DE102005010712A1

DE102005010712A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102005010712A1
Application number: DE200510010712
Authority: DE
Inventors: Lajos Dr.-Ing. Farkas
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller (2) zum Verstellen der Winkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, bei der auf hydraulische Weise eine Stellbewegung erzeugt wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist zwischen Antriebselement (3) und Abtriebselement (4) des Nockenwellenverstellers (2) mindestens ein Muskel ("fluidic muscle") (1) zwischengeschaltet. Auf diese Weise kann eine aufwendige Abdichtung von Druckkammern, beispielsweise für einen Nockenwellenversteller in Axialkolbenbauweise oder in Flügelzellenbauweise, entfallen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zum Verstellen der Winkellage zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine neue Verwendung eines mit einem Druckmittel betätigten Muskels.

Hintergrund der Erfindung

Gattungsgemäße Nockenwellenversteller sind zwischen eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und eine beispielsweise Einlassventilen und/oder Auslassventilen zugeordnete Nockenwelle zwischengeschaltet, um die Drehwinkellage zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle zur Beeinflussung der Ladungszustände der Brennkraftmaschine zu beeinflussen. Hierzu besitzen bekannte Nockenwellenversteller ein Antriebselement, beispielsweise ein Antriebszahnrad, welches insbesondere über ein Zugmittel, wie einen Riemen oder eine Kette, in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle steht. Weiterhin besitzen die Nockenwellenversteller ein Abtriebselement, welches in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle steht, beispielsweise unter Zwischenschal tung einer getrieblichen Verbindung oder unter unmittelbarer Befestigung an der Nockenwelle. Eine Betätigung des Nockenwellenverstellers erfolgt über ein Stellaggregat mit einem Druckmittel, welches auf eine erste Wirkfläche sowie eine zweite Wirkfläche des Stellaggregates wirkt, wodurch Kräfte und Bewegungen zwischen Antriebselement und Antriebselement hervorgerufen werden.

Nach Maßgabe der Veränderung des Abstandes der Wirkflächen ist die relative Winkellage zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement veränderbar. Für Nockenwellenversteller in Axialkolbenbauweise bedeutet dies, dass die Wirkflächen, bspw. eine Kolbenfläche und eine Begrenzung eines Druckraumes, axial gegeneinander verschoben werden. Für einen Nockenwellenversteller in Flügelzellenbauweise bedeutet dies hingegen, dass eine Wirkfläche eines Flügels, welcher dem Antriebs- oder Abtriebselement zugeordnet ist, in Umfangsrichtung gegenüber einer die gebildeten Druckräume begrenzenden Fläche des anderen von dem Antriebselement oder Abtriebselement verschoben wird.

Derartige Nockenwellenversteller erfordern einen erhöhten Aufwand für die Ausbildung der Druckräume, die mit relativ zueinander bewegten begrenzenden Bauteilen ein veränderliches Volumen aufweisen müssen und im Kontaktbereich der relativ zueinander bewegten Bauteile abgedichtet sein müssen. Dies bedingt beispielsweise viele Präzisionsteile, was mit hohen Herstellungskosten verbunden ist. Weiterhin stellt diese Anforderung eine Begrenzung für Gewichtsoptimierungsmöglichkeiten dar. U. U. ist eine letzte Abdichtung der Druckräume und des gesamten Nockenwellenverstellers erst beim Kunden, insbesondere mit der Montage an der Nockenwelle oder einem Zylinderkopf, erforderlich. Darüber hinaus stellen die bekannten Lösungen für Nockenwellenversteller Einschränkungen hinsichtlich der Bauraumgestaltungen dar, insbesondere infolge der Gestaltung der Kolben, der Druckräume und der die Druckräume begrenzenden Flächen.

Aus der Druckschrift DE 201 15 847 U1 ist der Einsatz eines druckmittelbetätigten Muskels für ein Dosierventil bekannt, bei dem die Bewegung eines Ventilkörpers gegenüber einem Ventilsitz über den Muskel gesteuert werden kann.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenversteller vorzuschlagen, der hinsichtlich

– einer hydraulischen Beaufschlagung,
– einer Abdichtung,
– der Herstellungskosten,
– des Druckmittelaufwandes,
– der erzielbaren Stellbewegungen und Stellkräfte,
– der Montage und/oder
– der Bauraumgestaltung

verbessert ist.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neue Verwendungsmöglichkeit für einen durch ein Druckmittel betätigten Muskel vorzuschlagen.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung ist zunächst einsetzbar für einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine in beliebiger Bauart, beispielsweise in Bauart als Axialkolbenversteller oder Flügelzellenversteller.

Erfindungsgemäß ist zwischen die Wirkflächen mindestens ein durch das Druckmittel betätigter Muskel zwischengeschaltet. Unter einem derartigen "Muskel" wird eine druckmittelbetätigte, insbesondere hydraulikmittelbetätigte Einrichtung verstanden, die eine Ummantelung aufweist, die mit Druckmittelanschlüssen ausgestattet ist und deren Erstreckung (insbesondere deren Volumen, axiale oder radiale Erstreckung) nach Maßgabe des in dem Muskel angeordneten Druckmittelvolumens und/oder des Druckes des Druckmittels veränderbar ist. Beispiele für derartige "Muskel" sind über die IPC-Klasse F15 B15 zu finden, wobei auf diese Muskel beispielsweise als "fluidic muscle", "Schlauch", "Kontraktionsschlauch" oder "Kontraktionseinheit" oder "Expansionsschlauch" Bezug genommen wird. Patentanmeldungen hinsichtlich der einsetzbarer druckmittelbetätigbarer Muskel sind insbesondere von dem Anmelder FESTO, Essliegen, DE getätigt worden, s. bspw. DE 20 2004 014 305 U1 oder DE 203 15 087 U1 , DE 203 14 992 U1 , DE 202 03 807 U1 oder DE 102 25 246 A1 .

Die genannte Ummantelung des Muskels kann hierbei bleibend oder elastisch verformbar sein. Beispielsweise kann der Muskel durch Druckmittelbeaufschlagung von einer zusammengefalteten Stellung in eine expandierte Stellung (und umgekehrt) verbracht werden, oder über den Druck des Druckmittels kann eine elastische Verformung des Muskels herbeigeführt werden.

Eine Verformung in eine Vorzugsrichtung, welche ungefähr mit der Richtung des erfindungsgemäßen Abstandes der Wirkflächen korrespondieren sollte, kann bspw. dadurch gefördert werden, dass die Ummantelung einerseits ein elastisches Material aufweist und andererseits nicht elastische Fasern aufweist, die gegenläufig geneigt gegenüber der Längs- und Querrichtung des Muskels um diesen herum angeordnet sind, wobei mehrere derartige nichtelastische Fäden ein Netz mit Rauten bildenden Maschen bilden. In diesem Fall korrelieren zwei gegenüberliegende Eckpunkte der Raute ungefähr mit der Vorzugsrichtung, während die anderen gegenüberliegenden Eckpunkte der Raute ungefähr mit einer Umfangsrichtung des Muskels korrelieren. Mit einer Druckbeaufschlagung vergrößert sich der Abstand der erstgenannten Eckpunkte, was mit einer Verlängerung des Muskels in die Vorzugsrichtung einhergeht, während sich die Erstreckung des Muskels in einer Querrichtung unter Verringerung des Abstandes der letztgenannten Eckpunkte verringert.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann folgende Vorteile bewirken:

– Da der Muskel, zumindest im Bereich der Ummantelung, nach außen dicht ist, kommt das Druckmittel nicht in Kontakt mit benachbarten Bauteilen. Vielmehr bilden Muskel und Wirkflächen geschlossene Druckräume.
– Die Notwendigkeit einer Abdichtung, beispielsweise der Flügelzellen oder des Axialkolbens, entsprechend bekannten Ausführungsformen entfällt, wodurch eine Montage vereinfacht ist, Präzisionsteile nicht erforderlich sind, die Kosten minimiert werden und Verschleißteile entfallen.
– Weiterhin kann der Wirkungsgrad des Nockenwellenverstellers verbessert werden, da eine Reibung im Bereich notwendiger Dichtflächen entsprechend dem Stand der Technik entfällt.
– U. U. kann das Gewicht und/oder das Massenträgheitsmoment vermindert werden.
– Es ergibt sich eine Veränderung der Bauraumgestaltungen, wodurch auch eine Verringerung des gesamten Bauraumes des Nockenwellenverstellers erforderlich ist.
– Die Zuverlässigkeit des Nockenwellenverstellers und die Lebensdauer desselben erhöhen sich dadurch, dass eng tolerierte Verschleißteile entfallen.
– Während für bekannte Ausführungsformen neben einer eigentlichen Lagerung der relativ mit der Stellbewegung zueinander bewegten Bau teile zusätzliche Lager bzw. Abstützstellen im Bereich der Abdichtung vorhanden sind, wodurch auch die Lage von den Lagerstellen und den Abdichtungsstellen eng miteinander toleriert werden muss, entfallen für die erfindungsgemäße Ausgestaltung zusätzlich zu der eigentlichen Lagerung der relativ zueinander bewegten Bauteile erforderliche Abstütz- oder Funktionsflächen.
– Der Muskel bildet eine separate Baueinheit, die beispielsweise in hohen Stückzahlen und für zugesicherte und u. U. getestete Eigenschaften von einem Zulieferer zu beziehen ist.

Ist lediglich ein derartiger Muskel in dem Nockenwellenversteller vorgesehen, so kann eine Stellbewegung mit Beaufschlagung des Muskels gegen ein Federelement erfolgen, welche mit einer Verringerung des Druckes in dem Muskel für eine entgegensetzte Stellbewegung verantwortlich ist. Möglich ist allerdings auch ein Einsatz von mindestens zwei Muskeln, die dann jeweils für einen Richtungssinn der Stellbewegung verantwortlich sind.

Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Einsatz des Muskels auf bekannte Ausführungsformen wie Nockenwellenversteller in Axialkolbenbauweise übertragen werden, wenn der Muskel in Abhängigkeit der Beaufschlagung mit dem Druckmittel einen axialen Abstand der Wirkflächen verändert. Für den Einsatz eines Schlauches als Muskel könnte in einem derartigen Fall die Längsachse des Schlauches normal zu den Wirkflächen orientiert sein.

In alternativer Ausgestaltung ist der erfindungsgemäße Einsatz eines Muskels auf Nockenwellenversteller entsprechend dem Stand der Technik mit einer rotatorischen Stellbewegung übertragbar, wenn der Muskel in Abhängigkeit der Beaufschlagung mit dem Druckmittel einen aus einer relativen Verdrehung resultierenden Abstand der Wirkflächen in eine Umfangsrichtung verändert. Hierdurch ist eine unmittelbare Übertragung des erfindungsgemäßen Prinzips auf einen Nockenwellenversteller in Flügelzellenbauweise möglich. Demgemäß sind die Wirkflächen entsprechend den Wirkflächen von Flügelzellen ausgebildet, allerdings u. U. unter Entfall von radialen Dichtflächen. Mit dem Abstand der Wirkflächen wird in diesem Fall ein Abstand in Umfangsrichtung um eine Längsachse des Nockenwellenverstellers und senkrecht zu den radial orientierten Wirkflächen bezeichnet.

Der Einsatz eines als Schlauch ausgebildeten Muskels hat den Vorteil, dass derartige Schläuche als Halbzeuge verfügbar sind, und zwar für verhältnismäßig niedrige Kosten und unter nachweisbaren und zugesicherten mechanischen und hydraulischen Eigenschaften derselben.

Für einen Nockenwellenversteller mit einer rotatorischen Stellbewegung ist es von Vorteil, wenn sich ein derartiger Schlauch über einen Teilumfang des Nockenwellenverstellers erstreckt. Hierbei kann ein Schlauch ursprünglich eine geradlinige Erstreckung aufweisen und bei der Montage in Umfangsrichtung gekrümmt werden. Alternativ ist es ebenfalls denkbar, dass der Schlauch bereits mit einer teilkreisförmigen Längsachse gestaltet ist.

Hinsichtlich einer Bestimmung des Teilumfanges, über den sich der Schlauch erstreckt, gibt es folgende Auslegungskriterien und sich aus einer gegebenen Auslegung ergebende Vorteile:

– Für kurze Schläuche, die sich nur über einen kleinen Teilumfang erstrecken, können mehrere derartige Schläuche eingesetzt werden. Dieses hat den Vorteil, dass sich entsprechend der Zahl N der eingesetzten Schläuche für jeweilige Wirkflächen A eine Gesamtwirkfläche N·A des Druckes p ergibt, wodurch sich erhöhte Betätigungskräfte F = p·N·A ergeben. Andererseits kann für kürzere Schläuche die relative Neigung der Endbereiche der Schläuche zueinander vermindert werden. Dies führt im Betrieb zu Vorteilen, was im Folgenden noch dargelegt werden wird. Weiterhin kann für verhältnismäßig kurze Schläuche auch ein nicht gekrümmter Schlauch eingesetzt werden, da eine Abweichung eines derartigen geradlinigen Schlauches zu einer optimalen Teilkreisform mit einer Verringerung der Länge des Schlauches kleiner wird.
– Andererseits wird mit längeren Schläuchen, beispielsweise einem Schlauch, welcher sich nahezu über einen Umfangswinkel von 180° erstreckt, der Montageaufwand niedriger. Des Weiteren ermöglicht ein längerer Schlauch u. U. vergrößerte Stellbewegungen.

Vorzugsweise erstreckt sich bei dem erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller der Schlauch zwischen einer äußeren teilzylindrischen Mantelfläche des Antriebselementes oder des Abtriebselementes und einer inneren teilzylindrischen Mantelfläche des Abtriebselementes oder Antriebselementes. Damit bilden die vorgenannten Mantelflächen eine Begrenzung eines Aufnahmeraumes für den Schlauch, welche eine Führung, eine maximale radiale Position sowie einen Schutz des Schlauches nach außen gegen Beschädigungen und eindringende Partikel bereitstellt.

Vorzugsweise ist zwischen mindestens einer der vorgenannten Mantelflächen und dem Schlauch zumindest in einer Neutralstellung des Nockenwellenverstellers ein radialer Spalt angeordnet. Ein derartiger radialer Spalt dient zunächst dazu, die Verformungen des Schlauches in radialer Richtung nicht zu behindern. Kommt es im Betrieb der Brennkraftmaschine zu Vibrationen des Nockenwellenverstellers, wird vermieden, dass der Schlauch radial an einer Mantelfläche anliegt und es infolge der Vibrationen zu einem Verschleiß kommt. Darüber hinaus können Stellbewegungen des Schlauches nicht durch eine auftretende Reibung zwischen dem Schlauch und einer Mantelfläche behindert werden. Die Dimensionierung des Spaltes hängt hierbei davon ab, wie sich im Zuge einer Stellbewegung die Form des Schlauches gegenüber der Begrenzung durch den Aufnahmeraum verändert. Verformt sich der Schlauch entsprechend der Kontur der Aufnahmeräume, beispielsweise also in Umfangsrichtung, so ist kein Spalt oder lediglich ein geringer Spalt erforderlich. Neigt hingegen der Schlauch mit zunehmendem Druck dazu, eine eher geradlinige Form einzunehmen, verändert sich hiermit der Abstand des Schlauches von einer Mantelfläche. In einem derartigen Fall kann es vorteilhaft sein, dass der radiale Spalt größer dimensioniert wird. Wird der mögliche radiale Spalt vollständig überwunden oder ist ohnehin kein derartiger Spalt vorhanden, so kann sich in Abhängigkeit von dem Druck des Druckmittels und der Stellbewegung eine veränderliche Anpressung des Schlauches an die genannten Mantelflächen ergeben, wodurch eine druckmittelabhängige Reibung des Nockenwellenverstellers bewirkt ist.

Ist eine derartige Reibung, beispielsweise zur Verminderung einer Schwingungsanregung o. ä., nicht erwünscht, so kann diese verringert werden, wenn zwischen den Muskel oder Schlauch und ein mit dem Muskel oder Schlauch eine Kontaktfläche ausbildendes benachbartes Bauteil, beispielsweise eine der genannten Mantelflächen, mindestens ein in Bewegungsrichtung des Schlauches wirksames Gleitelement zwischengeschaltet ist. Bei einem derartigen Gleitelement kann es sich um eine Beschichtung einer Kontaktfläche handeln, die niedrige oder gewünschte Gleiteigenschaften aufweist. Ist eine derartige Gleitfläche nicht auf einer der vorgenannten Mantelflächen, sondern auf dem Schlauch selber vorgesehen, so ist zu berücksichtigen, dass diese Gleitfläche in Richtung der Stellbewegung verformbar sein muss. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Schlauch oder Muskel an diskreten Orten über den Umfang diskrete Gleitelemente aufweist, über die sich der Schlauch oder der Muskel an benachbarten Bauteilen abstützt unter Optimierung der Kontakt- und Reibbedingungen. Beispielsweise können Gleitschuhe eingesetzt werden, wie diese aus Zweimassenschwungrädern bekannt sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Sperrelement vorgesehen sein, mittels dessen die relative Winkellage zwischen Antriebselement und Abtriebselement festsetzbar ist. Ein derartiges Sperrelement kann beispielsweise hydraulisch ausgebildet sein, indem über ein geeignetes Ventil der Hydraulikzustand des Muskels festgesetzt wird, insbesondere über ein geeignetes Magnetventil, welches mit den Druckanschlüssen des Schlauches verbunden ist. Alternativ kann hydraulisch ein mechanisches Sperrelement betätigt werden, wie dieses an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist, beispielsweise in Form eines hydraulisch beaufschlagbaren federbelasteten Sperrnockens, welcher eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement schafft.

Entsprechend einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist in dem Schlauch ein Innenkörper eingesetzt. Ein derartiger Innenkörper kann folgende Vorteile herbeiführen:

– Durch den Innenkörper kann ein Volumen eines in dem Schlauch angeordneten Druckmediums um das Volumen des Innenkörpers vermindert werden, wodurch der Druckmittelaufwand verringert wird.
– Der Innenkörper kann dazu beitragen, durch seine äußere Formgebung und Längserstreckung die Vorzugsrichtung der Stellbewegung des Schlauches zu unterstützen. Bei einer derartigen Führung des Schlauches durch den Innenkörper ist ohnehin zwischen Innenkörper und Schlauch das Druckmittel angeordnet, welches zur Reibungsreduzierung und Vermeidung von Stick-Slip-Effekten eine Schmierung bereitstellen kann.
– Der Innenkörper kann den Muskel in druckvermindertem oder drucklosem Zustand halten oder führen, beispielsweise für ausgeschaltete Brennkraftmaschine.
– Der Innenkörper kann einen Anschlag für die minimale Erstreckung des Muskels bereitstellen.

Der Innenkörper weist vorzugsweise einen mit dem Innenquerschnitt des Schlauches korrespondierenden Außenquerschnitt auf. Der Innenkörper kann dabei ein starres oder elastisches Material aufweisen und/oder als Vollkörper oder zur Gewichtsverminderung als Hohlkörper ausgebildet sein.

Bei einem weiteren Vorschlag zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe findet erstmals ein druckmittelbetätigter Muskel Einsatz als Stellaggregat zur Verstellung der relativen Winkellage zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement eines Nockenwellenverstellers, woraus sich die zuvor genannten Vorteile ergeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der gesamten Beschreibung. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relative Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche abweichend von den gewählten Rückbeziehungen ist ebenfalls möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, wie in separaten Zeichnungsfiguren dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers schematisch dargestellt ist. Es zeigen:
1 einen Nockenwellenversteller im Querschnitt in einer Neutral- oder Mittelstellung;
2 den Nockenwellenversteller gemäß 1 in einer ersten Endstellung und
3 den Nockenwellenversteller gemäß 1 in einer zweiten Endstellung.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die Figuren zeigen einen Einsatz eines Muskels 1 für einen Nockenwellenversteller 2, bei dem eine rotatorische Stellbewegung zwischen einem Antriebselement 3 und einem Abtriebselement 4 erfolgt. Die Erfindung ist entsprechend übertragbar auf beliebige Stellbewegungen, insbesondere axiale Stellbewegungen.
Für das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel ist das Abtriebselement 4 fest mit einer nicht dargestellten Nockenwelle verbunden, beispielsweise über eine zentrale Schraube, die sich durch eine zentrale Bohrung 5 des Abtriebselements 4 erstreckt.
Das Antriebselement 3 besitzt im Bereich der äußeren Mantelfläche eine Antriebsverzahnung 6, welche mit einem Zugmittel, beispielsweise einem Riemen oder einer Kette, kämmt, das von einer Kurbelwelle angetrieben wird.
Das Antriebselement 3 besitzt eine innere zylindrische Mantelfläche 7 sowie mindestens einen sich radial von der Mantelfläche 7 nach innen erstreckenden Flügel 8, der gegenüberliegende, für Stellbewegungen mit unterschiedlichem Richtungssinn zuständige Wirkflächen 9, 10 aufweist, die ungefähr radial verlaufen und quer zur Umfangsrichtung 11 orientiert sind.
Das Abtriebselement 4 besitzt eine äußere zylindrische Mantelfläche 12, die konzentrisch zur Mantelfläche 7 angeordnet ist. Radial nach außen von der Mantelfläche 12 erstreckt sich mindestens ein Flügel 13, der gegenüberliegende, für Stellbewegungen mit unterschiedlichem Richtungssinn zuständige Wirkflächen 14, 15 besitzt, die ungefähr radial und quer zur Umfangsrichtung 11 orientiert sind.
Antriebselement 3 und Abtriebselement 4 sind relativ zu einer vertikal zur Zeichenebene gemäß 1 orientierten Längsachse verdrehbar gegeneinander gelagert. Hierzu kann eine geeignete Gleit- oder Wälzlagerung zwischen den Elementen 3, 4 vorgesehen sein. Eine derartiger Lagerung kann außerhalb des dargestellten Querschnitts erfolgen und/oder im Bereich einer innenliegenden Stirnfläche des Flügels 8 mit der Mantelfläche 12 des Abtriebselements 4 und/oder einer außenliegenden Stirnfläche des Flügels 13 und der inneren Mantelfläche 7 des Antriebselements 3. Eine Abdichtung der vorgenannten Bereiche ist erfindungsgemäß nicht erforderlich.
Eine Begrenzung der relativen Verdrehung des Antriebselements 3 gegenüber dem Abtriebselement 4 erfolgt durch Anschläge 16, 17, zwischen denen der Flügel 8 in Umfangsrichtung aufgenommen ist und an die für ein Erreichen einer Endstellung der Flügel 8 zur Anlage kommt.
Der Muskel 1 ist gemäß 1 als Schlauch 18 ausgebildet. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist der Schlauch 18 ungefähr halbkreisringförmig und erstreckt sich in Umfangsrichtung 11 und damit konzentrisch zu den Mantelflächen 7, 12. Ein Endbereich 20 des Schlauches 18 stützt sich an der Wirkfläche 9 ab, während sich der gegenüberliegende Endbereich 21 des Schlauches 18 an der Wirkfläche 14 abstützt. Entsprechend stützt sich an den Wirkflächen 10, 15 ein weiterer Schlauch 19 ab. Die Endbereiche 20, 21 können so mit den Flügeln 8, 13 verbunden sein, dass das Druckmittel unmittelbar auf die Wirkflächen 9, 10, 14, 15 wirkt. Beispielsweise kann der Flügel 13 über einen in Umfangsrichtung 11 orientierten Rohransatz verfügen, auf den der Schlauch 18, 19 aufgeschoben ist, wobei eine Sicherung über eine Verklebung, eine Schelle o. ä. erfolgen kann. Alternativ kann der Schlauch 18, 19 in den Endbereichen 20, 21 geschlossen sein und über geeignete mechanische Befestigungsmittel mit den Flügeln 8, 13 verbunden sein.
Radial außenliegend ist zwischen dem Schlauch 18, 19 und der Mantelfläche 7 ein radialer Spalt 22 gebildet. Innenliegend von dem Schlauch 18, 19 ist ein weiterer radialer Spalt 23 zwischen Schlauch 18, 19 und der Mantelfläche 12 gebildet.
2 zeigt den Nockenwellenversteller 2 bei aus der Neutralstellung gemäß 1 veränderter Stellung, nämlich in einer ersten Endstellung. Durch geeignete Beaufschlagung mit Druckmittel ist der Schlauch 18 verlängert, während der Schlauch 19 verkürzt ist. Der Flügel 8 kommt zur Anlage an dem Anschlag 17. Der Schlauch 18 bildet radial innenliegend eine Kontaktfläche 24 mit der Mantelfläche 12 aus und besitzt u. U. einen verringerten Querschnitt. Der Querschnitt des Schlauches 19 ist vergrößert. Der Schlauch 19 kommt im Bereich einer Kontaktfläche 25 innenliegend zur Anlage an die Mantelfläche 24 und außenliegend im Bereich einer Kontaktfläche 26 an der äußeren Mantelfläche 7.
3 zeigt den Nockenwellenversteller 2 in einer zweiten Endstellung, für die der Flügel 8 zur Anlage an den Anschlag 16 kommt. Für diese Endstellung ist der Schlauch 18 gegenüber der Neutralstellung gemäß 1 verkürzt und besitzt einen vergrößerten Querschnitt, zumindest in radialer Richtung, während der Schlauch 19 einen verringerten Querschnitt besitzt und länger ausgebildet ist als in der Neutralstellung gemäß 1. Der Schlauch 18 kommt sowohl radial innenliegend als auch außenliegend zur Anlage an Kontaktflächen 25, 26 der Mantelflächen 7, 12, während der Schlauch 19 lediglich radial innenliegend eine Kontaktfläche 24 mit der Mantelfläche 12 ausbildet.

1: Muskel
2: Nockenwellenversteller
3: Antriebselement
4: Abtriebselement
5: Bohrung
6: Antriebsverzahnung
7: Innere Mantelfläche
8: Flügel
9: Wirkfläche
10: Wirkfläche
11: Umfangsrichtung
12: Äußere Mantelfläche
13: Flügel
14: Wirkfläche
15: Wirkfläche
16: Anschlag
17: Anschlag
18: Schlauch
19: Schlauch
20: Endbereich
21: Endbereich
22: Spalt
23: Spalt
24: Kontaktfläche
25: Kontaktfläche
26: Kontaktfläche

Claims

Nockenwellenversteller (2) für eine Brennkraftmaschine a) mit einem Antriebselement (3), welches in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle steht, und b) einem Abtriebselement (4), welches in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle steht, wobei c) über ein Druckmittel der Abstand von einer ersten Wirkfläche (9; 10) des Druckmittels von einer zweiten Wirkfläche (14; 15) des Druckmittels veränderbar ist und d) nach Maßgabe der Veränderung des Abstandes der Wirkflächen (9–14; 10–15) die Winkellage zwischen Antriebselement (3) und Abtriebselement (4) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass e) zwischen die Wirkflächen (9, 10, 14, 15) mindestens ein durch das Druckmittel betätigter Muskel (1) zwischengeschaltet ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Muskel (1) in Abhängigkeit der Beaufschlagung mit dem Druckmittel einen axialen Abstand der Wirkflächen (9–14; 10–15) verändert.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Muskel (1) in Abhängigkeit der Beaufschlagung mit dem Druckmittel Abstand der Wirkflächen (9–14; 10–15) in eine Umfangsrichtung (11) verändert.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Muskel (1) als ein Schlauch (18, 19) ausgebildet ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schlauch (18, 19) über einen Teilumfang des Nockenwellenverstellers (2) erstreckt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schlauch (18, 19) zwischen einer äußeren teilzylindrischen Mantelfläche (12) des Antriebselementes (3) oder des Abtriebselementes (4) und einer inneren teilzylindrischen Mantelfläche (7) des anderen der vorgenannten Elemente (3; 4) erstreckt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einer Mantelfläche (7; 12) und dem Schlauch (18; 19) zumindest in einer Neutralstellung des Nockenwellenverstellers (2) ein radialer Spalt (22, 23) vorgesehen ist.
Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Muskel (1) oder Schlauch (18, 19) und ein mit dem Muskel (1) oder Schlauch (18, 19) eine Kontaktfläche (24, 25, 26) ausbildendes benachbartes Bauteil (Antriebselement 3, Abtriebselement 4) mindestens ein in Bewegungsrichtung des Muskels (1) oder Schlauches (18, 19) wirksames Gleitelement zwischengeschaltet ist.
Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sperrelement vorgesehen ist, mittels dessen die relative Winkellage zwischen Antriebselement (3) und Abtriebselement (4) festsetzbar ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Schlauch (18, 19) ein Innenkörper erstreckt.
Verwendung eines mit einem Druckmittel betätigten Muskels als Stellaggregat für einen Nockenwellenversteller.