DE102006031594A1

DE102006031594A1 - Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006031594A1
Application number: DE102006031594A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl. Ing. Strauß; Michael Dipl. Ing. Busse
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-07-08
Filing date: 2006-07-08
Publication date: 2008-01-10
Also published as: WO2008006685A1; EP2041403A1; EP2041403B1; US8047170B2; US20100000479A1; JP2009542968A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9a, 9b) einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Außenrotor (22) und einem relativ zu diesem drehbar angeordneten Innenrotor (23), wobei eines der Bauteile in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) und das andere Bauteil in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle (6, 7) steht, wobei zumindest ein Druckraum (33) vorgesehen und jeder Druckraum (33) in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern (35, 36) unterteilt ist, wobei eine der Druckkammern (35, 36) jedes Druckraums (33) als Voreil- und die andere Druckkammer (35, 36) als Nacheilkammer wirkt, wobei zumindest zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (42, 43) vorgesehen sind, wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42, 43) einen entriegelten und einen eingeriegelten Zustand einnehmen kann, wobei der Verriegelungszustand durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von der jeweiligen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42, 43) eingestellt werden kann.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 und eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Hintergrund der Erfindung
In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung in einen Antriebs strang integriert, über welchen Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein.
Die Vorrichtung umfasst zumindest zwei gegeneinander verdrehbare Rotoren, wobei ein Rotor in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle steht und der andere Rotor drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst zumindest einen Druckraum, welcher mittels eines bewegbaren Elementes in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt wird. Das bewegliche Element steht mit mindestens einem der Rotoren in Wirkverbindung. Durch Druckmittelzufuhr zu den Druckkammern bzw. Druckmittelabfuhr von den Kammern wird das bewegliche Element innerhalb des Druckraums verschoben, wodurch eine gezielte Verdrehung der Rotoren zueinander und somit der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt wird.
Der Druckmittelzufluss zu, bzw. der Druckabfluss von den Druckkammern wird mittels einer Kontrolleinheit, in der Regel einem hydraulischen Wegeventil (Steuerventil), gesteuert. Die Kontrolleinheit wiederum wird mittels eines Reglers gesteuert, welcher mit Hilfe von Sensoren die Ist- und Sollposition der Nockenwelle in der Brennkraftmaschine bestimmt und miteinander vergleicht. Wird ein Unterschied zwischen beiden Positionen festgestellt, wird ein Signal an die Kontrolleinheit gesandt, welche die Druckmittelströme zu den Druckkammern diesem Signal anpasst.
Um die Funktion der Vorrichtung zu gewährleisten, muss der Druck im Druckmittelkreislauf der Brennkraftmaschine einen bestimmten Wert übersteigen. Da das Druckmittel in der Regel von der Ölpumpe der Brennkraftmaschine bereitgestellt wird und der bereitgestellte Druck somit synchron zur Drehzahl der Brennkraftmaschine ansteigt, ist unterhalb einer bestimmten Drehzahl der Öldruck noch zu gering um die Phasenlage der Rotoren gezielt zu verändern bzw. zu halten. Dies kann beispielsweise während der Startphase der Brennkraftmaschine oder während Leerlaufphasen der Fall sein.
Während dieser Phasen würde die Vorrichtung unkontrollierte Schwingungen ausführen, was zu erhöhten Geräuschemissionen, erhöhten Verschleiß, unruhigeren Lauf und erhöhten Rohemissionen der Brennkraftmaschine führt. Um dies zu verhindern können mechanische Verriegelungseinrichtungen vorgesehen sein, die während der kritischen Betriebsphasen der Brennkraftmaschine die beiden Rotoren drehfest miteinander koppeln, wobei diese Koppelung durch Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungseinrichtung aufgehoben werden kann. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, für die Verriegelungsposition eine Phasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle zu wählen, die zwischen der maximalen Frühposition und der maximalen Spätposition liegt.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 2003/0121486 A1 bekannt. In dieser Ausführungsform ist die Vorrichtung in Rotationskolbenbauart ausgeführt, wobei ein Außenrotor drehbar auf einem als Flügelrad ausgebildeten Innenrotor gelagert ist. Des Weiteren sind zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen vorgesehen, wobei eine erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im eingeriegelten Zustand eine Verstellung des Innenrotors zum Außenrotor in einem Intervall zwischen einer maximalen Spätposition und einer definierten Mittenposition (Verriegelungsposition) erlaubt. Die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung erlaubt im eingeriegelten Zustand eine Verdrehung des Innenrotors zum Außenrotor in einem Intervall zwischen der Mittenposition und der maximalen Frühposition. Befinden sich beide Drehwinkelbegrenzungen im eingeriegelten Zustand so ist die Phasenlage des Innenrotors zum Außenrotor auf die Mittenposition beschränkt.
Jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen besteht aus einem federbeaufschlagtem Verriegelungsstift, welcher in einer Aufnahme des Außenrotors angeordnet ist. Jeder Verriegelungsstift wird mittels einer Feder in Richtung des Innenrotors mit einer Kraft beaufschlagt. An dem Innenrotor ist eine Verriegelungsnut ausgebildet, die den Verriegelungsstiften in bestimmten Betriebspositionen der Vorrichtungen gegenübersteht. In diesen Betriebspositionen können die Stifte in die Verriegelungsnut eingreifen. Dabei geht die jeweilige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vom ent- in den eingeriegelten Zustand über.
Jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen kann durch Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungsnut vom eingeriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden. In diesem Fall drängt das Druckmittel die Verriegelungsstifte in deren Aufnahme zurück, wodurch die mechanische Kopplung des Innenrotors zum Außenrotor aufgehoben wird.
Die Druckmittelbeaufschlagung der Druckkammern und der Verriegelungsnut erfolgt mittels eines Steuerventils, wobei an dem Steuerventil unter anderem zwei Arbeitsanschlüsse, die mit den Druckkammern kommunizieren, und ein Steueranschluss, welcher mit der Verriegelungsnut kommuniziert, ausgebildet sind. Nachteilig an der dargestellten Ausführungsform wirkt sich der Umstand aus, dass beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen mittels ein und derselben Steuerleitung vom eingeriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden. Während eines Verstellvorgangs müssen in dieser Ausführungsform beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen entriegelt sein, also mit Druckmittel beaufschlagt werden, während den Druckkammern wechselseitig Druckmittel zu-, bzw. von diesen abgeführt wird. Dies führt zu einer aufwändigen Steuerlogik des Steuerventils. Zum einen sind eine Vielzahl von Steuerstellungen nötig, wobei die Schaltpunkte zwischen den Steuerstellungen während des Betriebs der Brennkraftmaschine, auf Grund von betriebsbedingt auftretenden Variationen, beispielsweise in Folge von Temperaturänderungen, ständig neu bestimmt werden müssen. Des Weiteren erfordert die Einstellung der einzelnen Steuerzustände eine höhere Präzision des Reglersystems, da der dem Ventil zuzuführende Strom, auf Grund der Vielzahl von Steuerstellung, in eng begrenzten Stromwertintervallen zu liegen hat. Somit fallen eine Vielzahl von Rechen- und Datenverarbeitungsoperationen an, wodurch hohe Anforderungen an die Steuerelektronik gestellt werden. Des Weiteren leidet die Phasentreue der Vorrichtung, da bereits kleinere Abweichungen im Regelkreis dazu führen, dass ein ungewollter Steuerzustand eingestellt wird.
Des Weiteren ist in dieser Ausführungsform vorgesehen, während der Startphase der Brennkraftmaschine alle Druckkammern und die Verriegelungsnut mit einem Tank zu verbinden, was zu einer Mangelversorgung der Vorrichtung mit Schmiermittel und damit zu erhöhtem Verschleiß führt.
Alternativ ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen Druckmittel einer der Kammern zuzuführen und damit eine ausreichende Schmiermittelversorgung zu gewährleisten. Jedoch wird in dieser Ausführungsform der Innenrotor gegenüber dem Außenrotor hydraulisch vorgespannt. Dies kann zu einem Verklemmen eines der Verriegelungsstifte an den Rändern der Verriegelungsnut führen, wodurch ein hydraulisches Entriegeln erschwert oder gegebenenfalls sogar verhindert wird.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen und Verfahren zu deren Steuerung anzugeben, wobei der Innenrotor relativ zum Außenrotor in einer mittleren Phasenlage zwischen der maximalen Früh- und der maximalen Spätposition mechanisch verriegelt werden kann. Dabei soll ein sicheres Verriegeln beim Stopp der Brennkraftmaschine oder zumindest während deren Startvorgang gewährleistet sein, ungewollte Selbstentriegelung während der Startphase der Brennkraftmaschine vermieden werden, die Vorrichtung jederzeit ausreichend mit Schmiermittel versorgt und ein sicheres Verstellen über die Verriegelungsposition hinaus gewährleistet sein, wobei die einzelnen Steuerzustände des Steuerventils leicht zu ermitteln und einzuhalten sein sollen.
In einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Außenrotor und einem relativ zu diesem drehbar angeordneten Innenrotor, wobei eines der Bauteile in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle und das andere Bauteil in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle steht, wobei zumindest ein Druckraum ausgebildet und jeder Druckraum in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt ist, wobei eine der Druckkammern jedes Druckraums als Voreil- und die andere Druckkammer als Nacheilkammer wirkt, wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Voreilkammern, bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Nacheilkammern, der mit der Nockenwelle zusammenwirkende Rotor relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor in Richtung einer maximalen Frühposition verdreht wird, wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Nacheilkammern, bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Voreilkammern, der mit der Nockenwelle zusammenwirkende Rotor relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor in Richtung einer maximalen Spätposition verdreht wird, wobei zumindest eine erste und eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vorgesehen sind, wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung einen entriegelten und einen eingeriegelten Zustand einnehmen kann, wobei der Verriegelungszustand durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfluss von der jeweiligen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung einstellbar ist, wobei bei eingeriegelter erster und zweiter Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung der Innenrotor relativ zum Außenrotor in einer Verriegelungsposition fixiert ist, wobei ein Steuerventil vorgesehen ist, das mehrere Steuerstellungen einnehmen kann und den Druckmittelzufluss zu bzw. den Druckmittelabfluss von den Druckkammern und den Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen steuert, wobei das Steuerventil zumindest einen Zulaufanschluss, zumindest einen Ablaufanschluss, zumindest zwei Arbeitsanschlüsse und zumindest einen separaten Steueranschluss aufweist, wobei der Zulaufanschluss mit einer Druckmittelpumpe, der Ablaufanschluss mit einem Tank, der erste Arbeitsanschluss mit den Voreilkammern, der zweite Arbeitsanschluss mit den Nacheilkammern und der Steueranschluss mit zumindest einer der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen kommuniziert, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Steuerventil eine Startstellung aufweist, in der einer der Arbeitsanschlüsse weder mit dem Ablaufanschluss noch mit dem Zulaufanschluss verbunden ist und dass der andere Arbeitsanschluss und die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen in der Startstellung ausschließlich mit dem Ablaufanschluss kommunizieren.
In einer Konkretisierung ist eine Stelleinheit vorgesehen, die das Steuerventil in verschiedene Steuerstellungen überführen kann, wobei das Steuerventil die Startstellung bei nicht erregter oder alternativ bei maximal erregter Stelleinheit einnimmt.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im eingeriegelten Zustand die Drehung des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor bei Einnahme der Verriegelungsposition in Richtung der maximalen Frühposition verhindert.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im eingeriegelten Zustand die Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Spätposition und der Verrieglungsposition beschränkt.
In einer alternativen Ausführungsform beschränkt die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im eingeriegelten Zustand eine Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und der Verrieglungsposition.
Vorteilhafterweise kommuniziert die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung ausschließlich mit dem Steueranschluss.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuerventil zusätzlich eine Entriegelstellung aufweist, in der der Steueranschluss mit dem Zulaufanschluss kommuniziert und die Arbeitsanschlüsse nicht mit dem Zulaufanschluss kommunizieren.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Steuerventil zusätzlich eine Nacheilstellung aufweist, in der der erste Arbeitsanschluss mit dem Tank und der zweite Arbeitsanschluss und der Steueranschluss mit dem Zulaufanschluss kommunizieren.
Zusätzlich kann das Steuerventil eine Voreilstellung aufweisen, in der der erste Arbeitsanschluss mit dem Zulaufanschluss und der zweite Arbeitsanschluss und der Steueranschluss mit dem Tank verbunden sind.
Dabei werden die Steuerstellungen vorteilhafterweise mit zunehmender oder alternativ abnehmender Erregung der Stelleinheit in der Reihenfolge Startstellungen – Entriegelstellung – Nacheilstellung – Voreilstellung eingenommen.
In einem ersten Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Außenrotor und einem relativ zu diesem drehbar angeordneten Innenrotor, wobei eines der Bauteile in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle und das andere Bauteil in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle steht, wobei zumindest ein Druckraum vorgesehen und jeder Druckraum in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt ist, wobei eine der Druckkammern jedes Druckraums als Voreil- und die andere Druckkammer als Nacheilkammer wirkt, wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Voreilkammern, bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Nacheilkammern, der mit der Nockenwelle zusammenwirkende Rotor relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor in Richtung einer maximalen Frühposition verdreht wird, wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Nacheilkammern, bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Voreilkammern, der mit der Nockenwelle zusammenwirkende Rotor relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor in Richtung einer maximalen Spätposition verdreht wird, wobei zumindest eine erste und eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vorgesehen sind, wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung einen entriegelten und einen eingeriegelten Zustand einnehmen kann, wobei der Verriegelungszustand durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfluss von der jeweiligen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung einstellbar ist, wobei bei eingeriegelter erster und zweiter Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung der Innenrotor relativ zum Außenrotor in einer Verriegelungsposition fixiert ist, wobei der Druckmittelzufluss zu bzw. der Druckmittelabfluss von den Druckkammern und den Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen durch eine Verbindung mit einer Druckmittelpumpe bzw. mit einem Tank einstellbar ist, wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass während einer Startphase der Brennkraftmaschine die Nacheilkammern oder die Voreilkammern weder mit dem Tank noch mit der Druckmittelpumpe und die anderen Druckkammern und die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen mit einem Tank verbunden sind.
In einer Konkretisierung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im eingeriegelten Zustand die Drehung des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor bei Einnahme der Verriegelungsposition in Richtung der maximalen Frühposition verhindert.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im eingeriegelten Zustand die Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Spätposition und der Verrieglungsposition beschränkt.
Dabei beschränkt die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im eingeriegelten Zustand eine Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor vorzugsweise auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und der Verrieglungsposition.
In einer Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass während eines Stoppvorgangs der Brennkraftmaschine die Voreilkammern mit der Druckmittelpumpe und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung und die Nacheilkammern mit dem Tank verbunden sind.
In einem weiteren Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Außenrotor und einem relativ zu diesem drehbar angeordneten Innenrotor, wobei eines der Bauteile in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle und das andere Bauteil in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle steht, wobei zumindest ein Druckraum vorgesehen und jeder Druckraum in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt ist, wobei eine der Druckkammern jedes Druckraums als Voreil- und die andere Druckkammer als Nacheilkammer wirkt, wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Voreilkammern, bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Nacheilkammern, der mit der Nockenwelle zusammenwirkende Rotor relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor in Richtung einer maximalen Frühposition verdreht wird, wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Nacheilkammern, bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Voreilkammern, der mit der Nockenwelle zusammenwirkende Rotor relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor in Richtung einer maximalen Spätposition verdreht wird, wobei zumindest eine erste und eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vorgesehen sind, wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung einen entriegelten und einen eingeriegelten Zustand einnehmen kann, wobei der Verriegelungszustand durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfluss von der jeweiligen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung einstellbar ist, wobei bei eingeriegelter erster und zweiter Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung der Innenrotor relativ zum Außenrotor in einer Verriegelungsposition fixiert ist, wobei der Druckmittelzufluss zu bzw. der Druckmittelabfluss von den Druckkammern und den Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen durch eine Verbindung mit einer Druckmittelpumpe bzw. mit einem Tank einstellbar ist und wobei die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im eingeriegelten Zustand eine Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und der Verrieglungsposition beschränkt, wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass während eines Stoppvorgangs der Brennkraftmaschine die Voreilkammern mit der Druckmittelpumpe und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung und die Nacheilkammern mit dem Tank verbunden sind.
Dabei kann in beiden Verfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Verriegelungszustand der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung ausschließlich mittels einer separaten Steuerleitung gesteuert wird, die nicht mit den Druckkammern kommuniziert.
Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Verriegelungszustand der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über den in zumindest einer der Voreilkammern herrschenden Druck gesteuert wird.
Vorteilhafterweise ist ein Steuerventil vorgesehen, welches die Druckmittelzufuhr zu und den Druckmittelabfluss von sowohl den Druckkammern als auch der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung steuert.
In einer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindungen der Druckkammern und der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung mit der Druckmittelpumpe bzw. mit dem Tank während des Stoppvorgangs der Brennkraftmaschine eine definierte Zeitspanne über den vollendeten Motorstopp hinaus aufrechterhalten werden.
In der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen, mittels derer der Außenrotor mit dem Innenrotor in einer Verriegelungsposition zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition mechanisch koppelbar ist. Vorteilhafterweise können zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen vorgesehen sein, wobei eine der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen im eingeriegelten Zustand die relative Phasenlage des Innenrotors zum Außenrotor auf einen Bereich zwischen der maximalen Früh- und der Verriegelungsposition beschränkt. Die andere Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung lässt im eingeriegelten Zustand eine Phasenlage zwischen der Verriegelungs- und der maximalen Spätposition zu. Alternativ dazu kann diese als Verriegelungselement ausgeführt sein, wobei ein Verriegelungsstift des Verriegelungselements in der Verriegelungsposition in eine dem Verriegelungsstift angepasste Aussparung oder ein Sackloch eingreift. Somit ist sichergestellt, dass der Innenrotor relativ zum Außenrotor in einer mittleren Phasenlage mechanisch fixiert werden kann.
Jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen kann durch Druckmittelbeaufschlagung von dem eingeriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden. Dabei kommuniziert die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung, die die relati ve Rotation des Innenrotors zum Außenrotor im eingeriegelten Zustand auf einen Bereich zwischen der maximalen Früh- und der Verriegelungsposition beschränkt, mit einer Steuerleitung. Die Steuerleitung kommuniziert weder mit den Druckkammern noch mit den Druckmittelleitungen und den Druckmittelkanälen, die die Druckkammern mit Druckmittel versorgen. Somit kann auf den Verriegelungszustand dieser Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung unabhängig vom Druckzustand der Druckkammern Einfluss genommen werden.
Durch die separate Ansteuerung einer der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über eine Steuerleitung ist es somit möglich die Vorrichtung während des Abstellvorgangs in einem definierten Intervall, welches die Verrieglungsposition beinhaltet, abzustellen. Bereits während des Abstellvorgangs oder alternativ während des Neustarts der Brennkraftmaschine gelangt der Innenrotor automatisch in die Verriegelungsposition, wobei die mechanische Verbindung zwischen den Rotoren mittels der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen hergestellt wird. Die Verriegelungsposition kann beispielsweise durch das auf die Nockenwelle wirkende Schleppmoment erreicht werden. In diesem Fall wird der Innenrotor relativ zum Außenrotor in ein Intervall zwischen der Verriegelungsposition und der maximalen Frühposition gebracht. Alternativ kann ein Federelement vorgesehen sein, welches ein dem Schleppmoment entgegengesetztes Drehmoment auf den Innenrotor ausübt. Übersteigt das Federdrehmoment das Schleppmoment, so erstreckt sich das Zielintervall zwischen der maximalen Spätposition und der Verriegelungsposition.
Da die Steuerleitung unabhängig von den die Vorrichtung versorgenden Druckmittelleitungen ausgebildet ist, können während der Startphase beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen mit dem Tank verbunden werden, wobei eine Gruppe von Druckkammern weder mit dem Tank noch mit der Pumpe verbunden sind. So kann ein selbsttätiges Entriegeln der Vorrichtung unterbunden werden. Gleichzeitig kann das über das Steuerventil in die Druckmittelleitungen eintretende Leckageöl, durch eine geringe oszillierende Bewegung des Innenrotors relativ zum Außenrotor, angesaugt werden. Dadurch ist eine ausreichende Versorgung der Vorrichtung mit Schmiermittel selbst während der Startphase gewährleistet. Die geringe oszillatorische Bewegung des Innenrotors zum Außenrotor resultiert aus den auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomenten in Kombination mit einem geringen Verriegelungsspiels der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
1 nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,
2a einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine incl. einem angeschlossenen Hydraulikkreislauf,
2b einen Längsschnitt durch die Vorrichtung aus 2a entlang der Linie IIb-IIb,
2c einen Querschnitt durch die Vorrichtung aus 2b entlang der Linie IIc-IIc,
3 eine erste Steuerlogik eines Steuerventils der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4 eine zweite Steuerlogik eines Steuerventils der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
5 ein Steuerventil zur Steuerventil zur Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer Ansicht,
6 einen Teillängsschnitt durch das Steuerventil aus 5,
6a–6g einen Längsschnitt durch die wesentlichen Teile des Steuerventils aus 6 in dessen verschiedenen Steuerstellungen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 2 sitzender Kolben 3 in einem Zylinder 4 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 2 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 5 mit einer Einlassnockenwelle 6 bzw. Auslassnockenwelle 7 in Verbindung, wobei eine erste und eine zweite Vorrichtung 10 für eine Relativdrehung zwischen Kurbelwelle 2 und den Nockenwellen 6, 7 sorgen können. Nocken 8 der Nockenwellen 6, 7 betätigen ein oder mehrere Einlassgaswechselventile 9a bzw. ein oder mehrere Auslassgaswechselventile 9b. Ebenso kann vorgesehen sein nur eine der Nockenwellen 6, 7 mit einer Vorrichtung 10 auszustatten, oder nur eine Nockenwelle 6, 7 vorzusehen, welche mit einer Vorrichtung 10 versehen ist.
Die 2a und 2b zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 im Quer- bzw. im Längsschnitt.
Die Vorrichtung 10 weist einen Außenrotor 22, einen Innenrotor 23 und zwei Seitendeckel 24, 25 auf. Der Innenrotor 23 ist in Form eines Flügelrades ausgeführt und weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Nabenelement 26 auf, von dessen äußerer zylindrischer Mantelfläche sich in der dargestellten Ausführungsform fünf Flügel 27 in radialer Richtung nach außen erstrecken. Dabei können die Flügel 27 einteilig mit dem Nabenelement 26 ausgebildet sein. Alternativ können die Flügel 27, wie in 2a dargestellt, separat ausgebildet und in, an dem Nabenelement 26 ausgebildeten, axial verlaufenden Flügelnuten 28 angeordnet sein, wobei die Flügel 27 mittels nicht dargestellter, zwischen den Nutgründen der Flügelnuten 28 und den Flügeln 27 angeordneten Federelementen radial nach außen mit einer Kraft beaufschlagt werden.
Ausgehend von einer äußeren Umfangswand 29 des Außenrotors 22 erstrecken sich mehrere Vorsprünge 30 radial nach innen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Vorsprünge 30 einteilig mit der Umfangswand 29 ausgebildet. Denkbar sind aber auch Ausführungsformen, in denen anstatt der Vorsprünge 30 Flügel vorgesehen sind, die an der Umfangswand 29 angebracht sind und sich radial nach innen erstrecken. Der Außenrotor 22 ist mittels radial innen liegender Umfangswände der Vorsprünge 30 relativ zu dem Innenrotor 23 drehbar auf diesem gelagert.
An einer äußeren Mantelfläche der Umfangswand 29 ist ein Kettenrad 21 angeordnet, mittels welchem über einen nicht dargestellten Kettentrieb Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf den Außenrotor 22 übertragen werden kann. Das Kettenrad 21 kann als separates Bauteil ausgebildet und drehfest mit dem Innenrotor 23 verbunden oder einteilig mit diesem ausgebildet sein. Alternativ kann auch ein Riemen- oder Zahnradtrieb vorgesehen sein.
Je einer der Seitendeckel 24, 25 ist an einer der axialen Seitenflächen des Außenrotors 22 angeordnet und drehfest an diesem fixiert. In jedem der Vorsprünge 30 ist zu diesem Zweck eine Axialöffnung 31 vorgesehen, wobei jede Axialöffnung 31 von einem Befestigungselement 32, beispielsweise einem Bolzen oder einer Schraube, durchgriffen wird, welches zur drehfesten Fixierung der Seitendeckel 24, 25 an dem Außenrotor 22 dient.
Innerhalb der Vorrichtung 10 ist zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Vorsprüngen 30 ein Druckraum 33 ausgebildet, der in Umfangsrichtung von gegenüberliegenden, im Wesentlichen radial verlaufenden Begrenzungswänden 34 benachbarter Vorsprünge 30, in axialer Richtung von den Seitendeckeln 24, 25, radial nach innen von dem Nabenelement 26 und radial nach außen von der Umfangswand 29 begrenzt wird. In jeden der Druckräume 33 ragt ein Flügel 27, wobei die Flügel 27 derart ausgebildet sind, dass diese sowohl an den Seitenwänden 24, 25, als auch an der Umfangswand 29 anliegen. Jeder Flügel 27 teilt somit den jeweiligen Druckraum 33 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 35, 36.
Der Außenrotor 22 ist in einem definierten Winkelbreich drehbar zu dem Innen rotor 23 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Drehrichtung des Außenrotors 22 dadurch begrenzt, dass jeder Flügel 27 an einer als Frühanschlag 34a ausgebildeter Begrenzungswand 34 des Druckraums 33 zum Anliegen kommt. Analog wird der Winkelbereich in der anderen Drehrichtung dadurch begrenzt, dass jeder Flügel 27 an der anderen Begrenzungswand 34 des Druckraums 33, die als Spätanschlag 34b dient, zum Anliegen kommt. Alternativ kann eine Rotationsbegrenzungsvorrichtung vorgesehen sein, die den Drehwinkelbereich des Außenrotors 22 zum Innenrotor 23 begrenzt.
Durch Druckbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammer 35, 36 und Druckentlastung der anderen Gruppe kann die Phasenlage des Außenrotors 22 zum Innenrotor 23 variiert werden. Durch Druckbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 35, 36 kann die Phasenlage der beiden Rotoren 22, 23 zueinander konstant gehalten werden. Alternativ kann vorgesehen sein, keine der Druckkammern 35, 36 während Phasen konstanter Phasenlage mit Druckmittel zu beaufschlagen. Als hydraulisches Druckmittel wird üblicherweise das Schmieröl der Brennkraftmaschine 1 verwendet.
Zur Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von den Druckkammern 35, 36 ist ein Druckmittelsystem vorgesehen, welches eine nicht dargestellte Druckmittelquelle, beispielsweise eine Druckmittelpumpe, einen ebenfalls nicht dargestellten Tank, ein Steuerventil 37 und mehrere Druckmittelleitungen 38a, 38b, 38p umfasst. Von der Druckmittelpumpe gefördertes Druckmittel wird über die dritte Druckmittelleitung 38p dem Steuerventil 38 zugeführt. Je nach Steuerzustand des Steuerventils 37 wird die dritte Druckmittelleitung 38p mit der ersten Druckmittelleitung 38a, der zweiten Druckmittelleitung 38b oder mit beiden bzw. keiner der Druckmittelleitungen 38a, 38b verbunden.
Der Innenrotor 23 ist mit zwei Gruppen von Druckmittelkanälen 39a, 39b ausgebildet, wobei sich jeder Druckmittelkanal 39a, 39b von einer Innenmantelfläche einer Aufnahme 40 des Innenrotors 23 zu einer der Druckkammern 35, 36 erstreckt. Die erste Druckmittelleitung 38a kommuniziert mit den ersten Druckmittelkanälen 39a. Die zweite Druckmittelleitung 38b kommuniziert mit den zweiten Druckmittelkanälen 39b. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Druckmittelverteiler vorgesehen sein, welcher in der Aufnahme 40 angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform ist das Steuerventil 37 als Zentralventil ausgebildet und in der Aufnahme 40 angeordnet, wobei in diesem Fall das Steuerventil 37 die dritte Druckmittelleitung 38p direkt mit den Druckmittelkanälen 39a, 39b verbindet.
Um die Steuerzeiten (Öffnungs- und Schließzeitpunkte) der Gaswechselventile 9a, 9b in Richtung früh zu verschieben, wird das dem Steuerventil 37 über die dritte Druckmittelleitung 38p zugeführte Druckmittel über die ersten Druckmittelkanäle 39a und gegebenenfalls die erste Druckmittelleitung 38a zu der Gruppe der ersten Druckkammern 35 (Voreilkammern) geleitet. Gleichzeitig gelangt Druckmittel aus der Gruppe der zweiten Druckkammern 36 über die zweiten Druckmittelkanäle 39b und gegebenenfalls die zweite Druckmittelleitung 38b zum Steuerventil 37 und wird in den Tank ausgestoßen. Dadurch werden die Flügel 27 in Richtung des Frühanschlags 34a verschoben, wodurch eine rotative Bewegung des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 in Drehrichtung der Vorrichtung 10 erreicht wird.
Um die Steuerzeiten der Gaswechselventile 9a, 9b in Richtung spät zu verschieben, wird das dem Steuerventil 37 über die dritte Druckmittelleitung 38p zugeführte Druckmittel über die zweiten Druckmittelkanäle 39b und gegebenenfalls die zweite Druckmittelleitung 38b zu der Gruppe der zweiten Druckkammern 36 (Nacheilkammern) geleitet. Gleichzeitig gelangt Druckmittel aus der Gruppe der ersten Druckkammern 35 über die ersten Druckmittelkanäle 39a und gegebenenfalls die erste Druckmittelleitung 38a zum Steuerventil 37 und wird in den Tank ausgestoßen. Dadurch werden die Flügel 27 in Richtung des Spätanschlags 34a verschoben, wodurch eine rotative Bewegung des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 entgegen der Drehrichtung der Vorrichtung 10 erreicht wird.
Um die Steuerzeiten konstant zu halten wird die Druckmittelzufuhr zu sämtlichen Druckkammern 35, 36 entweder unterbunden oder zugelassen. Dadurch werden die Flügel 27 innerhalb der jeweiligen Druckräume 33 hydraulisch eingespannt, und somit eine rotative Bewegung des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 verhindert.
Während des Starts der Brennkraftmaschine 1 oder während Leerlaufphasen kann die Druckmittelversorgung der Vorrichtung 10 nicht ausreichen um die hydraulische Einspannung der Flügel 27 innerhalb der Druckräume 33 zu gewährleisten. Um ein unkontrolliertes Schwingen des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 zu verhindern ist ein Verriegelungsmechanismus 41 vorgesehen, der eine mechanische Verbindung zwischen den beiden Rotoren 22, 23 herstellt. Dabei ist in einem der Rotoren 22, 23 ein Verriegelungsstift angeordnet, während in dem anderen Rotor 22, 23 eine Kulisse ausgebildet ist. Befindet sich der Innenrotor 23 in einer definierten Phasenlage (Verriegelungsposition) zum Außenrotor 22, so kann der Verriegelungsstift in die Kulisse eingreifen und somit eine mechanische drehfeste Verbindung zwischen den beiden Rotoren 22, 23 herstellen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt die Verriegelungsposition so zu wählen, dass die Flügel 27 im verriegelten Zustand der Vorrichtung 10 sich in einer Position zwischen dem Frühanschlag 34a und dem Spätanschlag 34b befinden. Ein derartiger Verriegelungsmechanismus 41 ist in 2c dargestellt. Diese besteht aus einer ersten und einer zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42, 43. In der dargestellten Ausführungsform besteht jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 42, 43 aus einem axial verschiebbaren Verriegelungsstift 44, wobei jeder der Verriegelungsstifte 44 in einer Bohrung des Innenrotors 23 aufgenommen ist. Des Weiteren sind in der ersten Seitenwand 24 zwei Kulissen 45 in Form von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten ausgebildet. Diese sind in 2c in Form von unterbrochenen Linien angedeutet. Jeder der Verriegelungsstifte 44 wird mittels eines Federelements 46 mit einer Kraft in Richtung des ersten Seitendeckels 24 beaufschlagt. Nimmt der Innenrotor 23 zum Außenrotor 22 eine Position ein, in der ein Verriegelungsstift 44 in axialer Richtung der zugehörigen Kulisse 45 gegenübersteht, so wird dieser in die Kulisse 45 gedrängt und die jeweilige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42, 43 von einem entriegelten in einen eingeriegelten Zustand überführt. Dabei ist die Kulisse 45 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42 derart ausgeführt, dass die Phasenlage des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22, bei eingeriegelter erster Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42, auf einem Bereich zwischen einer maximalen Spät- und der Verriegelungsposition beschränkt ist. Befindet sich der Innenrotor 23 relativ zum Außenrotor 22 in der Verriegelungsposition, so liegt der Verriegelungsstift 44 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42 an einem in Umfangsrichtung durch die Kulisse 45 ausgebildeten Anschlag an, wodurch ein weiteres Verstellen in Richtung früherer Steuerzeiten verhindert wird.
Analog ist die Kulisse 45 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 derart ausgelegt, dass bei eingeriegelter zweiter Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 die Phasenlage des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 auf einen Bereich zwischen einer maximalen Frühposition und der Verriegelungsposition beschränkt ist.
Um die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 42, 43 von dem eingeriegelten in den entriegelten Zustand zu überführen, ist vorgesehen, dass die jeweilige Kulisse 45 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Dadurch wird der jeweilige Verriegelungsstift 44 entgegen der Kraft des Federelements 46 in die Bohrung zurückgedrängt und somit die Drehwinkelbegrenzung aufgehoben.
In der dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, die Kulisse 45 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42, welche im eingeriegelten Zustand die Drehung des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 an der Verriegelungsposition in Richtung Früh verhindert, über eine der ersten Druckkammern 35 und eine Verbindungsleitung 47 mit Druckmittel zu versorgen. Die Kulisse 45 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 kann über die Steuerleitung 48 und einen Kanal 49 mit Druckmittel beaufschlagt werden. Dabei ist vorgesehen, dass das Steuerventil 37 sowohl die Druckmittelströme zu und von den ersten und zweiten Druckkammern 35, 36, als auch zu und von der Steuerleitung 48 regelt.
Ein derartiges Steuerventil 37 ist in den 5 und 6 dargestellt. Das Steuerventil 37 besteht aus einer Stelleinheit 50 und einem Hydraulikabschnitt 51. Der Hydraulikabschnitt 51 besteht aus einem Ventilgehäuse 52 einer Zwischenhülse 53 und einem Steuerkolben 54. An dem Ventilgehäuse 52 ist ein erster Arbeitsanschluss A, ein zweiter Arbeitsanschluss B, ein Zulaufanschluss P, ein Steueranschluss S, ein axialer und ein radialer Ablaufanschluss T ausgebildet. Der erste Arbeitsanschluss A kommuniziert mit der ersten Druckmittelleitung 38a. Der zweite Arbeitsanschluss B kommuniziert mit der zweiten Druckmittelleitung 38b. Der Zulaufanschluss P kommuniziert mit der dritten Druckmittelleitung 38p. Der Steueranschluss S kommuniziert mit der Steuerleitung 48. Über die Ablaufanschlüsse T kann Druckmittel in einen nicht dargestellten Tank abfließen.
Die Zwischenhülse 53 ist innerhalb des Ventilgehäuses 52, ortsfest zu diesem angeordnet. An deren Außenmantelfläche sind eine Arbeitsnut 56, eine Steuernut 57, fünf Arbeitsöffnungen 56a–e und drei Steueröffnungen 57a–c ausgebildet. Die Arbeitsnut 56 und die Steuernut 57 erstrecken sich in Umfangsrichtung der Zwischenhülse 53 in jeweils einem definierten Winkelintervall, wobei die beiden Nuten 56, 57 hydraulisch voneinander getrennt sind. Die Arbeitsanschlüsse A, B und der Zulaufanschluss P sind als Radialöffnungen im Ventilgehäuse 52 ausgebildet, wobei die Radialöffnungen ausschließlich im Bereich des von der Arbeitsnut 56 eingenommenen Winkelsegments ausgebildet sind. Gleichermaßen ist der Steueranschluss S mittels einer oder mehrerer Radialöffnungen realisiert, die ausschließlich im Bereich des von der Steuernut 57 eingenommenen Winkelsegments ausgebildet sind.
Die Arbeitsöffnung 56a–e kommunizieren einerseits mit dem Inneren der Zwischenhülse 53 und andererseits mit dem ersten Arbeitsanschluss A (erste Arbeitsöffnung 56a), dem Zulaufanschluss P (zweite Arbeitsöffnung 56b), der Arbeitsnut 56 (dritte und vierte Arbeitsöffnung 56c, d) bzw. dem radialen Tankanschluss T (fünfte Arbeitsöffnung 56e). Die Arbeitsnut 56 kommuniziert zusätzlich mit dem zweiten Arbeitsanschluss B. Weiterhin kann vorgesehen sein weitere Nuten in der Außenmantelfläche der Zwischenhülse 53 auszubilden, welche die erste, die zweite oder die fünfte Arbeitsöffnung 56a, b, e mit dem jeweiligen Anschluss A, P, T verbindet.
Die Steueröffnungen 57a–c kommunizieren einerseits mit dem inneren der Zwischenhülse 53 und andererseits mit der Steuernut 57, die wiederum mit dem Steueranschluss S kommuniziert.
Der Steuerkolben 54 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt und innerhalb der Zwischenhülse 53 angeordnet, wobei dieser durch die Stelleinheit 50 entgegen der Kraft einer Feder 55 in axialer Richtung relativ zu der Zwischenhülse 53 und dem Ventilgehäuse 52 verschiebbar ist. Der Steuerkolben 54 weist drei Ringnuten 58a–c, erste und zweite Öffnungen 59a, b auf.
Die Stelleinheit 50 kann beispielsweise als elektrische Stelleinheit ausgebildet sein, wobei ein magnetisierter Anker innerhalb einer Spule angeordnet ist. Durch Bestromen der Spule kann der Anker innerhalb in axialer Richtung verschoben werden. Über eine Stößelstange 50a kann diese Bewegung auf den Steuerkolben 54 übertragen werden.
Durch axiales Verschieben des Steuerkolbens 54 innerhalb der Zwischenhülse 53 können die Arbeitsanschlüsse A, B und der Steueranschluss S wahlweise mit dem Zulaufanschluss P, dem Ablaufanschluss T oder keinem von beiden verbunden werden.
In 3 ist eine Steuerlogik des in 5 bzw. 6 dargestellten Steuerventils 37 dargestellt. Dabei sind die Verbindungen des ersten Arbeitsanschlusses A, des zweiten Arbeitsanschlusses B und des Steueranschlusses S mit der Druckmittelpumpe bzw. dem Tank in Abhängigkeit von der Erregung der Stelleinheit 50 bzw. der axialen Auslenkung D des Steuerkolbens 54 innerhalb der Zwischenhülse 53 dargestellt. Die Steuerlogik lässt sich in sieben Steuerstellungen unterteilen. Dabei durchläuft das Steuerventil 37 mit zunehmender Erregung der Stelleinheit 50 (axialer Verschiebung des Steuerkolbens 54) die Steuerstellungen in der Reihenfolge Startstellung S1, Entriegelstellung S2, Nacheilstellung, S3, erste Zwischenstellung S4, Haltestellung S5, zweite Zwischenstellung 56 und Voreilstellung S7. Die Stellungen des Steuerkolbens 54 relativ zum Ventilgehäuse 52 bzw. der Zwischenhülse 53 in den verschiedenen Steuerstellungen S1–S7 sind in den 6a–g dargestellt.
In der Startstellung S1 (6a), die das Steuerventil 37 bei unerregter Stelleinheit 50 einnimmt, ist der erste Arbeitsanschluss A (über die erste Arbeitsöffnung 56a) und der Steueranschluss S (über die erste Steueröffnung 57a) mit dem axialen Ablaufanschluss T verbunden. Somit wird Druckmittel aus den ers ten Druckkammern 35, und damit aus der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42, und von der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 zum Tank abgeführt. Der zweite Arbeitsanschluss B ist verschlossen (weder mit dem Zu- noch mit dem Ablaufanschluss P, T verbunden).
Beim Übergang von der Startstellung S1 zu einer Entriegelstellung S2 (6b) wird der Steueranschluss S (über die zweite Arbeitsöffnung 56b, die erste Ringnut 58a, die erste Öffnung 59a, das Innere des Steuerkolbens 54, die zweite Öffnung 59b, die dritte Ringnut 58c, die zweite Steueröffnung 57b und die Steuernut 57) mit der Pumpe verbunden. Der erste Arbeitsanschluss A kommuniziert weiterhin mit dem axialen Ablaufanschluss T, während der zweite Arbeitsanschluss B weiterhin verschlossen ist (analog zu 6a).
In der sich daran anschließenden Nacheilstellung S3 (6c) ist der zweite Arbeitsanschluss B (über die zweite Arbeitsöffnung 56b, die zweite Ringnut 58b, die dritte Arbeitsöffnung 56c und die Arbeitsnut 56), sowie der Steueranschluss S mit dem Zulaufanschluss P verbunden (analog 6b), wobei der erste Arbeitsanschluss A mit dem axialen Ablaufanschluss T verbunden ist (analog 6a).
In der ersten Zwischenstellung S4 (6d) ist der erste Arbeitsanschluss A verschlossen, während der zweite Arbeitsanschluss B und der Steueranschluss S mit dem Zulaufanschluss P verbunden sind (analog 6c).
In der Haltestellung S5 (6e) sind beide Arbeitsanschlüsse A, B und der Steueranschluss S verschlossen.
In der zweiten Zwischenstellung S6 (6f) ist der erste Arbeitsanschluss A (über die zweite Arbeitsöffnung 56b, die erste Ringnut 58a und die erste Arbeitsöffnung 56a) mit dem Zulaufanschluss P verbunden, während der zweite Arbeitsanschluss B und der Steueranschluss S verschlossen sind (analog 6e).
In der sich daran anschließenden Voreilstellung S7 (6g) ist der zweite Arbeitsanschluss B, sowie der Steueranschluss S (über die vierte Arbeitsöffnung 56d bzw. die dritte Steueröffnung 57c, das Innere der Zwischenhülse 53 und die fünften Arbeitsöffnung 56e), mit dem radialen Ablaufanschluss T und der erste Arbeitsanschluss A mit dem Zulaufanschluss P verbunden (analog 6f).
Dabei sind die Zwischenstellungen S4 und S6 als optionale Steuerstellungen zu sehen. Eine alternative Steuerlogik weist nur die Steuerstellungen S1 bis S3, S5 und S7 auf.
Während der Startphase der Brennkraftmaschine 1 befindet sich das Steuerventil 37 in der Startstellung S1. In dieser Phase ist die hydraulische Einspannung der Flügel 27 innerhalb der Druckräume 33 auf Grund zu geringen Systemdrucks im Allgemeinen nicht gewährleistet. Aus diesem Grund wird der Innenrotor 23 gegenüber dem Außenrotor 22 oszillatorische Bewegungen in Umfangsrichtung durchführen. Diese Oszillationen werden durch die auf die Nockenwelle 6, 7 wirkenden Wechselmomente hervorgerufen, wobei die Oszillationen selbst im verriegelten Zustand der Vorrichtung 10 auftreten. Dabei ist deren Amplitude durch das Verriegelungsspiel bestimmt. Die Oszillationen haben eine Pumpwirkung zur Folge, wodurch in den Druckmittelkanälen 39a, b bzw. den Druckmittelleitungen 38a, b vorhandenes Restöl in die Druckkammern 35, 36 gefördert werden kann. Dabei können innerhalb der Vorrichtung 10 Druckwerte erreicht werden, die ausreichen um die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 42, 43 in den entriegelten Zustand zu überführen.
Durch die Verbindung des ersten Arbeitsanschlusses A und des Steueranschlusses S mit dem Tank wird dies verhindert. Die ersten Druckkammern 35, die korrespondierenden Druckmittelkanäle 39a, die erste Druckmittelleitung 38a und die Steuerleitung 48 werden entleert und somit ein Druckaufbau, und damit die ungewollte Selbstentriegelung während der Startphase, in den Kulissen 45 der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 42, 43 verhindert.
Da in der Startstellung S1 der zweite Arbeitsanschluss B verschlossen ist, werden die zweiten Druckkammern 36 nicht mit Druckmittel beaufschlagt. Dadurch wird verhindert, dass der Verriegelungsstift 44 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 gegen das Ende der Kulisse 45 gedrängt wird, was zu einem Verklemmen führen könnte. Andererseits wird verhindert, dass das Druckmittel in den zweiten Druckmittelkanälen 39b zum Tank abfließen kann. So ist sichergestellt, dass durch die Oszillationen der Flügel 27 geringe Mengen von Druckmittel in die zweiten Druckkammern 36 gefördert werden, wodurch die Vorrichtung 10 ausreichend mit Schmiermittel versorgt wird.
Nach Ablauf einer definierten Zeitspanne, nach der der Startvorgang vollständig beendet ist, oder wenn ein ausreichendes Druckniveau im Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine 1 detektiert wird, und die Motorsteuerung eine Phasenänderung vorgibt, geht die Vorrichtung 10 in einen geregelten Zustand über, bis der Druck in dem Schmiermittelkreislauf wieder unter ein vorgegebenes Niveau fällt. Zu diesem Zweck wird die Stelleinheit 50 des Steuerventils 37 derart bestromt, dass dieses über die Entriegelstellung 52 in die Steuerstellungen S3 bis S7 gelangt und je nach Vorgabe des Phasenwinkels durch die Motorsteuerung in eine dieser Steuerstellungen S3–S7 geregelt wird.
Während das Steuerventil 37 die Entriegelstellung S2 einnimmt, wird im Unterschied zur Startstellung S1 der Steueranschluss S mit Druckmittel beaufschlagt und somit die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 in den entriegelten Zustand überführt. Dabei wird keine der Druckkammern 35, 36 mit Druck beaufschlagt, wodurch ein Verklemmen des Verriegelungsstiftes 44 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 in dessen Kulisse 45 verhindert wird.
Abhängig von den aktuellen Soll- bzw. Istwerten der Phasenlage nimmt das Steuerventil 37 im geregelten Zustand der Vorrichtung 10 die Steuerstellungen S3–S7 ein. Wird vom Motorsteuergerät eine Verschiebung der Phasenlage in Richtung späterer Einlasszeiten vorgegeben, so wird das Steuerventil 37 derart bestromt, dass dieses die Nacheilstellung S3 einnimmt. In dieser Stellung sind die ersten Druckkammern 35 mit dem Tank und die zweiten Druckkammern 36 mit der Pumpe verbunden. Gleichzeitig wird Druckmittel zur Kulisse 45 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 geleitet. Der Verriegelungsstift 44 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 wird im entriegelten Zustand gehalten, während die Druckmittelbeaufschlagung der zweiten Druckkammern 36 bei gleichzeitiger Entleerung der ersten Druckkammern 35 zu einer Verdrehung des Innenrotors 23 relativ zum Außenrotor 22 entgegen der Drehrichtung der Vorrichtung 10 führt. Gibt das Motorsteuergerät vor die Pha senlage des Innenrotors 23 relativ zum Außenrotor 22 zu halten, so wird das Steuerventil 37 in die Haltestellung S5 überführt. In dieser Stellung findet kein Druckmittelaustausch zwischen den Druckkammern 35, 36 und der Kulisse 45 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 mit dem Tank oder der Druckmittelpumpe statt. Die Flügel 27 werden hydraulisch im Druckraum 33 eingespannt und die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 42, 43 in der entriegelten Lage gehalten.
Gibt das Motorsteuergerät frühere Steuerzeiten vor, so wird das Steuerventil 37 in die Voreilstellung S7 gebracht. In dieser Steuerstellung wird den ersten Druckkammern 35 Druckmittel zugeführt, während sowohl von der Kulisse 45 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 als auch von den zweiten Druckkammern 36 Druckmittel zum Tank abgeführt wird. Als Folge wird eine Relativverdrehung des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 in Drehrichtung der Vorrichtung 10 bewirkt. Zusätzlich kann der Verriegelungsstift 44 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 in die korrespondierende Kulisse 45 eingreifen, wenn sich diese gegenüberstehen.
In den Zwischenstellungen S4 und S6 wird jeweils eine Gruppe der Druckkammer 35, 36 mit Druckmittel beaufschlagt, während kein Druckmittelaustausch zwischen der anderen Gruppe von Druckkammern 35, 36 und der Pumpe und dem Tank stattfindet. Dadurch wird erreicht, dass während der Einnahme der Haltestellung 55 bzw. deren Verlassen die hydraulische Einspannung der Flügel 27 innerhalb der Druckräume 33 erhalten bleibt.
Während der Stoppphase der Brennkraftmaschine 1 wird das Steuerventil 37 in die Voreilstellung S7 überführt und eine definierte Zeitspanne über deren Stillstand hinaus in dieser gehalten. Dadurch wird Druckmittel zu den ersten Druckkammern 35 geleitet, während Druckmittel aus den zweiten Druckkammern 36 zum Tank abfließen kann. Dies bewirkt eine Relativverdrehung des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22, wobei der Innenrotor 23 in eine Stellung zwischen der Verriegelungsposition und der maximalen Frühposition gelangt. Gleichzeitig wird der Steueranschluss S und damit die Kulisse 45 der zweiten Drehwinkel begrenzungsvorrichtung 43 mit dem Tank verbunden, wodurch die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 in den eingeriegelten Zustand überführt wird. Dadurch ist gewährleistet, dass der Innenrotor 23 während des gesamten Stoppvorgangs und der Betriebspause der Brennkraftmaschine 1 in eine Stellung zwischen der Verriegelungsposition und der maximalen Frühposition verstellt und anschließend in dieser gehalten wird.
In der letzten Phase des Motorstopps, in der die Vorrichtung 10 nicht mehr ausreichend mit Druckmittel versorgt wird, wird der Innenrotor 23, aufgrund der auf die Nockenwelle 6, 7 wirkenden Schleppmomente, relativ zum Außenrotor 22 in Richtung der maximalen Spätposition verdreht. Diese Bewegung wird durch die eingeriegelte zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 an der Verriegelungsposition gestoppt. Aufgrund des fehlenden Systemdrucks wird die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42 in dieser Position ebenfalls in den eingeriegelten Zustand überführt, wodurch eine mechanische Festsetzung des Innenrotors 22 relativ zum Außenrotor 23 in der Verriegelungsposition hergestellt ist.
Alternativ dazu kann dieser Vorgang während der Startphase der Brennkraftmaschine 1 erfolgen, in der das Steuerventil 37 die Startstellung S1 einnimmt. In dieser Stellung werden die ersten Druckkammern 35 und die mit dieser verbundenen Kulisse 45 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42 mit dem Tank verbunden. Der Innenrotor 22 wird auf Grund der auf die Nockenwelle 6, 7 wirkenden Schleppmomente in die Verriegelungsposition gedrängt, in der die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42 in den eingeriegelten Zustand übergehen kann.
Während des geregelten Betriebs der Vorrichtung 10 (Steuerzustände S3–S7) ist aufgrund der in 3 dargestellten Steuerlogik gewährleistet, dass sich bei Beaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 35, 36 die zugehörige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42, 43 im entriegelten Zustand befindet. Somit ist ein sicheres Verstellen der Vorrichtung 10 über die Verriegelungsposition hinaus gewährleistet.
Durch die getrennte Ansteuerung der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 42, 43 existiert nur eine geringe Zahl von Umschaltpunkten in der Steuerlogik, die in dem Motorsteuergerät abgelegt sind oder von diesem ermittelt werden müssen. Gleichzeitig vergrößern sich die Bereiche der einzelnen Steuerstellungen S1–S7, wodurch die Regelung des Steuerventils 37 erheblich vereinfacht und die Fehleranfälligkeit verringert wird.
4 zeigt eine zu der in 3 gezeigten Steuerlogik alternative Steuerlogik, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass die Reihenfolge der Steuerstellungen S1–S7 vertauscht sind. Die Startstellung S1 wird in dieser Ausführung bei maximal erregter Stelleinheit 50 eingenommen, während die Voreilstellung S7 bei nicht erregter Stelleinheit 50 eingenommen wird.

1: Brennkraftmaschine
2: Kurbelwelle
3: Kolben
4: Zylinder
5: Zugmitteltrieb
6: Einlassnockenwelle
7: Auslassnockenwelle
8: Nocken
9a: Einlassgaswechselventil
9b: Auslassgaswechselventil
10: Vorrichtung
21: Kettenrad
22: Außenrotor
23: Innenrotor
24: Seitendeckel
25: Seitendeckel
26: Nabenelement
27: Flügel
28: Flügelnuten
29: Umfangswand
30: Vorsprung
31: Axialöffnung
32: Befestigungselement
33: Druckraum
34: Begrenzungswand
34a: Frühanschlag
34b: Spätanschlag
35: erste Druckkammer
36: zweite Druckkammer
37: Steuerventil
38b: erste Druckmittelleitung
38a: zweite Druckmittelleitung
38p: dritte Druckmittelleitung
39b: erster Druckmittelkanal
39a: zweiter Druckmittelkanal
40: Aufnahme
41: Verriegelungsmechanismus
42: Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung
43: Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung
44: Verriegelungsstift
45: Kulisse
46: Federelement
47: Verbindungsleitung
48: Steuerleitung
49: Kanal
50: Stelleinheit
50a: Stößelstange
51: Hydraulikabschnitt
52: Ventilgehäuse
53: Zwischenhülse
54: Steuerkolben
55: Feder
56: Arbeitsnut
56a: erste Arbeitsöffnung
56b: zweite Arbeitsöffnung
56c: dritte Arbeitsöffnung
56d: vierte Arbeitsöffnung
56e: fünfte Arbeitsöffnung
57: Steuernut
57a: erste Steueröffnung
57b: zweite Steueröffnung
57c: dritte Steueröffnung
58a: erste Ringnut
58b: zweite Ringnut
58c: dritte Ringnut
59a: erste Öffnung
59b: zweite Öffnung
A: erster Arbeitsanschluss
B: zweiter Arbeitsanschluss
P: Zulaufanschluss
T: Ablaufanschluss
S: Steueranschluss
D: Auslenkung
S1: Startstellung
S2: Entriegelstellung
S3: Nacheilstellung
S4: erste Zwischenstellung
S5: Haltestellung
S6: zweite Zwischenstellung
S7: Voreilstellung

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung (10) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9a, 9b) einer Brennkraftmaschine (1) mit • einem Außenrotor (22) und einem relativ zu diesem drehbar angeordneten Innenrotor (23), wobei eines der Bauteile in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) und das andere Bauteil in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle (6, 7) steht, • wobei zumindest ein Druckraum (33) vorgesehen und jeder Druckraum (33) in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern (35, 36) unterteilt ist, • wobei eine der Druckkammern (35) jedes Druckraums (33) als Voreil- und die andere Druckkammer (36) als Nacheilkammer wirkt, • wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Voreilkammern (35), bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Nacheilkammern (36), der mit der Nockenwelle (6, 7) zusammenwirkende Rotor (22, 23) relativ zu dem mit der Kurbelwelle (2) zusammenwirkenden Rotor (22, 23) in Richtung einer maximalen Frühposition verdreht wird, • wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Nacheilkammern (36), bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Voreilkammern (35), der mit der Nockenwelle (6, 7) zusammenwirkende Rotor (22, 23) relativ zu dem mit der Kurbelwelle (2) zusammenwirkenden Rotor (22, 23) in Richtung einer maximalen Spätposition verdreht wird, • wobei zumindest eine erste und eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42, 43) vorgesehen sind, • wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42, 43) einen entriegelten und einen eingeriegelten Zustand einnehmen kann, wobei der Verriegelungszustand durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfluss von der jeweiligen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42, 43) einstellbar ist, • wobei bei eingeriegelter erster und zweiter Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42, 43) der Innenrotor (23) relativ zum Außenrotor (22) in einer Verriegelungsposition fixiert ist, • wobei der Druckmittelzufluss zu bzw. der Druckmittelabfluss von den Druckkammern (35, 36) und den Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (42, 43) durch eine Verbindung mit einer Druckmittelquelle bzw. mit einem Tank einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass • während einer Startphase der Brennkraftmaschine (1) die Nacheilkammern (36) oder die Voreilkammern (35) weder mit dem Tank noch mit der Druckmittelquelle und die anderen Druckkammern (35, 36) und die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (42, 43) mit einem Tank verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42) im eingeriegelten Zustand die Drehung des mit der Nockenwelle (6, 7) zusammenwirkenden Rotors (22, 23) relativ zu dem mit der Kurbelwelle (2) zusammenwirkenden Rotor (22, 23) bei Einnahme der Verriegelungsposition in Richtung der maximalen Frühposition verhindert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42) im eingeriegelten Zustand die Phasenlage des mit der Nockenwelle (6, 7) zusammenwirkenden Rotors (22, 23) relativ zu dem mit der Kurbelwelle (2) zusammenwirkenden Rotor (22, 23) auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Spätposition und der Verrieglungsposition beschränkt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (43) im eingeriegelten Zustand eine Phasenlage des mit der Nockenwelle (6, 7) zusammenwirkenden Rotors (42, 43) relativ zu dem mit der Kurbelwelle (2) zusammenwirkenden Rotor (42, 43) auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und der Verrieglungsposition beschränkt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Stoppvorgangs der Brennkraftmaschine (1) die Voreilkammern (35) mit der Druckmittelquelle und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (43) und die Nacheilkammern (36) mit dem Tank verbunden sind.
Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung (10) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42) im eingeriegelten Zustand eine Phasenlage des mit der Nockenwelle (6, 7) zusammenwirkenden Rotors (22, 23) relativ zu dem mit der Kurbelwelle (2) zusammenwirkenden Rotor (22, 23) auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und der Verrieglungsposition beschränkt, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Stoppvorgangs der Brennkraftmaschine (1) die Voreilkammern (35) mit der Druckmittelquelle und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (43) und die Nacheilkammern (36) mit dem Tank verbunden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungszustand der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (43) ausschließlich mittels einer separaten Steuerleitung (48) gesteuert wird, die nicht mit den Druckkammern (35, 36) kommuniziert.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungszustand der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42) über den in zumindest einer der Voreilkammern (35) herrschenden Druck gesteuert wird.
Verfahren nach der Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerventil (37) vorgesehen ist, welches die Druckmittelzufuhr zu und den Druckmittelabfluss von sowohl den Druckkammern (35, 36) als auch der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (43) steuert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen der Druckkammern (35, 36) und der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (43) mit der Druckmittelquelle bzw. mit dem Tank während des Stoppvorgangs der Brennkraftmaschine (1) eine definierte Zeitspanne über den vollendeten Motorstopp hinaus aufrechterhalten werden.
Vorrichtung (10) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9a, 9b) einer Brennkraftmaschine (1) mit – einem Außenrotor (22) und einem relativ zu diesem drehbar angeordneten Innenrotor (23), wobei eines der Bauteile in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) und das andere Bauteil in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle (6, 7) steht, – wobei zumindest ein Druckraum (33) ausgebildet und jeder Druckraum (33) in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern (35, 36) unterteilt ist, – wobei eine der Druckkammern (35) jedes Druckraums (33) als Voreil- und die andere Druckkammer (36) als Nacheilkammer wirkt, – wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Voreilkammern (35), bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Nacheilkammern (36), der mit der Nockenwelle (6, 7) zusammenwirkende Rotor (22, 23) relativ zu dem mit der Kurbelwelle (2) zusammenwirkenden Rotor (22, 23) in Richtung einer maximalen Frühposition verdreht wird, – wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Nacheilkammern (36), bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Voreilkammern (35), der mit der Nockenwelle (6, 7) zusammenwirkende Rotor (22, 23) relativ zu dem mit der Kurbelwelle (2) zusammenwirkenden Rotor (22, 23) in Richtung einer maximalen Spätposition verdreht wird, – wobei zumindest eine erste und eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42, 43) vorgesehen sind, – wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42, 43) einen entriegelten und einen eingeriegelten Zustand einnehmen kann, wobei der Verriegelungszustand durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfluss von der jeweiligen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42, 43) einstellbar ist, – wobei bei eingeriegelter erster und zweiter Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42, 43) der Innenrotor (23) relativ zum Außenrotor (22) in einer Verriegelungsposition fixiert ist, – wobei ein Steuerventil (37) vorgesehen ist, das mehrere Steuerstellungen einnehmen kann und den Druckmittelzufluss zu bzw. den Druckmittelabfluss von den Druckkammern (35, 36) und den Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (42, 43) steuert, – wobei das Steuerventil (37) zumindest einen Zulaufanschluss (P), zumindest einen Ablaufanschluss (T), zumindest zwei Arbeitsanschlüsse (A, B) und zumindest einen separaten Steueranschluss (S) aufweist, – wobei der Zulaufanschluss (P) mit einer Druckmittelquelle, der Ablaufanschluss (T) mit einem Tank, der erste Arbeitsanschluss (A) mit den Voreilkammern (35), der zweite Arbeitsanschluss (B) mit den Nacheilkammern (36) und der Steueranschluss (S) mit zumindest einer der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (42, 43) kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass – das Steuerventil (37) eine Startstellung (S1) aufweist, in der einer der Arbeitsanschlüsse (A, B) weder mit dem Ablaufanschluss (T) noch mit dem Zulaufanschluss (P) verbunden ist und – dass der andere Arbeitsanschluss (A, B) und die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (42, 43) in der Startstellung ausschließlich mit dem Ablaufanschluss (T) kommunizieren.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stelleinheit (50) vorgesehen ist, die das Steuerventil (37) in verschiedene Steuerstellungen (S1–S7) überführen kann, wobei das Steuerventil (37) die Startstellung (S1) bei nicht erregter oder alternativ bei maximal erregter Stelleinheit (50) einnimmt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42) im eingeriegelten Zustand die Drehung des mit der Nockenwelle (6, 7) zusammenwirkenden Rotors (22, 23) relativ zu dem mit der Kurbelwelle (2) zusammenwirkenden Rotor (22, 23) bei Einnahme der Verriegelungsposition in Richtung der maximalen Frühposition verhindert.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (42) im eingeriegelten Zustand die Phasenlage des mit der Nockenwelle (6, 7) zusammenwirkenden Rotors (22, 23) relativ zu dem mit der Kurbelwelle (2) zusammenwirkenden Rotor (22, 23) auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Spätposition und der Verrieglungsposition beschränkt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (43) im eingeriegelten Zustand eine Phasenlage des mit der Nockenwelle (6, 7) zusammenwirkenden Rotors (22, 23) relativ zu dem mit der Kurbelwelle (2) zusammenwirkenden Rotor (22, 23) auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und der Verrieglungsposition beschränkt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (43) ausschließlich mit dem Steueranschluss (S) kommuniziert.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (37) zusätzlich eine Entriegelstellung (S2) aufweist, in der der Steueranschluss (S) mit dem Zulaufanschluss (P) kommuniziert und die Arbeitsanschlüsse (A, B) nicht mit dem Zulaufanschluss (P) kommunizieren.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (37) zusätzlich eine Nacheilstellung (S3) aufweist, in der der erste Arbeitsanschluss (A) mit dem Tank (T) und der zweite Arbeitsanschluss (B) und der Steueranschluss (S) mit dem Zulaufanschluss (P) kommunizieren.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (37) zusätzlich eine Voreilstellung (S7) aufweist, in der der erste Arbeitsanschluss (A) mit dem Zulaufanschluss (P) und der zweite Arbeitsanschluss (B) und der Steueranschluss (S) mit dem Tank (T) verbunden sind.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mit zunehmender oder alternativ abnehmender Erregung der Stelleinheit (50) die Steuerstellungen in der Reihenfolge Startstellungen (S1) – Entriegelstellung (S2) – Nacheilstellung (S3) – Voreilstellung (S7) eingenommen werden.