DE102018124449A1 - Actuators for variable valve control of an internal combustion engine - Google Patents

Actuators for variable valve control of an internal combustion engine Download PDF

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DE102018124449A1
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Marco Hildebrand
Rainer Ottersbach
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aktorik zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebsrad (1), wobei zwischen diesem und einer koaxial angeordneten Nockenwelle (2) der Brennkraftmaschine eine Phasenlage einstellbar ist und in Verstellrichtung wirkende Federmittel (3) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (3) zumindest teilweise in der Nockenwelle (2) angeordnet und durch eine Anschlagkulisse (6) an der Nockenwelle (2) zur Begrenzung der Phasenverstellung hindurchgeführt sind.The invention relates to an actuator system for variable valve control of an internal combustion engine with a drive wheel (1), a phase position being adjustable between the latter and a coaxially arranged camshaft (2) of the internal combustion engine and spring means (3) acting in the adjustment direction, characterized in that the Spring means (3) are at least partially arranged in the camshaft (2) and are passed through a stop link (6) on the camshaft (2) to limit the phase adjustment.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Aktorik zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.The invention relates to an actuator system for variable valve control of an internal combustion engine according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.

Aus DE 10 2005 023 006 A1 ist eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Stellaktor zum Verstellen der Phasenlage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Nockenwelle ist über eine Antriebswelle durch die Kurbelwelle antreibbar, wobei zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle ein als Drehstabfeder ausgebildetes Federelement angeordnet ist. Das Federmoment ist derart ausgelegt, dass ein mittleres zusätzlich Lastmoment an der Nockenwelle zumindest teilweise kompensierbar ist. Üblicher Weise ist bei einer solchen Nockenwellenverstelleinrichtung eine Begrenzung der Einstellung der Phasenlage auf einen bestimmten Winkelbereich vorgesehen, die zusätzlichen Bauraum und zusätzliche Bauteile erfordert.Out DE 10 2005 023 006 A1 a camshaft adjusting device with an actuator for adjusting the phase position of a camshaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine is known. The camshaft can be driven by the crankshaft via a drive shaft, a spring element designed as a torsion bar spring being arranged between the camshaft and the crankshaft. The spring torque is designed such that an average additional load torque on the camshaft can be at least partially compensated for. In such a camshaft adjusting device, a limitation of the setting of the phase position to a certain angular range is usually provided, which requires additional installation space and additional components.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Aktorik der vorgenannten Art hinsichtlich ihres Aufbaues zu vereinfachen bauraumsparend zu gestalten.The invention is therefore based on the object of simplifying the construction of an actuator of the aforementioned type in terms of its construction space-saving.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.The object is achieved by the features of patent claim 1. Further advantageous embodiments result from the respective subclaims, the description and the drawings.

Es wird eine Aktorik zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebsrad vorgeschlagen, wobei zwischen diesem und einer koaxial angeordneten Nockenwelle der Brennkraftmaschine eine Phasenlage einstellbar ist und in Verstellrichtung wirkende Federmittel angeordnet sind. Da die Federmittel zumindest teilweise in die Nockenwelle integriert sind, können diese zugleich zur Begrenzung der Verstellung der Phasenlage genutzt und durch eine Anschlagkulisse an der Nockenwelle hindurchgeführt werden. Dadurch werden zusätzliche Bauteile zur Begrenzung der Phasenverstellung vermieden, wodurch eine bauraumsparende und kostengünstige Ausgestaltung der Aktorik ermöglicht wird.An actuator system for variable valve control of an internal combustion engine with a drive wheel is proposed, a phase position being adjustable between the latter and a coaxially arranged camshaft of the internal combustion engine and spring means acting in the adjustment direction being arranged. Since the spring means are at least partially integrated into the camshaft, they can also be used to limit the adjustment of the phase position and can be passed through a stop link on the camshaft. As a result, additional components for limiting the phase adjustment are avoided, which enables a space-saving and inexpensive configuration of the actuators.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Anschlagkulisse am Außendurchmesser der Nockenwelle ausgebildet. Vorzugsweise sind dabei die Federmittel mit einem freien Federschenkel durch die Anschlagkulisse nach radial außen hindurchgeführt und greifen am Innendurchmesser des Antriebsrads drehfest an.In a particularly preferred embodiment of the invention, the stop link is formed on the outer diameter of the camshaft. The spring means are preferably guided radially outward through the stop link with a free spring leg and engage in a rotationally fixed manner on the inner diameter of the drive wheel.

Zur Begrenzung der Phasenverstellung auf einem vorbestimmten Verstellbereich sind die Federmittel mit dem freien Federschenkel in jeder Umfangsrichtung durch eine an der Nockenwelle in der Anschlagkulisse ausgebildete Anschlagfläche anlegbar.To limit the phase adjustment to a predetermined adjustment range, the spring means with the free spring leg can be applied in any circumferential direction by means of a stop surface formed on the camshaft in the stop link.

Eine besonders einfache Ausgestaltung der Erfindung wird erreicht, wenn die Anschlagkulisse als radialer Durchtritt zwischen dem Außendurchmesser der Nockenwelle und einer Aussparung zur Aufnahme der Federmittel in der Nockenwelle ausgebildet ist.A particularly simple embodiment of the invention is achieved if the stop link is designed as a radial passage between the outer diameter of the camshaft and a recess for receiving the spring means in the camshaft.

Herstellung und Montage können vereinfacht werden, wenn die Anschlagkulisse an einem antriebsseitigen Ende der Nockenwelle zur axialen Stirnseite derselben hin offen ausgebildet ist.Production and assembly can be simplified if the stop link is designed to be open at an end of the camshaft on the drive side towards the axial end face thereof.

Eine besonders bauraumsparende Anordnung ist möglich, wenn die Nockenwelle mit dem antriebsseitigen Ende in eine am Innendurchmesser des Antriebsrads gebildete zentrale axiale Durchgangsöffnung verdrehbar zu diesem koaxial eingreift. Vorzugsweise ist hierbei die Anschlagkulisse vom Innendurchmesser des Antriebsrads radial umfasst.A particularly space-saving arrangement is possible if the camshaft engages with the drive-side end in a central axial passage opening formed on the inside diameter of the drive wheel such that it can rotate coaxially with the latter. In this case, the stop link is preferably encompassed radially by the inner diameter of the drive wheel.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine von der axialen Stirnseite eines antriebsseitigen Endes der Nockenwelle ausgehende ringförmige Aussparung zur Aufnahme der Federmittel vorgesehen ist, wobei die Anschlagkulisse an einem die Aussparung nach radial außen begrenzenden radial äußeren Durchmesser ausgebildet ist.In a further particularly preferred embodiment of the invention, an annular recess extending from the axial end face of a drive-side end of the camshaft is provided for receiving the spring means, the stop link being formed on a radially outer diameter delimiting the recess radially outward.

Es ist auch möglich, die Federmittel einfach als Drehschenkel- oder Schlingenfeder koaxial in die Aussparung an der Nockenwelle einzustecken.It is also possible to simply insert the spring means coaxially into the recess on the camshaft as a torsion spring or loop spring.

Auf besonders einfache und bauraumsparende Weise können die Federmittel antriebsseitig am Innendurchmesser des Antriebsrads und abtriebsseitig in der Aussparung der Nockenwelle jeweils zur Federeinhängung direkt drehfest eingreifen.The spring means can engage in a particularly simple and space-saving manner on the drive side on the inside diameter of the drive wheel and on the output side in the recess of the camshaft in each case directly in a rotationally fixed manner for spring suspension.

In besonders vorteilhafter Weise ist die Aussparung nach radial innen durch einen radial inneren Durchmesser und nach radial außen durch einen radial äußeren Durchmesser begrenzt. Vorzugsweise sind dabei die Federmittel in der Aussparung am radial inneren und am radial äußeren Durchmesser mit geringfügigem Spiel geführt.In a particularly advantageous manner, the recess is delimited radially inward by a radially inner diameter and radially outwardly by a radially outer diameter. The spring means are preferably guided in the recess on the radially inner and on the radially outer diameter with slight play.

Es ist auch besonders vorteilhaft, wenn die Aussparung zumindest teilweise eine in der Nockenwelle ausgebildete zentrale axiale Sacklochbohrung ringförmig koaxial umfasst, in der eine Zentralschraube zur drehfesten Anbindung eines Abtriebshohlrads im Klemmverband mit der Nockenwelle eingeschraubt ist.It is also particularly advantageous if the recess at least partially has a central axial blind hole formed in the camshaft comprises an annular coaxial, in which a central screw for the rotationally fixed connection of an output ring gear is screwed into the clamping assembly with the camshaft.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung bildet die Aussparung in der Nockenwelle ein axial geschlossenes Ende, an dem die Federmittel mit ihrem nockenwellenseitigen Ende axial abgestützt sind.In a further particularly advantageous embodiment, the cutout in the camshaft forms an axially closed end, on which the spring means are axially supported with their camshaft-side end.

Eine andere besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, eine direkte antriebsseitige Federeinhängung als axial durchgehend ausgeführten Schlitz am Innendurchmesser des Antriebsrads auszuführen, in den die Federmittel mit einem antriebsseitigen freien Federschenkel als Federhaken formschlüssig drehfest radial eingreifen.Another particularly advantageous development of the invention provides for a direct drive-side spring attachment as an axially continuous slot on the inside diameter of the drive wheel, in which the spring means engage with a drive-side free spring leg as a spring hook in a radially positively locking manner.

Es ist auch in besonders vorteilhafter Weise möglich, am radial inneren Durchmesser der Aussparung eine direkte Federeinhängung an der Nockenwelle als radialer Schlitz oder als radiale Vertiefung, insbesondere eine Nut, vorzusehen, in den oder in die die Federmittel mit einem abtriebsseitigen freien Federschenkel formschlüssig drehfest radial eingreifen. Vorzugsweise erstreckt sich der Schlitz oder die Vertiefung ausgehend von der axialen Stirnseite des antriebsseitigen Endes der Nockenwelle über die gesamte axiale Länge der Aussparung in der Nockenwelle, wodurch die Montage vereinfacht wird. Der Schlitz oder die Nut können auch am radial äußeren Durchmesser der Aussparung ausgebildet sein.It is also possible in a particularly advantageous manner to provide a direct spring attachment to the camshaft as a radial slot or as a radial recess, in particular a groove, on the radially inner diameter of the recess, into or into which the spring means with a drive-side free spring leg in a form-fitting, rotationally fixed manner radially intervention. The slot or the recess preferably extends from the axial end face of the drive-side end of the camshaft over the entire axial length of the cutout in the camshaft, as a result of which the assembly is simplified. The slot or the groove can also be formed on the radially outer diameter of the recess.

Die erfindungsgemäße Aktorik ist in weiterhin besonders vorteilhafter Weise zur elektrischen oder hydraulischen Nockenwellenverstellung in einer Brennkraftmaschine verwendbar.The actuator system according to the invention can also be used in a particularly advantageous manner for electrical or hydraulic camshaft adjustment in an internal combustion engine.

FigurenlisteFigure list

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:

  • 1 eine erfindungsgemäße Aktorik zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine in einer Teilansicht,
  • 2 eine Teilansicht der Aktorik,
  • 3 eine perspektivisch geschnittene Ansicht der Aktorik,
  • 4 die Aktorik in einer Explosionsdarstellung.
Further features of the invention result from the following description and from the drawings, in which an embodiment of the invention is shown in simplified form. Show it:
  • 1 an actuator according to the invention for variable valve control of an internal combustion engine in a partial view,
  • 2nd a partial view of the actuators,
  • 3rd a perspective sectional view of the actuators,
  • 4th the actuators in an exploded view.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In 1, 3 und 4 ist eine erfindungsgemäße Aktorik zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Aktorik weist ein Antriebsrad 1 auf, wobei zwischen diesem und einer koaxial angeordneten Nockenwelle 2 der Brennkraftmaschine eine relative Phasenlage oder Phasendifferenz zur Drehwinkelverstellung einstellbar ist. Die Phasenlage ist in Richtung früherer oder späterer Öffnungs- bzw. Schließzeiten der durch die Nockenwelle 2 ansteuerbaren Gaswechselventile der Brennkraftmaschine verstellbar. Zwischen dem Antriebsrad 1 und der Nockenwelle 2 sind Federmittel 3 angeordnet, die in Verstell- bzw. Drehrichtung, d.h. in Richtung einer Früh- oder Spätverstellung der Nockenwelle 2, wirken. Auf diese Weise sind die Federmittel 3 durch eine Phasen- bzw. Drehwinkelverstellung zwischen Antriebsrad 1 und Nockenwelle 2 vorspannbar angeordnet. Durch die Federmittel 3 ist die Phasenverstellung in einer Verstellrichtung unterstützbar oder im Falle einer Betriebsstörung der Aktorik eine vorbestimmte Sicherheitsstellung, eine sogenannte Fail-Safe-Position, für einen Notlauf einstellbar.In 1 , 3rd and 4th An actuator system according to the invention for variable valve control of an internal combustion engine is shown. The actuator system has a drive wheel 1 on, between this and a coaxially arranged camshaft 2nd a relative phase position or phase difference for the rotation angle adjustment can be set for the internal combustion engine. The phase position is in the direction of earlier or later opening and closing times by the camshaft 2nd controllable gas exchange valves of the internal combustion engine adjustable. Between the drive wheel 1 and the camshaft 2nd are spring means 3rd arranged in the direction of adjustment or rotation, ie in the direction of early or late adjustment of the camshaft 2nd , Act. In this way, the spring means 3rd through a phase or angle of rotation adjustment between the drive wheel 1 and camshaft 2nd arranged biased. By the spring means 3rd the phase adjustment can be supported in an adjustment direction or, in the event of an actuator malfunction, a predetermined safety position, a so-called fail-safe position, can be set for an emergency operation.

Die Federmittel 3 sind in einer Aussparung 4 in der Nockenwelle 2 angeordnet ( 1 bis 3). Zur Begrenzung des Verstellwinkels sind die Federmittel 3 mit einem antriebsseitigen freien Federschenkel 5 durch eine sich in Umfangs- bzw. Drehrichtung der Nockenwelle 2 erstreckende Anschlagkulisse 6 nach radial außen hindurchgeführt und greifen direkt am Antriebsrad 1 drehfest an. Die Anschlagkulisse 6 ist in beiden Umfangsrichtungen jeweils durch eine Anschlagfläche 7, 8 an der Nockenwelle 2 zur Anlage des Federschenkels 5 begrenzt. Der Drehwinkelabstand zwischen den Anschlagflächen 7, 8 bestimmt den Verstellbereich Δα der Aktorik. Die Anschlagkulisse 6 ist am Außendurchmesser D des antriebsseitigen Endes 9 der Nockenwelle 2 als radialer Durchtritt zwischen dem Außendurchmesser D und der Aussparung 4 zur Aufnahme der Federmittel 3 in der Nockenwelle 2 ausgebildet. Sie ist am antriebsseitigen Ende 9 der Nockenwelle 2 zur axialen Stirnseite derselben hin offen ausgebildet.The spring means 3rd are in a recess 4th in the camshaft 2nd arranged ( 1 to 3rd ). The spring means are used to limit the adjustment angle 3rd with a free spring leg on the drive side 5 due to a circumferential or rotational direction of the camshaft 2nd extending stop backdrop 6 passed radially outwards and grip directly on the drive wheel 1 non-rotatable. The backdrop 6 is in both circumferential directions by a stop surface 7 , 8th on the camshaft 2nd for the installation of the spring leg 5 limited. The rotation angle distance between the stop surfaces 7 , 8th determines the adjustment range Δα the actuators. The backdrop 6 is on the outside diameter D of the drive end 9 the camshaft 2nd as a radial passage between the outer diameter D and the recess 4th to accommodate the spring means 3rd in the camshaft 2nd educated. It is at the drive end 9 the camshaft 2nd open towards the axial end face thereof.

Die Aussparung 4 zur Aufnahme der Federmittel 3 ist ausgehend von der axialen Stirnseite des antriebsseitigen Endes 9 der Nockenwelle 2 koaxial zu dieser ringförmig ausgebildet. Die Federmittel 3 sind als Drehfedermittel, vorzugsweise als Drehschenkel- oder Schlingenfeder, in die Aussparung 4 koaxial eingesteckt ( 2 bis 4). Die Aussparung 4 ist nach radial innen durch einen radial inneren Durchmesser di und nach radial außen durch einen radial äußeren Durchmesser da begrenzt ( 1 und 3). Dabei begrenzen der radial innere Durchmesser di und der radial äußere Durchmesser da einen in der Nockenwelle 2 gelegenen Ringraum, in den die Federmittel 3 aufgenommen sind. Diese sind am radial inneren und am radial äußeren Durchmesser di , da mit geringfügigem radialem Spiel geführt.The recess 4th to accommodate the spring means 3rd is based on the axial end face of the drive end 9 the camshaft 2nd coaxial to this ring-shaped. The spring means 3rd are in the recess as torsion spring means, preferably as a torsion spring or loop spring 4th plugged in coaxially ( 2nd to 4th ). The recess 4th is radially inward through a radially inner diameter d i and radially outward through a radially outer diameter d a limited ( 1 and 3rd ). This limits the radially inner diameter d i and the radially outer diameter d a one in the camshaft 2nd located annulus in which the spring means 3rd are included. These are on the radially inner and on the radially outer diameter d i , d a performed with slight radial play.

Die Anschlagkulisse 6 ist hierbei am radial äußeren Durchmesser da der Aussparung 4 ausgebildet (1 und 2). Zur Durchführung des antriebsseitigen Federschenkels 5 durch die Anschlagkulisse 6 ist ersterer nach radial außen umgebogen (2 und 4). Die Aussparung 4 ist an ihrem inneren axialen Ende 10 geschlossen ausgeführt, an dem die Federmittel 3 in der Nockenwelle 2 axial abgestützt sind (3). Dort greifen die Federmittel 3 an ihrem nockenwellenseitigen Ende mit einem freien abtriebsseitigen Federschenkel 11 als Federhaken direkt in einer abtriebsseitigen radialen Federeinhängung 13 am radial inneren Durchmesser di der Aussparung 4 der Nockenwelle 2 formschlüssig drehfest radial ein. Der abtriebs- bzw. nockenwellenseitige freie Federschenkel 11 ist hierbei nach radial innen umgebogen (1, 3 und 4). Dieser und der antriebsseitige freie Federschenkel 5 sind parallel und mit ihren freien Enden radial gleich ausgerichtet (1 und 4). Die Federeinhängung 13 ist als zwischen der Aussparung 4 und einer zentralen axialen Sacklochbohrung 17 radial durchgehender Schlitz ausgeführt (2), der wie die Sacklochbohrung 17 von der axialen Stirnseite des antriebsseitigen Endes 9 der Nockenwelle 2 ausgeht und sich axial bis zum inneren Ende 10 der Aussparung 4 erstreckt (3). Zur Montage können die Federmittel 3 mit ihrem nockenwellenseitigen Ende in die Aussparung 4 und mit dem freien Federschenkel 11 in die Federeinhängung 13 der Nockenwelle 2 axial geführt eingesteckt werden. Das geschlossene innere Ende 10 der Aussparung 4 in der Nockenwelle 2 kann dabei als Montageanschlag dienen. The backdrop 6 is the radially outer diameter d a the recess 4th educated ( 1 and 2nd ). For carrying out the spring leg on the drive side 5 through the backdrop 6 the former is bent radially outwards ( 2nd and 4th ). The recess 4th is at its inner axial end 10th running closed, on which the spring means 3rd in the camshaft 2nd are axially supported ( 3rd ). The spring means grip there 3rd at their camshaft end with a free output side spring leg 11 as spring hooks directly in a radial spring suspension on the output side 13 on the radially inner diameter d i the recess 4th the camshaft 2nd positively rotationally fixed radially. The free spring leg on the output or camshaft side 11 is bent radially inwards ( 1 , 3rd and 4th ). This and the free spring leg on the drive side 5 are aligned parallel and with their free ends radially identical ( 1 and 4th ). The spring attachment 13 is as between the recess 4th and a central axial blind hole 17th radially continuous slot ( 2nd ) that like the blind hole 17th from the axial end of the drive end 9 the camshaft 2nd goes out and extends axially to the inner end 10th the recess 4th extends ( 3rd ). The spring means can be used for assembly 3rd with its end on the camshaft side into the recess 4th and with the free feather leg 11 in the spring suspension 13 the camshaft 2nd be inserted axially guided. The closed inner end 10th the recess 4th in the camshaft 2nd can serve as an assembly stop.

Mit ihrem antriebsseitigen Ende 9 greift die Nockenwelle 2 in eine am Innendurchmesser des Antriebsrads 1 gebildete zentrale Durchgangsöffnung 12 verdrehbar zu diesem axial ein (3). Dabei ist die Anschlagkulisse 6 am Außendurchmesser des antriebsseitigen Endes 9 der Nockenwelle 2 durch geringfügiges radiales Spiel beabstandet vom Innendurchmesser des Antriebsrads 1 umfasst. Der antriebsseitige Federschenkel 5 ist am radial inneren Durchmesser di der Aussparung 4 durch die Anschlagkulisse 6 nach radial außen aus der Nockenwelle 2 in die zentrale Durchgangsöffnung 12 des Antriebsrads 1 geführt (1 bis 3). Dort greift er als Federhaken zur Federeinhängung direkt in eine radiale Federeinhängung 14 am Innendurchmesser des Antriebsrads 1 formschlüssig drehfest radial ein. Die Federeinhängung 14 ist als zwischen den axialen Stirnseiten des Antriebsrads 1 durchgehender Schlitz ausgeführt. Auf diese Weise sind die Federmittel 3 antriebsseitig am Innendurchmesser des Antriebsrads 1 und abtriebsseitig in der Aussparung 6 der Nockenwelle 2 jeweils direkt drehfest befestigt.With its drive end 9 grips the camshaft 2nd into one on the inside diameter of the drive wheel 1 formed central through opening 12th rotatable to this axially ( 3rd ). Here is the stop backdrop 6 on the outside diameter of the drive end 9 the camshaft 2nd spaced from the inner diameter of the drive wheel by slight radial play 1 includes. The drive-side spring leg 5 is on the radially inner diameter d i the recess 4th through the backdrop 6 radially outwards from the camshaft 2nd into the central through opening 12th of the drive wheel 1 guided ( 1 to 3rd ). There it engages as a spring hook for spring suspension directly in a radial spring suspension 14 on the inside diameter of the drive wheel 1 positively rotationally fixed radially. The spring attachment 14 is as between the axial end faces of the drive wheel 1 continuous slot. In this way, the spring means 3rd on the drive side on the inside diameter of the drive wheel 1 and in the recess on the output side 6 the camshaft 2nd each directly attached in a rotationally fixed manner.

Die Nockenwelle 2 ist mit ihrem antriebsseitigen Ende 9 an der zentralen Durchgangsöffnung 12 des Antriebsrads 1 axial hindurchgeführt und liegt mit der axialen Stirnseite ihres antriebsseitigen Endes 9 flächig an einem Befestigungsabschnitt 16 eines koaxial angeordneten Abtriebshohlrads 15 an (3). Dieses ist mit dem Befestigungsabschnitt 16 zur Befestigung an der Nockenwelle 2 nach radial innen eingezogen. Das Abtriebshohlrad 15 greift radial innen mit einem zentralen Nabenabschnitt des Befestigungsabschnitts 16 in die zentrale axiale Sacklochbohrung 17 der Nockenwelle 2 ein. Eine Zentralschraube 18 ist am Nabenabschnitt des Abtriebshohlrads 15 und an der zentralen Durchgangsöffnung 12 des Antriebsrads 1 axial hindurchgeführt und in ein Innengewinde der Sacklochbohrung 17 eingeschraubt. Über die Zentralschraube 18 ist das Abtriebshohlrad 15 mit dem Befestigungsabschnitt 16 an der axialen Stirnseite des antriebsseitigen Endes 9 der Nockenwelle 2 anliegend im Klemmverband an dieser zur Übertragung eines Drehmoments drehfest befestigt. Hierbei sind die Federmittel 3 mit ihrem antriebsseitigen Ende, insbesondere dem antriebsseitigen Federschenkel 5 am Befestigungsabschnitt 16 des Abtriebshohlrads 15 axial abgestützt.The camshaft 2nd is with its drive end 9 at the central through opening 12th of the drive wheel 1 passed axially and lies with the axial end face of its drive end 9 flat on a fastening section 16 a coaxially arranged output ring gear 15 at ( 3rd ). This is with the mounting section 16 for attachment to the camshaft 2nd drawn in radially inwards. The output ring gear 15 engages radially inside with a central hub portion of the mounting portion 16 in the central axial blind hole 17th the camshaft 2nd on. A central screw 18th is on the hub section of the output ring gear 15 and at the central through opening 12th of the drive wheel 1 passed axially and into an internal thread of the blind hole 17th screwed in. Via the central screw 18th is the output ring gear 15 with the mounting section 16 on the axial face of the drive end 9 the camshaft 2nd attached tightly in the clamping bandage to transmit a torque. Here are the spring means 3rd with its drive-side end, in particular the drive-side spring leg 5 on the fastening section 16 of the output ring gear 15 axially supported.

Das Antriebsrad 1 ist von einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mit einem Antriebsmoment antreibbar, das vom Antriebsrad 1 über ein Getriebe 19 mit dem Abtriebshohlrad 15 auf die Nockenwelle 2 übertragbar ist (1, 3 und 4). Das Antriebsrad 1 ist hier als Kettenrad ausgeführt, das über einen nicht dargestellten Kettentrieb mit der Kurbelwelle zur Übertragung des Antriebsmoments verbindbar ist. Denkbar ist auch, das Antriebsrad 1 als Riemenrad auszuführen, das über einen, insbesondere trockenlaufenden Riementrieb mit der Kurbelwelle verbindbar ist. Das Abtriebshohlrad 15 ist radial außen vom Antriebsrad 1 umfasst, das mit dem Innendurchmesser eines axial vorstehenden Abschnitts auf dem Außendurchmesser des Abtriebshohlrads 15 gleitgelagert abgestützt.The drive wheel 1 is driven by a crankshaft, not shown, of the internal combustion engine with a drive torque that is generated by the drive wheel 1 via a transmission 19th with the output ring gear 15 on the camshaft 2nd is transferable ( 1 , 3rd and 4th ). The drive wheel 1 is designed here as a sprocket, which can be connected to the crankshaft for transmitting the drive torque via a chain drive (not shown). The drive wheel is also conceivable 1 run as a pulley, which can be connected to the crankshaft via a belt drive that runs in particular dry. The output ring gear 15 is radially outside of the drive wheel 1 includes that with the inner diameter of an axially projecting portion on the outer diameter of the output ring gear 15 supported on sliding bearings.

Das Getriebe 19 weist in der dargestellten bevorzugten Ausgestaltung einen sogenannten Wellgenerator 20 und einen flexiblen Zahnring 21 eines sogenannten Wellgetriebes auf, der mit einer Außenverzahnung 22 als sogenannter Flexring ausgebildet ist (3 und 4). Das Abtriebshohlrad 15 greift mit einer Innenverzahnung 23 in einen abtriebsseitigen Abschnitt der Außenverzahnung 22 des flexiblen Zahnrings 21 ein. Ein antriebsseitiger Abschnitt der Außenverzahnung 22 des Zahnrings 21 kämmt dabei mit einer Innenverzahnung eines mit dem Antriebsrad 1 drehfest verbundenen Antriebshohlrads 24.The gear 19th has a so-called wave generator in the preferred embodiment shown 20th and a flexible tooth ring 21 a so-called wave gear, with an external toothing 22 is designed as a so-called flex ring ( 3rd and 4th ). The output ring gear 15 engages with an internal toothing 23 into a section of the external toothing on the output side 22 of the flexible toothed ring 21 on. A section of the external toothing on the drive side 22 of the toothed ring 21 meshes with an internal toothing one with the drive wheel 1 non-rotatably connected drive ring gear 24th .

Der flexible Zahnring 21 ist mit dem Innendurchmesser auf dem Außendurchmesser eines flexiblen Außenrings 25 des Wellgenerators 20 angeordnet. Ein Innenring 26 des Wellgenerators 20 ist am Außenumfang leicht unrund oval, insbesondere elliptisch, ausgebildet, auf dem über in einem Käfig geführte Wälzkörper, hier Kugeln, der flexibler Außenring 25 wälzgelagert ist, der wiederum den flexiblen Zahnring 21 trägt. Der Innenring 26 ist über die durch zwei axiale Kupplungsstifte angedeutet Kupplung 27 mit einem nicht dargestellten elektrischen Stellantrieb zur Übertragung des Verstellmoments verbunden. Die Kupplung 27 ist vorzugsweise als sogenannte Oldham-Kupplung ausgebildet, die einen Achsversatzausgleich ermöglicht. Durch den elektrischen Stellantrieb ist über die Kupplung 27 und den Innenring 26 ein Verstellmoment auf den Wellgenerator 20 des Getriebes 19 übertragbar. Das Verstellmoment wird über die Außenverzahnung 22 des Zahnrings 21 und der Innenverzahnung des Antriebshohlrads 24 abgestützt und über die Außenverzahnung 22 des flexiblen Zahnrings 21 mit großer Untersetzung auf die Innenverzahnung 23 des Abtriebshohlrads 15 übertragen. Hierdurch wird eine Drehwinkelverstellung des Abtriebshohlrads 15 gegenüber dem Antriebsrad 1 bzw. der Kurbelwelle und damit eine entsprechende Phasenlage der mit dem Abtriebshohlrad 12 drehfest verbundenen Nockenwelle 2 gegenüber dem Antriebsrad 1 erreicht. Auf diese Weise können die Steuerzeiten der durch die Nockenwelle 2 ansteuerbaren Gaswechselventile der Brennkraftmaschine variabel eingestellt werden. Das Getriebe 19 dient dabei als Verstellgetriebe. Das Antriebsrad 1, das Getriebe 19, die Kupplung 27 und der elektrische Antrieb bilden einen elektrischen Nockenwellenversteller. Hierbei sind die Kupplung 27, das Getriebe 19, das Antriebsrad 1 und die Nockenwelle 2 koaxial zu einer Mittelachse 28 angeordnet, die zugleich eine Drehachse bildet.The flexible tooth ring 21 is with the inner diameter on the outer diameter of a flexible outer ring 25th of the wave generator 20th arranged. An inner ring 26 of the wave generator 20th is slightly non-circular oval, in particular elliptical, on the outer circumference, on which is guided by rolling elements in a cage, here balls, which is more flexible Outer ring 25th is roller-mounted, which in turn is the flexible toothed ring 21 wearing. The inner ring 26 is via the coupling indicated by two axial coupling pins 27 connected to an electric actuator, not shown, for transmitting the adjusting torque. The coupling 27 is preferably designed as a so-called Oldham coupling, which enables axle offset compensation. Through the electric actuator is over the clutch 27 and the inner ring 26 an adjustment torque on the wave generator 20th of the transmission 19th transferable. The adjustment torque is via the external toothing 22 of the toothed ring 21 and the internal toothing of the drive ring gear 24th supported and via the external teeth 22 of the flexible toothed ring 21 with large reduction on the internal toothing 23 of the output ring gear 15 transfer. As a result, a rotation angle adjustment of the output ring gear 15 opposite the drive wheel 1 or the crankshaft and thus a corresponding phase position with the output ring gear 12th non-rotatably connected camshaft 2nd opposite the drive wheel 1 reached. In this way, the timing of the camshaft 2nd controllable gas exchange valves of the internal combustion engine can be set variably. The gear 19th serves as an adjustment gear. The drive wheel 1 , The gear 19th , the coupling 27 and the electric drive form an electric camshaft adjuster. Here are the clutch 27 , The gear 19th , the drive wheel 1 and the camshaft 2nd coaxial to a central axis 28 arranged, which also forms an axis of rotation.

BezugszeichenlisteReference list

11
Antriebsraddrive wheel
22nd
Nockenwellecamshaft
33rd
FedermittelSpring means
44th
AussparungRecess
55
FederschenkelFeather legs
66
AnschlagkulisseStriking backdrop
77
AnschlagflächeAbutment surface
88th
AnschlagflächeAbutment surface
99
EndeThe End
1010th
EndeThe End
1111
FederschenkelFeather legs
1212th
DurchgangsöffnungThrough opening
1313
FedereinhängungSpring suspension
1414
FedereinhängungSpring suspension
1515
AbtriebshohlradOutput ring gear
1616
BefestigungsabschnittFastening section
1717th
SacklochbohrungBlind hole
1818th
ZentralschraubeCentral screw
1919th
Getriebetransmission
2020th
WellgeneratorWave generator
2121
ZahnringGear ring
2222
AußenverzahnungExternal teeth
2323
InnenverzahnungInternal teeth
2424th
AntriebshohlradDrive ring gear
2525th
AußenringOuter ring
2626
InnenringInner ring
2727
Kupplungclutch
2828
MittelachseCentral axis
di d i
Durchmesserdiameter
da d a
Durchmesserdiameter
DD
Außendurchmesserouter diameter
ΔαΔα
VerstellbereichAdjustment range

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102005023006 A1 [0002]DE 102005023006 A1 [0002]

Claims (10)

Aktorik zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebsrad (1), wobei zwischen diesem und einer koaxial angeordneten Nockenwelle (2) der Brennkraftmaschine eine Phasenlage einstellbar ist und in Verstellrichtung wirkende Federmittel (3) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (3) zumindest teilweise in der Nockenwelle (2) angeordnet und durch eine Anschlagkulisse (6) an der Nockenwelle (2) zur Begrenzung der Phasenverstellung hindurchgeführt sind.Actuator for variable valve control of an internal combustion engine with a drive wheel (1), a phase position being adjustable between the latter and a coaxially arranged camshaft (2) of the internal combustion engine and spring means (3) acting in the adjustment direction, characterized in that the spring means (3) are at least partially arranged in the camshaft (2) and are passed through a stop link (6) on the camshaft (2) to limit the phase adjustment. Aktorik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagkulisse (6) am Außendurchmesser der Nockenwelle (2) ausgebildet ist und die Federmittel (3) mit einem freien Federschenkel (5) durch die Anschlagkulisse (6) nach radial außen hindurchgeführt sind und am Innendurchmesser des Antriebsrads (1) drehfest angreifen.Actuators after Claim 1 , characterized in that the stop link (6) is formed on the outer diameter of the camshaft (2) and the spring means (3) with a free spring leg (5) are guided radially outward through the stop link (6) and on the inner diameter of the drive wheel (1 ) non-rotatably. Aktorik nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (3) mit dem Federschenkel (5) in jeder Umfangsrichtung durch eine an der Nockenwelle (2) in der Anschlagkulisse (6) ausgebildete Anschlagfläche (7, 8) zur Begrenzung der Phasenverstellung auf einen vorbestimmten Verstellbereich (Δα) anlegbar sind.Actuators according to one of the Claims 1 or 2nd , characterized in that the spring means (3) with the spring leg (5) in each circumferential direction through a stop surface (7, 8) formed on the camshaft (2) in the stop link (6) to limit the phase adjustment to a predetermined adjustment range (Δα ) can be created. Aktorik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagkulisse (6) als radialer Durchtritt zwischen dem Außendurchmesser der Nockenwelle (2) und einer Aussparung (4) zur Aufnahme der Federmittel (3) in der Nockenwelle (2) ausgebildet ist.Actuators according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the stop link (6) is designed as a radial passage between the outer diameter of the camshaft (2) and a recess (4) for receiving the spring means (3) in the camshaft (2). Aktorik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagkulisse (6) an einem antriebsseitigen Ende (9) der Nockenwelle (2) zur axialen Stirnseite derselben hin offen ausgeführt ist.Actuators according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the stop link (6) at one drive-side end (9) of the camshaft (2) is open towards the axial end face thereof. Aktorik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (2) mit einem antriebsseitigen Ende (9) in eine am Innendurchmesser des Antriebsrads (1) gebildete zentrale axiale Durchgangsöffnung (12) verdrehbar zu diesem koaxial eingreift und die Anschlagkulisse (6) vom Innendurchmesser des Antriebsrads (1) radial umfasst ist.Actuators according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the camshaft (2) engages with a drive-side end (9) in a central axial passage opening (12) formed on the inner diameter of the drive wheel (1) so that it can rotate coaxially with the latter and the stop link (6) from the inner diameter of the drive wheel (1 ) is included radially. Aktorik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der axialen Stirnseite eines antriebsseitigen Endes (9) der Nockenwelle (2) ausgehende ringförmige Aussparung (4) zur Aufnahme der Federmittel (3) vorgesehen ist, wobei die Anschlagkulisse (6) an einem die Aussparung (4) nach radial außen begrenzenden radial äußeren Durchmesser (da) ausgebildet ist.Actuators according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that an annular recess (4) extending from the axial end face of an end (9) of the camshaft (2) on the drive side is provided for receiving the spring means (3), the stop link (6) on one of the recesses (4) is formed according to the radially outer limiting radially outer diameter (d a ). Aktorik nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (3) als Drehschenkel- oder Schlingenfeder koaxial in die Aussparung (4) an der Nockenwelle (2) eingesteckt sind.Actuators according to one of the Claims 4 to 7 , characterized in that the spring means (3) are inserted coaxially into the recess (4) on the camshaft (2) as a torsion or loop spring. Aktorik nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (3) antriebsseitig in eine Federeinhängung (14) am Innendurchmesser des Antriebsrads (1) und abtriebsseitig in eine Federeinhängung (13) in der Aussparung (4) der Nockenwelle (2) jeweils direkt drehfest eingreifen.Actuators according to one of the Claims 4 to 8th , characterized in that the spring means (3) on the drive side engage in a spring attachment (14) on the inside diameter of the drive wheel (1) and on the output side in a spring attachment (13) in the recess (4) of the camshaft (2) in each case in a rotationally fixed manner. Aktorik nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (4) nach radial innen durch einen radial inneren Durchmesser (di) und nach radial außen durch einen radial äußeren Durchmesser (da) begrenzt ist, wobei die Federmittel (3) in der Aussparung (4) am radial inneren und am radial äußeren Durchmesser (di, da) mit geringfügigem Spiel geführt sind.Actuators according to one of the Claims 4 to 9 , characterized in that the recess (4) is delimited radially inward by a radially inner diameter (d i ) and radially outwardly by a radially outer diameter (d a ), the spring means (3) in the recess (4) are guided with slight play on the radially inner and on the radially outer diameter (d i , d a ).
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