DE102017111222B3

DE102017111222B3 - Phaser

Info

Publication number: DE102017111222B3
Application number: DE102017111222.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Zwahr
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2037-05-24

Abstract

Ein Nockenwellenversteller umfasst einen Elektromotor (3) und ein über eine Verstellwelle (8) durch den Elektromotor (3) betätigbares, als Dreiwellengetriebe ausgebildetes Stellgetriebe (4), sowie einen mit dem Elektromotor (3) und dem Stellgetriebe (4) zusammenwirkenden schaltbaren Freilauf (9), welcher als reibschlüssiger, zwischen einem Gehäuse (5) des Stellgetriebes (4) und der Verstellwelle (8) wirkender Freilauf ausgebildet ist.

A camshaft adjuster comprises an electric motor (3) and an actuating gear (4) which can be actuated by the electric motor (3) and is designed as a three-shaft gear, as well as a switchable freewheel cooperating with the electric motor (3) and the actuating gear (4). 9), which as frictional, between a housing (5) of the adjusting gear (4) and the adjusting shaft (8) acting freewheel is formed.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Nockenwellenversteller nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electromechanical camshaft adjuster according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Nockenwellenversteller ist beispielsweise aus der DE 10 2004 033 522 A1 bekannt. Es handelt sich hierbei um einen Nockenwellenversteller, welcher einen elektrischen Verstellmotor, ein als Dreiwellengetriebe ausgebildetes Verstellgetriebe, sowie einen sogenannten Hilfsantrieb umfasst, wobei als Hilfsantrieb neben einer Drehfeder, einem Hydromotor, einen Pneumatikmotor und einen elektrischen Hilfsmotor auch ein schaltbarer Freilauf vorgeschlagen wird. Ebenso ist ein aktiver Hilfsantrieb mit einem passiven Hilfsantrieb kombinierbar. Der Hilfsantrieb dient dazu, die Nockenwelle beim Ausfallen des Verstellmotors in eine definierte Notlaufposition zu verstellen.Such a camshaft adjuster is for example from the DE 10 2004 033 522 A1 known. It is a camshaft adjuster, which comprises an electric adjusting motor, a three-shaft geared adjusting mechanism, and a so-called auxiliary drive, wherein an auxiliary drive in addition to a torsion spring, a hydraulic motor, a pneumatic motor and an electric auxiliary motor and a switchable freewheel is proposed. Likewise, an active auxiliary drive can be combined with a passive auxiliary drive. The auxiliary drive is used to adjust the camshaft in case of failure of the adjusting motor in a defined emergency position.

Ein weiterer Nockenwellenversteller, welcher ein Dreiwellengetriebe sowie eine Freilaufeinrichtung umfasst, ist zum Beispiel in der EP 2 520 772 A2 offenbart. Die Freilaufeinrichtung umfasst in diesem Fall eine Klinkensperre.Another camshaft adjuster, which comprises a three-shaft transmission and a freewheel device is, for example in the EP 2 520 772 A2 disclosed. The freewheel device comprises in this case a pawl lock.

Aus der DE 10 2004 043 548 B4 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller bekannt, welcher mit einem rastenden Freilauf arbeitet. Der rastende, das heißt formschlüssige Freilauf umfasst eine federbelastete Raste, welche auf einer Zahnstruktur eines Gegenstücks bewegbar ist, so dass die Raste nur in einer einzigen, definierten Richtung bewegbar ist.From the DE 10 2004 043 548 B4 is known a hydraulic camshaft adjuster, which works with a detent freewheel. The latching, that is, form-fitting freewheel comprises a spring-loaded detent, which is movable on a tooth structure of a counterpart, so that the detent is movable only in a single, defined direction.

Ein weiterer hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem Freilauf ist in der DE 103 37 587 A1 offenbart. Als Freilauf ist in diesem Fall ein Klemmkörperfreilauf vorgesehen. Ein elektrischer Nockenwellenversteller mit einem Freilauf geht aus DE 10 2014 008 198 A1 hervor.Another hydraulic camshaft adjuster with a freewheel is in the DE 103 37 587 A1 disclosed. As freewheel a sprag freewheel is provided in this case. An electric camshaft adjuster with a freewheel is off DE 10 2014 008 198 A1 out.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromechanischen Nockenwellenversteller mit Freilauf gegenüber dem Stand der Technik dahingehend weiterzuentwickeln, dass bei kompaktem, robustem Aufbau eine schnelle Schaltfunktion des Freilaufs realisierbar ist.The invention has for its object to further develop an electromechanical camshaft adjuster with freewheel over the prior art to the effect that in a compact, robust construction, a fast switching function of the freewheel is feasible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor vorgesehenen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Nockenwellenversteller umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption einen Elektromotor und ein als Dreiwellengetriebe ausgebildetes Stellgetriebe, wobei der Elektromotor über eine Verstellwelle mit dem Stellgetriebe zusammenwirkt. Weiter ist ein schaltbarer Freilauf vorgesehen, welcher sowohl mit dem Elektromotor als auch mit dem Stellgetriebe zusammenwirkt. Der schaltbare Freilauf ist als reibschlüssiger, zwischen einem Gehäuse des Stellgetriebes und der Verstellwelle wirkender Freilauf ausgebildet. Durch die Anordnung des Freilaufs zwischen dem Elektromotor und dem Stellgetriebe hat der Freilauf im Vergleich zu einer Freilaufeinrichtung, welche sich auf der Ausgangsseite des Stellgetriebes befindet, lediglich sehr geringe Drehmomente aufzunehmen.This object is achieved according to the invention by a camshaft adjuster provided for use in an internal combustion engine having the features of claim 1. The camshaft adjuster comprises an electric motor and a control gear designed as a three-shaft transmission, wherein the electric motor interacts with the actuating gear via an adjusting shaft. Next, a switchable freewheel is provided which cooperates with both the electric motor and the actuating gear. The switchable freewheel is designed as a frictionally engaged between a housing of the actuating gear and the adjusting freewheel. Due to the arrangement of the freewheel between the electric motor and the actuating gear of the freewheel has to absorb only very small torques compared to a freewheel device, which is located on the output side of the actuating gear.

Der Freilauf wirkt, sobald der Elektromotor des Nockenwellenverstellers ausfällt, im Sinne einer Filterung der Richtung von durch das Stellgetriebe geleiteten Drehmomenten, welche innerhalb des Ventiltriebs, insbesondere durch Ventilfederkräfte, auftreten. Durch diese Filterfunktion wird die Nockenwelle in definierter Richtung -je nach Auslegung entweder in Richtung „Früh“ oder in Richtung „Spät“ - bis zu einer Notlaufposition verstellt. Bei laufendem Elektromotor, das heißt Stellmotor des Nockenwellenverstellers, ist die Freilauffunktion dagegen deaktiviert.The freewheel acts, as soon as the electric motor of the camshaft adjuster fails, in the sense of filtering the direction of guided by the actuating torque, which occur within the valve train, in particular by valve spring forces. Through this filter function, the camshaft in a defined direction - depending on the design either in the direction of "early" or in the direction of "late" - adjusted to an emergency position. When the electric motor is running, ie servomotor of the camshaft adjuster, the free-wheeling function is deactivated.

Aufgrund der Ausbildung des Stellgetriebes als Untersetzungsgetriebe bedeutet eine relativ geringe Verdrehung der Ausgangswelle des Stellgetriebes in Relation zum Gehäuse des Stellgetriebes eine im Vergleich hierzu stark ausgeprägte Verdrehung zwischen dem Gehäuse des Stellgetriebes und der Verstellwelle. Die direkt zwischen diesen beiden Elementen, das heißt dem Gehäuse und der Verstellwelle, ausgeübte Freilauffunktion bedeutet zum einen ein sehr schnelles Ansprechen des Freilaufs, was Relativverdrehungen zwischen dem Gehäuse des Stellgetriebes und der Abtriebswelle des Stellgetriebes, das heißt der zu verstellenden Nockenwelle, betrifft, wobei zum anderen eine besonders raumsparende Integration des schaltbaren Freilaufs in den Nockenwellenversteller gegeben ist. Im Vergleich zu einem elektromechanischen Nockenwellenversteller ohne Freilaufeinrichtung hat der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller einen höchstens geringfügig erhöhten Raumbedarf.Due to the design of the adjusting gear as a reduction gear means a relatively small rotation of the output shaft of the actuating gear in relation to the housing of the adjusting gear in comparison to this strongly pronounced rotation between the housing of the adjusting gear and the adjusting. The directly between these two elements, that is, the housing and the adjusting, exerted freewheeling means on the one hand a very fast response of the freewheel, which Relativverdrehungen between the housing of the adjusting gear and the output shaft of the adjusting gear, that is to be adjusted camshaft, wherein on the other hand a particularly space-saving integration of the switchable freewheel is given in the camshaft adjuster. In comparison to an electromechanical camshaft adjuster without freewheel device, the camshaft adjuster according to the invention has at most a slightly increased space requirement.

Beispielsweise befindet sich der komplette schaltbare Freilauf innerhalb eines im Wesentlichen zylindrischen Volumens, welches durch die Außenwandung des nicht notwendigerweise geschlossenen Gehäuses des Stellgetriebes beschrieben ist. Das Gehäuse des Stellgetriebes ist vorzugsweise als Ganzes drehbar, wobei es in prinzipiell bekannter Weise beispielsweise durch einen Ketten- oder Riementrieb oder über ein Stirnradgetriebe angetrieben wird.For example, the complete switchable freewheel is located within a substantially cylindrical volume, which is described by the outer wall of the not necessarily closed housing of the adjusting gear. The housing of the adjusting gear is preferably rotatable as a whole, wherein it is driven in a manner known in principle, for example by a chain or belt drive or via a spur gear.

In erfindungsgemäßer, besonders hysteresearmer Ausgestaltung des schaltbaren Freilaufs ist dieser als federvorgespannter Klemmkörperfreilauf ausgebildet. Alle Klemmkörper des Freilaufs können gemeinsam angefedert sein. Ebenso ist es möglich, jeden Klemmkörper des Freilaufs einzeln anzufedern. Alternativ zu einem Klemmkörperfreilauf ist ein Klemmrollenfreilauf verwendbar, welcher ebenfalls als reibschlüssiger Freilauf wirkt. Im Unterschied zu einem Klemmrollenfreilauf weist ein Klemmkörperfreilauf Klemmkörper auf, welche sich durch eine im Vergleich zu einer Klemmrolle komplexere, beispielsweise taillierte Form auszeichnen.In accordance with the invention, particularly hysteresis poor design of the switchable freewheel this is designed as a spring-biased sprag freewheel. All sprags of the freewheel can be sprung together. It is also possible, each sprag of the freewheel individually to feathers. As an alternative to a sprag freewheel, a clamping roller freewheel can be used, which also acts as a frictional freewheel. In contrast to a clamping roller freewheel, a sprag freewheel has clamping bodies which are characterized by a more complex, for example waisted, shape compared to a pinch roller.

Klemmkörperfreiläufe zeichnen sich im Vergleich zu Klemmrollenfreiläufen typischerweise durch höhere übertragbare Drehmomente aus. Im Fall des Nockenwellenverstellers ist der schaltbare Freilauf insbesondere durch die Anordnung des Freilaufs auf der Eingangsseite des Getriebes lediglich geringen Drehmomenten ausgesetzt. Von daher bedeutet die Verwendung von Klemmkörpern mit nicht kreisrundem Querschnitt eine hohe Stabilitätsreserve, was das in den Freilauf eingeleitete Drehmoment betrifft. Von daher sind für die Herstellung der Wälzkörper auch Technologien geeignet, welche in der Wälzlagertechnik aufgrund der in der Regel hohen Hertzschen Pressungen typischerweise nicht zum Einsatz kommen. Insbesondere sind die Klemmkörper des schaltbaren Freilaufs als Sinterteile herstellbar. Derartige pulvermettalurgisch hergestellte Klemmkörper sind ohne Wärmebehandlung ausreichend mechanisch belastbar. Zudem können die Klemmkörper des schaltbaren Freilaufs eine schmale Form bis hin zu einer Plättchenform aufweisen, was insbesondere in axialer Richtung der zu verstellenden Nockenwelle eine raumsparende Gestaltung des Stellgetriebes begünstigt.Sprag clutches are typically characterized by higher transmittable torques compared to pinch roller clutches. In the case of the camshaft adjuster, the switchable freewheel is exposed to low torques, in particular due to the arrangement of the freewheel on the input side of the transmission. Therefore, the use of sprags with non-circular cross-section means a high stability reserve, which relates to the introduced into the freewheel torque. Therefore, technologies are also suitable for the production of rolling elements, which are typically not used in rolling bearing technology due to the generally high Hertzian pressures. In particular, the clamping body of the switchable freewheel are produced as sintered parts. Such pulvermettalurgisch produced clamping body are sufficient mechanical stress without heat treatment. In addition, the clamping body of the switchable freewheel may have a narrow shape to a platelet shape, which favors a space-saving design of the adjusting gear especially in the axial direction of the camshaft to be adjusted.

Unabhängig von der Form der Klemmkörper sowie der zum Einsatz kommenden Werkstoffe weist der schaltbare Freilauf ein drehfest mit der Verstellwelle verbundenes Antriebselement und eine drehfest mit einer Eingangswelle des Stellgetriebes verbundene Scheibe auf, wobei begrenzte Relativverdrehungen zwischen dem Antriebselement und der Scheibe, welche auch als Freilaufgehäuse bezeichnet wird, zugelassen sind. Die Verstellfunktion des Stellgetriebes wird ausgeübt, indem die Eingangswelle des Stellgetriebes gegenüber dem Gehäuse des Stellgetriebes verdreht wird. Das Gehäuse des Stellgetriebes fungiert somit als eine der drei Wellen des als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Stellgetriebes. Als Dreiwellengetriebe ist beispielsweise ein Wellgetriebe, ein Planetengetriebe, ein Taumelscheibengetriebe oder ein Innenexzentergetriebe verwendbar.Regardless of the shape of the clamping body and the materials used for the switchable freewheel has a rotatably connected to the adjusting shaft drive element and a non-rotatably connected to an input shaft of the adjusting gear disc, with limited relative rotations between the drive element and the disc, which also referred to as a freewheel housing is allowed. The adjusting function of the adjusting gear is exerted by the input shaft of the adjusting gear is rotated relative to the housing of the adjusting gear. The housing of the actuating gear thus acts as one of the three waves of the trained as a three-shaft transmission adjusting gear. As a three-shaft gear, for example, a wave gear, a planetary gear, a swash plate gear or an Innenexzentergetriebe can be used.

Jeder Klemmkörper des schaltbaren Freilaufs ist gemäß einer möglichen Ausgestaltung jeweils um eine Schwenkachse auslenkbar, welche fest relativ zu der mit der Eingangswelle des Stellgetriebes verbundenen Scheibe angeordnet ist. Eine gelenkige Verbindung zwischen Klemmkörper und Scheibe ist zum Beispiel herstellbar, indem der Klemmkörper ein verdicktes, abgerundetes Ende aufweist, welches in eine korrespondierend geformte, abgerundete Ausnehmung in der Scheibe eingesetzt ist.Each clamping body of the switchable freewheel can be deflected in each case about a pivot axis, which is fixed relative to the disk connected to the input shaft of the adjusting gear according to a possible embodiment. An articulated connection between clamping body and disc can be produced, for example, by the clamping body having a thickened, rounded end, which is inserted into a correspondingly shaped, rounded recess in the disc.

Das Antriebselement des Freilaufs weist gemäß einer möglichen Ausgestaltung eine Mehrzahl an in Axialrichtung des Nockenwellenverstellers sowie der zu verstellenden Nockenwelle ausgerichtete, beispielsweise zylindrische Zapfen auf, welche als Mitnehmer jeweils in eine Aussparung der Scheibe eingreifen und zur direkten Zusammenwirkung mit jeweils einem Klemmkörper vorgesehen sind. Hierbei kontaktiert der Zapfen den Klemmkörper in einem Betriebszustand des Nockenwellenverstellers, in welchem der schaltbare Freilauf deaktiviert ist, das heißt eine Verdrehung der Verstellwelle gegenüber dem Gehäuse in jeder Drehrichtung zugelassen ist. In Betriebszuständen, in welchen der Zapfen vom Klemmkörper abgehoben ist, ist dagegen die Freilauffunktion aktiviert, das heißt eine Verdrehung der Verstellwelle gegenüber dem Gehäuse des Stellgetriebes nur in einer einzigen Drehrichtung freigegeben.The drive element of the freewheel, according to a possible embodiment, a plurality of aligned in the axial direction of the camshaft adjuster and the camshaft to be adjusted, for example, cylindrical pin, which engage as a driver in each case in a recess of the disc and are provided for direct interaction with one clamping body. In this case, the pin contacts the clamping body in an operating state of the camshaft adjuster, in which the switchable freewheel is deactivated, that is, a rotation of the adjusting shaft relative to the housing in each direction of rotation is permitted. In operating states in which the pin is lifted from the clamping body, however, the freewheeling function is activated, that is, a rotation of the adjusting shaft relative to the housing of the adjusting gear released only in a single direction of rotation.

Die genannten, als Mitnehmer fungierenden Zapfen des Antriebselementes sind entweder, beispielsweise durch Schraub-, Schweiß- oder Pressverbindungen, mit dem übrigen Antriebselement verbunden oder als integrale Bestandteile des Antriebselementes ausgebildet. Das Antriebselement weist insgesamt beispielsweise eine Scheibenform oder eine Sternform auf. In allen Fällen ist das Antriebselement gegenüber der mit der Eingangswelle des Stellgetriebes verbundenen Scheibe vorzugsweise innerhalb eines Verdrehspiels von mindestens 0,5 Grad und maximal 10 Grad frei verschwenkbar. Aufgrund dieses Spiels ist der Freilauf unter der Wirkung seiner federvorgespannten Klemmkörper in der Lage, sich selbst im Gehäuse des Stellgetriebes auszurichten. Zudem ist durch den Freilauf ein Achsversatz zwischen dem Antriebselement und dem Gehäuse des Stellgetriebes ausgleichbar. Der Freilauf übernimmt somit zusätzlich zu seiner primären Funktion, das heißt Freilauffunktion, die Funktion einer Ausgleichskupplung als sekundäre Funktion.The said, acting as a driver pin of the drive element are either, for example, by screw, weld or press connections, connected to the rest of the drive element or formed as integral parts of the drive element. The drive element has a total of, for example, a disc shape or a star shape. In all cases, the drive element relative to the disk connected to the input shaft of the adjusting gear is preferably freely pivotable within a torsional backlash of at least 0.5 degrees and a maximum of 10 degrees. Because of this game, the freewheel is under the action of its spring-biased clamping body able to align itself in the housing of the adjusting gear. In addition, an axial offset between the drive element and the housing of the adjusting gear can be compensated by the freewheel. The freewheel thus assumes in addition to its primary function, that is freewheeling function, the function of a compensating coupling as a secondary function.

Auf derjenigen Seite des Klemmkörpers, welche - in Umfangsrichtung des Freilaufs betrachtet - dem Zapfen des Antriebselementes abgewandt ist, kann innerhalb der mit der Eingangswelle des Stellgetriebes verbundenen Scheibe eine Tasche ausgebildet sein, in welcher ein den schwenkbaren Klemmkörper anfederndes Federelement aufgenommen ist. Die Tasche ist vorzugsweise radial nach außen durch einen durch die genannte Scheibe gebildeten, sich in deren Umfangsrichtung erstreckenden Steg begrenzt, welcher zugleich einen zur Zusammenwirkung mit dem Klemmkörper vorgesehenen Anschlag bildet. In Axialrichtung der Scheibe und damit des gesamten Nockenwellenverstellers betrachtet, hat die Tasche, in welcher sich das Federelement befindet, vorzugsweise eine geringere Ausdehnung als die Aussparung, in die der Zapfen des Antriebselementes eingreift. Während sich die genannte Aussparung vorzugsweise durchgehend von einer Stirnseite der Scheibe bis zur gegenüberliegenden Stirnseite der Scheibe erstreckt, ist die das Federelement aufnehmende Tasche vorzugsweise in genau einer Axialrichtung durch die Scheibe begrenzt. Auf diese Weise ist durch die Scheibe selbst eine in einer definierten Axialrichtung wirksame Sicherung gegeben, welche ein Herausfallen des schwenkbaren Klemmkörpers oder des Federelementes verhindert. In der entgegensetzten Axialrichtung kann eine entsprechende Sicherungsfunktion beispielsweise durch das mit der Verstellwelle verbundene Antriebselement übernommen werden.On the side of the clamping body, which - viewed in the circumferential direction of the freewheel - facing away from the pin of the drive element, within the connected to the input shaft of the adjusting gear disc a pocket may be formed, in which a spring element which is springing the pivotable clamping body is received. The pocket is preferably bounded radially outward by a web formed by said disk and extending in its circumferential direction, which at the same time forms a stop intended to cooperate with the clamping body. Considered in the axial direction of the disc and thus the entire camshaft adjuster, the pocket in which the spring element is located, preferably a smaller extent than the recess into which engages the pin of the drive element. While said recess preferably extends continuously from one end face of the disc to the opposite end face of the disc, the pocket receiving the spring element is preferably bounded by the disc in exactly one axial direction. In this way, an effective backup in a defined axial direction is given by the disc itself, which prevents falling out of the pivotable clamping body or the spring element. In the opposite axial direction, a corresponding safety function can be assumed, for example, by the drive element connected to the adjusting shaft.

Bei jeglicher Geometrie der Klemmkörper sowie Art der Anfederung der Klemmkörper, gegebenenfalls auch unter dem Einfluss einer separaten Vorspannfeder, weist der schaltbare Freilauf ein Reibmoment aus, welches zu überwinden ist, um den Freilauf in seinen deaktivierten Zustand zu schalten. Dieses Reibmoment ist auf das Reibmoment des Elektromotors abzustimmen, wobei auch im Betrieb, insbesondere im Notlaufbetrieb, auftretende Trägheitsmomente zu berücksichtigen sind. Dies hat den Zweck, unbeabsichtigte Schaltvorgänge des Freilaufs durch den Elektromotor zu verhindern. Beispielsweise liegt das Reibmoment des Freilaufs zwischen 101% und 200% des maximalen Reibmoments des Elektromotors.With any geometry of the clamp body and the nature of springing the clamp body, possibly also under the influence of a separate biasing spring, the switchable freewheel from a friction torque, which is overcome to switch the freewheel in its deactivated state. This frictional torque is tuned to the friction torque of the electric motor, which also during operation, in particular in emergency operation, occurring moments of inertia are taken into account. This has the purpose of preventing unintended switching operations of the freewheel by the electric motor. For example, the friction torque of the freewheel is between 101% and 200% of the maximum friction torque of the electric motor.

Der schaltbare Freilauf weist in bevorzugten Bauformen mindestens drei Klemmkörper, beispielsweise sechs, acht oder zehn Klemmkörper, auf. Eine zylindrische Klemmfläche des Freilaufs ist vorzugsweise unmittelbar durch das Gehäuse des Stellgetriebes gebildet. Ebenso kann eine solche Klemmfläche durch einen gesonderten Ring, welcher in eine Ausnehmung des Gehäuses eingesetzt ist, gebildet sein.The switchable freewheel has, in preferred designs, at least three clamping bodies, for example six, eight or ten clamping bodies. A cylindrical clamping surface of the freewheel is preferably formed directly by the housing of the adjusting gear. Likewise, such a clamping surface may be formed by a separate ring, which is inserted into a recess of the housing.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

1 einen Nockenwellenversteller in symbolisierter Darstellung,
2 einen Freilauf des Nockenwellenverstellers in perspektivischer Ansicht,
3 ein Detail der Anordnung nach 2,
4 den Freilauf in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
5 und 6 Details des Freilaufs in unterschiedlichen Betriebszuständen.

An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:

1 a camshaft adjuster in symbolized representation,
2 a freewheel of the camshaft adjuster in perspective view,
3 a detail of the arrangement 2 .
4 the freewheel in a further perspective view,
5 and 6 Details of the freewheel in different operating states.

Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneter Nockenwellenversteller ist als elektrischer Versteller ausgebildet, welcher in grundsätzlich bekannter Weise die Variation der Phasenlage einer Nockenwelle 2 in Relation zur nicht dargestellten Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors ermöglicht.A total with the reference numeral 1 characterized camshaft adjuster is designed as an electrical adjuster, which in a basically known manner, the variation of the phase position of a camshaft 2 allows in relation to the crankshaft of an internal combustion engine, not shown.

Der Nockenwellenversteller 1 umfasst einen Elektromotor 3 und ein Stellgetriebe 4, bei welchem es sich um ein Dreiwellengetriebe, nämlich Wellgetriebe, handelt. Das mit 5 bezeichnete Gehäuse des Stellgetriebes 4 ist fest mit einer Antriebsscheibe 6 verbunden, bei welcher es sich um eine Riemenscheibe oder eine Kettenscheibe handelt. Ebenso ist die Ausbildung der Antriebsscheibe 6 als integraler Bestandteil des Gehäuses 5 möglich. Mit Hilfe der Antriebsscheibe 6 wird das Gehäuse 5 in an sich bekannter Weise über die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben, wobei es halber Kurbelwellendrehzahl rotiert.The camshaft adjuster 1 includes an electric motor 3 and a control gear 4 in which it is a three-shaft gear, namely wave gear, is. The designated 5 housing of the actuating gear 4 is fixed with a drive pulley 6 connected, which is a pulley or a sprocket. Likewise, the training of the drive pulley 6 as an integral part of the housing 5 possible. With the help of the drive pulley 6 becomes the case 5 driven in a conventional manner via the crankshaft of the internal combustion engine, wherein it rotates half crankshaft speed.

Eine Getriebeeingangswelle 7 ist durch eine Elektromotorwelle 8 des Elektromotors 3 antreibbar und fungiert neben dem rotierbaren Gehäuse 5 und der Nockenwelle 2 oder einen nicht dargestellten, mit der Nockenwelle 2 fest verbundenen Element als eine der drei Wellen des als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Stellgetriebes 4.A transmission input shaft 7 is by an electric motor shaft 8th of the electric motor 3 drivable and acts next to the rotatable housing 5 and the camshaft 2 or not shown, with the camshaft 2 firmly connected element as one of the three waves of the trained as a three-shaft transmission adjusting gear 4 ,

Zwischen den Elektromotor 3 und die Getriebeeingangswelle 7 ist ein schaltbarer Freilauf 9 geschaltet, auf welchen im Folgenden näher eingegangen wird.Between the electric motor 3 and the transmission input shaft 7 is a switchable freewheel 9 switched, which will be discussed in more detail below.

Der Freilauf 9 hat die Funktion, die Nockenwelle 2 bei einem Ausfall des Elektromotors 3 in eine definierte Notlaufposition in Relation zum Gehäuse 5 zu verfahren. Hierbei werden in grundsätzlich bekannter Weise rückwirkende Drehmomente ausgenutzt, welche beim Betrieb des Verbrennungsmotors von der Nockenwelle 2 über das Stellgetriebe 4 auf die Getriebeeingangswelle 7 wirken. Das Stellgetriebe 4 ist als nicht selbsthemmendes Getriebe ausgelegt.The freewheel 9 has the function, the camshaft 2 in case of failure of the electric motor 3 in a defined emergency position in relation to the housing 5 to proceed. Here, in a basically known manner, retroactive torques are utilized, which in the operation of the internal combustion engine from the camshaft 2 via the actuating gear 4 on the transmission input shaft 7 Act. The actuating gear 4 is designed as a non-self-locking gear.

Der schaltbare Freilauf 9 umfasst ein sternförmiges Antriebselement 10, welches fest mit der Elektromotorwelle 8, die als Verstellwelle fungiert, verbunden ist. Weiter weist der Freilauf 9 eine zum Antriebselement 10 parallele Scheibe 11 auf, welche begrenzt gegenüber dem Antriebselement 10 verdrehbar ist. Die Scheibe 11 wiederum, welche auch als Freilaufgehäuse bezeichnet wird, ist mit Hilfe von Anschlusselementen 12 (4) drehfest mit der Getriebeeingangswelle 7 verbunden.The switchable freewheel 9 comprises a star-shaped drive element 10 , which is fixed to the electric motor shaft 8th , which acts as Verstellwelle connected. Next, the freewheel 9 one to the drive element 10 parallel disc 11 which is limited relative to the drive element 10 is rotatable. The disc 11 in turn, which is also referred to as a freewheel housing, is by means of connecting elements 12 ( 4 ) rotatably with the transmission input shaft 7 connected.

Der schaltbare Freilauf 9 ist als federvorgespannter Klemmkörperfreilauf ausgebildet, dessen insgesamt acht Klemmkörper mit 13 bezeichnet sind. Jeder Klemmkörper 13 ist mit Hilfe eines separaten Federelementes 24 angefedert. Der Klemmkörper 13 ist in Ansicht parallel zur Längsachse des Nockenwellenverstellers 1, das heißt zur Rotationsachse der Elektromotorwelle 8 sowie der Nockenwelle 2 (5 6), länglich geformt, wobei er um eine Schwenkachse SW, die relativ zur Scheibe 11 fest angeordnet ist, begrenzt auslenkbar ist. Die Schwenkachse SW ist durch eine an einem Ende des Klemmkörpers 13 ausgebildete Verdickung 14 gebildet, welche in eine korrespondierend geformte Ausnehmung 15 der Scheibe 11 unter Bildung einer gelenkigen Verbindung eingesetzt ist. An dem der Verdickung 14 gegenüberliegenden Ende des Klemmkörpers 13 weist dieser eine Klemmfläche 16 auf, welche zur Zusammenwirkung mit einer Klemmfläche 17 vorgesehen ist, die direkt durch das Gehäuse 5 des Stellgetriebes 4 gebildet ist und eine durchgehend zylindrische Form aufweist.The switchable freewheel 9 is designed as a spring-biased sprag freewheel whose total of eight clamp body 13 are designated. Each clamp body 13 is by means of a separate spring element 24 sprung. The clamp body 13 is in view parallel to the longitudinal axis of the camshaft adjuster 1 , that is to the axis of rotation of Electric motor shaft 8th as well as the camshaft 2 ( 5 6), elongated, being about a pivot axis SW that is relative to the disk 11 is fixed, limited deflectable. The pivot axis SW is by one at one end of the clamp body 13 trained thickening 14 formed, which in a correspondingly shaped recess 15 the disc 11 is used to form an articulated compound. At the thickening 14 opposite end of the clamp body 13 this has a clamping surface 16 which, for cooperation with a clamping surface 17 is provided directly through the housing 5 of the adjusting gear 4 is formed and has a continuous cylindrical shape.

Der Klemmkörper 13 ist in einer Aussparung 18 am Umfang der Scheibe 11 verschwenkbar. In dieselbe Aussparung 18 greift auch ein Zapfen 19 ein, welcher an einem Arm 20 des Antriebselementes 10 befestigt oder integraler Bestandteil dieses Armes 20 ist. In Umfangsrichtung des Antriebselementes 10 und damit des gesamten Freilaufs 9 betrachtet, befindet sich der Zapfen 19 auf einer ersten Seite des Klemmkörpers 13, während das Federelement 24, bei welchem es sich um eine Biegefeder handelt, auf der gegenüberliegenden Seite des Klemmkörpers 13 angeordnet ist. Das Federelement 24 ist hierbei in eine Tasche 21 eingelegt, welche an die Aussparung 18 anschließt. Im Gegensatz zur Aussparung 18 erstreckt sich die Tasche 21 jedoch nicht durchgehend von einer Stirnseite der Scheibe 11 zur gegenüberliegenden Stirnseite der Scheibe 11. Vielmehr ist die Tasche 21 zu ihrer einen Stirnseite hin durch die Scheibe 11 begrenzt, während sie zur gegenüberliegenden Stirnseite hin offen ist.The clamp body 13 is in a recess 18 on the circumference of the disc 11 pivotable. In the same recess 18 also takes a pin 19 one, which on one arm 20 of the drive element 10 attached or integral part of this arm 20 is. In the circumferential direction of the drive element 10 and thus the entire freewheel 9 considered, is the pin 19 on a first side of the clamp body 13 while the spring element 24 in which it is a bending spring, on the opposite side of the clamp body 13 is arranged. The spring element 24 this is in a bag 21 inserted, which adjoins the recess 18. In contrast to the recess 18 the bag extends 21 but not continuously from one end of the disc 11 to the opposite end of the disc 11 , Rather, the bag is 21 to its one end face through the disc 11 limited, while it is open to the opposite end.

Radial nach außen ist die Tasche 21 durch einen Steg 22 begrenzt, welcher sich in Umfangsrichtung der Scheibe 11 erstreckt und - ebenfalls in Umfangsrichtung betrachtet - in Form eines Anschlags 23 endet, welcher den Verschwenkwinkel des Klemmkörpers 13 zu einer Seite hin begrenzt.Radially outward is the bag 21 through a footbridge 22 limited, which is in the circumferential direction of the disc 11 extends and - also viewed in the circumferential direction - in the form of a stop 23 ends, which the pivot angle of the clamp body 13 limited to one side.

Zum Anschlagen des Klemmkörpers 13 am Anschlag 23 kommt es in Betriebszuständen, in welchen die Elektromotorwelle 8 derart angetrieben ist, dass der Zapfen 19 am Klemmkörper 13 anschlägt und über diesen ein Drehmoment in die Scheibe 11 und damit auch in die Getriebeeingangswelle 7 einleitet. Dieser Betriebszustand ist in 6 veranschaulicht. Der Freilauf 9 ist hierbei deaktiviert. Wird die Elektromotorwelle 8 in der umgekehrten Richtung angetrieben (5), so schlägt der Zapfen 19 an einer Wandung der Aussparung 18 an, womit ebenfalls ein Drehmoment zwischen dem Antriebselement 10 und der Scheibe 11 übertragbar ist. Im Unterschied zum Betriebszustand nach 6 kontaktiert hierbei die Klemmfläche 16 des Klemmkörpers 13 die Klemmfläche 17 des Gehäuses 5. Das Antriebselement 10 rotiert dabei in derjenigen Richtung, welche durch den Freilauf 9 freigegeben ist.For striking the clamp body 13 at the stop 23 it comes in operating conditions in which the electric motor shaft 8th is driven in such a way that the pin 19 on the clamp body 13 abuts and on this torque in the disc 11 and thus also in the transmission input shaft 7 initiates. This operating state is in 6 illustrated. The freewheel 9 is deactivated here. Will the electric motor shaft 8th driven in the opposite direction ( 5 ), so the pin beats 19 on a wall of the recess 18 on, whereby also a torque between the drive element 10 and the disc 11 is transferable. In contrast to the operating state after 6 contacts the clamping surface 16 of the clamp body 13, the clamping surface 17 of the housing 5 , The drive element 10 rotates in the direction, which by the freewheel 9 is released.

Fällt entweder in dem in 5 skizzierten Betriebszustand oder in dem in 6 skizzierten Betriebszustand die Energieversorgung des Elektromotors 3 aus, so wird die Stellung des Klemmkörpers 13 nicht mehr durch den Zapfen 19 des Antriebselementes 10, sondern durch das Federelement 24 bestimmt. Es stellt sich somit, was die Stellung des Klemmkörpers 13 betrifft, der in 5 dargestellte Zustand ein. In diesem Zustand ist eine Verdrehung zwischen dem Antriebselement 10 und dem Gehäuse 5 nur noch in einer einzigen, freigegebenen Richtung, welche in 5 durch einen Pfeil innerhalb des Zapfens 19 angedeutet ist, möglich. Diese Drehung wird durch Kräfte bewirkt, welche über die Gaswechselventile des Verbrennungsmotors und die Nockenwelle 2 und weiter über das Stellgetriebe 4 auf die eingangsseitige Scheibe 11 des Stellgetriebes 4 wirken. Dank dieser ohne Energiezufuhr auf Seiten des Elektromotors 3 erfolgenden Stellvorgänge wird das Stellgetriebe 4 in definierter Richtung bis zu einer Notlaufposition verstellt. Verstellvorgänge in die Gegenrichtung sind dagegen durch den Freilauf 9 gesperrt.Falls either in the in 5 sketched operating state or in the in 6 sketched operating state, the power supply of the electric motor 3 off, then the position of the clamp body 13 no longer through the pin 19 of the drive element 10 but by the spring element 24 certainly. It thus arises what the position of the clamp body 13 concerns in 5 shown state. In this state is a rotation between the drive element 10 and the housing 5 only in a single, shared direction, which in 5 by an arrow inside the pin 19 is indicated, possible. This rotation is caused by forces acting on the gas exchange valves of the engine and the camshaft 2 and continue on the actuating gear 4 on the input-side disc 11 of the adjusting gear 4 Act. Thanks to this without power supply on the part of the electric motor 3 the actuating operations take place is the actuating gear 4 adjusted in a defined direction up to an emergency stop position. Adjustments in the opposite direction, however, by the freewheel 9 blocked.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: NockenwellenverstellerPhaser
22: Nockenwellecamshaft
33: Elektromotorelectric motor
44: Stellgetriebeactuating mechanism
55: Gehäusecasing
66: Antriebsscheibesheave
77: GetriebeeingangswelleTransmission input shaft
88th: ElektromotorwelleElectric motor shaft
99: Freilauffreewheel
1010: Antriebselementdriving element
1111: Scheibedisc
1212: Anschlusselementconnecting element
1313: Klemmkörperclamping bodies
1414: Verdickungthickening
1515: Ausnehmungrecess
1616: Klemmflächeclamping surface
1717: Klemmflächeclamping surface
1818: Aussparungrecess
1919: Zapfenspigot
2020: Armpoor
2121: Taschebag
2222: Stegweb
2323: Anschlagattack
2424: Federelement spring element
SWSW: Schwenkachseswivel axis

Claims

Camshaft adjuster (1) having an electric motor (3), a via an adjusting shaft (8) by the electric motor (3) operable, designed as a three-shaft transmission actuating gear (4), and one with the electric motor (3) and the actuating gear (4) cooperating switchable Freewheel (9), wherein the switchable freewheel (9) as frictionally engaged between a housing (5) of the adjusting gear (4) and the adjusting shaft (8) acting freewheel, characterized in that the freewheel (9) rotatably with the Adjusting shaft (8) connected drive element (10), a non-rotatably connected to an input shaft (7) of the adjusting gear (4) disc (11) which is limited to the drive element (10) rotatable and is designed as a spring-biased sprag freewheel.

Camshaft adjuster (1) to Claim 1 , characterized in that the freewheel (9) has a plurality of clamping bodies (13) which are each limited to a relative to the disc (11) fixed pivot axis (SW) are deflectable.

Camshaft adjuster (1) to Claim 2 , characterized in that the drive element (10) of the freewheel (9) has a plurality of pins (19) which each engage in a recess (18) of the disc (11) and for direct interaction with a respective clamping body (13) in a deactivated mode of the switchable freewheel (9) are provided.

Camshaft adjuster (1) to Claim 3 , characterized in that on the side of the clamping body (13), which - viewed in the circumferential direction of the freewheel (9) - the pin (19) faces away, a pocket (21) in the disc (11) is formed, in which a the sprag (13) is spring-loaded spring element (24) is received.

Camshaft adjuster (1) to Claim 4 , characterized in that the pocket (21) is bounded radially outwardly by a web (22) formed by the disc (11) and extending in the circumferential direction thereof, at the same time a stop (23) provided for cooperation with the clamping body (13) ).

Camshaft adjuster (1) to Claim 4 or 5 , characterized in that the pocket (21) in the axial direction of the disc (11) has a smaller extent than the recess (18), in which the pin (19) of the drive element (10) engages.

Camshaft adjuster (1) according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the freewheel (9) comprises at least three clamping body.

Camshaft adjuster (1) according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that a cylindrical clamping surface (17) of the freewheel (9) is formed by the housing (5) of the adjusting gear (4).