DE102008031976A1

DE102008031976A1 - Phasenstellanordnung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008031976A1
Application number: DE102008031976A
Authority: DE
Inventors: Jochen Auchter; Matthias Friedrichs; Mike Kohrs
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2010-01-14
Also published as: WO2010003746A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Phasenstellanordnung einer Brennkraftmaschine, mit einer Phasenstelleinrichtung, welche ein mit einer ersten Welle in Antriebsverbindung stehendes und ein drehfest mit einer zweiten Welle verbundenes Abtriebsteil, sowie einen zwischen An- und Abtriebsteil geschalteten Stellmechanismus, durch den ein Drehmoment vom An- zum Abtriebsteil übertragen und eine Phasenlage zwischen An- und Abtriebsteil eingestellt werden kann, umfasst, wobei die Phasenstelleinrichtung über eine Mehrzahl Kopplungseinrichtungen mit der Brennkraftmaschine wirkgekoppelt ist, und wobei die Kopplungseinrichtungen so ausgebildet sind, dass wahlweise eine elektrische Phasenstelleinrichtung oder eine hydraulische Phasenstelleinrichtung mit der Brennkraftmaschine koppelbar sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und betrifft eine Phasenstellanordnung mit einer austauschbaren Phasenstelleinrichtung einer Brennkraftmaschine.
Stand der Technik
In Brennkraftmaschinen werden Gaswechselventile durch die Nocken einer von einer Kurbelwelle angetriebenen Nockenwelle mechanisch betätigt. Über eine Änderung der relativen Drehwinkellage (Phasenlage) zwischen Nocken- und Kurbelwelle kann auf die durch Anordnung und Form der Nocken vorgegebenen Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile Einfluss genommen werden, wodurch eine Reihe vorteilhafter Effekte erreicht werden können, wie eine Verminderung des Schadstoffausstoßes, eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs und eine Erhöhung von Wirkungsgrad, Maximaldrehmoment und Maximalleistung der Brennkraftmaschine.
Eine Änderung der Phasenlage zwischen Kurbel- und Nockenwelle wird in modernen Brennkraftmaschinen durch den Einsatz von Nockenwellenverstellern erreicht, welche den Fachleuten auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik als solche hinlänglich bekannt und in der einschlägigen Patentliteratur ausführlich beschrieben sind.
Allgemein umfassen Nockenwellenversteller ein mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehendes Antriebsteil, ein nockenwellenfestes Abtriebsteil und einen zwischen An- und Abtriebsteil geschalteten Stellmechanismus, welcher das Drehmoment vom An- auf das Abtriebsteil überträgt und eine Verstellung und Fixierung der Phasenlage zwischen diesen beiden ermöglicht. Hydraulische Nockenwellenversteller sind beispielsweise in den Druckschriften DE 20 2005 008 264 U1 , EP 1596040 A2 , DE 10 2005 013 141 A1 und DE 19908934 A1 der Anmelderin eingehend beschrieben. Elektrische Nockenwellenversteller sind beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 2006/074736 A1 und der deutschen Patentanmeldung DE 10224446 A1 der Anmelderin gezeigt.
In der Regel unterscheiden sich Nockenwellenversteller in Abhängigkeit des zu Grunde liegenden Wirkprinzips deutlich voneinander. So benötigen hydraulische Nockenwellenversteller beispielsweise eine bessere Druckmittelversorgung als elektrische Nockenwellenversteller, so dass die Leitungen zur Speisung mit Hydraulikfluid entsprechend groß dimensioniert werden müssen, verbrauchen andererseits jedoch eine geringere elektrische Leistung als elektrische Nockenwellenversteller, so dass die elektrischen Leitungen entsprechend geringer bemessen werden können. Zudem befindet sich das Antriebsrad zur Antriebskopplung mit der Kurbelwelle aufgrund der verschiedenen Wirkprinzipien gewöhnlich an verschiedenen axialen Positionen. Weitere Unterschiede zwischen hydraulischen und elektrischen Nockenwellenverstellern sind typischer Weise verschiedene elektrische und hydraulische Anschlüsse und verschiedene Bauraumanforderungen. Da die Schnittstellen zur Anbindung der Nockenwellenversteller an die Brennkraftmaschine verschieden sind, hat dies in der Praxis zur Folge, dass in einer Brennkraftmaschine hydraulische und elektrische Nockenwellenversteller nicht ohne die Verwendung von den jeweiligen Nockenwellenverstellern zugeordneten Teilesätzen verbaut werden können. In der industriellen Serienfertigung geht ein wahlfreier Austausch von hydraulischen und elektrischen Nockenwellenverstellern somit mit einem erheblichen Mehraufwand in Entwicklung, Fertigung und Logistik einher.
Aufgabe der Erfindung
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Phasenstellanordnung einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, die in einfacher Weise einen Austausch elektrischer und hydraulischer Phasenstelleinrichtungen ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Phasenstellanordnung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Phasenstellanordnung einer Brennkraftmaschine gezeigt. Sie umfasst eine Phasenstelleinrichtung, beispielsweise einen Nockenwellenversteller, der mit einem Antriebsteil über ein Antriebsrad mit einer ersten Welle, beispielsweise eine Kurbelwelle, in Antriebsverbindung steht und mit einem Abtriebsteil mit einer zweiten Welle, beispielsweise eine Nockenwelle, drehfest verbunden ist. Über einen zwischen An- und Abtriebsteil geschalteten Stellmechanismus kann ein Drehmoment vom An- zum Abtriebsteil übertragen und eine Phasenlage zwischen An- und Abtriebsteil eingestellt werden. Erfindungsgemäß ist die Phasenstelleinrichtung über eine Mehrzahl Kopplungseinrichtungen (Schnittstellen) mit der Brennkraftmaschine funktionell und/oder strukturell gekoppelt, wobei die Kopplungseinrichtungen so ausgebildet sind, dass wahlweise eine elektrische Phasenstelleinrichtung oder eine hyd raulische Phasenstelleinrichtung mit der Brennkraftmaschine koppelbar sind. Die Erfindung ermöglicht somit erstmals einen einfachen Austausch von elektrischen und hydraulischen Nockenwellenverstellern in einer selben Brennkraftmaschine, ohne dass verschiedene Teilesätze zur Anpassung der Kopplungseinrichtungen bereit gehalten werden müssen, wodurch Zeit und Kosten in der industriellen Serienfertigung eingespart werden können.
Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung ist zur Formung einer Kopplungseinrichtung ein Teil der Anordnung, gewählt aus der Phasenstelleinrichtung und der zweiten Welle, mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden, ersten Passform versehen und das jeweils andere Teil mit einer hierzu komplementären, in axialer Richtung sich erstreckenden, zweiten Passform versehen, wobei in montierter Position der Phasenstelleinrichtung an der zweiten Welle die erste axiale Passform in die zwei axiale Passform eindringt, derart, dass durch Ineinanderfügen der beiden Passformen eine wählbare radiale und/oder axiale Position des Phasenstelleinrichtung relativ zur zweiten Welle festgelegt ist. Zu diesem Zweck kann die Phasenstelleinrichtung einen axialen Ringbund und die zweite Welle eine axiale Ausnehmung aufweisen, wobei der axiale Ringbund in montierter Position der Phasenstelleinrichtung so in die erste axiale Ausnehmung eindringt, dass die Phasenstelleinrichtung in gewünschter Weise eine wählbare radiale und/oder axiale Position relativ zur zweiten Welle einnimmt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung weisen zum Zwecke der Formung einer Kopplungseinrichtung die Phasenstelleinrichtung eine erste axiale Anlagefläche und die zweite Welle eine zweite axiale Anlagefläche auf, wobei die beiden axialen Anlageflächen in montierter Position der Phasenstelleinrichtung zur gegenseitigen Anlage gelangen, derart, dass die Phasenstelleinrichtung eine wählbare axiale Position relativ zur zweiten Weile einnimmt. Zu diesem Zweck können der Ringbund und die axiale Aufnahme jeweils mit einer axialen Anlagefläche versehen sein, wobei der Ringbund in montierter Position der Phasenstelleinrichtung so in die axiale Aus nehmung eintaucht, dass die beiden Anlageflächen in gewünschter Weise zur gegenseitigen Anlage gelangen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung ist die hydraulische Phasenstelleinrichtung oder alternativ die elektrische Phasenstelleinrichtung mittels eines Verstelladapters, welcher geeignet ist, eine axiale Position eines Antriebsrads der Phasenstelleinrichtung so zu verstellen, dass es in Antriebsverbindung zur ersten Welle bringbar ist, an der zweiten Welle drehfest montierbar.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung sind die elektrische Phasenstelleinrichtung und die hydraulische Phasenstelleinrichtung mittels wenigstens eines gleichen Befestigungselements an der zweiten Welle drehfest montierbar. Alternativ hierzu können die elektrische Phasenstelleinrichtung und die hydraulische Phasenstelleinrichtung mittels wenigstens eines verschiedenen Befestigungselements unter Zuhilfenahme eines Befestigungsadapters zur Anpassung der Befestigungselemente an der zweiten Welle drehfest montierbar sein.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung sind die elektrische Phasenstelleinrichtung und die hydraulische Phasenstelleinrichtung an einen gleichen hydraulischen Kreislauf anschließbar.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung sind die elektrische Phasenstelleinrichtung und die hydraulische Phasenstelleinrichtung an einen gleichen elektrischen Kreislauf anschließbar.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung sind die elektrische Phasenstelleinrichtung und die hydraulische Phasenstelleinrichtung an ein selbes Steuergerät zur Steuerung der Phasenstelleinrichtung anschließbar. Hierbei kann das Steuergerät mit Steuermodulen versehen sein, welche so eingerichtet sind, dass sie spezifisch für die elektrische Phasenstelleinrichtung oder die hydraulische Phasenstelleinrichtung Steuerfunktio nen ausführen können. Bei einer Ansteuerung über ein selbes Steuergerät kann der Elektromotor der elektrischen Phasenstelleinrichtung eine Kommutierungseinheit (einschließlich Logikschaltung) enthalten. Alternativ kann eine solche Kommutierungseinheit im Steuergerät oder als separates Bauteil im elektrischen Kreis enthalten sein.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung benötigen die elektrische Phasenstelleinrichtung und die hydraulische Phasenstelleinrichtung einen zumindest annähernd gleichen Bauraum in der Brennkraftmaschine.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung umfasst diese ein in einem Stellgliedgehäuse aufgenommenes Stellglied, durch das ein Drehmoment von der ersten Welle auf die zweite Welle übertragen und eine Phasenlage zwischen diesen beiden verstellt werden kann, sowie einen mit dem Stellglied zur Verstellung der Phasenlage in Wirkverbindung stehenden, am Stellgliedgehäuse angebrachten Aktuator (Steller), wobei ein Teil, gewählt aus Stellgliedgehäuse und Aktuator mit einer ersten, sich in axialer Richtung erstreckenden Passform versehen ist und das jeweils andere Teil mit einer hierzu komplementären zweiten, sich in axialer Richtung erstreckenden Passform versehen ist, wobei in montierter Position der Phasenstelleinrichtung die erste axiale Passform in die zwei axiale Passform eindringt, so dass der Aktuator eine wählbare radiale und/oder axiale Position relativ zum Stellgliedgehäuse einnimmt. Zu diesem Zweck kann der Aktuator einen axialen Ringbund und das Stellgliedgehäuse eine axiale Ausnehmung aufweisen, wobei der Ringbund in montierter Position des Aktuators so in die axiale Ausnehmung eindringt, dass der Aktuator eine wählbare radiale und/oder axiale Position relativ zum Stellgliedgehäuse einnimmt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung weist der Aktuator eine erste axiale Anlagefläche und das Stellgliedgehäuse eine zweite axiale Anlagefläche auf, wobei die beiden axialen Anlageflächen in montierter Position des Aktuators zur gegenseitigen Anlage gelangen, so dass der Aktuator eine wählbare axiale Position relativ zum Stellgliedgehäuse einnimmt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung sind der Ringbund und die axiale Aufnahme jeweils mit einer axialen Anlagefläche versehen, wobei der Ringbund in montierter Position des Aktuators so in die axiale Ausnehmung eintaucht, dass die beiden Anlageflächen zur gegenseitigen Anlage gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Gleiche bzw. gleich wirkende Elemente sind mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen:
1 in einer schematischen perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung mit einem hydraulischen Nockenwellenversteller mit Zentralventil;
2 in einer weiteren schematischen perspektivischen Ansicht in Axialrichtung die Phasenstellanordnung von 1;
3 in einer schematischen Schnittdarstellung gemäß Linie A-A von 2 die Phasenstellanordnung von 1;
4 in einer schematischen perspektivischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Phasenstellanordnung mit einem elektrischen Nockenwellenversteller;
5 in einer weiteren schematischen perspektivischen Ansicht in Axialrichtung die Phasenstellanordnung von 4;
6 in einer schematischen Schnittdarstellung gemäß Linie A-A von 5 die Phasenstellanordnung von 4;
7 in einer schematischen Schnittdarstellung eine Variante zur Dichtung des Kettenkastens der Phasenstellanordnung von 6.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 3 ist eine insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnete Phasenstelleinrichtung dargestellt. Die Phasenstelleinrichtung umfasst einen stirnseitig an einem freien Ende einer Nockenwelle 3 montierten hydraulischen Nockenwellenversteller 2 einer nicht weiters dargestellten Brennkraftmaschine. Die am Zylinderkopf 24 (bzw. einem zylinderkopffesten Bauteil) drehbar gelagerte Nockenwelle 3 ist mit einer Mehrzahl Nocken 31 zur Betätigung nicht dargestellter Gaswechselventile der Brennkraftmaschine versehen. Wie üblich dient der Nockenwellenversteller 2 zum Verstellen einer relativen Drehwinkellage (Phasenlage) zwischen einer nicht gezeigten Kurbelwelle und der Nockenwelle 3.
Der hydraulische Nockenwellenversteller 2 ist in Form eines Flügelzellenverstellers ausgebildet, mit einem als Antriebsteil dienenden Stator 4, der über ein Kettenrad 5 mit der Kurbelwelle über einen nicht dargestellten Kettentrieb in Antriebsverbindung steht (Kopplungseinrichtung zur Antriebskopplung des Nockenwellenverstellers 2 mit der Brennkraftmaschine). In einem zentralen Hohlraum des Stators 4 ist ein konzentrischer Rotor 6 angeordnet, der durch eine in eine stufenförmige Ausnehmung 12 der Nockenwelle 3 eingeschraubte Zentralschraube 7 drehfest an der Stirnseite der Nockenwelle 3 befestigt ist. Die Zentralschraube 7 ist der hydraulische Teil eines Steuerventils, dessen Gehäuse die Funktion einer Schraube übernimmt. Der Rotor 6 wird durch einen Schraubenkopf 32 der Zentralschraube 7 gegen eine Stirnfläche 14 der Nockenwelle 3 geklemmt (Kopplungseinrichtung zur Befestigung des Nockenwellenverstellers 2 an der Brennkraftmaschine). Der Stator 2 kann über den Kettentrieb synchron mit der Kurbelwelle gedreht werden, wodurch die Arbeits- bzw. Antriebsrichtung der Nockenwelle 3 festgelegt wird.
Der Stator 4 ist drehbar auf dem Rotor 6 gelagert. Zudem ist der Stator 4 mit mehreren radialen Ausnehmungen versehen, die jeweils durch einen radial auswärts ragenden Flügel des Rotors 6 in ein Paar gegeneinander wirkender Druckkammern (Druckkammern A, B) geteilt werden, was in den Figuren nicht näher dargestellt. In die Druckkammern münden jeweils Druckmittelleitungen 21, durch welche Druckmittel (z. B. Hydrauliköl) zugeführt oder abgeleitet werden kann. Durch gezielte Beaufschlagung mit Druckmittel kann zwischen jedem Druckkammerpaar ein Druckgefälle aufgebaut werden, wodurch eine Änderung der Phasenlage des Rotors 6 zum Stator 4 bewirkt wird. Zudem können Rotor 6 und Stator 4 hydraulisch verspannt werden. Der Stator 4 formt ein den Rotor 6 druckdicht kapselndes Gehäuse mit zwei axialen Seitenplatten, eine der Nockenwelle 3 anliegende erste Dichtplatte 8 und eine von der Nockenwelle weiter entfernte zweite Dichtplatte 9.
Der Rotor 6 ist an seiner der Nockenwelle 3 zugewandten Seite mit einem axialen Ringbund 10 versehen, der in eine ringförmige Ausnehmung 11 der Nockenwelle 3 mit radialer Passung greift, wodurch der Nockenwellenversteller 2 zur Nockenwelle 3 radial zentriert wird (Kopplungseinrichtung zur radialen Kopplung zwischen Nockenwellenversteller und Nockenwelle). Der Rotor 6 ist weiterhin mit einer axialen Rotorstirnfläche 13 versehen, die in montiertem Zustand des Nockenwellenverstellers 2 zur Anlage gegen eine Nockenwellenstirnfläche 14 gelangt, wodurch die axiale Lage des Nockenwellenverstellers 2 relativ zur Nockenwelle 3 und insbesondere die axiale Lage des Kettenrads 5 festgelegt wird (Kopplungseinrichtung zur axialen Kopplung zwischen Nockenwellenversteller und Nockenwelle). Zudem werden durch die Rotorstirnfläche 13 und Nockenwellenstirnfläche 14 Reibflächen zur drehfesten Verbindung von Rotor 6 und Nockenwelle 3 geschaffen (Kopplungseinrichtung zur Reibungskopplung zwischen Nockenwellenversteller und Nockenwelle).
Über radiale Ölleitungen 15, die jeweils in die stufenförmige Ausnehmung 12 der Nockenwelle 3 münden, können die Druckkammern des Rotors 6 durch ein Steuerventil 16 mit Drucköl versorgt werden, um den Rotor 6 und den Stator 4 hydraulisch zu verspannen bzw. deren Phasenlage zu ändern (Kopplungseinrichtung zur hydraulischen Kopplung von Nockenwellenversteller und Brennkraftmaschine). Eine Steuerung des Steuerventils 16 erfolgt durch einen auf einen Steuerkolben 17 des Steuerventils 16 mittels eines Ankers 20 einwirkenden Elektromagneten 18, der über einen Elektroanschluss (Stecker) 19 bestromt werden kann (Kopplungseinrichtung zur elektrischen Kopplung von Nockenwellenversteller und Brennkraftmaschine).
Der Elektromagnet 18 ist an einem axialen Deckel 22 eines als Gehäuse für den Nockenwellenversteller 2 dienenden Kettenkasten 23 angebracht. Der Kettenkasten 23 ist am Zylinderkopf 24 der Brennkraftmaschine befestigt. Der Elektromagnet 18 ist zu diesem Zweck mit einem Eckwinkel 29 in eine vom Deckel 22 geformte Durchbrechung 25 eingefügt, wobei eine Radialfläche 26 des Eckwinkels zur Anlage gegen die Innenumfangswand der Durchbrechung 25 gelangt, wodurch der Elektromagnet relativ zum Kettenkasten 23 und somit zur Nockenwelle 3 zentriert wird (Kopplungseinrichtung zur Zentrierung des Elektromagneten relativ zum Kettenkasten). Zudem gelangt eine Axialfläche 27 des Eckwinkels 29 zur Anlage gegen eine axiale Stirnfläche 30 des Deckels 22, wodurch eine axiale Position des Elektromagneten 18 relativ zum Kettenkasten 23 und somit zur Nockenwelle 3 festgelegt wird (Kopplungseinrichtung zur axialen Ausrichtung des Elektromagneten relativ zum Kettenkasten).
In den 4 bis 7 ist eine weitere, insgesamt mit der Bezugszahl 1' bezeichnete Phasenstellanordnung dargestellt, welche sich von der in den 1 bis 3 dargestellten Phasenstellanordnung 1 lediglich dadurch unterscheidet, dass der hydraulische Nockenwellenversteller 2 durch einen elektrischen Nockenwellenversteller 33 ersetzt wurde.
Der elektrische Nockenwellenversteller 33 wird von einem als Elektromotor 34 ausgebildeten Aktuator über eine Kupplungswelle 36 betätigt, wobei eine Drehzahl der Kupplungswelle 36 über den Elektromotor 3 geregelt werden kann. Anstelle eines Elektromotors 3 wäre es gleichermaßen möglich, eine elektrische bzw. mechanische Bremse vorzusehen. Der elektrische Nockenwellenversteller 33 ist hier beispielsweise mit einem in Form eines Taumelscheibengetriebes ausgebildeten Dreiwellengetriebe versehen, was in den Figuren nicht näher dargestellt ist. Wie dem Fachmann bekannt ist, umfasst ein solches Taumelscheibengetriebe zwei Kegelräder, von denen das erste Kegelrad 39 in 6 gezeigt ist, sowie ein zwischen den Kegelrädern angeordnetes Taumelrad. Das Taumelrad ist unter einem definierten Anstellwinkel zu den beiden Kegelrädern auf einer mit der Kupplungswelle 36 gekuppelten Verstellwelle gelagert und kämmt mit den beiden Kegelrädern jeweils nur in einem bestimmten Winkelbereich, der von einem Anstellwinkel der Taumelscheibe abhängt. Wird von der Kurbelwelle auf das Kettenrad 5 ein Drehmoment übertragen, dreht das über Befestigungsschrauben drehfest mit dem Kettenrad 5 verbundene zweite Kegelrad mit und das Drehmoment des zweiten Kegelrads wird über die Taumelscheibe auf das erste Kegelrad und somit auf die Nockenwelle übertragen. Durch Drehen der Kupplungswelle 36 mit geeigneter Drehzahl kann eine Phasenlage zwischen Nocken- und Kurbelwelle gehalten oder verstellt werden.
Zur Übertragung des Drehmoments vom Kettenrad 5 auf die Nockenwelle 3 ist das erste Kegelrad 39 mittels der innerhalb der stufenförmigen Ausnehmung 12 mit der Nockenwelle 3 verschraubten Zentralschraube 7 drehfest mit der Nockenwelle 3 verbunden (Kopplungseinrichtung zur Befestigung des Nockenwellenverstellers an der Nockenwelle). Das erste Kegelrad 39 wird hierbei – unter Zwischenschaltung eines (optionalen) Klemmrings 40 – durch den Schraubenkopf 32 der Zentralschraube 7 gegen die Stirnfläche 14 der Nockenwelle 3 geklemmt.
Das erste Kegelrad 39 ist an seiner der Nockenwelle 3 zugewandten Seite mit einem axialen Ringbund 10 versehen, der in die ringförmige Ausnehmung 11 der Nockenwelle 3 mit radialer Passung greift, wodurch der Nockenwellenversteller 33 zur Nockenwelle 3 zentriert wird (Kopplungseinrichtung zur Zentrierung des Nockenwellenverstellers relativ zur Nockenwelle). Das erste Kegelrad 39 ist weiterhin mit einer axialen Stirnfläche 13 versehen, die in montiertem Zustand des Nockenwellenverstellers 33 zur Anlage gegen die Nockenwellenstirnfläche 14 gelangt, wodurch die axiale Lage des Nockenwellenverstellers 33 relativ zur Nockenwelle 3 und die axiale Lage des Kettenrads 5 festgelegt wird (Kopplungseinrichtung zur axialen Bestimmung des Nockenwellenverstellers relativ zur Nockenwelle). Zudem werden durch die Stirnfläche 13 und Nockenwellenstirnfläche 14 Reibflächen zur drehfesten Verbindung von erstem Kegelrad 39 und Nockenwelle 3 geschaffen (Kopplungseinrichtung zur Reibungskopplung zwischen Nockenwellenverstellers und Nockenwelle).
Über radiale Ölleitungen 15, die jeweils in die stufenförmige Ausnehmung 12 der Nockenwelle 3 münden, kann das Taumelscheibengetriebe des elektrischen Nockenwellenverstellers 33 mit Drucköl versorgt werden, wobei dem Taumelscheibengetriebe über eine nicht dargestellte Drosselbohrung Drucköl zugeführt wird (Kopplungseinrichtung zur hydraulischen Anbindung des Nockenwellenverstellers an die Brennkraftmaschine).
Der Elektromotor 36 ist in der Durchbrechung 25 des Kettenkastens 23 befestigt, zu welchem Zweck der Elektromotor 34 mit einem Einsatzstück 37 verbunden ist, dessen Radialfläche passgenau in die Innenumfangsfläche der Durchbrechung 25 eingefügt werden kann, um den Elektromotor relativ zum Kettenkasten 23 und somit zur Nockenwelle 3 zu zentrieren (Kopplungseinrichtung zur radialen Zentrierung des Elektromotors relativ zur Nockenwelle). Am Einsatzstück 37 ist ein Ringflansch 38 befestigt, dessen Axialfläche 27 zur Anlage gegen die Stirnfläche 30 des Deckels 22 gelangt, wodurch der Elektromotor 34 in seiner axialen Position relativ zum Kettenkasten 23 und somit zur Nockenwelle 3 festgelegt wird (Kopplungseinrichtung zur axialen Bestimmung des Aktuators relativ zur Nockenwelle). Über einen zwischen dem Einsatzstück 37 und der Durchbrechung 25 angebrachten O-Ring 28 kann Dichtigkeit des Kettenkastens 23 erreicht werden. Über einen Elektroanschluss 19 kann der Elektromotor 34 bestromt werden (elektrische Koppeleinrichtung). 7 zeigt eine Variante zur Herstellung der Öldichtigkeit des Kettenkastens 23, bei welcher der O-Ring 28 – entsprechend der Anordnung von 3 – in einer Dreiecksnut aufgenommen ist.
In den beiden Phasenstelleinrichtungen 1, 1' können der hydraulische Nockenwellenversteller 2 und der elektrische Nockenwellenversteller 33 wahlweise ausgetauscht werden, ohne dass hierzu besondere Vorkehrungen zu treffen sind, da die jeweiligen Koppeleinrichtungen zur funktionellen und/oder strukturellen Kopplung zwischen Nockenwellenversteller und Brennkraftmaschine einander angepasst ist. So ist eine axiale Lage des Kettenrads 5 in beiden Nockenwellenverstellern 2, 33 so gewählt, dass dieses im eingebauten Zustand mittels eines Kettentriebs in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle gebracht werden kann. Die Geometrie des Kettenrads 5 der beiden Nockenwellenversteller 2, 33 ist hierbei gleich. Eine einfache räumliche Positionierung der Nockenwellenversteller bzw. von deren Kettenrad 5 kann über den in die ringförmige Ausnehmung 11 der Nockenwelle 3 greifenden axialen Ringbund 10 von Rotor 6 bzw. erstem Kegelrad 39 und die jeweiligen axialen Anlageflächen erreicht werden. Alternativ hierzu, für den Fall, dass das Kettenrad 5 in den beiden Nockenwellenverstellern eine verschiedene axiale Lage einnehmen würde, wäre die Verwendung eines Adapters denkbar, welcher zwischen der Nockenwellenstirnfläche 14 und der Stirnfläche 13 von Rotor 6 bzw. erstem Kegelrad 39 verklemmt wird. Gleichermaßen kann bei den beiden Nockenwellenverstellern 2, 33 auf eine gleiche Druckölversorgung auf Basis der radialen Ölleitungen 15 zurückgegriffen werden, was insbesondere durch eine Drosselbohrung zur Ölversorgung des Taumelscheibengetriebes beim elektrischen Nockenwellenversteller 33 gewährleistet ist. Wesentlich hierbei ist, dass die Phasenstellanordnung so ausgelegt ist, dass eine hinreichende Ölversorgung des hydraulischen Nockenwellenverstellers 2 sichergestellt ist. Ebenso können beide Nockenwellenversteller 2, 33 über die elektrischen Anschlüsse 19 an eine selbe elektrische Versorgung angeschlossen werden, wobei wesentlich ist, dass die elektrische Versorgung (insbesondere hinsichtlich der benötigten Leitungsdurchmesser) so ausgelegt ist, dass eine hinreichende elektrische Versorgung des elektrischen Nockenwellenverstellers 33 sichergestellt ist. Der hydraulische Nockenwellenversteller 2 und der elektrische Nockenwellenversteller 33 benötigen in etwa denselben Bauraum.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung:
Der erfindungsgemäßen Lösung liegen Maßnahmen zugrunde, durch die die Schnittstellen zweier oder mehrerer Phasenstelleinrichtungen zum Verändern von Öffnungs- und Schließzeitpunkten der Gaswechselventile im Verbrennungsmotor soweit vereinheitlicht werden, dass ein Wechsel zwischen diesen an ein und demselben Verbrennungsmotor bzw. ähnlichen Verbrennungsmotoren ohne signifikante Änderungen im Design des Verbrennungsmotors oder dessen Komponenten erfolgen kann. Für die Umsetzung eines solchen Austauschkonzepts müssen u. a. die folgenden Merkmale eine Harmonisierung erfahren: Geometrie zum Zentrieren und axialen Bestimmen des Stellglieds; Geometrie zum Zentrieren und axialen Bestimmen des Stellers; Befestigungsmechanismen; Anschlussgeometrie zum Antriebsrad (Ketten-, Riemen-, Stirnrad im Steuertrieb); Anschlussgeometrie bzw. Antriebselemente am Stellglied für Nebenaggregate (z. B. Öl-, Benzin-, Vakuumpumpe); Bereitstellung der für die Verstellung benötigten Energie; Montageanforderungen; Anforderungen hinsichtlich Medien-, Öl- und Umgebungstemperaturen, sowie Lebensdauer; elektrische Anschlüsse (Stecker); Signal-, Sensor und Reglerumgebung; hydraulische Anschlüsse; Bauraumanforderungen.
Das Anpassen der Schnittstellen kann stattfinden, indem (i) die Phasenstelleinrichtung und Schnittstellen am Verbrennungsmotor entsprechend angepasst werden, so dass diese direkt ausgetauscht werden können, oder indem (ii) Zwischenadapter verwendet werden, wobei diese so gestaltet sein können, dass für die jeweilige Phasenstelleinrichtung ein Satz Adapter vorliegt oder nur bei einem Wechsel auf das jeweils andere System ein Adapter/Adaptersatz erforderlich ist, wobei insbesondere bei den Steckern und bei der Elektronik ein modularer Aufbau des Steuergeräts oder der Stecker sinnvoll sein kann.
A) Geometrie zum Zentrieren und axialen Bestimmen des Stellglieds
Das Stellglied wird radial beispielsweise durch einen Zentrierbund am Stellglied und eine entsprechende Ausnehmung in der Nockenwelle bestimmt. Eine Negativform ist ebenso möglich, wie auch andere Formen zur radialen Bestim mung (z. B. Konus, Keilwellen, abgeflachte oder polygonförmige Wellen). Die axiale Ausrichtung erfolgt über zwei korrespondierende Wellen am Stellglied und an der Nockenwelle. Diese sind beispielsweise planar ausgeführt, wobei auch andere Formen denkbar sind (z. B. Kegel, leicht konkav/konvexe Flächen). Die axiale Position dieser Flanschflächen bestimmt die Lage der Kettenspur (bzw. Riemen oder Mitte Stirnrad) zu einer Bezugsfläche an der Nockenwelle. Die Raumausrichtung kann durch die axiale oder radiale Ausrichtung oder durch eine Kombination aus beiden erfolgen. Im Rahmen der Austauschbarkeit sollen die Elemente zur Axial-, Raum- und radialen Ausrichtung vereinheitlicht werden, so dass sich die Stellglieder unterschiedlicher Prinzipien aufgrund ihrer Geometrie einfach (ohne Änderungen an den Verbrennungsmotorteilen) austauschen lassen und sich dabei die gleiche Lage der Kettenspur einstellt, sowie Kollisionsbedingungen mit der Peripherie erfüllt sind. Ferner sind die Stellglieder der verschiedenen Phasenstelleinrichtungen so ausgelegt, dass sie trotz ihres unterschiedlichen Aufbaus die gleichen Abdichtungsanforderungen erfüllen (z. B. Abdichtung für Riementriebe) und eventuelle Dichtelemente im Verbrennungsmotor so angeordnet sind, dass eine Abdichtung zum Beispiel zum Riemenkasten, unabhängig von der eingesetzten Phasenstelleinrichtung mit oder ohne einen Adapter gewährleistet ist. Das axiale und radiale Bestimmen des Stellers kann im Unterschied zum Stand der Technik auch durch eine oder mehrere radiale bzw. axiale Teilflächen erfolgen.
B) Geometrie zum Zentrieren und axialen Bestimmen des Stellers (Aktuator)
Ähnlich wie beim Stellglied erfolgt die radiale, axiale und räumliche Ausrichtung über entsprechende Zentrierbünde/-Aussparungen und Flanschflächen. Auch hier sollen im Rahmen der Austauschbarkeit die Geometrien so vereinheitlicht werden, dass die Stellglieder sowohl beispielsweise in Form eines Stell bzw. Zentralmagneten als auch in Form eines Elektromotors an diese Schnittstelle passen. Dazu ist die axiale Position so einzustellen, dass die entsprechend dem Wirkprinzip erforderliche Verstellenergie aufgrund der Lage und Ausrichtung der Aktuatoren sicher in das entsprechende Stellglied eingekoppelt werden kann. Das Austauschkonzept soll ferner auch eventuelle Anforderungen an eine Ab dichtung in der Fügestelle berücksichtigen. Für den jeweiligen Einbaufall entwickelte Dichtkonzepte sind vorzugsweise direkt auf die jeweils einzusetzenden Aktuatoren zu übertragen. Das hierfür entwickelte Dichtkonzept trägt dem Rechnung und erlaubt ein sicheres Abdichten des Elektromotors und des Stellmagneten gegen Ölaustritt aus dem Kettenkasten oder Zylinderkopf bei gleicher Anschlussgeometrie. Dabei werden beispielsweise die Gehäuse- und Befestigungselemente so konstruiert, dass ein O-Ring in einer Dreiecksnut verwendet werden kann. Das axiale und radiale Bestimmen des Stellers kann im Unterschied zum Stand der Technik auch durch ein oder mehrere entsprechende Teilflächen erfolgen. Da im Unterschied zum Stellglied der Steller (meist) nicht als ganze Einheit umläuft, kann die radiale Ausrichtung, d. h. die entsprechende zentrale oder dezentrale Anordnung des Stellers zum Stellglied durch eine horizontale und vertikale Ausrichtung erfolgen. Der Steller muss den Ausrichtungsbezügen entsprechende Flächen aufweisen.
C) Befestigungsmechanismen
Um Stellglied und Steller in ihrer jeweiligen Lage sicher zu halten, sind Befestigungselemente vorzusehen, die den äußeren Kräften bzw. den den einzelnen Wirkprinzipien zugeordneten Reaktionskräften entsprechen. Möglich ist:

– eine Verwendung gleicher Befestigungselemente bei gleichen Montageparametern (z. B. bei Schrauben eine gleiche Vorspannkraft und gleicher Anziehwinkel)
– eine Verwendung gleicher Befestigungselemente bei verschiedenen Montageparametern, bedingt durch den inneren Aufbau (z. B. Steife, Klemmlänge, Rauheit)
– eine Verwendung unterschiedlicher Befestigungselemente seitens der Phasenstelleinrichtung, jedoch einheitlicher Schnittstellen für diese seitens des Verbrennungsmotors
– eine Verwendung von Adaptern zum Ausgleich eventueller Unterschiede in den verwendeten Befestigungselementen (z. B. Gewindeeinsatz für Anpassung an unterschiedliche Befestigungsschrauben)

Mögliche Befestigungselemente für das Stellglied sind Zentralschraube, feste Gewindezapfen an Stellglied oder Nockenwelle, Flanschschrauben, Klemmringe, Differenzgewindespindel, stoffschlüssige Verbindungen (z. B. Löten, Schweißen, Kleben), kraftschlüssige Verbindungen (z. B. Innenhochdruckumformen, Längs-Querpresssitz). Mögliche Befestigungselemente für Aktuator (Steller) sind Zentralschraube, fester Gewindezapfen an Stellglied oder Befestigungsrahmen, Flanschschrauben, Klemmringe, Klemm- oder Spannbügel, Drehverschluss, Clipsverschluss (Befestigungsrahmen, umspritzt mit Kunststoff mit integrierten Elementen zum Einclipsen des Elektromotors), Verformungselemente (Laschen zum Umbiegen), Niederhalter (z. B. Fixieren des Stellers beim Anschrauben der Zylinderkopfhaube, des Kettenkastens, eines Deckels usw.), stoffschlüssige Verbindungen (z. B. Löten, Schweißen, Kleben), kraftschlüssige Verbindungen (z. B. Innenhochdruckumformen, Längs-Querpresssitz).
Befestigungs- und/oder Geometrieelemente zur Bestimmung der Lage und Ausrichtung der Steller sollen zudem Elemente aufweisen, welche die für das jeweilige Konzept erforderliche Orientierung des Stellers für den Steckeranschluss vorgeben. Dies kann durch eine ungleiche Teilung der Bohrungen für Flanschschrauben erreicht werden. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Flanschfläche unregelmäßig aufgeteilt werden, so dass der Aktuator letztlich nur in einer einzigen Position montierbar ist. Ein weiteres Beispiel ist die Ausformung einer Lasche, Sicke oder Durchstellung im Flansch des Aktuators, die in eine entsprechende Ausnehmung am Zylinderkopf oder andere motorfeste Teile (z. B. Kettenkastendeckel) greift. Andererseits kann der Zylinderkopf einen Stift oder Angussnase erhalten und der Flansch die hierzu passende Ausnehmung.
D) Anschlussgeometrie zum Antriebsrad (Ketten-, Riemen-, Stirnrad im Steuertrieb)
Die Austauschbarkeit der Phasenstelleinrichtungen setzt gleiche Antriebsräder auf dem jeweiligen Stellglied voraus. Die austauschbaren Stellglieder unterschiedlicher Wirkprinzipien weisen daher erfindungsgemäß die gleichen Profile in ihren Antriebsrädern auf (Teilung, Zähnezahl, Zahnbreite, Anzahl der Zahnreihen usw.). Die Erfindung sieht ebenfalls vor, dass unter Berücksichtigung entsprechender Bezugsflächen an den Stellgliedern und der Schnittstelle im Verbrennungsmotor die Lage des Antriebsrads im Einbauzustand gleich ist. Das bedeutet, dass die Lage des Antriebsrads auf dem Stellglied in Bezug auf dessen Flanschfläche bei den einzusetzenden Phasenstelleinrichtungen gleich ist oder durch Einsetzen eines Zwischenadapters in Summe angepasst wird. Durch spezifische Ausgestaltung von An- und Abtriebsteil der Stellglieder berücksichtigt die Erfindung auch Anforderungen von Verbrennungsmotoren, bei denen durch ein zusätzliches Rad an den An- und Abtriebseinheiten die Übertragung von Antriebsleistung auf sekundäre Wellen erfolgen soll. Fertigung und Konstruktion der einzusetzenden Stelleinrichtungen sollen auch den gleichen Anforderungen an Rund- und Planlauf der Antriebsräder und eventuell vorhandener sekundärer Räder Rechnung tragen. Eventuell erforderliche Ausgleichselemente an den Antriebsrädern und eventuell vorhandene sekundäre Räder zum Spielausgleich zur Vermeidung eventueller Laufgeräusche oder von Drehungleichförmigkeiten können ebenso berücksichtigt werden wie spezielle Anforderungen an die Geometrie zur Geräuschdämpfung (Gummierung) und/oder Schwingungsberuhigung (z. B. ovales oder triovales Kettenrad).
E) Anschlussgeometrie bzw. Anschlusselemente am Stellglied für Nebenaggregate (z. B. Öl-, Benzin-, Vakuumpumpe)
Das Austauschkonzept kann ebenfalls Anforderungen an das Stellglied zum Antrieb von Nebenaggregaten z. B. über entsprechende Ausnehmungen, Mitnehmerlaschen oder andere Kupplungen am frontseitigen Ende des Stellgliedes berücksichtigen. Die Stellglieder sind in diesem Fall so gestaltet, dass diese Elemente die gleichen Anforderungen hinsichtlich ihrer Schnittstellengeometrie und Lage direkt oder unter Zuhilfenahme eines Zwischenglieds (Adapter) erfüllen können. Als Beispiel sei ein zwischen Steller und Stellglied angeordneter Nocken zur Betätigung einer Hochdruckpumpe genannt.
F) Bereitstellung der für die Verstellung benötigten Energie
Die Energieform und die Art der Bereitstellung darf die Austauschbarkeit zwischen zwei oder mehreren Verstellerkonzepten nicht beeinträchtigen. So sind bei der Lagebestimmung von Stellglied und Steller neben der Lage der Kettenspur und anderer seitens des Verbrennungsmotors erforderlicher Schnittstellen auch die Belange der Energieübertragung vom Steller auf das Stellglied zu berücksichtigen. So ist im Austauschkonzept die Lage des Anschraubflansches für den Steller so gewählt, dass in der jeweiligen Kombination von Stellglied und Steller die Übertragung der Verstellenergie möglich ist. Es ist dabei unerheblich, wo sich die Lage dieser Schnittstelle bei den einzelnen Konzepten befindet. Eventuell aus der Energieübertragung resultierende Reaktionskräfte werden in der Auslegung der Befestigungselemente berücksichtigt. Diese sind in der Lage, sowohl eine Axialkraft als auch ein Moment aufzunehmen, obwohl das Konzept des hydraulischen Nockenwellenverstellers nur die Abstützung einer Axialkraft und das Konzept des elektrischen Nockenwellenverstellers nur die Abstützung eines Drehmoments bedingt.
G) Montageanforderungen:
Die Umstellung auf ein alternatives Verstellerkonzept sollte keinen signifikanten Einfluss auf den Montageprozess des Verbrennungsmotors haben. Im vorliegenden Fall wird dies dadurch gelöst, dass alle Elemente zur Positionierung und zur Befestigung von Stellglied und Steller gleichartig und/oder gleich dimensioniert ausgeführt sind. Die geometrischen Schnittstellen sind identisch. Beide Stellglieder werden gleichermaßen mit einer Zentralschraube und die Steller mit jeweils drei gleichen Flanschschrauben befestigt. Für die Beibehaltung der Montageabläufe sind beide Stelleinrichtungen in zwei Komponenten zusammengefasst (jeweils Steller und Stellglied). Unterschiede können sich durch die elektrischen Anschlüsse und eventuell erforderliche Zusatzgeräte ergeben.
H) Anforderungen hinsichtlich Medien, Öl- und Umgebungstemperaturen, sowie Lebensdauer
Aktuatoren und Stellglieder der verschiedenen Stelleinrichtungen (Verstellerkonzepte) erfüllen gleichermaßen die Anforderungen an die Umgebungsbedingungen. Dies wird durch eine geeignete Wahl an Werkstoffen, Oberflächenbeschichtungen und Dichtungselementen erreicht.
I) Elektrische Anschlüsse:
Zur weiteren Ausgestaltung der Austauschbarkeit ist neben der Anpassung der mechanischen Schnittstellen auch eine Vereinheitlichung der elektrischen Anschlüsse vorzunehmen. Grundsätzlich sollen alle einzusetzenden Phasenstelleinrichtungen, insbesondere deren Aktuatoren, eine Nennspannung von 3 bis 100 V (z. B. 12, 24, 48 Volt) aufweisen. Das Konzept sieht vor, dass die Nennspannungen und die Anforderungen an die maximale Bordnetzleistung für die in dem Verbrennungsmotor für den Austausch vorgesehenen Verstellerkonzepte identische Nennspannungen und Bordnetzanforderungen haben (z. B. 12 V, 40 A).
Eine Angleichung der Anschlüsse kann folgendermaßen erfolgen:

(i) es werden für beide Systeme gleiche Stecker verwendet, wobei wegen der geringeren Anzahl der Anschlüsse beim hydraulischen Nockenwellenversteller der Gegenstecker dort nur mit 2 Pins bestückt sein kann;
(ii) der Anschluss beim elektrischen Nockenwellenversteller wird aufgeteilt, beispielsweise in zwei Stecker 1 × U, V, W und 1 × +5 V, GND, Hall 1...3; der erste Stecker kann dann auch für den Anschluss des hydraulischen Nockenwellenverstellers verwendet werden, wobei dann dort ein Pin unbelegt bleibt.

J) Signal-, Sensor- und Reglerumgebung
Im einem weiteren Grad der Anpassung sieht das Austauschkonzept vor, dass das Steuergerät für die Verstelleinrichtung aus einer Basiseinheit besteht, die entsprechend dem jeweils anzusteuernden Verstellerkonzept modular erweiterungsfähig ist. Ein mögliche Aufteilung von Modulen ist: einfacher Dreipunktreg ler, erweiterter Regler für höhere Ansprüche bei hydraulischen Nockenwellenverstellern, zusätzliche Kaskadierung (z. B. äußerer Lageregler und innerer Drehzahlregler bei hydraulischen Nockenwellenversteller, Leistungselektronik für den Elektromotor.
Je nach einzusetzendem Verstellerkonzept werden die entsprechenden Module entweder in das Steuergerät aufgesteckt (unterschiedliche Hardware und Software) oder, wenn diese Module standardmäßig verbaut sind, können diese dann jeweils nur noch aktiviert bzw. deaktiviert bzw. durch die Software angesprochen oder ignoriert werden (unterschiedliche Softwarezustände).
Das Steuergerät bzw. der Regler für die Verstelleinrichtung kann wie folgt ausgeführt sein: als separates Bauteil, integriert in das Motorsteuergerät oder in andere im Verbrennungsmotor vorhandene Steuergeräte, oder integriert in den Steller.
Die Kommunikation des Reglers mit der Motorsteuerung erfolgt entsprechend der Austauschbarkeit bei gleicher Art und gleichem Format der ausgetauschten Nachrichten (z. B. Adressen, Skalierung, Frequenzen der Nachrichtensequenz, beispielsweise CAN-Bus). Informationen, die mit dem Motorsteuergerät ausgetauscht werden, sind Ist-Phasenwinkel, Soll-Phasenwinkel, Öltemperatur, Enable-Signal usw. Die Information des Ist-Phasenwinkels wird den Reglern der einzusetzenden Stelleinrichtungen in gleicher Art und Weise zur Verfügung gestellt: als Signal des Ist-Winkels von der ECU oder als Winkelinformation bezüglich des Phasenwinkels zwischen Nocken- und Kurbelwelle, aus denen der Regler der Stelleinrichtung die Einzelinformationen über den Ist-Phasenwinkel berechnen kann. Die Einzelinformationen können bereitgestellt werden durch Parallelabgriff von Kurbelwellen- oder Nockenwellensensoren oder durch die ECU (beispielsweise verstärkt oder gefiltert). Bei Unterschieden in der Signalgebung kann für eines oder beide der auszutauschenden Systeme ein Signalwandler eingesetzt werden.
K) Anforderungen an Bauraum/Packaging der Stelleinrichtungen
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die auszutauschenden Konzepte hinsichtlich ihrer Anforderungen an das Packaging des Verbrennungsmotors und der Karosserie identisch sind.

1, 1': Phasenstellanordnung
2: hydraulischer Nockenwellenversteller
3: Nockenwelle
4: Stator
5: Kettenrad
6: Rotor
7: Zentralschraube
8: erste Dichtplatte
9: zweite Dichtplatte
10: axialer Ringbund
11: ringförmige Ausnehmung
12: stufenförmige Ausnehmung
13: Stirnfläche
14: Stirnfläche
15: Ölleitung
16: Steuerventil
17: Steuerkolben
18: Elektromagnet
19: Elektroanschluss
20: Anker
21: Ölleitung
22: Deckel
23: Kettenkasten
24: Zylinderkopf
25: Durchbrechung
26: Radialfläche
27: Axialfläche
28: O-Ring
29: Eckwinkel
30: Stirnfläche
31: Nocke
32: Schraubenkopf
33: elektrischer Nockenwellenversteller
34: Elektromotor
35: Befestigungsschraube
36: Kupplungswelle
37: Einsatzstück
38: Ringflansch
39: erstes Kegelrad
40: Klemmring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 202005008264 U1 [0004]
- EP 1596040 A2 [0004]
- DE 102005013141 A1 [0004]
- DE 19908934 A1 [0004]
- WO 2006/074736 A1 [0004]
- DE 10224446 A1 [0004]

Claims

Phasenstellanordnung (1, 1') einer Brennkraftmaschine, mit einer Phasenstelleinrichtung (2, 33), welche ein mit einer ersten Welle in Antriebsverbindung stehendes Antriebsteil (4) und ein drehfest mit einer zweiten Welle verbundenes Abtriebsteil (6, 39), sowie einen zwischen An- und Abtriebsteil geschalteten Stellmechanismus, durch den ein Drehmoment vom An- zum Abtriebsteil übertragen und eine Phasenlage zwischen An- und Abtriebsteil eingestellt werden kann, umfasst, wobei die Phasenstelleinrichtung über eine Mehrzahl Kopplungseinrichtungen (5; 10, 11; 13, 14; 15, 16, 21) mit der Brennkraftmaschine wirkgekoppelt ist, welche so ausgebildet sind, dass wahlweise eine elektrische Phasenstelleinrichtung (33) oder eine hydraulische Phasenstelleinrichtung (2) mit der Brennkraftmaschine koppelbar sind.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach Anspruch 1, bei welcher ein Teil, gewählt aus Phasenstelleinrichtung und zweiter Welle, mit einer ersten axialen Passform versehen ist und das jeweils andere Teil mit einer hierzu komplementären zweiten axialen Passform versehen ist, wobei in montierter Position der Phasenstelleinrichtung die erste axiale Passform in die zwei axiale Passform eindringt, so dass die Phasenstelleinrichtung eine wählbare radiale und/oder axiale Position relativ zur zweiten Welle einnimmt.
Phasenstellanordnung nach Anspruch 2, bei welcher die Phasenstelleinrichtung einen axialen Ringbund und die zweite Welle eine axiale Ausnehmung aufweist, wobei der axiale Ringbund (10) in montierter Position der Phasenstelleinrichtung so in die erste axiale Ausnehmung (11) eindringt, dass die Phasenstelleinrichtung eine wählbare radiale und/oder axiale Position relativ zur zweiten Welle einnimmt.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Phasenstelleinrichtung eine erste axiale Anlagefläche (13) und die zweite Welle eine zweite axiale Anlagefläche (14) aufweist, wobei die beiden axialen Anlageflächen in montierter Position der Phasenstelleinrichtung zur Anlage gelangen, so dass die Phasenstelleinrichtung eine wählbare axiale Position relativ zur zweiten Welle einnimmt.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach Anspruch 3 und 4, bei welcher der Ringbund und die axiale Aufnahme jeweils mit einer axialen Anlagefläche versehen sind, wobei der Ringbund in montierter Position der Phasenstelleinrichtung so in die axiale Ausnehmung eintaucht, dass die beiden Anlageflächen zur Anlage gelangen.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Phasenstelleinrichtung mittels eines Verstelladapters, welcher geeignet ist, eine axiale Position eines Antriebsrads zur Antriebskopplung mit der ersten Welle so zu verstellen, dass es in Antriebskopplung zur ersten Welle bringbar ist, an der zweiten Welle drehfest montierbar ist.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die elektrische Phasenstelleinrichtung (33) und die hydraulische Phasenstelleinrichtung (2) mittels wenigstens eines gleichen Befestigungselements (7) an der zweiten Welle (3) drehfest montierbar sind.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die elektrische Phasenstelleinrichtung und die hydraulische Phasenstelleinrichtung mittels wenigstens eines verschiedenen Befestigungsele ments und eines die verschiedenen Befestigungselemente anpassenden Befestigungsadapters an der zweiten Welle drehfest montierbar sind.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher die elektrische Phasenstelleinrichtung (33) und die hydraulische Phasenstelleinrichtung (2) an einen selben Kreislauf (15) für Hydraulikfluid anschließbar sind.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die elektrische Phasenstelleinrichtung (33) und die hydraulische Phasenstelleinrichtung (2) an einen selben elektrischen Kreislauf anschließbar sind.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher die elektrische Phasenstelleinrichtung und die hydraulische Phasenstelleinrichtung an ein selbes Steuergerät zur Steuerung der Phasenstelleinrichtung anschließbar sind.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach Anspruch 11, bei welcher das Steuergerät mit Steuermodulen versehen ist, welche so eingerichtet sind, dass sie spezifisch für die elektrischen Phasenstelleinrichtung oder die hydraulischen Phasenstelleinrichtung Steuerfunktionen ausführen können.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher die elektrische Phasenstelleinrichtung und die hydraulische Phasenstelleinrichtung einen zumindest annähernd gleichen Bauraum in der Brennkraftmaschine benötigen.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welcher die Phasenstelleinrichtung ein in einem Stellgliedgehäuse (23) aufgenommenes Stellglied und einen mit dem Stellglied in Wirkverbindung stehenden, am Stellgliedgehäuse angebrachten Aktuator (18, 34) umfasst, wobei ein Teil, gewählt aus Stellgliedgehäuse und Aktuator mit einer ersten axialen Passform versehen ist und das jeweils andere Teil mit einer hierzu komplementären zweiten axialen Passform versehen ist, wobei in montierter Position der Phasenstelleinrichtung die erste axiale Passform in die zweite axiale Passform eindringt, so dass der Aktuator eine wählbare radiale und/oder axiale Position relativ zum Stellgliedgehäuse einnimmt.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach Anspruch 14, bei welcher der Aktuator einen axialen Ringbund (und das Stellgliedgehäuse eine axiale Ausnehmung aufweist, wobei der Ringbund in montierter Position des Aktuators so in die axiale Ausnehmung eindringt, dass der Aktuator eine wählbare radiale und/oder axiale Position relativ zum Stellgliedgehäuse einnimmt.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei welcher der Aktuator eine erste axiale Anlagefläche und das Stellgliedgehäuse eine zweite axiale Anlagefläche aufweist, wobei die beiden axialen Anlageflächen in montierter Position des Aktuators zur Anlage gelangen, so dass der Aktuator eine wählbare axiale Position relativ zum Stellgliedgehäuse einnimmt.
Phasenstellanordnung (1, 1') nach Anspruch 16 und 17, bei welcher der Ringbund und die axiale Aufnahme jeweils mit einer axialen Anlagefläche versehen sind, wobei der Ringbund in montierter Position des Aktuators so in die axiale Ausnehmung eintaucht, dass die beiden Anlageflächen zur Anlage gelangen.