WO2005047658A1 - Verstellvorrichtung zum verstellen der relativen drehwinkellage einer nockenwelle gegenüber einer kurbelwelle einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verstellvorrichtung zum verstellen der relativen drehwinkellage einer nockenwelle gegenüber einer kurbelwelle einer brennkraftmaschine Download PDF

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adjusting
shaft
motor
gear
camshaft
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PCT/EP2004/011151
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Jens Schäfer
Martin Steigerwald
Jonathan Heywood
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Ina-Schaeffler Kg
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    • 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
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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N7/00—Starting apparatus having fluid-driven auxiliary engines or apparatus

Definitions

  • Adjustment device for adjusting the relative angle of rotation of a camshaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine
  • the invention relates to an adjusting device for adjusting the relative angle of rotation of a camshaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine with an adjusting gear designed as a three-shaft gear, which has a crankshaft-fixed drive part, a camshaft-fixed output part and an adjusting shaft connected to an adjusting motor shaft of an adjusting motor.
  • camshaft adjuster In modern internal combustion engines, a camshaft adjuster is used to vary the timing of the gas exchange valves, which improves consumption and performance over the entire load and speed range. It is known that camshaft adjusters can be operated hydraulically. Conventional, hydraulically operated camshaft adjusters (axial piston adjuster, vane, swivel and segment wing) have the advantage that the hydraulic valve required for control does not have to be arranged directly axially in front of the adjuster, but can be attached decentrally at a location where there is enough space for the valve is available. The oil is fed to the adjuster through holes in the cylinder head. As a result, hydraulic camshaft adjusters are very short and can also be under cramped installation conditions.
  • the invention is therefore based on the object of providing an adjusting device for adjusting the angular position of a camshaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine, which combines the advantages of the electric camshaft adjusters with the advantage of a very short construction similar to the hydraulic devices.
  • the object is achieved in an internal combustion engine with the features of the preamble of claims 1, 2, 6, 10 and 14 in that the adjusting motor is designed as an electric motor. Either it is located spatially separated from an adjustment gear, the adjustment torque generated by it being either mechanically transmitted to the adjustment gear by a flexible shaft or driving a compressor whose pressure air acts on the adjustment gear via a pneumatic motor, or drives a pump for hydraulic fluid which acts on the adjustment gear via a hydraulic motor. Or it is arranged radially or parallel to the camshaft, and the adjustment torque generated by it is transmitted to the adjustment shaft via a gear transmission or a secondary drive.
  • the electric motor can be placed anywhere.
  • the adjustment torque generated by it is transmitted through the flexible shaft.
  • the flexible shaft - like a speedometer shaft - can be variably adapted to the installation space and transfers the rotation and the torque from the electric motor shaft to the adjusting shaft of the adjusting gear. Because the efficiency of this transmission is very high, the spatial separation of the variable speed gear and the electric motor can be realized. In order not to overload the environment of the internal combustion engine too much, it has proven to be particularly advantageous to use an electric motor that is small in terms of output but rotates quickly. Its moment is then transmitted via the flexible shaft to the adjustment shaft of the adjustment gear, the transmission ratio of which is expediently in the range 1:50 to 1: 120.
  • the adjustment gear is not directly connected to an electric motor, but to a pneumatic motor.
  • the main advantage of the pneumatic motor is that the motor is axially much shorter than an electric motor used directly for adjustment or can be partially integrated into the installation space of the transmission.
  • the direction of rotation of the pneumatic motor is controlled by a directional valve that draws the compressed air required from a compressor, which in turn is driven by an electric motor. It is advantageous to use a directional control valve that is in the blocking position when not actuated.
  • Both the compressor and the electric motor are arranged decentrally to the adjustment gear at a point where there is enough space available.
  • a pressure vessel is arranged between the compressor and the directional control valve, which compensates for possible pressure fluctuations. This can also be placed anywhere.
  • Another advantage of the pressure vessel is that even when starting the Internal combustion engine has enough pressure to operate the pneumatic motor if the compressor has not yet generated enough pressure. In particular, the cold start behavior of the internal combustion engine is improved. So that the compressed air does not escape from the pressure vessel when the electric motor is at a standstill, a check valve is arranged between it and the compressor.
  • the compressor can also be driven by a combustion engine belt instead of an electric motor. However, the compressor speed then depends on the speed of the internal combustion engine, while when using an electric motor the compressor can always be operated independently of the internal combustion engine.
  • a motor with a variable delivery volume e.g. B. a double-stroke vane motor can be used.
  • the adjustment is made using a hydraulic motor.
  • the structure and operation of the system correspond to those of the electric pneumatic system, except that a fluid is used as the medium instead of air.
  • the directional valve can be represented, for example, by a proportional valve, two 3/2-way valves, four 2/2-way valves or by a controllable pump and a 4/2-way valve in a switching or proportional version.
  • the advantage of this system is that higher pressures can be generated.
  • a disadvantage is the somewhat higher effort with regard to the return of the fluid.
  • the oil of the engine oil circuit, but also another, additional fluid, which is not exposed to such strong fluctuations in operating temperature, can be used as the fluid. Because of the pressure vessel, the pressure is available in the starting phase of the internal combustion engine.
  • the hydraulic motor can thus be operated more reliably than a hydraulic device for adjusting the angle of rotation.
  • the adjusting motor is also possible to design the adjusting motor as an electric motor and to arrange it radially.
  • Its adjustment torque is controlled by a gear transmission, is preferably 1: 1 driven.
  • gear trainings for example, bevel gear, worm gear or helical gear are conceivable.
  • the advantage of this system is that compressed air units are not required, and integration into a fluid circuit is not necessary. The system is therefore simpler to set up, unaffected by leaks and therefore easier to maintain.
  • the adjustment motor parallel to the adjustment gear.
  • the torque transmission from the adjusting motor shaft to the adjusting gear is then carried out by means of a secondary drive.
  • This secondary drive can be designed, for example, as a belt drive, as a chain drive, as a card drive or as an additional spur gear stage.
  • the advantage of this arrangement is the same as with the radially arranged electric motor: You do not need compressed air units nor do you have to integrate it into a fluid circuit. The system is therefore simpler to set up, unaffected by leaks and therefore easier to maintain.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electromechanical system with an electric motor, flexible shaft, adjusting gear and camshaft
  • Figure 2 is a schematic representation of an electro-pneumatic system with an electric motor, compressor, check valve, pressure vessel, directional control valve, pneumatic motor, adjustment gear and camshaft
  • Figure 3 is a schematic representation of an electro-hydraulic system with an electric motor, pump, check valve, pressure vessel, directional control valve, hydraulic motor, adjustment gear and camshaft;
  • FIG. 4 shows a cross-sectional illustration of an electromechanical system with a radially arranged adjusting motor shaft
  • Figure 5 shows a cross section of an electromechanical system with a parallel adjustment motor.
  • FIG. 1 shows the basic arrangement of the components of an adjusting device 1 for the electromechanical adjustment of the relative rotational angle position of a camshaft 2 relative to a crankshaft (not shown) of an internal combustion engine with an adjusting gear 3 designed as a three-shaft gear, which has a drive part 4 fixed to the crankshaft, a driven part fixed to the camshaft and has an adjusting shaft 7 connected to an adjusting motor shaft 5 of an electric motor 6.
  • the adjusting torque of the adjusting motor shaft 5 generated by the electric motor 6 is mechanically transmitted to the adjusting shaft 7 by a flexible shaft 8. This enables a spatial separation of the electric motor 6 and the adjustment gear 3; the spatial position of the components of the adjusting device 1 shown is only to be regarded as an example, because the flexible shaft 8 can be adapted to the installation space.
  • FIG. 2 shows the basic arrangement of the components of an adjusting device V for the electromechanical adjustment of the relative rotational angle position of a camshaft 2 'relative to a crankshaft (not shown) of an internal combustion engine with an adjusting gear 3' designed as a three-shaft gearbox, which is a drive part 4 'fixed to the crankshaft camshaft-fixed output part and an adjustment shaft T driven by a pneumatic motor 13.
  • a check valve 11 is arranged between the pressure vessel 10 and the compressor 9 so that compressed air is available as soon as the internal combustion engine starts and the compressor is not yet running.
  • the pressure vessel 10 is in compressed air connection with a directional control valve 12 in a switching or proportional design, which is designed, for example, as a 4/3-way valve with two solenoid coils.
  • the directional control valve 12 operates a pneumatic motor 13 which is rotatably connected to the adjusting shaft 7 'of the adjusting gear 3'.
  • FIG. 3 shows the basic arrangement of the components of an adjusting device 1 "for the electromechanical adjustment of the relative rotational angle position of a camshaft 2" relative to a crankshaft (not shown) of an internal combustion engine with an adjusting gear 3 "designed as a three-shaft gearbox, which has a drive part 4" fixed to the crankshaft. , has a camshaft-fixed output part and an adjusting shaft 7 "driven by a hydraulic motor 16.
  • the adjusting torque of the adjusting motor shaft 5" generated by an electric motor 6 drives a pump 14 which pumps fluid into a pressurized hydraulic accumulator 15.
  • a check valve 11 is arranged so that fluid is available under pressure when the internal combustion engine is started and the pump is not yet running.
  • the hydraulic accumulator 15 is connected to a directional control valve 12 ", which is designed, for example, as a proportional valve.
  • the directional control valve 12" operates a hydraulic motor 16 which is connected in a rotationally fixed manner to the adjusting shaft 7 "of the adjusting gear 3".
  • FIG. 4 shows a cross section through the essential components of an adjusting device 1 (FIG. 1) for electromechanically adjusting the relative rotational angle position of a camshaft 2 (FIG. 1) relative to a crankshaft (not shown) of an internal combustion engine with an adjusting gear 3 designed as a three-shaft gearbox (FIG. 1) ), which has a crankshaft-fixed drive part, a camshaft-fixed output part and an adjustment shaft 7 connected to an adjustment motor shaft 5 of an electric motor 6, the Electric motor 6 is arranged radially.
  • the adjusting torque generated by the electric motor 6 of the adjusting motor shaft 5 is mechanically transmitted to the adjusting shaft 7 by a gear transmission 17. This allows a radial arrangement of the electric motor 6 and the adjusting shaft 7.
  • FIG. 5 shows a cross section through the essential components of an adjusting device 1 (FIG. 1) for the electromechanical adjustment of the relative rotational angle position of a camshaft 2 (FIG. 1) with respect to a crankshaft (not shown) of an internal combustion engine with an adjusting gear 3 designed as a three-shaft gear (FIG. 1), which has a crankshaft-fixed drive part, a camshaft-fixed output part and an adjusting shaft 7 connected to an adjusting motor shaft 5 of an electric motor 6, the electric motor being arranged parallel to the adjusting shaft.
  • the adjustment torque of the adjustment motor shaft 5 generated by the electric motor 6 is mechanically transmitted to the adjustment shaft 7 by a secondary drive 18.
  • the secondary drive is shown as a belt drive.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung (1) zum Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle (2) gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe (3), das ein kurbelwellenfestes Antriebsteil (4), ein nockenwellenfestes Abtriebsteil und eine mit einer Verstellmotorwelle (5) eines Verstellmotors (6) verbundene Verstellwelle (7) aufweist. Der Verstellmotor (6) ist als Elektromotor ausgebildet und räumlich getrennt von der Verstellwelle (7) platziert, und das von ihm erzeugte Moment wird auf die Verstellwelle (7) entweder mechanisch durch eine flexible Welle (8) (Figur 1) oder pneumatisch über einen Verdichter (9), der mit Druckluft einen Pneumatikmotor (13) betreibt oder hydraulisch über einen Hydromotor (16), wobei eine Pumpe (14) die für diesen nötige Hydraulikflüssigkeit bereitstellt, übertragen. Der Verstellmotor (6) kann auch parallel oder radial zur Verstellwelle (7) angeordnet sein, und das von ihm erzeugte Moment wird über ein Zahnradgetriebe oder einen Sekundärtrieb übertragen.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Verstell Vorrichtung zum Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Versteilvorrichtung zum Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstell getriebe, das ein kurbelwellenfestes Antriebsteil, ein nockenwellenfestes Abtriebsteil und eine mit einer Verstellmotorwelle eines Versteilmotors verbundene Verstellwelle aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Bei modernen Brennkraftmaschinen dient ein Nockenwellenversteller zur Variation der Steuerzeiten der Gaswechselventile, wodurch eine Verbrauchs- und Leistungsverbesserung über den gesamten Last- und Drehzahlbereich erreicht wird. Es ist bekannt, dass Nockenwellenversteller hydraulisch betätigt werden können. Herkömmliche, hydraulisch betätigte Nockenwellenversteller (Axialkolbenversteller, Flügelzelle, Schwenk- und Segmentflügler) haben den Vorteil, dass das zur Ansteuerung benötigte Hydraulikventil nicht direkt axial vor dem Versteller angeordnet werden muss, sondern dezentral an einer Stelle angebracht werden kann, wo genügend Bauraum für das Ventil zur Verfügung steht. Das Öl wird über Bohrungen im Zylinderkopf zum Versteller geleitet. Dadurch bauen hydraulische Nockenwellenversteller sehr kurz und können auch unter beengten Einbaubedingungen eingebaut werden. Da bei herkömmlichen, hydraulischen Nockenwellenverstellem die Verstellung durch den Druck von Mo- toröl erfolgt, hängt die Funktion des Nockenwellenverstellers stark von der Temperatur des Motoröls ab. Bei niedrigen Temperaturen und somit dickflüssi- gern Öl reagiert der Nockenwellenversteller nicht oder nur träge durch den geringen Volumenstrom. Bei hohen Temperaturen und somit sehr dünnflüssigem Öl baut sich kein hoher Druck auf, weswegen auch unter dieser Bedingung nur eine langsame Verstellung erfolgt. Außerdem hängt der Öldruck und damit die Funktion des Nockenwellenverstellers von der Drehzahl des Verbrennungsmo- tors ab.
Diese Nachteile entfallen bei einem aus Elektromotor und Verstellgetriebe aufgebauten elektrischen Nockenwellenversteller. Wie jedoch beispielsweise der Offenlegung DE 4110195 A1 entnommen werden kann, ist dieser herkömm- licherweise derart ausgebildet, dass der Elektromotor axial vor dem Verstellgetriebe angeordnet ist und damit viel axialer Bauraum benötigt wird.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Verstellvorrichtung zum Verstellen der Drehwinkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die die Vorteile der elektrischen Nockenwellenversteller mit dem Vorteil einer sehr kurzen Bauweise ähnlich wie bei den hydraulischen Vorrichtungen vereint.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1, 2, 6, 10 und 14 dadurch gelöst, dass der Verstellmotor als ein Elektromotor ausgebildet ist. Entweder ist er räumlich getrennt von einem Verstellgetriebe platziert, wobei das von ihm erzeugte Verstellmoment entweder durch eine flexible Welle mechanisch auf das Verstellgetriebe übertragen wird oder einen Verdichter antreibt, dessen Druck- luft über einen Pneumatikmotor auf das Verstellgetriebe wirkt, oder eine Pumpe für Hydraulikflüssigkeit antreibt, die über einen Hydromotor auf das Verstellgetriebe wirkt. Oder er ist radial oder parallel zur Nockenwelle angeordnet, und das von ihm erzeugte Verstellmoment wird über ein Zahnradgetriebe bzw. ei- nen Sekundärtrieb auf die Verstellwelle übertragen.
Im ersten Fall kann der Elektromotor beliebig platziert werden. Das von ihm erzeugte Verstellmoment wird durch die flexible Welle übertragen. Die flexible Welle kann - wie eine Tachowelle - an den Einbauraum variabel angepasst werden und überträgt dabei die Rotation und das Moment von der Elektromotorwelle auf die Verstellwelle des Verstellgetriebes. Weil der Wirkungsgrad dieser Übertragung sehr hoch ist, kann die räumliche Trennung von Verstellgetriebe und Elektromotor realisiert werden. Um den Stromhaushalt der Umgebung der Brennkraftmaschine nicht zu sehr zu belasten, hat es sich als beson- ders vorteilhaft herausgestellt, einen leistungsmäßig kleinen, aber schnell rotierenden Elektromotor zu verwenden. Sein Moment wird dann über die flexible Welle auf die Verstellwelle des Verstellgetriebes übertragen, dessen Übersetzungsverhältnis zweckmäßigerweise im Bereich 1:50 bis 1:120 liegt.
Im zweiten Fall ist das Verstellgetriebe nicht direkt mit einem Elektromotor verbunden, sondern mit einem Pneumatikmotor. Der wesentliche Vorteil des Pneumatikmotors liegt darin, dass der Motor axial wesentlich kürzer baut als ein direkt zur Verstellung eingesetzter Elektromotor, bzw. teilweise in den Bauraum des Getriebes integriert werden kann. Die Drehrichtung des Pneumatik- motors wird über ein Wegeventil gesteuert, das die benötigte Druckluft von einem Verdichter bezieht, der seinerseits von einem Elektromotor angetrieben wird. Es ist von Vorteil, ein Wegeventil zu verwenden, das unbetätigt in Sperrposition steht. Sowohl Verdichter als auch Elektromotor sind dezentral zum Verstellgetriebe an einer Stelle angeordnet, an der genügend Bauraum zur Verfügung steht. Zur Vermeidung von Druckschwankungen im Betrieb wird zwischen Verdichter und Wegeventil ein Druckbehälter angeordnet, der mögliche Druckschwankungen ausgleicht. Auch dieser kann beliebig platziert werden. Ein weiterer Vorteil des Druckbehälters ist, dass auch beim Start der Brennkraftmaschine genügend Druck zum Betreiben des Pneumatikmotors zur Verfügung steht, wenn durch den Verdichter noch nicht genügend Druck erzeugt wurde. Insbesondere das Kaltstartverhalten der Brennkraftmaschine wird somit verbessert. Damit bei Stillstand des Elektromotors die Druckluft nicht aus dem Druckbehälter entweicht, wird zwischen ihm und dem Verdichter ein Rückschlagventil angeordnet.
Der Verdichter kann auch statt über einen Elektromotor über einen Riemen vom Verbrennungsmotor angetrieben werden. Allerdings ist dann die Verdich- terdrehzahl von der Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängig, während bei Einsatz eines Elektromotors der Verdichter immer unabhängig vom Verbrennungsmotor betrieben werden kann. Als Alternative kann bei Antrieben mit einem Riemen auch ein Motor mit variablem Fördervolumen, z. B. ein doppelhu- biger Flügelzellenmotor, eingesetzt werden.
Im dritten Fall erfolgt die Verstellung über einen Hydromotor. Der Aufbau und die Funktionsweise des Systems entsprechen denen des elektrisch pneumatischen Systems, außer dass als Medium anstatt Luft ein Fluid verwendet wird. Das Wegeventil kann beispielsweise durch ein Proportionalventil, zwei 3/2- Wegeventile, vier 2/2-Wegeventile oder durch eine regelbare Pumpe und ein 4/2-Wegeventil in Schalt- oder Proportionalausführung dargestellt werden. Der Vorteil bei diesem System liegt darin, dass höhere Drücke erzeugt werden können. Nachteilig ist der etwas höhere Aufwand bezüglich der Rückführung des Fluids. Als Fluid kann das Öl des Motorölkreislaufs, aber auch ein anderes, zusätzliches Fluid verwendet werden, das nicht so starken Betriebstemperaturschwankungen ausgesetzt ist. Aufgrund des Druckbehälters steht der Druck schon in der Startphase der Brennkraftmaschine zur Verfügung. Somit kann der Hydromotor zuverlässiger betrieben werden als eine hydraulische Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung.
Sollte radial zur Verstellwelle Bauraum vorhanden sein, ist es auch möglich, den Verstellmotor als Elektromotor auszubilden und ihn radial anzuordnen. Sein Verstellmoment wird über ein Zahnradgetriebe, dessen Übersetzungsver- häitnis vorzugsweise 1:1 ist, angetrieben. Als Getriebeausbildungen sind dabei beispielsweise Kegel radgetriebe, Schneckengetriebe oder Schraubradgetriebe denkbar. Der Vorteil dieses Systems ist, dass man weder Druckluftaggregate benötigt noch muss eine Integration in einen Fluidkreislauf erfolgen. Das Sys- tem ist somit einfacher im Aufbau, unanfällig gegenüber Undichtigkeiten und damit wartungsfreundlicher.
Als fünfte Lösung wird vorgeschlagen, den Verstellmotor parallel zum Verstellgetriebe anzuordnen. Die Momentenübertragung von der Verstellmotorwelle auf das Verstell getriebe erfolgt dann mittels eines Sekundärtriebs. Dieser Sekundärtrieb kann beispielsweise als Riementrieb, als Kettentrieb, als Kardantrieb oder als zusätzliche Stirnradstufe ausgebildet sein. Der Vorteil dieser Anordnung sind die gleichen wie beim radial angeordneten Elektromotor: Man benötigt weder Druckluftaggregate noch muss eine Integration in einen Flu- idkreislauf erfolgen. Das System ist somit einfacher im Aufbau, unanfällig gegenüber Undichtigkeiten und damit wartungsfreundlicher.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert und ist in den dazugehörigen Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Systems mit Elektromotor, flexibler Welle, Verstellgetriebe und Nockenwelle;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines elektrisch- pneumatischen Systems mit Elektromotor, Verdichter, Rückschlagventil, Druckbehälter, Wegeventil, Pneumatikmotor, Verstellgetriebe und Nockenwelle; Figur 3 eine schematische Darstellung eines elektrischhydraulischen Systems mit Elektromotor, Pumpe, Rückschlagventil, Druckbehälter, Wegeventil, Hydromotor, Verstellgetriebe und Nockenwelle;
Figur 4 eine Querschnittsdarstellung eines elektromechanischen Systems mit radial angeordneter Verstellmotorwelle;
Figur 5 einen Querschnitt eines elektromechanischen Systems mit parallel angeordnetem Verstellmotor.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus Figur 1 geht die prinzipielle Anordnung der Komponenten einer Verstell- Vorrichtung 1 zum elektromechanischen Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle 2 gegenüber einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe 3, das ein kurbelwellenfestes Antriebsteil 4, ein nockenwellenfestes Abtriebsteil und eine mit einer Verstellmotorwelle 5 eines Elektromotors 6 ver- bundene Verstellwelle 7 aufweist, hervor. Das vom Elektromotor 6 erzeugte Verstellmoment der Verstellmotorwelle 5 wird von einer flexiblen Welle 8 mechanisch auf die Verstellwelle 7 übertragen. Dadurch ist eine räumliche Trennung von Elektromotor 6 und Verstellgetriebe 3 möglich; die dargestellte räumliche Lage der Komponenten der Verstellvorrichtung 1 ist nur als beispielhaft anzusehen, weil die flexible Welle 8 an den Einbauraum anpassbar ist.
Figur 2 zeigt die prinzipielle Anordnung der Komponenten einer Verstell Vorrichtung V zum elektromechanischen Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle 2' gegenüber einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) einer Brenn- kraftmaschine mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe 3', das ein kurbelwellenfestes Antriebsteil 4', ein nockenwellenfestes Abtriebsteil und eine von einem Pneumatikmotor 13 angetriebene Verstellwelle T aufweist. Das von einem Elektromotor 6' erzeugte Verstellmoment der Ver- stellmotorwelle 5' treibt einen Verdichter 9 an, der einen Druckbehälter 10 mit Druckluft versorgt. Zwischen Druckbehälter 10 und Verdichter 9 ist dabei ein Rückschlagventil 11 angeordnet, damit schon beim Start der Brennkraftmaschine und noch nicht laufendem Verdichter Druckluft zur Verfügung steht. Der Druckbehälter 10 steht mit einem Wegeventil 12 in Schalt- oder Proportionalausführung, das beispielsweise als 4/3-Wegeventil mit zwei Magnetspulen ausgebildet ist, in Druckluftverbindung. Das Wegeventil 12 bedient einen Pneumatikmotor 13, der mit der Verstellwelle 7' des Verstell getriebes 3' drehfest verbunden ist.
Figur 3 zeigt die prinzipielle Anordnung der Komponenten einer Verstellvorrich- tung 1" zum elektromechanischen Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle 2" gegenüber einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstell- getriebe 3", das ein kurbelwellenfestes Antriebsteil 4", ein nockenwellenfestes Abtriebsteil und eine von einem Hydromotor 16 angetriebene Verstellwelle 7" aufweist. Das von einem Elektromotor 6" erzeugte Verstell moment der Verstell motorwelle 5" treibt eine Pumpe 14 an, die Fluid in einen unter Druck stehenden Hydrospeicher 15 pumpt. Zwischen Hydrospeicher 15 und Pumpe 14 ist dabei ein Rückschlagventil 11 " angeordnet, damit schon beim Start der Brennkraftmaschine und noch nicht laufender Pumpe Fluid unter Druck zur Verfügung steht. Der Hydrospeicher 15 steht mit einem Wegeventil 12", das beispielsweise als Proportionalventil ausgebildet ist, in Verbindung. Das Wegeventil 12" bedient einen Hydromotor 16, der mit der Verstellwelle 7" des Ver- Stellgetriebes 3" drehfest verbunden ist.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch die wesentlichen Komponenten einer Verstellvorrichtung 1 (Figur 1) zum elektromechanischen Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle 2 (Figur 1) gegenüber einer Kurbelwel- le (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe 3 (Figur 1), das ein kurbelwellenfestes Antriebsteil, ein nockenwellenfestes Abtriebsteil und eine mit einer Verstell motorwelle 5 eines Elektromotors 6 verbundene Verstellwelle 7 aufweist, wobei der Elektromotor 6 radial angeordnet ist. Das vom Elektromotor 6 erzeugte Versteilmoment der Verstell motorwelle 5 wird von einem Zahnradgetriebe 17 mechanisch auf die Verstellwelle 7 übertragen. Dadurch ist eine radiale Anordnung von Elektromotor 6 und Verstellwelle 7 möglich.
Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch die wesentlichen Komponenten einer Versteilvorrichtung 1 (Figur 1) zum elektromechanischen Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle 2 (Figur 1) gegenüber einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe 3 (Figur 1), das ein kurbelwellenfestes Antriebsteil, ein nockenwellenfestes Abtriebsteil und eine mit einer Verstellmotorwelle 5 eines Elektromotors 6 verbundene Verstellwelle 7 aufweist, wobei der Elektromotor parallel zur Verstellwelle angeordnet ist. Das vom Elektromotor 6 erzeugte Verstell moment der Verstellmotorwelle 5 wird von einem Sekundär- trieb 18 mechanisch auf die Verstellwelle 7 übertragen. In Figur 5 ist der Sekundärtrieb als Riementrieb dargestellt.
Sämtliche offenbarte Lösungen haben zum Vorteil, dass der Elektromotor nicht mehr vor der Verstellwelle angeordnet werden muss, wodurch eine erhebliche Bauraumverkürzung möglich ist. Sie lassen es zu den Elektromotor beliebig im Motorraum zu platzieren, was zudem größere Freiheiten bei der Gestaltung der gesamten Brennkraftmaschine lässt.
Bezugszahlenliste , 1 ', 1 " Verstellvorrichtung zum elektromechanischen Verstellen der rela- tiven Drehwinkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, 2\2" Nockenwelle, 3',3" Verstellgetriebe, 4',4" nockenwellenfestes Abtriebsteil des Verstellgetriebes, 5',5" Verstellmotorwelle des Elektromotors, 6',6" Elektromotor, 7',7" Verstellwelle flexible Welle Verdichter0 Druckbehälter1 , 11 " Rückschlagventil2, 12" Wegeventil3 Pneumatikmotor4 Pumpe5 Hydrospeicher6 Hydromotor7 Zahnradgetriebe8 Sekundärtrieb9 Motorhalterung

Claims

Patentansprüche
1. Verstellvorrichtung (1) zum Verstellen der relativen Drehwinkel läge einer Nockenwelle (2) gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe (3), das ein kurbelwellenfestes Antriebsteil (4), ein nockenwellenfestes Abtriebsteil und eine mit einer Verstell motorwelle (5) eines Versteilmotors (6) verbundene Verstellwelle (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmotor (6) als Elektromotor ausgebildet und räumlich getrennt von der Verstellwelle (7) platziert ist und das von ihm erzeugte Verstellmoment durch eine flexible Welle (8) mechanisch auf die Verstellwelle (7) übertragen wird.
2. Verstellvorrichtung (1) zum Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle (2) gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe (3), das ein kurbelwellenfestes Antriebsteil (4), ein nockenwellenfestes Ab- triebsteil und eine mit einer Verstellmotorwelle (5) eines Verstell motors (6) verbundene Verstellwelle (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellgetriebe (3) mit einem Pneumatikmotor (13) angetrieben wird, wobei ein von einem Elektromotor (6) angetriebener Verdichter (9) die für diesen nötige Druckluft bereitstellt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verdichter (9) und dem Pneumatikmotor (13) ein die Drehrichtung des Pneumatikmotors (13) steuerndes Wegeventil (12) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verdichter (9) und dem Wegeventil (12) ein Rückschlagventil (11) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wegeventil (12) und dem Rückschlagventil (11) ein Druckbehälter (10) angeordnet ist.
6. Verstellvorrichtung (1) zum Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle (2) gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe (3), das ein kurbelwellenfestes Antriebsteil (4), ein nockenwellenfestes Ab- triebsteil und eine mit einer Verstellmotorwelle (5) eines Verstellmotors (6) verbundene Verstellwelle (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellgetriebe (3) mit einem Hydromotor (16) angetrieben wird, wobei eine Pumpe (14) die für diesen nötige Hydraulikflüssigkeit bereitstellt, die von einem Elektromotor (6) angetrieben wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Pumpe (14) und dem Hydromotor (16) ein die Drehrichtung des Hydraulikmotors steuerndes Wegeventil (12") angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Pumpe (14) und dem Wegeventil (12") ein Rückschlagventil (11") angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wegeventil (12") und dem Rückschlagventil (11") ein Druckbehälter als Hydrospeicher (15) angeordnet ist.
10. Verstellvorrichtung (1) zum Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle (2) gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe (3), das ein kurbelwellenfestes Antriebsteil (4), ein nockenwellenfestes Abtriebsteil und eine mit einer Verstellmotorwelle (5) eines Verstellmotors (6) verbundene Verstellwelle (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmotor (6) als Elektromotor ausgebildet und radial zur Nockenwelle (2) angeordnet ist.
11.Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Elektromotor und Nockenwelle ein Zahnradgetriebe (17) angeordnet ist, wobei das vom Elektromotor erzeugte Verstell moment über das Zahnradgetriebe (17) mechanisch auf die Verstellwelle (7) übertragen wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradgetriebe (17) als Kegelrad-, Schnecken- oder Schraubradgetriebe ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung des Zahnradgetriebes 1 :1 ist.
14. Verstellvorrichtung (1) zum Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle (2) gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe (3), das ein kurbelwellenfestes Antriebsteil (4), ein nockenwellenfestes Ab- triebsteil und eine mit einer Verstellmotorwelle (5) eines Verstellmotors (6) verbundene Verstellwelle (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmotor (6) als Elektromotor ausgebildet und parallel zur Nockenwelle (2) angeordnet ist und das von ihm erzeugte Verstellmoment über einen Sekundärtrieb (18) auf die Verstellwelle (7) übertragen wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärtrieb (18) als ein Riementrieb, ein Kettentrieb, ein Kardantrieb oder eine zusätzliche Stirnradstufe ausgebildet ist.
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