DE102014008198A1

DE102014008198A1 - Nockenwellenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102014008198A1
Application number: DE102014008198.2A
Authority: DE
Inventors: Tilman Römheld
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2015-12-03

Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Nockenwellenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, mit einem zu einer Verstellung einer Nockenwellenphasenlage vorgesehenen Stellgetriebe (10a; 10b), das ein erstes Getriebeelement (11a; 11b) zur Anbindung einer Kurbelwelle, ein zweites Getriebeelement (12a; 12b) zur Anbindung einer Nockenwelle (13a; 13b) und ein drittes Getriebeelement (14a; 14b), das als ein Stellelement zur Verstellung in zumindest eine Verstellrichtung vorgesehen ist, aufweist, mit zumindest einem schaltbaren Freilauf (15a, 16a; 15b), der dazu vorgesehen ist, in zumindest eine Verstellrichtung zwei der Getriebeelemente (11a, 12a, 14a; 11b, 14b) gegeneinander zu fixieren, und mit einer zur Bereitstellung eines Bremsmoments vorgesehenen Bremsvorrichtung (17a; 17b), die zur Schaltung des zumindest einen Freilaufs (15a, 16a; 15b) wirkungsmäßig an dem zumindest einen Freilauf (15a, 16a; 15b) angebunden oder anbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Aus der DE 103 52 362 A1 ist bereits eine Nockenwellenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem schaltbaren Freilauf bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, die Nockenwellenverstellvorrichtung zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine Nockenwellenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, mit einem zu einer Verstellung einer Nockenwellenphasenlage vorgesehenen Stellgetriebe, das ein erstes Getriebeelement zur Anbindung einer Kurbelwelle, ein zweites Getriebeelement zur Anbindung einer Nockenwelle und ein drittes Getriebeelement, das als ein Stellelement zur Verstellung in zumindest eine Verstellrichtung vorgesehen ist, aufweist, mit zumindest einem schaltbaren Freilauf, der dazu vorgesehen ist, in zumindest eine Verstellrichtung zwei der Getriebeelemente gegeneinander zu fixieren, und mit einer zur Bereitstellung eines Bremsmoments vorgesehenen Bremsvorrichtung, die zur Schaltung des zumindest einen Freilaufs wirkungsmäßig an dem zumindest einen Freilauf angebunden oder anbindbar ist. Dadurch können die zwei fixierbaren Getriebeelemente bei einem Start und/oder während eines Betriebs der Brennkraftmaschine in einer festgelegten und/oder einer wählbaren Position relativ zueinander verriegelt werden, wodurch insbesondere hinsichtlich eines Komforts und/oder eines Verbrauchs vorteilhafte Nockenwellenphasenlagen verriegelt werden können. Ferner können Schwingungen beim Start und/oder während bestimmten Betriebsbereichen beherrscht werden, wodurch eine ungewollte durch die Schwingungen resultierende Verstellung der Nockenwellenphasenlage verhindert und die Nockenwellenphasenlage damit zuverlässig eingestellt werden kann. Die Nockenwellenverstellvorrichtung kann damit insbesondere hinsichtlich des Komforts, des Verbrauchs und/oder eines Schwingungsverhaltens verbessert werden. Unter einem „schaltbaren Freilauf” soll insbesondere ein Freilauf verstanden werden, dessen Sperrwirkung in zumindest eine Verstellrichtung wahlweise zugeschaltet und abgeschaltet werden kann, in dem insbesondere eine Sperrkraft, die die zwei Getriebeelemente miteinander fixiert wahlweise eingestellt und aufgehoben wird. Vorzugsweise ist die Bremsvorrichtung dazu vorgesehen, zum Zuschalten und/oder Abschalten der Sperrwirkung mit dem Bremsmoment auf den zumindest einen Freilauf und/oder auf zumindest eines der durch den Freilauf miteinander fixierbaren Getriebeelemente einzuwirken. Das Stellgetriebe ist vorzugsweise als ein Minusgetriebe ausgebildet. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgebildet, ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Bremsvorrichtung dazu vorgesehen ist, durch das Bremsmoment die Fixierung der zwei Getriebeelemente in zumindest eine Verstellrichtung zu lösen, wodurch realisiert werden kann, dass die Sperrwirkung des zumindest einen Freilaufs bei inaktiver Bremsvorrichtung stets zugeschaltet ist und damit die Nockenwellenphasenlage bei inaktiver Bremsvorrichtung stets verriegelt ist. Dadurch kann ferner auf eine permanente Bereitstellung des Bremsmoments zum Halten der Nockenwellenphasenlage verzichtet werden, wodurch die Nockenwellenverstellvorrichtung besonders energiesparend ausgeführt werden kann. Die Bremsvorrichtung ist vorzugsweise dazu vorgesehen, ein Lösemoment zum Lösen der Fixierung zweier Getriebeelemente bereitzustellen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Bremsvorrichtung dazu vorgesehen ist, durch das Bremsmoment die Nockenwellenphasenlage zu verstellen, wodurch das Bremsmoment zum Schalten des zumindest einen Freilaufs und zum Verstellen der Nockenwellenphasenlage genutzt werden kann. Zum Verstellen der Nockenwellenphasenlage wird durch das Bremsmoment vorzugsweise zuerst die Fixierung der fixierbaren Getriebeelemente gelöst und anschließend durch dieses Bremsmoment die Getriebeelemente relativ zueinander verdreht. Zum Sperren der relativen Verdrehung der Getriebeelemente wird vorzugsweise die Bereitstellung des Bremsmoments wieder aufgehoben, wodurch die Sperrwirkung des zumindest einen Freilaufs wieder zugeschaltet wird und der zumindest eine Freilauf die verstellte Nockenwellenphasenlage verriegelt. Die Bremsvorrichtung ist vorzugsweise dazu vorgesehen, ein Verstellmoment zur Verstellung und/oder Einstellung der Nockenwellenphasenlage bereitzustellen.
Um das Bremsmoment zum Schalten des zumindest einen Freilaufs und zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage zu nutzen, ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Bremsvorrichtung zumindest eine Bremsscheibe aufweist, die über den zumindest einen Freilauf in zumindest eine Verstellrichtung verdrehspielbehaftet mit einem der miteinander fixierbaren Getriebeelemente formschlüssig verbunden ist, wodurch durch ein Abbremsen der Bremsscheibe der Freilauf gelöst und dann das Getriebeelement, welches über den Freilauf verdrehspielbehaftet mit der Bremsscheibe verbunden ist, abgebremst werden kann. Die Bremsscheibe kann dadurch im Rahmen eines Verdrehspiels zu dem Getriebeelement relativ zu diesem Schwingen, ohne dass dadurch die Nockenwellenphasenlage verstellt wird. Ferner kann durch die formschlüssige Verbindung die Bremsscheibe besonders sicher an das Getriebeelement angebunden werden, wodurch das Abbremsen des Getriebeelements und damit die Verstellung der Nockenwellenphasenlage besonders zuverlässig ausgeführt werden kann.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Bremsvorrichtung zur Bereitstellung des Bremsmoments zumindest eine Umschlingungsbremseinheit aufweist, wodurch eine besonders vorteilhafte Alternative zu einer Scheibenbremse bereitgestellt werden kann. Die Umschlingungsbremseinheit ist insbesondere beim Einsatz von mehreren Freiläufen vorteilhaft. Durch die Umschlingungsbremseinheit kann dabei besonders kompakt wahlweise der eine Freilauf und der andere Freilauf geschaltet werden. Unter einer „Umschlingungsbremseinheit” soll insbesondere eine Bremseinheit verstanden werden, die zur Bereitstellung des Bremsmoments zumindest ein Umschlingungsmittel aufweist. Das Umschlingungsmittel ist vorzugsweise als ein Band, wie beispielsweise ein Stahlband, Lederband, Textilband, profiliertes Band, oder als eine Schlingfeder ausgebildet.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist der zumindest eine Freilauf wenigstens einen als Umformteil ausgebildeten Klemmkörper auf, wodurch eine als Klemmkraft ausgebildete Sperrkraft, die die zwei Getriebeelemente miteinander fixiert, konstruktiv einfach und besonders kompakt bereitgestellt werden kann.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Freilauf eine Wirkfläche mit einem begrenzten Klemmbereich aufweist, die dazu vorgesehen ist, für einen Fehlerfall die zwei Getriebeelemente in zumindest eine Verstellrichtung in einer Fail-Safe-Position gegeneinander zu fixieren, wodurch ein Notlauf der Brennkraftmaschine realisiert werden kann. Unter einer „Fail-Safe-Position” soll insbesondere eine relative Position zwischen den zwei Getriebeelementen verstanden werden, durch die eine Nockenwellenphasenlage resultiert, die bei einem Fehlerfall und damit bei einem Notlauf stromlos und/oder unabhängig von einer Steuer- und/oder Regeleinheit eingestellt ist, um einen Notlauf der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, wie insbesondere eine, ohne eine Ansteuerung der Bremsvorrichtung, beispielsweise mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit, eingestellte Nockenwellenphasenlage. Die Wirkfläche weist vorteilhaft einen außerhalb des Klemmbereichs liegenden klemmfreien Bereich auf.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Nockenwellenverstellvorrichtung zumindest eine Rückstellfeder aufweist, die dazu vorgesehen ist, zum Verlassen des klemmfreien Bereichs der Wirkfläche die zwei Getriebeelemente selbstständig relativ zueinander zu verdrehen, wodurch die Fail-Safe-Position zuverlässig eingestellt werden kann, wenn in einem Fehlerfall die Bremsvorrichtung zur Bereitstellung des Verstellmoments ausfällt. Die zumindest eine Rückstellfeder kann grundsätzlich vorgespannt sein. Vorzugsweise ist die Rückstellfeder dazu vorgesehen, die zwei Getriebeelemente relativ zueinander zu verdrehen, wenn ein durch die Bremsvorrichtung bereitgestelltes Verstellmoment fehlt.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Freilauf dazu vorgesehen ist, das erste Getriebeelement und das dritte Getriebeelement in beide Verstellrichtungen gegeneinander zu fixieren, wodurch die Nockenwellenverstellvorrichtung besonders einfach gehalten werden kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Nockenwellenverstellvorrichtung zumindest eine Rückstellfeder aufweist, die dazu vorgesehen ist, die zwei Getriebeelemente relativ zueinander in eine Sperrposition selbstständig zu verdrehen, in der der zumindest eine Freilauf die zwei Getriebeelemente in beide Verstellrichtungen gegeneinander fixiert, wodurch variabel verschiedenste Nockenwellenphasenlagen, insbesondere stufenlos verriegelt werden können. Vorzugsweise ist die Rückstellfeder dazu vorgesehen, die zwei Getriebeelemente relativ zueinander zu verdrehen, wenn ein bestimmtes Moment anliegt.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist die Nockenwellenverstellvorrichtung zumindest einen weiteren schaltbaren Freilauf auf, der dazu vorgesehen ist, in zumindest eine Verstellrichtung zwei der Getriebeelemente gegeneinander zu fixieren. Dadurch kann die Verstellung der Nockenwellenphasenlage in beide Verstellrichtungen aktiv durch einen Bremseingriff durchgeführt werden, wodurch insbesondere auf Rückstellfedern zur Verstellung in eine Verstellrichtung verzichtet werden kann. Ferner kann dadurch eine Verstellgeschwindigkeit insbesondere bei geringen Nockenwellenmomenten erhöht werden. Vorzugsweise ist der weitere Freilauf zur Schaltung wirkungsmäßig an die Bremsvorrichtung angebunden oder anbindbar.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn einer der Freiläufe dazu vorgesehen ist, zwei der Getriebeelemente lediglich in die Verstellrichtung „früh” und der andere Freilauf dazu vorgesehen ist, zwei der Getriebeelemente lediglich in die Verstellrichtung „spät” zu fixieren. Dadurch kann besonders einfach die wahlweise aktive Verstellung der Nockenwellenphasenlage realisiert werden, in dem je nach gewünschter Verstellrichtung die Sperrwirkung des einen Freilaufs oder die Sperrwirkung des anderen Freilaufs durch die Bremsvorrichtung aufgehoben wird. Durch den in die Verstellrichtung „früh” sperrenden Freilauf und den in die Verstellrichtung „spät” sperrenden Freilauf kann eine Lastmomentsperre realisiert werden. Grundsätzlich ist es denkbar, die Lastmomentsperre durch einen einzigen Freilauf zu realisieren.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Nockenwellenverstellvorrichtung alternativ zur Bremsvorrichtung eine Antriebsvorrichtung aufweist, die zur Schaltung des zumindest einen Freilaufs wirkungsmäßig an dem zumindest einen Freilauf angebunden oder anbindbar ist. Die Antriebsvorrichtung weist dabei vorzugsweise zumindest einen Elektromotor auf, der dazu vorgesehen ist, zur Schaltung des zumindest einen Freilaufs ein Antriebsmoment bereitzustellen, durch das vorzugsweise die Fixierung der zwei Getriebeelemente in zumindest eine Verstellrichtung lösbar ist. Vorzugsweise ist durch das Antriebsmoment nach dem Lösen der Fixierung die Nockenwellenphasenlage durch Verdrehen der Getriebeelemente relativ zueinander verstellbar. Der zumindest eine Elektromotor weist vorzugsweise einen Rotor und/oder eine Antriebsscheibe auf, der und/oder die über den zumindest einen Freilauf wirkungsmäßig an einem der miteinander fixierbaren Getriebeelemente angebunden ist. Vorteilhaft verbindet der zumindest eine Freilauf den Rotor und/oder die Antriebsscheibe verdrehspielbehaftet mit dem einen Getriebeelement in zumindest eine Verstellrichtung formschlüssig. Das Stellgetriebe der Nockenwellenverstellvorrichtung, die zur Schaltung des zumindest einen Freilaufs statt der Bremsvorrichtung die Antriebsvorrichtung aufweist, ist vorzugsweise als ein Plusgetriebe ausgebildet.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.
Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 eine Nockenwellenverstellvorrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem Stellgetriebe stark schematisiert dargestellt,
2 perspektivisch die Nockenwellenverstellvorrichtung in einer Vorderansicht,
3 perspektivisch die Nockenwellenverstellvorrichtung in einer Hinteransicht
4 eine alternativ ausgebildete Nockenwellenverstellvorrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem Stellgetriebe stark schematisiert dargestellt,
5 ein Getriebeelement des Stellgetriebes der alternativ ausgebildeten Nockenwellenverstellvorrichtung und
6 die alternativ ausgebildete Nockenwellenverstellvorrichtung in einer Vorderansicht.
1 bis 3 zeigen stark schematisiert einen Teil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Brennkraftmaschine weist eine nicht näher dargestellte Kurbelwelle auf, die sich bei laufender Brennkraftmaschine um ihre Rotationsachse dreht. Zur Betätigung von nicht näher dargestellten Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine weist die Brennkraftmaschine eine Nockenwelle 13a auf, die sich bei laufender Brennkraftmaschine um ihre Rotationsachse 22a dreht. Die Nockenwelle 13a ist antriebstechnisch an die Kurbelwelle angebunden, wodurch die Nockenwelle 13a von der Kurbelwelle angetrieben wird.
Zur Effizienzsteigerung weist die Brennkraftmaschine eine Nockenwellenverstellvorrichtung auf, die zur Anpassung von Gasventilöffnungs- und/oder Gaswechselschließzeiten während laufender Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Die Nockenwellenverstellvorrichtung weist ein zu einer Verstellung einer Nockenwellenphasenlage vorgesehenes Stellgetriebe 10a auf, das die Kurbelwelle und die Nockenwelle 13a antriebstechnisch miteinander verbindet. Zur antriebstechnischen Anbindung an die Kurbelwelle weist das Stellgetriebe 10a ein Antriebsrad 23a auf. Das Antriebsrad 23a weist eine Außenverzahnung auf. Die Brennkraftmaschine weist zur antriebstechnischen Anbindung des Stellgetriebes 10a an die Kurbelwelle ferner einen nicht näher dargestellten Stirnradantrieb auf. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Brennkraftmaschine zur antriebstechnischen Anbindung des Stellgetriebes 10a an die Kurbelwelle ein endloses Umschlingungsmittel aufweist, das ein Drehmoment zwischen dem Antriebsrad und der Kurbelwelle überträgt. Das Umschlingungsmittel kann als eine Kette und das Antriebsrad damit als ein Kettenrad oder als ein Riemen und das Antriebsrad als ein Riemenrad ausgebildet sein.
Des Weiteren umfasst das Stellgetriebe 10a ein erstes Getriebeelement 11a zur Anbindung der Kurbelwelle, ein zweites Getriebeelement 12a zur Anbindung der Nockenwelle 13a und ein drittes Getriebeelement 14a, das als ein Stellelement zur Verstellung in eine Verstellrichtung vorgesehen ist. Das erste Getriebeelement 11a ist drehfest mit dem Antriebsrad 23a verbunden. Damit treibt die Kurbelwelle über das Antriebsrad 23a das erste Getriebeelement 11a an. Das zweite Getriebeelement 12a ist drehfest mit der Nockenwelle 13a verbunden. Zur Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebsrad 23a und dem zweiten Getriebeelement 12a weist das Stellgetriebe 10a mehrere Planetenräder 24a auf, die kämmend mit dem zweiten Getriebeelement 12a verbunden sind. Zur kämmenden Verbindung zwischen dem zweiten Getriebeelement 12a und den Planetenrädern 24a weist das zweite Getriebeelement 12a eine Innenverzahnung und die Planetenräder 24a jeweils eine Außenverzahnung auf. Das zweite Getriebeelement 12a weist eine segmentierte Innenverzahnung auf. Es weist lediglich in Teilbereichen eine Innenverzahnung auf. Das erste Getriebeelement 11a nimmt die Planetenräder 24a jeweils drehbar auf. Das erste Getriebeelement 11a ist als ein Planetenradträger ausgebildet. Das zweite Getriebeelement 12a ist als ein Hohlrad ausgebildet. Das zweite Getriebeelement 12a ist radial innerhalb des Antriebsrads 23a angeordnet.
Das dritte Getriebeelement 14a ist kämmend mit den Planetenrädern 24a verbunden. Dazu weist das dritte Getriebeelement 14a eine Außenverzahnung und die Planetenräder 24a jeweils eine Außenverzahnung auf. Die Planetenräder 24a weisen jeweils eine Außenverzahnung für das zweite Getriebeelement 12a und eine Außenverzahnung für das dritte Getriebeelement 14a auf, wobei die Außenverzahnungen eines Planetenrads 24a unterschiedliche Kopfkreisdurchmesser aufweisen. Die Außenverzahnungen der Planetenräder 24a für das zweite Getriebeelement 12a weisen, im Vergleich zu der Außenverzahnung für das dritte Getriebeelement 14a, jeweils einen kleineren Kopfkreisdurchmesser auf. Die Planetenräder 24a sind in radialer Richtung nach außen mit dem zweiten Getriebeelement 12a und in radialer Richtung nach innen mit dem dritten Getriebeelement 14a kämmend verbunden. Das erste Getriebeelement 11a führt die Planetenräder 24a auf einer Kreisbahn um das dritte Getriebeelement 14a. Durch die segmentierte Innenverzahnung des zweiten Getriebeelements 12a und die unterschiedlichen Kopfkreisdurchmesser der Planetenräder 24a ist die Kreisbahn, um die die Planetenräder 24a führbar sind, begrenzt. Das dritte Getriebeelement 14a ist als ein Sonnenrad ausgebildet. Das dritte Getriebeelement 14a ist zur Verstellung in lediglich eine Verstellrichtung vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist das dritte Getriebeelement 14a zur Verstellung in die Verstellrichtung „früh” vorgesehen. Zur Verstellung in die andere Verstellrichtung ist das zweite Getriebeelement 12a vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Getriebeelement 12a zur Verstellung in die Verstellrichtung „spät” vorgesehen. Das Stellgetriebe 10a ist als ein Planetengetriebe ausgebildet.
Die Nockenwellenverstellvorrichtung weist einen ersten schaltbaren Freilauf 15a und einen zweiten schaltbaren Freilauf 16a auf. Der erste Freilauf 15a ist dazu vorgesehen, in eine der Verstellrichtungen das erste Getriebeelement 11a und das dritte Getriebeelement 14a gegeneinander zu fixieren. Der zweite Freilauf 16a ist dazu vorgesehen, in die andere Verstellrichtung das erste Getriebeelement 11a und das zweite Getriebeelement 12a gegeneinander zu fixieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Freilauf 15a dazu vorgesehen, das erste Getriebeelement 11a und das dritte Getriebeelement 14a in die Verstellrichtung „früh” gegeneinander zu fixieren und der zweite Freilauf 16a dazu vorgesehen, das erste Getriebeelement 11a und das zweite Getriebeelement 12a in die Verstellrichtung „spät” gegeneinander zu fixieren. Der erste Freilauf 15a verriegelt die Nockenwellenphasenlage in die Verstellrichtung „früh” und der zweite Freilauf 16a in die Verstellrichtung „spät”.
Der erste Freilauf 15a ist wirkungsmäßig zwischen dem ersten Getriebeelement 11a und dem dritten Getriebeelement 14a angeordnet. Um das erste Getriebeelement 11a und das dritte Getriebeelement 14a gegeneinander zu fixieren, weist der erste Freilauf 15a mehrere Klemmkörper 20a auf. Die Klemmkörper 20a sind wirkungsmäßig zwischen dem ersten Getriebeelement 11a und dem dritten Getriebeelement 14a angeordnet. Die Klemmkörper 20a sind zur drehrichtungs- und drehwegabhängigen Klemmung zwischen dem ersten Getriebeelement 11a und dem dritten Getriebeelement 14a vorgesehen. Sie sind dazu vorgesehen, das dritte Getriebeelement 14a gegenüber dem ersten Getriebeelement 11a zu verklemmen und dadurch das erste Getriebeelement 11a und das dritte Getriebeelement 14a gegeneinander zu fixieren. In diesem Ausführungsbeispiel weist der erste Freilauf 15a drei Klemmkörper 20a auf. Die Klemmkörper 20a sind um einen Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Klemmkörper 20a sind jeweils als ein Umformteil ausgebildet. Die Klemmkörper 20a sind bewegungstechnisch mit dem dritten Getriebeelement 14a verbunden. Sie sind formschlüssig spielbehaftet mit dem dritten Getriebeelement 14a verbunden. Grundsätzlich können die Klemmkörper 20a auch als federnd angelegte Klemmrollen ausgebildet sein.
Zur Anbindung der Klemmkörper 20a des ersten Freilaufs 15a an das dritte Getriebeelement 14a weist die Nockenwellenverstellvorrichtung einen Mitnehmer 25a auf. Der Mitnehmer 25a ist verdrehspielbehaftet mit dem dritten Getriebeelement 14a verbunden. Er ist elastisch oder formschlüssig spielbehaftet mit den Klemmkörpern 20a verbunden. Zur Verbindung mit den Klemmkörpern 20a weist der Mitnehmer 25a für jeweils einen Klemmkörper 20a jeweils einen Mitnahmearm 26a auf. Die Klemmkörper 20a sind durch eine Umformung des jeweiligen Mitnahmearms 26a des Mitnehmers 25a gebildet. Die Klemmkörper 20a sind einstückig durch den Mitnehmer 25a gebildet. Der Mitnehmer 25a ist ringförmig ausgebildet. Die Mitnahmearme 26a erstrecken sich radial nach innen.
Um den Mitnehmer 25a und damit das dritte Getriebeelement 14a gegenüber dem ersten Getriebeelement 11a zu fixieren, weist die Nockenwellenverstellvorrichtung ein Anbindungselement 27a auf, das bewegungstechnisch mit dem ersten Getriebeelement 11a verbunden ist. Das Anbindungselement 27 ist drehfest mit dem ersten Getriebeelement 11a verbunden. Die Klemmkörper 20a sind dazu vorgesehen, mit dem Mitnehmer 25a das Getriebeelement 14a und das Anbindungselement 27a gegeneinander zu fixieren. Das Anbindungselement 27a ist in diesem Ausführungsbeispiel radial innerhalb des Mitnehmers 25a angeordnet. Der Mitnehmer 25a ist wirkungsmäßig mit einem Verdrehspiel zwischen dem dritten Getriebeelement 14a und dem Anbindungselement 27a angeordnet.
Um die Klemmkörper 20a wirkungsmäßig zwischen dem Getriebeelement 14a und dem Anbindungselement 27a anzuordnen, weist das Getriebeelement 14a jeweils für ein Klemmkörper 20a jeweils eine Ausnehmung auf. Die Klemmkörper 20a sind jeweils radial zwischen dem dritten Getriebeelement 14a und dem Anbindungselement 27a angeordnet. Jeweils ein Klemmkörper 20a ist in jeweils einer Ausnehmung in Umfangsrichtung relativ zum Anbindungselement 27a bzw. Getriebeelement 14a verschiebbar angeordnet. Die Ausnehmungen begrenzen die in Umfangsrichtung gerichtete Verschiebung des jeweiligen Klemmkörpers 20a. Die Ausnehmungen sind in der Art ausgebildet, so dass radial zwischen dem Getriebeelement 14a und dem Anbindungselement 27a eine Engstelle gebildet ist, durch die das Getriebeelement 14a und das Anbindungselement 27a beim Eingreifen der Klemmkörper 20a in die Engstelle miteinander verklemmt werden. Die Klemmkörper 20a sind in und aus der Engstelle bewegbar.
Die Nockenwellenverstellvorrichtung weist ferner eine Anpressfeder 28a auf, die zum Verdrehen des Mitnehmers 25a und des Getriebeelements 14a relativ zueinander eine Federkraft bereitstellt. Die Anpressfeder 28a ist mit einem Ende fest mit dem Mitnehmer 25a und mit einem anderen Ende fest mit dem Getriebeelement 14a verbunden. Es ist dazu vorgesehen, die Klemmkörper 20a in die Engstellen zu bewegen, um das erste Getriebeelement 11a und das dritte Getriebeelement 14a gegeneinander zu fixieren. Die Anpressfeder 28a ist dazu vorgesehen, den Mitnehmer 25a und das Anbindungselement 27a sowie das Getriebeelement 14a in der Art relativ zueinander zu verdrehen, so dass die Klemmkörper 20a klemmend in die Engstellen eingreifen. Die Klemmkörper 20a des ersten Freilaufs 15a sind mittels der Anpressfeder 28a in die Engstellen bewegbar. Die Anpressfeder 28a ist als eine Drehfeder ausgebildet. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Anpressfeder 28a einstückig durch den Mitnehmer 25a und/oder das Anbindungselement 27a gebildet ist.
Der zweite Freilauf 16a ist wirkungsmäßig zwischen dem ersten Getriebeelement 11a und dem zweiten Getriebeelement 12a angeordnet. Um das erste Getriebeelement 11a und das zweite Getriebeelement 12a gegeneinander zu fixieren, weist der zweite Freilauf 16a mehrere Klemmkörper 21a auf. Die Klemmkörper 21a sind wirkungsmäßig zwischen dem ersten Getriebeelement 11a und dem zweiten Getriebeelement 12a angeordnet. Die Klemmkörper 21a sind zur drehrichtungs- und drehwegabhängigen Klemmung zwischen dem ersten Getriebeelement 11a und dem zweiten Getriebeelement 12a vorgesehen. Sie sind dazu vorgesehen, das zweite Getriebeelement 12a gegenüber dem ersten Getriebeelement 11a zu verklemmen und dadurch das erste Getriebeelement 11a und das zweite Getriebeelement 12a gegeneinander zu fixieren. In diesem Ausführungsbeispiel weist der zweite Freilauf 16a drei Klemmkörper 21a auf. Die Klemmkörper 21a sind um einen Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Klemmkörper 21a sind jeweils als ein Umformteil ausgebildet. Die Klemmkörper 21a sind bewegungstechnisch mit dem zweiten Getriebeelement 12a verbunden. Sie sind verdrehspielbehaftet mit dem zweiten Getriebeelement 12a verbunden. Grundsätzlich können die Klemmkörper 21a auch als federnd angelegte Klemmrollen ausgebildet sein.
Zur Anbindung der Klemmkörper 21a des zweiten Freilaufs 16a an das zweite Getriebeelement 12a weist die Nockenwellenverstellvorrichtung einen Mitnehmer 29a auf. Der Mitnehmer 29a ist verdrehspielbehaftet mit dem zweiten Getriebeelement 12a verbunden. Er ist in radialer Richtung elastisch mit den Klemmkörpern 21a verbunden. Zur Verbindung mit den Klemmkörpern 21a weist der Mitnehmer 29a für jeweils einen Klemmkörper 21a jeweils einen Mitnahmearm 30a auf. Die Klemmkörper 21a sind durch eine Umformung des jeweiligen Mitnahmearms 30a des Mitnehmers 29a gebildet. Die Klemmkörper 21a sind einstückig durch den Mitnehmer 29a gebildet. Der Mitnehmer 29a ist ringförmig ausgebildet. Die Mitnahmearme 30a erstrecken sich radial nach außen. Grundsätzlich können die Klemmkörper 21a auch als federnd angelegte Klemmrollen ausgebildet sein.
Um den Mitnehmer 29a und damit das zweite Getriebeelement 12a gegenüber dem ersten Getriebeelement 11a zu fixieren, weist die Nockenwellenverstellvorrichtung ein Anbindungselement 31a auf, das bewegungstechnisch mit dem ersten Getriebeelement 11a verbunden ist. Das Anbindungselement 31a ist drehfest mit dem ersten Getriebeelement 11a verbunden. Das Anbindungselement 31a ist ringförmig ausgebildet. Es ist fest an eine Stirnseite des Antriebsrads 23a angebunden. Der Mitnehmer 29a ist radial innerhalb des Anbindungselements 31a angeordnet. Die Klemmkörper 21a sind dazu vorgesehen, durch den Mitnehmer 29a das Anbindungselement 31a und das Getriebeelement 12a gegeneinander zu fixieren. Der Mitnehmer 29a ist wirkungsmäßig mit einem Verdrehspiel zwischen dem zweiten Getriebeelement 12a und dem Anbindungselement 31a angeordnet.
Um die Klemmkörper 21a wirkungsmäßig zwischen dem Getriebeelement 12a und dem Anbindungselement 31a anzuordnen, bilden das Anbindungselement 31a und das zweite Getriebeelement 12a radial zwischen sich jeweils für einen Klemmkörper 21a jeweils einen Zwischenraum. Die Klemmkörper 21a sind jeweils radial zwischen der Innenverzahnung des zweiten Getriebeelements 12a und dem Anbindungselement 31a angeordnet. Jeweils ein Klemmkörper 21a ist in jeweils einem Zwischenraum in Umfangsrichtung relativ zum Anbindungselement 31a verschiebbar angeordnet. Die Zwischenräume begrenzen die in Umfangsrichtung gerichtete Verschiebung des jeweiligen Klemmkörpers 21a. Die Zwischenräume sind in der Art ausgebildet, so dass zwischen dem zweiten Getriebeelement 12a und dem Anbindungselement 31a eine Engstelle gebildet ist, durch die das zweite Getriebeelement 12a und das Anbindungselement 31a beim Eingreifen der Klemmkörper 21a in die Engstelle miteinander verklemmt werden. Die Klemmkörper 21a sind in und aus der Engstelle bewegbar.
Der zweite Freilauf 16a umfasst eine Wirkfläche mit einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Klemmbereich 52a, in dem das Anbindungselement 31a und das zweite Getriebeelement 12a durch die Klemmkörper 21 miteinander verklemmbar sind, und einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden klemmfreien Bereich 53a, in dem das Anbindungselement 31a und das zweite Getriebeelement 12a durch die Klemmkörper 21 nicht miteinander verklemmbar sind. Die Wirkfläche des zweiten Freilaufs 16a weist somit einen begrenzten Klemmbereich 52a auf. Zur Begrenzung des Klemmbereichs 52a weist das Anbindungselement 31a an seiner dem Klemmkörper 21a zugewandten Innenseite eine Aussparung auf. Die Aussparung bildet den klemmfreien Bereich 53a. Lediglich in dem Klemmbereich 52a ist eine relative Position zwischen den Getriebeelementen 11a, 12a verriegelbar. Die Wirkfläche des zweiten Freilaufs 16a ist durch den Zwischenraum zwischen dem Anbindungselement 31a und dem Getriebeelement 12a definiert. Die Klemmkörper 21a sind in Umfangsrichtung innerhalb der Wirkfläche bewegbar. Die Wirkfläche stellt einen Stellbereich bereit, innerhalb dessen die relative Position zwischen den Getriebeelementen 11a, 12a verstellt werden kann. Der durch den Klemmbereich 52a gebildete Stellbereich ist verriegelbar. Der durch den klemmfreien Bereich 53a gebildete Stellbereich ist nicht verriegelbar. Die Wirkfläche des zweiten Freilaufs 16a ist dazu vorgesehen, für einen Fehlerfall die zwei Getriebeelemente 11a, 12a in eine Verstellrichtung in einer Fail-Safe-Position gegeneinander zu fixieren. Der begrenzte Klemmbereich 52a ist in der Art ausgeführt, so dass der zweite Freilauf 16a die zwei Getriebeelemente 11a, 12a in der Fail-Safe-Position gegeneinander fixiert, wenn ein Fehlerfall eintritt.
Die Nockenwellenverstellvorrichtung weist ferner mehrere jeweils auf einen Mitnahmearm 30a wirkende Anpressfedern 32a auf, die jeweils zum Verdrehen des Mitnehmers 29a und des Getriebeelements 12a relativ zueinander eine Federkraft bereitstellen. Die Anpressfedern 32a sind jeweils mit einem Ende fest mit dem Mitnehmer 29a verbunden und stützen sich jeweils mit einem anderen Ende an dem zweiten Getriebeelement 12a ab. Die an dem zweiten Getriebeelement 12a abstützenden Enden der Anpressfedern 32a sind jeweils in dem entsprechenden Zwischenraum zwischen dem zweiten Getriebeelement 12a und dem Anbindungselement 31a angeordnet. Die Anpressfedern 32a stützen sich in die Verstellrichtung „spät” an dem zweiten Getriebeelement 12a ab. Sie spannen sich durch die Verstellung in die Verstellrichtung „spät” vor. Die Anpressfedern 32a sind dazu vorgesehen, die Klemmkörper 21a in die Engstellen zu bewegen, um das erste Getriebeelement 11a und das zweite Getriebeelement 12a gegeneinander zu fixieren. Die Anpressfedern 32a sind dazu vorgesehen, den Mitnehmer 29a und das zweite Getriebeelement 12a in der Art relativ zueinander zu verdrehen, so dass die Klemmkörper 21a klemmend in die Engstellen eingreifen. Die Klemmkörper 21a des zweiten Freilaufs 16a sind mittels der Anpressfeder 32a in die Engstellen bewegbar. Die Anpressfedern 32a sind jeweils an einem Mitnahmearm 30a angeformt. Sie sind einstückig durch den Mitnehmer 29a gebildet. Grundsätzlich sind auch separate Anpressfedern, beispielsweise mit Klemmrollen, denkbar.
Zur Schaltung der Freiläufe 15a, 16a und zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage weist die Nockenwellenverstellvorrichtung eine Bremsvorrichtung 17a auf, die zur Bereitstellung von Bremsmomenten vorgesehen ist. Zur Schaltung der beiden Freiläufe 15a, 16a ist die Bremsvorrichtung 17a wirkungsmäßig an dem ersten Freilauf 15a und wirkungsmäßig an dem zweiten Freilauf 16a angebunden. Die Bremsvorrichtung 17a ist dazu vorgesehen, mit einem Bremsmoment auf die Klemmkörper 20a des ersten Freilaufs 15a und mit einem Bremsmoment auf die Klemmkörper 21a des zweiten Freilaufs 16a einzuwirken. Sie ist dazu vorgesehen, die Klemmkörper 20a, 21a durch das entsprechende Bremsmoment jeweils aus der entsprechenden Engstelle zu bewegen, um die Fixierung der entsprechenden Getriebeelemente 11a, 12a, 14a zu lösen.
Zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage ist die Bremsvorrichtung 17a wirkungsmäßig an dem zweiten Getriebeelement 12a und wirkungsmäßig an dem dritten Getriebeelement 14a angebunden. Die Bremsvorrichtung 17a ist dazu vorgesehen, mit dem auf die Klemmkörper 20a des ersten Freilaufs 15a wirkenden Bremsmoment auf das erste Getriebeelement 14a und mit dem auf die Klemmkörper 21a des zweiten Freilaufs 16a wirkenden Bremsmoment auf das zweite Getriebeelement 12a einzuwirken. Dabei ist die Bremsvorrichtung 17a zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage in die Verstellrichtung „spät” wirkungsmäßig an dem zweiten Getriebeelement 12a und zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage in die Verstellrichtung „früh” wirkungsmäßig an dem dritten Getriebeelement 14a angebunden.
Zum Schalten des ersten Freilaufs 15a ist die Bremsvorrichtung 17a dazu vorgesehen, durch das Bremsmoment die Fixierung des ersten Getriebeelements 11a mit dem dritten Getriebeelements 14a in eine Verstellrichtung zu lösen. Zum Lösen der Fixierung des ersten Getriebeelement 11a und des dritten Getriebeelements 14a wirkt die Bremsvorrichtung 17a mit dem Bremsmoment auf den ersten Freilauf 15a ein. Dabei wirkt die Bremsvorrichtung 17a mit dem Bremsmoment auf den Mitnehmer 25a des ersten Freilaufs 15a ein und bremst diesen ab. Das Bremsmoment mit dem die Bremsvorrichtung 17a auf den ersten Freilauf 15a einwirkt, ist in die Verstellrichtung „früh” gerichtet.
Da der Mitnehmer 25a verdrehspielbehaftet mit dem dritten Getriebeelement 14a drehfest verbunden ist, verstellt die Bremsvorrichtung 17a durch das auf den Mitnehmer 25a wirkende Bremsmoment die Nockenwellenphasenlage. Die Bremsvorrichtung 17a wirkt zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage über den ersten Freilauf 15a mit dem Bremsmoment auf das dritte Getriebeelement 14a ein. Sie bremst das dritte Getriebeelement 14a zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage in die Verstellrichtung „früh” ab. Durch Abbremsen des Mitnehmers 25a bewegen sich die Klemmkörper 20a des ersten Freilaufs 15a aus den Engstellen und das dritte Getriebeelement 14a wird abgebremst, wodurch sich das erste Getriebeelement 11a und das dritte Getriebeelement 14a relativ zueinander verdrehen.
Zum Schalten des zweiten Freilaufs 16a ist die Bremsvorrichtung 17a dazu vorgesehen, durch das Bremsmoment die Fixierung des ersten Getriebeelements 11a mit dem zweiten Getriebeelement 12a in eine Verstellrichtung zu lösen. Zum Lösen der Fixierung des ersten Getriebeelements 11a und des zweiten Getriebeelements 12a wirkt die Bremsvorrichtung 17a mit dem Bremsmoment auf den zweiten Freilauf 16a ein. Dabei wirkt die Bremsvorrichtung 17a mit dem Bremsmoment auf den Mitnehmer 29a des zweiten Freilaufs 15a ein und bremst diesen ab. Das Bremsmoment mit dem die Bremsvorrichtung 17a auf den zweiten Freilauf 16a einwirkt, ist in die Verstellrichtung „spät” gerichtet.
Da der Mitnehmer 29a verdrehspielbehaftet mit dem zweiten Getriebeelement 12a drehfest verbunden ist, verstellt die Bremsvorrichtung 17a durch das auf den Mitnehmer 29a wirkende Bremsmoment die Nockenwellenphasenlage. Die Bremsvorrichtung 17a wirkt zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage über den zweiten Freilauf 16a mit dem Bremsmoment auf das zweite Getriebeelement 12a ein. Sie bremst das zweite Getriebeelement 12a zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage in die Verstellrichtung „spät” ab. Durch Abbremsen des Mitnehmers 29a bewegen sich die Klemmkörper 21a des zweiten Freilaufs 16a aus den Engstellen und die Mitnahmearme 30a liegen formschlüssig an dem zweiten Getriebeelement 12a an. Dadurch wird das zweite Getriebeelement 12a abgebremst, wodurch sich das erste Getriebeelement 11a und das zweite Getriebeelement 12a relativ zueinander verdrehen.
Die Bremsvorrichtung 17a ist elektromechanisch ausgebildet. Die Bremsvorrichtung 17a ist zum Abbremsen gegenüber einem nicht dargestellten Gehäuse vorgesehen. Zur Bereitstellung des Bremsmoments weist die Bremsvorrichtung 17a eine doppeltwirkende Umschlingungsbremseinheit 19a auf, die wahlweise auf den Mitnehmer 25a und den Mitnehmer 29a und damit wahlweise auf das dritte Getriebeelement 14a und auf das zweite Getriebeelement 12a wirkt. Die Umschlingungsbremseinheit 19a ist selbstverstärkend ausgebildet. Die Bremsvorrichtung 17a kann grundsätzlich auch hydraulisch oder pneumatisch betätigt sein.
Die Umschlingungsbremseinheit 19a weist ein Umschlingungsmittel 33a zum Abbremsen des Mitnehmers 25a und damit des dritten Getriebeelements 14a und ein Umschlingungsmittel 34a zum Abbremsen des Mitnehmers 29a und damit des zweiten Getriebeelements 12a auf. Das Umschlingungsmittel 33a zum Abbremsen des dritten Getriebeelements 14a ist umschlingend auf dem Mitnehmer 25a des ersten Freilaufs 15a angeordnet. Es ist dazu vorgesehen, das dritte Getriebeelement 14a relativ zum ersten Getriebeelement 11a in die Verstellrichtung „früh” abzubremsen. Das Umschlingungsmittel 34a zum Abbremsen des zweiten Getriebeelements 12a ist umschlingend auf dem Mitnehmer 29a des zweiten Freilaufs 16a angeordnet. Es ist dazu vorgesehen, das zweite Getriebeelement 12a relativ zum ersten Getriebeelement 11a in die Verstellrichtung „spät” abzubremsen. Das Umschlingungsmittel 33a ist dazu vorgesehen, mittels des Bremsmoments die Klemmkörper 20a des ersten Freilaufs 15a aus den Engstellen zwischen dem Mitnehmer 25a und dem Anbindungselement 27a zu bewegen und das dritte Getriebeelement 14a abzubremsen. Das Umschlingungsmittel 33a ist dazu vorgesehen, mit dem Bremsmoment gegen die Anpressfeder 28a zu wirken. Bei fehlendem Bremseingriff mittels des Umschlingungsmittels 33a sind das erste Getriebeelement 11a und das dritte Getriebeelement 14a durch den ersten Freilauf 15a gegeneinander fixiert. Das Umschlingungsmittel 34a ist dazu vorgesehen, mittels des Bremsmoments die Klemmkörper 21a des zweiten Freilaufs 16a aus den Engstellen zwischen dem zweiten Getriebeelement 12a und dem Anbindungselement 31a zu bewegen und das zweite Getriebeelement 12a abzubremsen. Das Umschlingungsmittel 34a ist dazu vorgesehen, mit dem Bremsmoment gegen die Anpressfedern 32a zu wirken. Bei fehlendem Bremseingriff mittels des Umschlingungsmittels 34a sind das erste Getriebeelement 11a und das zweite Getriebeelement 12a durch den zweiten Freilauf 16a gegeneinander fixiert.
Die Umschlingungsmittel 33a, 34a weisen jeweils ein gehäusefestes Ende und ein freies Ende auf. Die gehäusefesten Enden der Umschlingungsmittel 33a, 34a sind in diesem Ausführungsbeispiel miteinander verbunden. Die Umschlingungsbremseinheit 19a weist einen Verbindungssteg 35a auf, der die gehäusefesten Enden gemeinsam an das Gehäuse anbindet. Die freien Enden der Umschlingungsmittel 33a, 34a sind zur Betätigung vorgesehen. Sie sind bezogen auf den entsprechenden Mitnehmer 25a, 29a zum Aufweiten des entsprechenden Umschlingungsmittel 33a, 34a und zum Zuziehen des entsprechenden Umschlingungsmittel 33a, 34a vorgesehen. Grundsätzlich können die Enden der Umschlingungsmittel 33a, 34a auch einzeln ausgeführt sein.
Zur Betätigung der Umschlingungsmittel 33a, 34a weist die Umschlingungsbremseinheit 19a eine Ansteuerung 36a auf, die in der 2 lediglich gestrichelt angedeutet ist. Die Ansteuerung 36a greift an den freien Enden der Umschlingungsmittel 33a, 34a an. Zur Bewegung der freien Enden weist die Ansteuerung 36a einen nicht dargestellten Elektromagneten auf. Die Ansteuerung 36a ist dazu vorgesehen, jeweils eine der Umschlingungsmittel 33a, 34a zuzuziehen und das andere Umschlingungsmittel 34a, 33a aufzuweiten. Zum Schalten des ersten Freilaufs 15a und Abbremsen des dritten Getriebeelements 14a zieht die Ansteuerung 36a das Umschlingungsmittel 33a zusammen und weitet das Umschlingungsmittel 34a auf. Zum Schalten des zweiten Freilaufs 16a und Abbremsen des zweiten Getriebeelements 12a zieht die Ansteuerung 36a das Umschlingungsmittel 34a zusammen und weitet das Umschlingungsmittel 33a auf.
Zur Rückstellung in die Verstellrichtung „früh” bis zur startfähigen und klemmbaren Fail-Safe-Position für einen Fehlerfall, weist der zweite Freilauf 16a den begrenzten Klemmbereich 52a für die Klemmkörper 21a und eine vorgespannte Rückstellfeder 37a auf. Die Rückstellfeder 37a ist dazu vorgesehen, zum Verlassen des klemmfreien Bereichs 53a die zwei Getriebeelemente 11a, 12a selbstständig relativ zueinander zu verdrehen. Die Rückstellfeder 37a ist dazu vorgesehen, die zwei Getriebeelemente 11a, 12a in der Art zueinander zu verdrehen, so dass die Klemmkörper 21a den klemmfreien Bereich 53a in Richtung des Klemmbereichs 52a verlassen, um die zwei Getriebeelemente 11a, 12a in der Fail-Safe-Position gegeneinander zu fixieren. Die Rückstellfeder 37a ist mit einem Ende wirkungsmäßig an das erste Getriebeelement 11a und mit einem anderen Ende an das Gehäuse angebunden. Zur Begrenzung des Klemmbereichs 52a weist das Anbindungselement 31a eine entsprechende, den Klemmkörper 21a zugewandte Innenkontur auf.
Ferner weist der zweite Freilauf 16a einen Anschlag 38a für die Rückstellfeder 37a auf. Der Anschlag 38a für die Rückstellfeder 37a ist wirkungsmäßig an dem ersten Getriebeelement 11a angebunden. Der Anschlag 38a ist fest an dem Antriebsrad 23a angebracht. Grundsätzlich ist es denkbar, die Rückstellfeder 37a einstückig mit dem Mitnehmer 29a auszubilden, d. h. eine Funktion der Rückstellfeder 37a in den Mitnehmer 29a zu integrieren.
In den 4 bis 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels der 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 durch die Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 4 bis 6 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels der 1 bis 3 verwiesen werden.
In den 4 bis 6 ist eine alternativ ausgebildete Nockenwellenverstellvorrichtung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt. Die Nockenwellenverstellvorrichtung weist ein zu einer Verstellung einer Nockenwellenphasenlage vorgesehenes Stellgetriebe 10b auf. Das Stellgetriebe 10b weist ein erstes Getriebeelement 11b zur Anbindung einer Kurbelwelle, ein zweites Getriebeelement 12b zur Anbindung einer Nockenwelle 13b und ein drittes Getriebeelement 14b, das als ein Stellelement vorgesehen ist, auf. Weiter weist die Nockenwellenverstellvorrichtung einen schaltbaren Freilauf 15b auf, der dazu vorgesehen ist, das erste Getriebeelement 11b und das dritte Getriebeelement 14b gegeneinander zu fixieren. Zur Schaltung des Freilaufs 15b weist die Nockenwellenverstellvorrichtung eine zur Bereitstellung eines Bremsmoments vorgesehene Bremsvorrichtung 17b auf, die wirkungsmäßig an dem Freilauf 15b angebunden ist.
Im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel ist das dritte Getriebeelement 14b zur Verstellung in beide Verstellrichtungen vorgesehen. Weiterhin weist die Nockenwellenverstellvorrichtung im Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel lediglich den Freilauf 15b auf. Der Freilauf 15b ist dabei dazu vorgesehen, das erste Getriebeelement 11b und das dritte Getriebeelement 14b in beide Verstellrichtungen gegeneinander zu fixieren. Der Freilauf 15b ist doppeltseitig wirkend ausgebildet. Der Freilauf 15b bildet eine Lastmomentsperre.
Ferner weist die Bremsvorrichtung 17b zur Bereitstellung des Bremsmoments im Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel eine Bremsscheibe 18b auf. Die Bremsscheibe 18b ist in dem dritten Getriebeelement 14b gelagert. Zur Lagerung der Bremsscheibe 18b weist das dritte Getriebeelement 14b eine mittig angeordnete Lagerausnehmung 51b auf. Die Bremsscheibe 18b ist über den Freilauf 15b wirkungsmäßig an dem dritten Getriebeelement 14b angebunden. Die Bremsvorrichtung 17b ist dazu vorgesehen, mit dem Bremsmoment über den Freilauf 15b auf das dritte Getriebeelement 14b einzuwirken. Der Freilauf 15b verbindet formschlüssig die Bremsscheibe 18b verdrehspielbehaftet mit dem dritten Getriebeelement 14b. Die Bremsscheibe 18b ist dazu vorgesehen, nach einem Überwinden eines Verdrehspiels das dritte Getriebeelement 14b abzubremsen.
Der Freilauf 15b weist eine Blattfeder 39b auf. Die Blattfeder 39b ist w-förmig ausgebildet. Sie ist zu einem „W” geformt. Um das erste Getriebeelement 11b und das dritte Getriebeelement 14b miteinander zu verklemmen und damit gegeneinander zu fixieren, weist der Freilauf 15b zwei Klemmkörper 20b, 20b' auf. Die Klemmkörper 20b, 20b sind an die Blattfeder 39b abgebunden. Die Blattfeder 39b bildet die Klemmkörper 20b, 20b' einstückig aus. Jeweils ein Ende der Blattfeder 39b bildet jeweils einen Klemmkörper 20b, 20b'. Die Klemmkörper 20b, 20b' sind durch eine Umformung der Enden der Blattfeder 39b gebildet. Die Enden der Blattfeder 39b sind jeweils zu einem Klemmkörper 20b, 20b' geformt. Grundsätzlich können die Klemmkörper 20b, 20b' auch als separat federnd angelegte Klemmrollen ausgebildet sein.
Der Freilauf 15b weist weiter einen Mitnehmer 25b auf, der drehfest mit dem dritten Getriebeelement 14b verbunden ist. Der Mitnehmer 25b bildet ein Wellenende des dritten Getriebeelements 14b. Der Mitnehmer 25b verbindet formschlüssig das dritte Getriebeelement 14b verdrehspielbehaftet mit der Bremsscheibe 18b. Der Mitnehmer 25b ist als eine Scheibe ausgebildet. Der Mitnehmer 25b weist stirnseitig eine Aufnahmekontur 40b auf, in der die Blattfeder 39b angeordnet ist. Die Aufnahmekontur 40b ist der Bremsscheibe 18b zugewandt. Die Aufnahmekontur 40b weist zum Verklemmen des ersten Getriebeelements 11b mit dem dritten Getriebeelement 14b eine erste Rampe 41b für den Klemmkörper 20b und eine zweite Rampe 42b für den Klemmkörper 20b' auf. Der Mitnehmer 25b weist die Lagerausnehmung 51b auf, in der die Bremsscheibe 18b gelagert ist.
Ferner weist der Freilauf 15b ein Anbindungselement 27b auf, das drehfest mit dem ersten Getriebeelement 11b verbunden ist. Das Anbindungselement 27b ist als eine Nabe ausgebildet. Der Mitnehmer 25b und die Blattfeder 39 sind radial innerhalb des Anbindungselements 27b angeordnet. Die Rampen 41b, 42b stellen mit einer Innenkontur des Anbindungselements 27b jeweils eine Engstelle für die Klemmkörper 20b, 20b' bereit. Durch Eingreifen der Klemmkörper 20b, 20b' in die entsprechende Engstelle verklemmen sich der Mitnehmer 25b und das Anbindungselement 27b und die Getriebeelemente 11b, 14b sind gegeneinander fixiert. Die Enden der Blattfeder 39b wirken als Klemmkörper 20b, 20b' zwischen den Rampen 41b, 42b und dem Anbindungselement 27b. Die Klemmkörper 20b, 20b' sind durch eine entsprechende elastische Verformung der Blattfeder 39b aus der jeweiligen Engstelle bewegbar und durch eine Federkraft der Blattfeder 39b in die jeweilige Engstelle bewegbar. Die Blattfeder 39b drückt die Klemmkörper 20b, 20b' mittels der Federkraft in die Engstellen zwischen den Rampen 41b, 42b und der Innenkontur des Anbindungselements 27b.
Um die Bremsscheibe 18b in die Verstellrichtungen formschlüssig an das dritte Getriebeelement 14b anzubinden, weist die Aufnahmekontur 40b des Mitnehmers 25b einen ersten Anschlag 43b für die Bremsscheibe 18b und einen zweiten Anschlag 44b für die Bremsscheibe 18b auf. Der erste Anschlag 43b ist zur Verbindung in die Verstellrichtung „früh” und der zweite Anschlag 44b zur Verbindung in die Verstellrichtung „spät” vorgesehen.
Die Nockenwellenverstellvorrichtung weist weiter eine Rückstellfeder 45b auf, die dazu vorgesehen ist, die zwei Getriebeelemente 11b, 14b relativ zueinander in eine Sperrposition selbstständig zu verdrehen, in der der Freilauf 15b die zwei Getriebeelemente 11b, 14b in beide Verstellrichtungen gegeneinander fixiert. Die Rückstellfeder 45b ist dazu vorgesehen, die zwei Getriebeelemente 11b, 14b in der Art relativ zueinander zu verdrehen, so dass die Klemmkörper 20b, 20b' jeweils in die entsprechende Engstelle eingreifen und so die Getriebeelemente 11b, 14b in beide Verstellrichtungen gegeneinander fixieren.
Die Rückstellfeder 45b ist zur Verstellung in die Verstellrichtung „spät” vorgesehen. Sie ist zum Vorspannen der Bremsscheibe 18b in die Verstellrichtung „spät” vorgesehen. Durch eine relative Verdrehung des Mitnehmers 25b und der Bremsscheibe 18b in die Verstellrichtung „früh” spannt sich die Rückstellfeder 45b in die Verstellrichtung „spät” vor. Die Rückstellfeder 45b ist wirkungsmäßig zwischen der Bremsscheibe 18b und dem dritten Getriebeelement 14b angeordnet. Die Rückstellfeder 45b ist mit einem Ende an der Bremsscheibe 18b und mit einem anderen Ende an dem Mitnehmer 25b angebunden. Der Mitnehmer 25b weist stirnseitig eine Federaufnahme 46b auf, in der das Ende der Rückstellfeder 45b formschlüssig aufgenommen ist. Die Rückstellfeder 45b ist einstückig mit der Bremsscheibe 18b ausgebildet. Die Rückstellfeder 45b ist durch eine Stanzkontur der Bremsscheibe 18b gebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Rückstellfeder 45b wirkungsmäßig zwischen dem ersten Getriebeelement 11b und der Bremsscheibe 18b anzuordnen. Weiter ist es grundsätzlich denkbar, dass die Rückstellfeder 45b einstückig durch den Mitnehmer 25b gebildet ist. Ferner ist es auch denkbar, die Rückstellfeder 45b separat zu der Bremsscheibe 18b und separat zu dem Mitnehmer 25b auszubilden.
Zur formschlüssigen Verbindung mit dem Mitnehmer 25b weist die Bremsscheibe 18b zwei Eingriffselemente 47b, 48b auf, die in die Aufnahmekontur 40b des Mitnehmers 25b eingreifen. Die Eingriffselemente 47b, 48b sind fest mit der Bremsscheibe 18b verbunden. Die Eingriffselemente 47b, 48b sind jeweils dazu vorgesehen, die Blattfeder 39b elastisch zu verformen. Der Anschlag 43b ist für das Eingriffselement 47b und der Anschlag 44b ist für das Eingriffselement 48b vorgesehen. Die Eingriffselemente 47b, 48b greifen jeweils mit einem Verdrehspiel zu den entsprechenden Anschlägen 43b, 44b in die Aufnahmekontur 40b ein. Das Eingriffselement 47b ist dazu vorgesehen, bei einer relativen Verdrehung zwischen dem Mitnehmer 25b und der Bremsscheibe 18b in die Verstellrichtung „früh”, durch die sich das Eingriffselement 47b in Richtung des ihm zugeordneten Anschlags 43b bewegt, den Klemmkörper 20b durch die elastische Verformung der Blattfeder 39b von der Rampe 41b wegzuziehen und damit aus der Engstelle herauszuziehen. Dabei liegt das Eingriffselement 47b an dem Anschlag 43b formschlüssig an und drückt die Blattfeder 39b gegen den Anschlag 43b. Das Eingriffselement 48b ist dazu vorgesehen, bei einer relativen Verdrehung zwischen dem Mitnehmer 25b und der Bremsscheibe 18b in die Verstellrichtung „spät”, durch die sich das Eingriffselement 48b in Richtung des ihm zugeordneten Anschlags 44b bewegt, den Klemmkörper 20b' durch die elastische Verformung der Blattfeder 39b von der Rampe 42b wegzuziehen und damit aus der Engstelle herauszuziehen. Dabei liegt das Eingriffselement 48b an dem Anschlag 44b formschlüssig an und drückt die Blattfeder 39b gegen den Anschlag 44b.
Zur Einstellung des Bremsmoments weist die Bremsvorrichtung 17b eine Aktorik 49b auf, die dazu vorgesehen ist, einen Bremsbelag 50b der Bremsvorrichtung 17b gegen die Bremsscheibe 18b zu drücken. Die Aktorik 49b weist zur Steuerung der Betätigung einen Elektromagneten auf. Die Bremsvorrichtung 17b weist zur Steuerung und/oder Regelung des Bremsmoments eine nicht näher dargestellte Steuer- und/oder Regeleinheit auf, die steuerungstechnisch an die Aktorik 49b angebunden ist. Zur Reduzierung von Regeleingriffen ist es grundsätzlich denkbar, eine Drehzahl der Bremsscheibe 18b zu erfassen. Weiter ist es grundsätzlich denkbar, die Aktorik 49b und die Bremsscheibe 18b als einen Schleifringkontakt auszubilden.
Die Bremsscheibe 18b weist, jeweils relativ zum Mitnehmer 25b, eine mittlere Stellung, eine Stellung nach „früh” und eine Stellung nach „spät” auf. In der 6 befindet sich die Bremsscheibe 18b in der mittleren Stellung. In der mittleren Stellung weisen die Eingriffselemente 47b, 48b der Bremsscheibe 18b einen bestimmten Abstand zu der Blattfeder 39b und zu dem entsprechenden Anschlag 43b, 44b auf. Zur Einstellung der mittleren Stellung wird die Bremsscheibe 18b in der Art gebremst, so dass sie ungefähr synchron zur Nockenwelle 13b dreht. Durch den Abstand der Eingriffselemente 47b, 48b zu der Blattfeder 39b fehlt eine elastische Verformung der Blattfeder 39b, wodurch die Blattfeder 39b aufgrund ihrer Vorspannung ihre beiden Enden jeweils in die entsprechende Engstelle drückt. Dadurch wirken die Enden der Blattfeder 39b jeweils als Klemmkörper 20b, 20b', wodurch das erste Getriebeelement 11b und das dritte Getriebeelement 14b in beide Verstellrichtungen gegeneinander fixiert sind. Durch die Fixierung ist das Stellgetriebe 10b komplett verblockt, wodurch eine ungewollte Verstellung durch Schwingungen verhindert ist.
Zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage in Verstellrichtung „früh” wird die Bremsscheibe 18b abgebremst, wodurch sich die Bremsscheibe 18b und der Mitnehmer 25b in die Verstellrichtung „früh” relativ zueinander verdrehen. Dabei bewegen sich die Eingriffselemente 47b, 48b relativ zu dem Mitnehmer 25b innerhalb der Aufnahmekontur 40b. Das Eingriffselement 47b bewegt sich in Richtung des ihm zugeordneten Anschlags 43b, wodurch sich der Abstand zum Anschlag 43b verkleinert, bis das Eingriffselement 47b die Blattfeder 39b kontaktiert und diese gegen den Anschlag 43b drückt. Dadurch bewegt sich das den Klemmkörper 20b bildende Ende der Blattfeder 39b aus der durch die Rampe 41b resultierenden Engstelle, wodurch die Bewegung des dritten Getriebeelements 14b gegenüber dem ersten Getriebeelement 11b in die Verstellrichtung „früh” freigegeben ist. Dabei liegt das Eingriffselement 47b formschlüssig an dem Anschlag 43b an, wodurch die Bremsscheibe 18b formschlüssig mit dem dritten Getriebeelement 14b verbunden ist und das dritte Getriebeelement 14b abgebremst wird. Durch den Bremseingriff bewegt sich hingegen das andere Eingriffselement 48b weg von dem ihm zugeordneten Anschlag 44b, wodurch sich der Abstand zum Anschlag 44b vergrößert. Dadurch verbleibt das den Klemmkörper 20b' bildende Ende der Blattfeder 39b in der durch die Rampe 42b resultierenden Engstelle, wodurch die Verdrehung in die Verstellrichtung „spät” verhindert ist.
Zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage in die Verstellrichtung „spät” wird die Bereitstellung des Bremsmoments entsprechend reduziert oder aufgehoben, wodurch die gespannte Rückstellfeder 45b die Bremsscheibe 18b und den Mitnehmer 25b in die Verstellrichtung „spät” relativ zueinander verdreht. Die Rückstellfeder 45b stellt die Spätstellung der Bremsscheibe 18b ein, so dass eine Verdrehung der Getriebeelemente 11b, 14b relativ zueinander nach „spät” freigegeben wird und sich diese aufgrund von Nockenwellenmomenten selbstständig nach „spät” relativ zueinander verdrehen. Dadurch können in der Mittelstellung der Bremsscheibe 18b beide Verstellrichtungen blockiert werden, wodurch unkontrolliertes Schwingen unterbunden werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Stellgetriebe
11: Getriebeelement
12: Getriebeelement
13: Nockenwelle
14: Getriebeelement
15: Freilauf
16: Freilauf
17: Bremsvorrichtung
18: Bremsscheibe
19: Umschlingungsbremseinheit
20: Klemmkörper
20': Klemmkörper
21: Klemmkörper
22: Rotationsachse
23: Antriebsrad
24: Planetenrad
25: Mitnehmer
26: Mitnahmearm
27: Anbindungselement
28: Anpressfeder
29: Mitnehmer
30: Mitnahmearm
31: Anbindungselement
32: Anpressfeder
33: Umschlingungsmittel
34: Umschlingungsmittel
35: Verbindungssteg
36: Ansteuerung
37: Rückstellfeder
38: Anschlag
39: Blattfeder
40: Aufnahmekontur
41: Rampe
42: Rampe
43: Anschlag
44: Anschlag
45: Rückstellfeder
46: Federaufnahme
47: Eingriffselement
48: Eingriffselement
49: Aktorik
50: Bremsbelag
51: Lagerausnehmung
52: Klemmbereich
53: Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10352362 A1 [0002]

Claims

Nockenwellenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem zu einer Verstellung einer Nockenwellenphasenlage vorgesehenen Stellgetriebe (10a; 10b), das ein erstes Getriebeelement (11a; 11b) zur Anbindung einer Kurbelwelle, ein zweites Getriebeelement (12a; 12b) zur Anbindung einer Nockenwelle (13a; 13b) und ein drittes Getriebeelement (14a; 14b), das als ein Stellelement zur Verstellung in zumindest eine Verstellrichtung vorgesehen ist, aufweist, mit zumindest einem schaltbaren Freilauf (15a, 16a; 15b), der dazu vorgesehen ist, in zumindest eine Verstellrichtung zwei der Getriebeelemente (11a, 12a, 14a; 11b, 14b) gegeneinander zu fixieren, und mit einer zur Bereitstellung eines Bremsmoments vorgesehenen Bremsvorrichtung (17a; 17b), die zur Schaltung des zumindest einen Freilaufs (15a, 16a; 15b) wirkungsmäßig an dem zumindest einen Freilauf (15a, 16a; 15b) angebunden oder anbindbar ist.
Nockenwellenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (17a; 17b) dazu vorgesehen ist, durch das Bremsmoment die Fixierung der zwei Getriebeelemente (11a, 12a, 14a; 11b, 14b) in zumindest eine Verstellrichtung zu lösen.
Nockenwellenverstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (17a; 17b) dazu vorgesehen ist, durch das Bremsmoment die Nockenwellenphasenlage zu verstellen.
Nockenwellenverstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (17b) zumindest eine Bremsscheibe (18b) aufweist, die über den zumindest einen Freilauf (15b) in zumindest eine Verstellrichtung verdrehspielbehaftet mit einem der miteinander fixierbaren Getriebeelemente (14b) formschlüssig verbunden ist.
Nockenwellenverstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (17a) zur Bereitstellung des Bremsmoments zumindest eine Umschlingungsbremseinheit (19a) aufweist.
Nockenwellenverstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Freilauf (16a) eine Wirkfläche mit einem begrenzten Klemmbereich (52a) aufweist, die dazu vorgesehen ist, für einen Fehlerfall die zwei Getriebeelemente (11a, 12a) in zumindest eine Verstellrichtung in einer Fail-Safe-Position gegeneinander zu fixieren.
Nockenwellenverstellvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zumindest eine Rückstellfeder (37a), die dazu vorgesehen ist, zum Verlassen eines klemmfreien Bereichs (53a) der Wirkfläche die zwei Getriebeelemente (11a, 12a) selbstständig relativ zueinander zu verdrehen.
Nockenwellenverstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Freilauf (15b) dazu vorgesehen ist, das erste Getriebeelement (11b) und das dritte Getriebeelement (14b) in beide Verstellrichtungen gegeneinander zu fixieren.
Nockenwellenverstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Rückstellfeder (45b), die dazu vorgesehen ist, die zwei Getriebeelemente (11b, 14b) relativ zueinander in eine Sperrposition selbstständig zu verdrehen, in der der zumindest eine Freilauf (15b) die zwei Getriebeelemente (11b, 14b) in beide Verstellrichtungen gegeneinander fixiert.
Nockenwellenverstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen weiteren schaltbaren Freilauf (15a, 16a), der dazu vorgesehen ist, in zumindest eine Verstellrichtung zwei der Getriebeelemente (11a, 12a, 14a) gegeneinander zu fixieren.