DE102016215679A1 - Phaser - Google Patents
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- F01L2820/032—Electric motors
Abstract
Ein Nockenwellenversteller umfasst einen Elektromotor (2), ein Stellgetriebe (3), sowie eine mit dem Stellgetriebe (3) zusammenwirkende hydraulische Bremse (6), insbesondere Strömungsbremse.A camshaft adjuster comprises an electric motor (2), an actuating gear (3), and a hydraulic brake (6), in particular a flow brake, which cooperates with the actuating gear (3).
Description
Die Erfindung betrifft einen zum Verstellen einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors geeigneten elektrischen Nockenwellenversteller, welcher einen Elektromotor und ein von diesem betätigtes Stellgetriebe umfasst.The invention relates to a suitable for adjusting a camshaft of an internal combustion engine electric camshaft adjuster, which comprises an electric motor and actuated by this actuating gear.
Ein derartiger elektrischer Nockenwellenversteller ist zum Beispiel aus der
Ein weiterer elektromechanischer Nockenwellenversteller ist zum Beispiel in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelten elektrischen Nockenwellenversteller anzugeben, welcher sich durch eine besonders hohe Betriebssicherheit bei zugleich hoher Energieeffizienz auszeichnet. The invention has for its object to provide an improved over the cited prior art electrical camshaft adjuster, which is characterized by a particularly high reliability and at the same time high energy efficiency.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Nockenwellenversteller weist als elektromechanischer Nockenwellenversteller in an sich bekannter Grundkonzeption einen Elektromotor sowie ein mit diesem zusammenwirkendes Stellgetriebe auf. Erfindungsgemäß weist der Nockenwellenversteller weiter eine mit dem Stellgetriebe zusammenwirkende hydraulische Bremse auf. Bei der hydraulischen Bremse handelt es sich vorzugsweise um eine Strömungsbremse. Hinsichtlich grundsätzlicher Eigenschaften von Strömungsbremsen wird beispielhaft auf die Dokumente
Die hydraulische Bremse des Nockenwellenverstellers hat vorzugsweise eine Doppelfunktion: Zum einen sorgt sie bei Energieausfall des Elektromotors dafür, dass der Nockenwellenversteller im Sinne eines fail-safe-Konzeptes selbsttätig einen definierten Zustand einnimmt oder in einem solchen Zustand verbleibt. Zum anderen sind bestimmte Verstellvorgänge durch die Wirkung der hydraulischen Bremse im bestimmungsgemäßen Betrieb des Nockenwellenverstellers unterstützbar, was der Energieeffizienz zugutekommt.The hydraulic brake of the camshaft adjuster preferably has a dual function: Firstly, it ensures in case of power failure of the electric motor that the camshaft adjuster automatically assumes a defined state in the sense of a fail-safe concept or remains in such a state. On the other hand, certain adjustment processes can be supported by the action of the hydraulic brake in normal operation of the camshaft adjuster, which benefits the energy efficiency.
In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst die hydraulische Bremse, nämlich Strömungsbremse, ein erstes, am Gehäuse des Elektromotors oder einem anderen relativ zum Gehäuse des Elektromotors nicht drehbaren Teil gehaltenes Bremsenteil und ein zweites Bremsenteil, welches mit einem rotierbaren Getriebeelement des Stellgetriebes drehfest verbunden ist. Unter den Begriff „Getriebeelement“ wird hierbei auch eine Eingangswelle des Stellgetriebes, eine sonstige Welle des Stellgetriebes, sowie ein Kupplungsteil, welches mit einer Welle des Stellgetriebes verbunden ist, subsumiert.In an advantageous embodiment, the hydraulic brake, namely the flow brake, a first, on the housing of the electric motor or another relative to the housing of the electric motor not rotatable part held brake part and a second brake part, which is rotatably connected to a rotatable gear element of the adjusting gear. The term "gear element" is here also an input shaft of the adjusting gear, another shaft of the adjusting gear, and a coupling part, which is connected to a shaft of the adjusting gear, subsumed.
Eine Drehmomentübertragung zwischen den beiden Bremsenteilen ist prinzipiell vergleichbar mit der Drehmomentübertragung in einem Drehmomentwandler, wie er zum Beispiel im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. Im Fall des elektrischen Nockenwellenverstellers hängt die Bremswirkung der hydraulischen Bremse maßgeblich davon ab, inwieweit diese mit Öl beaufschlagt ist. Solange die hydraulische Bremse vollständig oder weitgehend frei von Öl ist, tritt praktisch keine Bremswirkung auf. In diesem Zustand ist der elektrische Nockenwellenversteller entsprechend einem herkömmlichen Nockenwellenversteller ohne hydraulische Bremse betreibbar. Sobald dagegen die hydraulische Bremse mit Öl, nämlich Motoröl, beaufschlagt wird, tritt die gewünschte Bremswirkung ein, wobei das erzeugte Bremsmoment vorzugsweise größer als das vom Elektromotor erzeugbare Drehmoment ist. A torque transmission between the two brake parts is in principle comparable to the torque transmission in a torque converter, as used for example in the drive train of motor vehicles. In the case of the electric camshaft adjuster, the braking effect of the hydraulic brake largely depends on how much oil is applied to it. As long as the hydraulic brake is completely or substantially free of oil, virtually no braking effect occurs. In this state, the electric camshaft adjuster is operable according to a conventional phaser without hydraulic brake. However, as soon as the hydraulic brake with oil, namely engine oil, is applied, the desired braking effect occurs, wherein the braking torque generated is preferably greater than the torque generated by the electric motor.
Fällt der Elektromotor, etwa aufgrund von Kabelbruch, aus, so kann nur noch ein geringes Bremsmoment vom Rotor des Elektromotors auf die Anordnung, welche das Stellgetriebe sowie die hydraulische Bremse umfasst, übertragen werden. Innerhalb der Anordnung aus dem Stellgetriebe und der hydraulischen Bremse wird dieser Zu stand in vorteilhafter Ausgestaltung durch ein Federelement erkannt, welches als Sensorfeder fuingiert. Ebenso kann eine Anordnung aus mehreren Federn im Sinne einer Sensorfederanordnung wirken. In jedem Fall erzeugt die Feder beziehungsweise die Federanordnung ein zwischen relativ zueinander beschränkt verschwenkbaren Teilen wirkendes Drehmoment, welches das Bremsmoment des Elektromotors signifikant, vorzugsweise um ein mehrfaches, übersteigt. Hierdurch wird ein Betriebszustand eingenommen, in welchem Öl, nämlich Motoröl, zu Schaufeln der Bremsenteile geleitet wird, womit diese ihre Bremswirkung entfalten. Der Bremsvorgang wird selbsttätig solange fortgesetzt, bis eine Anschlagposition der Nockenwelle erreicht ist, in welcher diese im weiteren Betrieb des Verbrennungsmotors verbleibt. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um die Extremposition in Richtung „früh“. If the electric motor fails, for example as a result of cable breakage, then only a slight braking torque can be transmitted from the rotor of the electric motor to the arrangement comprising the actuating gear and the hydraulic brake. Within the arrangement of the control gear and the hydraulic brake, this is to be recognized in an advantageous embodiment by a spring element, which fiveniert as a sensor spring. Likewise, an arrangement of several springs in the sense of a sensor spring arrangement act. In any case, the spring or the spring arrangement generates a torque acting between relatively limited pivotable parts, which significantly, preferably by a multiple, exceeds the braking torque of the electric motor. As a result, an operating state is taken in which oil, namely engine oil, is passed to blades of the brake parts, whereby they develop their braking effect. The braking process is continued automatically until a stop position of the camshaft is reached, in which it remains in the further operation of the internal combustion engine. This is preferably the extreme position in the "early" direction.
Wird dagegen im bestimmungsgemäßen Betriebe des Nockenwellenverstellers die Nockenwelle mit Hilfe des Elektromotors in Richtung „spät“ verstellt, so wirkt das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment dem mit Hilfe der genannten Feder oder Federn erzeugten Moment entgegen. Das im Vergleich zum Bremsmoment wesentlich höhere Antriebs-Drehmoment des Elektromotors überwindet das von der Feder beziehungsweise den Federn erzeugte Moment, womit ein Schaltzustand angenommen wird, in welchem die Ölzufuhr zu den Schaufeln der Bremsenteile gestoppt ist. Stattdessen wird das Öl, nämlich Motoröl, an anderer Stelle ausgeleitet. Die Zuleitung des Motoröls kann beispielsweise über die Nockenwelle erfolgen. Die Erzeugung von Drehmoment mittels des Elektromotors ist somit mit einer Außerbetriebsetzung der hydraulischen Bremse gleichbedeutend. Der elektrische Nockenwellenversteller kann damit, solange die Energieversorgung des Elektromotors gegeben ist, entsprechend einem herkömmlichen Nockenwellenversteller betrieben werden. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, dass für die Aktivierung sowie Deaktivierung der hydraulischen Bremse kein zusätzliches Bauteil, etwa in Form eines Magnetventils, erforderlich ist. Vielmehr wird die hydraulische Bremse ausschließlich durch das Öffnen und Schließen von Strömungskanälen betätigt, was selbsttätig durch den Drehmomentfluss zwischen dem Elektromotor und dem Stellgetriebe erfolgt.If, however, the camshaft in the normal operation of the camshaft adjuster with the aid of the electric motor in the direction of "late" adjusted, the torque generated by the electric motor counteracts the moment generated by means of said spring or springs. The Compared to the braking torque substantially higher driving torque of the electric motor overcomes the torque generated by the spring or springs, whereby a switching state is assumed, in which the oil supply to the blades of the brake parts is stopped. Instead, the oil, namely engine oil, is discharged elsewhere. The supply of engine oil can be done for example via the camshaft. The generation of torque by means of the electric motor is thus synonymous with a decommissioning of the hydraulic brake. The electric camshaft adjuster can thus, as long as the power supply of the electric motor is given to be operated according to a conventional camshaft adjuster. Of particular advantage is the fact that no additional component, such as in the form of a solenoid valve, is required for the activation and deactivation of the hydraulic brake. Rather, the hydraulic brake is actuated solely by the opening and closing of flow channels, which is done automatically by the torque flow between the electric motor and the actuating gear.
In raumsparender Anordnung kann sich die hydraulische Bremse axial zwischen dem Elektromotor und dem Stellgetriebe befinden. Sofern zwischen den Elektromotor und das Stellgetriebe eine Ausgleichskupplung, insbesondere Oldham-Kupplung, geschaltet ist, ist eines der Bremsenteile der hydraulischen Bremse vorzugsweise mit einem Kupplungsteil der Ausgleichskupplung drehfest verbunden. In a space-saving arrangement, the hydraulic brake can be located axially between the electric motor and the actuating gear. If a compensating coupling, in particular Oldham coupling, is connected between the electric motor and the adjusting mechanism, one of the brake components of the hydraulic brake is preferably non-rotatably connected to a coupling part of the compensating coupling.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen: An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen
Die mit
Bei einem mit
Im Gegensatz zu einer Verstellung in Richtung „früh“ kann eine Verstellung der Nockenwelle in Richtung „spät“ ausschließlich durch den Elektromotor
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Nockenwellenversteller Phaser
- 22
- Elektromotor electric motor
- 33
- Stellgetriebe, Wellgetriebe Actuating gear, wave gear
- 44
- Motorwelle motor shaft
- 55
- Ausgleichskupplung, Oldham-Kupplung Compensating clutch, Oldham clutch
- 66
- hydraulische Bremse hydraulic brake
- 77
- erstes Bremsenteil first brake part
- 88th
- zweites Bremsenteil second brake part
- 99
- Gehäuse casing
- 1010
- Kupplungsteil, Getriebeelement Coupling part, transmission element
- 1111
- Getriebegehäuse gearbox
- 1212
- Innenring inner ring
- 1313
- Wellgetriebe The wave gear
- 1414
- Wälzlager, Kugellager Rolling bearings, ball bearings
- 1515
- elastisches Getriebeelement, Flexring elastic transmission element, flex ring
- 1616
- Hohlrad ring gear
- 1717
- Hohlrad ring gear
- 1818
- Abtriebselement output element
- 1919
- Anschlagscheibe stop disc
- 2020
- Antriebsrad drive wheel
- 2121
- Feder feather
- RR
- Rotationsachse axis of rotation
- WW
- Ölweg oil route
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 2106931 C [0005] DE 2106931 C [0005]
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Legal Events
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