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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem mit einer an mehreren Lagerstellen gelagerten Nockenwelle und einem Nockenwellenversteller zur Verstellung der Phasenlage der Nockenwelle zu einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, der einen elektrischen Verstellmotor und ein Verstellgetriebe aufweist, wobei das Verstellgetriebe ein mit der Kurbelwelle verbindbares Antriebselement, ein mit der Nockenwelle verbindbares Abtriebselement und ein mit dem Verstellmotor verbundenes Verstellelement aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Nockenwellenverstellsystems.
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Stand der Technik
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DE 102 48 355 A1 zeigt eine Verstellvorrichtung zum elektrischen Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle zu einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors. Die Verstellvorrichtung umfasst ein Verstellgetriebe, welches durch Doppelexzentergetriebe und ein Doppelplanetengetriebe gebildet ist. Die Schmierung der Getriebe erfolgt durch das in der Brennkraftmaschine vorhandene Motoröl.
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Aus der
DE 10 2004 038 681 A1 ist ein elektromotorischer Nockenwellenversteller zur Drehwinkelverstellung der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors bekannt. Der Nockenwellenversteller umfasst ein Dreiwellengetriebe, das ein kurbelwellenfestes Antriebsrad und ein nockenwellenfestes Antriebsteil sowie eine Verstellwelle aufweist. Das als Taumelscheiben- oder Einfachinnenexzentergetriebe ausgebildete Dreiwellengetriebe ist über Ölleitungen geschmiert, die von einem Nockenwellenlager ausgehen und hin zu einem Ringraum und weiter durch radiale Bohrungen zu Lagern und Verzahnungen des Getriebes führen.
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DE 103 24 845 A1 zeigt eine Ventilzeitsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor. Die Vorrichtung umfasst ein Antriebsdrehglied, welches durch eine Kurbelwelle des Motors gedreht wird, sowie ein angetriebenes Drehglied zum Drehen einer Nockenwelle des Motors bei einer Drehung des Antriebsdrehgliedes. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Drehphasensteuermechanismus mit einem Zwischendrehglied. Das Zwischendrehglied wird relativ zu dem Antriebsdrehglied und dem angetriebenen Drehglied gedreht, um eine relative Drehung zwischen dem Antriebsdrehglied und dem angetriebenen Drehglied zu bewirken. Für eine sichere Funktion der Ventilzeitsteuervorrichtung ist eine permanente Schmierung erforderlich.
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DE 10 2005 059 860 A1 betrifft einen Schmiermittelkreislauf eines Nockenwellenverstellers einer Brennkraftmaschine. Der Nockenwellenversteller dient zur Verstellung einer relativen Winkellage zwischen einem Antriebsrad und einer Nockenwelle, wobei das Antriebsrad und die Nockenwelle über ein Getriebe miteinander verbunden sind. Eine Schmierung des Getriebes erfolgt durch einen Strom eines Schmiermittels, welches durch einen Strömungskanal geleitet wird. Der Strom des Schmiermittels wird durch ein Strömungselement beeinflusst, welches eine Blende oder Drossel bildet, die in einem Strömungskanal des Nockenwellenverstellers eingesetzt ist. Hierdurch wird ein Überschwemmen des Getriebes verhindert.
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Aus
DE 689 04 842 T2 ist ein Nockenwellentrieb zum Verstellen und Fixieren der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mittels eines Nockenwellenverstellers bekannt. Der Nockenwellenversteller weist ein Gehäuse auf, welches auf seiner Mantelfläche eine Riemenscheibe trägt. Das Gehäuse des Nockenwellenverstellers ist durch einen Stirndeckel auf der einer Nockenwelle gegenüberliegenden Stirnseite hermetisch und luftdicht abgeschlossen. Eine Betätigung des Nockenwellenverstellers erfolgt hierbei über ein druckbeaufschlagtes Arbeitsfluid, welches über eine Motor-Ölpumpe aus einer Ölwanne bereitgestellt wird und neben einer Steuerung der Stellbewegung des Nockenwellenverstellers Schmiereigenschaften übernimmt.
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Aus der
DE 102 48 355 A1 ist ein Nockenwellenversteller mit einem Dreiwellengetriebe bekannt. Der Nockenwellentrieb weist in diesem Fall als Zugmittel eine Zahnkette auf. Der Nockenwellenversteller ist in einen Zylinderkopf integriert. Auch ein Stellantrieb ist unter Abdichtung in den Zylinderkopf integriert. Relativ zueinander bewegte Kontaktflächen von Bauteilen des Nockenwellenverstellers und Wälzlager des Verstellgetriebes werden über in dem Zylinderkopf vorhandenes Schmiermittel geschmiert.
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Die Schmierung von Gleitlagern von Motorenbauteilen ist bei Motorstillstand nicht ohne Weiteres gewährleistet. Vereinzelt ist daher in der Literatur wie in
EP 1 995 417 A1 oder
DE 10 2008 039 038 A1 vorgeschlagen worden, Brennkraftmaschinen mit wälzgelagerten Nockenwellen zu versehen. Wälzlagerungen sind allerdings deutlich aufwändiger zu fertigen und schwierig zu montieren, weil sie in der Regel teilbare Lagerringe oder eine gebaute Nockenwelle erfordern. Sie sind in der Regel auch weniger robust als Gleitlagerlösungen, weisen akustische Nachteile und veränderliche Geometrien bei hohen Drehzahlen auf. Da auf den Ventil- und der Steuertrieb zudem nur etwa 10% der Reibungsverluste der Brennkraftmaschinenbaugruppen entfallen, werden Nockenwellen in PKW-Motoren weiterhin gleitgelagert.
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Die Schmierung des elektrischen Nockenwellenverstellers ist nicht nur erforderlich, um die Reibung zu reduzieren, sondern auch um den elektrischen Nockenwellenversteller zu kühlen. Insbesondere vor dem Hintergrund, dass mit elektrischen Nockenwellenverstellern sehr schnell Steuerzeitänderungen vorgenommen werden sollen, erfordert dies eine hohe Verstellleistung, die aufgrund der Wirkungsgradverluste teilweise in Wärme umgesetzt wird. Bei ungünstigen Betriebsbedingungen wie Start-Stopp-Betrieb in sehr kalter Umgebung, aber auch bei Mangelschmierung infolge unzureichenden Öldrucks oder einer heißen Brennkraftmaschine ist keine ausreichende Wärmeabfuhr des Nockenwellenverstellers möglich. Zur Vermeidung von Schäden ist er mit einem Temperatursensor ausgestattet, der bei erhöhter Temperatur die Verstellgeschwindigkeit reduziert, um Bauteilschäden zu vermeiden. Dies kann, wie
DE 10 2008 059 005 A1 aufzeigt, in mehreren Schritten geschehen, die sukzessive die Performance des Nockenwellenverstellers einschränken oder dessen Funktion komplett zum Erliegen kommen lassen.
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Im Vergleich zu hydraulischen Nockenwellenverstellern ist der Öldurchsatz bei elektrischen Nockenwellenverstellern um ein Vielfaches geringer. Zudem wird die für die Verstellung benötigte Energie durch das Öl selbst eingebracht, so dass der hydraulische Nockenwellenversteller nicht durch den zusätzlichen Wärmeeintrag eines Elektromotors belastet ist. Dem Wärmemanagement eines elektrischen Nockenwellenverstellers kommt daher eine große Bedeutung zu, wodurch dessen Regelung aufwändig wird. Ferner ist es zum thermischen Schutz der elektronischen Steuer- und Regeleineinheit erforderlich, diese vom Elektromotor räumlich abzugrenzen.
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Die Versorgung mit mehr Öl zur Wärmeabfuhr verschlechtert den Wirkungsgrad und erfordert eine größere Ölpumpenleistung. Um den elektrischen Nockenwellenversteller in einem gewünschten Temperaturfenster dennoch in möglichst vielen Betriebssituationen mit hoher Verstellgeschwindigkeit betreiben zu können, sind dessen Bauteile teilweise mit Kühlrippen versehen worden. Die Kühlrippen erfordern ein aufwändigeres Gehäuse und Bauraum, der gerade bei den immer kompakteren Brennkraftmaschinen nicht zur Verfügung steht.
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Das Verstellgetriebe ist prinzipiell zwar ölgeschmiert. Allerdings wird es zur Vermeidung von Panschverlusten lediglich durch Tropföl oder einen stark angedrosselten Ölfluss geschmiert, so schon aufgrund des Öldurchsatzes keine hinreichende Kühlung erfolgen kann. Auch die äußere Kühlung scheidet beispielsweise bei Antrieben mit einem trockenen Riemen aus.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Nockenwellenverstellsystem mit einem elektrischen Nockenwellenversteller zu schaffen, das auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen wie einer Mangelschmierung leistungsfähig ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Betriebsverfahren für ein derartiges Nockenwellenverstellsystem bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch ein Nockenwellenverstellsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Wälzlagerung der Nockenwelle minimiert die Reibungsverluste und den damit einhergehenden Wärmeeintrag. Bedeutsam ist dabei weniger, dass der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine steigt, sondern vielmehr, dass lokal der Wärmeeintrag in den Nockenwellenversteller vermindert wird. Die Anordnung des Wälzlagers an der ersten Lagerstelle, also an der Lagerstelle der Nockenwelle, die dem Verstellgetriebe am nächsten ist, ermöglicht, den Nockenwellenversteller in einem größeren Betriebsbereich mit voller Leistung zu betreiben.
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Der Nockenwellenversteller umfasst einen elektrischen Verstellmotor, der in der Regel über eine Ausgleichskupplung mit einem Verstellgetriebe drehfest verbunden ist. Das Verstellgetriebe weist ein kurbelwellenfestes Antriebsrad auf, wobei unter kurbelwellenfest drehphasentreu zu verstehen ist. Beispielsweise ist das Antriebsrad als ein Riemen- oder Kettenrad ausgebildet. Von der Kurbelwelle wird das Antriebsrad über ein Zugmittel wie einen Riemen oder eine Kette oder über eine Stirnverzahnung angetrieben. Das Verstellgetriebe weist weiterhin ein nockenwellenfestes, also zu Nockenwelle drehphasentreues Abtriebselement auf. Das Antriebs- und das Abtriebselement stehen mit einem Verstellelement in Verbindung und bilden mit diesem ein Dreiwellengetriebe aus. Das Dreiwellengetriebe kann als Planeten- oder Exzentergetriebe ausgebildet sein. Vorzugsweise ist es als Wellgetriebe ausgebildet, wobei das Verstellelement ein flexibler, durch einen Wellgenerator deformierter Ring ist.
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Das Verstellgetriebe ist durch ein Schmiermittel geschmiert. Bevorzugt ist das Schmiermittel das Öl der Brennkraftmaschine. Das Verstellgetriebe kann nach außen vollständig abgedichtet sein, um beispielsweise den Antrieb des Antriebselements mit einem trockenen Riemen zu ermöglichen. Der elektrische Verstellmotor kann in diesem Fall separat gekapselt sein, was eine Anordnung außerhalb des Zylinderkopfes ermöglicht.
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Das Wälzlager, das die Nockenwelle lagert, kann als ein Nadellager oder als ein Kugellager, insbesondere ein Rillenkugellager, ausgebildet sein. Durch den axialen Versatz des Wälzlagers von dem Antriebselement, das Momente auf die Nockenwelle einleitet, kann es zweckmäßig sein, dass das Wälzlager auch axiale Kräfte aufnehmen kann. In einer Ausführungsform der Erfindung stützt sich die Nockenwelle axial am Zylinderkopf über das Wälzlager, genauer dessen Innenring, ab.
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Vorzugsweise ist das Wälzlager räumlich so nahe an dem mit einer Zentralschraube befestigten Nockenwellenversteller angeordnet, dass es eine gemeinsame axiale Schnittebene der Zentralschraube und des Wälzlagers gibt. Damit wird ein Nockenwellenverstellsystem bereitgestellt, das trotz der Reibleistung des Lagers kompakt baut und eine hinreichend große Lagerbreite ermöglicht. Eine größere Lagerbreite kann zwar grundsätzlich den Einfluss von Lagerverkippungen verstärken; aber durch die räumlich nahe Anordnung am Verstellgetriebe, die thermisch nunmehr möglich ist, wird der die Verkippungen begünstigende Hebelarm der auf die Lagerstelle wirkenden Kräfte aus dem Zugmitteltrieb reduziert, so dass eine akzeptable Lagerbreite erreichbar ist.
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In einer anderen Ausführungsform ist der minimale Abstand zwischen dem Antriebselement und dem Wälzlager kleiner als die axiale Breite des Wälzlagers. Damit entsteht eine noch kompaktere Einheit, bei der die erste Nockenwellenlagerung in das Nockenwellenverstellersystem integriert ist.
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Alle Lagerstellen der Nockenwelle können als Wälzlagerungen ausgebildet sein, was insgesamt eine reibungsarme Lagerung der Nockenwelle ermöglicht. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, nur die erste Lagerstelle der Nockenwelle, die Teil des Nockenwellenverstellsystems und dem Verstellgetriebe am nächsten angeordnet ist, als Wälzlagerung und zumindest einen Teil der übrigen Lagerstellen als Gleitlager auszubilden. Damit bleibt die Lagerung der Nockenwelle insgesamt hinreichend steif, wobei gleichzeitig nur an der ersten Lagerstelle die Reibung herabgesetzt ist. Indessen kann bei stehender Brennkraftmaschine, beispielsweise vor deren Start, eine Nockenwellenverstellung mit geringem Wärmeeintrag durch das Lager am Nockenwellenversteller erfolgen, weil das Losbrechmoment des Wälzlagers deutlich geringer ist als das eines Gleitlagers. Dies ist insbesondere bei häufigen Start-Stopp-Vorgängen von Vorteil, insbesondere, wenn das Motoröl seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat.
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Das Wälzlager weist in der Regel teilbare Lagerschalen auf, um auf der Nockenwelle montiert werden zu können, wenn nicht eine spezielle Konstruktion wie eine geteilte Nockenwelle eingesetzt werden soll. Die hohen Kosten und der Verlust an Steifigkeit und Zuverlässigkeit an den Verbindungsstellen der beiden Innenringteile wird in Kauf genommen. Alternativ wird ein ungeteilter Lagerring auf einer gebauten Nockenwelle angeordnet. Schließlich ist vorgesehen, dass auch die Manteloberfläche der Nockenwelle selbst die Laufbahn ausbildet und den Lagerinnenring ersetzt oder einteilig mit diesem ausgebildet ist.
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Wälzlager nicht gesondert durch eine Druckölversorgung geschmiert. Das bedeutet, dass auf Zu- und Ableitungen von Öl verzichtet werden kann und den konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand minimiert. Weiterhin braucht für die Dimensionierung der Ölpumpe kein Durchsatz berücksichtigt werden, so dass diese ggf. kleiner ausfallen kann. Geschmiert werden kann das Wälzlager in diesem Fall beispielsweise durch den in der Brennkraftmaschine vorhandenen Ölnebel. Alternativ ist es zum ölführenden Inneren der Brennkraftmaschine abgedichtet.
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Alternativ kann das Wälzlager durch das Schmiermittel der Brennkraftmaschine geschmiert sein oder aber auch in einen gesonderten Schmierkreislauf des Nockenwellenverstellers eingebettet sein. In einer weiteren Ausführungsform schmiert das Schmiermittel zusätzlich den elektrischen Verstellmotor. Der Nockenwellenversteller kann einen eigenen, von der Brennkraftmaschine separierten Schmierkreislauf aufweisen, so dass in diesen keine Verunreinigungen gelangen können.
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Das Wälzlager als Teil der Nockenwellenverstelleinheit ermöglicht eine Notlauffähigkeit unter Mangelschmierung. Dies ist deswegen bedeutsam, weil durch den Nockenwellenversteller bzw. das Zugmittelgetriebe die Lagerstelle zusätzlich belastet ist. Das Wälzlager mit seiner Notlauffähigkeit ermöglicht besonders beim Wiederanfahren aus dem Stillstand der Brennkraftmaschine eine hinreichende Schmierung, ohne dass Motoröl erforderlich ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Außendurchmesser des Wälzlagers kleiner als der Innendurchmesser des Antriebselements. Mit dem kleinen Durchmesser des Wälzlagers kann das Lagerreibmoment lokal so weit herabgesetzt werden, dass trotz der entstehenden Reibungswärme ein andauernder Start-Stopp-Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist, ohne dass die Leistung des elektrischen Verstellmotors reduziert werden müsste. Die größere Reibung an gegebenenfalls gleitgelagerten anderen Lagerstellen der Nockenwelle haben keinen unmittelbaren Einfluss auf den Wärmeeintrag in das Nockenwellenverstellersystem. Ein unterschiedliches Traglastverhalten der Lagerstellen kann vorgesehen sein.
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Durch den durch die Erfindung erreichten, verminderten Wärmeeintrag am Nockenwellenversteller ist es möglich, diesen mit einem Gehäuse zu versehen, das keine Kühlrippen aufweist. Das spart zum einen Bauraum, zum anderen ermöglicht es die Integration der elektronischen Steuer- oder Regeleinheit, die thermisch empfindlich ist, so dass für diese ein separates Gehäuse entfallen kann.
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Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Nockenwellenverstellsystem für Brennkraftmaschinen von Personenkraftwagen, die mindestens drei, vorzugsweise vier oder sechs Zylinder aufweisen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Montage eines der genannten Nockenwellenverstellsysteme. Die Montage am Zylinderkopf ist besonders einfach, wenn vormontierte Bauteile verwendet werden. Dadurch dass das Wälzlager als Teil des Nockenwellenverstellsystems begriffen wird, kann dieses zunächst auf der Nockenwelle angeordnet werden und dann zusammen mit dem Verstellgetriebe als vormontierte Einheit am Zylinderkopf befestigt werden. Für den Motorenbauer ist das Handling dadurch vereinfacht, da sich die Anzahl der Einzelteile reduziert.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines der vorstehend beschriebenen Nockenwellenverstellsysteme. Durch den verminderten Wärmeeintrag am Nockenwellenversteller ist es möglich, diesen länger mit voller Leistung zu betreiben. Bei geeigneter Abstimmung der Komponenten ist es möglich, auf einen separaten Temperatursensor zu verzichten und die Herabsetzung der Verstellgeschwindigkeit des Nockenwellenverstellers gegebenenfalls vollständig dem Motorsteuergerät zu überlassen. Das Steuergerät für den Nockenwellenversteller kann dadurch einfacher ausfallen. Lediglich wenn die gesamte Brennkraftmaschine in einen Notlaufbetrieb geht, können dann für den Nockenwellenversteller eine Herabsetzung der Verstellgeschwindigkeit oder eine Fixierung der Drehwinkellage erfolgen.
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Bei der Verstellung vor Motorstart ist es notwendig, die Lagebestimmung des Nockenwellenverstellsystems und somit die Phasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle sehr genau zu bestimmen. Das ist aufgrund der fehlenden Drehzahl des Motors mit einem Standard- Triggerrad auf der Nockenwelle nicht möglich. Ein Aspekt der Erfindung ist es daher auch, ein Verfahren zum Betrieb eines Nockenwellenverstellsystems aufzuzeigen, der die Phasenlagenbestimmung ermöglicht. Dazu weist der elektrische Verstellmotor Sensoren auf, die vor dem Start der Brennkraftmaschine genutzt werden, um die Phasenlage des elektrischen Verstellmotors zu bestimmen und eine Phasenlagenverstellung bereits vor der ersten Zündung der Brennkraftmaschine vorzunehmen.
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Insbesondere kann eine Phasenlageneinstellung bereits vor dem Start der Brennkraftmaschine erfolgen oder aber, bei schwächer dimensioniertem elektrischen Verstellmotor, unter Ausnutzung der Nockenwellenwechselmomente beim Starten der Brennkraftmaschine.
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Der elektrische Verstellmotor kann in seiner Leistung so auf die Reibung der Nockenwelle abgestimmt werden, dass entweder ausschließlich mit der elektrischen Energie die Nockenwelle während des Stillstandes des Verbrennungsmotors verstellt werden kann oder während des Starten der Brennkraftmaschine noch vor der ersten Zündung mit Hilfe der Wechselmomente entsprechend schnell verstellt werden und der Strombedarf aufgrund der niedrigeren Reibung an der ersten Lagerstelle der Nockenwelle reduziert werden kann. Vorzugsweise ist der elektrische Verstellmotor in seiner Leistung derart dimensioniert, dass er die Nockenwelle, die an der ersten Lagerstelle wälzgelagert ist, wie vorbeschrieben verstehen kann, eine Verstellung hingegen bei Ersetzen des Wälzlagers durch ein Gleitlager bei abgestellter Brennkraftmaschine nicht mehr oder nur noch in einem Teilbereich des zulässigen Betriebsfensters möglich wäre.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
- 1 einen Längsschnitt eines ersten, erfindungsgemäßen elektrischen Nockenwellenverstellsystems zur variablen Einstellung der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine und
- 2 einen Längsschnitt eines zweiten, erfindungsgemäßen elektrischen Nockenwellenverstellsystems zur variablen Einstellung der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Die in den 1 und 2 beispielhaft dargestellten, erfindungsgemäßen elektrischen Nockenwellenverstellsysteme 1 zur variablen Einstellung der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine weisen jeweils eine Nockenwelle 2 und einen Nockenwellenversteller 3 auf. Der Nockenwellenversteller 3 weist ein Verstellgetriebe 5 sowie einen elektrischen Verstellmotor 4 auf. Das Verstellgetriebe 5 weist ein mit der Kurbelwelle verbindbares Antriebselement 6, ein mit der Nockenwelle 2 verbundenes Abtriebselement 7 und ein Verstellelement 8 auf. Das Verstellelement 8 steht über eine nicht näher dargestellte Kupplung mit der Motorwelle 10 des elektrischen Verstellmotors 4 in drehfester Verbindung.
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Die Kupplung und die Motorwelle 10 sind koaxial zur Nockenwelle 2 und zum Verstellgetriebe 5 angeordnet und damit auch koaxial zum Antriebselement 6, zum Abtriebselement 7 und zum Verstellelement 8. Das als Kettenrad ausgebildete Antriebselement 6 und das Abtriebselement 7 bilden gleichzeitig einen Teil des Gehäuses des Verstellgetriebes 5 aus. Über das Antriebselement 6 wird der Nockenwellenversteller 3 und die Nockenwelle 2 der Brennkraftmaschine angetrieben.
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Durch den elektrischen Verstellmotor 4 ist als Stellantrieb über die vorzugsweise als Oldhamkupplung ausgebildete Kupplung ein Verstellmoment in das Verstellgetriebe 5 einleitbar und getriebeausgangsseitig auf die Nockenwelle 2 zum Verstellen der relativen Phasenlage dieser gegenüber der Kurbelwelle übertragbar, wodurch die Steuerzeiten der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine variabel einstellbar sind. Das nockenwellenseitig angeordnete Abtriebselement 7 ist als ein Abtriebshohlrad ausgebildet und über eine axiale Klemmverbindung mit einer Zentralschraube 12 mit der Nockenwelle 2 drehfest verbunden.
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Die nicht weiter dargestellte Kupplung kann eine Dichtglocke ausbilden, die eine das schmierölführende Verstellgetriebe 1 an der zum elektrischen Verstellmotor 4 gewandten, offenen Seite abdeckt
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Zur Montage wird das Verstellgetriebe 5 mit dem Abtriebshohlrad 7 durch eine Klemmverbindung mit der Zentralschraube 12 an die Nockenwelle 2 drehfest angebunden, wobei im Falle der 2 das Verstellgetriebe 5 mit der Nockenwelle 2 und dem Wälzlager 9 gemeinsam montiert wird. Der elektrische Verstellmotor 4 wird anschließend mit dem als Verstellwelle ausgebildeten Verstellelement 8 des Verstellgetriebes 5 verbunden. Die Motorwelle 10 dreht einen ovalisierten Innenring. Dieser ist Teil eines Wellgetriebes, das radial außen einen Flexring aufweist. Der Flexring ist hier als sogenannte Kragenhülse mit einem Befestigungskragen gehäusefest angeordnet und im Bereich einer Außenverzahnung flexibel ausgebildet steht an dieser mit einer Innenverzahnung des Abtriebshohlrads 7 in Eingriff. Auf diese Weise ist ein Antriebsmoment vom Antriebsrad 5 auf das Gehäuse 2 und den mit diesem drehfest verbundenen Flexring auf das Abtriebshohlrad 7 und über die Klemmverbindung der Zentralschraube 12 auf die Nockenwelle 2 übertragbar.
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Das Verstellgetriebe 5 ist über die Zentralschraube 12 mit der Nockenwelle 2 durch das Wälzlager 9 am Zylinderkopf 12 gelagert. In der Ausführungsform der 2 weist dazu die Nockenwelle 2 eine Schulter 13 auf, die einen Axialanschlag für das Wälzlager 9 bildet. Vorliegend ist das Wälzlager 9 ein Kugellager mit einem Innenring 14, Kugeln 15 und einem Außenring 16, wobei das Wälzlager 9 axial durch den Zylinderkopf 11 und auf der Axialseite des Nockenwellenverstellers 3 mit einem Sicherungsring 17 gesichert ist. Vorliegend kann die Nockenwelle 2 mit dem vormontierten Wälzlager 9 am Zylinderkopf 12 befestigt werden.
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Aus dem Inneren der Brennkraftmaschine wird durch den Zylinderkopf 11 über einen radialen Ölkanal 18 das Schmiermittel zur Zentralschraube 12 und dann parallel zu ihr über einen axialen Ölkanal 19 zum Verstellgetriebe 5 geleitet. Nicht dargestellt ist der Rückführungskanal vom Verstellgetriebe 5.
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Im Unterschied zur 2 zeigt 1 ein Nockenwellenverstellsystem 1, bei dem das Wälzlager 9 nockenwellenseitig verbaut ist. Das Wälzlager 9 stützt sich an einer Zylinderkopfschulter 21ab und bildet zum Verstellgetriebe 5 hin einen Hohlraum 22 aus, in dem eine Dichtung 20 angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nockenwellenverstellsystem
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Nockenwellenversteller
- 4
- Verstellmotor
- 5
- Verstellgetriebe
- 6
- Antriebselement
- 7
- Abtriebselement
- 8
- Verstellelement
- 9
- Wälzlager
- 10
- Motorwelle
- 11
- Zylinderkopf
- 12
- Zentralschraube
- 13
- Schulter
- 14
- Innenring
- 15
- Kugel
- 16
- Außenring
- 17
- Sicherungsring
- 18
- radialer Ölkanal
- 19
- axialer Ölkanal
- 20
- Dichtung
- 21
- Zylinderkopfschulter
- 22
- Hohlraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10248355 A1 [0002, 0007]
- DE 102004038681 A1 [0003]
- DE 10324845 A1 [0004]
- DE 102005059860 A1 [0005]
- DE 68904842 T2 [0006]
- EP 1995417 A1 [0008]
- DE 102008039038 A1 [0008]
- DE 102008059005 A1 [0009]
