WO2010000390A1 - Nockenwelleneinheit - Google Patents

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WO2010000390A1
WO2010000390A1 PCT/EP2009/004384 EP2009004384W WO2010000390A1 WO 2010000390 A1 WO2010000390 A1 WO 2010000390A1 EP 2009004384 W EP2009004384 W EP 2009004384W WO 2010000390 A1 WO2010000390 A1 WO 2010000390A1
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WO
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unit
camshaft
bearing
stator
bearing device
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PCT/EP2009/004384
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Inventor
Richard Jakobi
Jens Meintschel
Thomas Stolk
Alexander Von Gaisberg-Helfenberg
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
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Priority to US12/927,118 priority patent/US8474422B2/en

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    • 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
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
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    • H02K49/04—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type
    • H02K49/046—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type with an axial airgap
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
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    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1735—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L2001/0475—Hollow camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F01L1/3442—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 hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/3445—Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34483—Phaser return springs

Definitions

  • the invention relates to a camshaft unit according to the preamble of claim 1.
  • camshaft units in particular an internal combustion engine, with a drivable via a drive unit camshaft.
  • the camshaft unit comprises a phase adjustment unit, which has a control gear and a control unit designed as a brake unit with a stator element and a rotor element designed as a brake element.
  • the phase adjustment unit is provided to adjust a phase relationship between the drive unit and the camshaft.
  • the camshaft unit comprises a bearing device which is provided to support at least a part of the control unit designed as a brake unit.
  • the invention is in particular the object of simplifying a radial alignment of the stator relative to the camshaft. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.
  • the invention is based on a camshaft unit, in particular an internal combustion engine, with an over a drive unit drivable camshaft, having a phase adjustment unit, which has a control gear and a control unit designed as a brake unit with a stator element and a rotor element designed as Abbremselement and which is intended to set a phase relationship between the drive unit and the camshaft, and with a bearing device, which is intended to store at least a part of the control unit designed as a brake unit.
  • stator element should be understood to mean, in particular, an element of the control unit arranged in a rotationally fixed manner.
  • Rotor element is to be understood in particular to mean an element corresponding to the stator element.
  • a “radial tolerance” should be understood to mean, in particular, an offset by which a position of the rotor element deviates from an ideal standard position relative to the stator element.
  • Provisioned is to be understood to mean especially equipped, designed and / or programmed.
  • the bearing device is provided to compensate for the radial tolerances, a complex alignment of the stator element relative to the camshaft or relative to the actuating gear can be dispensed with by means of an additional compensating device. As a result, the radial alignment is simplified and it can cost and space can be saved.
  • stator element and the rotor element are arranged bearing-free relative to one another.
  • storage-free should be understood in this context in particular be omitted that a direct mounting of the rotor element on the stator.
  • the bearing device is provided to support at least a part of the control unit against the camshaft. As a result, an advantageous mounting of the rotor element can be achieved easily.
  • the bearing device is provided to support the rotor element against the camshaft.
  • the radial tolerances can be easily compensated by means of the rotor element.
  • the bearing device has a bearing element which is provided to support a part of the control unit and a part of the actuating gear.
  • a “bearing element” is to be understood as meaning, in particular, an element which is intended to transmit bearing forces,
  • the bearing element is mounted against the camshaft, in particular a bearing of the bearing element against the stator element is dispensed with.
  • the bearing device has a bearing unit which is provided to support the bearing element coaxially with the camshaft.
  • the storage unit is designed as a fixed bearing.
  • control unit has an actuating unit with at least one electromagnetic actuator, which is intended to displace the rotor element axially.
  • an actuating unit can be provided which can be controlled simply by means of a drive unit.
  • control unit is designed as a brake unit and the rotor element as a braking element.
  • a "braking element” is to be understood as a rotatably mounted element whose rotational speed can be braked by means of the stator element.
  • the stator element has a friction lining with a friction surface that is radially enlarged in relation to the braking element.
  • the tolerances can be compensated particularly easily by means of the friction lining of the stator element and a friction lining of the Abbremselements.
  • radially enlarged is to be understood in this context in particular, that the friction lining of the stator has a friction surface which is sufficiently large to arrange the friction lining of the Abbremselements with a radial offset that compensates the tolerances to the friction lining of the stator.
  • the actuating gear is designed as a superposition gear. As a result, a phase adjusting unit can be easily realized.
  • a “superposition gearing” is to be understood in particular as meaning a gearing with a drive element, an output element and an adjusting element, wherein a transmission ratio between the drive element and the output element can be adjusted by means of a speed of the control element
  • the actuating element is connected in a rotationally fixed manner to the bearing element of the bearing device.
  • the brake unit has a spring unit which is provided to open the brake unit. This eliminates the need for a controllable actuator to open the brake unit, which costs can be saved.
  • the spring unit is provided to move the Abbremselement.
  • the spring unit has a support element which is decoupled from the stator element. Thereby, a connection between the Abbremselement and the stator can be avoided. It is particularly proposed that the support element is connected to the bearing element, whereby the stator can be particularly easily decoupled from the spring unit.
  • the spring element is designed as a compression spring.
  • the single FIGURE shows a camshaft unit of an internal combustion engine.
  • the camshaft unit has a drive unit 10, which is provided for a drive by means of a crankshaft, not shown.
  • a camshaft 11 is driven, which is intended to open not shown gas exchange valves of the internal combustion engine.
  • the camshaft unit has a phase adjustment unit 12, by means of which a phase relationship between the drive unit 10 and the camshaft 11 can be set.
  • the phase adjustment unit 12 has a control gear 13, which is designed as a superposition gear.
  • the actuating mechanism 13 is designed as a 3-shaft minus totaling.
  • the actuating gear 13 has a drive element 25, an actuating element 26 and an output element 27.
  • the drive element 25 is connected to the drive unit 10 and is driven by means of the crankshaft.
  • the output member 27 is rotatably connected to the camshaft 11.
  • the actuating gear 13 is formed as a planetary gear.
  • a planet carrier 28 forms the drive element 25.
  • two planet gears 29, 30 are arranged, which are guided by means of the planet wheel carrier 28 on a circular path.
  • the planet gears 29, 30 mesh on a radially inner side with a sun gear 31, which forms the actuating element 26.
  • With an opposite Side comb the planet gears 29, 30 with a ring gear 32 which is rotatably connected to the camshaft 11 and which forms the output member 27.
  • the phase relationship between the drive unit 10 and the drive element 25 and the output element 27 can be adjusted. If the actuating element 26 has a rotational speed which is the same as a rotational speed of the drive element 25, the actuating gear 13 rotates as a locked gear and the phase relationship between the drive unit 10 or the drive element 25 and the driven element 27 remains constant.
  • actuating element 26 has a rotational speed which is less than a rotational speed of the drive element 25
  • a rotational speed which is greater than the rotational speed of the drive element 25 is set for the output element 27.
  • the phase relationship is adjusted to early.
  • a rotational speed is set for the output element 27 which is smaller than the rotational speed of the drive element 25.
  • the phase relationship is adjusted to late.
  • the phase adjustment unit 12 has a control unit 14, by means of which the rotational speed of the actuating element 26 can be adjusted.
  • the control unit 14 has a rotor element 16 which is non-rotatably connected to the actuating element 26 of the adjusting gear 13.
  • the control unit 14 on a stator 15, which is arranged rotationally fixed.
  • the stator element 15 and the rotor element 16 are designed corresponding to one another.
  • the stator element 15 is rotationally fixed with a non- Enclosed housing of the Phasenverstellmaschine 12 shown connected.
  • control unit 14 is designed as a brake unit and the rotor element 16 as a braking element.
  • a neutral position of the brake unit 14 is set by means of a drive unit, not shown.
  • a braking force acts between the stator element 15 and the braking element 16, in which the rotational speed of the drive element 25 and the rotational speed of the output element 27 are the same.
  • the brake unit 14 is further closed starting from the neutral position and increases the braking force. Thereby, the rotational speed of the actuating element 26 is reduced, whereby the rotational speed of the output element 27 is greater than the rotational speed of the drive element 25 and the phase relationship is adjusted to early.
  • the brake unit 14 is opened further starting from the neutral position and the braking force is reduced. Due to drag torques of the camshaft 11, the rotational speed of the actuating element 26 is thereby increased and the rotational speed of the output element 27 is reduced. As a result, the rotational speed of the output element 27 is smaller than the rotational speed of the drive element 25 and the phase relationship is adjusted to late.
  • the brake unit 14 is actuated by means of an actuating unit 20, which has an electromagnetic actuator 21.
  • the electromagnetic actuator 21 is inserted into the stator element 15 of the brake unit 14.
  • the electromagnetic Actuator 21 has an electromagnet 33. When the electromagnet 33 is energized, it exerts on the braking element 16 a force that attracts the braking element 16. Next, the brake unit 14 on a spring unit 23 which exerts a force on the Abbremselement 16, which is opposite to the force of the electromagnetic actuator 21.
  • the braking element 16 is arranged axially displaceable. By energizing the electromagnet 33, a contact pressure and thus the braking force is adjusted. The contact force is a difference between the force of the electromagnet 33 and the spring unit 23.
  • the camshaft unit has a bearing device 17, by means of which the Abbremselement 16 of the brake unit 14 and the adjusting element 26 of the adjusting gear 13 are mounted.
  • the bearing device 17 has a bearing element 18, on which the Abbremselement 16 is arranged rotationally fixed and axially displaceable.
  • the actuator 26 is rotationally fixed and axially fixed to the bearing element 18.
  • the bearing element 18 is mounted on the camshaft 11 by means of a bearing unit 19 of the bearing device 17.
  • the camshaft 11 is designed as a hollow shaft.
  • the bearing element 18 passes through a part of the camshaft 11.
  • the bearing unit 19 is designed as a fixed bearing, which is intended to receive axial forces.
  • the bearing element 18 and the camshaft 11 are mounted coaxially with each other.
  • the Abbremselement 16 and the actuator 26 are aligned coaxially with the camshaft 11.
  • the bearing element 18 On a side facing the stator element 15, the bearing element 18 has a support element 24.
  • the support element 24 is designed in one piece with the storage element.
  • the spring unit 23 has a spring element 35 which is supported with a first end on the support element 24. With a second end, the spring element 35 is supported on the Abbremselement 16.
  • the spring element is designed as a compression spring.
  • the bearing element 18 On the side facing the stator element 15, the bearing element 18 is arranged bearing-free in a recess 34 in the stator element 15. In the radial direction, the bearing element 18 is spaced from the stator 15 executed. Since a storage between the stator 15 and the Abbremselement 16 is dispensed with, the Abbremselement 16 and the stator 15 are radially against each other. A maximum radial displacement is limited by a larger of the recess 34 in which the bearing element is arranged. The maximum displacement from a central arrangement of the bearing element 18 in the recess 34 is 0.5 mm.
  • stator element 15 and the camshaft 11 or the braking element 16 have a radial tolerance, with which they are aligned with each other.
  • the radial tolerance, which leads to an offset between the Abbremselement 16 and the stator 15 is compensated by the bearing device 17.
  • the bearing device 17, which arranges the Abbremselement 16 and the stator 15 in a bearing-free manner, allows due to the possible radial displacement between the Abbremselement 16 and the stator 15 an arrangement of Stator element 15 to the Abbremselement 16 within the radial tolerances.
  • a friction lining 22 of the stator element 15 has a friction surface, which is designed to be radially enlarged in relation to the braking element 16 or a friction surface of a friction lining 36 of the braking element 16. This ensures that the friction lining 36 of the Abbremselements 16 is always arranged completely covering with the friction lining 22 of the Sta ⁇ gate element 15.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Nockenwelleneinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer über eine Antriebseinheit (10) antreibbaren Nockenwelle (11), mit einer Phasenverstelleinheit (12), die ein Stellgetriebe (13) und eine Steuereinheit (14) mit einem Statorelement (15) und einem Rotorelement (16) aufweist und die dazu vorgesehen ist, eine Phasenbeziehung zwischen der Antriebseinheit (10) und der Nockenwelle (11) einzustellen, und mit einer Lagervorrichtung (17), die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Steuereinheit (14) zu lagern. Es wird vorgeschlagen, dass die Lagervorrichtung (17) dazu vorgesehen ist, radiale Toleranzen zwischen dem Statorelement (15) und dem Rotorelement (16) auszugleichen.

Description

Nockenwelleneinheit
Die Erfindung betrifft eine Nockenwelleneinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits Nockenwelleneinheiten, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer über eine Antriebseinheit antreibbaren Nockenwelle bekannt. Die Nockenwelleneinheit um- fasst eine Phasenverstelleinheit , die ein Stellgetriebe und eine als Bremseinheit ausgeführte Steuereinheit mit einem Statorelement und einem als Abbremselement ausgeführten Rotorelement aufweist. Die Phasenverstelleinheit ist dazu vorgesehen, eine Phasenbeziehung zwischen der Antriebseinheit und der Nockenwelle einzustellen. Weiterhin umfasst die Nockenwelleneinheit eine Lagervorrichtung, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der als Bremseinheit ausgeführten Steuereinheit zu lagern.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine radiale Ausrichtung des Statorelements relativ zur der Nockenwelle zu vereinfachen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Nockenwelleneinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer über eine An- triebseinheit antreibbaren Nockenwelle, mit einer Phasenver- stelleinheit, die ein Stellgetriebe und eine als Bremseinheit ausgeführte Steuereinheit mit einem Statorelement und einem als Abbremselement ausgeführten Rotorelement aufweist und die dazu vorgesehen ist, eine Phasenbeziehung zwischen der Antriebseinheit und der Nockenwelle einzustellen, und mit einer Lagervorrichtung, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der als Bremseinheit ausgeführten Steuereinheit zu lagern.
Es wird vorgeschlagen, dass die Lagervorrichtung dazu vorgesehen ist, radiale Toleranzen zwischen dem Statorelement und dem Rotorelement auszugleichen. Unter einem „Statorelement" soll dabei insbesondere ein drehfest angeordnetes Element der Steuereinheit verstanden werden. Unter einem „Rotorelement" soll insbesondere ein zu dem Statorelement korrespondierendes Element verstanden werden. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „radialen Toleranz" insbesondere ein Versatz verstanden werden, um den eine Position des Rotorelements relativ zu dem Statorelement von einer idealen Standardposition abweicht. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden werden.
Ist die Lagervorrichtung dazu vorgesehen, die radialen Toleranzen auszugleichen, kann auf eine aufwändige Ausrichtung des Statorelements relativ zu der Nockenwelle bzw. relativ zu dem Stellgetriebe mittels einer zusätzlichen Ausgleichsvorrichtung verzichtet werden. Dadurch wird die radiale Ausrichtung vereinfacht und es können Kosten und Bauraum eingespart werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Statorelement und das Rotorelement lagerfrei zueinander angeordnet sind. Unter „lagerfrei" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass auf eine direkte Lagerung des Rotorelements an dem Statorelement verzichtet wird. Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine Lebenserwartung der Phasenverstellein- heit erhöht werden, da auf eine zwischen dem Statorelement und dem Rotorelement angeordnete Lagerung, die durch die Toleranzen beansprucht werden würde, verzichtet wird.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Lagervorrichtung dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Steuereinheit gegen die Nockenwelle zu lagern. Dadurch kann eine vorteilhafte Lagerung des Rotorelements einfach erreicht werden.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Lagervorrichtung dazu vorgesehen ist, das Rotorelement gegen die Nockenwelle zu lagern. Dadurch können die radialen Toleranzen mittels des Rotorelements einfach ausgeglichen werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Lagervorrichtung ein Lagerungselement aufweist, das dazu vorgesehen ist, einen Teil der Steuereinheit und einen Teil des Stellgetriebes zu lagern. Dadurch kann eine besonders einfache und kompakte Lagerung erreicht werden. Unter einem „Lagerungselement" soll insbesondere ein Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, Lagerkräfte zu übertragen. Vorzugsweise ist das Lagerungselement gegen die Nockenwelle gelagert. Insbesondere soll dabei auf eine Lagerung des Lagerungselements gegen das Statorelement verzichtet werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Lagervorrichtung eine Lagereinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, das Lagerelement koaxial zu der Nockenwelle zu lagern. Dadurch kann einfach eine vorteilhafte Lagerung erreicht werden, die eine er- findungsgemäße Ausgestaltung erlaubt. Vorzugsweise ist die Lagereinheit als ein Festlager ausgeführt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Rotorelement und das Lagerungselement axial verschiebbar und drehfest miteinander verbunden sind. Dadurch kann eine einfache Betätigungseinheit für die Steuereinheit gefunden werden.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit eine Betätigungseinheit mit zumindest einem elektromagnetischen Aktuator aufweist, der dazu vorgesehen ist, das Rotorelement axial zu verschieben. Dadurch kann eine Betätigungseinheit bereitgestellt werden, die einfach mittels einer Ansteuereinheit steuerbar ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit als Bremseinheit und das Rotorelement als Abbremselement ausgeführt ist. Unter einem „Abbremselement" soll ein drehbar gelagertes Element verstanden werden, dessen Drehzahl mittels des Statorelements abgebremst werden kann.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Statorelement einen Reibbelag mit einer in Bezug auf das Abbremselement radial vergrößerten Reibfläche aufweist. Dadurch können die Toleranzen besonders einfach mittels des Reibbelags des Statorelements und einem Reibbelag des Abbremselements ausgeglichen werden. Unter „radial vergrößert" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der Reibbelag des Statorelements eine Reibfläche aufweist, die ausreichend groß ist, um den Reibbelag des Abbremselements mit einem radialen Versatz, der die Toleranzen ausgleicht, zu dem Reibbelag des Statorelements anzuordnen. Vorteilhafterweise wird vorgeschlagen, dass das Stellgetriebe als ein Überlagerungsgetriebe ausgebildet ist. Dadurch kann einfach eine Phasenverstelleinheit realisiert werden. Unter einem „Überlagerungsgetriebe" soll dabei insbesondere ein Zahnradgetriebe mit einem Antriebselement, einem Abtriebselement und einem Stellelement verstanden werden, wobei ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement mittels einer Drehzahl des Stellelements eingestellt werden kann. Als Überlagerungsgetriebe sind beispielsweise Planetengetriebe vorteilhaft, wie insbesondere Stirnradplanetengetriebe. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn das Stellelement drehfest mit dem Lagerungselement der Lagervorrichtung verbunden ist.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Bremseinheit eine Federeinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Bremseinheit zu öffnen. Dadurch kann auf einen steuerbaren Aktuator zum Öffnen der Bremseinheit verzichtet werden, wodurch Kosten eingespart werden können. Vorzugsweise ist die Federeinheit dazu vorgesehen, das Abbremselement zu bewegen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Federeinheit ein Abstützelement aufweist, das von dem Statorelement entkoppelt ist. Dadurch kann eine Verbindung zwischen dem Abbremselement und dem Statorelement vermieden werden. Es wird insbesondere vorgeschlagen, dass das Abstützelement mit dem Lagerungselement verbunden ist, wodurch das Statorelement besonders einfach von der Federeinheit entkoppelt werden kann. Vorzugsweise ist das Federelement als eine Druckfeder ausgebildet.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, 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.
Die einzige Figur zeigt eine Nockenwelleneinheit einer Brennkraftmaschine. Die Nockenwelleeinheit weist eine Antriebseinheit 10 auf, die für einen Antrieb mittels einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle vorgesehen ist. Mittels der Antriebseinheit 10 wird eine Nockenwelle 11 angetrieben, die dazu vorgesehen ist, nicht näher dargestellte Gaswechselventile der Brennkraftmaschine zu öffnen.
Um einen Öffnungszeitpunkt der Gaswechselventile einstellen zu können, weist die Nockenwelleneinheit eine Phasenverstell- einheit 12 auf, mittels der eine Phasenbeziehung zwischen der Antriebseinheit 10 und der Nockenwelle 11 eingestellt werden kann .
Die Phasenverstelleinheit 12 weist ein Stellgetriebe 13 auf, das als ein Überlagerungsgetriebe ausgebildet ist. Das Stellgetriebe 13 ist als ein 3-Wellen-Minus-Summiergetriebe ausgebildet. Das Stellgetriebe 13 weist ein Antriebselement 25, ein Stellelement 26 und ein Abtriebselement 27 auf. Das Antriebselement 25 ist mit der Antriebseinheit 10 verbunden und wird mittels der Kurbelwelle angetrieben. Das Abtriebselement 27 ist drehfest mit der Nockenwelle 11 verbunden.
Das Stellgetriebe 13 ist als ein Planetenradgetriebe ausgebildet. Ein Planetenradträger 28 bildet das Antriebselement 25. Auf dem Planetenradträger 28 sind zwei Planetenräder 29, 30 angeordnet, die mittels des Planetenradträgers 28 auf einer Kreisbahn geführt werden. Die Planetenräder 29, 30 kämmen auf einer radial innen liegenden Seite mit einem Sonnrad 31, das das Stellelement 26 bildet. Mit einer gegenüberliegenden Seite kämmen die Planetenräder 29, 30 mit einem Hohlrad 32, das drehfest mit der Nockenwelle 11 verbunden ist und das das Abtriebselement 27 bildet.
Mittels des Stellelements 26 kann die Phasenbeziehung zwischen der Antriebseinheit 10 bzw. dem Antriebselement 25 und dem Abtriebselement 27 eingestellt werden. Weist das Stellelement 26 eine Drehzahl auf, die gleich ist wie eine Drehzahl des Antriebselements 25, läuft das Stellgetriebe 13 als ein verblocktes Getriebe um und die Phasenbeziehung zwischen der Antriebseinheit 10 bzw. dem Antriebselement 25 und dem Abtriebselement 27 bleibt konstant.
Weist das Stellelement 26 eine Drehzahl auf, die kleiner ist als eine Drehzahl des Antriebselements 25, wird für das Abtriebselement 27 eine Drehzahl eingestellt, die größer ist als die Drehzahl des Antriebselements 25. Die Phasenbeziehung wird nach Früh verstellt.
Weist das Stellelement 26 eine Drehzahl auf, die größer ist als eine Drehzahl des Antriebselements 25, wird für das Abtriebselement 27 eine Drehzahl eingestellt, die kleiner ist als die Drehzahl des Antriebselements 25. Die Phasenbeziehung wird nach Spät verstellt.
Um die Phasenbeziehung verstellen zu können, weist die Pha- senverstelleinheit 12 eine Steuereinheit 14 auf, mittels der die Drehzahl des Stellelements 26 eingestellt werden kann. Die Steuereinheit 14 weist ein Rotorelement 16 auf, das drehfest mit dem Stellelement 26 des Stellgetriebes 13 verbunden ist. Weiter weist die Steuereinheit 14 ein Statorelement 15 auf, das drehfest angeordnet ist. Das Statorelement 15 und das Rotorelement 16 sind korrespondierend zueinander ausgeführt. Das Statorelement 15 ist drehfest mit einem nicht nä- her dargestellten Gehäuse der Phasenverstelleinheit 12 verbunden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 14 als Bremseinheit und das Rotorelement 16 als Bremselement ausgeführt .
Um die Phasenbeziehung konstant zu halten, wird mittels einer nicht näher dargestellten Ansteuereinheit eine Neutralstellung der Bremseinheit 14 eingestellt. In der Neutralstellung wirkt zwischen dem Statorelement 15 und dem Abbremselement 16 eine Bremskraft, bei der die Drehzahl des Antriebselements 25 und die Drehzahl des Abtriebselements 27 gleich sind. Um die Phasenbeziehung nach Früh zu verstellen, wird die Bremseinheit 14 ausgehend von der Neutralstellung weiter geschlossen und die Bremskraft erhöht. Dadurch wird die Drehzahl des Stellelements 26 verringert, wodurch die Drehzahl des Abtriebselements 27 größer als die Drehzahl des Antriebselements 25 wird und die Phasenbeziehung nach Früh verstellt wird.
Um die Phasenbeziehung nach Spät zu verstellen, wird die Bremseinheit 14 ausgehend von der Neutralstellung weiter geöffnet und die Bremskraft verringert. Aufgrund von Schleppmomenten der Nockenwelle 11 wird dadurch die Drehzahl des Stellelements 26 erhöht und die Drehzahl des Abtriebselements 27 verringert. Dadurch ist die Drehzahl des Abtriebselements 27 kleiner als die Drehzahl des Antriebselements 25 und die Phasenbeziehung wird nach Spät verstellt.
Die Bremseinheit 14 wird mittels einer Betätigungseinheit 20 betätigt, die einen elektromagnetischen Aktuator 21 aufweist. Der elektromagnetische Aktuator 21 ist in das Statorelement 15 der Bremseinheit 14 eingebracht. Der elektromagnetische Aktuator 21 weist einen Elektromagneten 33 auf. Wird der Elektromagnet 33 bestromt, übt er auf das Abbremselement 16 eine Kraft aus, die das Abbremselement 16 anzieht. Weiter weist die Bremseinheit 14 eine Federeinheit 23 auf, die auf das Abbremselement 16 eine Kraft ausübt, die der Kraft des elektromagnetischen Aktuators 21 entgegengesetzt ist.
Das Abbremselement 16 ist axial verschiebbar angeordnet. Über eine Bestromung des Elektromagneten 33 wird eine Anpresskraft und damit die Bremskraft eingestellt. Die Anpresskraft ist dabei eine Differenz zwischen der Kraft des Elektromagneten 33 und der Federeinheit 23.
Für eine Lagerung eines Teils der Bremseinheit 14 und eines Teils des Stellgetriebes 13 weist die Nockenwelleneinheit eine Lagervorrichtung 17 auf, mittels der das Abbremselement 16 der Bremseinheit 14 und das Stellelement 26 des Stellgetriebes 13 gelagert sind. Die Lagervorrichtung 17 weist ein Lagerungselement 18 auf, auf dem das Abbremselement 16 drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist. Das Stellelement 26 ist drehfest und axial fest mit dem Lagerungselement 18 verbunden.
Das Lagerungselement 18 ist mittels einer Lagereinheit 19 der Lagervorrichtung 17 an der Nockenwelle 11 gelagert. Die Nockenwelle 11 ist dazu als eine Hohlwelle ausgeführt. Das Lagerungselement 18 durchsetzt einen Teil der Nockenwelle 11. Die Lagereinheit 19 ist als ein Festlager ausgeführt, das dazu vorgesehen ist, axiale Kräfte aufzunehmen. Mittels der Lagereinheit 19 sind das Lagerungselement 18 und die Nockenwelle 11 koaxial zueinander gelagert. Dadurch sind auch das Abbremselement 16 und das Stellelement 26 koaxial zu der Nockenwelle 11 ausgerichtet. Auf einer dem Statorelement 15 zugewandten Seite weist das Lagerungselement 18 eine Abstützelement 24 auf. Das Abstützelement 24 ist einstückig mit dem Lagerungselement ausgeführt. Die Federeinheit 23 weist ein Federelement 35 auf, das mit einem ersten Ende auf dem Abstützelement 24 abstützt. Mit einem zweiten Ende stützt sich das Federelement 35 an dem Abbremselement 16 ab. Das Federelement ist als eine Druckfeder ausgebildet.
Auf der dem Statorelement 15 zugewandten Seite ist das Lagerungselement 18 lagerfrei in einer Ausnehmung 34 in dem Statorelement 15 angeordnet. In radialer Richtung ist das Lagerungselement 18 beabstandet zu dem Statorelement 15 ausgeführt. Da auf eine Lagerung zwischen dem Statorelement 15 und dem Abbremselement 16 verzichtet wird, sind das Abbremselement 16 und das Statorelement 15 radial gegeneinander verschiebbar. Eine maximale radiale Verschiebung wird dabei durch eine Größer der Ausnehmung 34, in der das Lagerungselement angeordnet ist, begrenzt. Die maximale Verschiebung aus einer zentralen Anordnung des Lagerungselements 18 in der Ausnehmung 34 beträgt 0,5 mm.
Durch Toleranzen in einer Fertigung der Nockenwelleneinheit weisen das Statorelement 15 und die Nockenwelle 11 bzw. das Abbremselement 16 eine radiale Toleranz auf, mit der sie zueinander ausgerichtet sind. Die radiale Toleranz, die zu einem Versatz zwischen dem Abbremselement 16 und dem Statorelement 15 führt, wird durch die Lagervorrichtung 17 ausgeglichen.
Die Lagervorrichtung 17, die das Abbremselement 16 und das Statorelement 15 lagerfrei zueinander anordnet, erlaubt aufgrund der möglichen radialen Verschiebung zwischen dem Abbremselement 16 und dem Statorelement 15 eine Anordnung des Statorelements 15 zu dem Abbremselement 16 innerhalb der radialen Toleranzen. Dafür weist ein Reibbelag 22 des Statorelements 15 eine Reibfläche auf, die in Bezug auf das Abbremselement 16 bzw. eine Reibfläche eines Reibbelags 36 des Abbremselements 16 radial vergrößert ausgeführt ist. Dadurch ist sichergestellt, das der Reibbelag 36 des Abbremselements 16 stets vollständig deckend mit dem Reibbelag 22 des Sta¬ torelements 15 angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Nockenwelleneinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer über eine Antriebseinheit (10) antreibbaren Nockenwelle (11), mit einer Phasenverstelleinheit (12), die ein Stellgetriebe (13) und eine Steuereinheit (14 ) mit einem Statorelement (15) und einem Rotorelement ( 16) aufweist und die dazu vorgesehen ist, eine Phasenbeziehung zwischen der Antriebseinheit (10) und der Nockenwelle (11) einzustellen, und mit einer Lagervorrichtung (17), die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Steuereinheit (14) zu lagern, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (17) dazu vorgesehen ist, radiale Toleranzen zwischen dem Statorelement (15) und dem Rotorelement (16) auszugleichen.
2. Nockenwelleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorelement (15) und das Rotorelement ( 16) lagerfrei zueinander angeordnet sind.
3. Nockenwelleneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (17) dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Steuereinheit ( 14 ) gegen die Nockenwelle (11) zu lagern.
4. Nockenwelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (17) dazu vorgesehen ist, das Rotorelement (16) gegen die Nockenwelle (11) zu lagern.
5. Nockenwelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (17) ein Lagerungselement (18) aufweist, das dazu vorgesehen ist, einen Teil der Steuereinheit (14) und einen Teil des Stellgetriebes (13) zu lagern .
6. Nockenwelleneinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (17) eine Lagereinheit (19) aufweist, die dazu vorgesehen ist, das Lagerungselement (18) koaxial zu der Nockenwelle (11) zu lagern.
7. Nockenwelleneinheit zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorelement (16) und das Lagerungselement (18) axial verschiebbar und drehfest miteinander verbunden sind.
8. Nockenwelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14 ) eine Betätigungseinheit (20) mit zumindest einem elektromagnetischen Aktuator (21) aufweist, der dazu vorgesehen ist, das Rotorelement ( 16) axial zu verschieben.
9. Nockenwelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit als Bremseinheit (14) und das Rotorelement als Abbremselement (16) ausgeführt ist.
10. Nockenwelleneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorelement (15) einen Reibbelag (22) mit einer in Bezug auf das Abbremselement (16) radial vergrößerten Reibfläche aufweist.
11. Nockenwelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellgetriebe (13) als ein Überlagerungsgetriebe ausgebildet ist.
12. Nockenwelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinheit (14) eine Federeinheit (23) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Bremseinheit (14) zu öffnen.
13. Nockenwelleneinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinheit (23) ein Abstützelement (24) aufweist, das von dem Statorelement (15) entkoppelt ist.
14. Verfahren für eine Nockenwelleneinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer über eine Antriebseinheit (10) antreibbaren Nockenwelle (11), mit einer Pha- senverstelleinheit (12), die ein Stellgetriebe (13) und eine Steuereinheit (14) mit einem Statorelement (15) und einem Rotorelement (16) aufweist und die dazu vorgesehen ist, eine Phasenbeziehung zwischen der Antriebseinheit (10) und der Nockenwelle (11) einzustellen, und mit einer
Lagervorrichtung (17), die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Steuereinheit (14) zu lagern, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Lagervorrichtung (17) radiale Toleranzen zwischen dem Statorelement (15) und dem Rotorelement (16) ausgeglichen werden.
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