DE102017004839A1

DE102017004839A1 - Verstelleinrichtung zum Verstellen einer Phasenlage von zwei Wellenelementen, inbesondere eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017004839A1
Application number: DE102017004839.8A
Authority: DE
Inventors: Tilmann Roemheld; Michael Wagenplast
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2018-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung (10) zum Verstellen einer Phasenlage eines ersten Wellenelements gegenüber einem zweiten Wellenelement, mit wenigstens einem Statorelement (18), mit einem Planetengetriebe (20), welches wenigstens ein um eine Drehachse (28) relativ zu dem Statorelement (18) drehbares Sonnenrad (22), wenigstens ein um die Drehachse (28) relativ zu dem Statorelement (18) drehbares Hohlrad (24), einen um die Drehachse (28) relativ zu dem Statorelement (18) drehbaren Planetenträger (26) und wenigstens ein drehbar an dem Planetenträger (26) gelagertes und mit dem Sonnenrad (22) und mit dem Hohlrad (24) kämmendes Planetenrad (30) aufweist, mit wenigstens einem in axialer Richtung relativ zu dem Statorelement (18) verschiebbaren Betätigungselement (32), und mit einem Aktor (34), mittels welchem das Betätigungselement (32) in axialer Richtung relativ zu dem Statorelement (18) verschiebbar ist, wobei- das Betätigungselement (32) mittels des Aktors (34) in eine mit der axialen Richtung zusammenfallende erste Richtung relativ zu dem Statorelement (18) verschiebbar und dadurch in eine erste Bremsstellung bewegbar ist, in welcher das Betätigungselement (32) eine Abbremsung des Sonnenrads (22) gegen das Statorelement (18) bewirkt; und- das Betätigungselement (32) mittels des Aktors (34) in eine der ersten Richtung entgegengesetzte und mit der axialen Richtung zusammenfallende zweite Richtung relativ zu dem Statorelement (18) verschiebbar und dadurch in eine zweite Bremsstellung bewegbar ist, in welcher das Betätigungselement (32) eine Abbremsung des Hohlrads (24) gegen das Statorelement (18) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung zum Verstellen einer Phasenlage eines ersten Wellenelements gegenüber einem zweiten Element, insbesondere eines Fahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche Verstelleinrichtung zum Verstellen einer Phasenlage eines ersten Wellenelements, insbesondere einer ersten Welle, gegenüber einem zweiten Element, insbesondere gegenüber einer zweiten Welle, insbesondere eines Fahrzeugs wie beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der DE 10 2006 028 554 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verstelleinrichtung weist dabei wenigstens ein Statorelement und ein Planetengetriebe auf, welches wenigstens ein Sonnenrad, wenigstens ein Hohlrad und wenigstens einen Planetenträger umfasst. Das Sonnenrad, das Hohlrad und der Planetenträger sind um eine gemeinsame, das heißt um dieselbe Drehachse relativ zu dem Statorelement drehbar, welches bezüglich der Drehachse beispielsweise drehfest ist und sich somit nicht um die Drehachse drehen kann. Außerdem umfasst das Planetengetriebe wenigstens ein drehbar an dem Planetenträger gelagertes Planetenrad, welches mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad kämmt. Die Drehachse wird beispielsweise auch als Hauptdrehachse bezeichnet, wobei das Planetenrad beispielsweise um eine auch als Nebendrehachse bezeichnete zweite Drehachse relativ zu dem Planetenträger drehbar ist. Dabei verläuft beispielsweise die Nebendrehachse zumindest im Wesentlichen parallel zur Hauptdrehachse und ist von der Hauptdrehachse desachsiert beziehungsweise in radialer Richtung des Planetengetriebes beabstandet angeordnet.
Außerdem umfasst die Verstelleinrichtung wenigstens ein Betätigungselement, welches in axialer Richtung relativ zu dem Statorelement verschiebbar ist. Die axiale Richtung der Verstelleinrichtung und somit des Planetengetriebes fällt beispielsweise mit der Hauptdrehachse zusammen, sodass das Betätigungselement entlang der Drehachse relativ zu dem Statorelement verschiebbar ist. Außerdem ist ein Aktor vorgesehen, mittels welchem das Betätigungselement in axialer Richtung relativ zu dem Statorelement verschiebbar ist.
Außerdem offenbart die DE 10 2011 017 017 A1 eine Nockenwellenverstellvorrichtung, mit einer Verstellgetriebeeinheit zur Verstellung einer Phasenlage einer Nockenwelle, und mit einer Bremsvorrichtung, die zumindest eine erste Bremse und eine zweite Bremse aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verstelleinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Phasenlage der Wellenelemente zueinander besonders schnell eingestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Verstelleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um eine Verstelleinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Phasenlage der Wellenelemente zueinander besonders schnell eingestellt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Betätigungselement mittels des auch als Stellglied oder Aktuator bezeichneten Aktors in eine mit der axialen Richtung des Planetengetriebes beziehungsweise der Verstelleinrichtung insgesamt zusammenfallende und somit beispielsweise entlang der Drehachse verlaufende erste Richtung relativ zu dem Statorelement verschiebbar und dadurch in wenigstens eine erste Bremsstellung bewegbar ist, in welcher das Betätigungselement eine Abbremsung des Sonnenrads gegen das Statorelement bewirkt. Insbesondere ist der Aktor dazu ausgebildet, das Betätigungselement in der ersten Bremsstellung zu halten.
Unter der Abbremsung des Sonnenrads gegen das Statorelement ist insbesondere zu verstehen, dass sich beispielsweise das Sonnenrad zunächst mit einer ersten Drehzahl um die Drehachse relativ zu dem Statorelement dreht und dass die erste Drehzahl durch die Abbremsung des Sonnenrads, wobei die Abbremsung auch als Abbremsen oder Bremsen bezeichnet wird, zumindest vorübergehend auf eine gegenüber der ersten Drehzahl geringere zweite Drehzahl reduziert wird, wobei beispielsweise die erste Drehzahl und die zweite Drehzahl größer als Null sind. Alternativ ist es denkbar, dass die zweite Drehzahl Null ist.
Außerdem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Betätigungselement mittels des Aktors in einer der ersten Richtung entgegengesetzte und mit der axialen Richtung zusammenfallende und somit beispielsweise entlang der Drehachse verlaufende zweite Richtung relativ zu dem Statorelement verschiebbar und dadurch in wenigstens eine zweite Bremsstellung bewegbar ist, in welcher das Betätigungselement eine Abbremsung des Hohlrads gegen das Statorelement bewirkt. Insbesondere ist der Aktor beispielsweise dazu ausgebildet, das Betätigungselement in der zweiten Bremsstellung zu halten.
Unter dem Abbremsen des Hohlrads kann insbesondere verstanden werden, dass sich das Hohlrad beispielsweise zunächst mit einer dritten Drehzahl um die Drehachse relativ zu dem Statorelement dreht und dass die dritte Drehzahl infolge des Abbremsens des Hohlrads auf eine gegenüber der dritten Drehzahl geringere vierte Drehzahl reduziert wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass die dritte Drehzahl und die vierte Drehzahl größer als Null sind. Alternativ ist es denkbar, dass die vierte Drehzahl Null ist. Mittels der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung ist es somit möglich, die Phasenlage der beispielsweise als Wellen ausgebildeten Wellenelemente zueinander besonders einfach und besonders schnell bedarfsgerecht einzustellen, indem das Betätigungselement beispielsweise einfach in axialer Richtung hin- und herbewegt wird.
Durch Verschieben beziehungsweise Bewegen des Betätigungselements in die erste Bremsstellung wird beispielsweise eine Verstellung der Phasenlage beziehungsweise eine Relativdrehung zwischen den Wellenelementen in eine erste Verstellrichtung beziehungsweise Drehrichtung bewirkt. Durch Bewegen beziehungsweise Verschieben des Betätigungselements in die zweite Bremsstellung wird beispielsweise eine Verstellung der Phasenlage beziehungsweise eine Relativdrehung zwischen den Wellenelementen in eine der ersten Verstellrichtung beziehungsweise Drehrichtung entgegengesetzte zweite Verstellrichtung beziehungsweise Drehrichtung bewirkt.
Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung eignet sich besonders vorteilhaft als Nockenwellenverstelleinrichtung, mittels welcher eine Phasenlage einer Nockenwelle gegenüber einer Abtriebswelle, insbesondere einer beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine, verstellbar ist. Hierbei ist beispielsweise das zweite Wellenelement die Nockenwelle, wobei das erste Wellenelement die beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle ist.
Beispielsweise kann die Nockenwelle durch Bewegen des Betätigungselements in die erste Bremsstellung gegenüber der Abtriebswelle nach spät verstellt werden. Somit ist es beispielsweise möglich, die Nockenwelle gegenüber der Abtriebswelle dadurch nach früh zu verstellen, dass das Betätigungselement in die zweite Bremsstellung bewegt wird. Insbesondere bei einer solchen Verbrennungskraftmaschine und einem Ventiltrieb zum Betätigen von Gaswechselventilen der Verbrennungskraftmaschine ist eine schnelle Verstellung der Phasenlage wünschenswert, was nun durch die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung realisiert werden kann. Insbesondere ist es mittels der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung möglich, die Nockenwelle durch einfaches Abbremsen des Sonnenrads und des Hohlrads in Richtung spät beziehungsweise früh zu verstellen. Darüber hinaus kann ein modularer Aufbau der Verstelleinrichtung geschaffen werden, sodass beispielsweise der Bauraumbedarf der Verstelleinrichtung besonders gering gehalten werden kann. Dadurch kann die Verstelleinrichtung auch in einen nur geringen Bauraum integriert werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung ist, dass die Phasenlage mittels der Verstelleinrichtung bereits ab der ersten Umdrehung der Abtriebswelle beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine verstellt werden kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in der ersten Bremsstellung eine durch das Betätigungselement bewirkte Abbremsung des Hohlrads gegen das Statorelement unterbleibt. Dadurch kann eine definierte und somit bedarfsgerechte Verstellung der Phasenlage gewährleistet werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass in der zweiten Bremsstellung eine durch das Betätigungselement bewirkte Abbremsung des Sonnenrads gegen das Statorelement unterbleibt. Auch hierdurch kann eine definierte und somit bedarfsgerechte Verstellung der Phasenlage gewährleistet werden, sodass es nicht zu unerwünschten Zuständen kommen kann.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Betätigungselement in axialer Richtung und somit beispielsweise entlang der Drehachse relativ zu dem Statorelement in wenigstens eine Neutralstellung verschiebbar beziehungsweise bewegbar ist, in welcher eine durch das Betätigungselement bewirkte Abbremsung des Hohlrads gegen das Statorelement und eine durch das Betätigungselement bewirkte Abbremsung des Sonnenrads gegen das Statorelement unterbleiben. In der Neutralstellung kann somit beispielsweise die zuvor eingestellte Phasenlage beziehungsweise ein zuvor eingestellter Wert der Phasenlage der Wellenelemente zueinander auf einfache Weise beibehalten werden, da in der Neutralstellung weder das Hohlrad noch das Sonnenrad abgebremst wird. Mit anderen Worten unterbleiben in der Neutralstellung sowohl eine Abbremsung des Hohlrads als auch eine Abbremsung des Sonnenrads, sodass eine Verstellung beziehungsweise Veränderung der beispielsweise zuvor eingestellten Phasenlage unterbleibt. Hierdurch ist es insbesondere möglich, den Energiebedarf der Verstelleinrichtung bei Nichtverstellen, das heißt dann, wenn eine Verstellung der Phasenlage unterbleibt und sich somit das Betätigungselement in der Neutralstellung befindet, besonders gering gehalten werden, sodass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist. Dadurch kann beispielsweise der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden.
Um beispielsweise die eingestellte Phasenlage beziehungsweise einen eingestellten Wert der Phasenlage auf einfache, kosten- und energiegünstige Weise beibehalten und somit eine Verstellung der Phasenlage einfach vermeiden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in der Neutralstellung das Sonnenrad über das Betätigungselement mit dem Hohlrad, insbesondere reib- beziehungsweise kraftschlüssig, gekoppelt ist. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass in der Neutralstellung das Hohlrad über das Betätigungselement mit dem Hohlrad, insbesondere reibschlüssig, drehfest verbunden ist. Somit laufen beispielsweise das Sonnenrad und das Hohlrad in der Neutralstellung als Block und somit gemeinsam um die Drehachse um, wodurch eine unerwünschte Verstellung der Phasenlage einfach vermieden werden kann.
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei gezeigt, wenn eine Federeinrichtung vorgesehen ist, welche zumindest in den jeweiligen Bremsstellungen gespannt ist und dadurch eine jeweilige Federkraft bereitstellt, mittels welcher das Betätigungselement aus der jeweiligen Bremsstellung in die jeweilige Neutralstellung bewegbar ist. Hierdurch kann das Betätigungselement, welches sich zunächst in einer der Bremsstellungen befindet, auf einfache und kostengünstige Weise mittels der von der Federeinrichtung bereitgestellten Federkraft zurück in die Neutralstellung bewegt werden, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige Rückstellung des Betätigungselements realisierbar ist.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Federeinrichtung auch in der Neutralstellung gespannt ist und somit auch in der Neutralstellung eine Federkraft bereitstellt, mittels welcher das Betätigungselement in der Neutralstellung gehalten ist. Dadurch wird beispielsweise in der Neutralstellung das Sonnenrad über das Betätigungselement mit dem Hohlrad gekoppelt beziehungsweise drehest verbunden gehalten, sodass eine unerwünschte Verstellung der Phasenlage vermieden werden kann. Außerdem kann der Energiebedarf der Verstelleinrichtung bei Nichtverstellung besonders gering gehalten werden, da beispielsweise der Aktor bei Nichtverstellung nicht oder nur mit einer geringen Menge an Energie versorgt werden muss. Insbesondere ist es nicht vorgesehen und nicht erforderlich, dass der Aktor das Betätigungselement aus der jeweiligen Bremsstellung in die Neutralstellung bringt und in der Neutralstellung hält, denn das Betätigungselement kann mittels der jeweiligen Federkraft in die Neutralstellung bewegt und vorzugsweise in der Neutralstellung gehalten werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Wellenelement über das von dem Planetenträger antreibbare Hohlrad und über den von dem ersten Wellenelement antreibbaren Planetenträger von dem ersten Wellenelement antreibbar. Bezüglich des Planetengetriebes stellt somit beispielsweise das Hohlrad einen Abtrieb dar, sodass das Planetengetriebe beziehungsweise die Verstelleinrichtung insgesamt über das Hohlrad Drehmomente zum Antreiben des zweiten Wellenelements bereitstellt. Somit ist das zweite Wellenelement von dem Hohlrad antreibbar. Beispielsweise ist das zweite Wellenelement drehfest mit dem Hohlrad verbunden, wobei vorgesehen sein kann, dass das zweite Wellenelement einstückig mit dem Hohlrad ausgebildet sein kann. Ferner ist es denkbar, dass das zweite Wellenelement mit dem Hohlrad über jeweilige Verzahnungen des Hohlrads und des zweiten Wellenelements, insbesondere drehfest, verbunden ist. Um die Kosten besonders gering zu halten, ist die jeweilige Verzahnung vorzugsweise als Hirth-Verzahnung ausgebildet.
Ferner stellt beispielsweise bezüglich des Planetengetriebes der Planetenträger, welcher auch als Steg bezeichnet wird, einen Antrieb oder einen Eingang des Planetengetriebes dar, da beispielsweise über den Antrieb beziehungsweise über den Eingang Drehmomente zum Antreiben des zweiten Wellenelements in das Planetengetriebe eingeleitet werden. Mit anderen Worten werden die Drehmomente zum Antreiben des zweiten Wellenelements über den Planetenträger in das Planetengetriebe eingeleitet, wobei die Drehmomente zum Antreiben des zweiten Wellenelements beispielsweise von dem ersten Wellenelement bereitgestellt werden. Das erste Wellenelement ist beispielsweise die zuvor genannte, insbesondere als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle der insbesondere als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine, wobei die Abtriebswelle beispielsweise, insbesondere drehfest, mit dem Planetenträger gekoppelt sein kann. Insbesondere ist die Abtriebswelle beispielsweise über einen Umschlingungstrieb mit dem Planetenträger gekoppelt, sodass der Planetenträger über den Umschlingungstrieb von der Abtriebswelle antreibbar ist. Der Umschlingungstrieb ist dabei beispielsweise als Kettentrieb oder Riementrieb ausgebildet und umfasst somit beispielsweise ein Umschlingungsmittel in Form einer Kette oder eines Riemens, insbesondere eines Zahnriemens. Ferner ist es denkbar, dass der Planetenträger über ein Zahnradgetriebe von der Abtriebswelle antreibbar ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung übt der Aktor eine Zugkraft zum Bewegen des Betätigungselements in eine der Richtungen und eine Druckkraft zum Bewegen des Betätigungselements in die andere Richtung auf das Betätigungselement aus, wodurch das Betätigungselement besonders schnell bewegt werden kann. Hierdurch kann die Phasenlage besonders schnell verstellt werden. Außerdem kann der Bauraumbedarf der Verstelleinrichtung besonders gering gehalten werden. Insbesondere kann dadurch beispielsweise vermieden werden, dass sich der Aktor selbst bewegen muss, um die Phasenlage zu verstellen.
Um den Bauraumbedarf besonders gering halten und eine besonders schnelle Verstellung der Phasenlage realisieren zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass an dem Hohlrad ein erstes Bremselement, insbesondere eine erste Bremsscheibe, vorgesehen ist, wobei das Hohlrad über das erste Bremselement gegen das Statorelement abbremsbar ist. Ferner ist an dem Sonnenrad ein zweites Bremselement, insbesondere eine zweite Bremsscheibe, vorgesehen, wobei das Sonnenrad über das zweite Bremselement gegen das Statorelement abbremsbar ist. Dabei ist das beispielsweise als Scheibe, insbesondere als Betätigungsscheibe und vorzugsweise als Bremsscheibe, ausgebildete Betätigungselement in axialer Richtung zumindest teilweise zwischen den Bremselementen angeordnet, sodass beispielsweise das erste Bremselement auf einer ersten Seite des Betätigungselements und das zweite Bremselement auf einer in axialer Richtung der ersten Seite abgewandten zweiten Seite des Betätigungselements angeordnet ist. Hierdurch kann das Betätigungselement schnell und einfach in axialer Richtung hin- und herbewegt werden, um die Phasenlage bedarfsgerecht und schnell verstellen zu können.
Um dabei den Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten besonders gering halten zu können, ist es schließlich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Aktor als Magnetaktor ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Aktor als elektrisch betreibbarer Aktor und dabei insbesondere als Magnetaktor ausgebildet ist. Dadurch ist es nicht vorgesehen und nicht erforderlich, das Betätigungselement hydraulisch zu verstellen, sodass beispielsweise im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen ein Verbrauch einer Hydraulikflüssigkeit, insbesondere von Öl, vermieden werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung zum Verstellen einer Phasenlage eines ersten Wellenelements gegenüber einem zweiten Wellenelement, mit wenigstens einem in axialer Richtung der Verstelleinrichtung hin- und herbewegbaren Betätigungselement, mittels welchem die Phasenlage verstellbar ist, wobei sich das Betätigungselement in seiner Neutralstellung befindet;
2 eine weitere schematische und geschnittene Seitenansicht der Verstelleinrichtung, wobei sich das Betätigungselement in seiner ersten Bremsstellung befindet;
3 eine weitere schematische und geschnittene Seitenansicht der Verstelleinrichtung, wobei sich das Betätigungselement in seiner zweiten Bremsstellung befindet; und
4 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Vorderansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit der Verstelleinrichtung.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verstelleinrichtung zum Verstellen einer Phasenlage eines in den Fig. nicht erkennbaren ersten Wellenelements gegenüber einem zweiten Wellenelement. Wie in Zusammenschau mit 4 erkennbar ist, ist die Verstelleinrichtung 10 beispielsweise Bestandteil einer im Ganzen mit 12 bezeichneten Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, welches mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 antreibbar ist. Dabei umfasst die Verbrennungskraftmaschine 12 in ihrem vollständig hergestellten Zustand beispielsweise zwei von dem ersten Wellenelemente antreibbare zweite Wellenelemente und demzufolge zwei Verstelleinrichtungen 10, mittels welchen jeweilige Phasenlagen des ersten Wellenelements gegenüber dem jeweiligen zweiten Wellenelement einstellbar sind. Bei dem jeweiligen zweiten Wellenelement handelt es sich beispielsweise um eine jeweilige, in 4 ausschnittsweise erkennbare Nockenwelle 14, mittels welcher Gaswechselventile der Verbrennungskraftmaschine 12 betätigbar sind beziehungsweise betätigt werden. Die Verbrennungskraftmaschine 12 ist dabei als Hubkolbenmaschine ausgebildet und weist einen Zylinderkopf 16 auf, an welchem beispielsweise die jeweilige Nockenwelle 14 (zweites Wellenelement) drehbar gelagert ist.
Ferner weist die Verbrennungskraftmaschine 12 beispielsweise eine in den Fig. nicht erkennbare Abtriebswelle auf, welche insbesondere als Kurbelwelle ausgebildet ist. Die Abtriebswelle ist dabei beispielsweise das erste Wellenelement. Unter dem Einstellen der Phasenlage der Wellenelemente zueinander ist insbesondere zu verstehen, dass das jeweilige zweite Wellenelement relativ zu dem ersten Wellenelement verdrehbar ist beziehungsweise verdreht wird, sodass das jeweilige zweite Wellenelement in seiner Dreh- beziehungsweise Winkelstellung relativ zu dem ersten Wellenelement geändert wird. Dabei ist beispielsweise das erste Wellenelement über die Verstelleinrichtung 10 mit dem zweiten Wellenelement gekoppelt, sodass das zweite Wellenelement über die Verstelleinrichtung 10 von dem ersten Wellenelement antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird. Insbesondere kann ein in den Fig. nicht dargestellter Steuertrieb vorgesehen sein, über welchen das erste Wellenelement mit der Verstelleinrichtung 10 gekoppelt ist, sodass die Verstelleinrichtung 10 ihrerseits über den Steuertrieb von dem ersten Wellenelement antreibbar ist. Der Steuertrieb ist insbesondere als Umschlingungstrieb ausgebildet und umfasst beispielsweise wenigstens ein Umschlingungsmittel, welches insbesondere als Riemen wie beispielsweise Zahnriemen oder Kette ausgebildet ist.
Wie aus 1 erkennbar ist, umfasst die Verstelleinrichtung 10 wenigstens ein Statorelement 18 sowie ein Planetengetriebe 20, welches ein Sonnenrad 22, ein Hohlrad 24 und einen Planetenträger 26 aufweist. Das Sonnenrad 22, das Hohlrad 24 und der Planetenträger 26 sind Getriebeelemente des Planetengetriebes 20, wobei die Getriebeelemente um eine erste Drehachse 28 relativ zu dem Statorelement 18 drehbar sind. Die erste Drehachse 28 wird auch als Hauptdrehachse bezeichnet und fällt mit der axialen Richtung des Planetengetriebes 20 und somit der Verstelleinrichtung 10 insgesamt zusammen. Das Planetengetriebe 20 weist außerdem wenigstens ein Planetenrad 30 auf, welches beispielsweise drehbar an dem Planetenträger 26 gelagert ist. Somit kann sich das Planetenrad 30 um eine zweite Drehachse relativ zu dem Planetenträger 26, welcher auch als Steg bezeichnet wird, drehen, wobei die zweite Drehachse beispielsweise zumindest im Wesentlichen parallel zur ersten Drehachse 28 verläuft und auch als Nebendrehachse bezeichnet wird. Dabei ist die Nebendrehachse in radialer Richtung des Planetengetriebes 20 von der Hauptdrehachse beabstandet angeordnet beziehungsweise desachsiert. Insbesondere umfasst das Planetengetriebe 20 mehrere Planetenräder, welche jeweils drehbar an dem Planetenträger 26 gelagert sind. Beispielsweise unterscheiden sich die Planetenräder in ihren Durchmessern voneinander, sodass die Planetenräder voneinander unterschiedliche Durchmesser, insbesondere Außendurchmesser, aufweisen.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Planetenträger 26 von der Abtriebswelle antreibbar ist, sodass beispielsweise der Planetenträger 26, insbesondere über den Steuertrieb, drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Dabei ist beispielsweise das Hohlrad 24 von dem Planetenträger 26 antreibbar, sodass das Hohlrad 24 über den Planetenträger 26 von der Abtriebswelle antreibbar ist. Dabei ist beispielsweise das jeweilige zweite Wellenelement (Nockenwelle 14) von dem jeweiligen Hohlrad 24 der jeweiligen Verstelleinrichtung 10 antreibbar, sodass das zweite Wellenelement über das Hohlrad 24 von dem Planetenträger 26 und über diesen von der Abtriebswelle antreibbar ist. Im Rahmen der Verstellung der Phasenlage wird insbesondere die Phasenlage des Hohlrads 24 gegenüber dem Planetenträger 26 verstellt, wodurch die Phasenlage des zweiten Wellenelements gegenüber dem ersten Wellenelement verstellt wird. Um die Phasenlage zu verstellen, wird beispielsweise das Hohlrad 24 um die Drehachse 28 relativ zu dem Planetenträger 26 verdreht.
Die Abtriebswelle stellt beispielsweise Drehmomente zum Antreiben des zweiten Wellenelements (Nockenwelle 14) bereit, wobei die von der Abtriebswelle bereitgestellten Drehmomente über den Planetenträger 26 in das Planetengetriebe 20 eingeleitet werden. Somit ist der Planetenträger 26 Bestandteil eines Eingangs oder eines Antriebs des Planetengetriebes 20, sodass der Planetenträger 26 auf einer Antriebs- beziehungsweise Eingangsseite des Planetengetriebes 20 angeordnet. Über das Hohlrad 24 stellt das Planetengetriebe 20 beziehungsweise die Verstelleinrichtung 10 insgesamt Drehmomente zum Antreiben der Nockenwelle 14 bereit, sodass das Hohlrad 24 Bestandteil eines Abtriebs beziehungsweise eines Ausgangs des Planetengetriebes 20 ist. Mit anderen Worten ist das Hohlrad 24 auf einer Abtriebs- beziehungsweise Ausgangsseite des Planetengetriebes 20 angeordnet, welches die Drehmomente zum Antreiben der Nockenwelle 14 auf der beziehungsweise über die Ausgangsseite bereitstellt.
Das Sonnenrad 22 weist eine als Außenverzahnung ausgebildete erste Verzahnung auf, wobei das Hohlrad 24 eine als Innenverzahnung ausgebildete zweite Verzahnung aufweist. Das Planetenrad 30 weist dabei eine als Außenverzahnung ausgebildete dritte Verzahnung auf, welche mit der ersten Verzahnung und der zweiten Verzahnung in Eingriff steht. Somit kämmt das Planetenrad 30 sowohl mit dem Sonnenrad 22 als auch mit dem Hohlrad 24.
Die Verstelleinrichtung 10 umfasst ferner ein Betätigungselement 32, welches bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel als Betätigungsscheibe, insbesondere als Bremsscheibe, ausgebildet ist. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, ist das Betätigungselement 32 in axialer Richtung der Verstelleinrichtung 10 beziehungsweise des Planetengetriebes 20 und somit entlang der Drehachse 28 relativ zu dem Statorelement 18 translatorisch bewegbar, das heißt verschiebbar. Außerdem ist ein in den Fig. besonders schematisch dargestellter Aktor 34 vorgesehen, welcher auch als Aktuator, Bremsaktor, Bremsaktuator oder Stellglied bezeichnet wird. Mittels des Aktors 34 ist das Betätigungselement 32 in axialer Richtung relativ zu dem Statorelement 18 verschiebbar.
Das Statorelement 18 ist dabei beispielsweise durch den Zylinderkopf 16 gebildet, das heißt einstückig mit dem Zylinderkopf 16 ausgebildet, oder das Statorelement 18 und der Zylinderkopf 16 sind separat voneinander ausgebildete Bauelemente, wobei das Statorelement 18 drehfest an dem Zylinderkopf 16 befestigt ist. Somit ist das Statorelement 18 bezüglich der Drehachse 28 drehfest, sodass sich das Statorelement 18 nicht um die Drehachse 28 drehen kann. Der Aktor 34 wird ferner als Bremsbetätigung oder Bremsbelagsbetätigung bezeichnet und ist beispielsweise drehfest mit dem Zylinderkopf 16 verbunden, sodass sich auch der Aktor 34 nicht um die Drehachse 28 drehen kann.
Um nun die Phasenlage besonders schnell verstellen zu können, ist das Betätigungselement 32 mittels des Aktors 34 in eine mit der axialen Richtung zusammenfallende und in 1 durch einen Pfeil 36 veranschaulichte erste Richtung relativ zu dem Statorelement 18 verschiebbar und dadurch in wenigstens eine in 2 gezeigte erste Bremsstellung bewegbar, in welcher das Betätigungselement 32 - wie im Folgenden noch genauer erläutert wird - eine Abbremsung des Sonnenrads 22 gegen das Statorelement 18 bewirkt. Somit wird beispielsweise das Sonnenrad 22 in seiner Drehung um die Drehachse 28 relativ zu dem Zylinderkopf 16 beziehungsweise relativ zu dem Statorelement 18 abgebremst beziehungsweise verlangsamt.
Außerdem ist das Betätigungselement 32 mittels des Aktors 34 in eine der ersten Richtung entgegengesetzte, mit der axialen Richtung zusammenfallende und in 1 durch einen Pfeil 38 veranschaulichte zweite Richtung relativ zu dem Statorelement 18 verschiebbar und dadurch in wenigstens eine in 3 gezeigte zweite Bremsstellung bewegbar, in welcher das Betätigungselement 32 eine Abbremsung des Hohlrads 24 gegen das Statorelement 18 bewirkt. Somit wird in der zweiten Bremsstellung das Hohlrad 24 in seiner Drehung um die Drehachse 28 relativ zu dem Statorelement 18 verlangsamt beziehungsweise abgebremst. Insgesamt ist erkennbar, dass das als Betätigungsscheibe ausgebildete Betätigungselement 32 mittels des Aktors 34 entlang der Drehachse 28 hin- und herbewegbar ist, um dadurch die Phasenlage zu verstellen.
Wird beispielsweise das Sonnenrad 22 abgebremst, das heißt wird das Betätigungselement 32 in seine erste Bremsstellung bewegt, so wird dadurch beispielsweise die jeweilige Nockenwelle 14 gegenüber der Abtriebswelle nach früh verstellt. Wird demgegenüber jedoch beispielsweise das Hohlrad 24 abgebremst, das heißt wird das Betätigungselement 32 in seine zweite Bremsstellung bewegt, so wird hierdurch die jeweilige Nockenwelle 14 gegenüber der Abtriebswelle nach spät verstellt.
Um die Kosten der Verstelleinrichtung 10 besonders gering halten zu können, ist beispielsweise das Hohlrad 24 mit der Nockenwelle 14 mittels einer Verzahnung, insbesondere mittels einer Hirth-Verzahnung, fixiert beziehungsweise drehfest verbunden. Insbesondere ist es bei der Verstelleinrichtung 10 möglich, dass das Sonnenrad 22 beziehungsweise das Hohlrad 24 zumindest im Wesentlichen kontinuierlich gebremst wird, um dadurch eine gezielte und bedarfsgerechte Positionierung beziehungsweise Phasenverstellung zu realisieren.
Außerdem ist es vorgesehen, dass in der ersten Bremsstellung eine durch das Betätigungselement 32 bewirkte Abbremsung des Hohlrads 24 beziehungsweise eine Abbremsung des Hohlrads 24 insgesamt gegen das Statorelement 18 unterbleibt. Ferner unterbleibt in der zweiten Bremsstellung eine durch das Betätigungselement 32 beziehungsweise insgesamt bewirkte Abbremsung des Sonnenrads 22 gegen das Statorelement 18.
1 zeigt eine von den Betätigungsstellungen unterschiedliche Neutralstellung des Betätigungselements 32, welches, beispielsweise aus der jeweiligen Bremsstellung, in die Neutralstellung relativ zu dem Statorelement 18 in axialer Richtung verschiebbar ist. In der Neutralstellung unterbleiben sowohl eine durch das Betätigungselement 32 bewirkte Abbremsung des Hohlrads 24 gegen das Statorelement 18 als auch eine durch das Betätigungselement 32 bewirkte Abbremsung des Sonnenrads 22 gegen das Statorelement 18. Wie im Folgenden ebenfalls noch genauer erläutert wird, ist in der Neutralstellung des Betätigungselements 32 das Sonnenrad 22 über das Betätigungselement 32 mit dem Hohlrad 24 reibschlüssig, insbesondere drehfest, gekoppelt. Dabei ist das Sonnenrad 22 über das Betätigungselement 32 drehfest mit dem Hohlrad 24 gekoppelt, sodass in der Neutralstellung das Sonnenrad 22 und das Hohlrad 24 als Block und somit gemeinsam um die Drehachse 28 umlaufen.
Dabei ist beispielsweise eine Federeinrichtung vorgesehen, welche zumindest in den jeweiligen Bremsstellungen gespannt ist und dadurch eine jeweilige Federkraft bereitstellt, mittels welcher das Betätigungselement 32 aus der jeweiligen Bremsstellung in die Neutralstellung bewegbar ist. Vorzugsweise ist die Federeinrichtung auch in der Neutralstellung etwas gespannt und stellt somit auch in der Neutralstellung eine Federkraft bereit, mittels welcher das Betätigungselement 32 in der Neutralstellung gehalten wird. Insbesondere hält die von der Federeinrichtung in der Neutralstellung bereitgestellte Federkraft das Betätigungselement 32 zumindest mittelbar mit dem Hohlrad 24 und mit dem Sonnenrad 22, insbesondere reibschlüssig drehfest, gekoppelt, sodass das Sonnenrad 22 über das Betätigungselement 32 mit dem Hohlrad 24 in der Neutralstellung des Betätigungselements 32 drehfest gekoppelt bleibt.
Um beispielsweise das Betätigungselement 32 aus der Neutralstellung in die erste Bremsstellung zu bewegen, übt der vorzugsweise elektrisch betreibbare Aktor 34 eine Zugkraft auf das Betätigungselement 32 aus. Mittels dieser Zugkraft wird das Betätigungselement 32 in axialer Richtung beziehungsweise entlang der Drehachse 28 auf den Aktor 34 zubewegt und dadurch in die erste Bremsstellung bewegt. Um beispielsweise das Betätigungselement 32 aus der Neutralstellung in die zweite Bremsstellung zu bewegen, übt der Aktor 34 auf das Betätigungselement 32 eine Druckkraft aus, mittels welcher das Betätigungselement 32 von dem Aktor 34 in axialer Richtung weggedrückt wird. Auf diese Weise kann das Betätigungselement 32 hin- und herbewegt werden, wie besonders gut in Zusammenschau mit 2 und 3 erkennbar ist.
Wie aus 1 bis 3 besonders gut erkennbar ist, ist an dem Hohlrad 24 wenigstens ein erstes Bremselement 40 vorgesehen, welches vorzugsweise als Bremsscheibe ausgebildet ist. Beispielsweise ist das erste Bremselement 40 drehfest mit dem Hohlrad 24 verbunden, wobei das Bremselement 40 einstückig mit dem Hohlrad 24 ausgebildet sein kann. An dem Sonnenrad 22 ist ein zweites Bremselement 42 vorgesehen, welches vorzugsweise als Bremsscheibe ausgebildet ist. Dabei ist das zweite Bremselement 42, insbesondere über jeweilige Verzahnungen, drehfest mit dem Sonnenrad 22 verbunden, wobei das zweite Bremselement 42 einstückig mit dem Sonnenrad 22 ausgebildet sein kann. Außerdem sind Bremselemente 44 und 46 vorgesehen, welche beispielsweise als Bremsscheiben ausgebildet sind. Die Bremselemente 44 und 46 sind dabei drehfest mit dem Zylinderkopf 16 verbunden und können insbesondere einstückig mit dem Zylinderkopf 16 ausgebildet sein. Aus 1 ist besonders gut erkennbar, dass das Betätigungselement 32 und die Bremselemente 40, 42, 44 und 46 in axialer Richtung hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sind. Dabei ist zur Realisierung einer besonders schnellen Phasenverstellung das Betätigungselement 32 in axialer Richtung zwischen den Bremselementen 40 und 42 angeordnet, wobei das Bremselement 40 in axialer Richtung zwischen dem Betätigungselement 32 und dem Bremselement 44 und das Bremselement 42 in axialer Richtung zwischen dem Betätigungselement 32 und dem Bremselement 46 angeordnet ist. Wird somit beispielsweise das Betätigungselement 32 in die erste Bremsstellung bewegt, so wird - wie besonders gut aus 2 erkennbar ist - das in axialer Richtung zwischen dem Betätigungselement 32 und dem Bremselement 46 angeordnete Bremselement 42 mit dem Betätigungselement 32 und dem Bremselement 46 verpresst, wodurch das Sonnenrad 22 über die Bremselemente 42 und 46 gegen das Statorelement 18 gebremst wird.
Wird - wie besonders gut aus 3 erkennbar ist - das Betätigungselement 32 in die zweite Bremsstellung bewegt, so wird das in axialer Richtung zwischen dem Betätigungselement 32 und dem Bremselement 44 angeordnete Bremselement 40 mit dem Betätigungselement 32 und dem Bremselement 44 verpresst. In der Folge wird das Hohlrad 24 über das Bremselement 40 und das Bremselement 44 gegen das Statorelement 18 gebremst.
In der ersten Bremsstellung wirkt das Bremselement 42 reibschlüssig mit dem Betätigungselement 32 und dem Bremselement 46 zusammen, wodurch das Sonnenrad 22 abgebremst wird. Das Betätigungselement 32 wirkt jedoch nicht mit dem Bremselement 40 zusammen, sodass das Bremselement 40 nicht mit dem Betätigungselement 32 und nicht mit dem Bremselement 44 zusammenwirkt. Dadurch wird das Hohlrad 24 in der ersten Bremsstellung nicht gebremst. Dementsprechend wirkt das Betätigungselement 32 in der zweiten Bremsstellung mit dem Bremselement 40 reibschlüssig zusammen, sodass das Bremselement 40 in der zweiten Betätigungsstellung mit dem Betätigungselement 32 und mit dem Bremselement 44 reibschlüssig zusammenwirkt. In der Folge wird das Hohlrad 24 abgebremst. In der zweiten Bremsstellung jedoch wirkt das Betätigungselement 32 nicht mit dem Bremselement 42 zusammen, sodass das Bremselement 42 in der zweiten Bremsstellung nicht mit dem Betätigungselement 32 und nicht mit dem Bremselement 46 zusammenwirkt. Dadurch wird in der zweiten Bremsstellung das Sonnenrad 22 nicht gebremst.
Das vorzugsweise als Bremsscheibe ausgebildete Bremselement 40 weist beispielsweise auf einer dem Betätigungselement 32 in axialer Richtung zugewandten ersten Stirnseite 48 eine erste Reibfläche und auf einer der ersten Stirnseite 48 in axialer Richtung abgewandten und dem Bremselement 44 in axialer Richtung zugewandten zweiten Stirnseite 50 eine zweite Reibfläche auf. Demzufolge weist beispielsweise das Bremselement 44 auf einer dem Bremselement 40 beziehungsweise der Stirnseite 50 in axialer Richtung zugewandten dritten Stirnseite 52 eine dritte Reibfläche auf. Das Betätigungselement 32 weist beispielsweise auf einer dem Bremselement 40 beziehungsweise der Stirnseite 48 in axialer Richtung zugewandten vierten Stirnseite 54 eine vierte Reibfläche und auf einer der Stirnseite 54 und somit dem Bremselement 40 in axialer Richtung abgewandten fünften Stirnseite 56 eine fünfte Reibfläche auf. Dabei weist beispielsweise das Bremselement 42 auf einer dem Betätigungselement 32 beziehungsweise der Stirnseite 56 in axialer Richtung zugewandten sechsten Stirnseite 58 eine sechste Reibfläche auf, wobei das Bremselement 42 auf einer dem Betätigungselement 32 und somit der Stirnseite 58 in axialer Richtung abgewandten siebten Stirnseite 60 eine siebte Reibfläche aufweist. Schließlich weist beispielsweise das Bremselement 46 auf einer dem Bremselement 42 und somit der Stirnseite 60 in axialer Richtung zugewandten achten Stirnseite 62 eine achte Reibfläche auf. Somit sind beispielsweise die Bremselemente 40, 42, 44 und 46 sowie das Betätigungselement 32 Bremsteile oder Bremseinrichtungen. Die jeweiligen Reibflächen sind beispielsweise durch jeweilige Bremsbeläge gebildet und/oder jeweilige Kontaktstellen, über welche die jeweiligen Bremseinrichtung in der jeweiligen Bremsstellung reibschlüssig zusammenwirken. Die jeweilige Reibfläche ist beispielsweise durch einen Reib- oder Bremsbelag gebildet, sodass die jeweiligen Kontaktstellen auch als Reibbelagskontaktstellen bezeichnet werden.
In der ersten Bremsstellung wirken beispielsweise die fünfte Reibfläche und die sechste Reibfläche und die siebte Reibfläche und die achte Reibfläche zusammen, da beispielsweise die Stirnseiten 56 und 58 und die Stirnseiten 60 und 62 reibschlüssig zusammenwirken. Die zweite Reibfläche und die dritte Reibfläche sowie die erste Reibfläche und die vierte Reibfläche wirken jedoch nicht zusammen, da beispielsweise die Stirnseite 50 von der Stirnseite 52 und die Stirnseite 48 von der Stirnseite 54 abgehoben beziehungsweise beabstandet ist, was aus 2 erkennbar ist.
In der zweiten Bremsstellung jedoch wirkt die zweite Reibfläche mit der dritten Reibfläche zusammen, und die erste Reibfläche wirkt mit der vierten Reibfläche zusammen, da beispielsweise die Stirnseiten 50 und 52 zusammenwirken und die Stirnseiten 48 und 54 zusammenwirken. Die fünfte Reibfläche und die sechste Reibfläche und die siebte Reibfläche und die achte Reibfläche wirken jedoch nicht zusammen, da beispielsweise die Stirnseite 56 von der Stirnseite 58 und die Stirnseite 60 von der Stirnseite 62 abgehoben ist. Die Reibbeläge werden auch als Bremsbeläge bezeichnet und beispielsweise genutzt, um hinreichend hohe Bremsmomente zum Abbremsen des Sonnenrads 22 beziehungsweise des Hohlrads 24 gewährleisten zu können.
Zum Abbremsen des Sonnenrads 22 beziehungsweise des Hohlrads 24 reicht ein äußerst geringer Verschiebeweg aus, den das Betätigungselement 32 aus der Neutralstellung in axialer Richtung verschoben werden muss. Bei diesem Verschiebeweg handelt es sich beispielsweise um einen Millimeter. Somit wird beispielsweise bezogen auf die Bildebene von 2 das Betätigungselement 32 ausgehend von der Neutralstellung um einen Millimeter nach rechts verschoben, um das Sonnenrad 22 abzubremsen. Bezogen auf die Bildebene von 3 wird beispielsweise das Betätigungselement 32 ausgehend von der Neutralstellung um einen Millimeter nach links verschoben, um das Hohlrad 24 abzubremsen.
Durch die in der Neutralstellung gespannte Federeinrichtung kann eine Vorspannung, insbesondere eine Federvorspannung, des Betätigungselements 32 realisiert werden. Hierzu sind insbesondere die Bremselemente 40 und 42 mittels der Federeinrichtung vorgespannt, das heißt federvorgespannt. Durch diese Federvorspannung der Bremselemente 40 und 42 zumindest in der Neutralstellung werden die Bremselemente 40 und 42 in der Neutralstellung in Zusammenwirken, insbesondere in reibschlüssigem Zusammenwirken, mit dem Betätigungselement 32 gehalten, sodass die Stirnseiten 48 und 54 und somit der erste Reibbelag und der vierte Reibbelag sowie die Stirnseiten 56 und 58 und somit der fünfte Reibbelag und der sechste Reibbelag, insbesondere reibbeziehungsweise kraftschlüssig, zusammenwirken. Dadurch wird das Sonnenrad 22 über das Bremselement 42, das Betätigungselement 32 und das Bremselement 40 drehfest mit dem Hohlrad 24 gekoppelt.
Durch Bewegen des Betätigungselements 32 aus der Neutralstellung in die erste Bremsstellung wird die drehfeste Kopplung des Sonnenrads 22 mit dem Hohlrad 24 aufgehoben, das Sonnenrad 22 wird abgebremst und die Federeinrichtung wird derart vorgespannt, dass die Federeinrichtung in der ersten Bremsstellung eine Federkraft bereitstellt, mittels welcher das Betätigungselement 32 wieder in die Neutralstellung zurückbewegt werden kann. Durch Bewegen des Betätigungselements 32 aus der Neutralstellung in die zweite Bremsstellung wird die zuvor genannte drehfeste Kopplung des Sonnenrads 22 mit dem Hohlrad 24 aufgehoben, das Hohlrad 24 wird abgebremst und die Federeinrichtung wird derart gespannt, dass die Federeinrichtung eine Federkraft bereitstellt, mittels welcher das Betätigungselement 32 aus der zweiten Bremsstellung zurück in die Neutralstellung bewegt wird beziehungsweise bewegt werden kann. Dabei ist vorzugsweise der Aktor 34 dazu ausgebildet, das Betätigungselement 32 entgegen der jeweiligen, in der jeweiligen Bremsstellung von der Federeinrichtung bereitgestellten und beispielsweise zumindest mittelbar auf das Betätigungselement wirkenden Federkraft in der jeweiligen Bremsstellung zu halten.
Der Aktor 34 ist dabei vorzugsweise als elektrisch betreibbarer Aktor und insbesondere als Magnetaktor ausgebildet. Um somit das Betätigungselement 32 aus der Neutralstellung in die jeweilige Bremsstellung zu bewegen, wird der Aktor 34 bestromt. Dies bedeutet, dass der Aktor 34 mit Strom, das heißt mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt wird. Um das Betätigungselement 32 aus der jeweiligen Bremsstellung in die Neutralstellung zu bewegen beziehungsweise um eine durch die von der Federeinrichtung bereitgestellte Federkraft bewirkbare Bewegung des Betätigungselements 32 aus der jeweiligen Bremsstellung in die Neutralstellung zuzulassen, wird beispielsweise die Bestromung des Aktors 34 beendet beziehungsweise reduziert. Dann kann das Betätigungselement 32 mittels der Federkraft aus der Bremsstellung zurück in die Neutralstellung bewegt werden. Dies bedeutet, dass der Aktor 34 in der Neutralstellung und zum Bewegen und Halten des Betätigungselements in die Neutralstellung nicht mit elektrischer Energie versorgt wird oder versorgt werden muss, sodass der Energiebedarf der Verstelleinrichtung 10 bei Nichtverstellung, das heißt dann, wenn die Phasenlage nicht verstellt wird, besonders gering gehalten werden kann. Insgesamt ist erkennbar, dass die Neutralstellung eine stromlose Ruhestellung ist. Dadurch kann ein besonders energieeffizienter Betrieb dargestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006028554 A1 [0002]
DE 102011017017 A1 [0004]

Claims

Verstelleinrichtung (10) zum Verstellen einer Phasenlage eines ersten Wellenelements gegenüber einem zweiten Wellenelement, mit wenigstens einem Statorelement (18), mit einem Planetengetriebe (20), welches wenigstens ein um eine Drehachse (28) relativ zu dem Statorelement (18) drehbares Sonnenrad (22), wenigstens ein um die Drehachse (28) relativ zu dem Statorelement (18) drehbares Hohlrad (24), einen um die Drehachse (28) relativ zu dem Statorelement (18) drehbaren Planetenträger (26) und wenigstens ein drehbar an dem Planetenträger (26) gelagertes und mit dem Sonnenrad (22) und mit dem Hohlrad (24) kämmendes Planetenrad (30) aufweist, mit wenigstens einem in axialer Richtung relativ zu dem Statorelement (18) verschiebbaren Betätigungselement (32), und mit einem Aktor (34), mittels welchem das Betätigungselement (32) in axialer Richtung relativ zu dem Statorelement (18) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - das Betätigungselement (32) mittels des Aktors (34) in eine mit der axialen Richtung zusammenfallende erste Richtung relativ zu dem Statorelement (18) verschiebbar und dadurch in eine erste Bremsstellung bewegbar ist, in welcher das Betätigungselement (32) eine Abbremsung des Sonnenrads (22) gegen das Statorelement (18) bewirkt; und - das Betätigungselement (32) mittels des Aktors (34) in eine der ersten Richtung entgegengesetzte und mit der axialen Richtung zusammenfallende zweite Richtung relativ zu dem Statorelement (18) verschiebbar und dadurch in eine zweite Bremsstellung bewegbar ist, in welcher das Betätigungselement (32) eine Abbremsung des Hohlrads (24) gegen das Statorelement (18) bewirkt.
Verstelleinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Bremsstellung eine durch das Betätigungselement (32) bewirkte Abbremsung des Hohlrads (24) gegen das Statorelement (18) unterbleibt.
Verstelleinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Bremsstellung eine durch das Betätigungselement (32) bewirkte Abbremsung des Sonnenrad (22) gegen das Statorelement (18) unterbleibt.
Verstelleinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (32) in axialer Richtung relativ zu dem Statorelement (18) in eine Neutralstellung verschiebbar ist, in welcher eine durch das Betätigungselement (32) bewirkte Abbremsung des Hohlrads (24) gegen das Statorelement (18) und eine durch das Betätigungselement (32) bewirkte Abbremsung des Sonnenrads (22) gegen das Statorelement (18) unterbleiben.
Verstelleinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Neutralstellung das Sonnenrad (22) über das Betätigungselement (32) mit dem Hohlrad (24), insbesondere reibschlüssig, gekoppelt ist.
Verstelleinrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federeinrichtung vorgesehen ist, welche zumindest in den jeweiligen Bremsstellungen gespannt ist und dadurch eine jeweilige Federkraft bereitstellt, mittels welcher das Betätigungselement (32) aus der jeweiligen Bremsstellung in die Neutralstellung bewegbar ist.
Verstelleinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wellenelement über das von dem Planetenträger (26) antreibbare Hohlrad (24) und über den von dem ersten Wellenelement antreibbaren Planetenträger (26) von dem ersten Wellenelement antreibbar ist.
Verstelleinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (34) eine Zugkraft zum Bewegen des Betätigungselements (32) in eine der Richtungen und eine Druckkraft zum Bewegen des Betätigungselements (32) in die andere Richtung auf das Betätigungselement (32) ausübt.
Verstelleinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - an dem Hohlrad (24) ein erstes Bremselement (40) vorgesehen ist, über welches das Hohlrad (24) gegen das Statorelement (18) abbremsbar ist; - an dem Sonnenrad (22) ein zweites Bremselement (42) vorgesehen ist, über welches das Sonnenrad (22) gegen das Statorelement (18) abbremsbar ist; - das Betätigungselement (32) in axialer Richtung zumindest teilweise zwischen den Bremselementen (40, 42) angeordnet ist.
Verstelleinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (34) als elektrisch betreibbarer Aktor, insbesondere als Magnetaktor, ausgebildet ist.