DE10207760B4

DE10207760B4 - Vorrichtung zum lösbaren Verbinden und Verstellen zweier zueinander drehwinkelverstellbarer Wellen

Info

Publication number: DE10207760B4
Application number: DE10207760.6A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Schäfer Jens; Dipl.-Ing. Steigerwald Martin
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-02-23
Filing date: 2002-02-23
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2022-02-24
Also published as: DE10207760A1; AU2003206807A1; WO2003071099A1

Abstract

Vorrichtung zum lösbaren Verbinden und Verstellen der Kurbelwelle und der Nockenwelle (1) eines Verbrennungsmotors mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe (2), das eine kurbelwellenverbundene Antriebswelle (3) eine nockenwellenverbundene Abtriebswelle (5) und einen mitrotierenden elektrischen Verstellmotor (6, 7) aufweist, dessen Rotor (8) mit einer Verstellwelle (9) des Verstellgetriebes (2) und dessen Stator (10) mit der Antriebswelle (3) fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Fixieren einer Regellage der Nockenwelle (1) erforderliche Drehmomentengleichgewicht der drei Wellen (3, 5, 9) bzw. deren Gleichlauf erreichbar ist durch das Koppeln der Antriebswelle (3) und der Verstellwelle (9) über ein Haltemoment des Verstellmotors (6, 7) in Verbindung mit einer das Nockenwellenmoment auf das Niveau des Haltemoments wandelnden Übersetzung zwischen der Abtriebswelle (5) und der Verstellwelle (9) eines reibungsarm ausgebildeten Dreiwellengetriebes, wobei der Verstellmotor als ein Permanentmagnet-Verstellmotor (6) ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden und Verstellen der Kurbelwelle und der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors.
Hintergrund der Erfindung
Bei modernen Hochleistungsmotoren wird durch Variation der Steuerzeiten der Gaswechselventile eine Verbrauchs-, Emissions- und Leistungsverbesserung über den gesamten Last- und Drehzahlbereich erreicht. Dazu dient ein Nockenwellenversteller. Dieser fixiert die Drehwinkellage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle während etwa 90% der Betriebsdauer des Motors in bestimmten Positionen, den sogenannten Regellagen und verändert dieselben während nur etwa 10% der Betriebszeit.
Nockenwellenverstellsysteme mit einem elektrischen Verstellmotor weisen das Potential hoher Verstellgeschwindigkeit und Regelgenauigkeit auf, wodurch diese auf steigendes Interesse stoßen. Erfolgt die Fixierung der jeweiligen Regellage über das Haltemoment des Verstellmotors, so bedarf es dazu einer erheblichen elektrischen Energiemenge. Diese belastet das Bordnetz des Fahrzeuges und bedeutet Energieverlust.
Die Regellagen der Nockenwelle können auch durch ein selbsthemmendes oder selbstbremsendes Verstellgetriebe fixiert werden. Auf diese Weise entfällt der hohe Stromverbrauch im geregelten Betrieb durch Entfall des Haltemoments des Verstellmotors.
In diesem Fall besteht jedoch im Verstellbetrieb das Problem hoher mechanischer Verluste, da ein selbsthemmendes Verstellgetriebe bei vergleichbarer Auslegung gegenüber einem solchen ohne Selbsthemmung einen um etwa die Hälfte reduzierten mechanischen Wirkungsgrad aufweist.
Trotz dieser hohen Reibverluste ist es wegen des stark impulshaltigen Drehmoments der Nockenwelle schwierig, das bei Regellage erforderliche Drehmomentengleichgewicht durch Selbsthemmung zu erreichen. Das gilt um so mehr, wenn die Getriebeverzahnung Verdrehspiel aufweist, das zudem durch Verschleiß des Verstellgetriebes mit dessen Betriebsdauer zunimmt.
Ein gattungsgemäßer Nockenwellenversteller geht aus DE 40 22 735 A1 hervor. Weitere Vorrichtungen sind in EP 1 046 792 A2 , DE 101 12 048 A1 , DE 36 07 256 A1 , DE 199 10 210 A1 , EP 0 274 019 A1 , DE 44 05 705 A1 , WO 01/88344 A1 , US 53 81 764 A , US 49 67 701 A , DE 198 10 529 A1 , DE 299 01 512 U1 und DE 297 12 404 U1 gezeigt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromotorisch verstellbaren Nockenwellenversteller zu schaffen, bei dem die Regelstellung der Nockenwelle mit geringem elektrischen Energieaufwand fixier- und verstellbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die im Verhältnis von Halte- zu Nockenwellenmoment stehende Übersetzung zwischen der Verstell- und Abtriebs- bzw. Nockenwelle ermöglicht ein Drehmomentengleichgewicht zwischen den drei Wellen des Verstellgetriebes und damit einen Gleichlauf derselben auch bei niedrigem Haltemoment. Dieses ermöglicht trotz fehlender Selbsthemmung des Verstellgetriebes einen niedrigen Energieaufwand zum Koppeln von Rotor und Stator des Verstellmotors.
Durch die geringe Reibung im Verstellgetriebe ist auch der elektrische Energieverbrauch beim Verstellen desselben gering.
Drehmomentengleichgewicht und Gleichlauf der drei Wellen erhöhen auch die Drehsteifigkeit des Nockenwellenantriebs in Regellage der Nockenwelle und reduzieren so deren Drehwinkelschwingungen.
Der verringerte Stromverbrauch gestattet eine Verkleinerung des Verstellmotors und der Stromversorgung und erhöht deren Lebensdauer durch Senken der Wärmebelastung.
Als Dreiwellengetriebe kommen z. B. Planeten- oder Exzentergetriebe in Frage. Anstelle eines elektrischen Verstellmotors sind grundsätzlich auch ein hydraulischer oder pneumatischer Stellantrieb denkbar.
Der Verstellmotor ist als ein Permanentmagnet-Verstellmotor ausgebildet. Permanentmagnet-Verstellmotoren sind Gleichstrommotoren, die unbestromt ein Selbsthaltemoment aufbauen, das von einer Mittenlage aus in beide Drehrichtungen bis zu einem Maximum ansteigt und danach wieder abfällt.
Fremderregte Verstellmotoren sind Gleichstrommotoren, die von Haus aus kein Haltemoment besitzen. Dieses bildet sich erst bei Bestromung derselben. Während das Selbsthaltemoment des Permanentmagnet-Verstellmotors ein passives, in beide Drehrichtungen wirkendes ist, handelt es sich bei dem Haltemoment des fremderregten Verstellmotors um ein aktives, das nur in eine Drehrichtung wirkt. Dadurch kommt es bei Nockenwellenmomenten mit Nulldurchgängen zu verstärkten Drehschwingungsausschlägen der Nockenwelle, die mit entsprechendem Bauaufwand durch rasches Umpolen des Erregerstromes im Takt der Nulldurchgänge kompensiert werden müssten.
Der gleiche Effekt wirkt auch beim Verstärken des Selbsthaltemoments des Permanentmagnet-Verstellmotors durch Bestromen desselben. Hierbei erübrigt sich jedoch eine Umpolung des Erregerstromes, da das Selbsthaltemoment stabilisierend wirkt. Durch die Verwendung von Permanentmagneten, deren Material seltene Erden aufweist, wird eine erhöhte Magnetkraft und dadurch ein entsprechend erhöhtes Selbsthaltemoment erzielt. Als Verstellmotor kommt aber auch ein bürstenloser, fremderregter Reluktanzmotor in Frage.
Ist das Selbsthaltemoment eines Permanentmagnet-Verstellmotors größer als das zum Verstellen der Nockenwelle benötigte Moment (z. B. bei niedrigen Nockenwellendrehzahlen), kann die Verstellung erst erfolgen, wenn das elektrische Moment größer als das Selbsthaltemoment ist. Dies führt dazu, dass nach Überschreiten von dessen Maximum bei dem darauffolgenden Abfall die Verstellgeschwindigkeit sehr groß wird und eine Verstellung mit geringer Geschwindigkeit und kleinen Regelsprüngen kaum möglich ist. Diese Schwierigkeiten werden dadurch umgangen, dass der Verstellmotor in Regellage mit kurzen Stromimpulsen beaufschlagt wird, die in ihrer Höhe, Frequenz und Richtung variierbar sind und so ein schrittweises Verstellen in beide Verstellrichtungen ermöglichen.
Die Vergrößerung des Haltemoments durch eine Bremsvorrichtung bietet den Vorteil, dass das Bremsmoment, ähnlich den Reibmomenten, ein passives, in beide Drehrichtungen wirksames ist. Außerdem ist der Aufbau der Bremsvorrichtungen vergleichsweise einfach und unaufwendig.
Dadurch, dass die Bremsvorrichtung mit mechanischer, elektromagnetischer, hydraulischer oder pneumatischer Betätigung und Regelung ausführbar ist kann sie den jeweils vorliegenden Randbedingungen angepasst werden.
Eine besonders einfache Ausführung der Bremsvorrichtung besteht darin, dass diese als Federdruckbremse ausgebildet und am oder im Verstellmotor angeordnet ist sowie bei annähernd stromlosen Zustand desselben selbstständig zum Eingriff kommt.
Die Leistung des Verstellmotors ist so ausgelegt, dass dieser bei Frühverstellung der Nockenwelle eine Verstellgeschwindigkeit von 30° bis 80° Nockenwinkel pro Sekunde ermöglicht.
Dadurch das der Verstellmotor als Außen-, Zwischen- oder Innenrotormotor mit einem Walzen- oder Scheibenrotor ausbildbar ist und das der Rotor und der Stator vertauschbar sind, besteht eine große Flexibilität bei der Gestaltung der Vorrichtung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist. Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Bremsvorrichtung jedoch ohne Steuereinheit.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum lösbaren Verbinden und Verstellen der zueinander drehwinkelverstellbaren Kurbelwelle (nicht dargestellt) und Nockenwelle 1 mittels eines als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebes 2. Dieses weist eine kurbelwellenverbundene Antriebswelle 3 mit einem von der Kurbelwelle über Kette, Zahnriemen oder Zahnrad angetriebenen Nockenwellenantriebsrad 4 und eine nockenwellenverbundene Abtriebswelle 5 sowie einen mitrotierenden elektrischen Verstellmotor 6, 7 auf. Dessen Rotor 8 ist mit einer Verstellwelle 9 des Verstellgetriebes 2 und dessen Stator 10 mit der Antriebswelle 3 und einem Getriebegehäuse 11 fest verbunden.
Die Nockenwelle ist in ca. 90% der Betriebszeit des Verbrennungsmotors in sogenannten Regellagen fixiert und wird nur in ca. 10% der Betriebszeit verstellt. Das Fixieren einer Regellage wird durch ein Drehmomentengleichgewicht der drei Wellen 3, 5, 9 bzw. durch deren Gleichlauf erreicht. Dazu dient das Koppeln der Antriebswelle 3 mit der Verstellwelle 9 über ein Haltemoment des Verstellmotors 6, 7 und/oder über das Reibmoment einer Bremsvorrichtung 12, die den Rotor 8 und den Stator 10 durch mechanische Reibung lösbar verbindet.
Verstellmotoren 6, die einen Permanentmagnet-Rotor (z. B. ein Permanentmagnetgleichstrommotor) oder einen Permanentmagneten im Stator (magneterregter Gleichstrommotor) aufweisen, erzeugen ein Selbsthalte- oder Rastmoment. Das Selbsthaltemoment ist das maximale Drehmoment mit dem man einen nicht erregten Verstellmotor 6 an dessen Antriebswelle 9 bei festgehaltenem Stator 10 statisch belasten kann, ohne eine ungleichförmige aber kontinuierliche Drehung hervorzurufen.
Verstellmotoren, die ohne Permanentmagnete aufgebaut sind (z. B. schleifringlose Reluktanzmotoren oder fremderregte Verstellmotoren 7), besitzen fast kein Selbsthaltemoment. Sie erzeugen nur bei Erregung ein Haltemoment. Das Haltemoment ist das maximale Drehmoment mit dem man einen erregten Verstellmotor 7 statisch belasten kann, ohne eine kontinuierliche Drehung hervorzurufen.
Bei der Drehung der Nockenwelle 1 wirkt an der Rotorwelle des Verstellmotors 6, 7 das über das Verstellgetriebe 2 gewandelte Nockenwellenmoment. Um Nockenwellen- und Kurbelwellenposition zueinander zu fixieren, darf es zwischen den drei Getriebewellen 3, 5, 9 zu keiner Relativbewegung kommen, dass heißt, die drei Wellen müssen mit der gleichen Drehzahl umlaufen. Dies bedeutet, dass auch keine Relativbewegung zwischen Rotor 8 und Stator 10 des Verstellmotors 6, 7 entstehen darf.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten die drei Getriebewellen 3, 5, 9 zueinander zu fixieren. Ist das Selbsthaltemoment des Verstellmotors 6 mit Permanentmagneten größer als das gewandelte Nockenwellenmoment, gibt es zwischen dem Stator 10 und dem Rotor 8 des Verstellmotors 6 nur eine Relativbewegung bis zur Erreichung der Momentengleichgewichtslage mit geringer Amplitude. Da der Stator 10 des Verstellmotors 6 fest mit dem Nockenwellenantriebsrad 4 verbunden ist, hat der Rotor 8 des Verstellmotors 6 und somit die Verstellwelle 9 die gleiche Drehzahl wie das Nockenwellenantriebsrad 4. In diesem Fall rotiert auch die Nockenwelle 1 mit der Drehzahl des Nockenwellenantriebsrades 4, das heißt, es findet bei unbestromten Verstellmotor 6 keine Verstellung zwischen Nockenwelle 1 und Kurbelwelle statt.
Verstellmotoren 7 die keine Permanentmagnete aufweisen, müssen zum Erzeugen eines Haltemoments erregt, das heißt, stromdurchflossen sein. Ist das so erzeugte Haltemoment gleich dem gewandelten Nockenwellenmoment, gibt es auch in diesem Fall zwischen Rotor 8 und Stator 10 des Verstellmotors 7 keine Relativbewegung. Damit rotieren Nockenwellenantriebsrad 4, Verstellwelle 9 und Nockenwelle 1 mit gleicher Drehzahl, was bedeutet, dass die Nockenwelle 1 und die Kurbelwelle nicht gegeneinander verdreht werden.
Ein elektromagnetisch erzeugtes Haltemoment kann nur ein gewandeltes Nockenwellenmoment, das keinen Nulldurchgang (Richtungswechsel) hat, bzw. gewandeltes Reibmoment ohne größer Schwingwinkelamplituden kompensieren. Bei Momenten mit Nulldurchgängen müsste der Erregerstrom nach Größe und Richtung entsprechend schnell variiert werden, um einen ähnlichen Effekt wie mit Selbsthaltemoment zu erzielen.
Grundsätzlich kann die Position des Rotors 8 auch bei einem Nockenwellenmoment mit Nulldurchgang mit Strom, der in einer Richtung fließt, im Mittel gehalten werden, allerdings kommt es dann zu größeren Schwingwinkelamplituden zwischen Rotor 8 und Stator 10. Über Dauermagnete erzeugte Selbsthaltemomente können dagegen Nockenwellenmomente mit und ohne Nulldurchgang ohne große Schwingwinkelamplituden kompensieren.
Übersteigt bei einem Verstellmotor 6 mit Permanentmagnet das gewandelte Nockenwellenmoment das Selbsthaltemoment desselben, wird der Rotor 8 relativ zum Stator 10 verdreht und es findet eine Drehwinkelverstellung zwischen Nockenwelle 1 und Kurbelwelle statt.
Um in diesem Fall die Nockenwelle 1 und die Kurbelwelle zueinander zu fixieren, muss, wie oben erläutert, ein zusätzliches Moment entweder elektromagnetisch durch Bestromen des Verstellmotors 6 oder/und extern, beispielsweise durch eine mechanische Bremsvorrichtung 12, aufgebracht werden.
Bei einem fremderregten Verstellmotor 7 muss zur Erhöhung des Haltemoments der Motor entsprechend stärker bestromt werden, was zu erhöhter thermischer Belastung führt, oder es muss ein externes Moment, beispielsweise ein Bremsmoment, aufgebracht werden.
Ebenso kann bei Nockenwellenverstellern, bei denen die Nockenwelle 1 und die Kurbelwelle überwiegend durch ein externes Moment, z. B. durch die Bremsvorrichtung 12, zueinander fixiert werden ein zusätzliches Haltemoment durch Bestromen des Verstellmotors 6, 7 aufgebracht werden, um die Spitzen des Nockenwellenmoments aufzunehmen.
Zum Verstellen der Nockenwelle 1 relativ zur Kurbelwelle wird der Verstellmotor 6, 7 bestromt, bis das Motormoment das gewandelte Nockenwellenmoment übersteigt und die Nockenwelle 1 zur Kurbelwelle mit der gewünschten Verstellgeschwindigkeit (vorzugsweise 30° bis 130° Nockenwinkel pro Sekunde) verstellt wird. Zum Verstellen in Richtung „früh“ bzw. „spät“ benötigt der Verstellmotor 6, 7 unterschiedliche Drehrichtungen. Weiterhin wird zum Verstellen in Nockenwellendrehrichtung mehr Leistung benötigt als entgegen der Nockenwellendrehrichtung, da in Nockenwellendrehrichtung zusätzlich des Nockenwellenreibmoment überwunden werden muss.
Erfindungsgemäß wird in einer ersten Variante der Verstellmotor 6 so dimensioniert, dass das Selbsthaltemoment der Permanentmagneten bei Leerlauf und niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors ausreicht, die Nockenwelle 1 und die Kurbelwelle zueinander fixieren. Dann muss nur bei höherer Belastung der Verstellmotor 6 gering bestromt oder/und ein externes Moment (z. B. das der Bremsvorrichtung 12) zum Fixieren der Kurbelwelle zur Nockenwelle 1 aufgebracht werden.
Grundsätzlich ist es auch möglich, den Verstellmotor 6 so zu dimensionieren, dass das Selbsthaltemoment immer größer als das gewandelte Nockenwellenmoment ist.
Ist das Selbsthaltemoment eines Verstellmotors 6 mit Permanentmagneten größer als das zum Verstellen benötigte Moment (z. B. bei geringen Nockenwellendrehzahlen), kann die Verstellung erst erfolgen, wenn das elektromagnetische Moment größer als das Selbsthaltemoment des Verstellmotors 6 ist. Dies führt dazu, dass die Verstellgeschwindigkeiten sehr hoch sind, das heißt, es kann nicht mit kleinen Verstellgeschwindigkeiten verstellt werden und es ist schwierig kleine Regelsprünge zu machen. Um dies zu umgehen, werden dem Verstellmotor 6 in Regellage kurze Stromstöße zugeführt, die bezüglich Frequenz, Betrag und Richtung variiert werden können. Dadurch können auch kleine Regelsprünge realisiert werden.
Das Verstellgetriebe 2 weist keine Selbsthemmung, dafür aber einen hohen mechanischen Wirkungsgrad auf und erreicht so günstige energetische Verhältnisse im Verstellbetrieb.
In einer zweiten Variante wird der fremderregte Verstellmotor 7 so dimensioniert, dass dessen Haltemoment bei geringer Bestromung im Leerlauf und bei niedriger Drehzahl des Verbrennungsmotors ausreicht, um die Nockenwelle 1 und die Kurbelwelle zueinander zu fixieren. Dabei treten höhere Schwingwinkelamplituden bei Nockenwellenmomenten mit Nulldurchgang auf. Der Verstellmotor 7 muss nur bei höheren Lasten zusätzlich bestromt oder/und ein externes Moment (z. B. von der Bremsvorrichtung 12) zum Fixieren der Kurbelwelle zur Nockenwelle 1 aufgebracht werden.
Auch bei dieser Variante kann der Verstellmotor 7 so dimensioniert werden, dass das Haltemoment bei geringer Bestromung immer größer als das gewandelte Nockenwellenmoment ist. Auch hier wird das Verstellgetriebe 2 ohne Selbsthemmung und mit hohem Wirkungsgrad eingesetzt, um günstige energetische Verhältnisse im Verstellbetrieb zu erhalten.
In einer dritten Variante wird ein äußeres Haltemoment, z. B. durch die zuschalt- und regelbare mechanische Bremsvorrichtung 12 erzeugt. Dieses reicht bei Leerlauf und niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors aus, die Nockenwelle 1 und die Kurbelwelle zueinander zu fixieren, so dass nur bei höheren Lasten zusätzlich der Verstellmotor 6, 7 zum Fixieren der Nockenwelle 1 zur Kurbelwelle bestromt werden muss. Auch hierbei gilt, dass es möglich ist, ein äußeres Moment aufzubringen, das immer größer als das gewandelte Nockenwellenmoment ist. Auch in diesem Falle wird ein Verstellgetriebe 2 ohne Selbsthemmung und mit hohem Wirkungsgrad eingesetzt, um günstige energetische Verhältnisse im Verstellbetrieb zu erhalten.
Alternativ kann das äußere Moment auch durch eine als Federdruckbremse ausgebildete Bremsvorrichtung 12 aufgebracht werden, die im oder am Verstellmotor 6, 7 integriert ist und bei annähernd stromlosen Zustand selbstständig zum Eingriff kommt.
Für die unterschiedlichen Momente sind bezogen auf die Abtriebswelle des Verstellmotors 6, 7 bzw. auf die Verstellwelle 9 vorzugsweise folgende Wertebereiche zu wählen:

■ Selbsthaltemoment mit Permanentmagneten:
- 0,05 bis 1,4 Nm, vorzugsweise 0,1 bis 0,7 Nm,
■ elektromagnetisch erzeugtes Moment:
- 0,1 bis 10 Nm, vorzugsweise 0,3 bis 0,5 Nm,
■ äußeres Moment der Bremsvorrichtung 12:
- 0,05 bis 10 Nm, vorzugsweise 0,1 bis 5 Nm.

Zusammengefasst bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung folgende Vorteile:

1. Verbesserung des Wirkungsgrades aufgrund geringeren Strombedarfs beim Halten der Nockenwellenverstellvorrichtung in Regellage und günstigere energetische Verhältnisse im Verstellbetrieb durch Einsatz eines Verstellgetriebes 2 ohne Selbsthemmung;
2. keine bzw. geringe zusätzliche thermische Belastung des Verstellmotors 6, 7 beim Fixieren von Nockenwelle 1 zur Kurbelwelle. Dadurch kann der Verstellmotor 6, 7 kleiner dimensioniert werden, wodurch Kosten sinken. Bei gleicher Baugröße steigt dessen Lebensdauer;
3. die Steifigkeit des Nockenwellenantriebs wird durch ein wirksames Haltemoment vergrößert, wodurch die Drehwinkelschwingungen in den Regellagen reduziert werden.

Bezugszeichenliste

1: Nockenwelle
2: Verstellgetriebe
3: Antriebswelle
4: Nockenwellenantriebsrad
5: Abtriebswelle
6: Verstellmotor mit Permanentmagnet
7: Verstellmotor mit Fremderregung
8: Rotor
9: Verstellwelle
10: Stator
11: Getriebegehäuse
12: Bremsvorrichtung

Claims

Vorrichtung zum lösbaren Verbinden und Verstellen der Kurbelwelle und der Nockenwelle (1) eines Verbrennungsmotors mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe (2), das eine kurbelwellenverbundene Antriebswelle (3) eine nockenwellenverbundene Abtriebswelle (5) und einen mitrotierenden elektrischen Verstellmotor (6, 7) aufweist, dessen Rotor (8) mit einer Verstellwelle (9) des Verstellgetriebes (2) und dessen Stator (10) mit der Antriebswelle (3) fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Fixieren einer Regellage der Nockenwelle (1) erforderliche Drehmomentengleichgewicht der drei Wellen (3, 5, 9) bzw. deren Gleichlauf erreichbar ist durch das Koppeln der Antriebswelle (3) und der Verstellwelle (9) über ein Haltemoment des Verstellmotors (6, 7) in Verbindung mit einer das Nockenwellenmoment auf das Niveau des Haltemoments wandelnden Übersetzung zwischen der Abtriebswelle (5) und der Verstellwelle (9) eines reibungsarm ausgebildeten Dreiwellengetriebes, wobei der Verstellmotor als ein Permanentmagnet-Verstellmotor (6) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Permanentmagnete vorzugsweise seltene Erden aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet-Verstellmotor (6) durch Stromimpulse verstellbar ist, die in ihrer Höhe, Frequenz und Richtung variierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemoment der Verstellmotoren (6, 7) durch eine den Rotor (8) und den Stator (10) mittels Reibkräfte lösbar verbindende Bremsvorrichtung (12) vergrößerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (12) mit mechanischer, elektromagnetischer, hydraulischer oder pneumatischer Betätigung und Regelung ausführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch betätigbare Bremsvorrichtung (12) als Federdruckbremse ausgebildet und am oder im Verstellmotor (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (12) mit mechanischer Betätigung bei annähernd stromlosen Zustand des Verstellmotors (6, 7) selbsttätig zum Einsatz kommt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmotor (6, 7) eine Leistung aufweist, die bei Frühverstellung der Nockenwelle (1) eine Verstellgeschwindigkeit von 30° bis 130° Nockenwinkel pro Sekunde ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmotor (6, 7) als Außen-, Zwischen- oder Innenrotormotor mit einem Walzen- oder Scheibenrotor ausbildbar ist und dass der Rotor (8) und der Stator (10) vertauschbar sind.