EP1994262A1 - Verstellvorrichtung für eine nockenwelle - Google Patents

Verstellvorrichtung für eine nockenwelle

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EP1994262A1
EP1994262A1 EP07712206A EP07712206A EP1994262A1 EP 1994262 A1 EP1994262 A1 EP 1994262A1 EP 07712206 A EP07712206 A EP 07712206A EP 07712206 A EP07712206 A EP 07712206A EP 1994262 A1 EP1994262 A1 EP 1994262A1
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friction lining
brake system
camshaft
adjusting device
friction
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    • Y10T74/2101—Cams
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Definitions

  • the present invention relates to an adjusting device for a camshaft, according to the preamble of patent claim 1.
  • the design of the adjusting device allows any phase angle between the drive element and the driven element.
  • the brake is designed as bermmungsios working, electromagnetic brake; Preferably, a hysteresis brake is used whose braking torque is independent of the speed.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a Versfeilvortechnische for a camshaft, which is inexpensive to produce. This object is solved by the features of patent claim 1. Further embodiments and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims,
  • an adjusting device for a camshaft comprising a braking system and an output side connected to the camshaft and the crankshaft drive side ⁇ berlagerungsgetriebe, wherein the superposition gear for adjusting the camshaft dissipates a part of the drive-side energy in the brake system, wherein the brake system is designed as a frictional braking system in which the required braking force is generated via a friction lining in permanent slip.
  • the adjusting device according to the invention has an additional mechanical lock.
  • a phase adjustment between the drive-side sprocket or pulley and the output-side cam lobe can be made or a phase position once set can be held in position.
  • the reibschl ⁇ ssige brake system is designed as an electromagnetically actuated friction system.
  • the superposition gear can be designed as a planetary gear or ais gear with two Clarfimratorn and a two-stage planet, with any form of superposition gear is suitable for use in the system according to the invention.
  • the reibschl ⁇ ssige brake system with additional mechanical locking of the adjustment device comprises an electrically actuated shift coil 1, which has a friction surface 8, a magnetic Reibbeiag 2 with a locking element 6 and a spring 3, wherein the locking element 6 with a drive-side element 5 of Matteriage- gearing 7 cooperates.
  • the friction lining 2 is axially movable but rotationally fixed to a spur gear 4 of the superimposed ngsgetriebes 7.
  • the superposition gear 7 is designed as a gearbox with two sunstones 4, 9 and a two-stage planet 10.
  • the camshaft is rotatably connected to the second spur gear 9 of the superposition gear 7; the drive is connected to the planet carrier.
  • the superposition gear 7 as Pianetengetriebe it is advantageous to arrange the friction lining 2 on the sun teeth;
  • the camshaft is connected to the ring gear.
  • the required phase angle can be adjusted and maintained via a planetary gear set or other ⁇ berlagerungsge ⁇ be.
  • the friction lining 2 is oil-filled; This can be done either from the outside ⁇ Qlnebel, etc.) or from the middle of the camshaft.
  • the friction lining 2 can be used as a paper covering with special embossing, comprising e.g. Radial grooves with waffle pattern, or be designed as a carbon coating. In the version as a carbon lining this can have a covering thickness of about 0.05 mm.
  • a Carbonbeiag has the advantage that the wear is very low.
  • the braking torque can also be generated via a mixed friction.

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Description

Versteiivorrichf unα für eine Nockenwelle
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Verstellbeweguπg der Nockenwelle über verschleißfreie und berührungslose Bremssysteme zu erzeugen.
Beispielsweise ist aus der DE 103 55 560 A1 eine Versteüvorrichtung für eine Nockenwelle einer Brenn kraftmaschiπe bekannt weiche ein von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebenes Antriebselement, ein die Nockenwelle der Brennkraftmaschine antreibendes Abtriebselement und ein Stellelement aufweist, das von einer Bremse beaufschlagt wird, wobei durch Variation des Bremsmomentes am Stellelement eine Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement erreichbar ist. Dabei lässt die Bauform der Verstellvorrichtung beliebige Phasenwinkel zwischen Antriebselement und Abtriebseiement zu. Die Bremse ist als berührungsios arbeitende, elektromagnetische Bremse ausgeführt; vorzugsweise wird eine Hysteresebremse verwendet, deren Bremsmoment unabhängig von der Drehzahl ist.
Derartige Systeme sind in nachteiliger Weise aufgrund der benötigten berührungslos arbeitenden Komponenten teuer und benötigen eine Fail-Save- Verriegelung, wofür ein weiterer Aktuator benötigt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Versfeilvorrichtung für eine Nockenwelle anzugeben, welche kostengünstig herstellbar ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor,
Demnach wird eine Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle vorgeschlagen, umfassend ein ßremssystem und ein mit der Nockenwelle abtriebsseitig und der Kurbelwelle antriebsseitig verbundenes Öberlagerungsgetriebe, wobei das Überlagerungsgetriebe zum Verstellen der Nockenwelle einen Teil der antriebsseitigen Energie in das Bremssystem abführt, wobei das Bremssystem als reibschlüssiges Bremssystem ausgeführt ist, bei dem die erforderliche Bremskraft über einen im Dauerschlupf befindlichen Reibbelag erzeugt wird. Zudem weist die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung eine zusätzliche mechanische Verriegelung auf.
Ober das reibschlüssige Bremssystem gemäß der Erfindung kann eine Phasenverstellung zwischen antriebsseitigem Kettenrad oder Riemenscheibe und der abtriebsseitigen Nockenweile vorgenommen werden oder eine einmal eingestellte Phaselage auf Position gehalfen werden.
Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das reibschlϋssige Bremssystem als elektromagnetisch betätigtes Reibsystem ausgebildet. Des weiteren kann das Überlagerungsgetriebe als Planetengetriebe oder ais Getriebe mit zwei Sonnensfimrädern und einem zweistufigen Planeten ausgeführt sein, wobei auch jede Form eines Überlagerungsgetriebes zum Einsatz beim erfindungsgemäßen System geeignet ist.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption werden die Kosten reduziert, da teure Elemente der berührungslosen Systeme nicht benötigt werden und die im System erforderliche Fail-Save- Verriegelung im Rahmen der Schaltbewegung im Reibbelag mit getätigt werden kann. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein kompletter Aktuator eingespart werden. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform darstellt, beispielhaft näher erläutert.
Die reibschlϋssige Bremssystem mit zusätzlicher mechanischer Verriegelung der Verstellvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst eine elektrisch betätigbare Schaltspule 1 , die eine Reibfläche 8 aufweist, einen magnetischen Reibbeiag 2 mit einem Verriegelungselement 6 und eine Feder 3, wobei das Verriegelungselement 6 mit einem antriebsseitigen Element 5 des Überiage- rungsgetriebes 7 zusammenwirkt. Hierbei ist der Reibbelag 2 axial beweglich aber drehfest an einem Stirnrad 4 des Überlagern ngsgetriebes 7 befestigt.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Überiagerungsgetriebe 7 als Getriebe mit zwei Sonnenstirnrädern 4, 9 und einem zweistufigen Planeten 10 ausgeführt. Hierbei ist die Nockenwelle mit dem zweiten Stirnrad 9 des Überla- gerungsgetriebes 7 drehfest verbunden; der Antrieb ist mit dem Planetenträger verbunden.
Bei einer Ausführung des Überlagerungsgetriebes 7 als Pianetengetriebe ist es vorteilhaft, den Reibbelag 2 auf der Sonnenverzahnung anzuordnen; in diesem Fall ist die Nockenwelle mit dem Hohlrad verbunden.
Bei nicht bestromter Schaitspuie 1 liegt keine elektromagnetische Kraft am Reibbelag 2 an, so dass durch die Kraft der Feder 3 auf den Reibbelag 2 das Stirnrad 4 über den Reibbelag 2 und das Verriegelungselement 6 mit dem antriebsseitigen Element 5 des Überlagerungsgetriebes 7 formschlüssig verbunden ist.
Bei Bestromung der Schaitspuie 1 wirkt die magnetische Kraft auf den Reibbelag 2, so dass sich der Reibbeiag 2 an seiner Reibfläche an die Reibfläche 8 der Schaitspuie 1 anlegt. Gleichzeitig rückt das Verriegelungselement 6 aus dem antriebsseitigen Element 5 des Überlagerungsgefriebes 7 aus. Das über die Schaltspuie 1 aufgebaute Bremsmoment kann nun über das Stirnrad 4 in das Oberlagerungsgetriebe 7 einfließen.
Durch die elektrische Regelung der Schaltspule 1 kann die erforderliche Phasenlage über einen Planetensatz oder ein anderes Öberlagerungsgeϊriebe eingestellt und gehalten werden. Um den Reibbelag unter hoher Schlupfleistung betreiben zu können, kann vorgesehen sein, dass der Reibbelag 2 öl- durchfiutet wird; dies kann entweder von außen {Qlnebel, etc.) oder aus der Mitte der Nockenwelle erfolgen.
Der Reibbeiag 2 kann als Papierbelag mit spezieller Prägung, umfassend z.B. radiale Rillen mit Waffelmuster, oder als Carbonbelag ausgeführt sein. Bei der Ausführung als Carbonbelag kann dieser eine Belagstärke von ca. 0,05 mm aufweisen. Ein Carbonbeiag weist den Vorteil auf, dass der Verschleiß sehr gering ist.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, das Bremsmoment über eine hydrodynamische Gleitlagerfläche zu erzeugen, bei der sich das Bremsmoment durch Scheerkräfte im Ölfilm des Reibbelags 2 einstellt. Hierbei bleibt die Reibfläche verschleißfrei; gemäß der Erfindung kann das Bremsmoment auch über eine Mischreibung erzeugt werden.
Bezuαszeichen
1 SchaltspuSe
2 Reibbelag
3 Feder
4 Stirnrad
5 antriebsseitiges Element des Überlagerungsgetriebes 7
6 Verriegelungselement
7 Überlagerungsgetriebe
8 Reibfläche der Schaltspuie 1
9 Stirnrad
10 Planet

Claims

Patentansprüche
1 , Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle, umfassend ein Bremssystem und ein mit der Nockenweile abtriebsseitig und der Kurbelwelle antriebsseitig verbundenes Überiagerungsgetriebe, wobei das Überlagerungsgetriebe zum Verstellen der Nockenweiie einen Teil der antriebsseitigen Energie in das Bremssystem abführt, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem als reibschiüssiges Bremssystem ausgeführt ist, bei dem die erforderliche Bremskraft über einen im Dauerschlupf befindlichen Reibbelag (2) erzeugt wird.
2, Verstellvorrichtung für eine Nockenweile nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem als elektromagnetisch betätigtes Reibsystem ausgebildet ist.
3, Verstellvorrichtung für eine Nockenweile nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem eine eiektrisch betätigbare Schaltspuie (1), die eine Reibfläche (8) aufweist, einen Reibbelag (2) mit einem mit einem antriebsseitigen Element (5) des Überlagerungsgetriebes (7) zusammenwirkenden Verriegelungseiernent (6) und eine Feder (3) umfasst, wobei der Reibbelag (2) axial beweglich aber drehfest an einem Stirnrad (4) des Überlagerungsgetriebes (7) befestigt ist, wobei bei nicht bestromter Schaltspule (1) das Stirnrad (4) durch die Kraft der Feder (3) über den Reibbelag (2) und das Verriegeiungselement (6) mit dem antriebsseitigen Element (5) des Überlagerungsgetriebes (7) formschlϋssig verbunden ist, und wobei bei Bestromung der Schaltspuie (1) durch die Wirkung der magnetischen Kraft auf den Reibbelag (2), dieser an seiner Reibfläche an die Reibfläche (8) der Schaltspuie (1) zum Anliegen bringbar ist, so dass das über die Schaltspule (1) aufgebaute Bremsmoment über das Stirnrad (4) in das Überlagerungsgetriebe (7) einfließt.
4, Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (2) des Bremssystems öldurch- flutet wird, wobei dies entweder von außen oder aus der Mitte der Nockenwelie erfolgt,
5. Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (2) als Papierbelag mit spezieller Prägung oder ais Carbonbelag ausgeführt ist
6, Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment über eine hydrodynamische Gleitlagerfliche erzeugbar ist, wobei es sich durch Scheerkräfte im Ölfilm des Reibbelags (2) einstellt.
7. Verstellvorrichtung für eine Nockenweile nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überiagerungs- getriebe ais Planetengetriebe oder als Getriebe mit zwei Sonnenstimrädern und einem zweistufigen Planeten ausgeführt ist.
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