DE102005024242A1

DE102005024242A1 - Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005024242A1
Application number: DE200510024242
Authority: DE
Inventors: Olaf Boese
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2025-05-24
Also published as: WO2006125541A1; DE102005024242B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebselement (2), einem koaxial dazu angeordneten Abtriebselement (3), wobei die beiden Bauteile zueinander drehbar montiert sind und mittels einer Verriegelungseinrichtung (30) mechanisch miteinander verbindbar sind. Die Verriegelung der beiden Bauteile kann mittels Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungseinrichtung gelöst werden. Es wird eine Ausführungsform vorgeschlagen, in der Druckmittel nur dann zur Verriegelungseinrichtung (30) geleitet wird, wenn sich die Vorrichtung (1) in der Verriegelungsstellung befindet. Des Weiteren soll der Druckmittelkanal kostenneutral und funktionssicher ausgebildet werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine.

In Brennkraftmaschinen werden zur Betätigung der Gaswechselventile Nockenwellen eingesetzt. Nockenwellen sind in der Brennkraftmaschine derart angebracht, dass auf ihnen angebrachte Nocken an Nockenfolgern, beispielsweise Tassenstößeln, Schlepphebeln oder Schwinghebeln, anliegen. Wird eine Nockenwelle in Drehung versetzt, so wälzen die Nocken auf den Nockenfolgern ab, die wiederum die Gaswechselventile betätigen. Durch die Lage und die Form der Nocken sind somit sowohl die Öffnungsdauer als auch die Öffnungsamplitude aber auch die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile festgelegt.

Moderne Motorkonzepte gehen dahin, den Ventiltrieb variabel auszulegen. Einerseits sollen Ventilhub und Ventilöffnungsdauer variabel gestaltbar sein, bis hin zur kompletten Abschaltung einzelner Zylinder. Dafür sind Konzepte wie schaltbare Nockenfolger oder elektrohydraulische oder elektrische Ventilbetätigungen vorgesehen. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, während des Betriebs der Brennkraftmaschine Einfluss auf die Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile nehmen zu können. Dabei ist es insbesondere wünschenswert auf die Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der Einlass- bzw. Auslassventile getrennt Einfluss nehmen zu können, um beispielsweise gezielt eine definierte Ventilüberschneidung einzustellen. Durch die Einstellung der Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der Gaswechselventile in Abhängigkeit vom aktuellen Kennfeldbereich des Motors, beispielsweise von der aktuellen Drehzahl bzw. der aktuellen Last, können der spezifische Treibstoffverbrauch gesenkt, das Abgasverhalten positiv beeinflusst, der Motorwirkungsgrad, das Maximaldrehmoment und die Maximalleistung erhöht werden.

Die beschriebene Variabilität der Ventilsteuerzeiten wird durch eine relative Änderung der Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle erreicht. Dabei steht die Nockenwelle meist über einen Ketten-, Riemen-, Zahnradtrieb oder gleichwirkende Antriebskonzepte in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle. Zwischen dem von der Kurbelwelle angetriebenen Ketten-, Riemen- oder Zahnradtrieb und der Nockenwelle ist eine Vorrichtung zur Änderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, im folgenden auch Nockenwellenversteller genannt, angebracht, die das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle überträgt. Dabei ist diese Vorrichtung derart ausgebildet, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine die Phasenlage zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle sicher gehalten und, wenn gewünscht, die Nockenwelle in einem gewissen Winkelbereich gegenüber der Kurbelwelle verdreht werden kann.

Riemengetriebene Nockenwellenversteller sind in der Regel außerhalb des Zylinderkopfes angeordnet. Dabei ist zu beachten, dass der Nockenwellenversteller komplett gegenüber der Umgebung abgedichtet sein muss, um eine Leckage von Motoröl in den Motorraum zu verhindern. Etwaig auftretendes Leckageöl muss aufgefangen und in den Zylinderkopf zurückgeleitet werden.

In Brennkraftmaschinen mit je einer Nockenwelle für die Einlass- und die Auslassventile können diese mit je einem Nockenwellenversteller ausgerüstet werden. Dadurch können die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile zeitlich relativ zueinander verschoben und die Ventilüberschneidungen gezielt eingestellt werden.

Der Sitz moderner Nockenwellenversteller befindet sich meist am antriebsseitigen Ende der Nockenwelle. Der Nockenwellenversteller kann aber auch auf einer Zwischenwelle, einem nicht rotierenden Bauteil oder der Kurbelwelle angeordnet sein. Er besteht aus einem von der Kurbelwelle angetriebenen, eine feste Phasenbeziehung zu dieser haltenden Antriebsrad, einem in Antriebsverbindung mit der Nockenwelle stehenden Abtriebsteil und einem das Drehmoment vom Antriebsrad auf das Abtriebsteil übertragenden Verstellmechanismus. Das Antriebsrad kann im Fall eines nicht an der Kurbelwelle angeordneten Nockenwellenverstellers als Ketten-, Riemen- oder Zahnrad ausgeführt sein und wird mittels eines Ketten-, eines Riemen- oder eines Zahnradtriebs von der Kurbelwelle angetrieben. Der Verstellmechanismus kann elektrisch (mittels eines angetriebenen Dreiwellengetriebes), hydraulisch oder pneumatisch betrieben werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform hydraulischer Nockenwellenversteller ist der so genannte Rotationskolbenversteller. In diesem ist das Antriebsrad drehfest mit einem Stator verbunden. Der Stator und ein Abtriebselement sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei das Abtriebselement kraft-, form- oder stoffschlüssig, beispielsweise mittels eines Presssitzes, einer Schraub- oder Schweißverbindung mit einer Nockenwelle, einer Verlängerung der Nockenwelle oder einer Zwischenwelle verbunden ist. Im Stator sind mehrere, in Umfangsrichtung beabstandete Hohlräume ausgebildet, die sich ausgehend vom Abtriebselement radial nach außen erstrecken. Die Hohlräume sind in axialer Richtung durch Seitendeckel druckdicht begrenzt. In jeden dieser Hohlräume erstreckt sich ein mit dem Abtriebselement verbundener Flügel, der jeden Hohlraum in zwei Druckkammern teilt. Durch gezieltes Verbinden der einzelnen Druckkammern mit einer Druckmittelpumpe bzw. mit einem Tank kann die Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle eingestellt bzw. gehalten werden.

Zur Steuerung des Nockenwellenverstellers erfassen Sensoren die Kenndaten des Motors, wie beispielsweise den Lastzustand und die Drehzahl. Diese Daten werden einer elektronischen Kontrolleinheit zugeführt, die nach Vergleich der Daten mit einem Kenndatenfeld der Brennkraftmaschine den Zu- und den Abfluss von Druckmittel zu den verschiedenen Druckkammern steuert.

Um die Phasenlage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle zu verstellen wird in hydraulischen Nockenwellenverstellern eine der zwei gegeneinander wirkenden Druckkammern eines Hohlraums mit einer Druckmittelpumpe und die andere mit dem Tank verbunden. Dadurch wird durch die Druckbeaufschlagung der einen Kammer und durch die Druckentlastung der anderen Kammer eine Verschiebung des Flügels und damit direkt eine Verdrehung der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt. Um die Phasenlage zu halten werden beide Druckkammern entweder mit der Druckmittelpumpe verbunden oder sowohl von der Druckmittelpumpe als auch vom Tank getrennt.

Die Steuerung der Druckmittelströme zu bzw. von den Druckkammern erfolgt mittels eines Steuerventils, meist ein 4/3-Proportionalventil. Ein Ventilgehäuse ist mit je einem Anschluss für die Druckkammern (Arbeitsanschluss), einem Anschluss zur Druckmittelpumpe und mindestens einem Anschluss zu einem Tank versehen. Innerhalb des im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuses ist ein axial verschiebbarer Steuerkolben angeordnet. Der Steuerkolben kann mittels eines elektromagnetischen Stellgliedes entgegen der Federkraft eines Federelements axial in jede Position zwischen zwei definierte Endstellungen gebracht werden. Der Steuerkolben ist weiterhin mit Ringnuten und Steuerkanten versehen, wodurch die einzelnen Druckkammern wahlweise mit der Druckmittelpumpe oder dem Tank verbunden werden können. Ebenso kann eine Stellung des Steuerkolbens vorgesehen sein, in der die Druckkammern sowohl von der Druckmittelpumpe als auch vom Druckmitteltank getrennt sind.

Aus der US 5,836,277 ist eine derartige Vorrichtung bekannt. Dabei handelt es sich um eine Vorrichtung in Rotationskolbenbauart. Ein Antriebselement ist drehbar auf einem drehfest mit einer Nockenwelle verbundenen Abtriebselement gelagert. Das Antriebselement ist mit zum Abtriebselement offenen Ausnehmungen ausgebildet. In axialer Richtung der Vorrichtung sind Deckel vorgesehen, welche die Ausnehmungen in axialer Richtung dichtend begrenzen. Die Ausnehmungen sind durch das Antriebselement, das Abtriebselement und die Deckel druckdicht abgeschlossen und bilden somit Druckräume aus. An der Außenmantelfläche des Abtriebselements sind Flügel angeordnet, welche sich in die Ausnehmungen erstrecken. Die Flügel sind derart ausgebildet, dass diese die Druckräume in jeweils zwei gegeneinander wirkende Druckkammern teilen. Durch Zu- bzw. Ableiten von Druckmittel zu bzw. von den Druckkammern kann die Phasenlage des Abtriebselement zum Antriebselement und damit der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle wahlweise gehalten oder verstellt werden. Zu diesem Zweck ist eine Einrichtung zur Druckmittelversorgung mit Druckmittelleitungen und einem Steuerventil vorgesehen.

Des Weiteren ist eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen, welche aus einem Verriegelungsstift und einer Einriegelöffnung besteht. Der Verriegelungsstift ist innerhalb einer Ausnehmung des Antriebselements angeordnet und wird mittels einer Feder in radialer Richtung nach innen, in Richtung des Abtriebselements gedrängt. Befindet sich das Abtriebselement in einer definierten Verriegelungsstellung relativ zum Antriebselement, so fluchten die Ausnehmung und die Einriegelöffnung, wodurch das Verriegelungselement, getrieben von der Feder, in die Einriegelöffnung eingreift. Dadurch ist eine starre mechanische Verbindung zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement hergestellt.

Um diese Verbindung zu lösen, ist vorgesehen der Einriegelöffnung Druckmittel zuzuführen, welches den Verriegelungsstift gegen die Kraft der Feder in die Ausnehmung zurückdrängt.

Es werden mehrere Ausführungen offenbart um der Einriegelöffnung Druckmittel zuzuführen. Dabei soll der Einriegelöffnung nur dann Druckmittel zugeführt werden, wenn sich das Abtriebselement relativ zum Antriebselement in der Verriegelungsstellung befindet.

In einer ersten Ausführungsform ist dies durch eine am Antriebselement ausgebildete Nut, welche einerseits mit einer Öffnung in der Nockenwelle und andererseits mit einer Bohrung im Abtriebselement realisiert. Wird das Abtriebselement, und damit die Nockenwelle, relativ zum Antriebselement aus der Verriegelungsstellung verdreht kommuniziert die Nut weder mit der Bohrung noch mit der Öffnung. Somit ist die Druckmittelzufuhr zur Einriegelöffnung unterbrochen. Nachteilig wirkt sich in dieser Ausführungsform aus, dass das Druckmittel über zwei Verbindungen übertragen wird, wodurch erhöhte Fertigungsgenauigkeit erforderlich ist und die Toleranzkette wächst.

In einer zweiten Ausführungsform ist der am Abtriebselement ausgebildeten Einriegelöffnung eine ebenfalls am Abtriebselement ausgebildete Nut vorgelagert. Diese Nut kommuniziert einerseits mit der Einriegelöffnung. Das andere Ende der Nut kommuniziert mit einer Druckkammer, wobei diese Verbindung nur dann hergestellt ist, wenn sich das Abtriebselement relativ zum Antriebselement in der Verriegelungsstellung befindet. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist der Umstand, dass die Einriegelöffnung über die Nut mit der Druckkammer kommuniziert, aus welcher Druckmittel abgeführt wird, wenn sich das Abtriebselement relativ zum Antriebselement aus der Verriegelungsstellung bewegt. Dies kann zu ungewolltem Einriegeln des Verriegelungsstiftes führen.

In einer dritten Ausführungsform ist die Druckmittelverbindung über zwei axiale Druckmittelkanäle im Abtriebselement und einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Druckmittelkanal im Antriebselement realisiert. Durch diese Vielzahl der zu verbindenden Kanäle wird die Komplexität des Systems und damit die Herstellungskosten der Bauteile unnötig erhöht.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einer Verriegelungsvorrichtung vorzuschlagen, wobei die Entriegelung mittels Druckmittelbeaufschlagung der Kulisse der Verriegelungsvorrichtung erreicht werden kann. Dabei soll gewährleistet sein, dass der Entriegelvorgang funktionssicher erfolgt, wobei Druckmittelfluss zu bzw. von der Kulisse und dem Verriegelungsstift nur dann erfolgen soll, wenn sich das Abtriebselement in Verriegelungsstellung relativ zum Antriebselement befindet. Des Weiteren soll die Druckmittelzufuhr zu bzw. Abfuhr von der Kulisse und dem Verriegelungsstift mittels einer möglichst einfachen, ohne Mehrkosten zu fertigenden Struktur erreicht werden. In diesem Zusammenhang wird angestrebt, die Anzahl der Druckmittelübertritte zwischen zueinander verdrehbaren Bauteilen zu minimieren, um die Toleranzkette auf ein Minimum zu beschränken und somit die Funktionssicherheit bei geringen Herstellungskosten zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebselement, welches mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung steht, mit einem Abtriebselement, welche mit einer Nockenwelle in Antriebsverbindung steht, wobei zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement mindestens ein Druckraum ausgebildet ist, wobei jeder Druckraum durch einen drehfest am Abtriebselement angeordneten oder ausgebildeten Flügel in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern geteilt wird, mit ersten und zweiten Druckmittelleitungen, wobei mittels der ersten Druckmittelleitungen Druckmittel zu den ersten Druckkammern geleitet, bzw. aus diesen abgeführt werden kann und wobei mittels der zweiten Druckmittelleitungen Druckmittel zu den zweiten Druckkammern geleitet, bzw. aus diesen abgeführt werden kann, und mit einer Verriegelungsvorrichtung mit einer am Abtriebselement oder dem Antriebselement ausgebildeten Aufnahme, einer an dem anderen Bauteil ausgebildeten Kulisse, einem in der Aufnahme angeord neten Verriegelungsstift und einer Feder, welche den Verriegelungsstift in Richtung des Bauteils drängt, an dem die Kulisse ausgebildet ist, ausgeführt ist, wobei der Verriegelungsstift bei einer definierten Verriegelungsstellung des Abtriebselements relativ zum Antriebselement in die Kulisse eingreift, wobei der Verriegelungsstift durch Druckmittelbeaufschlagung der Kulisse in die Aufnahme zurückgedrängt werden kann, wobei zumindest eine Druckmittelverbindung zwischen der Kulisse und der Druckkammer oder der dazugehörigen Druckmittelleitung, welche mit Druckmittel beaufschlagt werden um das Abtriebselement aus der Verrieglungsstellung herauszudrehen, vorgesehen ist, wobei jede Druckmittelverbindung mittels genau eines Druckmittelkanals realisiert ist, wobei der Druckmittelkanal einerseits mit der Druckkammer oder der Druckmittelleitung und andererseits mit der Kulisse verbunden ist, wobei eine der beiden Verbindungen in jeder Stellung des Abtriebselements zum Antriebselement hergestellt ist und wobei die andere Verbindung und die Verbindung zwischen dem Druckmittelkanal und dem Verriegelungsstift nur dann hergestellt ist, wenn sich das Abtriebselement relativ zum Antriebselement in der Verriegelungsstellung befindet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebselement, welches mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung steht, mit einem Abtriebselement, welche mit einer Nockenwelle in Antriebsverbindung steht, wobei zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement mindestens ein Druckraum ausgebildet ist, wobei jeder Druckraum durch einen drehfest am Abtriebselement angeordneten oder einteilig mit diesem ausgebildeten Flügel in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern geteilt wird, mit am Abtriebselement ausgebildeten ersten und zweiten Druckmittelleitungen, wobei mittels der ersten Druckmittelleitungen Druckmittel zu den ersten Druckkammern geleitet, bzw. aus diesen abgeführt werden kann und wobei mittels der zweiten Druckmittelleitungen Druckmittel zu den zweiten Druckkammern geleitet, bzw. aus diesen abgeführt werden kann, und mit einer Verriegelungsvorrichtung mit einer am Abtriebselement ausgebildeten Aufnahme, einer am Antriebselement ausgebildeten Kulisse, einem in der Aufnahme angeordneten Verriegelungsstift und einer Feder, welche den Verriegelungsstift in Richtung des Antriebselements drängt, ausgebildet ist, wobei der Verriegelungsstift bei einer definierten Verriegelungsstellung des Abtriebselements relativ zum Antriebselement in die Kulisse eingreift, wobei der Verriegelungsstift durch Druckmittelbeaufschlagung der Kulisse in die Aufnahme zurückgedrängt werden kann, wobei am Abtriebselement mindestens ein Druckmittelkanal ausgebildet ist, der in jeder Stellung des Abtriebselements relativ zum Antriebselement in eine Druckkammer oder eine Druckmittelleitung mündet und nur dann in die Kulisse mündet und nur dann den Verriegelungsstift mit Druckmittel beaufschlagt, wenn sich das Abtriebselement relativ zum Antriebselement in der Verriegelungsstellung befindet.

Durch eine derartige Ausbildung der Vorrichtungen wird erreicht, dass die Kulisse und damit eine Stirnfläche des Verriegelungsstiftes nur dann mit Druckmittel beaufschlagt wird, wenn sich das Abtriebselement relativ zum Antriebselement in der Verriegelungsstellung befindet. In dieser Stellung stehen sich der Verriegelungsstift und eine Einriegelöffnung der Kulisse direkt gegenüber. Ist der von einer Druckmittelpumpe bereitgestellte Systemdruck nicht ausreichend, so wird der Verriegelungsstift mittels der Feder in die Kulisse gedrängt, wodurch eine direkte mechanische Verbindung zwischen Abtriebselement und Antriebselement hergestellt ist. Eine derartige Verriegelung kann beispielsweise während der Startphase der Brennkraftmaschine oder während deren Leerlaufphasen auftreten. In diesen Betriebsphasen kann der von der Druckmittelpumpe gelieferte Systemdruck zu niedrig sein, um die Vorrichtung funktionssicher zu betreiben. Die mechanische Verrieglung verhindert ein ungewolltes Schwingen des Abtriebselements relativ zum Antriebselement, wodurch die Brennkraftmaschine in einem definierten, für den Betrieb der Brennkraftmaschine geeigneten Zustand gehalten wird.

Durch die Trennung der Verbindung zwischen druckführenden Komponenten, wie beispielsweise einer Druckkammer oder einer Druckmittelleitung, und der Kulisse außerhalb der Verriegelungsstellung erwachsen mehrere Vorteile. Zum einen wird die interne und externe Leckage verringert, da das druckbeaufschlagte Volumen reduziert wird.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass der Verriegelungsstift außerhalb der Verriegelungsstellung vom Druckmittelsystem getrennt ist. Druckspitzen, welche durch die auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomente des Ventieltriebs entstehen, werden nicht auf den Verriegelungsstift übertragen. Dadurch wird dieser nicht in Schwingungen versetzt und somit Geräuschentwicklung und Verschleiß vermieden.

Durch die Versorgung der Kulisse mit Druckmittel mittels eines einzigen Druckmittelkanals kann die Vorrichtung besonders kostengünstig hergestellt werden. Im Idealfall fallen keine zusätzlichen Kosten an. Dies ist besonders in einer Ausführungsform der Fall, in der der Druckmittelkanal als eine Nut ausgeführt ist, welche in einer äußeren Fläche des Abtriebselements ausgebildet ist. Das Abtriebselement ist üblicherweise als Sinterbauteil ausgeführt. Die Nut kann in diesem Fall kostenneutral durch eine kleine Modifikation des Formgebungswerkzeuges berücksichtigt werden.

Um eine Verbindung zwischen der Kulisse und einem druckführenden Bauteil herzustellen, welche automatisch unterbrochen wird, wenn sich das Abtriebselement relativ zum Antriebselement aus der Verriegelungsstellung bewegt, ist es notwendig sowohl am Abtriebselement als auch am Antriebselement druckbeaufschlagbare Strukturen auszubilden. Dabei ist zu beachten, dass diese Strukturen nur dann miteinander kommunizieren, wenn sich die Vorrichtung in der Verriegelungsstellung befindet. Die Strukturen müssen zu diesem Zweck sehr genau zueinander positioniert werden. Mit jedem Übertritt von Druckmittel von einer auf einem ersten Bauteil ausgebildeten Struktur auf eine weitere auf dem anderen Bauteil ausgebildete Struktur, erhöht sich die Toleranzkette und damit die Komplexität und die Herstellungskosten der Vorrichtung. Durch die Verwendung eines einzigen Druckmittelkanals, welcher direkt in die am anderen Bauteil ausgebildete Kulisse mündet, wird die Komplexität der Vorrichtung auf ein Minimum, nämlich genau einen Übertritt, beschränkt.

In der Vorliegenden Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass sich die Vorrichtung in der Verriegelungsstellung befindet, wenn sich das Ab triebselement relativ zum Antriebselement in einer maximalen Früh- oder einer maximalen Spätstellung befindet. In beiden Fällen hat eine der Druckkammer ein maximales Volumen und die andere Druckkammer ein minimales Volumen erreicht. Um das Abtriebselement relativ zum Antriebselement aus dieser Verriegelungsstellung herauszudrehen, muss die Druckkammer mit dem kleineren Volumen mit Druckmittel beaufschlagt werden. Durch die Verbindung der Kulisse mit dieser Druckkammer oder der Druckmittelleitung, welche dieser Druckkammer Druckmittel zuführt, ist gewährleistet, dass der Verrieglungsstift vor der Verdrehung in die Aufnahme zurückgedrängt und sicher gehalten wird. Ein ungewolltes Einriegeln tritt nicht auf.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Stator des Antriebselements als ein spanlos umgeformtes Blechteil ausgebildet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Kulisse an einer Dichtscheibe des Antriebselements ausgebildet ist. Die Ausführung des Stators als spanlos umgeformtes Blechteil führt im Vergleich zu den sonst üblichen massiv ausgebildeten Statoren zu einer Reduzierung des Gewichts der Vorrichtung und damit zu einer Verringerung des Treibstoffverbrauchs. Des Weiteren ergeben sich dadurch Vorteile in der Herstellung, wie höhere Taktraten, was zu einer Kostenreduzierung bei der Herstellung der Vorrichtung führt. Gleiches gilt für die Ausbildung der Kulisse an einer zwischen einem Gehäuse und dem Stator angeordneten Dichtscheibe. Die Kulisse kann in diesem Fall kostenneutral während des Herstellungsprozesses als Aussparung in der Dichtscheibe ausgebildet werden.

Des Weiteren können mehrere Druckmittelverbindungen mit jeweils einem Druckmittelkanal vorgesehen sein, wobei jede Druckmittelverbindung die Kulisse mit einer anderen Druckkammer verbindet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Kulisse aus einer Mündungsöffnung pro Druckmittelkanal und einer Einriegelöffnung für den Verriegelungsstift zusammensetzt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Mündungsöffnungen und die Einriegelöffnung mit einem Ringraum kommunizieren, welcher sich radial innerhalb der Dichtscheibe an die Kulisse anschließt. In diesem Fall wird der Ringraum nur dann mit Druckmittel beaufschlagt, wenn sich das Abtriebselement relativ zum Antriebselement in der Verrieglungsstellung befindet. Dadurch werden etwaige vorhandene Schweißverbindungen entlastet und die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht.

Der Druckmittelkanal kann als Nut an einer Oberfläche des Bauteils ausgeführt sein, an welchem die Aufnahme ausgebildet ist. Alternativ kann auch vorgesehen sein den Druckmittelkanal als Bohrung auszuführen. Diese Strukturen können während des Formgebunsprozesses kostenneutral an dem jeweiligen Bauteil ausgebildet werden. Im dem Fall, dass der Druckmittelkanal am Abtriebselement ausgebildet und dieses als Sinterbauteil ausgeführt ist, kann dieser durch eine Modifikation des Formgebungswerkzeuges besonders leicht berücksichtigt werden. Unter einer Bohrung ist in diesem Fall eine Öffnung zu verstehen, welche die Druckmittelleitung mit der Kulisse verbindet.

Der Verriegelungsstift greift in einer bevorzugten Ausführungsform in axialer Richtung in die Kulisse ein. Im Vergleich zu den in radialer Richtung in die Kulisse einriegelnden Verriegelungsstiften entstehen hier keine Probleme durch Zentrifugalkräfte der mit hohen Drehzahlen rotierenden Vorrichtung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
1a nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verriegelungsstellung aus 1 entlang der Linie II-II,
3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung analog 2, außerhalb der Verriegelungsstellung,
4 eine Draufsicht auf eine Stirnseite des Abtriebselements,
5 eine Draufsicht auf eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung analog 2.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In 1a ist eine Brennkraftmaschine 100 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 101 sitzender Kolben 102 in einem Zylinder 103 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 101 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 104 bzw. 105 mit einer Einlassnockenwelle 106 bzw. Auslassnockenwelle 107 in Verbindung, wobei eine erste und eine zweite Vorrichtung 1 für eine Relativdrehung zwischen Kurbelwelle 101 und Nockenwellen 106, 107 sorgen können. Nocken 108, 109 der Nockenwellen 106, 107 betätigen ein Einlassgaswechselventil 110 bzw. das Auslassgaswechselventil 111. Ebenso kann vorgesehen sein nur eine der Nockenwellen 106, 107 mit einer Vorrichtung 1 auszustatten, oder nur eine Nockenwelle 106, 107 vorzusehen, welche mit einer Vorrichtung 1 versehen ist.
Die 1 bis 3 zeigen eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine. In den 1 und 2 ist die Vorrichtung in Verriegelungsstellung dargestellt, während sich die Vorrichtung in 3 außerhalb dieser Stellung befindet. Die 2 und 3 zeigen eine Draufsicht auf eine Dichtscheibe 12, wobei hinter der Dichtscheibe 12 liegende Bauteile durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Eine Stellvorrichtung 1a besteht im Wesentlichen aus einem Antriebselement 2 und einem konzentrisch dazu angeordneten Abtriebselement 3. Das Antriebselement 2 besteht aus einem Sta tor 2a, einem Antriebsrad 24, einem Gehäuse 11 und zwei Dichtscheiben 12. Diese Bauteile sind drehfest miteinander verbunden.
Das Abtriebselement 3 besteht aus einer Radnabe 4, an deren Außenumfang axial verlaufende Flügelnuten 5 ausgebildet sind, und fünf Flügeln 6, welche in den Flügelnuten 5 angeordnet sind und sich radial nach außen erstrecken. Weiterhin ist das Abtriebselement 3 mit einer gestuften Zentralbohrung 4a versehen, in die eine Nockenwelle 4b eingreift. Diese ist in der dargestellten Ausführungsform mittels einer Zentralschraube 4c drehfest mit der Nockenwelle 4b verbunden. Alternativ können auch kraft-, reib-, form-, oder stoffschlüssigen Verbindung in Betracht gezogen werden.
Der Stator 2a ist als dünnwandiges Blechteil ausgebildet, wobei dieser aus inneren Umfangswänden 7 und äußeren Umfangswänden 8 besteht, welche über Seitenwände 9 miteinander verbunden sind. Die inneren und die äußeren Umfangswände 7, 8 erstrecken sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung, wohingegen sich die Seitenwände 9 im Wesentlichen in radialer Richtung erstrecken. Der Stator 2a ist einteilig, mittels eines spanlosen Umformprozesses aus einem Blechrohling hergestellt. Dabei kann vorgesehen sein, diesen mittels eines Tiefziehverfahrens beispielsweise aus einem Stahlblech spanlos zu fertigen. Alternativ kann der Stator aus einem Blechstreifen gebogen werden, wobei die beiden Enden des Blechstreifens im Bereich einer Seitenwand 9 sich einander gegenüberstehen und mittels einer Schweißverbindung miteinander verbunden sind. Die Schweißverbindung kann beispielsweise mittels eines Widerstandsschweißverfahrens hergestellt sein. Über die inneren Umfangswände 7, welche an einer zylindrischen Umfangswand des Abtriebselements 3 anliegen, ist das Antriebselement 2 drehbar auf dem Abtriebselement 3 gelagert. Ausgehend von den inneren Umfangswänden 7 erstrecken sich die Seitenwände 9 im Wesentlichen in radialer Richtung nach außen und gehen in die äußeren Umfangswände 8 über. Durch diesen Aufbau sind mehrere, in der dargestellten Ausführungsform fünf, Druckräume 10 ausgebildet, welche, wie im Folgenden beschrieben, in axialer Richtung von Dichtscheiben 12 druckdicht abgeschlossen werden.
Die Flügel 6 sind derart an der Außenmantelfläche des Abtriebselements 3 angeordnet, dass sich jeweils ein Flügel 6 in einen Druckraum 10 erstreckt. Dabei liegen die Flügel 6 in radialer Richtung an den äußeren Umfangswänden 8 des Antriebselements 2 druckdicht an. Zu diesem Zweck sind in den Flügelnuten 5 Federelemente 13 angeordnet, welche die Flügel 6 radial nach außen drängen. Die Breite der Flügel 6 ist derart ausgeführt, dass die Flügel 6 in axialer Richtung an den Dichtscheiben 12 anliegen. Dadurch wird erreicht, dass jeder Flügel 6 einen Druckraum 10 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 14, 15 teilt.
Der Stator 2a, die Dichtscheiben 12 und das Abtriebselement 3 sind innerhalb eines Gehäuses 11 angeordnet. Das Gehäuse 11 besteht aus einem im Wesentlichen topfförmig ausgebildeten ersten Gehäuseelement 16 und einem scheibenförmigen zweiten Gehäuseelement 17. Die Verbindungsstelle der Gehäuseelemente 16, 17 kann mittels eines Dichtmittels oder mittels abdichtender Fügeverfahren abgedichtet werden. In der dargestellten Ausführungsform ist eine umlaufende Schweißverbindung 16a vorgesehen, mittels welcher das Gehäuse 11 die inneren Bauteile öldicht kapselt.
Das erste Gehäuseelement 16 ist an der nockenwellenzugewandten Seite der Vorrichtung 1 angeordnet. Ein ebener, senkrecht zur axialen Richtung der Vorrichtung 1 stehender Abschnitt eines topförmigen Abschnittes des ersten Gehäuseelements 16, im Folgenden Boden 18 genannt, ist symmetrisch zur Rotationsachse des ersten Gehäuseelements 16 durchgestellt, wobei ein zylindrischer, sich in axialer Richtung erstreckender Abschnitt 19 ausgebildet ist. Der Abschnitt 19 dient zum einen der Aufnahme der Nockenwelle 4b. Zum anderen kann die Außenmantelfläche des zylindrischen Abschnitts 19 im Falle einer riemengetriebenen Vorrichtung 1 als Sitz einer Radialwellendichtung 20 genutzt werden, welche die Vorrichtung 1 gegenüber einem nicht dargestellten Zylinderkopf abdichtet.
Der Innendurchmesser der im Wesentlichen zylindrischen Mantelfläche des topfförmigen Abschnitts des ersten Gehäuseelements 16 ist dem Außendurchmesser der äußeren Umfangswände 8 des Stators 2a angepasst. Dies gewährleistet eine zentrierte Aufnahme des Stators 2a im ersten Gehäuseelement 16. Des Weiteren ist die im Wesentlichen zylinderförmige Mantelfläche des ersten Gehäuseelements 16 mit Einformungen 21 versehen, welche sich zwischen benachbarten äußeren Umfangswänden 8 des Stators 2a radial nach innen erstrecken. Die Einformungen 21 sind derart ausgebildet, dass diese in Umfangsrichtung an den jeweiligen beiden Seitenwänden 9 des Stators 2a anliegen. Dadurch ist zwischen dem Stator 2a und dem Gehäuse 11 eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung hergestellt, wodurch die beiden Bauteile drehfest miteinander verbunden sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass sich die Einformungen 21 bis zu den inneren Umfangswänden 7 des Stators 2a erstrecken, oder dass die Einformungen 21 nur teilweise in diesen Hohlraum eingreifen.
Am nockenwellenabgewandten Ende des ersten Gehäuseelements 16 ist des Weiteren ein sich radial erstreckender Kragen 22 ausgebildet, in dem Bohrungen 23 ausgebildet sind.
Das zweite Gehäuseelement 17 ist koaxial zum ersten Gehäuseelement 16 angeordnet, wobei die Außenumfangsfläche des zweiten Gehäuseelements 17 komplementär zum Kragen 22 des ersten Gehäuseelements 16 ausgebildet ist. Mittels Verbindungsmitteln 24, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Schrauben, sind die beiden Gehäuseelemente 16, 17 mit einem als Riemenrad ausgebildetes Antriebsrad 24 drehfest verbunden. Alternativ können auch kraft- oder stoffschlüssige Verbindungsmethoden vorgesehen sein. Das von der Kurbelwelle auf das Antriebsrad 24 übertragenen Drehmoments, wird auf das Gehäuse 11 und weiterhin über die formschlüssigen Verbindungen zwischen den Einformungen 21 und dem Stator 2a auf diesen übertragen.
Das zweite Gehäuseelement 17 kann, wie in 1 dargestellt mit einer zentralen Öffnung 17a versehen sein. Diese Öffnung 17a dient bei einer Ausführungsform der Vorrichtung 1, in der das Abtriebselement 3 mittels einer Zent ralschraube an der Nockenwelle befestigt wird, als Eingriffsöffnung für ein Werkzeug um die Zentralschraube anzuziehen. In diesem Fall kann die Öffnung 17a nach der Montage der Vorrichtung 1 an der Nockenwelle mittels eines nicht dargestellten Deckels öldicht verschlossen werden. Zu diesem Zweck ist an dem zweiten Gehäuseelement 17 ein Gewinde 17b ausgebildet.
Wie in 1 zu erkennen ist, werden die Druckräume 10 in axialer Richtung von jeweils einer Dichtscheibe 12 druckdicht verschlossen. Der Außenumfang der Dichtscheiben 12 ist der Innenkontur des ersten Gehäuseelements 16 angepasst, wodurch diese drehfest mit dem Gehäuse 11 und damit mit dem Stator 2a verbunden sind. Diese liegen sowohl am Abtriebselement 3 als auch am Stator 2a, zumindest im Bereich der Druckräume, an und werden mittels der Gehäuseelemente 16, 17 gegen den Stator 2a gepresst, wodurch die Druckräume 10 in axialer Richtung druckdicht verschlossen werden.
Die Vorrichtung 1 ist weiterhin mit zwei Gruppen von Druckmittelleitungen 25, 26 versehen, welche ausgehend von der Zentralbohrung 4a des Abtriebselements 3 sich in radialer Richtung nach außen erstrecken. Die ersten Druckmittelleitungen 25 münden dabei in die ersten Druckkammern 14, wohingegen die zweiten Druckmittelleitungen 26 in die zweiten Druckkammern 15 münden. Jede der Druckmittelleitungen 25, 26 kommuniziert mit einem von zwei innerhalb der Nockenwelle 4b ausgebildeten Ringkanälen 25a, 26a, welche mittels einer Hülse 25b voneinander getrennt sind und über ein Nockenwellelager 4c mit einem nicht dargestellten Steuerventil kommunizieren.
Über die Druckmittelleitungen 25, 26 kann wahlweise den ersten oder den zweiten Druckkammern 14, 15 Druckmittel zugeführt oder von diesen abgeleitet werden. Somit kann zwischen den ersten und zweiten Druckkammer 14, 15 ein Druckgefälle aufgebaut werden, wodurch die Flügel 6 in Umfangsrichtung gedrängt werden und somit die relative Phasenlage des Abtriebselements 3 zum Antriebselement 2 wahlweise variabel eingestellt oder gehalten werden kann. Durch die Verstellung der Phasenlage zwischen dem Abtriebselement 3, welches drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist und dem Stator 2a, welcher in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle steht, kann gezielt Einfluss auf die Phasenlage zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle genommen werden und damit die Steuerzeiten der Gaswechselventile relativ zur Stellung der Kurbelwelle beeinflusst werden.
In 2 ist des Weiteren eine Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 27 dargestellt, welche durch einen drehfest mit dem Abtriebselement 3 verbundenen Stift 28 und eine an der Dichtscheibe 12 ausgebildeten Aussparung 29 realisiert ist. Der Stift 28 greift in die Aussparung 29 ein, wobei sich die Aussparung 29 derart in Umfangsrichtung erstreckt, dass der Stift 28 in beiden Extremstellungen des Abtriebselements 3 zum Antriebselement 2 an einer im Wesentlichen radial verlaufenden Wand der Aussparung 29 zum Anliegen kommt. Dadurch wird verhindert, dass die Flügel 6 in den Übergangsbereich zwischen den äußeren Umfangswänden 8 und den Seitenwänden 9 eintauchen. Damit wird verhindert, dass sich die Flügel 6 an den dort ausgebildeten Radien verklemmen.
Bei ungenügender Druckmittelversorgung der Vorrichtung 1, beispielsweise während der Startphase der Brennkraftmaschine oder im Leerlauf, wird das Abtriebselement 3 aufgrund der Wechsel- und Schleppmomente, die die Nockenwelle 4b auf dieses ausübt, unkontrolliert relativ zum Stator 2a bewegt. In einer ersten Phase drängen die Schleppmomente der Nockenwelle das Abtriebselement 3 relativ zum Stator 2a in eine Umfangsrichtung, die entgegengesetzt zur Drehrichtung des Stators 2a liegt, bis diese Bewegung von der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 27 gestoppt wird. Im Folgenden führen die Wechselmomente, die die Nockenwelle auf das Abtriebselement 3 ausübt, zu einem Hin- und Herschwingen des Abtriebselements 3 und damit der Flügel 6 in den Druckräumen 10, bis zumindest eine Gruppe der Druckkammern 14, 15 vollständig mit Druckmittel befüllt ist. Dies führt zu höherem Verschleiß und zu Geräuschentwicklungen in der Vorrichtung 1. Weiterhin oszilliert in dieser Betriebsphase die Phasenlage zwischen Abtriebselement 3 und Stator 2a mit hoher Amplitude, was zu einem unruhigen Betrieb der Brennkraftmaschine führt.
Um dies zu verhindern ist in der Vorrichtung 1 eine Verrieglungseinrichtung 30 vorgesehen. Diese besteht aus einem in einer Aufnahme 34 des Abtriebselements 3 angeordneten Verriegelungsstift 31, der mittels einer Feder 35 in Richtung der nockenwellenabgewandten Dichtscheibe 12 gedrängt wird. An der Dichtscheibe 12 ist eine Kulisse 32 ausgebildet, die aus einer Einriegelöffnung 36 und drei Mündungsöffnungen 37 besteht. In einer Stellung des Abtriebselements 3 zum Antriebselement 2, die der Stellung entspricht, die das Abtriebselement 3 während des Starts der Brennkraftmaschine oder während der Leerlaufphasen einnimmt, steht der Verriegelungsstift 31 der Einriegelöffnung 36 in axialer Richtung direkt gegenüber. Diese Stellung wird im Folgenden als Verriegelungsstellung bezeichnet. In dieser Stellung befindet sich das Abtriebselement 3 relativ zum Antriebselement 2 in einer maximalen Früh- oder einer maximalen Spätposition. Diese Positionen sind dadurch gekennzeichnet, dass der Stift 28 der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 27 in Umfangsrichtung an einer der Begrenzungen der Aussparung 29 anliegt. In dieser Stellung der Vorrichtung wird der Verriegelungsstift 31 mittels der Feder 35 in die Einriegelöffnung 36 gedrängt. Der Verriegefungsstift liegt in diesem Zustand in Umfangsrichtung an der Begrenzung der Einriegelöffnung 36 an, wodurch eine formschlüssige, mechanische Verbindung zwischen dem Abtriebselement 3 und dem Antriebselement 2 hergestellt ist.
Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um den Verrieglungsstift 31 bei ausreichender Versorgung der Vorrichtung 1 mit Druckmittel in die Aufnahme 34 zurückzudrängen und damit die mechanische Verriegelung aufzuheben. In der dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, jede der Mündungsöffnungen 37 der Kulisse 32 über einem Druckmittelkanal 33 mit Druckmittel zu beaufschlagen. Dabei ist vorgesehen, dass die als Nuten 33a ausgeführten Druckmittelkanäle 33 in die zweiten Druckkammern 15 münden, welche mit Druckmittel beaufschlagt werden, um die Vorrichtung 1 aus der Verriegelungsstellung herauszudrehen (in der Darstellung nach 2 gegen den Uhrzeigersinn). Auf Grund der Ausbildung der Druckmittelkanäle 33 an der axialen Seitenfläche des Rotors, kommunizieren diese in jeder Stellung des Abtriebselements 3 relativ zum Antriebselement 2 mit den zweiten Druckkammern 15. In der dargestellten Aus führungsform sind drei Mündungsöffnungen 37 und drei Druckmittelkanäle 33 vorgesehen. Denkbar sind allerdings eine bis fünf Druckmittelkanäle 33 mit der/den korrespondierenden einen bis fünf Mündungsöffnungen 37.
Die Druckmittelkanäle 33 erstrecken sich im Wesentlichen, ausgehend von den zweiten Druckkammern 15 in radialer Richtung nach innen. Befindet sich die Vorrichtung 1 in der Verriegelungsstellung, so kommunizieren die Druckmittelkanäle 33 zusätzlich mit den Mündungsöffnungen 37. Dies ist in 2 dargestellt. Bei ausreichender Versorgung der Vorrichtung 1 mit Druckmittel gelangt dieses über die zweiten Druckkammern 15 über die Druckmittelkanäle 33 und die Mündungsöffnungen 37 in einen Ringraum 38, der wiederum mit der Einriegelöffnung 36 kommuniziert. Daraus resultiert eine Verschiebung des Verrieglungsstiftes 31 in die Aufnahme 34. Gleichzeitig wird das Abtriebselement 3 gegen den Uhrzeigersinn verdreht. Dies ist in 3 dargestellt. Der Verriegelungsstift 31 liegt nun an der nockenwellenabgewandten Dichtscheibe 12 an, wodurch eine Verriegelung des Abtriebselements 3 relativ zum Antriebselement 2 verhindert wird. Gleichzeitig ist die Druckmittelverbindung zwischen den Druckmittelkanälen 33 und den Mündungsöffnungen 37 unterbrochen. Dies führt dazu, dass das Druckmittel nicht mehr in den Ringraum 38 und damit nicht mehr zur Einriegelöffnung 36 gelangen kann, Während des Betriebs der Brennkraftmaschine auf Grund der Nockenwellenwechselmomente entstehende Druckschwankungen können dadurch nicht mehr auf den Verriegelungsstift 31 übertragen werden, wodurch dieser nicht mehr zu Schwingungen angeregt wird. Zusätzlich wird die Schweißverbindung 16a nicht mehr den Druckschwankungen ausgesetzt, wodurch deren Lebensdauer positiv beeinflusst wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass der druckbeaufschlagte Raum verkleinert wird, wodurch die interne und externe Druckmittelleckage verringert wird.
Ebenso denkbar ist natürlich auch der Einsatz der Erfindung in Vorrichtungen 1, deren Stator 2a nicht als dünnwandiges Blechumformteil, sondern als massives Bauteil ausgebildet ist. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Stator 2a aus einem Sinterwerkstoff handeln. Ebenso ist der Einsatz in ketten- oder zahnradgetriebenen Vorrichtungen 1 denkbar.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Diese ist in weiten Teilen identisch zur ersten Ausführungsform, weshalb für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszahlen verwendet werden.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist jeder der Druckmittelkanäle 33 als Bohrung 33a ausgeführt, welche an dem Abtriebselement 3 ausgebildet sind und die Mündungsöffnungen 37 mit der zweiten Druckmittelleitung 26 verbindet, über welche Druckmittel zu den zweiten Druckkammern 15 geführt wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Druckmittelkanäle 33 wiederum derart ausgebildet, dass diese permanent in die ersten Druckmittelleitungen und nur in der Verriegelungsstellung der Vorrichtung 1 in die Mündungsöffnungen 37 münden.
Des Weiteren sind unter den Bohrungen 33b nicht nur Öffnungen zu verstehen, welche durch nachträgliche spanende Bearbeitung ausgebildet wurde, sondern ganz allgemein Verbindungsöffnung zwischen der ersten Druckmittelleitung 25 und der Oberfläche des Abtriebselements 3 gemeint. Diese können bei einem als Sinterbauteil ausgeführten Antriebselement 3 beispielsweise während dessen Formgebungsprozesses durch Berücksichtigung im Formgebungswerkzeug hergestellt werden.

1: Vorrichtung
1a: Stellvorrichtung
2: Antriebselement
2a: Stator
3: Abtriebselement
4: Radnabe
4a: Zentralbohrung
4b: Nockenwelle
4c: Nockenwellelager
5: Flügelnut
6: Flügel
7: innere Umfangswand
8: äußere Umfangswand
9: Seitenwand
10: Druckraum
11: Gehäuse
12: Dichtscheibe
13: Federelement
14: erste Druckkammer
15: zweite Druckkammer
16: erstes Gehäuseelement
16a: Schweißverbindung
17: zweites Gehäuseelement
17a: Öffnung
17b: Gewinde
18: Boden
19: Abschnitt
20: Radialwellendichtung
21: Einformungen
22: Kragen
23: Bohrungen
24: Antriebsrad
25: erste Druckmittelleitung
25a: erster Ringkanal
25b: Hülse
26: zweite Druckmittelleitung
26a: zweiter Ringkanal
27: Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung
28: Stift
29: Aussparung
30: Verriegelungseinrichtung
31: Verriegelungspin
32: Kulisse
33: Druckmittelkanal
33a: Nut
33b: Bohrung
34: Aufnahme
35: Feder
36: Einriegelöffnung
37: Mündungsöffnung
38: Ringraum
100: Brennkraftmaschine
101: Kurbelwelle
102: Kolben
103: Zylinder
104: Zugmitteltrieb
105: Zugmitteltrieb
106: Einlassnockenwelle
107: Auslassnockenwelle
108: Nocken
109: Nocken
110: Einlassgaswechselventil
111: Auslassgaswechselventil

Claims

Vorrichtung (1) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine (100) – mit einem Antriebselement (2), welches mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung steht und – mit einem Abtriebselement (3), welche mit einer Nockenwelle (4b) in Antriebsverbindung steht, – wobei zwischen dem Abtriebselement (3) und dem Antriebselement (2) mindestens ein Druckraum (10) ausgebildet ist, – wobei jeder Druckraum (10) durch einen drehfest am Abtriebselement (3) angeordneten oder ausgebildeten Flügel (6) in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern (14, 15) geteilt wird, – mit ersten und zweiten Druckmittelleitungen (25, 26), wobei mittels der ersten Druckmittelleitungen (25) Druckmittel zu den ersten Druckkammern (14) geleitet, bzw. aus diesen abgeführt werden kann und wobei mittels der zweiten Druckmittelleitungen (26) Druckmittel zu den zweiten Druckkammern (15) geleitet, bzw. aus diesen abgeführt werden kann, – und mit einer Verriegelungseinrichtung (30) mit einer am Abtriebselement (3) oder dem Antriebselement (2) ausgebildeten Aufnahme (34), einer an dem anderen Bauteil ausgebildeten Kulisse (32), einem in der Aufnahme (34) angeordneten Verriegelungsstift (31) und einer Feder (35), welche den Verriegelungsstift (31) in Richtung des Bauteils drängt, an dem die Kulisse (32) ausgebildet ist, – wobei der Verriegelungsstift (31) bei einer definierten Verriegelungsstellung des Abtriebselements (3) relativ zum Antriebselement (2) in die Kulisse (32) eingreift, – wobei der Verriegelungsstift (31) durch Druckmittelbeaufschlagung der Kulisse (32) in die Aufnahme (34) zurückgedrängt werden kann, – wobei zumindest eine Druckmittelverbindung zwischen der Kulisse (32) und der Druckkammer (14, 15) oder der dazugehörigen Druckmittelleitung (25, 26), welche mit Druckmittel beaufschlagt werden um das Abtriebselement (3) aus der Verrieglungsstellung herauszudrehen, vorgesehen ist, – wobei jede Druckmittelverbindung mittels genau eines Druckmittelkanals (33) realisiert ist, – wobei der Druckmittelkanal (33) einerseits mit der Druckkammer (14, 15) oder der Druckmittelleitung (25, 26) und andererseits mit der Kulisse (32) verbunden ist, – wobei eine der beiden Verbindungen in jeder Stellung des Abtriebselements (3) zum Antriebselement (2) hergestellt ist und – wobei die andere Verbindung und die Verbindung zwischen dem Druckmittelkanal (33) und dem Verriegelungsstift (31) nur dann hergestellt ist, wenn sich das Abtriebselement (3) relativ zum Antriebselement (2) in der Verriegelungsstellung befindet.
Vorrichtung (1) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine (100) – mit einem Antriebselement (2), welches mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung steht und – mit einem Abtriebselement (2), welche mit einer Nockenwelle (4b) in Antriebsverbindung steht, – wobei zwischen dem Abtriebselement (3) und dem Antriebselement (2) mindestens ein Druckraum (10) ausgebildet ist, – wobei jeder Druckraum (10) durch einen drehfest am Antriebselement (3) angeordneten oder einteilig mit diesem ausgebildeten Flügel (6) in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern (14, 15) geteilt wird, – mit am Abtriebselement (3) ausgebildeten ersten und zweiten Druckmittelleitungen (25, 26), wobei mittels der ersten Druckmittelleitungen (25) Druckmittel zu den ersten Druckkammern (14) geleitet, bzw. aus diesen abgeführt werden kann und wobei mittels der zweiten Druckmittelleitungen (26) Druckmittel zu den zweiten Druckkammern (15) geleitet, bzw. aus diesen abgeführt werden kann, – und mit einer Verriegelungseinrichtung (30) mit einer am Abtriebselement (3) ausgebildeten Aufnahme (34), einer am Antriebselement (2) ausgebildeten Kulisse (32), einem in der Aufnahme (34) angeordneten Verriegelungsstift (32) und einer Feder (35), welche den Verriegelungsstift (31) in Richtung des Antriebselements (2) drängt, – wobei der Verriegelungsstift (31) bei einer definierten Verriegelungsstellung des Abtriebselements (3) relativ zum Antriebselement (2) in die Kulisse (32) eingreift, – wobei der Verriegelungsstift (31) durch Druckmittelbeaufschlagung der Kulisse (32) in die Aufnahme (34) zurückgedrängt werden kann, – wobei am Abtriebselement (3) mindestens ein Druckmittelkanal (33) ausgebildet ist, – der in jeder Stellung des Abtriebselements (3) relativ zum Antriebselement (2) in eine Druckkammer (14, 15) oder eine Druckmittelleitung (25, 26) mündet und – nur dann in die Kulisse (32) mündet und nur dann den Verriegelungsstift (31) mit Druckmittel beaufschlagt, wenn sich das Abtriebselement (3) relativ zum Antriebselement (2) in der Verriegelungsstellung befindet.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stator (2a) des Antriebselements (2) als ein spanlos umgeformtes Blechteil ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckmittelverbindungen mit jeweils einem Druckmittelkanal (33) vorgesehen sind, wobei jede Druckmittelverbindung die Kulisse (32) mit einer anderen Druckkammer (14, 15) verbindet.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (32) an einer Dichtscheibe (12) des Antriebselements (2) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kulisse (32) aus einer Mündungsöffnung (37) pro Druckmittelkanal (33) und einer Einriegelöffnung (36) für den Verriegelungsstift (31) zusammensetzt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungsöffnungen (37) und die Einriegelöffnung (36) mit einem Ringraum (38) kommunizieren, welcher sich radial innerhalb der Dichtscheibe (12) an die Kulisse (32) anschließt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelkanal (33) als Nut (33a) an einer Oberfläche des Bauteils ausgeführt ist, an welchem die Aufnahme (34) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelkanal (33) als Bohrung (33b) ausgeführt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsstift (31) in axialer Richtung in die Kulisse (32) eingreift.