EP1504172B1 - Nockenwellenversteller mit elektrischem antrieb - Google Patents

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EP1504172B1
EP1504172B1 EP03749852A EP03749852A EP1504172B1 EP 1504172 B1 EP1504172 B1 EP 1504172B1 EP 03749852 A EP03749852 A EP 03749852A EP 03749852 A EP03749852 A EP 03749852A EP 1504172 B1 EP1504172 B1 EP 1504172B1
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EP
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camshaft
adjusting
shaft
gearing
servomotor
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EP03749852A
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Jens Schäfer
Martin Steigerwald
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IHO Holding GmbH and Co KG
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INA Schaeffler KG
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    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/024—Belt drive
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation

Definitions

  • the invention relates to a device for releasably connecting and adjusting the camshaft and the crankshaft of an internal combustion engine, in particular according to the preamble of claim 1.
  • variable displacement motor systems can be the variable motor and / or its Control fail and thereby prevent the achievement of the base position.
  • DE 41 10 195 A1 discloses a device for releasably connecting and adjusting describes the camshafts and the crankshaft of an internal combustion engine, with a trained as a three-shaft gear adjustment, the one crankshaft-connected drive shaft, a camshaft-connected Output shaft and connected to an electric variable motor Has adjusting shaft, wherein between the input and output shaft at a standstill Adjusting a stationary gear ratio io is present, the height of the Transmission type (negative or positive gear) and the adjustment direction of the camshafts determined who have a basic or emergency position.
  • This adjustment is a smooth and accurate adjustment the camshaft position sought. So in case of failure of the variable displacement engine system the function of the internal combustion engine maintained at least makeshift can be, a limitation of the adjustment is provided. A note upon reaching the base or emergency position in such a case is missing however.
  • the invention is therefore based on the object, an electric camshaft adjuster to create, in which the camshaft even in case of failure of Adjusting motor and / or the same control in its base position adjustable is.
  • the object is solved by the features of patent claim 1.
  • the camshaft After deceleration or setting of the adjusting be adjusted by turning the drive shaft in the low idle of the engine or - if it was strangled - when restarting the same, even with failed Verstellmotor system, the camshaft in its basic or emergency position. In this position, the vehicle can be started and operated with certain restrictions, so that a workshop can be achieved.
  • Prerequisite is a suitable stationary gear ratio i 0 , by the desired transmission type (plus or minus) and the adjustment (late or early) is determined.
  • the output shaft rotates faster than the drive shaft, that is, in the clockwise direction and thus in the direction of advance.
  • the adjusting motor with a permanent magnet rotor has a passive self-holding moment, which from a middle position in both directions of rotation rise to a maximum and then fall again.
  • the increased by the converted friction torque of the variable transmission Self-holding torque of the adjusting motor must be only 60% - 100% of the converted maximum dynamic camshaft torque retroactively acting on the adjusting shaft because the energy content of the tips of the camshaft torque is low and the necessary holding torque more through the mean camshaft torque is determined.
  • the use of a permanent magnet rotor has the advantage over a permanent magnet stator that the current only has to be conducted into the cylinder-head-fixed stator.
  • the adjustment speed of the camshaft is preferably between 30 ° and 60 ° cam angle per second due to the selected stationary gear ratio i 0 with stationary adjusting and low idle speed of the engine. It is irrelevant whether the adjusting motor adjusted when returning the camshaft in its base position in one or two directions of rotation.
  • eccentric or wave gear Pulsitive gear
  • wobble or double planetary gear minus or plus gearbox
  • the adjusting motors are as usual brushless Permanent magnet rotor motors or as brush-mounted external excitation DC motors trained.
  • Figures 1 and 2 are adjusting 1, 1 'with electric adjusting motors 2, 2 'shown, for adjusting the rotational angle position between the not shown crankshaft and the camshaft 3, 3 'of an internal combustion engine serve.
  • the adjusting 1, 1 ' is designed as a three-shaft gear, with a drive shaft 4, 4 ', an output shaft 5, 5' and an adjusting shaft 6, 6 '.
  • the drive shaft 4, 4 ' is connected to a drive wheel 7, 7' and via this means a gear, not shown, or toothed belt or a toothed chain firmly connected to the crankshaft.
  • the output shaft 5, 5 ' is connected to the camshaft 3, 3' and the adjusting shaft 6, 6 'with the rotor 8, 8' of the adjusting motor 2, 2 'in a fixed connection.
  • the stator 9 of the adjusting motor 2 is fixedly connected to the cylinder head 10 and stands still, the stator 9 'of the adjusting motor 2' is connected to the drive wheel 7 ' firmly connected and rotated as the adjusting 1 with half crankshaft speed.
  • the camshaft 3, 3 ' has a base or emergency running position, the for a safe start and limited operation must be achieved. This succeeds intact adjustment motor 2, 2 'even after a stalling of the engine without difficulty, since the adjusting motor 2, 2 'the camshaft 3, 3 'with the internal combustion engine or during the restart adjusted to the base position. But it also has to be with failed adjustment motor 2, 2 'a restart may be possible to at least one workshop to reach.
  • the adjusting gears 1, 1 'and their stationary gear ratio io are designed to that merely by setting the adjusting shafts 6, 6 ', the camshafts 3, 3 'get into their base position when starting and the internal combustion engine so that it remains bootable.
  • the setting of the adjusting 6 can by a de-energized variable motor 2 with permanent magnet rotor 8 or permanent magnet stator 9 done.
  • the adjusting motor 2 has a self-holding torque that of a central position off in both directions up to a maximum and after falls again.
  • the self-holding torque is the maximum torque, with which one can statically load a non-energized variable motor, without one to cause nonuniform but continuous rotation.
  • the self-holding torque is due to the converted friction torque of the variable speed 1 reinforced to the cogging torque, which is between 60% and 100% of the converted maximum, dynamic camshaft torque at low Idle speed of the engine should be.
  • the camshaft 3 After a stalling of the internal combustion engine or after failure of the adjustment motor 2, the camshaft 3 may be in an undefined position. By setting or hard braking the adjusting 6, the camshaft 3 on the subsequent start by that caused by the starter Rotary movement of the drive shaft 4 adjusted in its base position, so that a start is possible.
  • stator 9 'of the adjusting motor 2' (see Figure 2) with its rotor 8 ' mitrotiert is a setting of the adjusting shaft 6 'by a between stator 9' and rotor 8 'effective self-holding torque not possible.
  • the mechanical serves or electrical stalling of the adjusting shafts 6, 6 'also for thermal relief of the adjusting motors 2, 2 '.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden und Verstellen der Nockenwelle und der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, insbesondere nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Um bei einem Verbrennungsmotor mit hydraulischem oder elektrischem Nokkenwellenverstell-System einen sicheren Motorstart zu gewährleisten, muss sich die Nockenwelle in der sogenannten Basis- oder Notlaufposition befinden. Diese liegt bei Einlassnockenwellen üblicherweise in "spät", bei Auslassnokkenwellen in "früh". Im normalen Betrieb des Fahrzeugs wird die Nockenwelle beim Abstellen des Motors geregelt in die jeweilige Basisposition gefahren und dort fixiert oder verriegelt.
Herkömmliche, hydraulisch betätigte Rotationskolbenversteller, wie Flügelzeller, Schwenk- oder Segmentflügler besitzen eine Verriegelungseinheit. Diese fixiert den hydraulischen Versteller in seiner Basisposition, bis sich genügend Öldruck zum Verstellen der Nockenwelle aufgebaut hat. Kommt es zum Abwürgen des Motors, kann sich die Nockenwelle in einer undefinierten Position außerhalb der Basisposition befinden.
Bei hydraulischen Nockenwellen-Verstellsystemen mit der Basisposition in "spät", wird die Nockenwelle beim nächsten Start des Verbrennungsmotors und dem dabei fehlenden Öldruck aufgrund des Nockenwellenreibmoments, das entgegen der Nockenwellendrehrichtung wirkt, automatisch in die späte Basisposition verstellt. Liegt die Basisposition in "früh", muss die Nockenwelle bei fehlendem Öldruck entgegen dem Nockenwellenreibmoment in die frühe Basisposition verstellt werden. Dies geschieht zumeist mit Hilfe einer Ausgleichsfeder, die ein dem Nockenwellenreibmoment gleiches aber entgegengerichtetes Moment erzeugt.
Diese bei hydraulisch betätigbaren Nockenwellenverstellern üblichen Methoden zum Erreichen der Basispositionen nach Abwürgen des Verbrennungsmotors sind bei elektrisch angetriebenen Nockenwellenverstellern nicht anwendbar. Sie sind auch nicht erforderlich, solange das Verstellmotor-System intakt ist und die Nockenwelle auch bei stehendem Verbrennungsmotor oder beim Widerstart in die jeweilige Basisposition verstellen kann. Bei elektrischen Verstellmotor-Systemen können jedoch der Verstellmotor und/oder seine Steuerung ausfallen und dadurch das Erreichen der Basisposition verhindern.
In der DE 41 10 195 A1 ist eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden und Verstellen der Nockenwellen und der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors beschrieben, mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe, das eine kurbelwellenverbundene Antriebswelle, eine nockenwellenverbundene Abtriebswelle und eine mit einem elektrischen Verstellmotor verbundene Verstellwelle aufweist, wobei zwischen Antriebs- und Abtriebswelle bei stillstehender Verstellwelle eine Standgetriebeübersetzung io vorliegt, deren Höhe die Getriebegattung (Minus- oder Plusgetriebe) und die Verstellrichtung der Nokkenwellen bestimmt, die eine Basis- oder Notlaufposition besitzen.
Bei dieser Verstellvorrichtung wird eine leichtgängige und genaue Einstellung der Nockenwellenlage angestrebt. Damit bei Ausfall des Verstellmotor-Systems die Funktion des Verbrennungsmotors zumindest notdürftig aufrecht erhalten werden kann, ist eine Begrenzung des Verstellwinkels vorgesehen. Ein Hinweis auf das Erreichen der Basis- bzw. einer Notlaufposition in einem solchen Fall fehlt jedoch.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Nockenwellenversteller zu schaffen, bei dem die Nockenwelle auch bei Ausfall des Verstellmotors und/oder der Steuerung desselben in ihre Basisposition verstellbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Nach Abbremsen bzw. Festsetzen der Verstellwelle werden durch Drehen der Antriebswelle im niedrigen Leerlauf des Verbrennungsmotors oder - falls dieser abgewürgt wurde - beim Wiederstarten desselben, auch mit ausgefallenem Verstellmotor-System die Nockenwelle in ihre Basis- bzw. Notlaufposition verstellt. In dieser Stellung kann das Fahrzeug gestartet und mit gewissen Einschränkungen betrieben werden, so dass eine Werkstatt erreicht werden kann. Voraussetzung ist eine passende Standgetriebeübersetzung i0, durch die die gewünschte Getriebegattung (Plus- oder Minusgetriebe) und die Verstellrichtung (spät oder früh) bestimmt ist.
Bei der Auswahl der Verstellgetriebe kommen Minus- oder Plusgetriebe in Frage. Minusgetriebe besitzen eine Standgetriebeübersetzung io kleiner 0, Plusgetriebe eine solche größer 0. Bei positiver Standgetriebeübersetzung i0 haben die An- und Abtriebswelle die gleiche Drehrichtung, bei negativer Standgetriebeübersetzung io entgegengesetzte Drehrichtungen, bezogen auf eine stehende Verstellwelle und die mit dieser verbundenen Bauteile.
Wird bei einem Minusgetriebe die Verstellwelle festgehalten und dreht sich die Antriebswelle im Uhrzeigersinn, so dreht sich die Abtriebswelle und damit die Nockenwelle entgegen dem Uhrzeigersinn, was einer Spätverstellung entspricht.
Wird bei einem Plusgetriebe mit einer Standgetriebeübersetzung io >1 die Verstellwelle festgehalten und die Antriebswelle im Uhrzeigersinn verdreht, so dreht sich die Abtriebswelle langsamer als die Antriebswelle, dass heißt, entgegen dem Uhrzeigersinn und somit in Richtung Spätverstellung.
Wird bei einem Plusgetriebe mit einer Standgetriebeübersetzung 0 < i0 < 1 die Verstellwelle festgehalten und dreht sich die Antriebswelle im Uhrzeigersinn, so dreht sich die Abtriebswelle schneller als die Antriebswelle, dass heißt, im Uhrzeigersinn und damit in Richtung Frühverstellung.
Diese Verhältnisse sind auf alle in Frage kommenden Verstellgetriebe anwendbar. Zusammenfassend gilt, dass bei ausgefallenem Verstellmotor zum Erreichen einer späten Basisposition das Festsetzen der Verstellwelle eines Minusgetriebes mit i0 < 0 oder eines Plusgetriebes mit i0 > 1 und zum Erreichen einer frühen Basisposition das Festsetzen der Verstellwelle eines Plusgetriebes mit 0 < i0 < 1 erforderlich sind.
Es ist von Vorteil, dass der Verstellmotor einen Permanentmagnet-Rotor mit einem passiven Selbsthaltemoment besitzt, das von einer Mittellage aus in beide Drehrichtungen bis zu einem Maximum ansteigt und danach wieder abfällt. Das um das gewandelte Reibmoment des Verstellgetriebes vermehrte Selbsthaltemoment des Verstellmotors muss nur 60% - 100% des gewandelten maximalen dynamischen, auf die Verstellwelle rückwirkenden Nockenwellendrehmoments aufweisen, da der Energieinhalt der Spitzen des Nockenwellendrehmoments gering ist und das notwendige Haltemoment mehr durch das mittlere Nockenwellenmoment bestimmt ist. Die Verwendung eines Permanentmagnet-Rotors hat gegenüber einem Permanentmagnet-Stator den Vorteil, dass der Strom nur in den zylinderkopffesten Stator geleitet werden muss.
Bei nicht ausreichendem Selbsthaltemoment eines Permanentmagnetverstellmotors und bei fremderregten Gleichstrommotoren ohne Selbsthaltemoment dient ein zusätzliches Bremsmoment zur Festlegung der Verstellwelle. Dieses wird von einer zylinderkopffesten, bevorzugt mechanischen oder Wirbelstrombremse erzeugt. Die Bremsen werden in niedrigem Leerlauf des Verbrennungsmotors automatisch betätigt und bei arbeitendem Verstellmotor automatisch gelöst. Auf diese Weise werden die Nockenwellen vor dem Abstellen des Verbrennungsmotors immer in ihre Basisposition verstellt. Sollte dies durch Abwürgen des Motors nicht möglich sein, wird es beim nächsten Anlassen nachgeholt.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Verstellgeschwindigkeit der Nockenwelle aufgrund der gewählten Standgetriebeübersetzung i0 bei stehenden Verstellwellen und niedriger Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors vorzugsweise zwischen 30° und 60° Nockenwinkel pro Sekunde liegt. Dabei ist es ohne Belang, ob der Verstellmotor beim Rückstellen der Nockenwelle in ihre Basisposition in eine oder zwei Drehrichtungen verstellt.
Es ist erforderlich, dass in Regelstellung der Nockenwellen die Antriebs-, Abtriebs- und Verstellwellen der Verstellgetriebe mit gleicher Drehzahl umlaufen. Auf diese Weise besteht keine Relativbewegung zwischen der Kurbelwelle und den Nockenwellen.
Als Verstellgetriebe kommen beispielsweise bekannte Exzenter- oder Wellengetriebe (Plusgetriebe) oder Taumel- oder Doppelplanetengetriebe (Minus- oder Plusgetriebe) in Frage und die Verstellmotoren werden als übliche bürstenlose Permanentmagnetrotor-Motoren oder als bürstenbestückte fremderregte Gleichstrommotoren ausgebildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist. Es zeigen:
Figur 1
ein Verstellgetriebe mit einem Verstellmotor, dessen Stator zylinderkopffest ist;
Figur 2:
ein anders Verstellgetriebe mit einem anderen Verstellmotor, dessen anderer Stator mit umläuft.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren 1 und 2 sind Verstellgetriebe 1, 1' mit elektrischen Verstellmotoren 2, 2' dargestellt, die zum Verstellen der Drehwinkellage zwischen der nicht dargestellten Kurbelwelle und der Nockenwelle 3, 3' eines Verbrennungsmotors dienen.
Das Verstellgetriebe 1, 1' ist als Dreiwellengetriebe ausgebildet, mit einer Antriebswelle 4, 4', einer Abtriebswelle 5, 5' und einer Verstellwelle 6, 6'.
Die Antriebswelle 4, 4' ist mit einem Antriebsrad 7, 7' und über dieses mittels eines nicht dargestellten Zahnrades, oder Zahnriemens oder einer Zahnkette mit der Kurbelwelle fest verbunden.
Die Abtriebswelle 5, 5' steht mit der Nockenwelle 3, 3' und die Verstellwelle 6, 6' mit dem Rotor 8, 8' des Verstellmotors 2, 2' in fester Verbindung.
Der Stator 9 des Verstellmotors 2 ist mit dem Zylinderkopf 10 fest verbunden und steht still, der Stator 9' des Verstellmotors 2' ist mit dem Antriebsrad 7' fest verbunden und rotiert wie das Verstellgetriebe 1 mit halber Kurbelwellendrehzahl.
Die Nockenwelle 3, 3' besitzt eine Basis- bzw. Notlaufposition, die für einen sicheren Start und einen eingeschränkten Betrieb erreicht werden muss. Dies gelingt bei intaktem Verstellmotor 2, 2' auch nach einem Abwürgen des Verbrennungsmotors ohne Schwierigkeiten, da der Verstellmotor 2, 2' die Nokkenwelle 3, 3' bei stehendem Verbrennungsmotor oder während des Wiederstarts in die Basisposition verstellt. Es muss aber auch bei ausgefallenem Verstellmotor 2, 2' ein Wiederstart möglich sein, um zumindest eine Werkstatt zu erreichen.
Die Verstellgetriebe 1, 1' und deren Standgetriebeübersetzung io sind so ausgelegt, dass durch bloßes Festsetzen der Verstellwellen 6, 6' die Nockenwellen 3, 3' beim Anlassen in ihre Basisposition gelangen und der Verbrennungsmotor damit startfähig bleibt.
Bei stillstehender Verstellwelle 6, 6' und rechtsdrehender Antriebswelle 4, 4' gilt für die Auslegung von io:
Bei i0 < 0 liegt ein Minusgetriebe mit Spätverstellung vor; bei 0 < i0 < 1 ein Plusgetriebe mit Frühverstellung und bei io > 1 ein Plusgetriebe mit Spätverstellung.
Das Festsetzen der Verstellwelle 6 kann durch einen unbestromten Verstellmotor 2 mit Permanentmagnet-Rotor 8 oder Permanentmagnet-Stator 9 erfolgen. Der Verstellmotor 2 weist ein Selbsthaltemoment auf, dass von einer Mittellage aus in beide Drehrichtungen bis zu einem Maximum ansteigt und danach wieder abfällt. Das Selbsthaltemoment ist das maximale Drehmoment, mit dem man einen nicht erregten Verstellmotor statisch belasten kann, ohne eine ungleichförmige aber kontinuierliche Drehung hervorzurufen.
Das Selbsthaltemoment wird durch das gewandelte Reibmoment des Verstellgetriebes 1 zum Rastmoment verstärkt, das zwischen 60% und 100% des gewandelten maximalen, dynamischen Nockenwellenmomentes bei niedriger Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors liegen soll.
Reicht das Rastmoment des unbestromten Verstellmotors 2 zum Festsetzen der Verstellwelle nicht aus, wird durch eine zylinderkopffeste, mechanisch oder elektrisch wirkende Bremse 11 zusätzlich ein externes Bremsmoment aufgebracht. Dieses wirkt gleich dem Rastmoment in beide Drehrichtungen der Verstellwelle 6.
Nach einem Abwürgen des Verbrennungsmotors oder nach Ausfall des Verstellmotors 2 kann sich die Nockenwelle 3 in einer undefinierten Position befinden. Durch das Festsetzen bzw. Festbremsen der Verstellwelle 6 wird die Nokkenwelle 3 beim darauffolgenden Anlassen durch die von dem Anlasser verursachte Drehbewegung der Antriebswelle 4 in ihre Basisposition verstellt, so dass ein Starten möglich ist.
Da der Stator 9' des Verstellmotors 2' (siehe Figur 2) mit dessen Rotor 8' mitrotiert, ist ein Festsetzen der Verstellwelle 6' durch ein zwischen Stator 9' und Rotor 8' wirksames Selbsthaltemoment nicht möglich. In diesem Fall kann die Verstellwelle 6' nur durch eine zylinderkopffeste, mechanische oder elektrische Bremse 11' festgebremst werden. Mit derselben ist nach einem Abwürgen des Verbrennungsmotors oder bei Ausfall des Verstellmotors 2' spätestens beim nächsten Motoranlassen ein Verstellen der Nockenwelle 3' in ihre Basisposition und damit auch ein Motorstart ermöglicht.
Wenn die Verstellmotoren 2, 2' hohe Temperaturen aufweisen, dient das mechanische oder elektrische Festbremsen der Verstellwellen 6, 6' auch zur thermischen Entlastung der Verstellmotoren 2, 2'.
Bezugszeichenliste
1
Verstellgetriebe
1'
Verstellgetriebe
2
elektrischer Verstellmotor
2'
elektrischer Verstellmotor
3
Nockenwelle
3'
Nockenwelle
4
Antriebswelle
4'
Antriebswelle
5
Abtriebswelle
5'
Abtriebswelle
6
Verstellwelle
6'
Verstellwelle
7
Antriebsrad
7'
Antriebsrad
8
Rotor
8'
Rotor
9
Stator
9'
Stator
10
Zylinderkopf
10'
Zylinderkopf
11
zylinderkopffeste Bremse
11'
zylinderkopffeste Bremse

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum lösbaren Verbinden und Verstellen der Nockenwelle (3, 3') und der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe (1, 1'), dass eine kurbelwellenverbundene Antriebswelle (4, 4'), eine nockenwellenverbundene Abtriebswelle (5, 5') und eine mit einem elektrischen Verstellmotor (2, 2') verbundene Verstellwelle (6, 6') aufweist, wobei in der Regelstellung der Nockenwelle (3, 3') die Antriebs-, Abtriebs- und Verstellwelle (4, 4'; 5, 5'; 6, 6') des Verstellgetriebes (1, 1') mit gleicher Drehzahl umlaufen und, wobei zwischen Antriebs- und Abtriebswelle (4, 4'; 5, 5') bei stillstehender Verstellwelle (6, 6') eine Standgetriebeübersetzung i0 vorliegt, deren Höhe die Getriebegattung (Minus- oder Plusgetriebe) und die Verstellrichtung der Nockenwelle (3, 3') bestimmt, die eine Notlaufposition besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall des Verstellmotors (2, 2') und/oder seiner Steuerung durch Abbremsen der Verstellwelle (6, 6') und durch Drehen der Antriebswelle (4, 4') sowie durch eine geeignete Standgetriebeübersetzung io die Notlaufposition der Nockenwelle (3, 3') erreichbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Spätverstellung der Nockenwelle (3, 3') ein Minusgetriebe mit i0 < 0 oder ein Plusgetriebe mit io > 1 und für eine Frühverstellung der Nockenwelle (3, 3') ein Plusgetriebe mit 0 < i0< 1 geeignet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum stromfreien Festsetzen der Verstellwelle (6) das Selbsthaltemoment eines Verstellmotors (2) geeignet ist, der einen Rotor (8) und einen zylinderkopffesten Stator aufweist, wobei vorzugsweise der Rotor (8) mit Permanentmagneten ausgerüstet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechendes Auslegen des Verstellmotors (2) und durch Vermehren seines Selbsthaltemoments um das gewandelte Reibmoment des Verstellgetriebes (1) vorzugsweise 60% bis 100% des gewandelten, maximalen, dynamischen, auf die Verstellwelle (6) rückwirkenden Nockenwellendrehmoments zumindest beim Start und bei niedrigem Leerlauf des Verbrennungsmotors erreichbar sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht ausreichendem oder bei nicht vorhandenem Selbsthaltemoment des Verstellmotors (2, 2') das oben genannte Abbremsen durch eine externe Bremsmoment einer zylinderkopffesten, mechanischen oder elektrischen Bremse (11, 11') vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (11, 11') im niedrigen Leerlauf des Verbrennungsmotors automatisch betätigt und bei arbeitenden Verstellmotoren (2, 2') automatisch gelöst sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellgeschwindigkeit der Nockenwelle (3, 3') aufgrund der gewählten Standgetriebeübersetzungen i0 bei stehender Verstellwelle (6, 6') und niedriger Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors vorzugsweise zwischen 30° und 60° Nockenwinkel pro Sekunde liegt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellung der Nockenwelle (3, 3') in ihre Notlaufposition unabhängig von der Drehrichtung des Verstellmotors (2, 2') erfolgt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellgetriebe (1, 1') beispielsweise als Exzenter- oder Wellengetriebe (Plusgetriebe) oder als Taumel- oder Doppelplanetengetriebe (Minus- oder Plusgetriebe) und der Verstellmotor (1, 1') als bürstenloser oder bürstenbestückter Gleichstrommotor ausgebildet sind.
EP03749852A 2002-05-10 2003-03-18 Nockenwellenversteller mit elektrischem antrieb Expired - Lifetime EP1504172B1 (de)

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DE10220687A DE10220687A1 (de) 2002-05-10 2002-05-10 Nockenwellenversteller mit elektrischem Antrieb
DE10220687 2002-05-10
PCT/EP2003/002788 WO2003095803A1 (de) 2002-05-10 2003-03-18 Nockenwellenversteller mit elektrischem antrieb

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EP1504172A1 EP1504172A1 (de) 2005-02-09
EP1504172B1 true EP1504172B1 (de) 2005-12-21

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EP03749852A Expired - Lifetime EP1504172B1 (de) 2002-05-10 2003-03-18 Nockenwellenversteller mit elektrischem antrieb

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