DE102016210710A1 - Adjustment device for adjusting a camshaft - Google Patents
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Abstract
Verstellvorrichtung (1) zur Verstellung einer Nockenwelle umfassend ein Antriebselement (2), wobei über das Antriebselement (2) die Nockenwelle antreibbar ist, einen Elektromotor (3) und ein Verstellgetriebe (4), wobei das Verstellgetriebe (4) vermittels des Elektromotors (3) zur Verstellung der Nockenwelle relativ zum Antriebselement (2) antreibbar ist, wobei das Verstellgetriebe (4) über eine Eingangswelle (5) antriebswirksam mit dem Elektromotor (3) verbunden ist, wobei die Eingangswelle (5) zweiteilig ausgeführt ist und ein erstes Wellenteil (6) und ein zweites Wellenteil (7) umfasst, wobei das erste Wellenteil (6) drehfest mit dem Elektromotor (3) verbunden ist und das zweite Wellenteil (7) axial feststehend, doch radial gegenüber dem ersten Wellenteil (6) bewegbar auf dem ersten Wellenteil (6) angeordnet ist.Adjusting device (1) for adjusting a camshaft comprising a drive element (2), wherein via the drive element (2) the camshaft is drivable, an electric motor (3) and an adjusting (4), wherein the adjusting (4) by means of the electric motor (3 ) is for driving the camshaft relative to the drive element (2) driven, wherein the adjusting gear (4) via an input shaft (5) is drivingly connected to the electric motor (3), wherein the input shaft (5) is made in two parts and a first shaft part ( 6) and a second shaft part (7), wherein the first shaft part (6) is non-rotatably connected to the electric motor (3) and the second shaft part (7) axially fixed, but radially relative to the first shaft part (6) movable on the first Shaft part (6) is arranged.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung zur Verstellung einer Nockenwelle umfassend eine Antriebseinheit, wobei vermittels der Antriebseinheit die Nockenwelle antreibbar ist, und ein Verstellgetriebe, wobei das Verstellgetriebe vermittels eines Elektromotors zur Verstellung der Nockenwelle relativ zur Antriebseinheit antreibbar ist.The present invention relates to an adjusting device for adjusting a camshaft comprising a drive unit, wherein by means of the drive unit, the camshaft is drivable, and an adjusting, wherein the adjusting mechanism by means of an electric motor for adjusting the camshaft is drivable relative to the drive unit.
Stand der TechnikState of the art
Verstellvorrichtungen der genannten Art werden in der Kraftfahrzeugtechnik zur gezielten Veränderung der Ventilsteuerzeiten und somit der gezielten Beeinflussung der Brennvorgänge einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt, um derart eine Effizienzsteigerung der Verbrennungskraftmaschine abhängig vom jeweiligen Lastverhalten des Kraftfahrzeugs zu generieren. Adjustment devices of the type mentioned are used in automotive technology for the purpose of deliberately changing the valve timing and thus the targeted influencing of the combustion processes of an internal combustion engine in order to generate an increase in efficiency of the internal combustion engine depending on the respective load behavior of the motor vehicle.
In einem Kraftfahrzeug werden die Ventilöffnungszeiten der Verbrennungskraftmaschine über eine Nockenwelle gesteuert. In a motor vehicle, the valve opening times of the internal combustion engine are controlled via a camshaft.
Die Nockenwelle wird über eine Kurbelwelle, welche der Kraftübertragung von der Verbrennungskraftmaschine zum Getriebe des Kraftfahrzeugs dient, angetrieben. The camshaft is driven via a crankshaft which serves to transmit power from the internal combustion engine to the transmission of the motor vehicle.
Die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs ist dabei über einen Kettentrieb, einen Zahnriementrieb oder einen Zahntrieb mit einem Antriebszahnrad gekoppelt, das die Nockenwelle im Wesentlichen synchron zur Kurbelwelle antreibt.The crankshaft of the internal combustion engine of the motor vehicle is coupled via a chain drive, a toothed belt drive or a toothed drive with a drive gear, which drives the camshaft substantially synchronously with the crankshaft.
Durch die Verstellvorrichtung kann die Phasenlage der Nockenwelle relativ zu dem Antriebszahnrad und somit relativ zu der Kurbelwelle gezielt verändert werden. By adjusting the phasing of the camshaft can be selectively changed relative to the drive gear and thus relative to the crankshaft.
Diese gezielte Veränderung wird in der Regel über ein Stellgetriebe, das zwischen dem Antriebszahnrad und der Nockenwelle wirksam ist, erreicht. Das Stellgetriebe ist über einen Elektromotor antreibbar, wodurch eine besonders genaue Steuerung erreicht werden kann. This targeted change is usually achieved via a control gear, which is effective between the drive gear and the camshaft. The actuating gear can be driven by an electric motor, whereby a particularly accurate control can be achieved.
Das Stellgetriebe ist nach gängigem Stand der Technik als ein Summiergetriebe ausgebildet, das eine erste Eingangs-Leistung, die ihm über das Antriebszahnrad zugeführt wird, und eine zweite Eingangs-Leistung, die ihm über den Elektromotor zugeführt wird, zu einer Ausgangs-Leistung zusammenfasst. Das Stellgetriebe umfasst somit ein erstes Eingangselement, nämlich das Antriebszahnrad, ein zweites Eingangselement, nämlich eine mit dem Elektromotor gekoppelte Verstellwelle, und ein Ausgangselement, nämlich die Nockenwelle oder einen Nockenwellenabschnitt.The actuating mechanism is formed according to the prior art as a summing gear, which summarizes a first input power, which is supplied to it via the drive gear, and a second input power, which is supplied to it via the electric motor, to an output power. The actuating mechanism thus comprises a first input element, namely the drive gear, a second input element, namely an adjusting shaft coupled to the electric motor, and an output element, namely the camshaft or a camshaft section.
Die
Die
Das Dokument
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Verstellvorrichtung der genannten Art in gegenüber den bekannten Lösungen verbesserter Ausführung vorzuschlagen, wobei insbesondere eine einfache, kompakte und zudem bauteiloptimierte Ausführung dargestellt werden soll. It is an object of the invention to propose an adjustment of the type mentioned in relation to the known solutions improved design, in particular, a simple, compact and also component-optimized design to be displayed.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Verstellvorrichtung zur Verstellung einer Nockenwelle umfassend ein Antriebselement, wobei über das Antriebselement die Nockenwelle antreibbar ist, einen Elektromotor und ein Verstellgetriebe, wobei das Verstellgetriebe vermittels eines Elektromotors zur Verstellung der Nockenwelle relativ zum Antriebselement antreibbar ist, wobei das Verstellgetriebe über eine Eingangswelle antriebswirksam mit dem Elektromotor verbunden ist, wobei die Eingangswelle zweiteilig ausgeführt ist und ein erstes Wellenteil und ein zweites Wellenteil umfasst, wobei das erste Wellenteil drehfest mit dem Elektromotor verbunden ist und das zweite Wellenteil axial feststehend, doch radial gegenüber dem ersten Wellenteil bewegbar auf dem ersten Wellenteil angeordnet ist.The object is achieved by an adjusting device for adjusting a camshaft comprising a drive element, via the drive element, the camshaft is driven, an electric motor and an adjusting, wherein the adjusting means by means of an electric motor for adjusting the camshaft is drivable relative to the drive element, wherein the adjusting The input shaft is designed in two parts and comprises a first shaft part and a second shaft part, wherein the first shaft part is rotatably connected to the electric motor and the second shaft part axially fixed, but radially movable relative to the first shaft part is arranged on the first shaft part.
Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung zur Verstellung einer Nockenwelle umfasst ein Antriebselement, einen Elektromotor und ein Verstellgetriebe.The adjusting device according to the invention for adjusting a camshaft comprises a drive element, an electric motor and an adjusting gear.
Über das Antriebselement ist erfindungsgemäß die Nockenwelle antreibbar.About the drive element according to the invention, the camshaft can be driven.
Das Verstellgetriebe ist erfindungsgemäß vermittels eines Elektromotors zur Verstellung der Nockenwelle relativ zum Antriebselement antreibbar, wobei das Verstellgetriebe über eine Eingangswelle antriebswirksam mit dem Elektromotor verbunden ist. The adjusting mechanism according to the invention can be driven relative to the drive element by means of an electric motor for adjusting the camshaft, wherein the adjusting drive is connected to the electric motor in an effective manner via an input shaft.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Eingangswelle zweiteilig ausgeführt und umfasst ein erstes Wellenteil und ein zweites Wellenteil.According to the present invention, the input shaft is made in two parts and comprises a first shaft part and a second shaft part.
Das zweite Wellenteil ist axial feststehend, doch radial gegenüber dem ersten Wellenteil bewegbar an dem ersten Wellenteil angeordnet.The second shaft part is axially fixed, but arranged movable radially relative to the first shaft part on the first shaft part.
Die Richtungsangabe „axial“ entspricht einer Richtung entlang einer zentralen Längsachse der Eingangswelle.The directional indication "axial" corresponds to a direction along a central longitudinal axis of the input shaft.
Die Richtungsangabe „radial“ entspricht einer Richtung normal auf die zentrale Längsachse der Eingangswelle. The directional indication "radial" corresponds to a direction normal to the central longitudinal axis of the input shaft.
Vermittels der erfindungsgemäßen zweiteiligen Ausführung der Eingangswelle und insbesondere der radialen Beweglichkeit des zweiten Wellenteils gegenüber dem ersten Wellenteil wird eine flexible Kraftübertragung vom Elektromotor über die Eingangswelle in eine radiale Richtung ermöglicht. By means of the two-part embodiment of the input shaft according to the invention and in particular the radial mobility of the second shaft part relative to the first shaft part, a flexible power transmission is made possible by the electric motor via the input shaft in a radial direction.
Zudem wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Verstellvorrichtung eine einfache, kompakte sowie bauteiloptimierte Ausführung der Verstellvorrichtung realisiert.In addition, a simple, compact and component-optimized design of the adjustment is realized by the inventive design of the adjustment.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben. Further developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying drawings.
Bevorzugt ist die Eingangswelle zur Ausbildung des ersten Wellenteils und des zweiten Wellenteils im Wesentlichen in Längsrichtung der Eingangswelle in das erste Wellenteil und das zweite Wellenteil geteilt.Preferably, the input shaft for forming the first shaft part and the second shaft part is divided substantially in the longitudinal direction of the input shaft into the first shaft part and the second shaft part.
Die Längsrichtung der Eingangswelle entspricht einer Richtung entlang oder parallel zu einer zentralen Längsachse der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung. The longitudinal direction of the input shaft corresponds to a direction along or parallel to a central longitudinal axis of the adjusting device according to the invention.
Eine Teilung der Eingangswelle in einer Ebene in einem beliebigen Winkel zur Längsrichtung, nämlich eine windschiefe Ebene zur Längsrichtung, ist ebenso möglich.A division of the input shaft in a plane at any angle to the longitudinal direction, namely a skewed plane to the longitudinal direction, is also possible.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung weist das erste Wellenteil auf einer dem zweiten Wellenteil zugewandten Seite zumindest eine radiale Ausnehmung auf.In an advantageous embodiment of the adjusting device according to the invention, the first shaft part on a second shaft part facing side at least one radial recess.
Zwischen dem ersten Wellenteil und dem zweiten Wellenteil, gegebenenfalls bevorzugt in der radialen Ausnehmung, ist zumindest ein Übertragungselement angeordnet, so dass über das Übertragungselement eine radiale Kraft von dem ersten Wellenteil auf das zweite Wellenteil übertragen werden kann, bevorzugt eine abstoßende, nämlich eine radial nach außen gerichtete Kraft.At least one transmission element is arranged between the first shaft part and the second shaft part, optionally preferably in the radial recess, so that a radial force can be transmitted from the first shaft part to the second shaft part via the transmission element, preferably a repulsive one, namely radially outward force.
In der radialen Ausnehmung ist bevorzugt zumindest ein Übertragungselement angeordnet.In the radial recess, at least one transmission element is preferably arranged.
Das Übertragungselement ist bevorzugt als elastisches Element, wie zum Beispiel ein Federelement und/oder ein Polymer mit elastischen Eigenschaften, wie beispielsweise ein Elastomer, ausgebildet.The transmission element is preferably formed as an elastic element, such as a spring element and / or a polymer having elastic properties, such as an elastomer.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das Übertagungselement als ein druckbelastetes Fluid ausgebildet.In a further preferred embodiment of the present invention, the transmission element is designed as a pressure-loaded fluid.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Fluid um ein Öl, oder ein Gas.Preferably, the fluid is an oil or a gas.
Durch die Ausbildung der radialen Ausnehmung und der Anordnung des Übertragungselements in der Ausnehmung ist es möglich auf einfache Art und Weise eine zusätzliche radiale Kraft von dem ersten Wellenteil der Eingangswelle auf das zweite Wellenteil der Eingangswelle zu übertragen. By forming the radial recess and the arrangement of the transmission element in the recess, it is possible in a simple manner to transmit an additional radial force from the first shaft part of the input shaft to the second shaft part of the input shaft.
In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung weist die Eingangswelle an ihrem Außenumfang zumindest eine erste Lagerlauffläche und zumindest eine zweite Lagerlauffläche auf.In an advantageous embodiment of the adjusting device according to the invention, the input shaft has on its outer circumference at least a first bearing surface and at least a second bearing surface.
Vorzugsweise ist das Antriebselement als ein erstes Zahnrad mit einem ersten umlaufenden Abschnitt und einem zweiten umlaufenden Abschnitt ausgebildet.Preferably, the drive element is formed as a first gear having a first circumferential portion and a second circumferential portion.
Das erste Zahnrad weist bevorzugt an dem ersten umlaufenden Abschnitt eine erste Außenverzahnung auf und an dem zweiten umlaufenden Abschnitt eine Innenverzahnung auf.The first gear preferably has a first external toothing on the first circumferential section and an internal toothing on the second circumferential section.
Vorzugsweise weist das Verstellgetriebe ein zweites Zahnrad mit einer zweiten Außenverzahnung aufweist, wobei die zweite Außenverzahnung des zweiten Zahnrads mit der Innenverzahnung des zweiten umlaufenden Abschnitts des Antriebselements in Eingriff steht. Preferably, the adjusting gear has a second gear with a second outer toothing, wherein the second outer toothing of the second gear is in engagement with the internal toothing of the second circumferential portion of the drive element.
Durch die oben beschriebenen Ausbildungsvarianten des Antriebselements und des Verstellgetriebes ist eine besonders einfache und zudem kompakte Ausbildung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung möglich. Des Weiteren ist es möglich einzelne Bauteile synergetisch zu nutzen und somit Bauteilkosten zu sparen. The above-described training variants of the drive element and the adjusting a particularly simple and also compact design of the adjusting device according to the invention is possible. Furthermore, it is possible to use individual components synergistically and thus to save component costs.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist das zweite Zahnrad über ein erstes Lager gelagert, wobei das erste Lager an der ersten Lagerlauffläche der Eingangswelle angeordnet ist.In a preferred embodiment of the present invention, the second gear is mounted via a first bearing, wherein the first bearing is arranged on the first bearing surface of the input shaft.
Bevorzugt ist zwischen dem ersten Lager und der ersten Lagerlauffläche ein erster Zwischenraum, nämlich ein erstes radiales Spiel, ausgebildet. Preferably, a first intermediate space, namely a first radial clearance, is formed between the first bearing and the first bearing race.
Durch die Lagerung des zweiten Zahnrads über ein erstes Lager, das auf der ersten Lagerlauffläche der Eingangswelle angeordnet ist, ist auf einfache Art und Weise eine besonders flexible radiale Kraftübertragung auf das zweite Zahnrad möglich.Due to the bearing of the second gear via a first bearing, which is arranged on the first bearing surface of the input shaft, a particularly flexible radial power transmission to the second gear is possible in a simple manner.
Vermittels der Anordnung des elastischen Elements in der Ausnehmung des ersten Wellenteils kann zudem eine zusätzliche radiale Kraft auf das zweite Zahnrad aufgebracht werden, wobei dadurch insbesondere ein zuverlässiger Eingriff des zweiten Zahnrads mit dem zweiten umlaufenden Abschnitt des Antriebselements gewährleistet wird. Durch den zuverlässigen Eingriff der zweiten Außenverzahnung des zweiten Zahnrads in die Innenverzahnung des zweiten umlaufenden Abschnitts des Antriebselements kann beispielsweise die Geräuschentwicklung während des Kämmens des zweiten Zahnrads mit dem Antriebselement minimiert werden.By means of the arrangement of the elastic element in the recess of the first shaft part also an additional radial force can be applied to the second gear, thereby in particular a reliable engagement of the second gear with the second circumferential portion of the drive element is ensured. By the reliable engagement of the second external toothing of the second gear in the internal toothing of the second circumferential portion of the drive element, for example, the noise during the meshing of the second gear can be minimized with the drive element.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. The invention will now be described by way of example with reference to the drawings.
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung
Über das Antriebselement
Das Verstellgetriebe
Über die mit dem Elektromotor
Der Elektromotor
Die Eingangswelle
Das erste Wellenteil
Das zweite Wellenteil
Die Eingangswelle
Die erste Lagerlauffläche
Das erste Wellenteil
In den radialen Ausnehmungen
Das erste Wellenteil
Das zweite Wellenteil
Die zweite Wellenlängsachse
In
Das Verstellgetriebe
Das Antriebselement
Das erste Zahnrad
Der erste umlaufende Abschnitt
Der zweite umlaufende Abschnitt
Das erste Zahnrad
Der Lagerträger
Zwischen dem zweiten Lager
Der Lagerträger
Jeweils eines der vier Verbindungselemente
Die Fortsätze
Die Fortsätze erstrecken sich durch korrespondierende Öffnungen
Die Grundplatte
Die Grundplatte
Zwischen dem dritten Lager
Das Verstellgetriebe
Das zweite Zahnrad
Zwischen dem ersten Lager
Durch die Ausbildung des ersten Wellenteils
Vermittels der anhand von
Der erste radiale Spiel, das zweite Spiel sowie das dritte radiale Spiel sind in radialer Richtung größer ausgebildet als das Spiel zwischen der zweiten Außenverzahnung
In der perspektivischen Detailansicht der Verstellvorrichtung
Insbesondere zeigt
Vermittels des Elektromotors
Der zweite umlaufende Abschnitt
Zudem weist das zweite Zahnrad
Die Aufnahmestege
Jeweils ein Führungselement
Die beiden ersten Außenstege
Die beiden zweiten Außenstege
Der zentrale Steg
In radialer Richtung bewirken die Führungselemente
In
Ein Ausrichtungszapfen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Verstellvorrichtung adjustment
- 22
- Antriebselement driving element
- 33
- Elektromotor electric motor
- 44
- Verstellgetriebe variator
- 55
- Eingangswelle input shaft
- 66
- Erstes Wellenteil First wave part
- 77
- Zweites Wellenteil Second wave part
- 88th
- Seite (des ersten Wellenteils) Side (of the first shaft part)
- 99
- Ausnehmung recess
- 1010
- Übertragungselement transmission element
- 1111
- Außenumfang (der Eingangswelle) Outer circumference (of the input shaft)
- 1212
- Erste Lagerlauffläche First bearing surface
- 1313
- Zweite Lagerlauffläche Second bearing surface
- 1414
- Erster umlaufender Abschnitt First circulating section
- 1515
- Zweiter umlaufender Abschnitt Second circumferential section
- 1616
- Erste Außenverzahnung First external toothing
- 1717
- Innenverzahnung internal gearing
- 1818
- Erstes Zahnrad First gear
- 1919
- Zweites Zahnrad Second gear
- 2020
- Zweite Außenverzahnung Second external toothing
- 2121
- Erstes Lager First camp
- 2222
- Zentrale Längsachse (der Verstellvorrichtung) Central longitudinal axis (the adjusting device)
- 2323
- Grundplatte baseplate
- 2424
- Erste Wellenlängsachse First wavelength axis
- 2525
- Zweite Wellenlängsachse Second shaft longitudinal axis
- 2626
- Eingangsbereich entrance area
- 2727
- Ausgangsbereich output range
- 2828
- Zweites Lager Second camp
- 2929
- Drittes Lager Third camp
- 3030
- Viertes Lager Fourth camp
- 3131
- Lagerträger bearing bracket
- 3232
- Aufnahmestege runner connectors
- 3333
- Führungselement guide element
- 3434
- Verbindungselement connecting element
- 3535
- Befestigungselement fastener
- 3636
- Ausrichtungszapfen alignment pins
- 3737
- Stift pen
- 3838
- Fortsatz (des Lagerträgers) Extension (of the bearing carrier)
- 3939
- Erster Außensteg First outside jetty
- 4040
- Zweiter Außensteg Second outer walkway
- 4141
- Zentraler Steg Central pier
- 4242
- Zentrale Bohrung Central drilling
- 4343
- Öffnung (des zweiten Zahnrads) Opening (of the second gear)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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2016
- 2016-06-15 DE DE102016210710.0A patent/DE102016210710A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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