WO2007016986A1 - Adjusting device for an internal combustion engine, in particular a camshaft adjusting device - Google Patents

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WO2007016986A1
WO2007016986A1 PCT/EP2006/005453 EP2006005453W WO2007016986A1 WO 2007016986 A1 WO2007016986 A1 WO 2007016986A1 EP 2006005453 W EP2006005453 W EP 2006005453W WO 2007016986 A1 WO2007016986 A1 WO 2007016986A1
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WO
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adjusting device
unit
camshaft
locking
internal combustion
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/005453
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German (de)
French (fr)
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Jens Meintschel
Thomas Stolk
Alexander Von Gaisberg-Helfenberg
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Daimlerchrysler Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift

Definitions

  • Adjusting device for an internal combustion engine in particular
  • the invention relates to an adjusting device for an internal combustion engine, in particular a camshaft adjusting device, according to the preamble of patent claim 1.
  • a generic camshaft adjusting device with an actuating unit and a locking unit is known.
  • the adjusting unit has an adjusting gear with a stationary gear ratio, which are designed so that a locking position is achieved merely by setting an adjusting.
  • the invention is in particular the object of providing an adjusting device with a large adjustment range, but in which at least one advantageous locking position can always be achieved safely.
  • the object is solved by the features of patent claim 1, wherein further embodiments of the invention can be taken from the subclaims.
  • the invention is based on an adjusting device for an internal combustion engine, in particular a camshaft adjusting device, with an actuating unit and with a locking unit. It is proposed that the setting unit is designed to be capable of rotating in at least one setting direction.
  • “circulable” is to be understood in particular as meaning that a phase angle, in particular a camshaft phase angle, can be adjusted in an adjustment direction by an arbitrary angle, in particular by 360 °, so that from any phase angle by adjustment into one
  • a "shaft phase angle” should in particular be understood to mean a phase angle of a first shaft to a second shaft, as occurs in particular with a camshaft driven by a crankshaft with a camshaft adjusting device.
  • an adjusting device can be achieved with a large adjustment range and it can always be safely achieved structurally simple and inexpensive an advantageous locking position, regardless of a present phase angle in an emergency and independent of a stationary gear ratio of a variable transmission.
  • care must be taken in particular to ensure that sufficient clearance exists between the piston or its upper side and valves to be controlled, so that a collision of the pistons and the valves is always precluded.
  • the adjusting device has a rotor displaceably mounted in the axial direction, whereby the locking unit can be advantageously integrated and additional components, installation space, weight, assembly costs and costs can be saved.
  • the locking unit has at least one electromagnetic actuator which can be integrated in a space-saving manner, in particular if the actuator Device having an electromagnetic brake and / or a E- lektromotor.
  • the electromagnetic actuator may be formed as a separate unit or at least partially embodied in one piece with the electromagnetic brake or the electric motor.
  • an excitation coil of the electromagnetic brake or of the electric motor can be embodied in one piece with an auxiliary exciter coil of the electromagnetic actuator for actuating the locking unit.
  • a locking means of the locking unit is actuated directly and / or indirectly with a hydraulic actuator and / or is coupled to the movement of an actuating means, such as a valve piston, etc.
  • the setting unit has a summation gearbox, in particular a planetary gear mechanism, whereby a large adjustment range can be achieved in a structurally simple manner.
  • the actuating unit also has a brake unit for setting a transmission ratio of the summation gear, a particularly energy-saving adjustment can be made possible.
  • the locking unit is designed to achieve an adjustable shaft phase angle adjustable, which can be made possible during operation and / or principle before commissioning an adaptation to different boundary conditions.
  • the solution according to the invention can be used in all, to those skilled in the appearing appropriate control devices of an internal combustion engine, such as adjusting devices for setting a compression ratio, adjusting devices for adjusting a water pump speed, adjusting devices for adjusting a refrigerant compressor, etc., but particularly advantageous in camshaft staging devices, whereby a camshaft phase angle over a large range adjustable and yet always safe operation of the internal combustion engine is guaranteed.
  • a corresponding adjusting device except in internal combustion engines, also in other machines which appear to be suitable for a person skilled in the art.
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated longitudinal section through a camshaft adjusting device with a camshaft in the control mode
  • FIG. 3 shows a development of a locking means formed by a Arretierkulisse with a corresponding locking means in a first locking operation, starting from a first camshaft phase angle
  • FIG. 4 shows the locking means after the first locking operation in the locked position, 3 in a second locking operation, starting from a second camshaft phase angle in a first phase, FIG.
  • FIG. 1 shows a camshaft adjusting device of an internal combustion engine with an adjusting unit 10 for setting a camshaft phase angle of a camshaft 33 and with a locking unit 11.
  • the actuating unit 10 has an electromagnetic brake unit 20 and a summing gear 19 formed by a planetary gear.
  • the electromagnetic brake unit 20 has a stator 21 with a main exciting coil 22 and a rotor 15 which is rotatably mounted in a concentric passage of the stator 21 with its rotor shaft 40 and axially displaceable in the axial direction 13, 14.
  • the rotor 15 has a disk-shaped rotational body 23, on the radially outer edge of a sleeve-shaped body of revolution 24 is arranged from a hysteresis material which encloses a pole structure 25 of the stator 21 and cooperates with this in operation. Furthermore, the rotor 15 is fixedly coupled with its rotor shaft 40 to a sun gear 26 of the summation gear 19 in the circumferential direction and in the axial direction.
  • the locking unit 11 has a drive wheel 17 formed in a sprocket, in the axial direction 13, 14 movably mounted, bolt-shaped first locking means 18.
  • the locking means 18 is loaded with a helical compression spring 27 in the axial direction 13 to the rotation body 23 and has on the side facing the rotation body 23 a helical-headed shape 28 with an enlarged diameter. ser against the remaining locking means 18.
  • the locking unit 11 has a second, formed by a Arretierkulisse with a Arretierausneh- tion 39 locking means 32 which is integrally formed on a side facing the rotor 15 end face of the camshaft 33 ( Figures 1 and 3 to 7).
  • the drive wheel 17 is coupled to a planet carrier 34, are mounted on the planet 35 of the summation 19, which mesh with a coupled to the camshaft 33 ring gear 36.
  • the second locking means 32 may be formed by a separate component from the camshaft 33, which is basically rotatably connected to the camshaft 33, but relative to the adjustment of the locking unit 11 and thus for adjusting the camshaft phase angle in the locked position to the camshaft 33 can be rotated, for example by means of a hydraulic and / or electromagnetic actuator sector.
  • the first locking means 18 in the circumferential direction of the drive wheel 17 could be made relative to the same adjustable.
  • the locking unit 11 has an electromagnetic actuator 16 with an auxiliary excitation coil 29 arranged in the stator 21.
  • the auxiliary excitation coil 29 is arranged radially inside the main excitation coil 22 and acts in the activated state in the axial direction 13 on an integrally formed on the rotary body 23 annular extension 30 which projects in the axial direction 13 in an annular recess 31 of the stator 21, in which also the auxiliary excitation coil 29 is arranged.
  • Figure 1 shows the camshaft actuating device activated in controlled operation, in which the auxiliary excitation coil 29 is energized, so that the rotor 15 is displaced by a magnetic force generated by the auxiliary excitation coil 29 in the axial direction 13 in an end 21 facing the stator, and 22 different braking torques induced by different energizations of the main excitation coil and thus different camshaft phase angle can be adjusted.
  • the rotor 15 is driven by a helical compression spring 37 in the axial direction 14 in its camshaft 33 facing end position and thus the sun gear 26 within the planet 35 (FIGS. Figure 2).
  • the rotational body 23 comes into abutment with an end face of the molding 28 of the first locking means 18 facing it and presses the first locking means 18 against the spring force of the helical compression spring 27 in the axial direction 14 on the end face with the second locking means 32 of the camshaft 33 (FIG. 3).
  • the control unit 10 runs in currentless main excitation coil 22 always only in one direction, in the present case in the direction of adjustment 12.
  • the camshaft phase angle is adjusted towards late, while at an adjustment in one of the adjustment direction 12 opposite adjustment direction 38 of the camshaft phase angle is adjusted in the direction of early.
  • Figures 3 and 4 show a locking operation in which a power supply of the main exciting coil 22 and the auxiliary exciter coil 29 is interrupted, while the camshaft 33 is displaced relative to the ArretierausEnglishung 39 in the direction of adjustment 38 and in the morning direction.
  • the actuator 10 runs in the direction of adjustment 12, namely by the camshaft 33 and the drive wheel 17 rotate relative to each other accordingly.
  • the first locking means 18 engages in the locking recess 39 or in the second locking means 32 and the camshaft phase angle is locked ( Figure 4).
  • Figures 5 to 7 show a locking operation in which a power supply of the main exciting coil 22 and the auxiliary exciter coil 29 is interrupted, while the camshaft 33 is displaced relative to the Arretieraus Principleung 39 in the direction of adjustment 12 and late.
  • the first locking means 18 is located shortly before the locking recess 39 (FIG. 6) and then engages in the locking recess 39 and the camshaft phase angle is locked (FIG. FIG. 7).
  • Corresponding detents can be carried out when the internal combustion engine is running out and / or immediately after starting the internal combustion engine.

Abstract

The invention proceeds from an adjusting device for an internal combustion engine, in particular a camshaft adjusting device, having an adjusting unit (10) and having a locking unit (11). According to the invention, it is proposed that the adjusting unit (10) is designed such that it can rotate in at least one adjustment direction (12).

Description

Stellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Adjusting device for an internal combustion engine, in particular
NockenwellenstellvorrichtungCamshaft adjusting device
Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Nockenwellenstellvorrichtung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an adjusting device for an internal combustion engine, in particular a camshaft adjusting device, according to the preamble of patent claim 1.
Aus der DE 102 20 687 Al ist eine gattungsgemäße Nockenwellenstellvorrichtung mit einer Stelleinheit und einer Arretiereinheit bekannt. Die Stelleinheit weist ein Verstellgetriebe mit einer Standgetriebeübersetzung auf, die so ausgelegt sind, dass durch bloßes Festsetzen einer Verstellwelle eine Arretierstellung erreicht wird.From DE 102 20 687 Al a generic camshaft adjusting device with an actuating unit and a locking unit is known. The adjusting unit has an adjusting gear with a stationary gear ratio, which are designed so that a locking position is achieved merely by setting an adjusting.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Stellvorrichtung mit einem großen Einstellbereich bereitzustellen, bei der jedoch zumindest eine vorteilhafte Arretierstellung stets sicher erreicht werden kann. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.The invention is in particular the object of providing an adjusting device with a large adjustment range, but in which at least one advantageous locking position can always be achieved safely. The object is solved by the features of patent claim 1, wherein further embodiments of the invention can be taken from the subclaims.
Die Erfindung geht aus von einer Stellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einer Nockenwellenstellvorrichtung, mit einer Stelleinheit und mit einer Arretiereinheit. Es wird vorgeschlagen, dass die Stelleinheit in zumindest eine Stellrichtung umlauffähig ausgebildet ist. Dabei soll unter „umlauffähig" insbesondere verstanden werden, dass mittels der Stelleinheit ein Phasenwinkel, insbesondere ein No- ckenwellenphasenwinkel, in eine Stellrichtung um einen beliebigen Winkel, insbesondere über 360°, verstellbar ist, so dass von jedem beliebigen Phasenwinkel aus durch Verstellen in eine Stellrichtung eine gewünschte Arretierstellung erreicht werden kann. Ferner soll unter einem „Wellenphasenwin- kel" insbesondere ein Phasenwinkel einer ersten Welle zu einer zweiten Welle verstanden werden, wie dies insbesondere bei einer von einer Kurbelwelle angetriebenen Nockenwelle mit einer Nockenwellenstellvorrichtung auftritt. Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann eine Stellvorrichtung mit einem großen Stellbereich erzielt und es kann konstruktiv einfach und kostengünstig eine vorteilhafte Arretierstellung stets sicher erreicht werden, und zwar unabhängig von einem vorliegenden Phasenwinkel bei einem Notfall und unabhängig von einer Standgetriebeübersetzung eines Verstellgetriebes. Bei dem Einsatz einer entsprechenden Nockenwellenstellvorrichtung in einer Brennkraftmaschine ist insbesondere darauf zu achten, dass ein ausreichender Freigang zwischen Kolben bzw. deren Oberseite und zu steuernden Ventilen vorliegt, so dass stets eine Kollision der Kolben und der Ventile ausgeschlossen ist.The invention is based on an adjusting device for an internal combustion engine, in particular a camshaft adjusting device, with an actuating unit and with a locking unit. It is proposed that the setting unit is designed to be capable of rotating in at least one setting direction. In this context, "circulable" is to be understood in particular as meaning that a phase angle, in particular a camshaft phase angle, can be adjusted in an adjustment direction by an arbitrary angle, in particular by 360 °, so that from any phase angle by adjustment into one Furthermore, a "shaft phase angle" should in particular be understood to mean a phase angle of a first shaft to a second shaft, as occurs in particular with a camshaft driven by a crankshaft with a camshaft adjusting device. By an appropriate configuration, an adjusting device can be achieved with a large adjustment range and it can always be safely achieved structurally simple and inexpensive an advantageous locking position, regardless of a present phase angle in an emergency and independent of a stationary gear ratio of a variable transmission. When using a corresponding camshaft adjusting device in an internal combustion engine, care must be taken in particular to ensure that sufficient clearance exists between the piston or its upper side and valves to be controlled, so that a collision of the pistons and the valves is always precluded.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Stellvorrichtung einen in axialer Richtung verschiebbar gelagerten Rotor aufweist, wodurch die Arretiereinheit vorteilhaft integrierbar ist und zusätzliche Bauteile, Bauraum, Gewicht, Montageaufwand und Kosten eingespart werden können.In a further embodiment of the invention, it is proposed that the adjusting device has a rotor displaceably mounted in the axial direction, whereby the locking unit can be advantageously integrated and additional components, installation space, weight, assembly costs and costs can be saved.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Arretiereinheit zumindest einen elektromagnetischen Aktuator aufweist, der Platz sparend integrierbar ist, und zwar insbesondere, wenn die Stell- Vorrichtung eine elektromagnetische Bremse und/oder einen E- lektromotor aufweist. Dabei kann der elektromagnetische Aktu- ator als separate Einheit ausgebildet sein oder kann zumindest teilweise einstückig mit der elektromagnetischen Bremse bzw. dem Elektromotor ausgeführt sein. Vorteilhaft können insbesondere eine Erregerspule der elektromagnetischen Bremse bzw. des Elektromotors einstückig mit einer Hilfserregerspule des elektromagnetischen Aktuators zur Betätigung der Arretiereinheit ausgeführt sein. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, dass ein Arretiermittel der Arretiereinheit direkt und/oder indirekt mit einem hydraulischen Aktuator betätigt wird und/oder an die Bewegung eines Stellmittels gekoppelt ist, wie beispielsweise an einen Ventilkolben usw.Furthermore, it is proposed that the locking unit has at least one electromagnetic actuator which can be integrated in a space-saving manner, in particular if the actuator Device having an electromagnetic brake and / or a E- lektromotor. In this case, the electromagnetic actuator may be formed as a separate unit or at least partially embodied in one piece with the electromagnetic brake or the electric motor. Advantageously, in particular, an excitation coil of the electromagnetic brake or of the electric motor can be embodied in one piece with an auxiliary exciter coil of the electromagnetic actuator for actuating the locking unit. In principle, however, it is also conceivable that a locking means of the locking unit is actuated directly and / or indirectly with a hydraulic actuator and / or is coupled to the movement of an actuating means, such as a valve piston, etc.
Weist die Arretiereinheit wenigstens ein in einem Antriebsrad, wie insbesondere in einem Kettenrad, bewegbar gelagertes Arretiermittel auf, kann dieses auf einem großen Teilkreis angeordnet und es können vorteilhaft kleine Arretierkräfte erzielt werden.Does the locking at least one in a drive wheel, such as in particular in a sprocket, movably mounted locking means, this can be arranged on a large circle and it can be advantageously achieved small locking forces.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Stelleinheit ein Summie- rungsgetriebe, wie insbesondere ein Planetengetriebe, aufweist, wodurch konstruktiv einfach ein großer Verstellbereich erzielt werden kann.It is also proposed that the setting unit has a summation gearbox, in particular a planetary gear mechanism, whereby a large adjustment range can be achieved in a structurally simple manner.
Weist die Stelleinheit zudem eine Bremseinheit zur Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses des Summierungsgetriebes auf, kann eine besonders energiesparende Verstellung ermöglicht werden.If the actuating unit also has a brake unit for setting a transmission ratio of the summation gear, a particularly energy-saving adjustment can be made possible.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Arretiereinheit zur Erzielung eines einstellbaren Wellenphasenwinkels einstellbar ausgeführt ist, wodurch während des Betriebs und/oder auch grundsätzlich vor einer Inbetriebnahme eine Anpassung an verschiedene Randbedingungen ermöglicht werden kann. Die erfindungsgemäße Lösung kann bei sämtlichen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Stellvorrichtungen einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden, wie bei Stellvorrichtungen zum Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses, Stellvorrichtungen zum Einstellen einer Wasserpumpendrehzahl, Stellvorrichtungen zum Einstellen einer Kältemittelverdichtungseinrichtung usw., besonders vorteilhaft jedoch bei Nockenwellenstellvorrichtungen, wodurch ein Nockenwellenphasenwinkel über einen großen Bereich einstellbar und dennoch stets ein sicherer Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet ist. Ferner ist grundsätzlich auch denkbar, eine entsprechende Stellvorrichtung außer bei Brennkraftmaschinen auch bei anderen, dem Fachmann als geeignet erscheinenden Maschinen einzusetzen.It is also proposed that the locking unit is designed to achieve an adjustable shaft phase angle adjustable, which can be made possible during operation and / or principle before commissioning an adaptation to different boundary conditions. The solution according to the invention can be used in all, to those skilled in the appearing appropriate control devices of an internal combustion engine, such as adjusting devices for setting a compression ratio, adjusting devices for adjusting a water pump speed, adjusting devices for adjusting a refrigerant compressor, etc., but particularly advantageous in camshaft staging devices, whereby a camshaft phase angle over a large range adjustable and yet always safe operation of the internal combustion engine is guaranteed. Furthermore, it is basically also conceivable to use a corresponding adjusting device, except in internal combustion engines, also in other machines which appear to be suitable for a person skilled in the art.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The description and claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Dabei zeigen:Showing:
Fig. 1 einen schematisch dargestellten Längsschnitt durch eine Nockenwellenstellvorrichtung mit einer Nockenwelle im Regelbetrieb,1 shows a schematically illustrated longitudinal section through a camshaft adjusting device with a camshaft in the control mode,
Fig. 2 die Nockenwellenstellvorrichtung aus Figur 1 in arretierter Stellung,2 shows the camshaft adjusting device of Figure 1 in the locked position,
Fig. 3 eine Abwicklung eines von einer Arretierkulisse gebildeten Arretiermittels mit einem korrespondierenden Arretiermittel bei einem ersten Arretiervorgang, ausgehend von einem ersten Nockenwellenphasenwinkel,3 shows a development of a locking means formed by a Arretierkulisse with a corresponding locking means in a first locking operation, starting from a first camshaft phase angle,
Fig. 4 die Arretiermittel nach dem ersten Arretiervorgang in arretierter Stellung, Fig. 5 die Arretiermittel aus Figur 3 bei einem zweiten Arretiervorgang, ausgehend von einem zweiten No- ckenwellenphasenwinkel in einer ersten Phase,4 shows the locking means after the first locking operation in the locked position, 3 in a second locking operation, starting from a second camshaft phase angle in a first phase, FIG.
Fig. 6 die Arretiermittel beim zweiten Arretiervorgang in einer zweiten Phase undFig. 6, the locking means in the second locking operation in a second phase and
Fig. 7 die Arretiermittel nach dem zweiten Arretiervorgang in arretierter Stellung.Fig. 7, the locking means after the second locking operation in the locked position.
Figur 1 zeigt eine Nockenwellenstellvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Stelleinheit 10 zur Einstellung eines Nockenwellenphasenwinkels einer Nockenwelle 33 und mit einer Arretiereinheit 11. Die Stelleinheit 10 weist eine elektromagnetische Bremseinheit 20 und ein von einem Planetengetriebe gebildetes Summierungsgetriebe 19 auf. Die elektromagnetische Bremseinheit 20 weist einen Stator 21 mit einer Haupterregerspule 22 und einen Rotor 15 auf, der in einem konzentrischen Durchgangskanal des Stators 21 mit seiner Rotorwelle 40 drehbar und in axialer Richtung 13, 14 verschiebbar gelagert ist. Der Rotor 15 weist einen scheibenförmigen Rotationskörper 23 auf, an dessen radial äußerem Rand ein hülsenförmiger Rotationskörper 24 aus einem Hysteresematerial angeordnet ist, der eine Polstruktur 25 des Stators 21 umschließt und mit dieser im Betrieb zusammenwirkt. Ferner ist der Rotor 15 mit seiner Rotorwelle 40 mit einem Sonnenrad 26 des Summie- rungsgetriebes 19 in Umfangsrichtung und in axialer Richtung fest gekoppelt.FIG. 1 shows a camshaft adjusting device of an internal combustion engine with an adjusting unit 10 for setting a camshaft phase angle of a camshaft 33 and with a locking unit 11. The actuating unit 10 has an electromagnetic brake unit 20 and a summing gear 19 formed by a planetary gear. The electromagnetic brake unit 20 has a stator 21 with a main exciting coil 22 and a rotor 15 which is rotatably mounted in a concentric passage of the stator 21 with its rotor shaft 40 and axially displaceable in the axial direction 13, 14. The rotor 15 has a disk-shaped rotational body 23, on the radially outer edge of a sleeve-shaped body of revolution 24 is arranged from a hysteresis material which encloses a pole structure 25 of the stator 21 and cooperates with this in operation. Furthermore, the rotor 15 is fixedly coupled with its rotor shaft 40 to a sun gear 26 of the summation gear 19 in the circumferential direction and in the axial direction.
Die Arretiereinheit 11 weist ein in einem von einem Kettenrad gebildeten Antriebsrad 17, in axialer Richtung 13, 14 bewegbar gelagertes, bolzenförmiges erstes Arretiermittel 18 auf. Das Arretiermittel 18 ist mit einer Schraubendruckfeder 27 in axialer Richtung 13 zum Rotationskörper 23 belastet und weist auf der dem Rotationskörper 23 zugewandten Seite eine schraubenköpfförmige Ausformung 28 mit einem vergrößerten Durchmes- ser gegenüber dem restlichen Arretiermittel 18 auf. Neben dem ersten Arretiermittel 18 weist die Arretiereinheit 11 ein zweites, von einer Arretierkulisse mit einer Arretierausneh- mung 39 gebildetes Arretiermittel 32 auf, das einstückig an eine zum Rotor 15 weisende Stirnseite der Nockenwelle 33 angeformt ist (Figuren 1 und 3 bis 7) . Das Antriebsrad 17 ist mit einem Planetenträger 34 gekoppelt, auf dem Planeten 35 des Summierungsgetriebes 19 gelagert sind, die mit einem mit der Nockenwelle 33 gekoppelten Hohlrad 36 kämmen. Um eine einstellbare Arretiereinheit zu erreichen, könnte beispielsweise das zweite Arretiermittel 32 von einem von der Nockenwelle 33 getrennten Bauteil gebildet sein, das grundsätzlich drehfest mit der Nockenwelle 33 verbunden ist, jedoch zur Verstellung der Arretiereinheit 11 und damit zur Verstellung des Nockenwellenphasenwinkels in der Arretierstellung relativ zur Nockenwelle 33 verdreht werden kann, beispielsweise mittels eines hydraulischen und/oder elektromagnetischen Aktua- tors . Alternativ könnte auch das erste Arretiermittel 18 in Umfangsrichtung des Antriebsrads 17 relativ zu demselben verstellbar ausgeführt sein.The locking unit 11 has a drive wheel 17 formed in a sprocket, in the axial direction 13, 14 movably mounted, bolt-shaped first locking means 18. The locking means 18 is loaded with a helical compression spring 27 in the axial direction 13 to the rotation body 23 and has on the side facing the rotation body 23 a helical-headed shape 28 with an enlarged diameter. ser against the remaining locking means 18. In addition to the first locking means 18, the locking unit 11 has a second, formed by a Arretierkulisse with a Arretierausneh- tion 39 locking means 32 which is integrally formed on a side facing the rotor 15 end face of the camshaft 33 (Figures 1 and 3 to 7). The drive wheel 17 is coupled to a planet carrier 34, are mounted on the planet 35 of the summation 19, which mesh with a coupled to the camshaft 33 ring gear 36. In order to achieve an adjustable locking unit, for example, the second locking means 32 may be formed by a separate component from the camshaft 33, which is basically rotatably connected to the camshaft 33, but relative to the adjustment of the locking unit 11 and thus for adjusting the camshaft phase angle in the locked position to the camshaft 33 can be rotated, for example by means of a hydraulic and / or electromagnetic actuator sector. Alternatively, the first locking means 18 in the circumferential direction of the drive wheel 17 could be made relative to the same adjustable.
Ferner weist die Arretiereinheit 11 einen elektromagnetischen Aktuator 16 mit einer im Stator 21 angeordneten Hilfserreger- spule 29 auf. Die Hilfserregerspule 29 ist radial innerhalb der Haupterregerspule 22 angeordnet und wirkt im aktivierten Zustand in axialer Richtung 13 auf einen an den Rotationskörper 23 angeformten ringförmigen Fortsatz 30, der in axialer Richtung 13 in eine ringförmige Ausnehmung 31 des Stators 21 ragt, in der auch die Hilfserregerspule 29 angeordnet ist.Furthermore, the locking unit 11 has an electromagnetic actuator 16 with an auxiliary excitation coil 29 arranged in the stator 21. The auxiliary excitation coil 29 is arranged radially inside the main excitation coil 22 and acts in the activated state in the axial direction 13 on an integrally formed on the rotary body 23 annular extension 30 which projects in the axial direction 13 in an annular recess 31 of the stator 21, in which also the auxiliary excitation coil 29 is arranged.
Figur 1 zeigt die Nockenwellenstellvorrichtung aktiviert im geregelten Betrieb, in dem die Hilfserregerspule 29 bestromt ist, so dass der Rotor 15 durch eine von der Hilfserregerspule 29 erzeugte Magnetkraft in axialer Richtung 13 in einer der Stator 21 zugewandten Endstellung verschoben ist, und mittels unterschiedlichen Bestromungen der Haupterregerspule 22 unterschiedliche Bremsmomente induziert und damit unterschiedliche Nockenwellenphasenwinkel eingestellt werden können .Figure 1 shows the camshaft actuating device activated in controlled operation, in which the auxiliary excitation coil 29 is energized, so that the rotor 15 is displaced by a magnetic force generated by the auxiliary excitation coil 29 in the axial direction 13 in an end 21 facing the stator, and 22 different braking torques induced by different energizations of the main excitation coil and thus different camshaft phase angle can be adjusted.
Wird die Stromversorgung, insbesondere zur Hilfserregerspule 29, unterbrochen, beispielsweise aufgrund eines Kabelbruchs in einem Notfall, wird der Rotor 15 angetrieben durch eine Schraubendruckfeder 37 in axialer Richtung 14 in seine der Nockenwelle 33 zugewandte Endstellung verschoben und damit das Sonnenrad 26 innerhalb der Planeten 35 (Figur 2) . Der Rotationskörper 23 kommt mit einer ihm zugewandten Stirnseite der Ausformung 28 des ersten Arretiermittels 18 in Anlage und drückt das erste Arretiermittel 18 entgegen der Federkraft der Schraubendruckfeder 27 in axialer Richtung 14 auf die Stirnseite mit dem zweiten Arretiermittel 32 der Nockenwelle 33 (Figur 3) . Durch ein Nockenwellenantriebsmoment zum Antrieb der Nockenwelle 33 läuft die Stelleinheit 10 bei stromloser Haupterregerspule 22 stets nur in eine Richtung, und zwar im vorliegenden Fall in Stellrichtung 12. Bei einer Verstellung in Stellrichtung 12 wird der Nockenwellenphasenwinkel in Richtung Spät verstellt, während bei einer Verstellung in eine der Stellrichtung 12 entgegen gesetzten Stellrichtung 38 der Nockenwellenphasenwinkel in Richtung Früh verstellt wird.If the power supply, in particular to the auxiliary excitation coil 29, interrupted, for example due to a cable break in an emergency, the rotor 15 is driven by a helical compression spring 37 in the axial direction 14 in its camshaft 33 facing end position and thus the sun gear 26 within the planet 35 (FIGS. Figure 2). The rotational body 23 comes into abutment with an end face of the molding 28 of the first locking means 18 facing it and presses the first locking means 18 against the spring force of the helical compression spring 27 in the axial direction 14 on the end face with the second locking means 32 of the camshaft 33 (FIG. 3). By a camshaft drive torque for driving the camshaft 33, the control unit 10 runs in currentless main excitation coil 22 always only in one direction, in the present case in the direction of adjustment 12. In an adjustment in the direction of adjustment 12, the camshaft phase angle is adjusted towards late, while at an adjustment in one of the adjustment direction 12 opposite adjustment direction 38 of the camshaft phase angle is adjusted in the direction of early.
Die Figuren 3 und 4 zeigen einen Arretiervorgang, bei dem eine Stromversorgung der Haupterregerspule 22 und der Hilfser- regerspule 29 unterbrochen wird, während die Nockenwelle 33 relativ zur Arretierausnehmung 39 in Stellrichtung 38 bzw. in Richtung Früh verstellt ist. Die Stelleinheit 10 läuft in Stellrichtung 12, und zwar indem sich die Nockenwelle 33 und das Antriebsrad 17 relativ zueinander entsprechend verdrehen. Das erste Arretiermittel 18 rastet in die Arretierausnehmung 39 bzw. in das zweite Arretiermittel 32 ein und der Nocken- wellenphasenwinkel ist arretiert (Figur 4).Figures 3 and 4 show a locking operation in which a power supply of the main exciting coil 22 and the auxiliary exciter coil 29 is interrupted, while the camshaft 33 is displaced relative to the Arretierausnehmung 39 in the direction of adjustment 38 and in the morning direction. The actuator 10 runs in the direction of adjustment 12, namely by the camshaft 33 and the drive wheel 17 rotate relative to each other accordingly. The first locking means 18 engages in the locking recess 39 or in the second locking means 32 and the camshaft phase angle is locked (Figure 4).
Die Figuren 5 bis 7 zeigen einen Arretiervorgang, bei dem eine Stromversorgung der Haupterregerspule 22 und der Hilfser- regerspule 29 unterbrochen wird, während die Nockenwelle 33 relativ zur Arretierausnehmung 39 in Stellrichtung 12 bzw. Richtung Spät verstellt ist. Die Stelleinheit 10 läuft in Stellrichtung 12. Nach nahezu einer vollständigen relativen Umdrehung des Antriebsrads 17 gegenüber der Nockenwelle 33 befindet sich das erste Arretiermittel 18 kurz vor der Arretierausnehmung 39 (Figur 6) und rastet anschließend in die Arretierausnehmung 39 ein und der Nockenwellenphasenwinkel ist arretiert (Figur 7) .Figures 5 to 7 show a locking operation in which a power supply of the main exciting coil 22 and the auxiliary exciter coil 29 is interrupted, while the camshaft 33 is displaced relative to the Arretierausnehmung 39 in the direction of adjustment 12 and late. After almost a complete relative rotation of the drive wheel 17 with respect to the camshaft 33, the first locking means 18 is located shortly before the locking recess 39 (FIG. 6) and then engages in the locking recess 39 and the camshaft phase angle is locked (FIG. FIG. 7).
Entsprechende Arretierungen können beim Auslaufen der Brennkraftmaschine und/oder unmittelbar einem Anlassen der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.Corresponding detents can be carried out when the internal combustion engine is running out and / or immediately after starting the internal combustion engine.
Wird die Hilfserregerspule 29 nach einem Arretiervorgang wieder bestromt, wird der Rotor 15 durch die von der Hilfserre- gerspule 29 erzeugte Magnetkraft in seine dem Stator 21 zugewandte Endstellung entgegen der Federkraft der Schraubendruckfeder 37 verschoben und das erste Arretiermittel 18 wird, angetrieben durch die Federkraft der Schraubendruckfeder 27, aus der Arretierausnehmung 39 gezogen (Figur 1) . If the auxiliary exciter coil 29 is energized again after a locking operation, the rotor 15 is displaced by the magnetic force generated by the auxiliary exciter 29 in its stator 21 facing end position against the spring force of the helical compression spring 37 and the first locking means 18, driven by the spring force of Helical compression spring 27, pulled out of the Arretierausnehmung 39 (Figure 1).
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Stelleinheit 33 Nockenwelle10 Actuator 33 Camshaft
11 Arretiereinheit 34 Planetenträger11 locking unit 34 planet carrier
12 Stellrichtung 35 Planet12 direction of adjustment 35 Planet
13 Richtung 36 Hohlrad13 direction 36 ring gear
14 Richtung 37 Schraubendruckfeder14 Direction 37 helical compression spring
15 Rotor 38 Stellrichtung15 rotor 38 direction of adjustment
16 Aktuator 39 Arretierausnehmung16 actuator 39 locking recess
17 Antriebsrad 40 Rotorwelle17 drive wheel 40 rotor shaft
18 Arretiermittel18 locking means
19 Summierungsgetriebe19 summation gear
20 Bremseinheit20 brake unit
21 Stator21 stator
22 Haupterregerspule22 main exciter coil
23 Rotationskörper23 rotation body
24 Rotationskörper24 rotating bodies
25 Polstruktur 26 Sonnenrad25 pole structure 26 sun wheel
27 Schraubendruckfeder27 helical compression spring
28 Ausformung28 shape
29 Hilfserregerspule29 auxiliary exciter coil
30 Fortsatz30 extension
31 Ausnehmung31 recess
32 Arretiermittel 32 locking means

Claims

Patentansprüche claims
1. Stellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Nockenwellenstellvorrichtung, mit einer Stelleinheit (10) und mit einer Arretiereinheit (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (10) in zumindest eine Stellrichtung1. adjusting device for an internal combustion engine, in particular camshaft adjusting device, with an actuating unit (10) and with a locking unit (11), characterized in that the adjusting unit (10) in at least one direction of adjustment
(12) umlauffähig ausgebildet ist.(12) is designed to be fit for circulation.
2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in axialer Richtung (13, 14) verschiebbar gelagerten Rotor (15) .2. Adjusting device according to claim 1, characterized by a in the axial direction (13, 14) slidably mounted rotor (15).
3. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinheit (11) zumindest einen elektromagnetischen Aktuator (16) aufweist.3. Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the locking unit (11) has at least one electromagnetic actuator (16).
4. Stellvorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinheit (11) wenigstens ein in einem Antriebsrad (17) bewegbar gelagertes Arretiermittel (18) aufweist . 4. adjusting device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the locking unit (11) has at least one in a drive wheel (17) movably mounted locking means (18).
5. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (10) ein Summierungsgetriebe (19) aufweist .5. Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting unit (10) has a summation gear (19).
6. Stellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (10) eine Bremseinheit (20) zur Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses des Summierungsge- triebes (19) aufweist.6. Adjusting device according to claim 5, characterized in that the setting unit (10) has a brake unit (20) for setting a transmission ratio of the summation transmission (19).
7. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinheit (11) zur Erzielung eines einstellbaren Wellenphasenwinkels einstellbar ausgeführt ist.7. Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the locking unit (11) is designed to achieve an adjustable shaft phase angle adjustable.
8. Brennkraftmaschine mit einer Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 8. Internal combustion engine with an actuating device according to one of the preceding claims.
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