DE102006011806A1 - Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle - Google Patents

Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle Download PDF

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Abstract

Es wird eine Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle vorgeschlagen, umfassend ein Bremssystem und ein mit der Nockenwelle abtriebsseitig und der Kurbelwelle antriebsseitig verbundenes Überlagerungsgetriebe (7), wobei das Überlagerungsgetriebe (7) zum Verstellen der Nockenwelle einen Teil der antriebsseitigen Energie in das Bremssystem abführt, bei der das Bremssystem als reibschlüssiges Bremssystem ausgeführt ist, wobei die erforderliche Bremskraft über einen im Dauerschlupf befindlichen Reibbelag (2) erzeugt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Verstellbewegung der Nockenwelle über verschleißfreie und berührungslose Bremssysteme zu erzeugen.
  • Beispielsweise ist aus der DE 103 55 560 A1 eine Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine bekannt, welche ein von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebenes Antriebselement, ein die Nockenwelle der Brennkraftmaschine antreibendes Abtriebselement und ein Stellelement aufweist, das von einer Bremse beaufschlagt wird, wobei durch Variation des Bremsmomentes am Stellelement eine Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement erreichbar ist. Dabei lässt die Bauform der Verstellvorrichtung beliebige Phasenwinkel zwischen Antriebselement und Abtriebselement zu. Die Bremse ist als berührungslos arbeitende, elektromagnetische Bremse ausgeführt; vorzugsweise wird eine Hysteresebremse verwendet, deren Bremsmoment unabhängig von der Drehzahl ist.
  • Derartige Systeme sind in nachteiliger Weise aufgrund der benötigten berührungslos arbeitenden Komponenten teuer und benötigen eine Fail-Save-Verriegelung, wofür ein weiterer Aktuator benötigt wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle anzugeben, welche kostengünstig herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird eine Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle vorgeschlagen, umfassend ein Bremssystem und ein mit der Nockenwelle abtriebsseitig und der Kurbelwelle antriebsseitig verbundenes Überlagerungsgetriebe, wobei das Überlagerungsgetriebe zum Verstellen der Nockenwelle einen Teil der antriebsseitigen Energie in das Bremssystem abführt, wobei das Bremssystem als reibschlüssiges Bremssystem ausgeführt ist, bei dem die erforderliche Bremskraft über einen im Dauerschlupf befindlichen Reibbelag erzeugt wird. Zudem weist die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung eine zusätzliche mechanische Verriegelung auf.
  • Über das reibschlüssige Bremssystem gemäß der Erfindung kann eine Phasenverstellung zwischen antriebsseitigem Kettenrad oder Riemenscheibe und der abtriebsseitigen Nockenwelle vorgenommen werden oder eine einmal eingestellte Phaselage auf Position gehalten werden.
  • Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfin- dung ist das reibschlüssige Bremssystem als elektromagnetisch betätigtes Reibsystem ausgebildet. Des weiteren kann das Überlagerungsgetriebe als Planetengetriebe oder als Getriebe mit zwei Sonnenstirnrädern und einem zweistufigen Planeten ausgeführt sein, wobei auch jede Form eines Überlagerungsgetriebes zum Einsatz beim erfindungsgemäßen System geeignet ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Konzeption werden die Kosten reduziert, da teure Elemente der berührungslosen Systeme nicht benötigt werden und die im System erforderliche Fail-Save-Verriegelung im Rahmen der Schaltbewegung im Reibbelag mit getätigt werden kann. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein kompletter Aktuator eingespart werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform darstellt, beispielhaft näher erläutert.
  • Die reibschlüssige Bremssystem mit zusätzlicher mechanischer Verriegelung der Verstellvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst eine elektrisch betätigbare Schaltspule 1, die eine. Reibfläche 8 aufweist, einen magnetischen Reibbelag 2 mit einem Verriegelungselement 6 und eine Feder 3, wobei das Verriegelungselement 6 mit einem antriebsseitigen Element 5 des Überlagerungsgetriebes 7 zusammenwirkt. Hierbei ist der Reibbelag 2 axial beweglich aber drehfest an einem Stirnrad 4 des Überlagerungsgetriebes 7 befestigt.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Überlagerungsgetriebe 7 als Getriebe mit zwei Sonnenstirnrädern 4, 9 und einem zweistufigen Planeten 10 ausgeführt. Hierbei ist die Nockenwelle mit dem zweiten Stirnrad 9 des Überlagerungsgetriebes 7 drehfest verbunden; der Antrieb ist mit dem Planetenträger verbunden.
  • Bei einer Ausführung des Überlagerungsgetriebes 7 als Planetengetriebe ist es vorteilhaft, den Reibbelag 2 auf der Sonnenverzahnung anzuordnen; in diesem Fall ist die Nockenwelle mit dem Hohlrad verbunden.
  • Bei nicht bestromter Schaltspule 1 liegt keine elektromagnetische Kraft am Reibbelag 2 an, so dass durch die Kraft der Feder 3 auf den Reibbelag 2 das Stirnrad 4 über den Reibbelag 2 und das Verriegelungselement 6 mit dem antriebsseitigen Element 5 des Überlagerungsgetriebes 7 formschlüssig verbunden ist.
  • Bei Bestromung der Schaltspule 1 wirkt die magnetische Kraft auf den Reibbelag 2, so dass sich der Reibbelag 2 an seiner Reibfläche an die Reibfläche 8 der Schaltspule 1 anlegt. Gleichzeitig rückt das Verriegelungselement 6 aus dem antriebsseitigen Element 5 des Überlagerungsgetriebes 7 aus. Das über die Schaltspule 1 aufgebaute Bremsmoment kann nun über das Stirnrad 4 in das Überlagerungsgetriebe 7 einfließen.
  • Durch die elektrische Regelung der Schaltspule 1 kann die erforderliche Phasenlage über einen Planetensatz oder ein anderes Überlagerungsgetriebe eingestellt und gehalten werden. Um den Reibbelag unter hoher Schlupfleistung betreiben zu können, kann vorgesehen sein, dass der Reibbelag 2 öldurchflutet wird; dies kann entweder von außen (Ölnebel, etc.) oder aus der Mitte der Nockenwelle erfolgen.
  • Der Reibbelag 2 kann als Papierbelag mit spezieller Prägung, umfassend z.B. radiale Rillen mit Waffelmuster, oder als Carbonbelag ausgeführt sein. Bei der Ausführung als Carbonbelag kann dieser eine Belagstärke von ca. 0,05 mm aufweisen. Ein Carbonbelag weist den Vorteil auf, dass der Verschleiß sehr gering ist.
  • Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, das Bremsmoment über eine hydrodynamische Gleitlagerfläche zu erzeugen, bei der sich das Bremsmoment durch Scheerkräfte im Ölfilm des Reibbelags 2 einstellt. Hierbei bleibt die Reibfläche verschleißfrei; gemäß der Erfindung kann das Bremsmoment auch über eine Mischreibung erzeugt werden.
    • 1
    Schaltspule
    2
    Reibbelag
    3
    Feder
    4
    Stirnrad
    5
    antriebsseitiges Element des Überlagerungsgetriebes 7
    6
    Verriegelungselement
    7
    Überlagerungsgetriebe
    8
    Reibfläche der Schaltspule 1
    9
    Stirnrad
    10
    Planet

Claims (7)

  1. Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle, umfassend ein Bremssystem und ein mit der Nockenwelle abtriebsseitig und der Kurbelwelle antriebsseitig verbundenes Überlagerungsgetriebe, wobei das Überlagerungsgetriebe zum Verstellen der Nockenwelle einen Teil der antriebsseitigen Energie in das Bremssystem abführt, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem als reibschlüssiges Bremssystem ausgeführt ist, bei dem die erforderliche Bremskraft über einen im Dauerschlupf befindlichen Reibbelag (2) erzeugt wird.
  2. Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem als elektromagnetisch betätigtes Reibsystem ausgebildet ist.
  3. Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem eine elektrisch betätigbare Schaltspule (1), die eine Reibfläche (8) aufweist, einen Reibbelag (2) mit einem mit einem antriebsseitigen Element (5) des Überlagerungsgetriebes (7) zusammenwirkenden Verriegelungselement (6) und eine Feder (3) umfasst, wobei der Reibbelag (2) axial beweglich aber drehfest an einem Stirnrad (4) des Überlagerungsgetriebes (7) befestigt ist, wobei bei nicht bestromter Schaltspule (1) das Stirnrad (4) durch die Kraft der Feder (3) über den Reibbelag (2) und das Verriegelungselement (6) mit dem antriebsseitigen Element (5) des Überlagerungsgetriebes (7) formschlüssig verbunden ist, und wobei bei Bestromung der Schaltspule (1) durch die Wirkung der magnetischen Kraft auf den Reibbelag (2), dieser an seiner Reibfläche an die Reibfläche (8) der Schaltspule (1) zum Anliegen bringbar ist, so dass das über die Schaltspule (1) aufgebaute Bremsmoment über das Stirnrad (4) in das Überlagerungsgetriebe (7) einfließt.
  4. Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (2) des Bremssystems öldurchflutet wird, wobei dies entweder von außen oder aus der Mitte der Nockenwelle erfolgt.
  5. Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (2) als Papierbelag mit spezieller Prägung oder als Carbonbelag ausgeführt ist.
  6. Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment über eine hydrodynamische Gleitlagerfläche erzeugbar ist, wobei es sich durch Scheerkräfte im Ölfilm des Reibbelags (2) einstellt.
  7. Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe als Planetengetriebe oder als Getriebe mit zwei Sonnenstirnrädern und einem zweistufigen Planeten ausgeführt ist.
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