DE10116707A1

DE10116707A1 - Vorrichtung zur Relativverdrehung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10116707A1
Application number: DE10116707A
Authority: DE
Inventors: Martin Scheidt
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2002-10-10
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: DE10116707B4; US20030005899A1; US6505587B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Relativverdrehung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, welche im Wesentlichen aus einem über einen Ketten-, Riemen-Zahnradtrieb (5) mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Antriebsrad (4) und aus einem mit der Nockenwelle (3) der Brennkraftmaschine in Drehmoment-Übertragungsverbindung stehenden Elektromotor (7) besteht. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist der Elektromotor (7) direkt an einem Ende (8) der Nockenwelle (3) angeflanscht und als Primärantrieb der Nockenwelle (3) sowie als Stellantrieb zum Einstellen und Halten eines geregelten Nockenwellen-Verstellwinkels ausgebildet, während das Antriebsrad (4) mit einem definierten Verdrehspiel am anderen Ende (9) der Nockenwelle (3) beweglich befestigt und als Zwangssynchronisiereinrichtung des Elektromotors (7) innerhalb des Verdrehspiels sowie als Sekundärantrieb der Nockenwelle (3) vorgesehen ist. Dabei ist der Elektromotor (7) mit einem Drehzahlregler (10) verbunden, mit dem die Drehzahl des Elektromotors (7) gegenüber der Drehzahl des Antriebsrades (4) synchronisier- und veränderbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Relativverdrehung einer Nocken welle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine nach den ober begriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

Neben den bekannten hydraulischen Vorrichtungen zur Relativverdrehung ei ner Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine sind auch eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, bei denen die Relativverdre hung der Nockenwelle mit Hilfe von Elektromotoren erfolgt. Die elektrische Winkelverstellung der Nockenwelle hat sich dabei gegenüber der hydrauli schen Winkelverstellung insofern als vorteilhaft erwiesen, dass die benötigte elektrische Energie bereits vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht und auch von der Bereitstellung her nicht den Limitierungen eines Hydrauliksystems unterliegt. Besonders nachteilig an solchen Hydraulik systemen ist dabei die drehzahl- und temperaturabhängige Fördercharakteristik des hydraulischen Druckmittels, die bei geringen Drehzahlen der Brenn kraftmaschine und/oder bei niedrigen Temperaturen des Druckmittels nur eine relativ langsame Winkelverstellung der Nockenwelle zuläßt.

Eine für die elektrische Winkelverstellung gattungsbildende Vorrichtung zur Relativverdrehung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise durch die DE 198 07 315 A1 bekannt. Diese Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem über einen Kettentrieb mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Antriebsrad und aus einem mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine in Drehmoment-Übertra gungsverbindung stehenden elektrischen Stellmotor, wobei zwischen dem Stellmotor und der Nockenwelle ein Untersetzungs-Zahnradgetriebe angeord net ist. Dieses Zahnradgetriebe besteht wiederum aus einem an der Nocken welle befestigten Außenrotor mit Innenverzahnung und aus einem am Antriebs rad befestigten Innenrotor mit Außenverzahnung, wobei der Stellmotor, das Antriebsrad und der Innenrotor des Zahnradgetriebes eine Baueinheit bildet, die über den Außenrotor des Zahnradgetriebes mit der Nockenwelle in An triebsverbindung steht. Die Relativverdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle erfolgt dann durch eine dem Innenrotor des Zahnradgetriebes über den Stellmotor überlagerte Drehwinkelbewegung, die über den Außenrotor des Zahnradgetriebes auf die Nockenwelle untersetzt wird.

Diese an sich sehr vorteilhafte Lösung hat jedoch ebenso wie auch andere bekannte Lösungen, bei denen die Relativverdrehung der Nockenwelle durch ein zwischen einem Elektromotor und der Nockenwelle zwischengeschaltetes Planeten-, Exzenter- oder Schraubgetriebe und dergleichen erzeugt wird, den Nachteil, dass die verwendeten Untersetzungsgetriebe zur Vermeidung von aus den Wechselmomenten der Nockenwelle resultierenden nachteiligen Ge räuschen entweder sehr präzise ausgeführt oder mit zusätzlichen Spielaus gleichselementen versehen werden müssen und durch die somit zwangsläufig entstehende Erhöhung der Herstellungskosten für ein solches elektrisches Verstellsystem keine preiswerte Alternative mehr zu hydraulischen Verstell systemen darstellen. Darüber hinaus sind derartige Untersetzungsgetriebe zur Erreichung einer weitestgehenden Selbsthemmung zumeist mit hohen Unter setzungsverhältnissen ausgeführt, die in nachteiliger Weise auch die Zahn spiele im Getriebe vergrößert mit untersetzen und somit nur eine unpräzise Winkelverstellung der Nockenwelle ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Rela tivverdrehung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brenn kraftmaschine zu konzipieren, welche durch Ausbildung als elektrisches Ver stellsystem die Vorteile solcher Verstellsysteme aufweist und bei kostengünsti ger sowie funktionssicherer Ausführung sogleich die Nachteile eines zwischen einem Elektromotor und der Nockenwelle zwischengeschalteten Unterset zungsgetriebes vermeidet.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Ober begriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass der Elektromotor direkt oder über einen Zwischentrieb an einem Ende der Nockenwelle angeflanscht und als Primärantrieb der Nockenwelle sowie als Stellantrieb zum Einstellen und Hal ten eines geregelten Nockenwellen-Verstellwinkels ausgebildet ist, während das Antriebsrad mit einem definierten Verdrehspiel am anderen Ende der No ckenwelle beweglich befestigt und als Zwangssynchronisiereinrichtung des Elektromotor innerhalb des Verdrehspiels sowie als Sekundärantrieb der No ckenwelle vorgesehen ist. Dabei ist der Elektromotor zusätzlich mit einem Drehzahlregler verbunden, mit dem die Drehzahl des Elektromotors gegenüber der Drehzahl des Antriebsrades zum Einstellen und Halten eines geregelten Nockenwellen-Verstellwinkels synchronisier- und veränderbar ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist dabei das am anderen Ende der Nockenwelle befestigte Antriebsrad mit seiner Radnabe in einem Axiallager drehbar gelagert, dessen Lagerbegrenzungen einerseits durch einen durchmesserverringerten Absatz in der No ckenwelle und andererseits durch die umlaufende Randpartie einer drehfest an der Stirnseite des anderen Endes der Nockenwelle befestigten Ringscheibe gebildet werden. Diese Ringscheibe ist bevorzugt durch eine axiale Befesti gungsschraube zentral an der Stirnseite der Nockenwelle verschraubt und der art mit einer abgewinkelten Randpartie ausgebildet, dass sie hülsenartig das Ende der Nockenwelle umschließt und mit der Stirnseite ihrer Abwinkelung die Lagerbegrenzung des Axiallagers für das Antriebsrad bildet. Es ist jedoch auch möglich, die Ringscheibe ohne eine solche Abwinkelung ihrer Randpartie aus zubilden und/oder in anderer geeigneter Weise an der Stirnseite der Nocken welle zu befestigen. Zwischen der Ringscheibe und dem erwähnte Absatz in der Nockenwelle ist dann die Radnabe des Antriebsrades auf den druchmes serverringerten Teil der Nockenwelle drehbar gelagert, wobei es bei einem innerhalb eines Riementriebes angeordneten Antriebsrad noch von Vorteil ist, zwischen dessen Radnabe und der Nockenwelle zusätzlich eine Lagerbuchse zur Trockenschmierung anzuordnen.

Ein weiteres wesentliches Merkmal dieser das Antriebsrads der erfindungsge mäßen Vorrichtung axial fixierenden nockenwellenfesten Ringscheibe ist es, dass diese zusätzlich einen radialen Mitnehmersteg aufweist, der in eine kreis ringsegmentförmige Kammer in der Felge des Antriebsrades hineinragt. Die Summe der Winkel zwischen den als Anschlagflächen ausgebildeten Begren zungswänden dieser Kammer und den Seitenkanten des Mitnehmersteges ent spricht dabei dem definierten Verdrehspiel des Antriebsrades bzw. dem maxi malen Verstellwinkel der Nockenwelle, in dessen Bereich keine unzulässigen Steuerzeiten der von der Nockenwelle betätigten Gaswechselventile der Brennkraftmaschine auftreten können. Die Kammer für den Mitnehmersteg kann dabei als örtliche, durch Einprägen, Einformen oder dergleichen herge stellte Vertiefung oder auch als spanend oder spanlos hergestellter Durchbruch in der Felge des Antriebsrades ausgebildet sein.

Des weiteren zeichnet sich die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung dadurch auch, dass die für den Start der Brennkraftmaschine notwendige Basisposition der Nockenwelle je nach deren Ausführung als Einlass- oder Aus lassnockenwelle jeweils in Anschlagstellung des Mitnehmersteges der Ring scheibe an einer der beiden Begrenzungswände der Kammer im Antriebsrad festgelegt und durch ein aus einer bremsenden oder einer beschleunigenden Drehzahlregelung des Elektromotors gegenüber dem Antriebsrad resultieren des sowie zusätzlich auf den Mitnehmersteg wirkendes Haltemoment fixierbar ist. Bei einer Einlassnockenwelle entspricht diese Basisposition zumeist einer "späten" Steuerzeit der Gaswechselventile, die bei einer antriebsradseitig im Uhrzeigersinn drehenden Einlassnockenwelle durch eine gegenüber dem An triebsrad bremsende Drehzahlregelung des Elektromotors, durch welche der Mitnehmersteg an der Einlassnockenwelle an der entgegen der Drehrichtung des Antriebsrades angeordneten Begrenzungswand der Kammer im Antriebs rad anschlägt, fixiert werden kann. Die Basisposition einer Auslassnockenwelle entspricht dagegen zumeist einer "frühen" Steuerzeit der Gaswechselventile, welche bei einer ebenfalls antriebsradseitig im Uhrzeigersinn drehenden Aus lassnockenwellen durch eine gegenüber dem Antriebsrad beschleunigende Drehzahlregelung des Elektromotors, die ein Anschlagen des Mitnehmersteges an der Auslassnockenwelle an der in Drehrichtung des Antriebsrades angeord neten Begrenzungswand der Kammer im Antriebsrad bewirkt, fixiert werden kann. Dadurch kann vor allem beim Start der Brennkraftmaschine aber auch während der Nockenwellenverstellung im Betrieb der Brennkraftmaschine ein aus den Wechselmomenten der Nockenwelle resultierendes Klappern zwi schen dem Mitnehmersteg an der Nockenwelle und den Begrenzungswänden der Kammer im Antriebsrad wirksam vermieden werden.

In zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrich tung wird es schließlich noch vorgeschlagen, dem Drehzahlregler des Elektro motors eine elektronische Kontrolleinrichtung vorzuschalten, mit welcher unter Auswertung der Daten einer Einrichtung zur Positionserfassung der Kurbel welle und einer Einrichtung zur Positionserfassung der Nockenwelle sowie weiterer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine der Drehzahlregler des Elektromotors gesteuert werden kann. Der Drehzahlregler kann dabei als an sich bekanntes Potentiometer oder dergleichen ausgebildet sein, welches auf der Basis unterschiedlicher Bestromungen des Elektromotors unterschiedliche Drehzahlen an diesem bewirkt, während die Einrichtungen zur Positionserfas sung von Nockenwelle und Kurbelwelle bevorzugt als ebenfalls an sich be kannte Induktions- oder Fotosensoren ausgebildet sind, die mit entsprechend angeordneten Triggerscheiben an Nockenwelle und Kurbelwelle zusammen wirken. Die in der Kontrolleinrichtung erfassten weiteren Betriebsparameter werden dabei beispielsweise durch die Motorlast, die Motortemperatur und die Motordrehzahl gebildet, die zusammen mit den erfassten Positionen von No ckenwelle und Kurbelwelle ausgewertet und in ein entsprechendes Steuersig nal für den Drehzahlregler des Elektromotors umgewandelt werden. Durch die permanente Erfassung und Auswertung dieser Daten in der Kontrolleinrichtung ist es somit möglich, auf alle Betriebszustände der Brennkraftmaschine mit einer entsprechenden Veränderung der Drehzahl des Elektromotors und damit mit einer veränderten Winkelstellung der Nockenwelle zur Kurbelwelle zu rea gieren. Die Einstellung eines geregelten Nockenwellen-Verstellwinkels erfolgt dabei ausgehend von der Basisposition der Nockenwelle grundsätzlich derart, dass zunächst die Drehzahl der Nockenwelle zur Drehzahl des Antriebsrades synchronisiert wird, um von dieser Synchrondrehzahl aus durch Bremsen oder Beschleunigen des Elektromotors die Winkelverstellung der Nockenwelle ein zuleiten. Nach Erreichen des Verstellwinkels der Nockenwelle erfolgt dann erneut eine Synchronisierung der Drehzahl des Elektromotors gegenüber der Drehzahl des Antriebsrades und von dort aus die nächste Winkelverstellung der Nockenwelle, wobei in allen Stellungen des Mitnehmersteges außerhalb seiner Anschlagstellungen in der Kammer des Antriebsrades das Antriebsrad "leer" mitläuft.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur Relativverdrehung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine weist so mit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten elektromotorisch betriebenen Vorrichtungen den Vorteil auf, dass durch den direkten Antrieb der Nockenwelle mittels Elektromotor zur Winkelverstellung der Nockenwelle kein zwischen dem Elektromotor und der Nockenwelle zwischen geschaltetes Un tersetzungsgetriebe mehr notwendig ist. Da somit auch alle Aufwendungen und Maßnahmen zum Spielausgleich und zur Selbsthemmung innerhalb solcher Getriebe entfallen und das Antriebsrad der Nockenwelle zusätzlich als konven tionelles Ketten-, Riemen- oder Zahnrad ausgebildet werden kann, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vor allem erhebliche Kostenvorteile gegenüber den bekannten elektrischen Verstellsystemen auf und stellt zugleich auch eine preiswerte Alternative zu den bekannten hydraulischen Verstellsystemen dar. Darüber hinaus gewährleistet der direkte Antrieb der Nockenwelle über den Elektromotor jederzeit eine spielfreie präzisen Winkelverstellung der Nocken welle gegenüber der Kurbelwelle, wobei durch die mechanische Zwangssyn chronisierung der Nockenwelle über den Mitnehmersteg an der Nockenwelle und die Kammer im Antriebsrad zusätzlich sichergestellt ist, dass auch bei Stö rungen, beim Abschalten und beim Anlassen der Brennkraftmaschine keine unzulässigen Steuerzeiten der von der Nockenwelle betätigten Gaswechsel ventile auftreten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher er läutert und ist in den zugehörigen Zeichnung schematisch dargestellt. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Darstellung eines mit zwei obenliegenden No ckenwellen ausgebildeten Zylinderkopfes einer Brennkraftma schine mit an einer der Nockenwellen angeordneter erfindungs gemäß ausgebildeter Vorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Antriebsrad einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung;

Fig. 3 einen Querschnitt durch das an der Nockenwelle montierte An triebsrad einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus Fig. 1 geht deutlich der Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine mit zwei obenliegenden Nockenwellen 2, 3 hervor, von denen die konkret als Auslass nockenwelle ausgebildete Nockenwelle 3 mit einer Vorrichtung zur Relativver drehung der Nockenwelle 3 gegenüber der nicht näher dargestellten Kurbel welle der Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Diese Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Antriebsrad 4, welches über einen Riementrieb 5 mit dem Kurbelwellen-Riemenrad 6 der Brennkraftmaschine verbunden ist und aus einem Elektromotor 7, der mit der Nockenwelle 3 der Brennkraftmaschine in Drehmoment-Übertragungsverbindung steht.

Des weiteren ist Fig. 1 entnehmbar, dass der Elektromotor 7 erfindungsge mäß direkt an dem einen Ende 8 der Nockenwelle 3 angeflanscht ist und somit den Primärantrieb der Nockenelle 3 sowie den Stellantrieb zum Einstellen und Halten eines geregelten Nockenwellen-Verstellwinkels bildet, während das Antriebsrad 4 mit einem definierten Verdrehspiel am anderen Ende 9 der No ckenwelle 3 beweglich befestigt und innerhalb dieses Verdrehspiels als Zwangssynchronisiereinrichtung des Elektromotors 7 sowie als Sekundäran trieb der Nockenwelle 3 ausgebildet ist. Dabei ist der Elektromotor 7 zusätzlich mit einem Drehzahlregler 10 verbunden, mit dem die Drehzahl des Elektromo tors 7 zum Halten eines geregelten Nockenwellen-Verstellwinkels synchroni sierbar und zum Einstellen eines neuen Nockenwellen-Verstellwinkels verän derbar ist.

Die Fig. 2 und 3 zeigen darüber hinaus, dass das am anderen Ende 9 der Nockenwelle 3 befestigte Antriebsrad 4 zur Realisierung des Verdrehspiels mit seiner Radnabe 11 in einem Axiallager 12 drehbar gelagert ist, dessen Lager begrenzungen einerseits durch einen durchmesserverringerten Absatz 13 in der Nockenwelle 3 und andererseits durch die umlaufende Randpartie 14 einer drehfest an der Stirnseite der Nockenwelle 3 befestigten Ringscheibe 15 gebil det werden. In Fig. 3 ist dabei deutlich zu sehen, dass die Ringscheibe 15 durch eine axiale Befestigungsschraube 27 am anderen Ende 9 der Nockenwelle 3 verschraubt ist und in konkreter Ausführung eine abgewinkelte Rand partie 14 aufweist, die das andere Ende 9 der Nockenwelle 3 hülsenartig um schließt und mit ihrer Stirnseite eine der Lagerbegrenzungen des Axiallagers 12 für das Antriebsrad 4 bildet. Zur verbesserten Radiallagerung des in kon kretem Fall als Riemenrad ausgebildeten Antriebsrades 4 ist zwischen dessen Radnabe 11 und der Nockenwelle 3 noch zusätzlich eine ebenfalls in Fig. 3 angedeutete Lagerbuchse 26 angeordnet, die eine Trockenschmierung der bei Riementrieben von Schmierflüssigkeiten freizuhaltenden Lagerung des An triebsrades 4 gewährleistet.

Weiterhin ist aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, dass die Ringscheibe 15 an der Nockenwelle 3 zusätzlich einen radialen Mitnehmersteg 16 aufweist, der in eine kreisringsegmentförmige Kammer 17 in der Felge 18 des Antriebsrades 4 hineinragt. Diese Kammer 17 ist als örtliche Vertiefung in der Felge 18 des Antriebsrades 4 ausgebildet, die bei den dargestellten, aus einem Sinterstahl bestehenden Antriebsrad 4 bei dessen Herstellung mit eingeformt wurde. Die Segmentgröße der Kammer 17 und die Breite des Mitnehmersteges 16 ist da bei so gewählt, dass die Summe der in Fig. 2 sichtbaren Winkel zwischen den als Anschlagflächen für den Mitnehmersteg 16 ausgebildeten Begrenzungs wänden 19, 20 der Kammer 17 und den Seitenkanten 21, 22 des Mitnehmer steges 16 dem definierten Verdrehspiel des Antriebsrades 4 bzw. dem maxi malen Verstellwinkel der Nockenwelle 3 entspricht.

Anhand der Darstellung gemäß Fig. 2 ist schließlich auch ersichtlich, dass die vor allem für den Start der Brennkraftmaschine notwendige Basisposition der als Auslassnockenwelle ausgebildeten Nockenwelle 3 durch die Anschlagstel lung des Mitnehmersteges 16 der Ringscheibe 15 an der Begrenzungswand 19 der Kammer 17 im Antriebsrad 4 festgelegt ist, wobei diese Anschlagstellung des Mitnehmersteges 16 einer "frühen" Steuerzeit der von der Nockenwelle 3 betätigten Gaswechselventile der Brennkraftmaschine entspricht. In dieser Ba sisposition ist die Nockenwelle 3 durch ein aus einer beschleunigten Drehzahl regelung des Elektromotors 7 gegenüber dem Antriebsrad 4 zusätzlich auf den Mitnehmersteg 16 wirkendes Haltemoment fixierbar, um ein aus den Wechselmomenten der Nockenwelle 3 resultierendes Klappern des Mitnehmersteges 16 in der Kammer 17 beim Start der Brennkraftmaschine zu vermeiden. Die dafür erforderliche Drehzahlregelung des Elektromotors 7 wir dabei ebenso wie die zum Einstellen und Halten eines geregelten Nockenwellen-Verstellwinkels notwendige Drehzahlregelung durch eine dem Drehzahlregler 10 des Elektro motors 7 vorgeschaltete, in Fig. 1 lediglich angedeutete, elektronische Kon trolleinrichtung 23 gesteuert, welche ihrerseits, wie in Fig. 1 ebenfalls nur schematisch dargestellt, mit einer Einrichtung 24 zur Positionserfassung der Kurbelwelle und mit einer Einrichtung 25 zur Positionserfassung der Nocken welle 3 sowie mit weiteren nicht näher dargestellten Meßpunkten zu Erfassung verschiedener Betriebsparameter der Brennkraftmaschine verbunden ist. Von dieser elektronischen Kontrolleinrichtung 23 werden die von den Einrichtungen 24, 25 und den anderen Meßpunkten erfaßten Daten ausgewertet und in ein Signal umgewandelt, mit dem der Drehzahlregler 10 des Elektromotors 7 so gesteuert wird, dass die Nockenwelle 3 in allen Betriebszuständen der Brenn kraftmaschine eine optimierte Winkelstellung zur Kurbelwelle aufweist.

Bezugszahlenliste

1

Zylinderkopf

2

Nockenwelle

3

Nockenwelle

4

Antriebsrad

5

Riementrieb

6

Kurbelwellen-Riemenrad

7

Elektromotor

8

das eine Ende von

3

9

das andere Ende von

3

10

Drehzahlregler

11

Radnabe

12

Axiallager

13

Absatz

14

Randpartie

15

Ringscheibe

16

Mitnehmersteg

17

Kammer

18

Felge

19

Begrenzungswand

20

Begrenzungswand

21

Seitenkante

22

Seitenkante

23

Kontrolleinrichtung

24

Einrichtung

25

Einrichtung

26

Lagerbuchse

27

Befestigungsschraube

Claims

1. Vorrichtung zur Relativverdrehung einer Nockenwelle gegenüber einer Kur belwelle einer Brennkraftmaschine, im Wesentlichen bestehend aus:

- einem Antriebsrad (4), welches über einen Ketten-, Riemen- oder Zahn radtrieb (5) mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist,
- und einem Elektromotor (7), der mit der Nockenwelle (3) der Brennkraft maschine in Drehmoment-Übertragungsverbindung steht,

dadurch gekennzeichnet, dass

- der Elektromotor (7) direkt oder über einen Zwischentrieb an einem Ende (8) der Nockenwelle (3) angeflanscht und als Primärantrieb der Nocken welle (3) sowie als Stellantrieb zum Einstellen und Halten eines geregel ten Nockenwellen-Verstellwinkels ausgebildet ist,
- während das Antriebsrad (4) mit einem definierten Verdrehspiel am ande ren Ende (9) der Nockenwelle (3) beweglich befestigt und als Zwangssyn chronisiereinrichtung des Elektromotors (7) innerhalb des Verdrehspiels sowie als Sekundärantrieb der Nockenwelle (3) vorgesehen ist,
- wobei der Elektromotor (7) mit einem Drehzahlregler (10) verbunden ist, mit dem die Drehzahl des Elektromotors (7) gegenüber der Drehzahl des Antriebsrades (4) zum Einstellen und Halten eines geregelten Nocken wellen-Verstellwinkels synchronisier- und veränderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das am an deren Ende (9) der Nockenwelle (3) befestigte Antriebsrad (4) mit seiner Radnabe (11) in einem Axiallager (12) drehbar gelagert ist, dessen Lager begrenzungen einerseits durch einen durchmesserverringerten Absatz (13) in der Nockenwelle (3) und andererseits durch die umlaufende Randpartie (14) einer drehfest an der Stirnseite der Nockenwelle (3) befestigten Ring scheibe (15) gebildet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ring scheibe (15) zusätzlich einen radialen Mitnehmersteg (16) aufweist, der in eine kreisringsegmentförmige Kammer (17) in der Felge (18) des Antriebs rades (4) hineinragt, wobei die Summe der Winkel zwischen den als An schlagflächen ausgebildeten Begrenzungswänden (19, 20) der Kammer (17) und den Seitenkanten (21, 22) des Mitnehmersteges (16) dem definierten Verdrehspiel des Antriebsrades (4) bzw. dem maximalen Verstellwinkel der Nockenwelle (3) entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Start der Brennkraftmaschine notwendige Basisposition der Nockenwelle (3) je nach deren Ausführung als Einlass- oder Auslassnockenwelle jeweils in Anschlagstellung des Mitnehmersteges (16) der Ringscheibe (15) an einer der beiden Begrenzungswände (19, 20) der Kammer (17) im Antriebsrad (4) festgelegt und durch ein aus einer bremsenden oder beschleunigenden Drehzahlregelung des Elektromotors (7) gegenüber dem Antriebsrad (4) zu sätzlich auf den Mitnehmersteg (16) wirkendes Haltemoment fixierbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreh zahlregler (10) des Elektromotors (7) mit einer elektronischen Kontrollein richtung (23) verbunden ist, mit welcher unter Auswertung der Daten einer Einrichtung (24) zur Positionserfassung der Kurbelwelle und einer Einrich tung (25) zur Positionserfassung der Nockenwelle (3) sowie weiterer Be triebsparameter der Brennkraftmaschine der Drehzahlregler (10) des Elekt romotors (7) steuerbar ist.