DE102005054269B3 - Device for changing the relative angular position of a camshaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der relativen Winkellage einer Nockenwelle (2) gegenüber einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem gegenüber der Nockenwelle (2) drehbar gelagerten, indirekt von der Kurbelwelle angetriebenen Antriebselement (1) zum Antreiben der Nockenwelle (2), einem drehfest mit der Nockenwelle (2) verbundenen mehrteiligen Abtriebselement (8) und mit Mitteln zum Herstellen und Lösen einer formschlüssigen Verbindung zur Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebselement (1) und dem Abtriebselement (8), über welche die relative Winkellage zwischen der Nockenwelle (2) und der Kurbelwelle durch relative Verdrehung des Abtriebselementes (8) gegenüber dem Antriebselement (1) gezielt veränderbar ist, wobei die Mittel zum Herstellen und Lösen der formschlüssigen Verbindung mindestens einen an dem Antriebselement (1) ausgebildeten Eingriffsabschnitt (30) umfassen und das mehrteilige Abtriebselement (8) einen Trägerkörper (6) und mindestens einen Mitnehmer (8a, 8b) aufweist, welcher relativ zum Trägerkörper (6) geführt bewegbar und mit dem Eingriffsabschnitt (30) in Eingriff bringbar ist. Um eine solche Vorrichtung konstruktiv einfach auszugestalten und eine sichere Betätigung der Vorrichtung ohne das Erfordernis der Messung des Verlaufes der Umfangskraft am Antriebselement zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass mindestens ein zuschaltbarer mechanischer Betätigungsmechanismus (10, 12, 11a) vorgesehen ist, der in ...The invention relates to a device for changing the relative angular position of a camshaft (2) with respect to a crankshaft of an internal combustion engine, with a drive element (1) rotatably mounted with respect to the camshaft (2) and indirectly driven by the crankshaft for driving the camshaft (2) Non-rotatably connected to the camshaft (2) multi-part output element (8) and with means for producing and releasing a positive connection for torque transmission between the drive element (1) and the output element (8), via which the relative angular position between the camshaft (2) and the crankshaft can be specifically changed by relative rotation of the output element (8) relative to the drive element (1), the means for establishing and releasing the positive connection comprising at least one engagement section (30) formed on the drive element (1) and the multi-part output element (8 ) a carrier body (6 ) and at least one driver (8a, 8b), which is movable relative to the carrier body (6) and can be brought into engagement with the engagement section (30). In order to make such a device structurally simple and to ensure safe actuation of the device without the need to measure the course of the circumferential force on the drive element, it is proposed that at least one switchable mechanical actuation mechanism (10, 12, 11a) is provided, which in .. ,
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der relativen Winkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a device for varying the relative angular position a camshaft opposite a crankshaft of an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.
Aus
der
Auch
aus der
Eine
Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 ist aus der
Insbesondere
das Innenelement
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die gesamte Vorrichtung insgesamt konstruktiv einfacher ausgebildet ist. Insbesondere soll die Vorrichtung sicher funktionieren, ohne dass Kraftsensoren erforderlich sind, mit denen der Kraftverlauf der auf das Antriebselement einwirkenden Umfangskraft gemessen wird.Of the Invention is based on the object, a device according to the preamble of claim 1 such that the entire device overall design is simpler. In particular, should the device will operate safely without the need for force sensors with which the force curve of acting on the drive element Peripheral force is measured.
Diese Aufgabe wird bei der Erfindung dadurch gelöst, dass mindestens ein zuschaltbarer mechanischer Betätigungsmechanismus vorgesehen ist, der das mindestens eine, als Mitnehmer ausgebildete Formschlusselement umfasst und der in mindestens zwei voneinander verschiedenen Winkelbereichen der Nockenwellendrehung zuschaltbar ist und durch den der mindestens eine Mitnehmer mit dem mindestens einen Eingriffsabschnitt gegen eine Rückstellkraft außer Eingriff bringbar ist, wobei der Betätigungsmechanismus einen auf den mindestens einen Mitnehmer in Richtung Eingriffsabschnitt einwirkenden Kraftspeicher und ein zwischen einem Betätigungselement und dem Mitnehmer wirksames, die geführte Bewegung des Mitnehmers steuerndes Kurvengelenk umfasst.These The object is achieved in the invention in that at least one switchable mechanical actuating mechanism is provided, the at least one, designed as a driver Includes positive-locking element and in at least two from each other different angular ranges of the camshaft rotation can be added and by which the at least one driver with the at least an engaging portion against a restoring force disengaged can be brought, wherein the actuating mechanism one on the at least one driver in the direction of engaging portion acting force storage and between an actuator and the driver effective, the guided movement of the driver controlling cam joint comprises.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass auf die Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine im Betrieb ein um einen Mittelwert schwankendes Drehmoment mit positiven und negativen Werten des Drehmoments einwirkt. Das von dem Antriebselement auf die Nockenwelle zu übertragende Drehmoment ändert in schneller Folge seine Richtung bzw. sein Vorzeichen. Weiterhin wird die Tatsache genutzt, dass es bestimmte Winkelbereiche der Nockenwellendrehung gibt, in denen unabhängig von der Drehzahl ausschließlich positive Drehmomente an der Nockenwelle anliegen, während in anderen bestimmten Winkelbereichen der Nockenwellendrehung ausschließlich negative Drehmomente an der Nockenwelle anliegen. Für den Fall, dass die formschlüssige Verbindung zwischen Antriebselement und Abtriebselement gelöst ist und die relative Veränderung der Winkellage zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ermöglicht ist, wird sich durch das anliegende positive Drehmoment die Winkellage in eine erste Verstellrichtung und durch das anliegende negative Drehmoment in eine zweite Verstellrichtung verändern. Wird der zuschaltbare Betätigungsmechanismus der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Betätigungselement, das in einem entsprechenden Winkelbereich der Nockenwellendrehung angeordnet ist, zugeschaltet, so erfolgt ein Lösen der formschlüssigen Verbindung zwischen Antriebselement und Abtriebselement und es erfolgt eine Verstellung in die, der Richtung des Drehmoments in dem entsprechenden Winkelbereich der Nockenwellendrehung zugeordneten Richtung. Auf diese Weise bestimmt ausschließlich die Winkellage, mit der das Betätigungselement in die Vorrichtung eingreift, die Verstellrichtung. Auf diese Weise kann die relative Winkellage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in beide Richtungen verändert werden, ohne dass der Verlauf der auf die Nockenwelle oder das Antriebselement einwirkenden Umfangskraft mittels Kraftsensoren gemessen werden muss.The Invention is based on the recognition that on the camshaft an internal combustion engine in operation on an average fluctuating torque with positive and negative values of the torque acts. The torque to be transmitted from the drive element to the camshaft changes into fast sequence its direction or its sign. Continue used the fact that there are certain angular ranges of camshaft rotation where are independent from the speed exclusively positive torques abut the camshaft, while in other specific angular ranges of camshaft rotation are exclusively negative Torques abut the camshaft. In the event that the positive connection between the drive element and output element is released and the relative change the angular position between the drive element and the output element allows is, is due to the applied positive torque, the angular position in a first adjustment direction and by the adjacent negative Change torque in a second adjustment. Will the switchable operating mechanism the device according to the invention with an actuator, that in a corresponding angular range of camshaft rotation is arranged, switched on, there is a release of the positive connection between the drive element and output element and there is a Adjustment in the, the direction of the torque in the corresponding Angle range of the camshaft rotation associated direction. On this way is exclusive the angular position with which the actuating element engages in the device, the adjustment. In this way can the relative angular position of the camshaft relative to the crankshaft changed in both directions be without affecting the course of the camshaft or the drive element acting circumferential force by means of force sensors are measured got to.
Je nach gewünschter Verstellrichtung (vor oder zurück) wird die erfindungsgemäß vorgesehene lösbare Mitnehmerverbindung in einer Phase negativen oder positi ven Drehmoments gelöst. Auf diese Weise wird eine Verstellung, also eine Verdrehung der Nockenwelle gegenüber dem Antriebselement, erzeugt.ever according to the desired Adjustment direction (forward or backward) is the inventively provided releasable driver connection solved in a phase negative or positive torque. On This way, an adjustment, ie a rotation of the camshaft across from the drive element generated.
Durch Verwendung einer Feder, die zwischen der Nockenwelle und dem Antriebsrad angeordnet ist, können diese Winkelbereiche vorteilhaft beeinflusst werden. Insbesondere kann der Winkelbereich des vorwärts drehenden Drehmomentes vergrößert werden.By Use a spring between the camshaft and the drive wheel is arranged these angular ranges are favorably influenced. Especially can the angular range of the forward rotating torque can be increased.
Bei der Erfindung wird die Drehrichtung, in der das Abtriebselement gegenüber dem Antriebselement relativ verdreht wird, ausschließlich dadurch festgelegt, dass der mindestens eine zuschaltbare mechanische Betätigungsmechanismus entweder in einem Winkelbereich der Nockenwellendrehung zugeschaltet wird, in dem ein ausschließlich positives oder ein ausschließlich negatives Drehmoment auf die Nockenwelle einwirkt. Eine separate Bestimmung der jeweiligen im Betätigungszeitpunkt auf die Nockenwelle bzw. auf das Antriebselement einwirkenden Umfangskraft ist somit nicht erforderlich.at The invention is the direction of rotation, in which the output element across from the drive element is relatively rotated, determined exclusively by that the at least one switchable mechanical actuating mechanism switched on either in an angular range of the camshaft rotation in which one is exclusively positive or exclusive Negative torque acts on the camshaft. A separate Determination of the respective at the time of actuation on the camshaft or on the drive element acting circumferential force is not required.
Dadurch,
dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
der mindestens eine Mitnehmer mit dem mindestens einen Eingriffsabschnitt
des Antriebselementes gegen eine Rückstellkraft außer Eingriff bringbar
ist, ist sichergestellt, dass auf den Mitnehmer in einer Position,
in der er nicht im Eingriff mit dem Eingriffsabschnitt steht, stets
eine Rückstellkraft einwirkt,
durch die der Mitnehmer wieder in Eingriff mit dem Eingriffsabschnitt
bringbar ist. Es ist daher nicht erforderlich, jedes Mal eine die
Betätigung
des Mitnehmers bewirkende Stellkraft zu erzeugen, wie dies bei der
hydraulischen Lösung
gemäß
Versuche
haben gezeigt, dass es nahezu unmöglich ist, die außer Eingriff
befindliche Mitnehmerverbindung im Sinne einer Schaltkupplung (wie
bei der
Ein wesentlicher Teil des Erfindungsgedankens besteht daher darin, die zuschaltbare, lösbare Mitnehmerverbindung formschlüssig auszubilden. Zur Optimierung des Schaltvorganges ist zusätzlich erfindungsgemäß vorgesehen, mehr als eine lösbare formschlüssige Mitnehmerverbindung anzubringen. Diese lösbaren formschlüssigen Mitnehmerverbindungen erzeugen jeweils wechselweise durch Einrasten den Formschluss zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement und damit auch mit der Nockenwelle. Ein Teil der Mitnehmerverbindungen (mindestens eine) ist eingerastet und überträgt das Drehmoment, während ein anderer Teil der Mitnehmerverbindungen (mindestens eine) in eine ausgerasteten Zwischenstellung oder Warteposition ist und kein Drehmoment überträgt.An essential part of the inventive concept is therefore to form-fit the switchable, detachable driver connection. In order to optimize the switching process, it is additionally provided according to the invention to provide more than one detachable, positive driver connection. These releasable form-locking driver connections alternately generate by latching the positive connection between the drive element and the output element and thus also with the camshaft. A part of the dog connections (at least one) is engaged and transmits the torque, while another part of the dog connections (at least one) is in a latched intermediate position or waiting position and transmits no torque.
Ein weiterer wesentlicher Teil des Erfindungsgedankens und ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass die Arbeit zum Lösen des Formschlusses, also zum Zurückziehen eines Mitnehmers, der Drehbewegung der Nockenwelle oder der Drehbewegung des Antriebselementes auf rein mechanischem Wege entnommen wird. Hierzu ist erfindungsgemäß ein zuschaltbares Betätigungselement vorgesehen, dessen zylinderkopffeste Winkellage relativ zur Winkellage der Nockenwelle durch die Lage des positiven bzw. des negativen Drehmomentwinkelabschnitts bestimmt ist.One Another essential part of the inventive concept and an important Advantage of the device according to the invention is that work to solve the positive fit, so to retreat a Driver, the rotational movement of the camshaft or rotary motion of the drive element is removed in a purely mechanical way. For this is a switchable according to the invention actuator provided, the cylinder head fixed angular position relative to the angular position the camshaft by the position of the positive and the negative torque angle section is determined.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß zur Optimierung des Schaltvorganges vorgesehen, dass jeder den Formschluss erzeugende Mitnehmer (mindestens ein Mitnehmer muss vorgesehen sein) in der den Formschluss erzeugenden Richtung mit einer Rückstellkraft beaufschlagt wird. Vorteilhaft wird die Rückstellkraft durch eine Feder bewirkt. Es ist jedoch genauso möglich, dass die Rückstellkraft allein durch die Fliehkraft bewirkt wird, die an den Elementen des Betätigungsmechanismus, d.h. an dem mindestens einen Mitnehmer, durch die Drehung der Vorrichtung wirkt.Farther it is according to the invention for optimization the switching process provided that each of the positive locking generating Driver (at least one driver must be provided) in the Positive locking generating direction is acted upon by a restoring force. The restoring force becomes advantageous caused by a spring. However, it is just as possible that the restoring force is caused solely by the centrifugal force acting on the elements of the actuating mechanism, i.e. on the at least one driver, acts by the rotation of the device.
Erfindungsgemäß weist der Betätigungsmechanismus daher einen Kraftspeicher auf, durch den eine Kraft in Richtung auf den Eingriffsabschnitt des Antriebselementes auf den mindestens einen Mitnehmer ausgeübt wird. Ferner ist ein die geführte Bewegung des Mitnehmers steuerndes Kurvengelenk vorgesehen, welches zwischen einem Betätigungselement und dem Mitnehmer wirksam ist. Wird das Betätigungselement zugeschaltet, so tritt es mit dem Mitnehmer unter Wirksamwerden des Kurvengelenkes in Wechselwirkung, sodass das Kurvengelenk in Verbindung mit der Rotation der Nockenwelle bzw. des Abtriebselementes eine geführte Bewegung des Mitnehmers bewirkt, durch die der Mitnehmer außer Eingriff mit dem Eingriffsabschnitt gebracht wird.According to the invention the actuating mechanism Therefore, an energy storage, through which a force in the direction on the engaging portion of the drive element on the at least exercised a driver becomes. Furthermore, one is the led Movement of the driver controlling cam joint provided which between an actuator and the taker is effective. If the actuating element is switched on, so it occurs with the driver under the effect of the curve joint interacting so that the cam joint in conjunction with the Rotation of the camshaft or the output element a guided movement of the driver caused by the driver disengaged is brought with the engagement portion.
Um das die geführte Bewegung des Mitnehmers steuernde Kurvengelenk zu bilden, weist der mindestens eine Mitnehmer eine Rampe mit einer Steuerkurve auf, welche aufgrund der Rotation des Mitnehmers mit dem Betätigungselement zusammenwirkt, wenn das Betätigungselement zugeschaltet wird. Das Betätigungselement kann dabei als zuschaltbarer Stift ausgebildet sein, der unabhängig von der Nockenwellendrehung in den Rotationsweg, d.h. in die Umlaufbahn des Mitnehmers eingebracht (zugeschaltet) werden kann, sodass der Stift ein Hindernis darstellt, auf welches der Mitnehmer mit seiner Steuerkurve aufgrund seiner Rotation auftrifft. Dabei wirkt das Betätigungselement mit der Steuerkurve des Mitnehmers im Sinne eines Kurvengelenkes zusammen, sodass auf den Mitnehmer eine Bewegung übertragen wird, die den Mitnehmer außer Eingriff mit dem Eingriffsabschnitt des Antriebselementes bringt. Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Steuerkurve nicht an dem Mitnehmer, sondern an dem Betätigungselement auszubilden. Es kommt lediglich darauf an, dass ein Kurvengelenk wirksam wird, welches die den Mitnehmer außer Eingriff bringende Bewegung steuert. Die Positionierung des Betätigungselementes, d.h. das Einbringen des Betätigungselements in die Umlaufbahn des Mitnehmers, kann z.B. elektrisch oder hydraulisch erfolgen.Around that the guided To form movement of the driver controlling cam joint points the at least one driver has a ramp with a control curve, which due to the rotation of the driver with the actuator cooperates when the actuator is switched on. The actuator can be designed as a switchable pin, which is independent of the camshaft rotation in the rotation path, i. into orbit can be introduced (switched on) of the driver, so that the Pin represents an obstacle on which the driver with his control cam due to its rotation. In this case, the actuating element acts with the control cam of the driver in the sense of a curved joint together, so that transferred to the driver movement who is the driver except Engages the engagement portion of the drive element brings. Basically it would be too possible, the control cam not on the driver, but on the actuator train. It just depends on having a curve joint becomes effective, which is the driver disengaging movement controls. The positioning of the actuator, i. the Insertion of the actuating element into the orbit of the driver can e.g. electrically or hydraulically respectively.
Alternativ zu einem mechanischen Betätigungselement, welches in die Umlaufbahn des Mitnehmers eingeschaltet wird um mit diesem über ein Kurvengelenk zusammenwirkt, kann das Betätigungselement auch einen auf den Mitnehmer einwirkender Elektromagnet oder Hydraulikzylinder umfassen. Ist ein Elektromagnet vorgesehen, so sind in den zwei voneinander verschiedenen Winkelbereichen der Nockenwellendrehung z.B. Schleifkontakte oder ähnliche Kontakte angeordnet, über die der Elektromagnet aktivierbar ist. Ist ein Hydraulikzylinder vorgesehen, so sind in den zwei voneinander verschiedenen Winkelbereichen der Nockenwellendrehung z.B. durch die Nockenwellendrehung aktivierbare Ventile vorgesehen, durch welche die Wirkung des Hydraulikzylinders zuschaltbar ist. Bei diesen alternativen Ausführungen des Betätigungselements wird allerdings, abweichend von der voranstehend dargestellten Lösung, die Arbeit zum Lösen des Formschlusses, also zum Zurückziehen eines Mitnehmers, nicht der Drehbewegung der Nockenwelle oder der Drehbewegung des Antriebselementes auf mechanischem Wege entnommen, sondern es ist erforderlich, elektrische Energie bzw. hydraulischen Druck zur Verfügung zu stellen, um das Lösen des Formschlusses zu bewirken.alternative to a mechanical actuator, which is switched into the orbit of the driver to with this over a cam joint cooperates, the actuator can also on the driver acting solenoid or hydraulic cylinder include. If an electromagnet is provided, then in the two different angular ranges of the camshaft rotation e.g. Sliding contacts or similar Contacts arranged over which is the electromagnet activated. Is a hydraulic cylinder provided so are in the two different angular ranges the camshaft rotation e.g. by the camshaft rotation activatable valves provided by which the action of the hydraulic cylinder can be switched is. In these alternative embodiments of the actuator is, however, deviating from the above solution, the Work to solve the form fit, so to retreat a driver, not the rotational movement of the camshaft or the Rotary movement of the drive element taken by mechanical means, but it is required electrical energy or hydraulic pressure to disposal to ask to solve to effect the positive connection.
Vorteilhaft weist das Antriebselement mindestens zwei Eingriffsabschnitte auf, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Ist nur ein Mitnehmer vorgesehen, so ist dieser so ausgebildet, dass er mit den beiden Eingriffsabschnitten abwechselnd in Eingriff bringbar ist. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass ein zwischen zwei Eingriffspositionen hin und her schaltbarer Mitnehmer vorgesehen ist, der in der einen Eingriffsposition mit dem einen Eingriffsabschnitt und in der anderen Eingriffsposition mit dem anderen Eingriffsabschnitt in Eingriff steht.Advantageous the drive element has at least two engagement sections, which are spaced apart in the circumferential direction. Is only one driver provided, so this is designed so that he with the two Engagement portions is alternately engageable. This can e.g. be achieved by a between two engagement positions switchable driver is provided, which in the one Engagement position with the one engagement portion and in the other Engagement position with the other engagement portion is engaged.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das mehrteilige Abtriebselement zwei Mitnehmer auf, von denen jeder einem der Eingriffsabschnitte zugeordnet ist. Jeder Mitnehmer ist abwechselnd mit den jeweiligen Eingriffsabschnitten in Eingriff bringbar. „Abwechselnd" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zu jedem Zeitpunkt immer nur ein Mitnehmer mit dem ihm zugeordneten Eingriffsabschnitt im Eingriff steht, während der andere Mitnehmer sich außer Eingriff und unter Einwirkung einer in Richtung Eingriffsabschnitt wirkenden Rückstellkraft sich in einer Bereitschaftsstellung befindet, aus der er in eine Vertiefung des Eingriffsabschnitts einrasten kann und so eine formschlüssige Verbindung herstellen kann, wenn sich die Nockenwelle gegenüber dem Antriebselement verdreht.In another embodiment of the invention, the multi-piece output member on two drivers, each of which has a Eingriffsab sections is assigned. Each driver is alternately engageable with the respective engagement portions. "Alternating" in this context means that at any one time only one driver with its associated engagement portion is engaged, while the other driver is out of engagement and under the action of engaging in the direction of restoring portion is in a standby position from which he can engage in a recess of the engagement portion and can thus establish a positive connection when the cam shaft is rotated relative to the drive element.
Grundsätzlich kann der Eingriffsabschnitt des Antriebselementes als separates Bauteil ausgebildet sein, welches mit dem Antriebselement fest verbunden ist. Kostengünstiger lässt sich der Eingriffsabschnitt jedoch dadurch verwirklichen, dass er als Zähne und Zahnlücken aufweisender Verzahnungsabschnitt in das Antriebselement integriert ist.Basically the engagement portion of the drive element as a separate component be formed, which firmly connected to the drive element is. cost-effective let yourself However, the engaging portion realize in that he as Teeth and gullets having teeth section integrated into the drive element is.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Eingriffsabschnitte an dem Antriebselement ausgebildet sind, die als Zähne und Zahnlücken aufweisende erste und zweite Verzahnungsabschnitte ausgebildet sind. In diesem Fall stützt sich der jeweils gerade sich nicht im Eingriff befindende Mitnehmer an einem Zahn des ihm zugeordneten Eingriffsabschnittes gegen die Kraft eines Kraftspeichers in einer Warteposition ab. Findet nun eine relative Verdrehung des Abtriebselementes gegenüber dem Antriebselement statt, so geht die Abstützung des Mitnehmers auf dem Zahn des ihm zugeordneten Eingriffsabschnitts verloren und die Kraft des z.B. als Federelement ausgestalteten Kraftspeichers drückt den Mitnehmer in radialer Richtung in eine Eingriffsposition mit dem ihm zugeordneten Eingriffsabschnitt. Auf diese Weise wird erreicht, dass keine gesonderte Betätigungskraft zur Betätigung des Mitnehmers aufgebracht werden muss. Die Betätigungskraft liegt aufgrund des Kraftspeichers in der Warteposition des Mitnehmers bereits an dem Mitnehmer an, sodass dieser in die Eingriffsposition gebracht wird, sobald die Abstützung auf dem Zahn des Eingriffsabschnittes wegfällt.Especially It is advantageous if two engagement sections on the drive element are formed as teeth and tooth gaps having exhibiting first and second toothing sections are formed. In this case supports itself the currently not engaged driver on a tooth of its associated engagement portion against the Force of an energy storage in a waiting position. Find now a relative rotation of the output element relative to the Drive element instead, so the support of the driver goes on the Tooth of his assigned engagement section lost and the force of e.g. designed as a spring element of energy storage presses the Driver in the radial direction in an engaged position with him associated engagement portion. In this way it is achieved that no separate operating force for operation of the driver must be applied. The operating force is due to the Force accumulator in the waiting position of the driver already on the Driver, so that it is brought into the engaged position, as soon as the support on the tooth of the engaging portion is omitted.
Bei dieser besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist also vorgesehen, in einem im Bereich des Antriebselementes auf der Nockenwelle drehfest aufgebrachten und mit Führungen versehenen Trägerkörper zwei Mitnehmer so zu führen, dass sie zwecks Drehmomentübertragung in entsprechende Vertiefungen am Antriebselement einrasten können, dass das Einrasten durch Federkraft unterstützt wird, dass aber abwechselnd jeweils immer nur einer der Mitnehmer eine Vertiefung zum Einrasten vorfindet, wenn sich die Nockenwelle gegenüber dem Antriebselement verdreht. Wird nun die Verbindung gelöst, indem der in Eingriff befindliche Mitnehmer zurückgezogen wird, so tritt eine Verdrehung um einen festgelegten Winkel ein, nämlich bis der jeweils andere Mitnehmer eine Vertiefung zum Einrasten vorfindet. Dieser wiederum kann anschließend seinerseits aus der Vertiefung zurückgezogen und die formschlüssige Verbindung somit wieder gelöst werden, so dass ein weiterer Winkelschritt der Verstellbewegung erfolgt. Auf diese Weise können beliebig große Verstellwinkel in schnellen, kontrollierten Schritten realisiert werden.at this particularly advantageous embodiment of the invention So provided in a in the range of the drive element on the Camshaft rotatably mounted and provided with guides carrier body two To lead takers so that they for the purpose of torque transmission can engage in corresponding recesses on the drive element, that the locking is supported by spring force, but alternately in each case only one of the drivers a recess for locking finds when the cam shaft is rotated relative to the drive element. Now the connection is solved, by withdrawing the engaged carrier, one enters Twist by a fixed angle, namely until the other one Driver finds a recess for snapping. This in turn can subsequently in turn withdrawn from the recess and the positive connection thus solved again so that is another angular step of the adjustment movement he follows. This way you can do anything size Adjustment angle realized in fast, controlled steps become.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass die Mitnehmer ebenso am Antriebselement geführt sein können und in entsprechende Vertiefungen an der Nockenwelle oder an einem mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Bauteil einrasten können.It be explicit at this point mentioned that the drivers can also be performed on the drive element and in corresponding wells the camshaft or on a non-rotatably connected to the camshaft Engage component.
Ist der mindestens eine Mitnehmer gegenüber dem Trägerkörper geführt, so kann die Relativbewegung des Mitnehmers gegenüber dem Trägerkörper entweder durch eine Drehbewegung oder durch eine Translationsbewegung oder aber durch eine kombinierte Dreh- und Translationsbewegung erfolgen. Auf einfache Weise lässt sich eine relative Bewegung des Mitnehmers gegenüber dem Trägerkörper dadurch realisieren, dass auf dem Trägerkörper Führungen ausgebildet sind, durch die der Mitnehmer gegenüber dem Trägerkörper geführt wird. Diese Führungen können beispielsweise als parallel zueinander ausgerichtete Vorsprünge ausgebildet sein, die eine Linearführung für den Mitnehmer bilden. In diesem Fall führt der Mitnehmer eine reine Translationsbewegung (Verschiebebewegung) aus.is the guided at least one driver relative to the carrier body, so the relative movement the driver opposite the carrier body either by a rotational movement or by a translational movement or but done by a combined rotation and translation. In a simple way a relative movement of the driver relative to the support body realized by that on the carrier guides are formed, through which the driver is guided relative to the carrier body. These guides can For example, formed as parallel aligned projections be a linear guide for the Make taker. In this case, the driver leads a pure Translational movement (displacement movement) off.
Abweichend von der voranstehend beschriebenen Ausführungsform kann die Führung des Mitnehmers gegenüber dem Trägerkörper jedoch auch durch jede andere Führungseinrichtung erreicht werden. Die Führungseinrichtung muss nicht mit dem Trägerkörper verbunden sein. Eine andere denkbare Führung des Mitnehmers gegenüber dem Trägerkörper könnte beispielsweise durch eine drehbare Lagerung des Mitnehmers auf einer mit dem Trägerkörper fest verbundenen Drehachse erreicht werden.deviant From the embodiment described above, the leadership of the Driver opposite however, the carrier body also by any other guidance device be achieved. The management device does not need to be connected to the carrier body be. Another conceivable guide the driver opposite the carrier body could, for example by a rotatable mounting of the driver on a fixed to the carrier body connected axis of rotation can be achieved.
Sind zwei Mitnehmer vorgesehen, die jeweils einem ihnen zugeordneten Eingriffsabschnitt zugeordnet sind, so ist es vorteilhaft, wenn ein auf die beiden Mitnehmer in zwei Richtungen einwirkender Kraftspeicher vorgesehen ist, durch den die beiden Mitnehmer jeweils in Richtung auf die ihnen zugeordneten Eingriffsabschnitte mit einer Rückstellkraft beaufschlagbar sind. Auf diese Weise kann mit nur einem Kraftspeicher, der beispielsweise als in zwei Richtungen wirkende Feder ausgebildet ist, die Aufbringung der erforderlichen Rückstellkraft auf die Mitnehmer sichergestellt werden.are two drivers provided, each one assigned to them Engagement section are assigned, it is advantageous if a force accumulator acting on the two drivers in two directions is provided by the two drivers each in the direction on their associated engagement sections with a restoring force can be acted upon. In this way, with only one energy storage, formed, for example, as acting in two directions spring is, the application of the required restoring force to the driver be ensured.
Die erfindungsgemaße Vorrichtung ist unabhängig davon, ob die Nockenwelle über ein Kettenrad, welches von der Kurbelwelle über eine Antriebskette angetrieben wird, über ein Zahnriemenrad, welches von der Kurbelwelle über einen Zahnriemen angetrieben wird oder über ein Zahnrad angetrieben wird, welches von der Kurbelwelle über ein Zahnradgetriebe angetrieben wird. In jedes dieser Antriebselemente (Kettenrad, Zahnriemenrad, Zahnrad) kann der mindestens eine erfindungsgemäße Eingriffsabschnitt integriert werden, sodass die erfindungsgemäße Vorrichtung mit jedem dieser Antriebselemente zusammenwirken kann.The inventive device is independent of whether the camshaft on a chain wheel, which is driven by the crankshaft via a drive chain, via a toothed belt wheel, which is driven by the crankshaft via a toothed belt or driven by a gear which is driven by the crankshaft via a gear transmission. In each of these drive elements (sprocket, timing belt, gear), the at least one engagement portion according to the invention can be integrated, so that the device according to the invention can interact with each of these drive elements.
Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verändern der relativen Winkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine anzugeben, welches in jedem Zeitpunkt eine gezielte Veränderung der Winkellage erlaubt, ohne dass die im Betätigungszeitpunkt der Verstellvorrichtung an der Nockenwelle bzw. an dem Antriebselement anliegende Umfangskraft bestimmt werden muss.Of the Invention is also Based on the object, a method for changing the relative angular position a camshaft opposite To provide a crankshaft of an internal combustion engine, which at any time a targeted change in the angular position allows without that at the time of actuation the adjusting device on the camshaft or on the drive element adjacent circumferential force must be determined.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.According to the invention this Task by a method having the features of the claim 16 solved.
Erfindungsgemäß ist eine mit mindestens einem Eingriffsabschnitt des Antriebselementes in Eingriff bringbare, lösbare Mitnehmerverbindung zur gezielten Verstellung der relativen Winkellage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle vorgesehen, bei der die Richtung der Verstellung dadurch festgelegt wird, in welchem Abschnitt der Umlaufbewegung der Nockenwelle der formschlüssige Eingriff des Mitnehmers in den Eingriffsabschnitt gelöst wird. Erfolgt die Lösung des formschlüssigen Eingriffs in einem Abschnitt der Umlaufbewegung der Nockenwelle, in dem an der Nockenwelle ein als positiv definiertes erstes Drehmoment anliegt, so erfolgt die relative Verdrehung des Abtriebselementes gegenüber dem Antriebselement in eine erste Verdrehrichtung. Wird dagegen die lösbare Mitnehmerverbindung in einem zweiten Abschnitt der Umlaufbewegung der Nockenwelle aus ihrem Eingriff gelöst, in welchem an der Nockenwelle ein negatives, dem ersten Drehmoment entgegenwirkendes zweites Drehmoment anliegt, so erfolgt die relative Verdrehung des Abtriebselementes gegenüber dem Antriebselement in einer zweiten Verdrehrichtung, die der ersten Verdrehrichtung entgegengerichtet ist.According to the invention is a with at least one engagement portion of the drive element in Engageable, detachable Carrier connection for specific adjustment of the relative angular position the camshaft opposite the crankshaft provided at the direction of adjustment is determined in which part of the orbital motion of the Camshaft of positive locking Engagement of the driver is dissolved in the engaging portion. The solution is done of the positive Engage in a portion of the orbital motion of the camshaft, in which on the camshaft as a first defined positive torque is applied, the relative rotation of the output element takes place across from the drive element in a first direction of rotation. Will against it the detachable Carrier connection in a second section of the orbital motion the camshaft released from its engagement, in which on the camshaft a negative, the first torque counteracting second torque is applied, the relative rotation of the output element takes place across from the drive element in a second direction of rotation, the first Direction of rotation is opposite.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Verstellbewegung gewünschter Länge in mehrere aufeinander folgende Teilschritte diskreter Länge unterteilt. Hierzu sind die Eingriffsabschnitte als Zähne und Zahnlücken aufweisende Verzahnungsabschnitte ausgebildet und die lösbare Mitnehmerverbindung umfasst mindestens zwei relativ zu den Verzahnungsabschnitten bewegbare Mitnehmer, die jeweils mindestens ein Eingriffselement aufweisen, wobei die Eingriffselemente jeweils abwechselnd in den Zahnlücken der Verzahnungsabschnitte in formschlüssigen Eingriff gebracht werden, und wobei die sich jeweils nicht im Eingriff befindenden Eingriffselemente durch die jeweiligen Zähne des ihnen zugeordneten Verzahnungsabschnittes gegen die Kraft eines Kraftspeichers (z.B. einer Feder) in einer Warteposition gehalten werden. Auf diese Weise wird das Abtriebselement gegenüber dem Antriebselement jeweils schrittweise um einen Zahn weiterverdreht, sodass die gesamte Verstellbewegung durch mehrere aufeinander folgende Teilverstellungen bewirkt wird.In a preferred embodiment the method according to the invention is an adjustment desired Length in divided into successive sub-steps of discrete length. For this purpose, the engaging portions are as teeth and tooth spaces having Formed toothing sections and the detachable driver connection comprises at least two movable relative to the toothed sections driver, each having at least one engagement element, wherein the Engagement elements alternately in the tooth gaps of Gearing sections are brought into positive engagement, and wherein the respective non-engaged engagement elements through the respective teeth their assigned toothed section against the force of a Force accumulator (e.g., a spring) held in a waiting position become. In this way, the output element against the Drive element in each case incrementally further rotated by one tooth, so that the entire adjustment movement through several consecutive Part adjustments is effected.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung sind die Verzahnungen über den gesamten Umfang angeordnet.In In a particular embodiment of the invention, the teeth on the entire circumference arranged.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigenin the The invention is based on an embodiment drawing closer explained. Show it
In
In
In
Die
Mitnehmer
Es
ist gut zu erkennen, dass der Mitnehmer
In
In
den
Bezüglich
In
Während sich
der Mitnehmer
Wenn
nun ein in
Auf
diese Weise kann der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Verstellbewegung
größerer bzw.
beliebiger Länge
durch mehrere aufeinander folgende Teilverstellbewegungen erreicht
werden. Für
jede Teilverstellbewegung muss der Stift
Zum
besseren Verständnis
der Erfindung ist in
In
In
Aufgrund
der Reibung in den Nockenwellenlagern und zwischen den Nocken und
den vom Nocken angetriebenen Abtriebsgliedern, die die Ventile des
Verbrennungsmotors betätigen,
haben die Winkelbereiche, in denen auf die Nockenwelle
- 11
- Antriebselementdriving element
- 22
- Nockenwellecamshaft
- 3a, 3b3a, 3b
- Durchbrüchebreakthroughs
- 4a, 4b4a, 4b
- Zähneteeth
- 5a, 5b5a, 5b
- Zahnlückengullets
- 66
- Trägerkörpersupport body
- 7a, 7b7a, 7b
- Führung; VorsprüngeGuide; projections
- 88th
- Abtriebselementoutput element
- 8a, 8b8a, 8b
- Mitnehmertakeaway
- 9a, 9b9a 9b
- Eingriffselementengaging member
- 1010
- Federfeather
- 11a11a
- Steuerkurvecam
- 11b11b
- Steuerkurvecam
- 1212
- Betätigungselement; StiftActuator; pen
- 1313
- Spiralfederspiral spring
- 30a, 30b30a, 30b
- Eingriffsabschnitt; VerzahnungsabschnittEngaging portion; toothed section
Claims (16)
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: THYSSENKRUPP PRESTA TECCENTER AG, ESCHEN, LI |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |