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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Nockenwellenversteller mit Zweiweg-Keilkupplungen. Die Zweiweg-Keilkupplungen werden insbesondere dazu verwendet, eine Drehbewegung eines Stators unter Berücksichtigung von durch eine Nockenwelle an den Rotor übertragenen oszillierenden Drehkräften an einen Rotor zu übertragen. Die Zweiweg-Keilkupplungen werden auch dazu verwendet, die Phase des Rotors in Bezug auf den Stator auf „früh” und „spät” zu verstellen
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Hintergrund der Erfindung
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Es ist allgemein bekannt, den in durch jeweilige Teile eines Stators und eines Rotors eines Nockenwellenverstellers geformten Kammern herrschenden hydraulischen Druck für die Haltung und die Verschiebung einer Drehstellung des Rotors in Bezug auf den Stator zu verwenden. Diese bekannte Technologie geht mit komplexen hydraulischen Systemen und Steuerungen einher.
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Zusammenfassung
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Gemäß den hierin dargestellten Merkmalen wird ein Nockenwellenversteller zur Verfügung gestellt, der folgendes aufweist: einen drehbaren Stator mit einer radial inneren Seite mit ersten und zweiten Nuten; einen drehbaren Rotor, der derart angeordneten ist, dass er drehfest mit einer Nockenwelle verbunden ist, wobei der Rotor eine radial äußere Fläche mit einer ersten Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Rampen, eine jeweilige radial äußerste Fläche jeder Rampe in der ersten Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Rampen, welche äußerste Fläche sich in einer radial äußeren Richtung entlang einer ersten Umfangsrichtung weiter nach außen erstreckt, und mit einer zweiten Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Rampen, eine jeweilige radial äußerste Fläche jeder Rampe in der zweiten Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Rampen, welche äußerste Fläche sich in einer radial äußeren Richtung entlang einer zweiten, zu der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzten Umfangsrichtung weiter nach außen erstreckt, eine erste Keilscheibe mit einer dritten Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Rampen, die mit der ersten Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Rampen in Eingriff stehen, und mit einem ersten, zumindest teilweise in der ersten Nut angeordneten radial äußersten Abschnitt und eine zweite Keilscheibe mit einer vierten Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Rampen, die mit der zweiten Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Rampen in Eingriff stehen, und mit einem zweiten, zumindest teilweise in der zweiten Nut angeordneten radial äußersten Abschnitt.
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Gemäß den hierin dargestellten Merkmalen wird eine mit einem Nockenwellenversteller versehene Nockenwellenbaueinheit zur Verfügung gestellt, wobei der Nockenwellenversteller einen Stator und einen Rotor mit einer ersten Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander ausgerichteten Rampen und einer zweiten Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander ausgerichteten Rampen aufweist, die in Bezug auf die erste Mehrzahl von Rampen in einer ersten axialen Richtung versetzt angeordnet sind, wobei die Nockenwellenbaueinheit weiterhin eine erste und eine zweite radial zwischen dem Rotor und dem Stator angeordnete Keilscheibe aufweist und wobei die Nockenwelle drehfest mit dem Rotor verbunden ist. In einem Antriebsmodus ist der Stator derart angeordnet, dass er ein erstes Drehmoment aufnehmen kann und in einer ersten Richtung dreht, die Baueinheit ist derart angeordnet, dass sie in aufeinander folgenden Zyklen einer ersten Phase gefolgt von einer zweiten Folge funktioniert, wobei in der ersten Phase die erste Keilscheibe den Stator und den Rotor drehfest miteinander verbindet, während die zweite Keilscheibe drehbar in Bezug auf den Stator angeordnet ist, und in der zweiten Phase die zweite Keilscheibe den Stator und den Rotor drehfest miteinander verbindet, während die erste Keilscheibe drehbar in Bezug auf den Stator angeordnet ist.
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Gemäß den hierin dargestellten Merkmalen wird ein Verfahren für die Phasenverstellung einer Nockenwelle zur Verfügung gestellt, welches beinhaltet: Eingreifen eines radial äußerten Abschnitts einer ersten Keilscheibe in einen Stator für einen Nockenwellenverstellers, Eingreifen einer ersten, auf der ersten Keilscheibe angeordneten Mehrzahl von Rampen in eine zweite, auf einem Rotor für den Nockenwellenversteller angeordnete Mehrzahl von Rampen, Eingreifen eines radial äußerten Abschnitts einer zweiten Keilscheibe in einen Stator, Eingreifen einer dritten Mehrzahl von auf der zweiten Keilscheibe angeordneten Rampen mit einer Mehrzahl von auf dem Rotor angeordneten Rampen, Drehen des Stators in einer ersten Richtung, Drehen der ersten Keilscheibe in der ersten Richtung über Kontakt mit dem Stator, Übertragen eines ersten Drehmoments in der ersten Richtung von einer Nockenwelle auf den Rotor, Drehen des Rotors in Bezug auf den Stator um einen ersten Umfangsabstand in der ersten Richtung, Gleiten der zweiten Mehrzahl von Rampen entlang der ersten Mehrzahl von Rampen, um die erste Keilscheibe radial nach außen zu bewegen, drehfestes Verbinden des Rotors, der ersten Keilscheibe und des Stators miteinander, Übertragen eines zweiten Drehmoments in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung von der Nockenwelle auf den Rotor, Drehen des Rotors in Bezug auf den Stator um einen zweiten Umfangsabstand in der zweiten Richtung, Gleiten der vierten Mehrzahl von Rampen entlang der dritten Mehrzahl von Rampen , um die zweite Keilscheibe radial nach außen zu bewegen, und drehfestes Verbinden des Rotors, der zweiten Keilscheibe und des Stators miteinander.
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Kurze Beschreibung de Zeichnungen
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Verschiedene Ausführungen der Erfindung sind lediglich beispielhaft und mit Bezugnahme auf die angefügten schematischen Zeichnungen offenbart, in denen korrespondierende Bezugszeichen auf korrespondierende Teile hinweisen. Die Figuren zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines zylindrischen Koordinaten-Systems, zur Darstellung der in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Raumbegriffe;
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2A eine Vorderansicht eines Nockenwellenverstellers mit Zweiweg-Kupplungen;
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2B eine Rückansicht des Nockenwellenverstellers gemäß 2A;
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3 eine perspektivische Sprengdarstellung des Nockenwellenverstellers gemäß 2A und 2B;
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4 eine perspektivische Vorderansicht eines Rotors für den Nockenwellenversteller gemäß 2A und 2B;
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5 eine perspektivische Rückansicht des Rotors für den Nockenwellenversteller gemäß 2A und 2B;
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6A eine Vorderansicht einer der Keilscheiben für den Nockenwellenversteller gemäß 2A und 2B;
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6B eine Rückansicht einer anderen Keilscheibe für den Nockenwellenversteller gemäß 2A und 2B;
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7A eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 7-7 in 2A mit einer Verriegelungsstifteinheit in einem gelösten Zustand;
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7B eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 7-7 in 2A mit einer Verriegelungsstifteinheit in einem verriegelten Zustand;
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8A eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 8-8 in 2B mit einer Verriegelungsstifteinheit in einem gelösten Zustand;
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8B eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 8-8 in 2B mit einer Verriegelungsstifteinheit in einem verriegelten Zustand;
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9 eine perspektivische Ansicht von zwei Nockenwellenverstellern gemäß 2A und 2B, verbunden mit einer jeweiligen Nockenwelle;
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10 eine Vorderansicht eines Stators für den Nockenwellenversteller gemäß 2A und 2B.
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Ausführliche Beschreibung
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Anfänglich muss es klar gemacht werden, dass gleiche Bezugszahlen in verschiedenen Ansichten in den Zeichnungen sich auf identische oder auf funktionsidentische Bauteile der Offenbarung beziehen. Es ist selbstverständlich, dass die beanspruchte Offenbarung nicht auf die offenbarten Aspekte begrenzt ist.
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Weiterhin ist es auch selbstverständlich, dass sich diese Offenbarung nicht auf die konkrete beschriebene Methodik, oder auf angegebene Werkstoffe und Modifikationen begrenzt und kann als solche sehr wohl abgeändert werden. Auch ist es selbstverständlich, dass die hier verwendeten Begriffe nur dem Zweck der Beschreibung konkreter Aspekte dienen, und sie sollen sich nicht auf den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung einschränken.
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Wenn nicht anderweitig definiert, besitzen alle hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung wie sie ein Fachmann auf dem Gebiet der Offenbarung generell versteht. Es muss verstanden werden, dass es möglich ist, beliebige ähnliche oder gleichwertige Verfahren, Vorrichtungen bzw. Werkstoffe wie die hier beschriebenen in der Ausführung der Offenbarung oder zur Durchführung von Versuchen mit der Offenbarung zu verwenden.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zylindrischen Koordinaten-Systems 10, welche die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Raumbegriffe veranschaulicht. Die vorliegende Anmeldung ist zumindest teilweise im Rahmen eines zylindrischen Koordinaten-Systems erläutert. Das System 10 weist eine Längsachse 11 auf, die als Bezug für die nun folgenden Richtungs- und Raumbegriffe dient. Die axiale Richtung AD verläuft parallel zur Achse 11. Die radiale Richtung RD verläuft orthogonal zur Achse 11. Die Umfangsrichtung CD wird definiert durch einen Endpunkt des Radius R (orthogonal zur Achse 11) bei dessen Rotation um die Achse 11.
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Um die Raumbegriffe zu erklären werden die Gegenstände 12, 13 und 14 verwendet. Eine axiale Fläche, wie die Fläche 15 des Gegenstands 12 wird durch eine parallel zur Achse 11 verlaufende Ebene gebildet. Die Achse 11 verläuft in derselben Ebene wie die ebene Fläche 15. Es ist jedoch nicht unbedingt nötig, dass eine axiale Fläche in derselben Ebene liegt wie die Achse 11. Eine radiale Fläche, wie die Fläche 16 des Gegenstands 13 wird durch eine orthogonal zur Achse 11 und komplanar mit einem Radius zum Beispiel Radius 17 verlaufende Ebene gebildet. Die Fläche 18 des Gegenstands 14 bildet eine Umfangsfläche bzw. eine zylindrische Fläche. Zum Beispiel bildet der Umfang 19 an der Fläche 18 einen Kreis. Als weiteres Beispiel, findet eine axiale Bewegung parallel zur Achse 11 statt, eine radiale Bewegung verläuft orthogonal zur Achse 11, und eine Umfangsbewegung ist parallel zum Umfang 19. Eine Drehbewegung bezieht sich auf die Achse 11. Die Eigenschaftswörter „axial”, „radial” und „Umfangs-” verstehen sich mit Bezug auf Orientierungen, die parallel zur Achse 11, zum Radius 17 bzw. zum Umfang 19 verlaufen.
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2A zeigt eine Vorderansicht eines Nockenwellenverstellers 100 mit Zweiweg-Keilkupplungen.
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2B zeigt eine Rückansicht des Nockenwellenverstellers 100 gemäß 2A.
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3 zeigt eine perspektivische Sprengdarstellung des Nockenwellenverstellers 100 gemäß 2A und 2B.
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4 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Rotors für den Nockenwellenversteller 100 gemäß 2A und 2B.
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5 zeigt eine perspektivische Rückansicht des Rotors für den Nockenwellenversteller 100 gemäß 2A und 2B. Die nun folgende Beschreibung bezieht sich auf die 2 bis 5. Der Versteller 100 weist eine Drehachse AR, einen drehbaren Stator 102, einen drehbaren Rotor 104 und Keilscheiben 106 und 108 auf. Der Rotor 104 ist derart angeordnet, dass er drehfest mit einer Nockenwelle verbunden werden kann (ausführliche Beschreibung weiter unten) und weist eine radial äußere Fläche 112 mit in Umfangsrichtung angeordneten Rampen 114 und 116 auf. Die Rampen 114 sind in axialer Richtung von den Rampen 116 getrennt. Der Stator 102 ist in den Umfangsrichtungen CD1 und CD2 drehbar. Die Keilscheiben 106 und 108 sind im Reibverschluss mit dem Stator 102 und drehen sich, außer wie unten angegeben, zusammen mit dem Rotor.
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Die radial äußerste Fläche 118 der Rampen 114 erstreckt sich weiter in radial äußerer Richtung RD1 entlang der Umfangsrichtung CD2. Dies heißt, dass der radiale Abstand 120 sich entlang der Richtung CD2 vergrößert. Die radial äußerste Fläche 122 der Rampen 116 erstreckt sich weiter in radial äußerer Richtung RD1 entlang der Umfangsrichtung CD1. Dies heißt, dass der radiale Abstand 124 sich entlang der Richtung CD1 vergrößert.
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6A zeigt eine Vorderansicht der Keilscheibe 106 für den Nockenwellenversteller 100 gemäß 2A und 2B.
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6B zeigt eine Rückansicht der Keilscheibe 108 für den Nockenwellenversteller 100 gemäß 2A und 2B. Die nun folgende Beschreibung bezieht sich auf die 2 bis 6B. Die Keilscheibe 106 weist in Umfangsrichtung angeordnete Rampen 126 auf, die mit den Rampen 114 in Eingriff stehen oder mit diesen in Eingriff kommen können. Die Keilscheibe 108 weist in Umfangsrichtung angeordnete Rampen 128 auf, die mit den Rampen 116 in Eingriff stehen oder mit diesen in Eingriff kommen können. Die radial innerste Fläche 130 der Rampen 126 erstreckt sich weiter in einer radial inneren Richtung RD2 entlang der Umfangsrichtung CD1. Dies heißt, dass der radiale Abstand 132 entlang der Richtung CD1 abnimmt. Die radial innerste Fläche 134 der Rampen 128 erstreckt sich weiter in Richtung RD2 entlang der Umfangsrichtung CD2. Dies heißt, dass der radiale Abstand 136 entlang der Richtung CD2 abnimmt.
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7A zeigt eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 7-7 in 2A mit einer Verriegelungsstifteinheit in einem gelösten Zustand.
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7B zeigt eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 7-7 in 2A mit einer Verriegelungsstifteinheit in einem verriegelten Zustand. Die nun folgende Beschreibung bezieht sich auf die 2 bis 7B. In einer beispielhaften Ausführung weist der Stator 102 Nuten 138 und 140 auf. Der radial äußerste Abschnitt 106A der Keilscheibe 106 ist mindestens teilweise in der Nut 138 angeordnet und befindet sich im Reibverschluss mit der Nut 138. Der radial äußerste Abschnitt 108A der Keilscheibe 108 ist mindestens teilweise in der Nut 140 angeordnet und befindet sich im Reibverschluss mit der Nut 140. Auf Grund des Reibverschlusses zwischen den Keilscheiben 106 und 108 und den Nuten 138 bzw. 140 drehen sich die Keilscheiben 106 und 108, außer wie unten angegeben, zusammen mit dem Stator. In einem Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) sind die Nuten 138, 140 in jeweiligen ringförmigen Teilen, getrennt vom Stator 102 und fest mit dem Stator 102 verbunden, gebildet.
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Der Rotor 104 weist eine Verriegelungsstifteinheit 142 mit einem Verriegelungsstift 144 auf. Der Stift 144 ist in der axialen Richtung AD1 verschiebbar, um mit der Keilscheibe 106 und dem drehfest verbundenen Rotor 104 und Keilscheibe 106 in Eingriff zu kommen. In einer beispielhaften Ausführung weist die Baueinheit 142 eine Feder 146 auf, welche den Stift 144 in Richtung AD2 in einen in 7A gezeigten, gelösten Zustand vorspannt. In einer beispielhaften Ausführung überwindet der durch den Kanal 148 aufgebrachte Hydraulikdruck die Feder 146 und verschiebt den Stift 144 in Richtung AD1 zum Beispiel in die Tasche 150 in der Scheibe 106, so dass, wie in 7B gezeigt, die Baueinheit 142 sich dann im verriegelten Zustand befindet.
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8A zeigt eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 8-8 in 2B mit einer Verriegelungsstifteinheit in einem gelösten Zustand.
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8B zeigt eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 8-8 in 2B mit einer Verriegelungsstifteinheit in einem verriegelten Zustand. Die nun folgende Beschreibung bezieht sich auf die 2 bis 8B. Der Rotor 104 weist eine Verriegelungsstifteinheit 152 mit einem Verriegelungsstift 154 auf. Der Stift 154 ist in der axialen Richtung AD2 verschiebbar, um mit der Keilscheibe 108 und den drehfest verbundenen Rotor 104 und Keilscheibe 108 in Eingriff zu kommen. In einer beispielhaften Ausführung weist die Baueinheit 152 eine Feder 156 auf, welche den Stift 154 in Richtung AD1 in einen in 8A gezeigten, gelösten Zustand vorspannt. In einer beispielhaften Ausführung überwindet durch der den Kanal 158 aufgebrachte Hydraulikdruck die Feder 156 und verschiebt den Stift 154 in Richtung AD2 zum Beispiel in die Tasche 160 in der Scheibe 108, so dass, wie in 8B gezeigt, die Baueinheit 152 sich dann im verriegelten Zustand befindet. Obwohl die Taschen 150 und 160 gezeigt sind, ist es auch möglich Öffnungen in den Keilscheiben 106 bzw. 108 für den Eingriff der Stifte 144 bzw. 154 zu verwenden,
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht der in den 2A und 2B gezeigten Nockenwellenversteller 100A und 100B, die mit den Nockenwellen 202 bzw. 204 verbunden sind. Die Beschreibung des Verstellers 100 gilt auch für die Versteller 100A und 100B. Typischerweise ist eine der Nockenwellen 202 und 204 für einen Einlassventiltrieb und die andere der Nockenwellen 202 und 204 für einen Auslassventiltrieb vorgesehen. Die Versteller 100A und 100B werden durch eine Kette BL angetrieben (gezeigt sind eine vereinfachte Kette und Kettenglieder), welche normalerweise durch eine Kurbelwelle eines Motors angetrieben wird, zu dem die Nockenwellen und die Versteller gehören. Die nun folgende Beschreibung gilt für beide Versteller 100A und 100B; in der Beschreibung wird jedoch nur auf den Versteller 100A Bezug genommen.
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Der Versteller 100A ist derart gestaltet, dass er mindestens in drei Betriebsmodi funktionieren kann: in einem Antriebsmodus, einem voreilenden Phasenmodus und einem nacheilenden Phasenmodus. Im Antriebsmodus erhält der Stator ein Drehmoment von der Kette oder dem Riemen BL zum Beispiel in Richtung CD1. Auf Grund der Zusammenarbeit des Rotors 104 und der Keilscheiben 106 oder 108 wird eine Rotation des Stators 102 in Richtung CD1 auf den Rotor 104 übertragen und der Rotor 104 dreht sich phasengleich mit dem Stator 102 im Rahmen der Drehkräfte (weiter unten beschrieben) von der Nockenwelle 202 wie folgt: Der Betrieb im Antriebsmodus kann in eine erste und eine zweite Phase unterteilt werden. In der ersten Phase sind der Stator 102, die Keilscheibe 106 und der Rotor 104 drehfest miteinander verbunden, um eine Rotation des Stators auf den Rotor zu übertragen, und die Keilscheibe 108 kann sich in Bezug auf den Stator 102 drehen. Rotation und Drehmoment werden also durch die Keilscheibe 106 und nicht durch die Keilscheibe 108 übertragen. In der zweiten Phase sind der Stator 102, die Keilscheibe 108 und der Rotor 104 drehfest miteinander verbunden, um eine Rotation des Stators auf den Rotor zu übertragen, und die Keilscheibe 106 kann sich in Bezug auf den Stator 102 drehen. Rotation und Drehmoment werden also durch die Keilscheibe 108 und nicht durch die Keilscheibe 106 übertragen.
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Die drehfeste Verbindung des Stators 102, der Keilscheibe 106 und des Rotors 104 miteinander ist dadurch realisiert, dass zum Beispiel die Rampen 126 an den Rampen 114 in Richtung CD2 hochgleiten. Da der Abstand 120 sich in Richtung CD2 vergrößert und der Abstand 132 in Richtung CD1 abnimmt, wird die Keilscheibe 106 radial nach außen gedrängt und kommt drehbar in Eingriff mit dem Stator 102 und dem Rotor 104. Insbesondere sind die Rampen 114 und 126 in einem Reib- und Druckverschluss miteinander, und der äußere Abschnitt 106A ist ebenfalls in einem Reib- und Druckverschluss in der Nut 138.
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Die drehfeste Verbindung des Stators 102, der Keilscheibe 108 und des Rotors 104 miteinander ist dadurch realisiert, dass zum Beispiel die Rampen 128 an den Rampen 116 in Richtung CD1 hochgleiten. Da der Abstand 124 sich in sich Richtung CD1 vergrößert und der Abstand 136 in Richtung CD2 abnimmt, wird die Keilscheibe 108 radial nach außen gedrängt und kommt drehbar in Eingriff mit dem Stator 102 und dem Rotor 104. Insbesondere sind die Rampen 116 und 128 in einem Reib- und Druckverschluss miteinander, und der äußere Abschnitt 108A ist ebenfalls in einem Reib- und Druckverschluss in der Nut 140.
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Wie in der Fachwelt bekannt, werden Drehkräfte T1 und T2 von der Nockenwelle 202 in die Richtungen CD1 bzw. CD2 während des Betriebs des Verstellers 100 an den Rotor 104 übertragen. Die Drehkräfte entstehen durch die Zusammenarbeit der Nockenerhebungen (nicht dargestellt) der Nockenwelle 202 mit verschiedenen Teilen eines Ventiltriebs (nicht dargestellt) zu dem die Nockenwelle 202 gehört. Die Drehkräfte T1 und T2 werden in sich wiederholenden Zyklen übertragen. Im vorliegenden Beispiel setzt der Rotor 104 seine Rotation in Richtung CD1 fort (der Stator 102 dreht sich in Richtung CD1). Die Drehkraft T1 verursacht jedoch eine relative Drehung des Rotors 104 in Richtung CD1 in Bezug auf den Stator, und die Drehkraft T2 verursacht eine relative Drehung des Rotors 104 in Richtung CD2 in Bezug auf den Stator. Im vorliegenden Beispiel steht die Übertragung der Drehkraft T1 in Verbindung mit der ersten Phase im Antriebsmodus und die Übertragung der Drehkraft T2 steht in Verbindung mit der zweiten Phase im Antriebsmodus.
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Um den Antriebsmodus zu erklären, starten wir mit dem Versteller 100 beim Betrieb in der zweiten Phase. Dies bedeutet, dass der Stator 102, die Keilscheibe 108 und der Rotor 104 drehfest miteinander verbunden sind.
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Um den Übergang aus der zweiten Phase in die erste Phase einzuleiten, wird die Drehkraft T1 an den Rotor 104 übertragen, so dass der Rotor 104 sich in Richtung CD1 in Bezug auf den Stator 102 und die Keilscheibe 108 dreht. Da, während der Rotor 104 in Richtung CD1 gedrängt wird, der Abstand 124 in Richtung CD2 abnimmt und der Abstand 136 sich in Richtung CD1 vergrößert, gleiten die Rampen 128 auf den Rampen 116 nach unten und der Reib- und Druckverschluss zwischen dem Stator 102, der Keilscheibe 108 und dem Rotor 104 wird schwächer. Gleichzeitig bewirkt die Rotation des Rotors 104 in Richtung CD1, dass die Rampen 126 nach oben in Richtung CD2 auf den Rampen 114 gleiten, während der Stator 102, die Keilscheibe 106 und der Rotor 104 miteinander in Eingriff zu kommen beginnen. Die Gestaltung des Rotors 104 und der Keilscheiben 106 und 108 ist derart gewählt, dass während des Auflösens der drehfesten Verbindung zwischen dem Stator 102, der Keilscheibe 108 und dem Rotor 104, die drehfeste Verbindung zwischen dem Stator 102, der Keilscheibe 108 und dem Rotor 104 sich einzustellen beginnt, so dass ein ruckfreier und kontinuierlicher Übergang der Drehbewegung von dem Stator auf den Rotor 104 stattfindet.
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Um den Übergang aus der ersten Phase in die zweite Phase einzuleiten, wird die Drehkraft T2 auf den Rotor 104 übertragen, so dass der Rotor 104 sich in Richtung CD2 in Bezug auf den Stator 102 und die Keilscheibe 108 dreht. Da während der Rotation des Rotors 104 in Richtung CD2 der Abstand 120 in Richtung CD1 abnimmt und der Abstand 132 sich in Richtung CD2 vergrößert, gleiten die Rampen 126 auf den Rampen 114 nach unten und der Reib- und Druckverschluss zwischen dem Stator 102, der Keilscheibe 106 und dem Rotor 104 wird schwächer. Gleichzeitig bewirkt die Rotation des Rotors 104 in Richtung CD2, dass die Rampen 128 nach oben in Richtung CD1 auf den Rampen 116 gleiten, und der Stator 102, die Keilscheibe 108 und der Rotor 104 miteinander in Eingriff kommen. Die Gestaltung des Rotors 104 und der Keilscheiben 106 und 108 ist derart gewählt, dass während des Auflösens der drehfesten Verbindung zwischen dem Rotor 104, der Keilscheibe 106 und dem Stator 102, die drehfeste Verbindung zwischen dem Stator 102, der Keilscheibe 108 und dem Rotor 104 sich einzustellen beginnt, so dass ein ruckfreier und kontinuierlicher Übergang der Drehbewegung von dem Stator auf den Rotor 104 stattfindet.
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Es folgt jetzt eine Beschreibung des voreilenden Phasenmodus. Im Lauf der Zyklen zwischen der ersten und zweiten Phase des Antriebsmodus, dreht sich der Rotor 104 um die Abstände 162A und 168A in Bezug auf den Stator in Richtungen CD1 bzw. CD2 auf Grund der Drehkräfte T1 bzw. T2. Die oben beschriebene Gestaltung des Rotors 104 und der Keilscheiben 106 und 108 führt dazu, dass die Abstände 162A und 168A lediglich nominell oder vernachlässigbar sind; zum Zwecke der Erläuterung jedoch sind die Abstände 162A und 168A in 2A übertrieben dargestellt. Es wird jetzt ein Beispiel des Einleitens und der Durchführung des voreilenden Phasenmodus beschrieben. Nehmen wir an, dass der Versteller 100 sich in der zweiten Phase befindet und eine Drehkraft T1 empfängt, um die erste Phase einzuleiten. Die drehfeste Verbindung zwischen dem Stator 102, der Keilscheibe 108 und dem Rotor 104 beginnt, wie oben beschrieben, locker zu werden. Bevor die Rampen 126 jedoch auf den Rampen 114 hochgleiten können, oder bevor die Rampen 126 weit genug auf den Rampen 114 hochgleiten können, um einen drehfesten Eingriff zwischen dem Stator 102, der Keilscheibe 106 und dem Rotor 104 zu bewirken, wird der Stift 144 in Richtung AD1 verschoben, um den Rotor 104 und die Keilscheibe 106 drehfest miteinander zu verbinden. Folglich können die Rampen 114 und 126 während einer Verschiebung des Rotors 104 in Richtung CD1 durch die Drehkraft T1 nicht, wie für die erste Phase erforderlich, miteinander in Eingriff kommen, so dass der Rotor 104 sich frei um den Abstand 162B, über den Abstand 162A hinaus in Richtung CD1, drehen kann. Bei einem Empfang der Drehkraft T2 durch den Rotor 104 wird die zweite Phase des Antriebsmodus normal durchgeführt.
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Also, es gilt für jeden Zyklus der ersten und zweiten Phasen des Antriebsmodus und für die Drehkräfte T1 und T2, dass, während die Keilscheibe 106 drehfest mit dem Rotor 104 verbunden ist, die relative Stellung des Rotors 104 in Bezug auf den Stator 102 sich um den Abstand 162B in Richtung CD1 verschiebt. Um die erwünschte Verschiebung des Rotors 104 zu erlangen, kann dieser Vorgang über aufeinander folgende Zyklen der ersten und zweiten Phasen des Antriebsmodus und der Drehkräfte T1 und T2 wiederholt werden. Um die Verschiebung des Rotors 104 in Richtung CD1 zu beenden, wird der Stift 144, nach der Übertragung der Drehkraft T2 und vor der Übertragung der Drehkraft T1, in Richtung AD2 verschoben, um eine Rotation der Keilscheibe 106 in Bezug auf den Rotor 104 zu ermöglichen. Der Rotor 104 schwingt weiter auf Grund der Drehkräfte T1 und T2, aber innerhalb des Referenzrahmens der Schwingungen, und die Verschiebung der Winkellage des Rotors 104 in Bezug auf den Stator 102 hat stattgefunden.
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Jeder Abstand 162B in Richtung CD1 ist ein Ergebnis einer Durchführung eines kompletten Zyklus der ersten und zweiten Phasen des Antriebsmodus durch den Versteller 100, oder anders gesagt, eines Empfangs eines kompletten Zyklus der Drehkräfte T1 und T2. Um den Rotor 104 um einen kleineren Abstand als Abstand 162B in Richtung CD1 zu bewegen, wird der Stift 144 in Richtung AD2 verschoben, damit er sich von der Keilscheibe 106 vor dem Übergang von der ersten in die zweite Phase löst. Dies heißt, dass eine Drehung der Keilscheibe 106 ist während der ersten Phase möglich, so dass die Rampen 114 und 126 in Eingriff miteinander kommen und miteinander drehfest verbunden sind, nachdem der Rotor 104 sich um den Abstand 162A gedreht hat, aber bevor der Rotor 104 sich um den Abstand 162B drehen kann.
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Es wird jetzt ein Beispiel des Einleitens und der Durchführung des nacheilenden Phasenmodus beschrieben. Nehmen wir an, dass der Stator 102 sich in Rotation in Richtung CD1 befindet. Nehmen wir an, dass der Versteller 100 sich in der ersten Phase befindet und eine Drehkraft T2 empfängt, um die zweite Phase einzuleiten. Die drehfeste Verbindung zwischen dem Stator 102, der Keilscheibe 106 und dem Rotor 104 beginnt, wie oben beschrieben, locker zu werden. Bevor die Rampen 128 jedoch auf den Rampen 116 hochgleiten können, oder bevor die Rampen 128 weit genug auf den Rampen 116 hochgleiten können, um einen drehfesten Eingriff zwischen dem Stator 102, der Keilscheibe 108 und dem Rotor 104 zu bewirken, wird der Stift 154 in Richtung AD2 verschoben, um den Rotor 104 und der Keilscheibe 108 drehfest miteinander zu verbinden. Folglich können die Rampen 116 und 128 während einer Verschiebung des Rotors 104 in Richtung CD2 durch die Drehkraft T2 nicht, wie aber für die zweite Phase erforderlich, miteinander in Eingriff kommen, so dass der Rotor 104 sich frei um den Abstand 168B, über den Abstand 168A hinaus, in Richtung CD2 drehen kann. Bei einem Empfang der Drehkraft T1 durch den Rotor 104 wird die erste Phase des Antriebsmodus normal durchgeführt.
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Also, es gilt für jeden Zyklus der ersten und zweiten Phasen des Antriebsmodus und für die Drehkräfte T1 und T2, dass, während die Keilscheibe 108 drehfest mit dem Rotor 104 verbunden ist, die relative Stellung des Rotors 104 in Bezug auf den Stator 102 sich um den Abstand 168B in Richtung CD2 verschiebt. Um die erwünschte Verschiebung des Rotors 104 zu erlangen, kann dieser Vorgang über aufeinander folgende Zyklen der ersten und zweiten Phasen des Antriebsmodus und der Drehkräfte T1 und T2 wiederholt werden. Um die Verschiebung des Rotors 104 in Richtung CD2 zu beenden, wird der Stift 154, nach der Übertragung der Drehkraft T1 und vor der Übertragung der Drehkraft T2, in Richtung AD1 verschoben, um eine Rotation der Keilscheibe 108 in Bezug auf den Rotor 104 zu ermöglichen. Der Rotor 104 schwingt weiter auf Grund der Drehkräfte T1 und T2, aber innerhalb des Referenzrahmens der Schwingungen, und die Verschiebung der Winkellage des Rotors 104 in Bezug auf den Stator 102 hat stattgefunden.
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Jeder Abstand 168B ist das Ergebnis einer Durchführung eines kompletten Zyklus der ersten und zweiten Phasen des Antriebsmodus durch den Versteller 100, oder anders gesagt, eines Empfangs eines kompletten Zyklus der Drehkräfte T1 und T2. Um den Rotor 104 um einen kleineren Abstand als Abstand 168B in Richtung CD2 zu bewegen, wird der Stift 144 in Richtung AD1 verschoben, damit er sich von der Keilscheibe 108 vor dem Übergang von der zweiten zu der ersten Phase löst. Dies heißt, dass eine Drehung der Keilscheibe 108 ist während der zweiten Phase möglich, so dass die Rampen 116 und 128 in Eingriff miteinander kommen und miteinander drehfest verbunden sind, nachdem der Rotor 104 sich um den Abstand 168A gedreht hat, aber bevor der Rotor 104 sich um den Abstand 168B drehen kann.
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10 zeigt eine Vorderansicht eines Stators 102 für den Nockenwellenversteller 100 gemäß 2A und 2B. In einer beispielhaften Ausführung weist der Stator 102 mindestens einen radial nach innen hervorragenden Vorsprung 174 auf, und der Rotor 104 weist mindestens einen radial nach außen hervorragenden Vorsprung 176 auf. Der(Die) Vorsprünge 176 sind derart gestaltet, dass sie in Kontakt mit dem(den) Vorsprüngen 174 kommen können, um den Grad des möglichen Versatzes der Drehstellung des Rotors 104 in Bezug auf den Stator 102 zu begrenzen.
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Es ist zu verstehen, dass verschiedene der oben offenbarten und auch andere Merkmale und Funktionen, oder Alternative dazu, nach Wunsch zu vielen verschiedenen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Verschiedene zurzeit weder vorgesehene noch erwartete Alternative, Modifizierungen, Veränderungen oder Verbesserungen der Offenbarung können nachträglich durch einen Fachmann vorgenommen werden, welche auch durch die nun folgenden Ansprüche gedeckt werden sollen.
