WO2007093479A1 - Nockenwellenversteller mit einem überlagerungsgetriebe - Google Patents

Nockenwellenversteller mit einem überlagerungsgetriebe Download PDF

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WO2007093479A1
WO2007093479A1 PCT/EP2007/050520 EP2007050520W WO2007093479A1 WO 2007093479 A1 WO2007093479 A1 WO 2007093479A1 EP 2007050520 W EP2007050520 W EP 2007050520W WO 2007093479 A1 WO2007093479 A1 WO 2007093479A1
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camshaft
gear
camshaft adjuster
shaft
actuator
Prior art date
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PCT/EP2007/050520
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Schäfer
Mike Kohrs
Falko Arnold
Original Assignee
Schaeffler Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/03—Auxiliary actuators
    • F01L2820/032—Electric motors

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjuster for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Camshaft adjusters can be roughly classified as follows:
  • phase adjuster with an actuator, so a functional unit which engages in the mass flow or energy flow, which is formed, for example, hydraulically, electrically or mechanically, and rotates with GE the the camshaft adjuster.
  • phase adjuster with a separate actuator ie a functional unit in which from the controller output variable required for the control of the actuator control variable is formed, and a separate actuator.
  • a separate actuator ie a functional unit in which from the controller output variable required for the control of the actuator control variable is formed, and a separate actuator.
  • Phase adjuster with a co-rotating actuator and a co-rotating actuator such as a high-ratio gear
  • the actuating shaft can be advanced by a co-rotating hydraulic motor or centrifugal motor and can be reset by means of a spring.
  • Phase adjuster with a co-rotating actuator and a stationary motor-fixed actuator such as an electric motor or an electric or mechanical brake, see DE 100 38 354 A1, DE 102 05 034 A1, EP 1 043 482 B1.
  • Phase adjuster with a directional combination of the solutions according to a. and b. For example, a motor-mounted brake, in which a part of the braking power is used, for example, for adjusting to early to tension a spring, which allows the return adjustment after switching off the brake, s. a. DE 102 24 446 A1, WO 03-098010, US 2003 0226534, DE 103 17 607 A1.
  • the adjustment energy can take the form of a provision by a drive and / or a braking power and by utilizing power losses of the shaft system (eg friction) and / or inertias and / or centrifugal forces.
  • a braking preferably in the adjustment "late” can also be done with full utilization or shared use of the friction of the camshaft.
  • a cam phaser may be equipped with or without a mechanical limitation of the adjustment range.
  • a transmission in a camshaft phaser find one or more stages three-shaft gearbox and / or multi-joint or coupling gear use, for example in the form of a swash plate gear, eccentric, planetary gear, wave gear, cam gear, Mehrgelenk- or Koppfelgetriebe or combinations of the individual designs in one multi-level training.
  • a hydraulic camshaft adjuster is known, to which on the side remote from the camshaft, a vacuum pump can be coupled in alignment with the longitudinal axis.
  • DE 38 30 382 C1 discloses the drive of a superposition gear axially upstream planetary gear via an electric actuator whose longitudinal axis is offset parallel to the longitudinal axis of the camshaft and the superposition gearing.
  • superposition gear is designed as a planetary gear, in which for a first embodiment, the ring gear is driven by a servo motor whose longitudinal axis is arranged parallel to the longitudinal axis of the camshaft, while the sun gear of the planetary gear is in driving connection with the crankshaft of the internal combustion engine and a Output of the planetary gear to the camshaft over the web.
  • the drive via the servo motor via the sun gear with aligned alignment of the servomotor to the longitudinal axis of the camshaft, while the crankshaft drives the ring gear at output via the web of the planetary gear.
  • DE 103 52 255 A1 discloses a coupling of an electric control unit via a flexible shaft, a pneumatic motor, a hydromotor, so that the control unit can be arranged at any point. Furthermore, the document can be found in the proposal to arrange an electric actuator in parallel to the camshaft and to arrange a gear stage between superposition gear and electric actuator.
  • the object of the present invention is to propose a camshaft adjuster which offers expanded possibilities for integrating the same in an internal combustion engine.
  • the invention has for its object to enable the camshaft adjuster a drive of an additional unit.
  • the object is solved by the features of independent claim 1. Further embodiments of the invention will become apparent according to the features of the dependent claims 2 to 10.
  • the feed of the drive movement of the actuator in the superposition gear not on the "free end face" of the superposition gear, so on the side facing away from the camshaft, but rather on the camshaft side facing.
  • the invention has recognized that a space for camshaft adjusters with an electric control unit and superimposed gearbox, which is usually available on the side of the camshaft adjuster facing the camshaft, is unused for hydraulically actuated camshaft adjusters. This space can thus be used according to the invention.
  • this may be the case when the same internal combustion engine is to be used on the one hand with a hydraulic camshaft adjuster and on the other hand in a variant with a camshaft adjuster with a control unit and a superposition gearbox.
  • a configuration is also possible for an entire series of an internal combustion engine with actuator.
  • only the shaft supplying the superposition gearing can be arranged on the side of the superposition gearing facing the camshaft, or else the entire adjusting gearing with an associated adjusting shaft.
  • a shaft is led out, via an auxiliary unit ,
  • a vacuum pump, a gasoline injection pump or an ignition distributor can be driven.
  • the shaft can be arranged in alignment or parallel to the longitudinal axis of the camshaft and the phaser.
  • the on the side remote from the camshaft side out of the superposition gear shaft may be drivingly coupled with any of the three transmission elements of the superposition gearing, in particular with a sun, a land or a ring gear in the event that the superposition gear as a planetary gear set is trained.
  • the control unit can be configured as desired, for example as an electric drive unit or as a hydraulic motor, and act as a drive unit and / or as a brake.
  • control unit is integrated in an end wall of the cylinder head, resulting in a particularly compact design results in good support of the control unit.
  • the actuating unit is arranged adjacent to a first camshaft bearing, where unused space can result from preliminary applications with hydraulic camshaft adjusters.
  • a particularly compact embodiment of the invention results when the camshaft is passed through the actuator. This can be done radially in the environment of the camshaft existing free space for the actuator can be used.
  • components in particular a control shaft and an associated rotor of the actuator, designed as a hollow body or hollow shaft through which the camshaft or Vietnamesesele- elements between the camshaft and the camshaft associated gear element are passed.
  • components of the control unit are mounted relative to the camshaft.
  • a rolling bearing radially on the inside of the outer surface of the camshaft support and radially outboard on an inner circumferential surface of the rotor or control shaft.
  • U. U. is supported on such a bearing, the entire camshaft adjuster and only a stator of the actuator with its housing, for example, supported against a cylinder head.
  • a bearing of rotor and control shaft of the actuator on the camshaft causes no relative movement is generated in the bearing, as long as no adjustment of the camshaft adjuster takes place. This is advantageous with regard to the thermal and mechanical loading of the bearing.
  • both the rotor of the actuator and the stator of the actuator is supported relative to a front-side cylinder head wall.
  • This can result in that the adjusting unit can be formed completely sealed, so that no lubricant from the internal combustion engine can enter the actuator.
  • a permanent lubrication of existing in the actuator bearing can be used.
  • the rotor can furthermore be supported via a roller bearing with respect to the stator, which in turn is supported on the front-side cylinder head wall.
  • Such a configuration has the advantage that storage inaccuracies or manufacturing tolerances, for example between the cylinder head and camshaft or other components, can not affect the function of the actuator.
  • the use of bearings with an enlarged diameter may be required, which may increase the number of rolling elements and the mass of the rotating parts and results in an increased friction radius of the bearings.
  • a polygon shaft-hub connection has been found, for example, a polygon P4C or polygon P3G shaft-hub connection, in particular according to the standards DIN 3271 1 and DIN 32712 and may be designed in accordance with the corresponding designs and modifications available on the market.
  • a polygon P4C or polygon P3G shaft-hub connection in particular according to the standards DIN 3271 1 and DIN 32712 and may be designed in accordance with the corresponding designs and modifications available on the market.
  • a vulcanization of a compensating element between the actuating shaft, actuator, gear element and actuator is possible.
  • the plate is a longitudinal axis of the actuator, in particular the longitudinal axis of the output shaft of the actuator, oriented parallel to the camshaft.
  • the installation space required for the actuating unit can be displaced further away from the camshaft.
  • a gear stage between the actuating unit and the gear element of the superimposed gear for example a spur gear stage, by means of which the speed ratios and the torques generated in the control gear can be suitably translated.
  • Figure 1 is a schematic representation of a camshaft adjuster according to the prior art, in which an electric actuator is arranged on the side facing away from the camshaft of a superposition gear;
  • Figure 2 shows an exemplary embodiment of a camshaft adjuster with a swash plate mechanism according to the prior art
  • Figure 3 shows a first embodiment of a camshaft adjuster, in which a control shaft and an electric actuator on the
  • Camshaft facing side of the superposition gear are arranged
  • Figure 4 shows a further embodiment of a camshaft adjuster with on the side facing the camshaft side of the superposition gear arranged electric control unit, which is supported via a bearing relative to the camshaft;
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a camshaft adjuster according to the invention, in which a rotor of an electric control unit is mounted relative to a stator supported in a cylinder head;
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a camshaft adjuster according to the invention, in which an electric adjusting unit is arranged eccentrically to a longitudinal axis of the camshaft and a gear stage interposed between the adjusting unit and the superimposed gearbox is integrated into the cylinder head;
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a camshaft adjuster according to the invention, in which an electric adjusting unit is arranged eccentrically to a longitudinal axis of the camshaft and an intermediate between control unit and superposition gearbox switched gear stage is arranged on the side facing away from the camshaft of the superposition gear;
  • Figure 8 shows a further embodiment of a camshaft adjuster, in which a feed of the drive movement of the adjusting unit takes place on the side facing away from the camshaft and the
  • Figure 9 shows a further embodiment of a camshaft adjuster, for which the adjusting unit is arranged on the side facing away from the camshaft of the superposition gear and via an intermediate gear stage feeds its drive movement in the superposition gearbox;
  • Figure 10 shows a further embodiment of a camshaft adjuster according to the invention, in which the electric actuator is integrated on the side facing the camshaft of the superposition gear in the cylinder head, the longitudinal axis of the electric control unit eccentric to the longitudinal axis of the camshaft below
  • Figure 1 1 shows a further embodiment of a camshaft adjuster, in which a nesting between the electric actuator and superposition gear is given and
  • Figure 12 shows a further embodiment of a camshaft adjuster, in which a nesting between electric actuator and superposition gear is given.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a camshaft adjuster 1, in which in a superposition gear 2, the movement of two input elements, here a drive wheel 3 and a control shaft 4 to an output movement of an output element, here a rotatably connected to a camshaft output shaft 5 or directly the camshaft. 6 , is superimposed.
  • the drive wheel 3 is in driving connection with a crankshaft of the internal combustion engine, for example via a traction means such as a chain or a belt or a suitable toothing, wherein the drive wheel 3 may be formed as a chain or pulley.
  • the control shaft 4 is driven by an electric control unit 7 or is in operative connection with a brake.
  • the electric actuator 7 is compared to the environment, such as the cylinder head 8 or another motor-fixed part, supported.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a camshaft adjuster 1 with a superposition gear 2 in a swash plate design.
  • a housing 9 is rotatably connected to the drive wheel 3 and sealed in an axial end region via a sealing element 10 relative to the control shaft 4. In the opposite axial end region, the housing 9 is sealed with respect to the cylinder head 8 with a sealing element 11. In an interior formed by the housing 9 and the cylinder head 8, an end portion of the camshaft 6 protrudes.
  • an eccentric shaft 13 connected via a coupling 12 to the control shaft 4
  • a swashplate 15 mounted via a bearing element 14, for example a roller bearing
  • a hollow shaft 16 which, via a bearing element 17, for example a roller bearing, lies inside a central recess of the eccentric shaft 13 is supported and a Abtriebskegelrad 18 carries arranged.
  • the driven bevel gear 18 is over a bearing 19 supported relative to the housing 9.
  • the housing 9 forms a drive bevel wheel 20.
  • the swash plate 15 has on opposite end faces suitable teeth.
  • the eccentric shaft 13 with bearing element 14 and swash plate rotates about a relative to a longitudinal axis 21 -21 inclined axis, so that the swash plate meshes in the circumferential direction mutually offset portions on the one hand with the drive bevel gear 20 and on the other hand with the driven bevel gear 18, wherein between pinion and Abtriebskegelrad an over or a reduction is given.
  • the driven bevel gear 18 is rotatably connected to the camshaft 6.
  • the hollow shaft 16 is screwed with Abtriebskegelrad 18 via a central screw 22 which extends through the hollow shaft 16, frontally with the camshaft 6.
  • Lubrication with a lubricant, in particular oil, is required in the area of lubrication points 23, 24, which are, for example,
  • a continuous, cyclic, pulsating or intermittent supply and / or forwarding of a lubricant via lubricant channels takes place.
  • the lubricant Via a Zunaturalaus Principleung 25 of the cylinder head 8, the lubricant is fed to a flow channel 26 of the camshaft 6, which communicates with a flow channel 27, which is formed in a hollow cylinder between an inner circumferential surface 28 of the hollow shaft 16 and an outer circumferential surface 29 of the central screw 22.
  • Via radial bores 30 of the hollow shaft 16 the lubricant can pass radially outward from the flow channel 27 and be supplied to the lubrication points.
  • the superposition gearing 2 shown in FIG. 2 in the form of a wobble Disk gear is merely an exemplary embodiment of such a superposition gearbox 2.
  • the superposition gear 2 is shown only schematically, with this superposition gear 2 is a gear in swash plate design according to Figure 2 or any other superposition gear, s. also the initially classified camshaft adjuster, planetary gear or three-shaft gear, can act.
  • the initially classified camshaft adjuster, planetary gear or three-shaft gear can act.
  • training as a planetary gear is in the superposition inducing gear elements to
  • a sun gear planets mounted opposite a bridge, and a ring gear.
  • control unit 7 via the control shaft 4 with the web, the ring gear with the drive wheel 3 and the sun gear with the camshaft. 6
  • the transmission elements bringing about the superimposition are, for example, an axially moved control element, which is acted on by the control unit and in each case interacts with a drive wheel-fixed thread and a camshaft-fixed thread, cf.
  • an axially moved control element which is acted on by the control unit and in each case interacts with a drive wheel-fixed thread and a camshaft-fixed thread, cf.
  • control shaft 4 and the actuator 7 are arranged on the camshaft 6 facing side of the superposition gear 2.
  • the electric actuator 7 is supported by a wall 31 of the cylinder head 8.
  • the wall 8 has a recess 32 into which the actuator 7 is integrated.
  • Actuator 7 and control shaft 4 are concentric with the camshaft 6 formed, wherein the actuating shaft 4 is formed as a hollow shaft, which is penetrated by the camshaft 6.
  • the control shaft 4 is on the one hand with a rotor of the actuator 7 in drive connection and fed on the other hand, the drive movement of the actuator 7 via a on the camshaft facing side of the superposition gear 2 arranged sealed recess, bore or opening in the superposition gear 2 a.
  • the camshaft 6 or a non-rotatably connected thereto connecting element has a cylindrical surface which serves as a bearing surface for a bearing 34, in particular one or more rolling bearings axially one behind the other.
  • the adjusting shaft 4 which is designed as a hollow shaft, is supported radially on the outside of the bearing 34.
  • the superposition gear 2 is mounted with the drive wheel 3 via the control shaft 4 by means of the bearing 34.
  • Rotationally connected to the control shaft 4 are two adjusting unit 7 axially outwardly limiting discs 35, 36.
  • the control shaft 4 carries radially outboard a rotor 37 of the actuator 7, which in a conventional manner by a stator 38 which is supported relative to the cylinder head 8 is, is driven.
  • a radial gap 39 is formed between the cylinder head 8 and the radially outer end faces of the discs 35, 36. Unwanted, arranged outside the actuator 7 lubricant is prevented by the centrifugal force caused due to the rotating discs 35, 36 from entering in the axial direction through the gap 39 into the interior of the actuator 7.
  • no relative movement between the adjusting shaft 4 and the camshaft 6 as long as no adjustment of the camshaft adjuster 1 takes place. This is energetically advantageous in that no electrical energy must be applied to compensate for the friction in the bearing 34 without an adjustment occurs.
  • the superposition gear 2 and the electric actuator 7 are constructed as a complete unit.
  • This can be done, for example, by an elongated hollow cylinder-shaped adjusting shaft 4, on which the rotor 37 is connected in an end region and which extends into the superposition gear 2.
  • the stator 38 is also possible for the stator 38 to be mounted on the control shaft 4, while an anti-rotation lock is provided between the stator 38 and the cylinder head 8. Due to the arrangement of the bearing 34 directly on the camshaft u. U. a small friction radius can be achieved. Furthermore, u. U. the number of required bearings are reduced, since it is possible that adjusting shaft 4 and rotor 37 are designed without the interposition of additional additional components.
  • the setting shaft 4 is not supported by a bearing 34 with respect to the camshaft 6 for the exemplary embodiment shown in FIG. Rather, the control shaft 4 and over this, the superposition gear 2 with drive wheel 3 via two bearings 40, 41 via discs 42, 43 relative to the cylinder head 8 is supported.
  • the discs 42, 43 form in the axial direction terminations of the actuator 7 and are rotatably inserted into the recess 39 of the cylinder head 8.
  • the radially inward bores of the discs 42, 43 receive sealing elements 44, 45, which bear against the adjusting shaft 4 radially inwardly under sealing and to ensure relative movement.
  • the bearings 40, 41 are supported axially outwards in each case on a disc 42, 43 and axially inwardly on the rotor 37. Radially inwardly, the bearings 40, 41 are supported on the outer lateral surface of the control shaft 4, while the bearings 40, 41 radially outwardly on shoulders 46, 47 of the discs 42, 43 are supported.
  • the bearings 40, 41 radially outwardly on shoulders 46, 47 of the discs 42, 43 are supported.
  • In addition to the illustrated indirect support of the rotor 37 via the discs 42, 43 can also be a direct support via suitable receptacles in the cylinder head.
  • the embodiment shown in Figure 5 represents a completely sealed embodiment, so that no lubricant of the internal combustion engine can penetrate into the interior of the actuator 7. This construction therefore requires u. U.
  • a drive connection between the rotor 37 and the actuating shaft 4 and / or a coupling of the control shaft 4 with the associated gear element of the superposition gear 2 are preferably to choose radially small connecting elements.
  • Possibilities for this are, for example, a shaft-hub connection of the type polygon P4C or polygon P3G. It is also conceivable to vulcanize an elastic compensation element in the aforementioned coupling regions.
  • a magnetic coupling with or without an air gap can be used for a coupling. As a result, a closed design of the engine can be possible. Slippage of the magnetic coupling may be advantageous for a design of an overload protection.
  • UU is a magnetization of the surrounding components, an increase in cost and inertia hin- As well as the fact that metal particles can be attracted by such magnetization.
  • the adjusting units 7 are formed with a hollow output shaft or adjusting shaft 4, so that the camshaft 6 can be passed through the adjusting unit 7.
  • the sealing of the control shaft 4 relative to the environment in the cylinder head 8 or a housing of the superposition gear 2 passing through shaft are important.
  • the seals 44, 45 the following configurations may be possible:
  • Labyrinth seals, helical surface topologies or elements that carry the oil away from the inside of the actuator assembly 7, co-rotating, hurling sheets that spin the lubricant away from critical locations by centrifugal force, provide a complete seal of the actuator, e.g. B. in the form of a Umsprit- tion, in which case the mechanical braking or drive power of the actuator 7 can be transmitted by means of a magnetic coupling on the control shaft 4, a partial sealing functionally sensitive components such as sensors, permanent magnets, winding.
  • the penetration of lubricant into the actuator may be detrimental if in the lubricant iron particles, for example as a result of abrasion, are. These are attracted by a magnetic field of the control unit 7 and can thus enforce an existing air gap over time or weaken a magnetic field.
  • control shaft 4 which is directly coupled to a transmission element of the superposition gear 2 is designed as the output shaft of the adjusting unit 7 or non-rotatably o- is coupled via a suitable coupling with this, in the embodiments shown in Figures 6 to 10 between the adjusting shaft 4 and an output shaft 48 of the actuator 7, a gear stage 49 interposed, which can cause a translation of 1, an over- or reduction.
  • a longitudinal axis 51-51 of the actuator 7 is arranged parallel to a longitudinal axis 50-50 of the camshaft adjuster 1 and the camshaft 6.
  • the gear stage 49 is formed with two meshing spur gears 52, 53, the spur gear 52 being supported in a rotationally fixed manner on the end region of the control shaft 4 projecting from the superposition gear 2, while the output shaft 48 of the adjusting assembly 7 carries the spur gear 53.
  • the housing of the actuator 7 is arranged in a first recess 54, wherein the output shaft 48 is disposed on the superposition of the gear 2 arranged side of the actuator 7.
  • the first recess 54 opens into a further recess 55, in which the output shaft 48, the associated end portion of the control shaft 4, spur gear 52 and spur gear 53 are arranged.
  • the recess 55 may be closed by passage of the actuating shaft 4 and, if necessary, sealing with a cover in the direction of the superposition gear 2.
  • the gear stage 49 and the control shaft 4 are arranged on the side of the overlay table 2 facing away from the camshaft 6 in the case of a configuration corresponding to the force flow FIG.
  • For the gear stage 49 can
  • a simple spur gear for example, using less expensive Injection molded parts, a chain drive, a belt drive or a flexible shaft according to DE 103 52 255 A1
  • the drive movement of the electric drive unit 7 is fed in on the side of the superposition gearing 2 facing away from the camshaft.
  • the longitudinal axis 51 - 51 of the adjusting unit 7 is parallel to the longitudinal axis 50-50 of the camshaft 6 and Overlay gear 2 arranged.
  • a gear stage 49 used with an axial offset between the input and output shaft.
  • the electric actuator 7 is supported in this case on a wall 33 of the cylinder head 8.
  • the actuator 7 is arranged on the side facing away from the camshaft 6 of the superposition gear 2, here with partial axial overlap, the output shaft 48 of the actuator 7 points away from the camshaft 6 and the longitudinal axes 50-50 and 51-51 are arranged parallel to each other.
  • the gear stage 49 is arranged, via which the through the wall 33 and a recess of the housing of the superposition gear 2 on the side facing away from the camshaft guided adjusting shaft 4 is driven.
  • FIG. 10 shows a further embodiment, which corresponds essentially to the embodiment illustrated in FIG. 6 with respect to the force flow and the gear stage 49 used.
  • a gear stage 49 is arranged outside of the cylinder head 8 and only the recess 54 is provided in the cylinder head 8, which receives a housing of the actuator 7 partially.
  • the housing of the actuator 7 is shown in the Longitudinal section U-shaped, wherein a support of the output shaft 48 of the actuator 7 takes place in the region of the two side legs of the U and between these side legs the spur gear 52 is arranged on the output shaft 48.
  • control unit 7 the superposition gear 2 and the control shaft 4 nested together and / or merge functional units of both components together:
  • the rotor 37 may be formed integrally with the control shaft 4, while as a separate unit, the actuator 7, which is supported against the wall 33 and is coupled to the rotor 37 via the air gap 56, only the Stator 38, so for example, a suitable brake or motor winding has.
  • the output shaft 48 of the actuator 7 already has a shaft or a transmission element 57 of the superposition gear 2. Furthermore, it is possible that the entire superposition gearing 2 is integrated into the electric control unit 7 with a common housing. It is also possible to share housing parts and / or components for storage and / or power transmission.
  • the electric actuator 7 may be formed as a drive unit or as a brake.
  • any actuator eg. A hydraulic motor used, which acts as a drive unit and / or as a braking unit.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller (1) mit einem Überlagerungsgetriebe (2). Üblicherweise wird eine Antriebsbewegung eines elektrischen Stellaggregats (7) auf der der Nockenwelle (6) abgewandten Seite in ein Überlagerungsgetriebe (2) eines Nockenwellenverstellers (1) eingespeist. Erfindungsgemäß erfolgt eine Einspeisung der vorgenannten Antriebsbewegung von der der Nockenwelle (6) zugewandten Seite des Überlagerungsgetriebes (2). Hierdurch kann auf der frei gewordenen, der Nockenwelle (6) abgewandten Seite des Überlagerungsgetriebes (2) ein weiteres Aggregat, beispielsweise eine Vakuumpumpe, von dem Überlagerungsgetriebe (2) angetrieben werden. Vorzugsweise erfolgt eine Lagerung einer Stellwelle (4) des Stellaggregats (7) über eine Lagerung (34), die sich auf einer Mantelfläche der Nockenwelle (6) abstützt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ergeben sich eine verringerte axiale Baugröße des Nockenwellenverstellers und erweiterte Möglichkeiten für die Anordnung eines Stellaggregats sowie den Anschluss von Zusatzaggregaten.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Nockenwellenversteller mit einem Überlagerungsgetriebe
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff es Anspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Nockenwellenversteller lassen sich wie folgt grob klassifizieren:
A. Phasenversteller mit einem Stellglied, also einer Funktionseinheit, die in den Massenstrom oder Energiefluss eingreift, welches beispielsweise hydraulisch, elektrisch oder mechanisch ausgebildet ist, und sich mit Ge- thebeelementen des Nockenwellenverstellers mitdreht.
B. Phasenversteller mit einem separaten Steller, also einer Funktionseinheit, in der aus der Reglerausgangsgröße die zur Aussteuerung des Stellgliedes erforderliches Stellgröße gebildet wird, und einem separaten Stellglied. Hier gibt es folgende Bauformen:
a. Phasenversteller mit einem mitdrehenden Aktuator und einem mitdrehenden Stellglied, beispielsweise ein hochübersetzendes Getriebe, dessen Stellwelle durch einen mitdrehenden Hydraulikmotor oder Fliehkraftmotor vorverstellt werden kann und mittels einer Feder rückverstellt werden kann. b. Phasenversteller mit einem mitdrehenden Stellglied und einem stationären, motorfesten Aktuator, beispielsweise einem Elektromotor oder einer elektrischen oder mechanischen Bremse, s. a. DE 100 38 354 A1 , DE 102 05 034 A1 , EP 1 043 482 B1.
c. Phasenversteller mit einer richtungsabhängigen Kombination der Lösungen gemäß a. und b., beispielsweise eine motorfeste Bremse, bei der ein Teil der Bremsleistung beispielsweise zum Verstellen nach früh genutzt wird, um eine Feder zu spannen, welche nach Abschaltung der Bremse die Rückverstellung ermöglicht, s. a. DE 102 24 446 A1 , WO 03-098010, US 2003 0226534, DE 103 17 607 A1.
Bei Systemen gemäß B. a. bis B. c sind Aktuator und Stellglied mittels einer Stellwelle miteinander verbunden. Die Verbindung kann schaltbar oder nicht schaltbar sein, lösbar oder unlösbar, spielfrei oder mit Spiel behaftet und weich oder steif ausgeführt sein. Unabhängig von der Bauform kann die Verstellenergie in Form einer Bereitstellung durch eine Antriebs- und/oder eine Bremsleistung sowie unter Ausnutzung von Verlustleistungen des Wellensystems (z. B. Reibung) und/oder Trägheiten und/oder Fliehkräfte erfolgen. Ein Bremsen, vorzugsweise in Verstellrichtung "spät" kann auch unter vollständiger Ausnutzung oder Mitbenutzung der Reibleistung der Nockenwelle erfolgen. Ein Nockenwel- lenversteller kann mit oder ohne eine mechanische Begrenzung des Verstellbereiches ausgestattet sein. Als Getriebe in einem Nockenwellenversteller finden ein- oder mehrstufige Drei-Wellen-Getriebe und/oder Mehrgelenk bzw. Koppelgetriebe Einsatz, beispielsweise in Bauform als Taumelscheibengetriebe, Exzentergetriebe, Planetengetriebe, Wellgetriebe, Kurvenscheibengetriebe, Mehrgelenk- bzw. Koppfelgetriebe oder Kombinationen der einzelnen Bauformen bei einer mehrstufigen Ausbildung.
Während herkömmliche, hydraulisch betätigte Nockenwellenversteller oder Nockenwellenversteller in Bauweise mit Flügelzellen, Schwenkflügeln oder Segmentflügeln den Vorteil haben, dass das Hydraulikmedium zur Ansteuerung an beliebiger Stelle in den No- ckenwellenversteller eingespeist werden kann, das Hydraulikmedium in dem Nockenwellenversteller über geeignete Strömungskanäle weitergeleitet, das Hydraulikmedium - sofern erforderlich - umgelenkt werden kann und geeignete Einrichtungen zur Steuerung des Hydraulikdrucks auch dezentral von dem Nockenwellenversteller angeordnet sein können,
ist in herkömmlichen Nockenwellenverstellem, in denen die Stellbewegung über einen Elektromotor und ein Überlagerungsgetriebe, Dreiwellengetriebe oder Planetengetriebe (im Folgenden Überlagerungsgetriebe) erzeugt wird, s. bspw. DE 41 10 195 A1 , der Elektromotor üblicherweise fluchtend zur Längsachse der Nockenwelle und des Überlagerungsgetriebes vor dem Überlagerungsgetriebe angeordnet. Aus diesem Grund bauen derartige Nockenwellenversteller mit einem elektrischen Stellaggregat und einem Überlagerungsgetriebe axial größer als entsprechende hydraulisch betätigte Nockenwellenversteller.
Aus DE 37 37 602 A1 ist es bekannt, als Überlagerungsgetriebe ein Differenti- algetriebe einzusetzen, bei dem ein Antrieb über ein mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehendes Antriebsrad und ein Abtrieb zu der Nockenwelle fluchtend zur Längsachse erfolgen, während die Einspeisung der Antriebsbewegung des elektrischen Stellaggregats radial zu der vorgenannten Längsachse erfolgt.
Aus DE 102 60 546 A1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller bekannt, an den auf der der Nockenwelle abgewandten Seite fluchtend zur Längsachse eine Vakuumpumpe angekoppelt werden kann.
DE 38 30 382 C1 offenbart den Antrieb eines einem Überlagerungsgetriebe axial vorgelagerten Planetengetriebes über ein elektrisches Stellaggregat, dessen Längsachse parallel zu der Längsachse der Nockenwelle und des Überlagerungsgetriebes versetzt ist. Das aus US 4,747,375 bekannte Überlagerungsgetriebe ist als Planetengetriebe ausgebildet, bei dem für eine erste Ausgestaltung das Hohlrad über einen Servomotor angetrieben ist, dessen Längsachse parallel zur Längsachse der Nockenwelle angeordnet ist, während das Sonnenrad des Planetengetriebes in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine steht und ein Abtrieb des Planetengetriebes zu der Nockenwelle über den Steg erfolgt. Für eine alternative Ausgestaltung erfolgt der Antrieb über den Servomotor über das Sonnenrad bei fluchtender Ausrichtung des Servomotors zur Längsachse der Nockenwelle, während die Kurbelwelle das Hohlrad antreibt bei Abtrieb über den Steg des Planetengetriebes.
Schließlich offenbart DE 103 52 255 A1 eine Ankopplung eines elektrischen Stellaggregats über eine flexible Welle, einen Pneumatikmotor, einen Hydromo- tor, so dass das Stellaggregat an beliebiger Stelle angeordnet sein kann. Weiterhin ist der Druckschrift der Vorschlag zu entnehmen, ein elektrisches Stellaggregat parallel zur Nockenwelle anzuordnen und zwischen Überlagerungsgetriebe und elektrischem Stellaggregat eine Getriebestufe anzuordnen.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellen- versteller vorzuschlagen, der erweiterte Möglichkeiten für eine Integration desselben in eine Brennkraftmaschine bietet. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, über den Nockenwellenversteller einen Antrieb eines Zusatzaggregats zu ermöglichen.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich entsprechend den Merkmalen der abhängigen Ansprüche 2 bis 10. Erfindungsgemäß erfolgt die Einspeisung der Antriebsbewegung des Stellaggregats in das Überlagerungsgetriebe nicht auf der "freien Stirnseite" des Überlagerungsgetriebes, also auf der der Nockenwelle abgewandten Seite, sondern vielmehr auf der der Nockenwelle zugewandten Seite. Die Erfindung hat hierbei erkannt, dass ein für hydraulisch angesteuerte Nockenwellenversteller üblicherweise auf der der Nockenwelle zugewandten Seite des Nockenwellenvers- tellers vorhandener Bauraum für Nockenwellenversteller mit elektrischem Stellaggregat und Überlagerungsgetriebe ungenutzt ist. Dieser Bauraum kann damit erfindungsgemäß genutzt werden. Dies kann einerseits dann der Fall sein, wenn dieselbe Brennkraftmaschine einerseits mit einem hydraulischen Nockenwellenversteller und andererseits in einer Variante mit einem Nockenwellenversteller mit einem Stellaggregat und einem Überlagerungsgetriebe genutzt werden soll. Andererseits ist eine derartige Ausgestaltung auch für eine gesamte Baureihe einer Brennkraftmaschine mit Stellaggregat möglich. Hierbei kann lediglich die dem Überlagerungsgetriebe die Leistung zuführende Welle auf der der Nockenwelle zugewandten Seite des Überlagerungsgetriebes angeordnet sein oder auch das gesamte Stellaggregat mit einer zugeordneten Stellwelle. Der freie Bauraum bei hydraulischen Systemen ergibt sich insbesondere infolge des Entfalls von Übertragungselementen für ein Hydraulikmedium und geeigne- te Steuerventile.
Infolge des Entfalls der Einspeisung der Antriebsbewegung auf der der Nockenwelle abgewandten Seite des Überlagerungsgetriebes ergibt sich auf dieser Seite freier Bauraum, der gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfin- düng dafür genutzt werden kann, dass auf dieser Seite eine Welle herausgeführt ist, über die ein Zusatzaggregat, insbesondere eine Vakuumpumpe, eine Benzineinspritzpumpe oder ein Zündverteiler, antreibbar ist. Hierbei kann die Welle fluchtend oder parallel zu der Längsachse der Nockenwelle und dem Nockenwellenversteller angeordnet sein. Die auf der der Nockenwelle abgewand- ten Seite aus dem Überlagerungsgetriebe herausgeführte Welle kann hierbei antriebsmäßig mit einem beliebigen der drei Getriebeelemente des Überlagerungsgetriebes gekoppelt sein, insbesondere mit einer Sonne, einem Steg oder einem Hohlrad für den Fall, dass das Überlagerungsgetriebe als Planetensatz ausgebildet ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann abweichend zu einer Hintereinanderschaltung einer Nockenwelle, eines Überlagerungsgetriebes und eines elektrischen Stellaggregats in der vorgenannten Reihenfolge axialer Bauraum eingespart werden, wobei die Einsparung bis zu der axialen Baulänge des Stellaggregats einschließlich einer zugeordneten Stellwelle betragen kann. Weiterhin hat für die vorgenannte Hintereinanderschaltung von Nockenwelle, Überlagerungsgetriebe und Stellaggregat die Abstützung des Stellaggregats - neben einer ohnehin vorhandenen Wandung des Zylinderkopfs, im Bereich dessen die Nockenwelle gelagert ist und/oder eine Zuführung eines Hydraulikmediums für einen hydraulischen Nockenwellenversteller erfolgt - eine zusätzliche zylinder- kopffeste Abstützwandung oder einen entsprechenden Träger erfordert, der dennoch, bspw. über eine geeignete Öffnung, die Zugänglichkeit des Antriebs- rads des Nockenwellenverstellers für das Zugmittel des Steuertriebes gewährleistet hat. Eine derartige zusätzliche Wandung kann erfindungsgemäß eingespart werden, so dass der Nockenwellenversteller frei zugänglich auf der außenliegenden Seite des Zylinderkopfs angeordnet sein kann.
Das Stellaggregat kann beliebig ausgestaltet sein, beispielsweise als elektrisches Antriebsaggregat oder als Hydromotor, und als Antriebseinheit und/oder als Bremse wirken.
Entsprechend einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das Stellaggregat in eine Stirnwand des Zylinderkopfs integriert, wodurch sich eine besonders kompakte Ausgestaltung ergibt bei gleichzeitig guter Abstützung des Stellaggregats.
Vorzugsweise ist das Stellaggregat benachbart einem ersten Nockenwellenlager angeordnet, wo sich aus Voranwendungen mit hydraulischen Nockenwel- lenverstellern ungenutzter Bauraum ergeben kann.
Eine besonders kompakte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn die Nockenwelle durch das Stellaggregat hindurchgeführt ist. Damit kann radial in der Umgebung der Nockenwelle vorhandener freier Bauraum für das Stellaggregat eingesetzt werden. Vorzugsweise sind Bauelemente, insbesondere eine Stellwelle und ein zugeordneter Rotor des Stellaggregats, als Hohlkörper oder Hohlwelle ausgebildet, durch die sich die Nockenwelle oder Verbindungsele- mente zwischen Nockenwelle und dem der Nockenwelle zugeordneten Getriebeelement hindurchgeführt sind.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind Komponenten des Stellaggregats, insbesondere die zuvor erwähnte Stellwelle und ein dieser zugeord- neter Rotor eines Stellaggregats, gegenüber der Nockenwelle gelagert. Beispielsweise kann sich ein Wälzlager radial innenliegend an der äußeren Mantelfläche der Nockenwelle abstützen sowie radial außenliegend an einer innenliegenden Mantelfläche von Rotor oder Stellwelle. U. U. ist über eine derartige Lagerung der gesamte Nockenwellenversteller abgestützt und lediglich ein Sta- tor des Stellaggregats mit seinem Gehäuse beispielsweise gegenüber einem Zylinderkopf abgestützt. Eine Lagerung von Rotor und Stellwelle des Stellaggregats auf der Nockenwelle führt dazu, dass keine Relativbewegung in der Lagerung erzeugt wird, solange keine Verstellung des Nockenwellenverstellers erfolgt. Dies ist vorteilhaft hinsichtlich der thermischen und mechanischen Be- anspruchung des Lagers.
Für eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers ist sowohl der Rotor des Stellaggregats als auch der Stator des Stellaggregats gegenüber einer stirnseitigen Zylinderkopfwandung abgestützt. Dies kann dazu führen, dass das Stellaggregat vollständig abgedichtet ausgebildet sein kann, so dass kein Schmiermittel aus der Brennkraftmaschine in das Stellaggregat eintreten kann. In diesem Fall kann eine Dauerschmierung der in dem Stellaggregat vorhandenen Lager eingesetzt sein. Der Rotor kann weiterhin über ein Wälzlager gegenüber dem Stator abgestützt sein, der wiederum an der stirnseitigen Zylinderkopfwandung abgestützt ist. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass Lagerungenauigkeiten oder Fertigungstoleranzen, beispielsweise zwischen Zylinderkopf und Nockenwelle oder weiteren Bauelementen, die Funktion des Stellaggregats nicht beeinträchtigen können. Andererseits kann in einem derartigen Fall der Einsatz von Lagern mit einem vergrößerten Durchmesser erforderlich sein, wodurch sich die Anzahl von Wälzkörpern und die Masse der rotierenden Teile erhöhen kann und sich ein vergrößerter Reibradius der Lager ergibt.
Als vorteilhafte Kopplung des Stellaggregats und des zugeordneten Getriebeelements hat sich eine Polygon-Welle-Nabe-Verbindung herausgestellt, beispielsweise eine Polygon-P4C- oder Polygon-P3G-Welle-Nabe-Verbindung, die insbesondere entsprechend den Normen DIN 3271 1 und DIN 32712 und den entsprechenden, auf dem Markt verfügbaren Ausgestaltungen und Abwandlungen ausgestaltet sein können. Derartige Verbindungen können zu folgenden Vorteilen führen:
leichte Montier- und Demontierbarkeit, - geringe Spannungsspitzen durch eine abgerundete konvexe Profilform, hohe Tragfähigkeiten gegenüber anderen formschlüssigen Welle-Nabe- Verbindungen, passgenaue Fertigung auch gehärteter Verbindungspartner durch Schleifen, - Selbstzentrierung und Torsionslast bei einem P3G-Profil, Gleichdickcharakter beim P3G-Profil und gute axiale Verschiebbarkeit unter Torsionslast bei einem P4C-Profil, Längsverschiebbarkeit des Profils P4C unter Drehmoment, Schleifbarkeit des Nabenprofils P3G.
Alternativ oder zusätzlich ist ein Vulkanisieren eines Ausgleichselements zwischen Stellwelle, Stellglied, Getriebeelement und Stellaggregat möglich.
Ebenfalls möglich ist der Einsatz einer Magnetkupplung mit oder ohne Luftspalt, für die der Motor auch geschlossen ausgebildet werden kann und die ein Durchrutschen im Bereich der Magnetkupplung ermöglichen kann.
Entsprechend einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Nockenwellenvers- tellers ist eine Längsachse des Stellaggregats, insbesondere die Längsachse der Abtriebswelle des Stellaggregats, parallel zur Nockenwelle orientiert. Hierdurch kann der für das Stellaggregat erforderliche Einbauraum noch weiter weg von der Nockenwelle verlagert werden. Ebenfalls möglich ist es, zwischen Stell- aggregat und das Getriebeelement des Überlagerungsgetriebes eine Getriebestufe zwischenzuschalten, beispielsweise eine Stirnradstufe, über die die Drehzahlverhältnisse und die in dem Stellaggregat erzeugten Momente geeignet übersetzt werden können.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft, ohne dass diese zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Nockenwellenverstellers gemäß dem Stand der Technik, bei dem ein elektrisches Stellaggregat auf der der Nockenwelle abgewandten Seite eines Überlagerungsgetriebes angeordnet ist;
Figur 2 eine beispielhafte Ausgestaltung eines Nockenwellenverstellers mit einem Taumelscheibengetriebe gemäß dem Stand der Technik;
Figur 3 eine erste Ausführungsform eines Nockenwellenverstellers, bei dem eine Stellwelle und ein elektrisches Stellaggregat auf der der
Nockenwelle zugewandten Seite des Überlagerungsgetriebes angeordnet sind;
Figur 4 eine weitere Ausgestaltung eines Nockenwellenverstellers mit auf der der Nockenwelle zugewandten Seite des Überlagerungsgetriebes angeordnetem elektrischem Stellaggregat, welches sich über ein Lager gegenüber der Nockenwelle abstützt;
Figur 5 eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Nockenwel- lenverstellers, bei dem ein Rotor eines elektrischen Stellaggregats gegenüber einem in einem Zylinderkopf abgestützten Stator gelagert ist;
Figur 6 eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Nockenwel- lenverstellers, bei dem ein elektrisches Stellaggregat exzentrisch zu einer Längsachse der Nockenwelle angeordnet ist und eine zwischen Stellaggregat und Überlagerungsgetriebe zwischengeschaltete Getriebestufe in den Zylinderkopf integriert ist;
Figur 7 eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers, bei dem ein elektrisches Stellaggregat exzentrisch zu einer Längsachse der Nockenwelle angeordnet ist und eine zwischen Stellaggregat und Überlagerungsgetriebe zwischenge- schaltetes Getriebestufe auf der der Nockenwelle abgewandten Seite des Überlagerungsgetriebes angeordnet ist;
Figur 8 eine weitere Ausgestaltung eines Nockenwellenverstellers, bei dem eine Einspeisung der Antriebsbewegung des Stellaggregats auf der der Nockenwelle abgewandten Seite erfolgt und die
Längsachse des elektrischen Stellaggregats exzentrisch zur
Längsachse der Nockenwelle angeordnet ist;
Figur 9 eine weitere Ausgestaltung eines Nockenwellenverstellers, für die das Stellaggregat auf der der Nockenwelle abgewandten Seite des Überlagerungsgetriebes angeordnet ist und über eine zwischengeschaltete Getriebestufe seine Antriebsbewegung in das Überlagerungsgetriebe einspeist;
Figur 10 eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers, bei dem das elektrische Stellaggregat auf der der Nockenwelle zugewandten Seite des Überlagerungsgetriebes in den Zylinderkopf integriert ist, die Längsachse des elektrischen Stellaggregats exzentrisch zur Längsachse der Nockenwelle unter
Zwischenschaltung einer Getriebestufe angeordnet ist und die Abtriebswelle des elektrischen Stellaggregats über einen Träger in ihrem Endbereich abgestützt ist;
Figur 1 1 eine weitere Ausgestaltung eines Nockenwellenverstellers, bei dem eine Verschachtelung zwischen elektrischem Stellaggregat und Überlagerungsgetriebe gegeben ist und
Figur 12 eine weitere Ausgestaltung eines Nockenwellenverstellers, bei dem eine Verschachtelung zwischen elektrischem Stellaggregat und Überlagerungsgetriebe gegeben ist.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung In den Figuren sind Bauelemente, die sich hinsichtlich ihrer Gestaltung und/oder Funktion entsprechen, teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Nockenwellenversteller 1 , in dem in einem Überlagerungsgetriebe 2 die Bewegung von zwei Eingangselementen, hier einem Antriebsrad 3 und einer Stellwelle 4 zu einer Ausgangsbewegung eines Ausgangselements, hier eine drehfest mit einer Nockenwelle verbundene Abtriebswelle 5 oder unmittelbar die Nockenwelle 6, überlagert wird. Das Antriebsrad 3 steht in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, beispielsweise über ein Zugmittel wie eine Kette oder einen Riemen oder eine geeignete Verzahnung, wobei das Antriebsrad 3 als Ketten- oder Riemenrad ausgebildet sein kann.
Die Stellwelle 4 ist von einem elektrischen Stellaggregat 7 angetrieben oder steht mit einer Bremse in Wirkverbindung. Das elektrische Stellaggregat 7 ist gegenüber der Umgebung, beispielsweise dem Zylinderkopf 8 oder einem anderen motorfesten Teil, abgestützt.
Figur 2 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines Nockenwellenverstellers 1 mit einem Überlagerungsgetriebe 2 in Taumelscheiben-Bauart. Ein Gehäuse 9 ist drehfest mit dem Antriebsrad 3 verbunden und in einem axialen Endbereich über ein Dichtelement 10 gegenüber der Stellwelle 4 abgedichtet. In dem gege- nüberliegenden axialen Endbereich ist das Gehäuse 9 gegenüber dem Zylinderkopf 8 mit einem Dichtelement 11 abgedichtet. In einen von dem Gehäuse 9 und dem Zylinderkopf 8 gebildeten Innenraum ragt ein Endbereich der Nockenwelle 6 hinein. In dem Innenraum sind weiterhin eine über eine Kupplung 12 mit der Stellwelle 4 verbundene Exzenterwelle 13, eine über ein Lagerele- ment 14, beispielsweise ein Wälzlager, gelagerte Taumelscheibe 15 und eine Hohlwelle 16, die über ein Lagerelement 17, beispielsweise ein Wälzlager, innenliegend in einer zentralen Ausnehmung der Exzenterwelle 13 abgestützt ist und ein Abtriebskegelrad 18 trägt, angeordnet. Das Abtriebskegelrad 18 ist über eine Lagerung 19 gegenüber dem Gehäuse 9 abgestützt. Im Inneren bildet das Gehäuse 9 ein Antriebskegelrad 20 aus. Die Taumelscheibe 15 weist auf gegenüberliegenden Stirnseiten geeignete Verzahnungen auf. Die Exzenterwelle 13 mit Lagerelement 14 und Taumelscheibe rotiert um eine gegenüber einer Längsachse 21 -21 geneigte Achse, so dass die Taumelscheibe auf in Umfangs- richtung zueinander versetzten Teilbereichen einerseits mit dem Antriebskegelrad 20 und andererseits mit dem Abtriebskegelrad 18 kämmt, wobei zwischen Antriebskegelrad und Abtriebskegelrad eine Über- oder Untersetzung gegeben ist. Das Abtriebskegelrad 18 ist drehfest mit der Nockenwelle 6 verbunden.
Für das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist die Hohlwelle 16 mit Abtriebskegelrad 18 über eine Zentralschraube 22, die sich durch die Hohlwelle 16 hindurch erstreckt, stirnseitig mit der Nockenwelle 6 verschraubt. Eine Schmierung mit einem Schmiermittel, insbesondere Öl, ist im Bereich von Schmierstel- len 23, 24 erforderlich, bei denen es sich beispielsweise um
die Kontaktflächen zwischen Antriebskegelrad 20 und Taumelscheibe 15, die Kontaktfläche zwischen Taumelscheibe 15 und Abtriebskegelrad 18, die Lagerung 19, - Lagerelement 14 und/oder Lagerelement 17
handeln kann. Hierzu erfolgt eine kontinuierliche, zyklische, pulsierende oder intermittierende Zufuhr und/oder Weiterleitung eines Schmiermittels über Schmiermittelkanäle. Über eine Zuführausnehmung 25 des Zylinderkopfs 8 wird das Schmiermittel einem Strömungskanal 26 der Nockenwelle 6 zugeführt, der mit einem Strömungskanal 27 kommuniziert, welcher hohlzylinderförmig zwischen einer inneren Mantelfläche 28 der Hohlwelle 16 und einer außenliegenden Mantelfläche 29 der Zentralschraube 22 gebildet ist. Über radiale Bohrun- gen 30 der Hohlwelle 16 kann das Schmiermittel aus dem Strömungskanal 27 radial nach außen treten und den Schmierstellen zugeführt werden.
Das in Figur 2 dargestellte Überlagerungsgetriebe 2 in Form eines Taumel- Scheibengetriebes ist lediglich eine beispielhafte Ausgestaltung eines derartigen Überlagerungsgetriebes 2. In den Figuren 3 bis 12 ist das Überlagerungsgetriebe 2 lediglich schematisch dargestellt, wobei es sich bei diesem Überlagerungsgetriebe 2 um ein Getriebe in Taumelscheiben-Bauweise gemäß Figur 2 oder ein beliebiges anderes Überlagerungsgetriebe, s. auch die eingangs klassifizierten Nockenwellenversteller, Planetengetriebe oder Dreiwellengetriebe, handeln kann. Für den Fall einer Ausbildung als Planetengetriebe handelt es sich bei den die Überlagerung herbeiführenden Getriebeelementen um
- ein Sonnenrad, gegenüber einem Steg gelagerte Planeten sowie ein Hohlrad.
Beispielsweise ist
das Stellaggregat 7 über die Stellwelle 4 mit dem Steg, das Hohlrad mit dem Antriebsrad 3 und das Sonnenrad mit der Nockenwelle 6
verbunden.
In alternativer Ausgestaltung handelt es sich bei den die Überlagerung herbeiführenden Getriebeelementen beispielsweise um ein axial bewegtes Stellelement, welches von dem Stellaggregat beaufschlagt wird und jeweils mit einem Antriebsrad-festen Gewinde und einem Nockenwellen-festen Gewinde zusammenwirkt, vgl. bspw. EP 1 403 470 A1.
Für das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Stellwelle 4 und das Stellaggregat 7 auf der der Nockenwelle 6 zugewandten Seite des Überlagerungsgetriebes 2 angeordnet. Das elektrische Stellaggregat 7 ist von einer Wandung 31 des Zylinderkopfs 8 getragen. Gemäß Figur 3 besitzt die Wandung 8 eine Ausnehmung 32, in die das Stellaggregat 7 integriert ist. Stellaggregat 7 und Stellwelle 4 sind konzentrisch zur Nockenwelle 6 aus- gebildet, wobei die Stellwelle 4 als Hohlwelle ausgebildet ist, die von der Nockenwelle 6 durchsetzt ist. Die Stellwelle 4 steht einerseits mit einem Rotor des Stellaggregats 7 in Antriebsverbindung und speist andererseits die Antriebsbewegung des Stellaggregats 7 über eine auf der der Nockenwelle zugewandten Seite des Überlagerungsgetriebes 2 angeordnete abgedichtete Ausnehmung, Bohrung oder Öffnung in das Überlagerungsgetriebe 2 ein. Die der Nockenwelle 6 abgewandte Seite des Überlagerungsgetriebes 2 kann, wie in Figur 3 dargestellt, frei bleiben. Alternativ kann auf dieser Seite über eine weitere Ausnehmung aus dem Gehäuse des Überlagerungsgetriebes 2 und eine diese Ausnehmung durchsetzende Welle ein weiteres Aggregat, insbesondere eine Vakuumpumpe, eine Benzineinspritzpumpe, ein Zündverteiler o. ä., angetrieben werden, wobei das weitere Aggregat an einer weiteren Gehäusewandung 33 oder einem Träger abgestützt sein kann, die oder der gegenüber dem Zylinderkopf 8 abgestützt ist.
Für das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt die Nockenwelle 6 oder ein drehfest mit dieser verbundenes Verbindungselement eine zylinderförmige Mantelfläche, die als Lagerfläche für eine Lagerung 34, insbesondere ein oder mehrere axial hintereinander liegende Wälzlager, dient. An der Lage- rung 34 stützt sich radial außenliegend die als Hohlwelle ausgebildete Stellwelle 4 ab. Vorzugsweise ist das Überlagerungsgetriebe 2 mit dem Antriebsrad 3 über die Stellwelle 4 mittels der Lagerung 34 gelagert. Drehfest verbunden mit der Stellwelle 4 sind zwei das Stellaggregat 7 axial nach außen begrenzende Scheiben 35, 36. Die Stellwelle 4 trägt radial außenliegend einen Rotor 37 des Stellaggregats 7, der in an sich bekannter Weise von einem Stator 38, der gegenüber dem Zylinderkopf 8 abgestützt ist, angetrieben wird. Um eine Drehbewegung des Rotors 37 mit der Stellwelle 4 zu ermöglichen, ist zwischen Zylinderkopf 8 und den radial außenliegenden Stirnseiten der Scheiben 35, 36 ein radialer Spalt 39ausgebildet. Unerwünschtes, außerhalb des Stellaggregats 7 angeordnetes Schmiermittel wird durch die infolge der rotierenden Scheiben 35, 36 bewirkten Zentrifugalkraft daran gehindert, in axialer Richtung durch den Spalt 39 in das Innere des Stellaggregats 7 einzutreten. Bei der dargelegten Lagerung des Rotors 37 des Stellaggregats 7 auf der Nockenwelle 6 tritt keine Relativbewegung zwischen Stellwelle 4 und Nockenwelle 6 auf, solange keine Verstellung des Nockenwellenverstellers 1 erfolgt. Dies ist energetisch insofern vorteilhaft, da keine elektrische Energie zur Kompensation der Reibung in dem Lager 34 aufgebracht werden muss, ohne dass eine Verstellung auftritt.
Um die Montage so einfach wie möglich zu gestalten, wird vorzugsweise das Überlagerungsgetriebe 2 und das elektrische Stellaggregat 7 als eine komplette Einheit konstruiert. Dies kann beispielsweise durch eine verlängerte hohlzylin- derförmige Stellwelle 4 erfolgen, auf der in einem Endbereich der Rotor 37 angebunden ist und die sich bis in das Überlagerungsgetriebe 2 hinein erstreckt. Weiterhin ist es abweichend zu der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform möglich, dass auch der Stator 38 auf der Stellwelle 4 gelagert ist, während eine Verdrehsicherung zwischen Stator 38 und Zylinderkopf 8 vorgesehen ist. Infolge der Anordnung der Lager 34 unmittelbar auf der Nockenwelle kann u. U. ein kleiner Reibradius erzielt werden. Weiterhin kann u. U. die Zahl der erforderlichen Lager reduziert werden, da es möglich ist, dass Stellwelle 4 und Rotor 37 ohne Zwischenschaltung weiterer zusätzlicher Bauelemente gestaltet sind.
Abweichend zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform gemäß Figur 4 ist für das in Figur 5 dargestellte Ausführungsbeispiel die Stellwelle 4 nicht über eine Lagerung 34 gegenüber der Nockenwelle 6 abgestützt. Vielmehr ist die Stellwelle 4 und über diese auch das Überlagerungsgetriebe 2 mit Antriebsrad 3 über zwei Lager 40, 41 über Scheiben 42, 43 gegenüber dem Zylinderkopf 8 abgestützt. Die Scheiben 42, 43 bilden in axialer Richtung Abschlüsse des Stellaggregats 7 und sind drehfest in die Ausnehmung 39 des Zylinderkopfs 8 eingesetzt. Die radial innenliegenden Bohrungen der Scheiben 42, 43 nehmen Dichtelemente 44, 45 auf, die radial innenliegend unter Abdichtung und Ge- währleistung einer Relativbewegung an der Stellwelle 4 anliegen. Die Lager 40, 41 stützen sich axial nach außen jeweils an einer Scheibe 42, 43 ab sowie axial nach innen an dem Rotor 37. Radial nach innen stützen sich die Lager 40, 41 an der äußeren Mantelfläche der Stellwelle 4 ab, während sich die Lager 40, 41 radial nach außen an Absätzen 46, 47 der Scheiben 42, 43 abstützen. Neben der dargestellten indirekten Abstützung des Rotors 37 über die Scheiben 42, 43 kann auch eine direkte Abstützung über geeignete Aufnahmen in dem Zylinderkopf erfolgen. Die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform stellt eine komplett abgedichtete Ausgestaltungsform dar, so dass kein Schmiermittel der Brennkraftmaschine in das Innere des Stellaggregats 7 eindringen kann. Diese Konstruktion erfordert daher u. U. eine Dauerschmiermittelversorgung in den Lagern 40, 41 oder eine Abdichtung mit Radialwellendichthngen oder anderen Dichtelementen, bspw. Spaltlabyrinthdichtungen. U. U. sind für eine Lagerung des Rotors 37 in dem Zylinderkopf 8 im Vergleich zu einer Lagerung 34 gegenüber der Nockenwelle Lager mit einem vergrößerten Durchmesser erforderlich. Hierdurch erhöht sich die Anzahl der Wälzkörper und die Masse der rotierenden Teile. Eine derartige Ausgestaltung hat zum Vorteil, dass die Position des Rotors 37 gegenüber dem Stator 38 lediglich durch die Fertigungstoleranzen des Zylinderkopfs 8 und der Spiele der Lager 40, 41 beeinflusst wird. Allerdings vergrößert sich u. U. der Reibradius der Lager 40, 41 , wodurch der Wirkungsgrad des Stellaggregats 7 u. U. negativ beeinflusst wird. Infolge der vergrößerten Masse der rotierenden Teile kann sich u. U. auch eine Vergrößerung des Trägheitsmoments ergeben.
Für eine antriebsfeste Verbindung von Bauelementen des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 1 , beispielsweise eine Antriebsverbindung zwischen Rotor 37 und Stellwelle 4 und/oder eine Kopplung der Stellwelle 4 mit dem zugeordneten Getriebeelement des Überlagerungsgetriebes 2 sind vorzugsweise radial klein bauende Verbindungselemente zu wählen. Möglichkeiten hierfür sind beispielsweise eine Welle-Nabe-Verbindung des Typs Polygon P4C oder Polygon P3G. Ebenfalls denkbar ist ein Anvulkanisieren eines elastischen Ausgleichselements in den vorgenannten Kopplungsbereichen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Magnetkupplung mit oder ohne Luftspalt für eine Kopplung eingesetzt werden. Hierdurch kann eine geschlossene Ausbildung des Motors möglich werden. Ein Durchrutschen der Magnetkupplung kann für eine Gestaltung einer Überlastsicherung vorteilhaft sein. U. U. ist eine Magnetisierung der umliegenden Bauteile, eine Erhöhung der Kosten und der Massenträgheit hin- zunehmen sowie die Tatsache, dass Metallpartikel von einer derartigen Magnetisierung angezogen werden können.
Bei erfindungsgemäßen Lösungen sind die Stellaggregate 7 mit einer hohlen Abtriebswelle oder Stellwelle 4 ausgebildet, so dass die Nockenwelle 6 durch das Stellaggregat 7 hindurchgeführt werden kann. Von besonderer Bedeutung ist für eine derartige Ausbildung des Stellaggregats 7 die Abdichtung der Stellwelle 4 gegenüber der Umgebung im Zylinderkopf 8 oder einer das Gehäuse des Überlagerungsgetriebes 2 durchsetzenden Welle. Für derartige Dichtun- gen, bspw. entsprechend den Dichtungen 44, 45, können folgende Ausgestaltungen möglich sein:
Labyrinth-Dichtungen, spiralförmige Oberflächentopologien oder -elemente, die das Öl von der Innenseite des Stellaggregats 7 weg befördern, mitdrehende, schleudernde Bleche, die das Schmiermittel mittels Fliehkraft von funktionskritischen Stellen weg schleudern, eine komplette Abdichtung des Aktuators, z. B. in Form einer Umsprit- zung, wobei in diesem Fall die mechanische Brems- oder Antriebsleis- tung des Stellaggregats 7 mittels einer Magnetkupplung auf der Stellwelle 4 übertragen werden kann, eine partielle Abdichtung funktionssensitiver Bauteile wie Sensorik, Permanentmagnete, Wicklung.
Das Eindringen von Schmiermittel in das Stellaggregat kann nachteilig sein, wenn sich im Schmiermittel Eisenpartikel, beispielsweise infolge von Abrieb, befinden. Diese werden von einem Magnetfeld des Stellaggregats 7 angezogen und können somit im Laufe der Zeit einen vorhandenen Luftspalt zusetzen oder ein Magnetfeld schwächen.
Während für die Ausführungsformen gemäß Figuren 3 bis 5 die Stellwelle 4, die unmittelbar mit einem Getriebeelement des Überlagerungsgetriebes 2 gekoppelt ist, als Abtriebswelle des Stellaggregats 7 ausgebildet ist oder drehfest o- der über eine geeignete Kupplung mit dieser gekoppelt ist, ist in den in den Figuren 6 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispielen zwischen Stellwelle 4 und einer Abtriebswelle 48 des Stellaggregats 7 eine Getriebestufe 49 zwischengeschaltet, die eine Übersetzung von 1 , eine Über- oder Untersetzung bewirken kann.
Für das in Figur 6 dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine Längsachse 51 -51 des Stellaggregats 7 parallel zu einer Längsachse 50-50 des Nockenwellen- verstellers 1 und der Nockenwelle 6 angeordnet. Gemäß Figur 6 ist die Getrie- bestufe 49 mit zwei kämmenden Stirnrädern 52, 53 ausgebildet, wobei das Stirnrad 52 drehfest auf dem aus dem Überlagerungsgetriebe 2 auskragenden Endbereich der Stellwelle 4 getragen ist, während die Abtriebswelle 48 des Stellaggregats 7 das Stirnrad 53 trägt. Das Gehäuse des Stellaggregats 7 ist in einer ersten Ausnehmung 54 angeordnet, wobei die Abtriebswelle 48 auf der dem Überlagerungsgetriebe 2 angeordneten Seite des Stellaggregats 7 angeordnet ist. Die erste Ausnehmung 54 mündet in eine weitere Ausnehmung 55, in der die Abtriebswelle 48, der zugeordnete Endbereich der Stellwelle 4, Stirnrad 52 sowie Stirnrad 53 angeordnet sind. Die Ausnehmung 55 kann unter Hindurchtritt der Stellwelle 4 und ggf. Abdichtung mit einem Deckel in Richtung des Überlagerungsgetriebes 2 verschlossen sein.
Für das in Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel sind bei hinsichtlich des Kraftflusses Figur 6 entsprechender Ausgestaltung die Getriebestufe 49 und die Stellwelle 4 auf der der Nockenwelle 6 abgewandten Seite des Überlagerungs- gethebes 2 angeordnet. Dies hat zur Folge, dass die Abtriebswelle 48 des Stellaggregats 7 derart verlängert ist, dass sich diese über das Überlagerungsgetriebe 2 hinaus von der der Nockenwelle zugewandten Seite bis zu der der Nockenwelle 6 abgewandten Seite des Überlagerungsgetriebes 2 erstreckt. U. U. erfordert dies eine zusätzliche Lagerung der Abstützwelle, beispielsweise in dem dem Zylinderkopf 8 abgewandten Endbereich der Abtriebswelle 48. Für die Getriebestufe 49 kann
eine einfache Stirnradstufe, beispielsweise unter Einsatz kostengünstiger Spritzgussteile, ein Kettentrieb, ein Riementrieb oder eine biegbare Welle gemäß DE 103 52 255 A1
Einsatz finden.
Gemäß dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Einspei- sung der Antriebsbewegung des elektrischen Antriebsaggregats 7 auf der der Nockenwelle abgewandten Seite des Überlagerungsgetriebes 2. Hierbei ist die Längsachse 51 -51 des Stellaggregats 7 parallel zu der Längsachse 50-50 der Nockenwelle 6 und des Überlagerungsgetriebes 2 angeordnet. Zur Gewährleistung einer derartigen exzentrischen Anordnung ist u. U. in dem Überlagerungsgetriebe 2 eine Getriebestufe 49 mit einem Achsversatz zwischen Antriebs- und Abtriebswelle eingesetzt. Das elektrische Stellaggregat 7 stützt sich in diesem Fall an einer Wandung 33 des Zylinderkopfs 8 ab.
Für das in Figur 9 dargestellte Ausführungsbeispiel ist das Stellaggregat 7 auf der der Nockenwelle 6 abgewandten Seite des Überlagerungsgetriebes 2 an- geordnet, hier unter teilweiser axialer Überdeckung, wobei die Abtriebswelle 48 des Stellaggregats 7 von der Nockenwelle 6 weg weist und die Längsachsen 50-50 und 51 -51 parallel zueinander angeordnet sind. Auf der der Nockenwelle 6 abgewandten Seite der Wandung 33 ist die Getriebestufe 49 angeordnet, über die die durch die Wandung 33 und eine Ausnehmung des Gehäuses des Überlagerungsgetriebes 2 auf der der Nockenwelle abgewandten Seite hindurch geführte Stellwelle 4 angetrieben wird.
Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform, die hinsichtlich des Kraftflusses und der eingesetzten Getriebestufe 49 im Wesentlichen der in Figur 6 darge- stellten Ausführungsform entspricht. Allerdings ist in diesem Fall eine Getriebestufe 49 außerhalb des Zylinderkopfs 8 angeordnet und lediglich die Ausnehmung 54 im Zylinderkopf 8 vorgesehen, die ein Gehäuse des Stellaggregats 7 teilweise aufnimmt. Das Gehäuse des Stellaggregats 7 ist in dem dargestellten Längsschnitt U-förmig ausgebildet, wobei eine Abstützung der Abtriebswelle 48 des Stellaggregats 7 im Bereich der beiden Seitenschenkel des U erfolgt und zwischen diesen Seitenschenkeln das Stirnrad 52 auf der Abtriebswelle 48 angeordnet ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, das Stellaggregat 7, das Überlagerungsgetriebe 2 und die Stellwelle 4 verschachtelt miteinander auszubilden und/oder Funktionseinheiten beider Komponenten miteinander zu verschmelzen:
Beispielsweise kann gemäß dem in Figur 1 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Rotor 37 integral mit der Stellwelle 4 ausgebildet sein, während als separate Baueinheit das Stellaggregat 7, welches gegenüber der Wandung 33 abgestützt ist und mit dem Rotor 37 über den Luftspalt 56 gekoppelt ist, lediglich den Stator 38, also beispielsweise eine geeignete Brems- oder Motorwicklung, besitzt.
Ebenfalls möglich ist, wie in Figur 12 dargestellt, dass die Abtriebswelle 48 des Stellaggregats 7 bereits eine Welle oder ein Getriebeelement 57 des Überlagerungsgetriebes 2 besitzt. Weiterhin möglich ist, dass das gesamte Überlagerungsgetriebe 2 in das elektrische Stellaggregat 7 mit einem gemeinsamen Ge- häuse integriert ist. Möglich ist auch eine gemeinsame Nutzung von Gehäuseteilen und/oder Komponenten zur Lagerung und/oder zur Leistungsübertragung.
Das elektrische Stellaggregat 7 kann als Antriebseinheit oder als Bremse ausgebildet sein. Neben dem Einsatz eines elektrischen Stellaggregates ist ein beliebiges Stellaggregat, bspw. ein Hydromotor, einsetzbar, welches als Antriebsaggregat und/oder als Bremsaggregat wirkt. Bezugszeichenliste
1 Nockenwellenversteller 31 Wandung
2 Überlagerungsgetriebe 32 Ausnehmung
3 Antriebsrad 33 Gehäusewandung
4 Stellwelle 34 Lagerung
5 Abtriebswelle 35 Scheibe
6 Nockenwelle 36 Scheibe
7 Stellaggregat 37 Rotor
8 Zylinderkopf 38 Stator
9 Gehäuse 39 Spiel
10 Dichtelement 40 Lager
11 Dichtelement 41 Lager
12 Kupplung 42 Scheibe
13 Exzenterwelle 43 Scheibe
14 Lagerelement 44 Dichtelement
15 Taumelscheibe 45 Dichtelement
16 Hohlwelle 46 Absatz
17 Lagerelement 47 Absatz
18 Abtriebskegelrad 48 Abtriebswelle
19 Lagerung 49 Getriebestufe
20 Antriebskegelrad 50 Längsachse
21 Längsachse 51 Längsachse
22 Zentralschraube 52 Stirnrad
23 Schmierstelle 53 Stirnrad
24 Schmierstelle 54 Ausnehmung
25 Zuführausnehmung 55 Ausnehmung
26 Strömungskanal 56 Luftspalt
27 Strömungskanal 57 Getriebeelement
28 Mantelfläche
29 Mantelfläche
30 Bohrung

Claims

Patentansprüche
1. Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine mit einem Überlagerungsgetriebe (2) mit drei Getriebeelementen, von denen jeweils ein Getrie- beelement einer Nockenwelle (6), einem Antriebsrad (3) und einem Stellaggregat (7) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspei- sung der Antriebsbewegung des Stellaggregats (7) in das Überlagerungsgetriebe (2) auf der der Nockenwelle (6) zugewandten Seite des Überlagerungsgetriebes (2) erfolgt.
2. Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Überlagerungsgetriebe (2) auf der der Nockenwelle (6) abgewandten Seite eine Welle herausgeführt ist, über die ein Zusatzaggregat antreibbar ist.
3. Nockenwellenversteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellaggregat (7) in eine Wandung des Zylinderkopfs (8) integriert ist.
4. Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (6) durch das Stellaggregat
(7) hindurchgeführt ist.
5. Nockenwellenversteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten des Stellaggregats (7) gegenüber der Nockenwelle (6) gela- gert sind.
6. Nockenwellenversteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor (37) des Stellaggregats (7) sowie ein Stator (38) des Stellaggregats (7) mittelbar oder unmittelbar gegenüber einer stirnseitigen Wandung des Zylinderkopfs (8) abgestützt sind.
7. Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellaggregat (7) und das zugeordnete Getriebeelement über eine Polygon-Welle-Nabe-Verbindung miteinander gekoppelt sind.
8. Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellaggregat (7) und das zugeordnete Getriebe- element über einvulkanisiertes elastisches Ausgleichselement miteinander gekoppelt sind.
9. Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse (51 -51 ) des Stellaggre- gats (7) parallel zur Nockenwelle (50) orientiert ist.
10. Nockenwellenversteller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtriebswelle (48) des Stellgetriebes (7) über mindestens eine auf der der Nockenwelle (6) zugewandten Seite angeordnete Getriebestufe (49) mit einer Stellwelle (4) antriebsmäßig verbunden ist.
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