DE102016219701A1

DE102016219701A1 - Anordnung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102016219701A1
Application number: DE102016219701.0A
Authority: DE
Inventors: Vlad-Mihai Otelea; Bogdan-Costel Paduret; Bogdan Fratila; Doru Groza; Liviu Jelenschi
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine, mit einem elektrischen Motor (1) und einem Planetenradgetriebe mit einem Sonnenrad (3), einem Satz Planetenräder (5), die von einem Planetenradträger (6) getragen werden, und einem Hohlrad (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (3) drehfest mit einer Kurbelwelle (4) der Brennkraftmaschine und der Planetenradträger (6) drehfest mit einer Motorwelle (2) des elektrischen Motors (1) verbunden ist, wobei das Hohlrad (7) über einen Einlass-Zugmitteltrieb (8) in Antriebsverbindung mit einem Einlass-Nockenwellenrad (9) steht und ein Auslass-Kurbelwellenrad (11) über einen Auslass-Zugmitteltrieb (12) mit einem Auslass-Nockenwellenrad (13) verbunden ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
Eine derartige Anordnung ist aus DE 35 36 919 A1 bekannt. Dort ist eine Vorrichtung zur Änderung der relativen Drehlage einer Steuerwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine beschrieben. Die Vorrichtung weist ein Planetengetriebe auf, das über ein Hohlrad mit der Steuerwelle drehfest verbunden ist, wobei an einem Steg des Planetenradgetriebes eine Verstellungseinrichtung zur Drehlagenänderung angreift. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung die bauraumintensive und aufwendige Ausgestaltung sowie das hohe Gewicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der vorgenannten Art hinsichtlich ihres Aufbaues zu vereinfachen und bauraum- und gewichtssparend zu gestalten.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird eine Anordnung zur Änderung der Steuerzeiten in einer Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Anordnung weist einen elektrischen Motor und ein Planetenradgetriebe mit einem Sonnenrad, einen Satz Planetenräder, die um das Sonnenrad umlaufen und von einem Planetenradträger getragen werden, und ein Hohlrad auf. Erfindungsgemäß ist das Sonnenrad drehfest mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Planetenradträger drehfest mit einer Motorwelle des elektrischen Motors verbunden. Dabei steht das Hohlrad über einen Einlass-Zugmitteltrieb mit einem Einlass-Nockenwellenrad in unmittelbarer Antriebsverbindung, während ein Auslass-Kurbelwellenrad über einen Auslass-Zugmitteltrieb mit einem Auslass-Nockenwellenrad verbunden ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine einfach aufgebaute, bauraum- und gewichtssparend ausgebildete Nockenwellen-Phasenverstellung erreicht, durch die die relative Phasenlage zwischen Nocken- und Kurbelwelle und damit die Steuerzeiten der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine zur variablen Ventilsteuerung in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine veränderbar sind. Auf diese Weise sind Eingangs- und Ausgangsgrößen zwischen Kurbel- und Nockenwelle durch Verwendung eines Planeten-Differenzials oder ein anderes Differenzials steuerbar, wobei zumindest eine Komponente durch ein Hilfssystem antreibbar ist. Zur Antriebsverbindung zwischen dem Hohlrad und der Nockenwelle kann statt dem Zugmitteltrieb auch eine andere Übertragungseinrichtung vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Anordnung bildet so einen Planetenantrieb zur variablen Ventilsteuerung der Einlass- und Auslassventile der Brennkraftmaschine, der an der Kurbelwelle angebracht ist und nur ein Verteilungs- bzw. Übertragungssystem verwendet.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die einzige Figur zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Anordnung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine. Die Anordnung besteht aus einem elektrischen Motor 1 mit einer Motorwelle 2, einem Sonnenrad 3, das mit einer Kurbelwelle 4 der Brennkraftmaschine drehfest verbunden ist, drei um das Sonnenrad 3 umlaufenden Planetenrädern 5, die von einem Planetenradträger 6 getragen werden, der mit der Motorwelle 2 drehfest verbunden ist, einem drehbar angeordneten Hohlrad 7 mit einer Innenverzahnung in Eingriff mit den Planetenrädern 5 und einem Riemen eines Einlass-Zugmitteltriebs 8 der ein Einlass-Nockenwellenrad 9 einer Nockenwelle 10 der Brennkraftmaschine antreibt. Das Hohlrad 7 und das Einlass-Nockenwellenrad 9 sind als Riemenscheiben ausgeführt, an denen der Riemen des Einlass-Zugmitteltriebs 8 angreift. Das Hohlrad 7 ist verdrehbar zur Kurbelwelle 4 angeordnet, wobei diese durch ersteres koaxial hindurchgeführt ist. An einem Auslass-Kurbelwellenrad 11 greift ein Riemen eines Auslass-Zugmitteltriebs 12 an, der ein Auslass-Nockenwellenrad 13 antreibt. Das Hohlrad 7 und das Auslass-Kurbelwellenrad 11 sind koaxial hintereinander angeordnet. Letzteres und das Auslass-Nockenwellenrad 13 sind als Riemenscheiben ausgeführt, wobei Einlass-Zugmitteltrieb 8 und Auslass-Zugmitteltrieb 12 parallel angeordnet sind.
Der Motor 1 mit der Motorwelle 2, das Sonnenrad 3, der Planetenradträger 5, das Hohlrad 7 sind koaxial zur Kurbelwelle 4 angeordnet. Der elektrische Motor 1, der an einem Motorblock der Brennkraftmaschine befestigt ist, treibt über die Motorwelle 2 den Planetenradträger 6 drehend an. Dadurch versetzt dieser die von ihm getragenen und in Eingriff mit dem Sonnenrad 3 stehenden Planetenräder 5 in eine Umlaufbewegung um das Sonnenrad 3. Dabei treiben die Planetenräder 5 das Hohlrad 7 an, dessen Drehbewegung über den Riemen des Einlass-Zugmitteltriebs 8 auf das Einlass-Nockenwellenrad 9 übertragen wird. Der elektrische Motor 1 ist bei jeder beliebigen Drehzahl der Kurbelwelle 4 oder der Nockenwelle 10 betreibbar und kann eine beschleunigte oder eine verzögerte Drehbewegung der Nockenwelle 10 und damit eine Phasenverschiebung der Drehbewegung gegenüber der Kurbelwelle 3 bewirken. Auf diese Weise wird eine einfache Phasenverstellung der Einlass-Nockenwelle 10 zur Änderung der Ventilsteuerzeiten der Brennkraftmaschine erreicht. Da der elektrische Motor 1 elektronisch ansteuerbar ist, ist durch die erfindungsgemäße Anordnung eine einfache elektronische Phasenverstellung der Nockenwelle 10 möglich. Die erfindungsgemäße Anordnung bildet so einen elektronisch ansteuerbaren Nockenwellen-Phasenversteller mit einem Planetengetriebe, das an der Kurbelwelle 4 angebracht ist und eine variable Ventilsteuerung der Einlass- und Auslassventile der Brennkraftmaschine ermöglicht.
Einen Eingang der Anordnung bildet das mit der Kurbelwelle 3 drehfest verbundene Sonnenrad 4 und als Ausgang fungiert das Hohlrad 7, an dem der Riemen des Zugmitteltriebs 8 zum Antrieb der Nockenwelle 10 angreift. Die Steuerung erfolgt durch den Planetenradträger 6, der durch den elektrischen Motor 1 oder durch ein anderes Hilfssystem antreibbar ist. Der Planetenradträger 6 ist mit der Motorwelle 2 drehfest verbunden, wodurch die Eingangs- und Ausgangsgrößen des Systems beeinflussbar sind. Auf diese Weise steuert die erfindungsgemäße Anordnung die Eingangs-/Ausgangsgrößen zwischen Kurbelwelle 4 und Nockenwelle 10 unter Verwendung eines Planetenraddifferenzials, wobei zumindest eine Komponente durch ein Hilfssystem antreibbar ist. Die erfindungsgemäße Anordnung weist nur eine Planetengetriebestufe mit einem Satz Planetenräder 5 auf. Die Stellung des Planetenradträgers 6 ist unabhängig von der Kurbelwelle 3, während die Stellung der Nocken der Nockenwelle 10 vom Hohlrad 7 abhängig ist. Letzteres ermöglicht die Anordnung eines Riemens oder Kette oder andere Hilfseinrichtungen, insbesondere Riemenspanner, zwischen dem Hohlrad 7 und der Nockenwelle 10. Im Falle eines Ausfalls des Motors 1 ist die Anordnung mit der Standübersetzung des Planetenradgetriebes weiterbetreibbar.
In der erfindungsgemäßen Anordnung sind alle möglichen Arten von Zahnrädern oder Zahnradprofilen einsetzbar, insbesondere ist die Anordnung nicht auf Stirnräder begrenzt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist in jedem Ventiltrieb insbesondere unabhängig von dessen Ventilbetätigungsmechanismus und dessen Antriebsweise, durch Riemen- oder Kettentrieb oder eine andere Übertragungseinrichtung, einsetzbar. Die erfindungsgemäße Anordnung ist zur Steuerung der Einlass- und/oder Auslassventile der Brennkraftmaschine verwendbar.
Weiterhin kann ein Riemenspanner-Aktor bzw. -system vorgesehen sein, der bzw. das die Phasenlage zwischen einer Einlassventil- und einer Auslassventil-Nockenwelle verändern kann, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und die Motorleistung der Brennkraftmaschine zu erhöhen. Dabei kann eine Kette oder ein Riemen oder eine andere Übertragungseinrichtung vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

1: Motor
2: Motorwelle
3: Sonnenrad
4: Kurbelwelle
5: Planetenrad
6: Planetenradträger
7: Hohlrad
8: Einlass-Zugmitteltrieb
9: Einlass-Nockenwellenrad
10: Nockenwelle
11: Auslass-Kurbelwellenrad
12: Auslass-Zugmitteltrieb
13: Auslass-Nockenwellenrad

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 3536919 A1 [0002]

Claims

Anordnung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine, mit einem elektrischen Motor (1) und einem Planetenradgetriebe mit einem Sonnenrad (3), einem Satz Planetenräder (5), die von einem Planetenradträger (6) getragen werden, und einem Hohlrad (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (3) drehfest mit einer Kurbelwelle (4) der Brennkraftmaschine und der Planetenradträger (6) drehfest mit einer Motorwelle (2) des elektrischen Motors (1) verbunden ist, wobei das Hohlrad (7) über einen Einlass-Zugmitteltrieb (8) in Antriebsverbindung mit einem Einlass-Nockenwellenrad (9) steht und ein Auslass-Kurbelwellenrad (11) über einen Auslass-Zugmitteltrieb (12) mit einem Auslass-Nockenwellenrad (13) verbunden ist.