außenseite 40 und einer Innenseite 48 innerhalb der aus magnetisch halbhartem Material gebildeten Wand 32 einen ringförmigen Anker 34 aus weichmagnetischem Material auf, der konzentrisch zur Wand 32 angeordnet ist. Auf der dem Anker 34 entgegengesetzten Außenseite 40 sind Verriegelungsmittel 39 angeordnet, die zwei Verriegelungspunkte 18, 19 definieren.
Eine Rotorwelle 33 ist zentral in der topfartigen Form auf der ankerseitigen Innenseite 48 angeordnet und setzt sich auf der Außenseite 40 als Hohlwelle mit einer Außenverahnung 36 fort, die in die Stellwelle 13 des Getriebes 10 eingreift. Die Rotorwelle 33 ist an zwei Stellen innerhalb des Stators 45 mit einem Wälzlager 35 abgestützt. Die Außenverzahnung 36 ist Bestandteil einer Kupplung 15, die eine axiale Verschiebung zulässt, beispielsweise einer Keilwellenkupplung. In einem Innenraum der hohlwellenartigen Fortsetzung der Rotorwelle 33 ist ein Federelement 38 ausgebildet.
Der Anker 34 kann in eine Aussparung 43 des Stators 45 eingreifen, in der eine Hilfsspule 44 angeordnet ist. Diese ist um dieselbe Achse 47 angeordnet wie die Erregerspule 42 und liegt radial gesehen innerhalb der Erregerspule 42. Die gezeigte Anordnung ist konzentrisch, beide Spulen liegen auf gleicher axialer Höhe. Wird die Hilfsspule 44 bestromt, übt sie eine axial gerichtete Magnetkraft in einer durch Pfeile angedeuteten Richtung 20 auf den Anker 34 aus und zieht diesen an. Dadurch kann der Rotor 31 von der Antriebswelle 11 gelöst werden; die Nockenwellenverstelleinrichtung ist entriegelt. Zum Verriegeln ist das gegen die Richtung 20 der Magnetkraft der Hilfsspule 44 wirkende Federelement 38 vorgesehen. Der Rotor 31 ist zum Verriegeln in eine Verriegelungsstellung mit einem Verriegelungsmittel 17 der Antriebswelle 11 bewegbar und kann dort mit seinem als Rastnase ausgebildeten Verriegelungsmittel 39 in ein als Nut ausgebildete Verriegelungsmittel 19 der Antriebswelle 11 eingreifen.
Wenigstens zwei der wenigstens drei Wellen 11, 12, 13 sind abhängig von Betriebsbedingungen miteinander drehstarr verriegelbar.
Aus der 2 ist eine günstige weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung anhand einer Verstelleinheit 30 zu entnehmen. Eine Getriebeeinheit 10 der Nockenwellenverstelleinheit ist nicht weiter dargestellt, entspricht jedoch der in 1. Die Anordnung entspricht weitgehend der in 1, auf die zur Beschreibung der einzelnen Elemente verwiesen wird. Ferner sind gleich bleibende oder funktionell gleich wirkende Elemente in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
Eine Hilfsspule 44 zur axialen Bewegung eines Rotors 31 ist in demselben Stator 45 angeordnet wie eine Erregerspule 42 der Verstelleinheit 30. Im Unterschied zur Ausgestaltung nach 1 ist die Hilfsspule 44 nicht nur radial, sondern auch axial gesehen gestaffelt zur Erregerspule 42 angeordnet. Ein Anker 34 aus weichmagnetischem Material ist an einer Innenseite 48 des Rotors 31 befestigt bzw. Teil des Rotors 31. Als Nasen ausgebildete Verriegelungsmittel 39 befinden sich an der Außenseite 40 des Rotors 31. Die Hilfsspule 44 ist näher an einem Anker 34 und kleiner ausgebildet als im Ausführungsbeispiel der 1.
Eine Rotorwelle 33 ist als Hohlwelle ausgebildet und erstreckt sich durch den Stator 45 der als Hysteresebremse ausgebildeten Verstelleinheit 30. Der Stator 45 läuft in auf seiner dem Rotor 31 abgewandten Seite in einen Stutzen 49 aus. Eine Kupplung 15, die eine axiale Verschiebung zulässt, ist in eine stirnseitige Verzahnung 36 integriert. Ein kombiniertes Radial- und Axiallager 37 im Stator 45 angeordnet und stützt mit einem Wälzlager 35 die Rotorwelle axial im Stator 45 ab. Auf der Außenseite 40 des Rotors 31 ragt die Rotorwelle 33 als Stutzen heraus und endet in der stirnseitigen Außenverzahnung 36, die mit einem nicht dargestellten Getriebe 10 (1) koppelbar ist. Der Rotor 31 ist durch die entsprechende Ausbildung der Lager drehbar gelagert, axial verschieblich, und deshalb mit dem Stelleingang des Getriebes 10 verbindbar.
Ohne Bestromung der Hilfsspule 44 ist mit dem Getriebeeingang (Antriebswelle 11, 1) bzw. dem Getriebeausgang (Abtriebswelle 12, 1) eine drehfeste Verbindung herstellbar. Zu diesem Zweck sind an dem betreffenden Getriebeteil zu den als Nasen ausgebildeten Verriegelungsmitteln 39 Aussparungen angebracht. Zur Verriegelung ist ein als Druckfeder ausgebildetes Federelement 38 bauraumoptimal um die Rotorwelle 33 herum angeordnet und liegt zwischen zwei längs der Rotorwelle 33 verschieblichen Sitzen 50, die sich an dem kombinierten Radial- und Axiallager 37 und dem Rotor abstützen. Das kombinierte Radial- und Axiallager 37 fängt auch eine auf den Rotor 31 im entriegelten Zustand wirkende Axialkraft auf.
3 zeigt zur Veranschaulichung der Anordnung aus 2 eine Ansicht schräg auf eine Außenseite 40 des Rotors 31 mit einem Stator 45 in einer isometrischen Darstellung. Erkennbar ist die Anordnung von zwei als Nasen ausgebildeten Verriegelungsmitteln 39 auf unterschiedlichen Radien. Diese Anordnung stellt sicher, dass eine Verriegelung nur in einer einzigen definierten Position möglich ist. Ferner ist eine übliche, als Zähne ausgebildete Polstruktur 46 der als Hysteresebremse ausgebildeten Verstelleinheit 30 zu erkennen. Der erkennbaren Polstruktur 46 liegt eine durch den Rotor 31 verdeckte weitere als Zähne ausgebildete Polstruktur gegenüber, wobei die radial gegenüberliegenden Zahnreihen gegeneinander versetzt angeordnete Zähne aufweisen.
4a und 4b illustrieren einen Verlauf von Flusslinien des Magnetkreises einer Anordnung nach 1 oder 2 mit bestromter Hilfsspule (4a) und bestromter Erregerspule (4b). Die Anordnung ist rotationssymmetrisch um die Achse 47 angeordnet. Bei bestromter Hilfsspule 44 ist erkennbar, dass die Dichte der Flusslinien um Bereich eines Ankers 34 des Rotors 31 sehr hoch ist. Der Anker 34 ist von einer hohen Flussliniendichte durchsetzt und wird durch die entsprechend ausgebildete Magnetkraft zur Hilfsspule 44 hin gezogen. Die als weichmagnetisches Band ausgebildete Wand 32 des topfförmigen Rotors 31 ist dagegen fast frei von Flusslinien und wird daher von einer Bestromung der Hilfsspule 44 praktisch nicht beeinflusst. Die Hilfsspule 44 übt demnach kein Drehmoment auf den Rotor 31 der als Hysteresebremse ausgebildeten Verstelleinheit 30 aus.
Bei bestromter Erregerspule 42 ist dagegen, wie 4b zeigt, der Bereich des Ankers 34 praktisch flusslinienfrei, während der Bereich des Bands des Rotors 31 von Flusslinien dicht durchsetzt ist, was ein entsprechendes Bremsmoment auf den Rotor 31 ausübt.
5 illustriert einen Flusslinienverlauf einer Anordnung, bei der ein Anker 34 nicht an einer Innenseite 48 eines Rotors 31 angeordnet ist, sondern eine Rotorwelle 33 des Rotors 31 innerhalb eines Stators 45 umgibt. Ansonsten entspricht die Anordnung der Nockenwellenverstelleinheit derjenigen der 1 oder 2, auf die zur Beschreibung verwiesen werden kann. Bei bestromter Hilfsspule 44 sind die Flusslinien im Bereich des Ankers 34 konzentriert, während außerhalb die Flussliniendichte sehr gering und damit im Wesentlichen wirkungslos ist.

Claims

Nockenwellenverstelleinrichtung zum Verstellen einer Phasenlage einer Nockenwelle, mit einem Drehaktor, der einen Stator (45) und wenigstens einen axial verschieblichen Rotor (31) aufweist sowie mit einem Getriebe (10), das zwischen zwei von wenigstens drei Wellen (11, 12, 13) angeordnet ist, wobei eine der Wellen als Stellwelle (13) vom Drehaktor beaufschlagt ist, eine der Wellen eine kurbelwellenverbundene Antriebswelle (11) und eine der Wellen eine nockenwellenverbundene Abtriebswelle (12) ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der wenigstens drei Wellen (11, 12, 13) abhängig von Betriebsbedingungen miteinander drehstarr verriegelbar sind, indem zusätzlich zu einer den Drehaktor betätigenden Erregerspule (42) eine Hilfsspule (44) vorgesehen ist, die eine axiale Bewegung des Rotors (31) wenigstens in eine Richtung (20) bewirkt.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsspule (44) und die Erregerspule (42) um dieselbe Achse (47) angeordnet sind.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsspule (44) radial gesehen innerhalb der Erregerspule (42) angeordnet ist.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsspule (44) axial gesehen versetzt gegen die Erregerspule (42) angeordnet ist.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (31) mit einem Anker (34) abhängig von einer Bestromung der Hilfsspule (43) in einen der Hilfsspule (44) zugeordneten Luftspalt (43) des Stators (45) eingreifen kann.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass zum Verriegeln ein gegen die Richtung (20) einer Magnetkraft der Hilfsspule (44) wirkendes Federelement (38) vorgesehen ist.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (31) zum Verriegeln in eine Raststellung mit einem Verriegelungsmittel (17) einer der beiden anderen Wellen (11) bewegbar ist.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10) als Summiergetriebe ausgebildet ist.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10) selbsthemmend ausgebildet ist.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verriegeln mehrere Verriegelungspunkte (18, 19) vorgesehen sind.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass individuelle Verriegelungspunkte (18, 19) abhängig von Betriebsbedingungen selektierbar sind.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspule (42) und die Hilfsspule (44) eine gemeinsame elektrische Versorgungseinheit aufweisen.
Rotor einer Nockenwellenverstelleinrichtung, mit einer topfartigen Form, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmiger, aus weichmagnetischem Material gebildeter Anker (34) koaxial zu einer aus weichmagnetischem Material gebildeten Außenwand (32) mit einem kleineren Radius als die Außenwand (32) angeordnet ist.
Rotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zentral in der topfartige Form auf einer Innenseite (48) eine Rotorwelle (33) angeordnet ist.
Rotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rotorwelle (33) auf der Außenseite (40) als Hohlwelle mit einer Außenverahnung (36) fortsetzt.
Rotor nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (34) innerhalb der Außenwand (32) ringförmig ausgebildet ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (34) an der Rotorwelle (33) angeordnet ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer dem Anker (34) entgegengesetzten Außenseite (40) wenigstens ein Verriegelungsmittel (39) angeordnet ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verriegelungsmittel (39) vorgesehen sind, die auf unterschiedlichen Radien angeordnet sind.