DE102016219943A1 - Camshaft adjuster for variable valve control of an internal combustion engine - Google Patents

Camshaft adjuster for variable valve control of an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, mit einem Antriebsrad (1) und einem Abtriebsrad (2) zum Antrieb einer Nockenwelle (3) der Brennkraftmaschine und einem Wellgetriebe als Verstellgetriebe mit einem elektrisch antreibbaren elliptischen Innenring (7), der mit einem elastisch verformbaren Ring (4) zur Kraftübertragung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der im Betrieb auf den Ring (4) wirkenden dynamischen Belastungen an zumindest einer Stelle (X1, X2, X3, X4) zwischen Antriebsrad (1) und Abtriebsrad (2) und/oder zwischen diesen und einem relativ zum Antriebsrad (1) oder Abtriebsrad (2) beweglichen Bauteil (4, 5, 6) zumindest ein elastischer Schwingungsdämpfer (11) angeordnet ist.

Figure DE102016219943A1_0000
The invention relates to a camshaft adjuster for variable valve timing of an internal combustion engine, with a drive wheel (1) and a driven wheel (2) for driving a camshaft (3) of the internal combustion engine and a wave gear as adjusting with an electrically driven elliptical inner ring (7), with a elastically deformable ring (4) cooperates for transmitting power, characterized in that to reduce the operating in the ring (4) acting dynamic loads at least one point (X 1 , X 2 , X 3 , X 4 ) between the drive wheel (1) and the output gear (2) and / or between these and a relative to the drive wheel (1) or output gear (2) movable component (4, 5, 6) at least one elastic vibration damper (11) is arranged.
Figure DE102016219943A1_0000

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.The invention relates to a camshaft adjuster for variable valve timing of an internal combustion engine according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.

Aus DE 10 2011 004 069 A1 ist ein Drei-Wellen-Getriebe für einen elektromechanischen Nockenwellenversteller bekannt, das eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle und ein mit einer Verstellwelle verbindbares Stellglied umfasst. Zwischen zwei der drei Wellen ist ein mechanischer Anschlag zur Begrenzung eines Verstellwinkels zwischen Antriebs- und Abtriebswelle vorgesehen, wobei der Anschlag ein elastisches Koppelglied zur Dämpfung eines Aufpralls im Anschlagsfall aufweist. Nachteilig ist bei dieser Ausgestaltung, dass die Dämpfung nur im Kollisions- bzw. Anschlagsfall wirkt.Out DE 10 2011 004 069 A1 For example, there is known a three-shaft transmission for an electromechanical phaser that includes a drive shaft, an output shaft, and an actuator connectable to an adjustment shaft. Between two of the three shafts, a mechanical stop for limiting an adjustment angle between the input and output shafts is provided, wherein the stop has an elastic coupling element for damping an impact in the event of a stop. A disadvantage of this embodiment, that the damping acts only in collision or attack case.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Nockenwellenversteller der vorgenannten Art die Dämpfung im Betrieb zu verbessern und im Aufbau zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten.The invention is therefore based on the object to improve at a camshaft adjuster of the aforementioned type, the damping during operation and to simplify the structure and to make cost-effective.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen.The object is solved by the features of patent claim 1. Further advantageous embodiments will become apparent from the description and the drawings.

Es wird ein Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, mit einem Antriebsrad und einem Abtriebsrad zum Antrieb einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine und einem Wellgetriebe als Verstellgetriebe mit einem elektrisch antreibbaren elliptischen Innenring vorgeschlagen, der mit einem elastisch verformbaren Ring zur Kraftübertragung zusammenwirkt. Erfindungsgemäß ist zur Reduzierung der im Betrieb auf den elastischen Ring wirkenden dynamischen Belastungen an zumindest einer Stelle zwischen Antriebs- und Abtriebsrad und/oder zwischen diesen und einem relativ zum Antriebs- oder Abtriebsrad beweglichen Bauteil zumindest ein elastischer Schwingungsdämpfer angeordnet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden im Betrieb des Nockenwellenverstellers Schwingungen aus jedweder Richtung kommend kontinuierlich abgedämpft und die insbesondere auf den elastischen Ring wirkende dynamische Last reduziert. Auf diese Weise sind eine hohe Betriebssicherheit, ein robusteres, schwingungsunempfindlicheres Design mit einer Vermeidung von kritischen Resonanzen und eine Verlängerung der Lebensdauer der Einzelteile erreichbar. Der Nockenwellenverstellers ist so in Anwendungen mit großen dynamischen Lasten einsetzbar.It is a camshaft adjuster for variable valve timing of an internal combustion engine, proposed with a drive wheel and a driven gear for driving a camshaft of the internal combustion engine and a wave gear as adjusting with an electrically driven elliptical inner ring, which cooperates with an elastically deformable ring for transmitting power. According to the invention, to reduce the dynamic loads acting on the elastic ring during operation, at least one elastic vibration damper is arranged at least at one point between the drive and driven wheels and / or between them and a component that is movable relative to the drive or driven wheel. As a result of the configuration according to the invention, vibrations from any direction are continuously damped during operation of the camshaft adjuster and the dynamic load, in particular acting on the elastic ring, is reduced. In this way, high reliability, a more robust, vibration-resistant design with avoidance of critical resonances and an extension of the life of the items can be achieved. The camshaft adjuster is thus used in applications with large dynamic loads.

Das erfindungsgemäße Wellgetriebe ist als Verstellgetriebe außer in einem Nockenwellenversteller auch besonders vorteilhaft in anderen Verstelleinrichtungen, insbesondere zur Steuerung einer variablen Verdichtung einer Brennkraftmaschine, einsetzbar.The wave gear according to the invention is as adjustment except in a camshaft adjuster also particularly advantageous in other adjustment, in particular for controlling a variable compression of an internal combustion engine, can be used.

Figurenlistelist of figures

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

  • 1 eine längsgeschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Dämpfungssystems des Nockenwellenverstellers,
  • 3 und 4 perspektivische Einzelteilansichten des Nockenwellenverstellers.
Further features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which several embodiments of the invention are shown in simplified form. Show it:
  • 1 a longitudinal sectional view of a camshaft adjuster according to the invention,
  • 2 a schematic representation of a damping system of the camshaft adjuster,
  • 3 and 4 perspective item views of the camshaft adjuster.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Der in 1 entlang seiner Drehachse geschnitten dargestellte erfindungsgemäße elektrische Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine weist ein als Kettenrad ausgeführtes Antriebsrad 1 auf, an dem dieser über eine Kette mit einer nicht dargstellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antriebsverbunden ist. Denkbar ist auch, einen Riementrieb oder ein Stirnradgetriebe zur Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle vorzusehen. Ein koaxial angeordnetes Abtriebsrad 2 steht in drehfester Verbindung mit einer Nockenwelle 3 der Brennkraftmaschine. Der Nockenwellenversteller dient zur Veränderung des relativen Drehwinkels der Nockenwelle 3 gegenüber der Kurbelwelle. Das Abtriebsrad 2 wird durch ein Hohlrad mit einer Innenverzahnung gebildet, an der es mit einer Außenverzahnung eines elastisch verformbaren Rings 4 eines Wellgetriebes als Verstellgetriebe in Eingriff steht. Der Ring 4 bildet einen sogenannten Flexring des Wellgetriebes und ist als Kragenhülse ausgeführt.The in 1 Cut along its axis of rotation shown inventive electric camshaft adjuster for variable valve timing of an internal combustion engine has a sprocket designed as a drive wheel 1 on, on which this is drive-connected via a chain with a not dargstellten crankshaft of the internal combustion engine. It is also conceivable to provide a belt drive or a spur gear for driving connection with the crankshaft. A coaxially arranged driven wheel 2 is in a rotationally fixed connection with a camshaft 3 the internal combustion engine. The camshaft adjuster is used to change the relative angle of rotation of the camshaft 3 opposite the crankshaft. The driven wheel 2 is formed by a ring gear with an internal toothing, on which there is an external toothing of an elastically deformable ring 4 a corrugated transmission is engaged as adjusting. The ring 4 forms a so-called flex ring of the wave gear and is designed as a collar sleeve.

Das Abtriebsrad 2 ist an seiner von einer Nockenwelle 3 abgewandten Seite an einer durch Schrauben am Antriebsrad 1 befestigten Axiallagerscheibe 5 gelagert. Durch die Schrauben ist zugleich ein Frontdeckel und der elastische Ring 4 mit seinem Kragen am Antriebsrad 1 befestigt. Nockenwellenseitig ist das Abtriebsrad 2 stirnseitig radial außen am Antriebsrad 1 axial gelagert. Radial innen trägt es eine mit ihm drehfest verbundene Anschlagscheibe 6. Das Wellgetriebe ist an einem elliptischen Innenring 7 von einem nicht dargestellten elektrischen Motor mit einer Motorwelle und über eine drehstarre Kupplung antreibbar. Der Innenring 7 bildet zusammen mit einer Wälzlagerung den sogenannten Wellgenerator des Wellgetriebes und zugleich am Außendurchmesser eine Laufbahn für die Wälzkörper der Wälzlagerung, die als Kugeln ausgeführt sind und an einem Außenring des Wälzlagers geführt sind. Hierbei nimmt dieses die elliptische Form des Innenrings 1 an und steht am Außenring in Kontakt mit dem elastischen Ring 4 bzw. dem Flexring. Dieser steht an seiner Außenverzahnung aufgrund seiner elliptischen Verformung bei der Verstellung nur im Bereich seiner beiden gegenüberliegenden Scheitelpunkte in Eingriff mit dem Abtriebsrad 2, das über eine am Innenring 7 hindurchgeführte Zentralschraube mit der Nockenwelle 3 drehfest verbunden ist.The driven wheel 2 is at its from a camshaft 3 opposite side to one by screws on the drive wheel 1 fixed thrust washer 5 stored. By the screws is at the same time a front cover and the elastic ring 4 with his collar on the drive wheel 1 attached. Camshaft side is the output gear 2 frontally radially outside of the drive wheel 1 axially stored. Radially inside it carries a non-rotatably connected stop disc 6 , The wave gear is on an elliptical inner ring 7 drivable by an electric motor, not shown, with a motor shaft and a torsionally rigid coupling. The inner ring 7 forms together with a roller bearing the so-called wave generator of the wave gear and at the same time on the outer diameter of a track for the rolling elements of the rolling bearing, which are designed as balls and are guided on an outer ring of the bearing. Here, this takes the elliptical shape of the inner ring 1 and is on the outer ring in contact with the elastic ring 4 or the flex ring. This is on its external teeth due to its elliptical deformation in the adjustment only in the region of its two opposite vertices in engagement with the driven wheel 2 that has one on the inner ring 7 guided central screw with the camshaft 3 rotatably connected.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, durch die Anordnung von zumindest einem Schwingungsdämpfer die hohen dynamischen Lasten auf den elastischen Ring 4 im Wellgetriebe zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. Diese Lasten werden entweder über die Kette bzw. alternativ über einen Riemen am Antriebsrad 1 oder über die an der Nockenwelle 3 eingeleiteten Wechselmomente bzw. über das Abtriebsrad 2 in das Wellgetriebe eingetragen. Der Schwingungsdämpfer ist zwischen Antriebsrad 1 und Abtriebsrad 2 und/oder zwischen diesen und einem relativ zum Antriebsrad 1 oder Abtriebsrad 2 beweglichen Bauteil oder im Kraftfluss zwischen den vorgenannten Bauteilen angeordnet. Es kommen theoretisch viele Stellen in Frage, an denen ein solcher Schwingungsdämpfer angeordnet werden kann. Geeignete Stellen X1, X2, X3 und X4 sind in 1 angedeutet, nämlich:

  • X1: im axialen Spalt zwischen Axiallagerscheibe 5 und Abtriebsrad 2,
  • X2: im radialen und im axialen Spalt zwischen Antriebsrad 1 und Abtriebsrad 2,
  • X3: im radialen und im axialen Spalt zwischen Antriebsrad 1 und Anschlagscheibe 6,
  • X4: im radialen und im axialen Spalt zwischen elastischem Ring 3 und Abtriebsrad 2.
Vorzugsweise ist ein kontinuierlich wirkender Schwingungsdämpfer vorgesehen, der beispielsweise ein oder mehrere elastische Federelemente aufweist, die mit dem einen Bauteil festverbunden sind, während sie mit dem anderen Bauteil im Betrieb schleifend in Kontakt stehen.According to the invention, by the arrangement of at least one vibration damper, the high dynamic loads on the elastic ring 4 in the wave gear to avoid or at least reduce. These loads are either via the chain or alternatively via a belt on the drive wheel 1 or over the on the camshaft 3 initiated alternating moments or via the output gear 2 entered in the wave gear. The vibration damper is between the drive wheel 1 and output gear 2 and / or between these and a relative to the drive wheel 1 or driven wheel 2 movable component or arranged in the power flow between the aforementioned components. There are theoretically many places in question, where such a vibration damper can be arranged. Suitable sites X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are in 1 indicated, namely:
  • X 1 : in the axial gap between thrust washer 5 and output gear 2 .
  • X 2 : in the radial and in the axial gap between the drive wheel 1 and output gear 2 .
  • X 3 : in the radial and in the axial gap between the drive wheel 1 and stop disc 6 .
  • X 4 : in the radial and in the axial gap between the elastic ring 3 and output gear 2 ,
Preferably, a continuously acting vibration damper is provided, which has, for example, one or more elastic spring elements, which are firmly connected to one component, while they are in contact with the other component during operation.

Durch den Schwingungsdämpfer wird die Leistung aufgeteilt und ein Teil davon vernichtet. 2 zeigt schematisch die Wirkungsweise des Schwingungsdämpfers als Feder-Dämpfer-System mit einer angedeuteten Federkomponente 8 mit vorbestimmter Federsteifigkeit und einer angedeuteten Dämpferkomponente 9.Through the vibration damper, the power is split and destroyed part of it. 2 shows schematically the operation of the vibration damper as a spring-damper system with an indicated spring component 8th with predetermined spring stiffness and an indicated damper component 9 ,

Eine beispielhafte Anordnung eines Schwingungsdämpfers ist in 3 und 4 gezeigt. Dabei sind an der Anschlagscheibe 6 am Außendurchmesser axial verlaufende und parallel beabstandet zueinander ausgebildete Nuten 10 vorgesehen (3). In diesen sind elastisch biegsame Federelemente 11 nicht lösbar angeordnet. Die Nuten 10 sind mit den Federelementen 11 in einem Umfangsabschnitt am Außendurchmesser außerhalb einer an diesem durch zwei Anschläge 12, 13 umfänglich begrenzt ausgebildeten kulissenartigen Vertiefung angeordnet, in der ein Anschlagelement 14 des Antriebsrads 1 zur Begrenzung des relativen Verstellwinkels zwischen diesem und dem Abtriebsrad 2 geführt ist. Die Federelemente 11, hier als Federplättchen in quadratischer Form ausgeführt, sind alle identisch. Als Werkstoff kann besonders vorteilhaft Gummi oder Kunststoff eingesetzt werden. Die Anzahl, Größe und Form der Federelemente 11 ist variabel. Die Anschlagscheibe 6 wird dabei am Außendurchmesser von einer zentralen Aufnahme des Antriebsrads 1 umfasst, an dessen Innendurchmesser 1 das Anschlagelement 14 als einteilig mit dem Antriebsrad 1 ausgeführte Anschlagnase ausgebildet ist. Korrespondierend zu den am Außendurchmesser der Anschlagscheibe 6 angeordneten Nuten 10 und Federelementen 11 sind am Innendurchmesser der Aufnahme des Antriebsrads 1 Nuten 15 vorgesehen (4). Letztere sind nicht zwingend erforderlich, verstärken aber die Dämpfung. Im Betrieb schleifen die Federelemente 11 am Antriebsrad 1 bzw. dringen an diesem in die Nuten 15 ein. Dadurch wird die Anschlagscheibe 6 an den Federelementen 11 gebremst und Schwingungen dadurch abgebaut.An exemplary arrangement of a vibration damper is shown in FIG 3 and 4 shown. Here are at the stop disk 6 on the outer diameter axially extending and spaced parallel to each other formed grooves 10 intended ( 3 ). In these are elastically flexible spring elements 11 not detachably arranged. The grooves 10 are with the spring elements 11 in a peripheral portion on the outer diameter outside of this at by two stops 12 . 13 arranged circumferentially limited formed slot-like recess in which a stop element 14 of the drive wheel 1 for limiting the relative adjustment angle between this and the driven wheel 2 is guided. The spring elements 11 , here designed as spring plates in square shape, are all identical. As a material rubber or plastic can be used particularly advantageous. The number, size and shape of the spring elements 11 is variable. The stop disc 6 is doing on the outer diameter of a central recording of the drive wheel 1 includes, at its inner diameter 1 the stop element 14 as one piece with the drive wheel 1 executed stop lug is formed. Corresponding to the outer diameter of the stop disc 6 arranged grooves 10 and spring elements 11 are at the inner diameter of the recording of the drive wheel 1 groove 15 intended ( 4 ). The latter are not absolutely necessary, but strengthen the damping. During operation, the spring elements grind 11 on the drive wheel 1 or penetrate this in the grooves 15 one. This will cause the stopper disc 6 on the spring elements 11 braked and thereby reduced vibrations.

Die Anschlagscheibe 6 und das Antriebsrad 1 mit den Nuten 10, 15 sind vorzugsweise einfach und kostengünstig sintertechnisch hergestellt. Alternativ können die Federelemente 11 statt an der Anschlagscheibe 6 am Antriebsrad 1 nicht lösbar platziert werden. Es ist auch denkbar, die Federelemente 11 an einem separaten entsprechend geformten Ring fest vorzumontieren und diesen mit den Federelementen 11 zur Befestigung am Außendurchmesser der Anschlagscheibe 6 aufzustecken bzw. am Innendurchmesser der Aufnahme des Antriebsrads 2 einzustecken.The stop disc 6 and the drive wheel 1 with the grooves 10 . 15 are preferably made simple and inexpensive sintering technology. Alternatively, the spring elements 11 instead of the stop disc 6 on the drive wheel 1 can not be placed detachably. It is also conceivable, the spring elements 11 firmly pre-assemble on a separate correspondingly shaped ring and this with the spring elements 11 for attachment to the outer diameter of the stop disc 6 aufzustecken or at the inner diameter of the recording of the drive wheel 2 insert.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Antriebsraddrive wheel
22
Abtriebsradoutput gear
33
Nockenwellecamshaft
44
Ringring
55
Axiallagerscheibeaxial bearing
6 6
Anschlagscheibestop disc
77
Innenringinner ring
88th
Federkomponentespring component
99
Dämpferkomponentedamper component
1010
Nutgroove
1111
Federelementspring element
1212
Anschlagattack
1313
Anschlagattack
1414
Anschlagelementstop element
1515
Nutgroove

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011004069 A1 [0002]DE 102011004069 A1 [0002]

Claims (1)

Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, mit einem Antriebsrad (1) und einem Abtriebsrad (2) zum Antrieb einer Nockenwelle (3) der Brennkraftmaschine und einem Wellgetriebe als Verstellgetriebe mit einem elektrisch antreibbaren elliptischen Innenring (7), der mit einem elastisch verformbaren Ring (4) zur Kraftübertragung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der im Betrieb auf den Ring (4) wirkenden dynamischen Belastungen an zumindest einer Stelle (X1, X2, X3, X4) zwischen Antriebsrad (1) und Abtriebsrad (2) und/oder zwischen diesen und einem relativ zum Antriebsrad (1) oder Abtriebsrad (2) beweglichen Bauteil (4, 5, 6) zumindest ein elastischer Schwingungsdämpfer (11) angeordnet ist.Camshaft adjuster for variable valve control of an internal combustion engine, with a drive wheel (1) and a driven wheel (2) for driving a camshaft (3) of the internal combustion engine and a wave gear as adjusting with an electrically driven elliptical inner ring (7), which with an elastically deformable ring ( 4) cooperates for transmitting power, characterized in that for reducing the operating in the ring (4) acting dynamic loads at least one point (X 1 , X 2 , X 3 , X 4 ) between the drive wheel (1) and output gear (2 ) and / or between these and a relative to the drive wheel (1) or output gear (2) movable component (4, 5, 6) at least one elastic vibration damper (11) is arranged.
DE102016219943.9A 2016-10-13 2016-10-13 Camshaft adjuster for variable valve control of an internal combustion engine Withdrawn DE102016219943A1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018129521B3 (en) * 2018-11-23 2020-03-19 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Camshaft adjuster

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DE102011004069A1 (en) 2011-02-14 2012-08-16 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg 3-shaft adjusting gear with elastic coupling link

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