WO2016177368A1 - Nockenwellenverstellsystem - Google Patents

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WO2016177368A1
WO2016177368A1 PCT/DE2016/200178 DE2016200178W WO2016177368A1 WO 2016177368 A1 WO2016177368 A1 WO 2016177368A1 DE 2016200178 W DE2016200178 W DE 2016200178W WO 2016177368 A1 WO2016177368 A1 WO 2016177368A1
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WO
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crankshaft
adjusting mechanism
camshaft
adjusting
adjustment
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PCT/DE2016/200178
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Boris PÜTZ
Ali Bayrakdar
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F02N11/0814—Circuits specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop
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    • F02N99/00—Subject matter not provided for in the other groups of this subclass
    • F02N99/002—Starting combustion engines by ignition means

Definitions

  • the invention relates to a device for adjusting the relative angular position between at least one camshaft and a crankshaft.
  • Camshaft adjusters are used in internal combustion engines for varying the timing of the combustion chamber valves in order to be able to variably shape the phase relation between a crankshaft and a camshaft in a defined angular range, between a maximum early and a maximum retarded position. Adjusting the timing to the current load and speed reduces fuel consumption and emissions.
  • camshaft adjuster are integrated into a drive train, via which a torque is transmitted from the crankshaft to the camshaft. This drive train may be formed for example as a belt, chain or gear drive.
  • the output element and the drive element form one or more pairs of mutually acting pressure chambers, which can be acted upon by hydraulic fluid.
  • the drive element and the output element are arranged coaxially. By filling and emptying individual pressure chambers, a relative movement between the drive element and the output element is generated.
  • the on between the drive element and the Output element rotatively acting spring urges the Anthebselement relative to the output element in an advantageous direction.
  • This advantage direction can be the same or opposite to the direction of rotation.
  • One type of hydraulic phaser is the vane phaser.
  • the vane cell adjuster comprises a stator, a rotor and a drive wheel with an external toothing.
  • the rotor is designed as a driven element usually rotatably connected to the camshaft.
  • the drive element includes the stator and the drive wheel.
  • the stator and the drive wheel are non-rotatably connected to one another or, alternatively, are formed integrally with one another.
  • the rotor is coaxial with the stator and located inside the stator.
  • the rotor and the stator are characterized by their, radially extending wings, oppositely acting oil chambers, which are acted upon by oil pressure and allow relative rotation between the stator and the rotor.
  • the vanes are either formed integrally with the rotor or the stator or arranged as "inserted vanes" in grooves of the rotor or the stator provided for this purpose
  • the vane cell adjusters have various sealing lids
  • the stator and the sealing lids are secured together by a plurality of screw connections
  • Another type of camshaft adjuster is the electromechanical camshaft adjuster, which is a three-shaft gearbox (for example, a planetary gearbox), which displaces axially via helical gear teeth and generates a relative rotation between a drive element and an output element
  • one of the shafts forms the drive element and a second shaft forms the output element.
  • the system can be actuated by means of an adjusting device, for example an electric motor he supplied a brake, rotational energy or discharged from the system.
  • a spring may additionally be arranged, which supports or returns the relative rotation between the drive element and output element.
  • DE 699 07 989 T2 shows a variable valve timing control device used in internal combustion engines.
  • the variable valve timing control apparatus has a phase adjustment and a stroke adjustment for valve timing of intake valves and exhaust valves with cams.
  • DE 103 53 588 A1 shows a cam adjusting device which has a crankshaft which is coupled to at least one camshaft.
  • the cam adjusting device has at least one toothed control member which is assigned to the crankshaft or the camshaft.
  • the control member has at least two sets of tooth-like projections, a first group having a first distance from the center of the control member and a second group having a second distance from the center of the control member. The first distance is different from the second distance, whereby the torsional energy is increased for torque actuation purposes of the cam adjusting device.
  • the cam adjusting device may further comprise a resonator which is arranged on the one camshaft, wherein the resonator has at least one mass and at least one elastic element.
  • DE 1 1 2008 002 610 T5 shows an internal combustion engine which has a crankshaft and a first and a second cam-operated inlet valve.
  • a method of operating the engine includes providing a first intake cam configured to actuate the first cam actuated intake valve and providing a second intake cam configured to actuate the second cam actuated intake valve.
  • the second intake cam is phase-relative to the crankshaft independent of the phase of the first intake cam relative to the crankshaft.
  • a controller is provided and configured to selectively retard the phase of the second intake cam to cause a later closing of the second cam actuated intake valve sufficient to reduce the effective compression ratio of the engine. Summary of the invention
  • the object of the invention is to provide a device for adjusting the relative angular position between at least one camshaft and a crankshaft, which has an improved performance.
  • the adjustment mechanism according to the invention contains the components of the known camshaft adjusters and is also similar in function of the adjustment with the known camshaft adjusters.
  • camshafts can be adjusted with a single adjustment mechanism, whereby the number of adjustment mechanisms and thus the costs are reduced.
  • a direct start of the internal combustion engine can be realized by means of the adjusting mechanism arranged on the crankshaft.
  • the engine is started up without a starter when starting directly.
  • the engine control unit uses a sensor to identify in which cylinder the piston occupies the most favorable position after top dead center (measured in degrees crank angle). Then it is injected directly into this combustion chamber and ignited. In this way, enough torque is generated to set the engine in motion.
  • the crankshaft can be moved in the locked state according to the device according to the invention in the position of top dead center or another meaningful for this ignition position by the adjusting mechanism, which, for example, electrically driven to then go through the above process for starting the internal combustion engine.
  • the adjusting mechanism which, for example, electrically driven to then go through the above process for starting the internal combustion engine.
  • the adjusting mechanism is arranged at one end of the crankshaft.
  • the end-side arrangement of the adjusting mechanism has the advantage of easy installation.
  • access to the control drive is facilitated to adjust the camshaft or the camshaft in the angular position to the crankshaft.
  • the adjusting mechanism has a stator with a rotatably arranged toothed ring, wherein the ring gear is in engagement with the timing gear, which transmits a torque from the crankshaft to the at least one camshaft and the adjusting mechanism has a stator relative to the rotor navvertext arranged , which is rotatably connected to the crankshaft.
  • the sprocket may be designed for engagement with a chain, a belt or a gear.
  • the timing drive can thus be designed as a chain drive, belt drive or gear drive, whereby the torque can be transmitted from the crankshaft to the camshaft or camshaft.
  • the power source of the adjusting mechanism for adjusting electrically, hydraulically or mechanically. If a plurality of adjusting mechanisms are arranged within the device according to the invention, different adjusting mechanisms can be operated by different energy sources, which effect the adjustment of the angular position.
  • the use of hydraulically operated adjustment mechanisms lends itself, for example, to the position of the crankshaft, since the oil paths to the tank are short. Thus, the oil does not have to be pumped through a complex oil gallery and thus not overcome unnecessary heights within the internal combustion engine. Consequently, the hydraulic adjustment mechanism can be activated very quickly and therefore reacts very quickly to the operating parameters. Likewise, the short oil paths avoid the accumulation of air in the oil since the oil gallery can be made simpler and flow-optimized to supply the hydraulic adjustment mechanism.
  • Electromechanically operated adjusting mechanisms draw their energy for adjusting the angular position of an electric motor, which rotates via an adjusting the stator relative to the rotor.
  • Such an electric motor can, as already described, be used for the direct start of the internal combustion engine.
  • the device has a further adjusting mechanism, which is arranged on the at least one camshaft.
  • the adjustment range between crankshaft and camshaft can thus be increased.
  • the further adjusting mechanism or the second adjusting mechanism can be arranged on the intake camshaft or on the exhaust camshaft.
  • the ring gear of the adjusting mechanism has a non-circular shape.
  • a targeted angular arrangement of a non-circular sprocket on the adjusting the oscillations occurring in the timing drive which arise, for example.
  • camshaft alternating torques can be reduced or eliminated.
  • the sprocket can here, as described above, be designed for engagement with a chain, a belt or a gear.
  • the device comprises two camshafts, wherein two adjusting mechanisms are arranged on the crankshaft and adjust each adjusting the relative angular position to one of the camshafts can.
  • the axial length can be saved on the respective camshafts, each camshaft can be adjusted relative to the crankshaft in its angular position.
  • the two adjusting mechanisms on the crankshaft may preferably be attached to the end of the crankshaft, respectively.
  • the device comprises two camshafts, wherein an adjusting mechanism is arranged on each of the camshafts.
  • an adjusting mechanism is arranged on each existing camshaft.
  • the device has at least two camshafts, wherein only the intake valves can be adjusted in the control time to the crankshaft.
  • the intake valves can be adjusted in the control time to the crankshaft.
  • multiple camshafts are available to operate the intake valves.
  • the device comprises at least two camshafts, wherein only the exhaust valves can be adjusted in the control time to the crankshaft. Especially with V or W engines, there are multiple camshafts to operate the exhaust valves.
  • the invention also relates to a device for adjusting control times between a camshaft and a crankshaft of the internal combustion engine, wherein a camshaft actuates both inlet and exhaust valves (rotated valve star).
  • the device according to the invention By the device according to the invention a space savings in the upper part of the engine, a component reduction and thus a cost saving is achieved. In addition, a direct start is made possible by the device according to the invention.
  • Fig. 3 shows a third embodiment of the invention
  • Fig. 4 shows the first embodiment of the invention with a different motor architecture.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the invention.
  • the left side of Fig. 1 shows a first device 1 according to the invention, wherein the right side of Fig. 1 illustrates the effects of the first embodiment on the timing of the intake and exhaust valves of this first device 1.
  • the device 1 has a crankshaft 3 and two camshafts 2, wherein the one camshaft the intake valves and the second camshaft can control the exhaust valves.
  • both camshafts 2 can actuate both intake and exhaust valves (rotated valve star).
  • the adjusting mechanism 4 is arranged on the crankshaft 3 and is on the timing gear 5 in torque transmitting connection with the arranged on the two camshafts 2 sprockets 6.
  • sprockets and pulleys or gears can be used, whereby the shape of the timing gear 5 can change accordingly.
  • the view of the camshaft 2 is blocked by the sprockets 6, since the respective sprocket 6 is arranged on the end side of the respective camshaft 2.
  • the camshafts 2 are (each) behind the respective sprocket 6, wherein a camshaft 2 and the respective sprocket 6 are mutually aligned, that is, both axes of rotation largely concentric with each other, are arranged.
  • the adjusting mechanism 4 is also arranged on the end of the crankshaft 3 and in alignment with the crankshaft 3.
  • the Verstellnnechanisnnus 4 is formed in this embodiment as a hydraulically actuated Verstellnnechanisnnus, which has a Anthebselement 8 and an output element 7.
  • the peculiarity of a hydraulically actuated Verstellme- mechanism is the formation of hydraulic chambers between the drive member 8 and the output member 7, whereby a relative rotation between the drive member 8 and the output member 7 can be effected.
  • the hydraulic actuation is effected by a control valve which controls the inflow of hydraulic fluid from a (not shown here) hydraulic fluid pump and the outflow of hydraulic medium to a (not shown here) reservoir so that the hydraulic chambers are filled and / or emptied to to cause a rotation between the drive element 8 and the driven element 7 or even to achieve a hydraulic clamping, in which the relative angular position between the drive element 8 and the driven element 7 is hydraulically fixed.
  • the actuation is thus analogous to a known from the prior art hydraulic camshaft adjuster, which are fixed to the camshaft.
  • the connection to the oil gallery which directs the hydraulic fluid through the internal combustion engine, facilitates and shortens the oil paths to the adjustment mechanism.
  • an electromechanically actuable adjusting mechanism can be used instead of a hydraulically actuatable adjusting mechanism 4.
  • the electromechanically actuable adjusting mechanism is modeled on an electromechanically actuatable camshaft adjuster, which is fastened to a camshaft according to the prior art.
  • An electromechanically actuatable displacement mechanism also has a drive element 8 and an output element 7.
  • the output element 7 of the adjusting mechanism 4 is rotatably connected to the crankshaft 3.
  • the drive element 8 is rotatably connected to the control drive 5.
  • the timing drive 5 is formed in this embodiment as a chain drive, after which the drive element 8, analogous to the sprockets 6, has a suitable toothing for a chain, which is in communication with a chain. If the adjusting mechanism 4 is actuated, a relative rotation takes place between the drive element ment 8 and the output element 7. This relative rotation has an effect on the control drive 5 and the sprockets 6 on the angular position of the camshaft 2 relative to the crankshaft 3 from. The effect of the relative rotation manifests itself in the adjustment direction 12 of the valve lift curves 10, 11, which are shown in the diagrams.
  • the upper diagram on the right side of FIG. 1 schematically illustrates an adjustment of the timing of the gas exchange valves at the inlet and the outlet in the illustrated adjustment direction 12, triggered by the adjusting mechanism 4, in the "early” direction, that is, the valve lift curves 10,
  • the lower diagram on the right side of Fig. 1 illustrates schematically an adjustment of the timing of the gas exchange valves in the illustrated adjustment direction 12, 1 1 of the intake and exhaust valves to the same extent - ie the same crankshaft angle on the abscissa.
  • the adjustment mechanism 4 in the direction "late", that is, the valve lift curves 10, 1 1, the intake and exhaust valves have been moved to the same extent - ie the same crankshaft angle on the abscissa - to the right.
  • the starting angle position lies between the two end angle positions (dashed line), with the maximum early-angle position in the upper diagram and the maximum late-angle position in the lower diagram being shown as a dashed line.
  • the timing of the gas exchange valves at the inlet and the outlet (intake and exhaust valves) can be influenced with a single adjustment mechanism 4, wherein the displacement of the valve lift curves 10, 1 1, simultaneously to the crankshaft 3 and synchronously between the two camshafts 2 to each other ,
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a second device 1 according to the invention, wherein the right side of FIG. 2 illustrates the effects of the second embodiment on the timing of the intake and exhaust valves of this second device 1.
  • the second embodiment is based on the first embodiment.
  • the second embodiment has been actuated by a second adjusting mechanism 9, which is arranged on the camshaft 2, the exhaust valves.
  • the structure and operation of the second adjusting mechanism 9 is equal to that of the first adjusting mechanism 4.
  • the additional second adjusting mechanism 9 results in further functions and effects of the second exemplary embodiment of the device 1 according to the invention compared to the first exemplary embodiment.
  • 2 schematically illustrates an adjustment of the timing of the gas exchange valves at the inlet and the outlet in the illustrated adjustment direction 12, triggered by the adjusting mechanism 4, in the "early" direction, that is, the valve lift curves 10, 1, the intake and exhaust valves have been displaced leftward to the same extent, that is to say at the same crankshaft angle on the abscissa
  • the output angular position is shown as a solid line, while the position achievable by the first adjusting mechanism 4 is represented by the short dashed line
  • the valve lift curve 10 of the exhaust valves can now be additionally displaced by the second adjustment mechanism 9.
  • valve lift curve 10 the control time of the exhaust valves (valve lift curve 10) is adjusted by the second adjustment mechanism 9 in an adjustment direction 13 which is opposite to the adjustment direction 12, the dur ch the adjusting mechanism 4 has been effected, moved back in the direction of "late”.
  • the lower diagram on the right side of FIG. 1 schematically illustrates an adjustment of the timing of the gas exchange valves in the illustrated adjustment direction 12, triggered by the adjustment mechanism 4, also in the direction of "Sch", that is, the valve lift curves 10, 11, the intake and exhaust valves have been displaced to the left to the same extent - that is, at the same crankshaft angle on the abscissa.
  • the output angular position is shown as a solid line, while the achievable by the first adjustment mechanism 4 position is shown by the short-dashed line.
  • the timing of the exhaust valves (valve lift curve 10) is further shifted in the direction of "advance" by the second adjusting mechanism 9 in the adjusting direction 12 caused by the adjusting mechanism 4.
  • the two diagrams can represent a control time, which differs from the above-described and described respective diagram in that the effected by the first adjustment mechanism 4 displacement of the valve elevation curves 10, 1 1 in the direction "late”, ie contrary to here illustrated adjustment 12th
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the invention.
  • the left side of FIG. 3 shows a third device 1 according to the invention, the right side of FIG. 3 illustrating the effects of the third embodiment on the timing of the intake and exhaust valves of this third device 1.
  • the third exemplary embodiment is based on the second exemplary embodiment.
  • the third embodiment has been operated by a third adjusting mechanism 15, which is arranged on the other camshaft 2, the intake valves.
  • the structure and operation of the third adjusting mechanism 15 is equal to that of the first adjusting mechanism 4.
  • the additional third Verstelinnechanisnnus 15 results in other functions and effects of the third embodiment of the device 1 according to the invention over the first embodiment.
  • FIG. 3 schematically illustrates an adjustment of the timing of the gas exchange valves at the inlet and the outlet in the illustrated adjustment direction 12, triggered by the adjusting mechanism 4, in the "early" direction, that is, the valve lift curves 10, 1, the intake and exhaust valves have been displaced leftward to the same extent, that is to say at the same crankshaft angle on the abscissa
  • the output angular position is shown as a solid line, while the position achievable by the first adjusting mechanism 4 is represented by the short dashed line
  • the valve lift curve 10 of the exhaust valves can now be additionally displaced by the second adjustment mechanism 9.
  • valve lift curve 10 the control time of the exhaust valves (valve lift curve 10) is adjusted by the second adjustment mechanism 9 in an adjustment direction 13 which is opposite to the adjustment direction 12, the dur ch the adjusting mechanism 4 was effected, shifted back toward "late”, whereby the long-dashed position is reached at the outlet.
  • the valve lift curve 11 at the inlet can also be displaced in the adjustment direction 14 in the direction "late” counter to the adjustment direction 12 effected by the adjustment mechanism 4, whereby the long-dashed position at the inlet is reached.
  • FIG. 1 The lower diagram on the right side of Fig. 1 illustrates schematically an adjustment of the timing of the gas exchange valves in the illustrated adjustment 12, triggered by the adjustment mechanism 4, also in the direction of "early", that is, the valve lift curves 10, 1 1, the
  • the output angular position is shown as a solid line, while the position achievable by the first adjusting mechanism 4 is represented by the short-dashed line, to the same extent, ie by the same crankshaft angle on the abscissa.
  • the valve lift curve 10 of the exhaust valves can be additionally displaced by the second adjustment mechanism 9. ben.
  • valve lift curve 10 the control time of the exhaust valves (valve lift curve 10) is further shifted in the direction of adjustment by the second adjustment mechanism 9 in the adjustment direction 12 which was effected by the adjustment mechanism 4 and thus in the adjustment direction 13.
  • the third verse The valve lift curve 1 1 at the inlet are also displaced along the direction of adjustment 12 caused by the adjusting mechanism 4 in the direction of adjustment 14 in the direction "early", whereby the long-dashed position at the inlet is reached.
  • the two diagrams can depict a control time which differs from the above-described and described respective diagram in that the displacement of the valve lift curves 10, 11 effected by the first adjustment mechanism 4 takes place in the "late" direction, ie counter to the adjustment direction shown here 12th
  • Fig. 4 shows the first embodiment of the invention with a different motor architecture.
  • FIG. 4 shows the first device 1 according to the invention in an engine architecture different from FIG. 1, the right side of FIG. 4 illustrating the effects of this embodiment on the timing of the intake and exhaust valves of this engine architecture.
  • the mode of action is equal to the mode of operation of an adjusting mechanism 4 arranged on the crankshaft 3.
  • the camshafts 2 of the desired cylinder bank can be operated with the adjusting mechanism 4.
  • FIGS. 2 and 3 can unfold the effects described in FIGS. 2 and 3.
  • an additional area can be opened by shifting the intake valve lift curve 11 and exhaust valve lift curve 10, which up to now has been unequaled by the arrangement of only one adjusting mechanism.
  • a smaller adjusting mechanism 4 can be arranged on the crankshaft 3, whereby weight can be reduced and at the same time with an adjusting mechanism 4, the synchronous displacement of the valve lift curves 10, 1 1 at the inlet and is achieved at the outlet.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Vorrichtung (1) zur Verstellung derrelativen Winkellage zwischen zumindest einer Nockenwelle (2) und einer Kurbelwelle (3) einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle (2), einer Kurbelwelle (3) und einem Verstellmechanismus (4, 9, 15) zur Verstellung der relativen Winkellage zwischen zumindest einer Nockenwelle (2) und einer Kurbelwelle (3) einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Verstellmechanismus (4) an der Kurbelwelle (3) angeordnet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Nockenwellenverstellsystem
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstellung der relativen Winkellage zwischen zumindest einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle.
Hintergrund der Erfindung
Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer ma- ximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb ausgebildet sein.
Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Anthebselement gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteilsrichtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein. Eine Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flügelzellenversteller. Der Flügelzellenversteller weist einen Stator, einen Rotor und ein Antriebsrad mit einer Außenverzahnung auf. Der Rotor ist als Abtriebselement meist mit der Nockenwelle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement beinhaltet den Stator und das Antriebsrad. Der Stator und das Antriebsrad werden drehfest miteinander verbun- den oder sind alternativ dazu einteilig miteinander ausgebildet. Der Rotor ist koaxial zum Stator und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Stator prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativdrehung zwischen dem Stator und dem Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet oder als„gesteckte Flügel" in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators angeordnet. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Der Stator und die Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen miteinander gesichert. Eine andere Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Axialkolbenversteller. Hierbei wird über Öldruck ein Verschiebeelement axial verschoben, welches über Schrägverzahnungen eine Relativdrehung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement erzeugt. Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechanische Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe) aufweist. Dabei bildet eine der Wellen das Antriebselement und eine zweite Welle das Abtriebselement. Über die dritte Welle kann dem System mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor oder eine Bremse, Rotationsenergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt. Die DE 699 07 989 T2 zeigt eine variable Ventilzeitsteuervorrichtungen, die in Brenn- kraftmaschinen verwendet wird. Die variable Ventilzeitsteuervorrichtung weist eine Phasenanpassung und eine Hubanpassung zur Ventilzeitsteuerung von Einlassventi- len und Auslassventilen mit Nocken auf.
Die DE 103 53 588 A1 zeigt eine Nockenverstelleinrichtung, die eine Kurbelwelle aufweist, welche mit mindestens einer Nockenwelle gekoppelt ist. Die Nockenverstelleinrichtung hat mindestens ein verzahntes Steuerglied, das der Kurbelwelle oder der No- ckenwelle zugeordnet ist. Das Steuerglied hat mindestens zwei Gruppen zahnartiger Vorsprünge, und zwar eine erste Gruppe, die einen ersten Abstand zum Mittelpunkt des Steuergliedes hat, und eine zweite Gruppe, die einen zweiten Abstand zum Mittelpunkt des Steuergliedes hat. Der erste Abstand ist verschieden vom zweiten Abstand, wodurch die Torsionsenergie für Momentenbetätigungszwecke der Nocken- verStelleinrichtung erhöht wird. Die Nockenverstelleinrichtung kann ferner einen Resonator umfassen, der auf der einen Nockenwelle angeordnet ist, wobei der Resonator mindestens eine Masse und mindestens ein elastisches Element aufweist.
Die DE 1 1 2008 002 610 T5 zeigt einen Verbrennungsmotor, der eine Kurbelwelle sowie ein erstes und ein zweites nockenbetätigtes Einlassventil aufweist. Ein Verfahren zum Betreiben des Motors umfasst, dass ein erster Einlassnocken bereitgestellt wird, der ausgebildet ist, um das erste nockenbetätigte Einlassventil zu betätigen, und dass ein zweiter Einlassnocken bereitgestellt wird, der ausgebildet ist, um das zweite nockenbetätigte Einlassventil zu betätigen. Der zweite Einlassnocken ist relativ zu der Kurbelwelle unabhängig von der Phase des ersten Einlassnockens relativ zu der Kurbelwelle bezüglich der Phase einstellbar. Ein Controller wird bereitgestellt und ausgebildet, um die Phase des zweiten Einlassnockens selektiv nach spät zu verstellen, um ein späteres Schließen des zweiten nockenbetätigten Einlassventils zu bewirken, das ausreicht, um das effektive Kompressionsverhältnis des Motors zu verringern. Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verstellung der relativen Winkella- ge zwischen zumindest einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle anzugeben, die eine verbesserte Leistungsfähigkeit aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Verstellmechanismus enthält die Bauteile der bekannten No- ckenwellenversteller und gleicht sich auch in der Funktion der Verstellung mit den bekannten Nockenwellenverstellern.
Hierdurch werden mehrere Effekte erzielt. Zum einen können mehrere Nockenwellen mit einem einzigen Verstellmechanismus verstellt werden, wodurch die Anzahl der Verstellmechanismen und somit auch die Kosten reduziert werden. Zum anderen kann mittels des an der Kurbelwelle angeordneten Verstellmechanismus ein Direktstart der Brennkraftmaschine realisiert werden. Der Motor wird beim Direktstart ohne Anlasser zum Laufen gebracht. Das Motorsteuergerät identifiziert mit Hilfe eines Sen- sors, in welchem Zylinder der Kolben die günstigste Position nach dem oberen Totpunkt (gemessen in Grad Kurbelwinkel) einnimmt. Dann wird in diesen Brennraum direkt eingespritzt und gezündet. Auf diese Weise entsteht genügend Drehmoment, um den Motor in Bewegung zu setzen. Sollte ein Kolben nicht exakt im oberen Totpunkt stehen, so kann die Kurbelwelle durch den Verstellmechanismus, welcher bspw. elektrisch angetrieben wird, im verriegelten Zustand gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung in die Position des oberen Totpunktes oder eines anderen für diese Zündung sinnvollen Position bewegt werden, um anschließend den obenstehenden Prozess zum Startvorgang der Brenn kraftma- schine zu durchlaufen. Zur Unterstützung kann ein konventioneller - wenn auch ein kleiner und an den Direktstart angepasster - Startermotor vorhanden sein. Vorteilhaft- erweise kann so ein Start-Stopp-Betrieb sehr einfach und unter Reduzierung von Gewicht realisiert werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Verstellmechanismus an einem Ende der Kurbelwelle angeordnet ist. Gegenüber der Anordnung des Verstellmechanismus zwischen den Kurbelgewichten, hat die endseitige Anordnung des Verstellmechanismus den Vorteil der einfachen Montage. Zudem ist der Zugang zum Steuertrieb erleichtert, um die Nockenwelle bzw. die Nockenwellen in der Winkellage zur Kurbelwelle einzustellen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Verstellmechanismus einen Stator mit einem dazu drehfest angeordneten Zahnkranz auf, wobei der Zahnkranz im Eingriff mit dem Steuertrieb steht, welcher ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die zumindest eine Nockenwelle überträgt und der Verstellmechanismus einen zum Stator relativverdreh bar angeordneten Rotor aufweist, welcher mit der Kurbelwelle drehfest verbunden ist.
Der Zahnkranz kann für der Eingriff mit einer Kette, einem Riemen oder einem Zahnrad ausgebildet sein. Der Steuertrieb kann folglich als Kettentrieb, Riementrieb oder Zahnradtrieb ausgebildet sein, womit das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle bzw. Nockenwellen übertragen werden kann. Eine Winkellagenverstellung zwischen dem Stator und dem Rotor, wobei entweder der Stator oder der Rotor mit der Kurbelwelle verbunden ist und das entsprechend andere Bauteil mit dem Zahnkranz drehfest verbunden ist, hat somit Auswirkungen auf die Winkellage zwi- sehen der Kurbelwelle und der Nockenwelle bzw. der Nockenwellen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Energiequelle des Verstellmechanismus zur Verstellung elektrisch, hydraulisch oder mechanisch. Sind mehrere Verstellmechanismen innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet, so können verschiedene Verstellmechanismen von verschiedenen Energiequellen betrieben werden, die die Verstellung der Winkellage bewirken. Der Einsatz hydraulisch betriebener Verstellmechanismen bietet sich bspw. an der Position der Kurbelwelle an, da die Ölwege zum Tank kurz sind. Das Öl muss somit nicht durch eine aufwändige Ölgalerie gepumpt werden und somit auch nicht unnötige Höhen innerhalb der Brennkraftmaschine überwinden. Der hydraulische Verstellme- chanismus kann folglich sehr schnell angesteuert werden und reagiert demnach auch sehr schnell auf die Betriebsparameter. Gleichenfalls wird durch die kurzen Ölwege die Anreicherung mit Luft im Öl vermieden, da die Ölgalerie zur Versorgung des hydraulischen Verstellmechanismus einfacher und für diesen Zweck strömungsoptimiert gestaltet werden kann.
Elektromechanisch betriebene Verstellmechanismen beziehen ihre Energie zum Verstellen der Winkellage von einem Elektromotor, welcher über ein Verstellgetriebe den Stator gegenüber dem Rotor verdreht. Ein solcher Elektromotor kann, wie eingangs bereits beschrieben, für den Direktstart der Brennkraftmaschine genutzt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen weiteren Verstellmechanismus auf, der an der zumindest einen Nockenwelle angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann so der Verstellbereich zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle erhöht werden. Der weitere Verstellmechanismus, bzw. der zweite Verstellmechanismus, kann an der Einlassnockenwelle oder an der Auslassnockenwelle angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausbildung weist der Zahnkranz des Verstellmechanismus eine unrunde Form auf. Vorteilhafterweise können mit einer gezielt winkelorientierten Anordnung eines unrunden Zahnkranzes am Verstellmechanismus die im Steuertrieb auftretenden Schwingungen, welche bspw. durch Nockenwellenwechselmomente entstehen, reduziert oder getilgt werden. Der Zahnkranz kann hierbei, wie oben beschrieben, für den Eingriff mit einer Kette, einem Riemen oder einem Zahnrad ausgebildet sein. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zwei Nockenwellen, wobei zwei Verstellmechanismen an der Kurbelwelle angeordnet sind und jeder Verstellmechanismus die relative Winkellage zu einer der Nockenwellen einstellen kann. Vorteilhafterweise kann die axiale Baulänge an den jeweiligen Nockenwellen eingespart werden, wobei jede Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle in ihrer Winkellage eingestellt werden kann. Die beiden Verstellmechanismen an der Kurbelwelle können bevorzugterweise jeweils an dem Ende der Kurbelwelle angebracht werden.
In einer Ausbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zwei Nockenwellen, wobei an jeder der Nockenwellen ein Verstellmechanismus angeordnet ist. In dieser Ausführung der Erfindung ist an jeder vorhandenen Nockenwelle ein Verstellmechanismus angeordnet. So wird die Steuerzeit zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle insgesamt durch den an der Kurbelwelle angeordneten Verstellmechanismus bestimmt, wobei zwischen der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle eine Steuerzeitenverschiebung bzw. eine Ventilhubüberschneidung realisiert werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung hat die Vorrichtung zumin- dest zwei Nockenwellen, wobei lediglich die Einlassventile in der Steuerzeit zur Kurbelwelle eingestellt werden können. Insbesondere bei V- oder W-Motoren sind mehrere Nockenwellen zur Betätigung der Einlassventile vorhanden.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zumindest zwei Nockenwellen, wobei lediglich die Auslassventile in der Steuerzeit zur Kurbelwelle eingestellt werden können. Insbesondere bei V- oder W-Motoren sind mehrere Nockenwellen zur Betätigung der Auslassventile vorhanden.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Verstellung von Steuerzeiten zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, wobei eine Nockenwelle sowohl Einlass als auch Auslassventile betätigt (gedrehter Ventilstern).
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine Bauraumersparnis im oberen Teil des Motors, eine Bauteilreduzierung und somit eine Kostenersparnis erreicht. Zudem wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Direktstart ermöglicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 4 das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer anderen Motorarchitektur.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die linke Seite der Fig. 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung 1 , wobei die rechte Seite der Fig. 1 die Auswirkungen des ersten Ausführungsbeispiels auf die Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile dieser ersten Vorrichtung 1 verdeutlicht.
Die Vorrichtung 1 hat eine Kurbelwelle 3 und zwei Nockenwellen 2, wobei die eine Nockenwelle die Einlassventile und die zweite Nockenwelle die Auslassventile steuern kann. Alternativ hierzu können beide Nockenwellen 2 jeweils sowohl Einlass- als auch Auslassventile betätigen (gedrehter Ventilstern). Der Verstellmechanismus 4 ist an der Kurbelwelle 3 angeordnet und steht über den Steuertrieb 5 in drehmomentübertragender Verbindung mit den an den beiden Nockenwellen 2 angeordneten Kettenräder 6. Statt Kettenräder können auch Riemenräder oder Zahnräder Anwendung finden, wodurch sich die Gestalt des Steuertriebs 5 dementsprechend ändern kann. Die Sicht auf die Nockenwellen 2 ist durch die Kettenräder 6 versperrt, da das jeweilige Kettenrad 6 endseitig an der jeweiligen Nockenwelle 2 angeordnet ist. Die Nockenwellen 2 befinden sich (jeweils) hinter dem jeweiligen Kettenrad 6, wobei eine Nockenwelle 2 und das jeweilige Kettenrad 6 zueinander fluchtend, das heißt beide Drehachsen weitestgehend konzentrisch zueinander, angeordnet sind. Der Verstellmechanismus 4 ist ebenfalls endseitig an der Kurbelwelle 3 und fluchtend zur Kurbelwelle 3 angeordnet. Der Verstellnnechanisnnus 4 ist in diesen Ausführungsbeispiel als ein hydraulisch betätigbarer Verstellnnechanisnnus ausgebildet, welcher ein Anthebselement 8 und ein Abtriebselement 7 hat. Die Besonderheit eines hydraulisch betätigbaren Verstellme- chanismus ist die Ausbildung von Hydraulikkammern zwischen dem Antriebselement 8 und dem Abtriebselement 7, wodurch eine relative Verdrehung zwischen dem Antriebselement 8 und dem Abtriebselement 7 bewirkt werden kann. Die hydraulische Betätigung erfolgt durch ein Steuerventil, welches den Zufluss von Hydraulikmittel von einer (hier nicht dargestellten) Hydraulikmittelpumpe und den Abfluss von Hydraulik- mittel zu einem (hier nicht dargestellten) Reservoir so steuert, dass die Hydraulikkammern befüllt und/oder entleert werden, um eine Verdrehung zwischen dem Antriebselement 8 und dem Abtriebselement 7 zu bewirken oder gar eine hydraulische Einspannung zu erzielen, bei der die relative Winkellage zwischen dem Antriebselement 8 und dem Abtriebselement 7 hydraulisch fixiert ist. Die Betätigung erfolgt somit analog zu einem aus dem Stand der Technik bekannten hydraulischen Nockenwellen- versteller, welche an der Nockenwelle befestigt sind. Vorteilhafterweise ist der An- schluss an die Ölgalerie, welche das Hydraulikmittel durch die Brennkraftmaschine leitet, erleichtert und die Ölpfade zum Verstellmechanismus verkürzt. Alternativ kann anstatt eines hydraulisch betätigbaren Verstellmechanismus 4 ein elektromechanisch betätigbarer Verstellmechanismus eingesetzt werden. Der elekt- romechanisch betätigbare Verstellmechanismus ist einem elektromechanisch betätigbarem Nockenwellenversteller nachempfunden, der gemäß dem Stand der Technik an einer Nockenwelle befestigt ist. Ein elektromechanisch betätigbarer Vers- tellmechanismus hat ebenfalls ein Antriebselement 8 und ein Abtriebselement 7.
Das Abtriebselement 7 des Verstellmechanismus 4 ist drehfest mit der Kurbelwelle 3 verbunden. Das Antriebselement 8 ist drehfest mit dem Steuertrieb 5 verbunden. Der Steuertrieb 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Kettentrieb ausgebildet, wonach das Antriebselement 8, analog zu den Kettenrädern 6, eine für eine Kette geeignete Verzahnung aufweist, die mit einer Kette in Verbindung steht. Wird der Verstellmechanismus 4 betätigt, so erfolgt eine relative Verdrehung zwischen dem Antriebsele- ment 8 und dem Abtriebselement 7. Diese relative Verdrehung wirkt sich über den Steuertrieb 5 und die Kettenräder 6 auf die Winkellage der Nockenwellen 2 relativ zur Kurbelwelle 3 aus. Die Auswirkung der relativen Verdrehung äußert sich in der Verstellrichtung 12 der Ventilerhebungskurven 10, 1 1 , welche in den Diagrammen darge- stellt sind.
Das obere Diagramm auf der rechten Seite der Fig. 1 verdeutlicht schematisch eine Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile am Einlass und am Auslass in der dargestellten Verstellrichtung 12, ausgelöst durch den Verstellmechanismus 4, in Richtung„Früh", das heißt, dass die Ventilerhebungskurven 10, 1 1 der Einlass- und Auslassventile im gleichen Maße - also um denselben Kurbelwellenwinkel auf der Abszisse - nach links verschoben worden sind. Das untere Diagramm auf der rechten Seite der Fig. 1 verdeutlicht schematisch eine Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile in der dargestellten Verstellrichtung 12, ausgelöst durch den Verstell- mechanismus 4, in Richtung„Spät" , das heißt, dass die Ventilerhebungskurven 10, 1 1 , der Einlass- und Auslassventile im gleichen Maße - also um denselben Kurbelwellenwinkel auf der Abszisse - nach rechts verschoben worden sind. In diesem Ausführungsbeispiel liegt die Ausgangswinkellage (durchgezogene Linie) zwischen den beiden Endwinkellagen (gestrichelte Linie), wobei die maximale Frühwinkellage im obe- ren Diagramm und die maximale Spätwinkellage im unteren Diagramm als gestrichelte Linie dargestellt sind. Vorteilhafterweise kann mit einem einzigen Verstellmechanismus 4 auf die Steuerzeiten der Gaswechselventile am Einlass und am Auslass (Einlass- und Auslassventile) Einfluss genommen werden, wobei das Verschieben der Ventilerhebungskurven 10, 1 1 , zeitgleich zur Kurbelwelle 3 und synchron unter den beiden Nockenwellen 2 zueinander erfolgt.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die linke Seite der Fig. 2 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung 1 , wobei die rechte Seite der Fig. 2 die Auswirkungen des zweiten Ausführungsbeispiels auf die Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile dieser zweiten Vorrichtung 1 verdeutlicht. Grundsätzlich baut das zweite Ausführungsbeispiel auf dem ersten Ausführungsbeispiel auf. Das zweite Ausführungsbeispiel wurde um einen zweiten Verstellmechanismus 9, welcher an der Nockenwelle 2 angeordnet ist, die Auslassventile betätigt. Der Aufbau und die Funktionsweise des zweiten Verstellmechanismus 9 ist der des ersten Verstellmechanismus 4 gleich. Es können jedoch auch zwei verschieden betätigbare Verstellmechanismen 4, 9, bspw. einer als hydraulisch betätigbarer und einer als elektromechanisch betätigbarer Verstellmechanismus, vorgesehen sein, welche sich dann auch im Aufbau entsprechend unterscheiden.
Durch den zusätzlichen zweiten Verstellmechanismus 9 ergeben sich weitere Funktionen und Wirkungen des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel. Das obere Diagramm auf der rechten Seite der Fig. 2 verdeutlicht schematisch eine Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile am Einlass und am Auslass in der dargestellten Verstellrichtung 12, ausgelöst durch den Verstellmechanismus 4, in Richtung„Früh", das heißt, dass die Ventilerhebungskurven 10, 1 1 , der Einlass- und Auslassventile im gleichen Maße - also um denselben Kurbelwellenwinkel auf der Abszisse - nach links verschoben worden sind. Die Ausgangswinkellage ist als durchgezogene Linie dargestellt, während die durch den ersten Verstellmechanismus 4 erreichbare Position durch die kurz-gestrichelte Linie dargestellt ist. Nun kann durch den zweiten Verstellmechanismus 9 die Ventilerhebungskurve 10 der Auslassventile zusätzlich verschoben werden. In dem Diagramm wird die Steuerzeit der Auslassven- tile (Ventilerhebungskurve 10) durch den zweiten Verstellmechanismus 9 in einer Verstellrichtung 13, welche entgegengesetzt gerichtet der Verstellrichtung 12 ist, die durch den Verstellmechanismus 4 bewirkt wurde, zurück in Richtung„Spät" verschoben. Das untere Diagramm auf der rechten Seite der Fig. 1 verdeutlicht schematisch eine Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile in der dargestellten Verstellrichtung 12, ausgelöst durch den Verstellmechanismus 4, ebenfalls in Richtung„Früh", das heißt, dass die Ventilerhebungskurven 10, 1 1 , der Einlass- und Auslassventile im gleichen Maße - also um denselben Kurbelwellenwinkel auf der Abszisse - nach links verschoben worden sind. Die Ausgangswinkellage ist als durchgezogene Linie dargestellt, während die durch den ersten Verstellmechanismus 4 erreichbare Position durch die kurz-gestrichelte Linie dargestellt ist. Nun kann durch den zweiten Verstellmechanismus 9 die Ventilerhebungskurve 10 der Auslassventile zusätzlich verschoben werden. In dem Diagramm wird die Steuerzeit der Auslassventile (Ventilerhebungskurve 10) durch den zweiten Verstellmechanismus 9 weiter in Verstellrichtung 12, welche durch den Verstellmechanismus 4 bewirkt wurde, in Richtung„Früh" ver- schoben.
Alternativ können die beiden Diagramme eine Steuerzeit abbilden, die sich von den oben genannten und beschriebenen jeweiligen Diagramm insofern unterscheidet, dass die durch den ersten Verstellmechanismus 4 bewirkte Verschiebung der Ventil- erhebungskurven 10, 1 1 in Richtung„Spät" erfolgt, also entgegen der hier dargestellten Verstellrichtung 12.
Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die linke Seite der Fig. 3 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 , wobei die rechte Seite der Fig. 3 die Auswirkungen des dritten Ausführungsbeispiels auf die Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile dieser dritten Vorrichtung 1 verdeutlicht.
Grundsätzlich baut das dritte Ausführungsbeispiel auf dem zweiten Ausführungsbei- spiel auf. Das dritte Ausführungsbeispiel wurde um einen dritten Verstellmechanismus 15, welcher an der anderen Nockenwelle 2 angeordnet ist, die Einlassventile betätigt. Der Aufbau und die Funktionsweise des dritten Verstellmechanismus 15 ist der des ersten Verstellmechanismus 4 gleich. Es können jedoch auch verschieden betätigbare Verstellmechanismen 4, 9, 15, bspw. zwei als hydraulisch betätigbarer und einer als elektromechanisch betätigbarer Verstellmechanismus, vorgesehen sein, welche sich dann auch im Aufbau entsprechend unterscheiden. Durch den zusätzlichen dritten Verstelinnechanisnnus 15 ergeben sich weitere Funktionen und Wirkungen des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel. Das obere Diagramm auf der rechten Seite der Fig. 3 verdeutlicht schematisch eine Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile am Einlass und am Auslass in der dargestellten Verstellrichtung 12, ausgelöst durch den Verstellmechanismus 4, in Richtung„Früh", das heißt, dass die Ventilerhebungskurven 10, 1 1 , der Einlass- und Auslassventile im gleichen Maße - also um denselben Kurbelwellenwinkel auf der Abszisse - nach links verschoben worden sind. Die Ausgangswinkellage ist als durchgezogene Linie dargestellt, während die durch den ersten Verstellmechanismus 4 erreichbare Position durch die kurz-gestrichelte Linie dargestellt ist. Nun kann durch den zweiten Verstellmechanismus 9 die Ventilerhebungskurve 10 der Auslassventile zusätzlich verschoben werden. In dem Diagramm wird die Steuerzeit der Auslassven- tile (Ventilerhebungskurve 10) durch den zweiten Verstellmechanismus 9 in einer Verstellrichtung 13, welche entgegengesetzt gerichtet der Verstellrichtung 12 ist, die durch den Verstellmechanismus 4 bewirkt wurde, zurück in Richtung„Spät" verschoben, wodurch die lang-gestrichelte Position am Auslass erreicht wird. Zusätzlich kann nun durch den dritten Verstellmechanismus 15 die Ventilerhebungskurve 1 1 am Ein- lass ebenfalls entgegen der durch den Verstellmechanismus 4 bewirkten Verstellrichtung 12 in Verstellrichtung 14 in Richtung„Spät" verschoben werden, wodurch die lang-gestrichelte Position am Einlass erreicht wird.
Das untere Diagramm auf der rechten Seite der Fig. 1 verdeutlicht schematisch eine Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile in der dargestellten Verstellrichtung 12, ausgelöst durch den Verstellmechanismus 4, ebenfalls in Richtung„Früh", das heißt, dass die Ventilerhebungskurven 10, 1 1 , der Einlass- und Auslassventile im gleichen Maße - also um denselben Kurbelwellenwinkel auf der Abszisse - nach links verschoben worden sind. Die Ausgangswinkellage ist als durchgezogene Linie darge- stellt, während die durch den ersten Verstellmechanismus 4 erreichbare Position durch die kurz-gestrichelte Linie dargestellt ist. Nun kann durch den zweiten Verstellmechanismus 9 die Ventilerhebungskurve 10 der Auslassventile zusätzlich verscho- ben werden. In dem Diagramm wird die Steuerzeit der Auslassventile (Ventilerhebungskurve 10) durch den zweiten Verstellmechanismus 9 weiter in Verstellrichtung 12, welche durch den Verstellmechanismus 4 bewirkt wurde, und somit in Verstellrichtung 13 in Richtung„Früh" verschoben. Zusätzlich kann nun durch den dritten Vers- tellmechanismus 15 die Ventilerhebungskurve 1 1 am Einlass ebenfalls entlang der durch den Verstellmechanismus 4 bewirkten Verstellrichtung 12 in Verstellrichtung 14 in Richtung„Früh" verschoben werden, wodurch die lang-gestrichelte Position am Einlass erreicht wird. Alternativ können die beiden Diagramme eine Steuerzeit abbilden, die sich von den oben genannten und beschriebenen jeweiligen Diagramm insofern unterscheidet, dass die durch den ersten Verstellmechanismus 4 bewirkte Verschiebung der Ventilerhebungskurven 10, 1 1 in Richtung„Spät" erfolgt, also entgegen der hier dargestellten Verstellrichtung 12.
Fig. 4 zeigt das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer anderen Motorarchitektur.
Die linke Seite der Fig. 4 zeigt die erste erfindungsgemäße Vorrichtung 1 an einer von Fig. 1 verschiedenen Motorarchitektur, wobei die rechte Seite der Fig. 4 die Auswirkungen dieses Ausführungsbeispiels auf die Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile dieser Motorarchitektur verdeutlicht.
Grundsätzlich ist die Wirkungsweise gleich der in der Fig. 1 beschriebenen Wirkungs- weise eines an der Kurbelwelle 3 angeordneten Verstellmechanismus 4. Durch Anordnung des Verstellmechanismus 4 in einem V-Motor können die Nockenwellen 2 der gewünschten Zylinderbank mit dem Verstellmechanismus 4 betrieben werden.
Zusätzlich können weitere Verstellmechanismen analog zu den Figuren 2 und 3 vor- gesehen sein, die die in Fig. 2 und 3 beschriebenen Wirkungen entfalten können. Durch die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nach Fig. 2 und 3 kann ein zusätzlicher Bereich durch die Verschiebung der Einlassventilerhe- bungskurve 1 1 und Auslassventilerhebungskurve 10 erschlossen werden, welcher bislang durch die Anordnung lediglich eines Verstellmechanismus unerreicht blieb.
Durch die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nach Fig. 1 und 4 kann ein kleinerer Verstellmechanismus 4 an der Kurbelwelle 3 angeordnet werden, wodurch sich Gewicht reduzieren lässt und zugleich mit einem Verstellmechanismus 4 die synchrone Verschiebung der Ventilerhebungskurven 10, 1 1 am Ein- lass und am Auslass erzielt wird.
Liste der Bezugszahlen) Vorrichtung
) Nockenwelle
) Kurbelwelle
) erster Verstellmechanismus
) Steuertrieb
) Kettenrad
) Abtriebselement
) Antriebselement
) zweiter Verstellnnechanismus
0) Ventilerhebungskurve Einlass
1 )Ventilerhebungskurve Auslass
2) Verstellrichtung
3) Verstellrichtung
4) Verstellrichtung
5) dritter Verstellmechanismus

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (1 ) zur Verstellung der relativen Winkellage zwischen zumindest einer Nockenwelle (2) und einer Kurbelwelle (3) einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle (2), einer Kurbelwelle (3) und einem Verstellmechanismus (4, 9, 15) zur Verstellung der relativen Winkellage zwischen zumindest einer Nockenwelle (2) und einer Kurbelwelle (3) einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Verstellmechanismus (4) an der Kurbelwelle (3) angeordnet ist, wobei der erste Verstellmechanismus (4) ein elektromecha- nisch betriebener Verstellmechanismus ist.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus (4) an einem Ende der Kurbelwelle (3) angeordnet ist.
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus (4, 9, 15) einen Stator (8) mit einem dazu drehfest angeordneten Zahnkranz aufweist, wobei der Zahnkranz im Eingriff mit dem Steuertrieb (5) steht, welcher ein Drehmoment von der Kurbelwelle (3) auf die zumindest eine Nockenwelle (2) überträgt und der Verstellmechanismus (4) einen zum Stator (8) relativverdrehbar angeordneten Rotor (7) aufweist, wobei der Rotor (7) mit der Kurbelwelle (3) drehfest verbunden ist.
4. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen weiteren Verstellmechanismus (9, 15) umfasst, der an der zumindest einen Nockenwelle (2) angeordnet ist.
5. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz des Verstellmechanismus (4) eine unrunde Form aufweist.
6. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zwei Nockenwellen (2) umfasst, wobei zwei Verstellmechanismen (4) an der Kurbelwelle (3) angeordnet sind und jeder Verstellmechanismus (4) die relative Winkellage zu einer der Nockenwellen (2) einstellen kann.
7. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) zwei Nockenwellen (2) umfasst, wobei an jeder der Nockenwellen (2) ein Verstellmechanismus (4, 9, 15) angeordnet ist.
8. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) zumindest zwei Nockenwellen (2) umfasst, wobei lediglich die Einlassventile in der Steuerzeit zur Kurbelwelle (3) eingestellt werden können.
9. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) zumindest zwei Nockenwellen (2) umfasst, wobei lediglich die Auslassventile in der Steuerzeit zur Kurbelwelle (3) eingestellt werden können.
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