DE102007007073B4

DE102007007073B4 - Vorrichtung und Verfahren zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007007073B4
Application number: DE102007007073.1A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Busse Michael
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2020-10-01
Anticipated expiration: 2027-02-14
Also published as: DE102007007073A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit• einem Außenrotor (2) und einem relativ zu diesem drehbar angeordneten Innenrotor (3), wobei eines der Bauteile in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle und das andere Bauteil in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle steht,• zumindest einem Druckraum (7), wobei jeder Druckraum (7) in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern (9, 10) unterteilt ist,• mehreren Druckmittelkanälen, über die den Druckkammern (9, 10) Druckmittel zugeführt, bzw. von diesen abgeführt werden kann,• mehreren Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (12, 13, 14), wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (12, 13, 14) einen entriegelten und einen eingeriegelten Zustand einnehmen kann, wobei die Verriegelungszustände durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von der jeweiligen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (12, 13, 14) eingestellt werden können, wobei• zumindest eine der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (12, 13, 14) einriegeln kann, wenn der Außenrotor (2) zum Innenrotor (3) eine Verriegelungsposition (25) einnimmt und• die Verriegelungszustände zumindest einer ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (13) mittels einer separaten Steuerleitung (21) steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass• zumindest eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (14) in eingeriegeltem Zustand ausschließlich über den in zumindest einer der Druckkammern (9, 10) herrschenden Druck steuerbar ist und in entriegeltem Zustand sowohl über den in zumindest einer der Druckkammern (9, 10) herrschenden Druck als auch mittels der separaten Steuerleitung (21) steuerbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren 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 der Kurbelwelle und das andere Bauteil in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle steht. Die Vorrichtung weist zumindest einen Druckraum auf und jeder Druckraum ist in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt ist. Über mehrere Druckmittelkanäle kann den Druckkammern Druckmittel zugeführt, bzw. von diesen abgeführt werden. Weiterhin sind mehrere Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen vorgesehen, wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung einen entriegelten und einen eingeriegelten Zustand einnehmen kann, wobei die Verriegelungszustände durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von der jeweiligen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung eingestellt werden können. Jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen kann zwei mögliche Verriegelungszustände einnehmen, nämlich einen eingeriegelten Zustand, bei dem durch die jeweilige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung zwischen den Rotoren eine mechanische Kopplung hergestellt ist, und einen entriegelten Zustand, bei dem die mechanische Kopplung zwischen den Rotoren durch die jeweilige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung aufgehoben ist.
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 Antriebsstrang integriert, über welchen ein 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. durch Druckmittelabfuhr von den Druckkammern, wird das bewegliche Element innerhalb des Druckraums verschoben, wodurch eine gezielte Verdrehung der Rotoren zueinander und somit der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt wird.
Dabei wirkt eine der Druckkammern jedes Druckraums als Voreil- und die andere als Nacheilkammer. Durch Druckmittelzufuhr zu den Voreilkammern bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Nacheilkammern wird der mit der Nockenwelle zusammenwirkende Rotor relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor in Richtung einer maximalen Frühposition verdreht. Durch Druckmittelzufuhr zu den Nacheilkammern bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Voreilkammern wird der mit der Nockenwelle zusammenwirkende Rotor relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor in Richtung einer maximalen Spätposition verdreht.
Der Druckmittelzufluss zu bzw. der Druckmittelabfluss 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 Istposition der Nockenwelle in der Brennkraftmaschine bestimmt und mit einer Sollposition, die insbesondere abhängig ist von der Motordrehzahl und dem Lastzustand der Brennkraftmaschine, vergleicht. Wird ein Unterschied zwischen beiden Positionen festgestellt, wird ein Signal an die Kontrolleinheit gesendet, 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 zu der 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 oder wäh-rend der Leerlaufphase der Fall sein. Während dieser Phasen würde die Vor-richtung unkontrollierte Schwingungen ausführen, was zu erhöhten Geräuschemissionen, erhöhtem Verschleiß, unruhigem Lauf und erhöhten Emissionen der Brennkraftmaschine führen würde. 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.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 6,439,181 B1 bekannt, bei der ein Außenrotor drehbar auf einem als Flügelrad ausgebildeten Innenrotor gelagert ist, wobei zwischen Außenrotor und Innenrotor mehrere Druckräume gebildete werden, welche mittels der Flügel jeweils in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt sind. Weiterhin sind zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen vorgesehen, wobei eine Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem Zustand eine relative Verdrehung der Rotoren zueinander auf einen Winkelbereich zwischen einer maximalen Spätposition und einer definierten Mittenposition (Verriegelungsposition) beschränkt. Die andere Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung erlaubt in eingeriegeltem Zustand eine Verdrehung des Innenrotors zum Außenrotor in einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und der Mittenposition. Befinden sich beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen in eingeriegeltem Zustand, so ist die Phasenlage des Innenrotors zum Außenrotor auf die Mittenposition (Verriegelungsposition) beschränkt. Des Weiteren ist in dieser Ausführungsform ein Hilfssteuerungsmechanismus vorgesehen, der in eingeriegeltem Zustand die relative Phasenlage des Innenrotors gegenüber dem Außenrotor auf einen Winkelbereich zwischen einer mittleren Spätposition und der maximalen Frühposition beschränkt.
In der Verriegelungsstellung greift jeweils ein mit einer Kraft in Richtung des Innenrotors in einer Aufnahme des Außenrotors angeordnete Verriegelungsplatte jeweils in eine an dem Innenrotor gegenüberstehend ausgebildete Verriegelungsvertiefung ein, wodurch die jeweilige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vom ent- in den eingeriegelten Zustand übergeht. Jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen kann durch Druckmittelbeaufschlagung der jeweiligen Verriegelungsvertiefung vom eingeriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden. Dabei drängt das Druckmittel die Verriegelungsplatten in deren Aufnahme zurück, wodurch die mechanische Kopplung des Innenrotors mit dem Außenrotor aufgehoben wird.
Die Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungsvertiefungen erfolgt jeweils über eine Verbindungsleitung mit den Druckkammern. Dabei werden die zugehörigen Verriegelungsvertiefungen der beiden Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen, die im eingeriegelten Zustand die Phasenlage des Innenrotors zum Außenrotor auf die Mittenposition beschränken, jeweils über eine der als Nacheil- bzw. als Voreilkammern wirkenden Druckkammern mit Druckmittel versorgt, während die mit dem Hilfssteuerungsmechanismus korrespondierende Verriegelungsvertiefung ebenfalls mit einer der als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern kommuniziert.
Nachteilig an der dargestellten Ausführungsform wirkt sich der Umstand aus, dass die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung und der Hilfssteuermechanismus, die in eingeriegeltem Zustand eine Drehung des Innenrotors relativ zum Au-ßenrotor in einer mittleren Phasenlage bzw. in einer mittleren Spätposition in Richtung einer maximalen Spätposition sperren, mit einer der Nacheilkammern kommunizieren. Diese Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung und der Hilfssteuermechanismus werden bei einer Entriegelung der Vorrichtung, bei der die Nacheilkammern mit Druckmittel beaufschlagt werden, zwangsläufig in den entriegelten Zustand überführt. Aufgrund der auf die Nockenwelle entgegen der Drehrichtung der Vorrichtung wirkenden Reibmomente führt dies bei dieser Ausführungsform zunächst immer zu einer Verstellung der Vorrichtung in die maximale Spätposition. Dies wirkt sich dann besonders nachteilig aus, wenn eine Verstellung in Richtung früherer Steuerzeiten gewünscht war.
Weiterhin nachteilig bei dieser Ausführungsform ist der Umstand, dass die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen und der Hilfssteuerungsmechanismus über den in den Druckkammern herrschenden Druck gesteuert werden. Bei einem Motorstart kann mit steigendem Druckmitteldruck in den Druckkammern die Vorrichtung ungewollt entriegelt und die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle durch die auf letztere wirkenden Reibmomente in Richtung der maximalen Spätposition verstellt werden.
Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform ein Vorspannbauteil erforderlich, um bei einem Motorstart der Brennkraftmaschine in einer maximalen oder in einer mittleren Spätposition durch die Wirkung der Vorspannkraft des Vorspannbauteils entgegen der auf die Nockenwelle wirkenden Reibmomente eine Verstellung in die Verriegelungsposition zu ermöglichen. Dabei gelangt die Vorrichtung erst zeitlich verzögert in den verriegelten Zustand, wobei der Innenrotor gegenüber dem Außenrotor aufgrund der auf die Nockenwelle wirkenden Wechseldrehmomente aus den Reaktionskräften aus der Betätigung der Gaswechselventile periodische Schwenkbewegungen ausführt. Dies führt zu erhöhten Geräuschemissionen, erhöhtem Verschleiß, unruhigem Lauf und erhöhten Emissionen der Brennkraftmaschine.
Ferner ist in dieser Ausführungsform vorgesehen, während der Stopp- und Startphasen der Brennkraftmaschine sämtliche Druckkammern und sämtliche Verriegelungsvertiefungen mit einem Tank zu verbinden, was zu einer Mangelversorgung der Vorrichtung mit Schmiermittel und damit zu erhöhtem Verschleiß führt. Dieser Umstand wirkt sich weiterhin dadurch nachteilig aus, dass vor einer Verstellung der Vorrichtung die entleerten Druckkammern mit Druckmittel gefüllt werden müssen und der Verstellvorgang somit zeitlich verzögert wird.
Die JP 2006 - 348 926 A zeigt ein antriebsseitiges Drehelement, das sich synchron in Bezug auf eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors dreht, und eine angetriebene Seite, die koaxial mit dem antriebsseitigen Drehelement angeordnet ist und sich synchron in Bezug auf eine Nockenwelle dreht. Ein Rotationselement, ein Phasensteuerungsmechanismus zum variablen Steuern einer relativen Rotationsphase zwischen dem antriebsseitigen Rotationselement und dem abtriebsseitigen Rotationselement und eine Verschiebung der relativen Rotationsphase können durch eine vorbestimmte Verriegelungsphase eingeschränkt werden. Gezeigt wird auch ein Verriegelungsmechanismus und ein Phasenverschiebungsbeschränkungsmechanismus, der unabhängig vom Verriegelungsmechanismus betrieben werden kann und in der Lage ist, die Verschiebung der relativen Drehphase zu begrenzen, die einen zulässigen Phasenverschiebungsbereich überschreitet, der die Verriegelungsphase enthält.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, 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 außerhalb des normalen Motorbetriebs der Brennkraftmaschine bei Stopp- und Startvorgängen und ein sicheres Entriegeln nach Beendigung der Stopp- oder Startphase während des normalen Motorbetriebs der Brennkraftmaschine gewährleistet sein. Weiterhin soll nach einer Entriegelung ein sicheres Verstellen der Vorrichtung in einen geregelten Zustand ermöglicht werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Verriegelungszustände zumindest einer ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung mittels einer separaten Steuerleitung steuerbar sind, und zumindest eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem Zustand ausschließlich über den in zumindest einer der Druckkammern herrschenden Druck steuerbar ist und in entriegeltem Zustand sowohl über den in zumindest einer der Druckkammern herrschenden Druck als auch mittels der separaten Steuerleitung steuerbar ist.
Erfindungsgemäß sind mehrere Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen vorgesehen. Da die Steuerleitung separat zu den die Druckkammern versorgenden Druckmittelkanälen und Druckmittelleitungen ausgeführt ist, können die Verriegelungszustände, der entriegelte Zustand bzw. der eingeriegelte Zustand, durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von zumindest einer ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über die separate Steuerleitung unabhängig von dem in den Druckkammern herrschenden Druck eingestellt werden. Weiterhin ist erfindungsgemäß zumindest eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem Zustand ausschließlich über den in zumindest einer der Druckkammern herrschenden Druck steuerbar. Somit können zumindest eine erste und eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen in eingeriegeltem Zustand unabhängig voneinander eingestellt werden.
Zur Entriegelung der Vorrichtung kann beispielsweise durch separate Ansteuerung einer ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem Zustand diese über die separate Steuerleitung mit Druckmittel beaufschlagt und in den entriegelten Zustand überführt werden. Durch separate Ansteuerung über den in zumindest einer der Druckkammern herrschenden Druck ist es möglich, die mit einer von diesen kommunizierende zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung noch in eingeriegeltem Zustand zu halten. Gleichzeitig können die ersten und zweiten Druckkammern mit Druckmittel gefüllt und durch eine Unterbrechung der Druckmittelzu- und abfuhr eine hydraulische Einspannung der Vorrichtung in den Druckräumen erreicht werden. Aufgrund des dabei herrschenden niedrigen Drucks ist es möglich, die mit einer von den Druckkammern kommunizierend zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung während des Aufbaues der hydraulischen Einspannung in eingeriegeltem Zustand zu halten. Auf diese Weise können die Rotoren zueinander in den Druckräumen hydraulisch eingespannt werden, bevor eine mechanische Entriegelung der Vorrichtung erfolgt. Dadurch wird erreicht, dass eine ungewollte Verstellung der Phasenlage der Rotoren zueinander während oder nach einem Entriegelungsvorgang sicher unterbunden wird und die Vorrichtung unmittelbar nach dem Entriegelungsvorgang in einen geregelten Zustand überführt werden kann.
Ferner sind erfindungsgemäß zumindest eine erste und eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in entriegeltem Zustand mittels der separaten Steuerleitung steuerbar. Dadurch ist es möglich, nach einer Entriegelung der Vorrichtung durch Druckmittelbeaufschlagung einer ersten und einer zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über die separate Steuerleitung die Vorrichtung unabhängig von dem in den Druckkammern herrschenden Druck in entriegeltem Zustand zu halten.
Weiterhin kann während eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine die Steuerleitung und zumindest eine der Druckkammern mit dem Tank verbunden werden. Hierdurch können zumindest eine erste und eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in den eingeriegelten Zustand überführt oder in diesem gehalten werden und die Vorrichtung in einer mittleren Phasenlage mechanisch fixiert sowie ein selbsttätiges Entriegeln bzw. eine ungewollte Verstellung der Vorrichtung sicher vermieden werden.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind die Verriegelungszustände zumindest einer dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung unabhängig von zumindest einer ersten und einer zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung steuerbar.
Erfindungsgemäß kann zumindest eine weitere Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vorgesehen sein, wobei die Druckmittelversorgung separat zu zumindest einer ersten und einer zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung ausgeführt ist. Somit können die Verriegelungszustände durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von zumindest einer dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung unabhängig von zumindest einer ersten und einer zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung eingestellt werden. Beispielsweise kann die Druckmittelversorgung einer dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung separat über zumindest eine der Druckkammern erfolgen. Hierdurch ist eine dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über den in zumindest einer der Druckkammern herrschenden Druck unabhängig von einer ersten und einer zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung steuerbar. Beispielsweise kann die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung durch Druckmittelbeaufschlagung über die separate Steuerleitung und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung durch Druckmittelbeaufschlagung über den in einer der ersten Druckkammern herrschenden Druck in den entriegelten Zustand überführt oder in diesem gehalten werden. Gleichzeitig kann durch separate Ansteuerung der dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung, beispielsweise über den in den zweiten Druckkammern herrschenden Druck, diese in den eingeriegelten Zustand überführt oder in diesem gehalten werden. Während eines Abstellvorgangs der Brennkraftmaschine kann auf diese Weise der Innenrotor relativ zum Außenrotor in einem definierten Winkelbereich, der die Verriegelungsposition enthält, abgestellt werden.
Denkbar ist auch, dass zumindest eine dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über eine weitere separate Steuerleitung unabhängig von zumindest einer ersten und einer zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung steuerbar ist.
In einer Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungszustände zumindest einer dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung ausschließlich über den in zumindest einer der Druckkammern herrschenden Druck steuerbar sind.
In einer Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Ansteuern der Verriegelungszustände eine dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über eine Verbindungsleitung mit zumindest einer der Druckkammern oder mit ei-nem der Druckmittelkanäle kommuniziert.
Dabei kann vorgesehen sein, dass zum Ansteuern der Verriegelungszustände eine erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung mit einer separaten Steuerleitung kommuniziert, und zum Ansteuern der Verriegelungszustände eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung mittels der separaten Steuerleitung und über eine Verbindungsleitung mit zumindest einer der Druckkammern oder mit einem der Druckmittelkanäle kommuniziert, wobei die Steuerleitung weder mit den Druckmittelkanälen noch mit den Druckkammern kommuniziert.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, dass die Verriegelungszustände der dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung ausschließlich über den in einer oder mehreren als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern herrschenden Druck steuerbar ist.
Weiterhin kann die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem Zustand ausschließlich über den in einer oder mehreren Voreilkammern herrschenden Druck steuerbar sein. Ferner kann die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in entriegeltem Zustand über den in einer oder mehreren als Voreilkammern wirkenden Druckkammern herrschenden Druck und mittels der separaten Steuerleitung steuerbar sein.
Vorteilhafterweise ist bei eingeriegelter erster und zweiter Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung der Innenrotor relativ zum Außenrotor in einer Verriegelungsposition fixiert.
Weiterhin kann erfindungsgemäß die dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem 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 Verriegelungsposition beschränken.
Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass die dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem 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 Spätposition verhindert.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem Zustand eine Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotors auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Spätposition und der Verriegelungsposition beschränkt.
Dabei kann die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem 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 verhindern.
Des Weiteren kann die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem Zustand eine Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotor relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und der Verriegelungsposition beschränken.
Dabei kann die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem 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 Spätposition verhindern.
Vorteilhafterweise ist ein Steuerventil vorgesehen, das die Druckmittelzufuhr zu und den Druckmittelabfluss von den Druckmittelkanälen und der Steuerleitung steuert.
Dabei weist das Steuerventil zwei Arbeitsanschlüsse auf, wobei der erste Arbeitsanschluss mit den ersten Druckkammern und der zweite Arbeitsanschluss mit den zweiten Druckkammern kommuniziert und die Steuerleitung ventilseitig ausschließlich mit einem separat zu den Arbeitsanschlüssen ausgebildeten Steueranschluss kommuniziert.
In der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung ist ein Verriegelungsmechanismus vorgesehen, mittels dessen der Außenrotor mit dem Innenrotor in einer Verriegelungsposition zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition mechanisch koppelbar ist.
Vorteilhafterweise sind zumindest eine erste und eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vorgesehen, wobei jede dieser Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen aus einem federbeaufschlagten Verriegelungsstift besteht, welcher axial in einer Bohrung des Innenrotors angeordnet ist. Jeder Verriegelungsstift wird mittels einer Feder in Richtung des Außenrotors mit einer Kraft beaufschlagt. An dem Außenrotor oder an einem mit diesem fest verbundenen Deckel sind zumindest zwei Verriegelungskulissen ausgebildet, die den jeweiligen Verriegelungsstiften in bestimmten Betriebspositionen der Vorrichtung gegenüberstehen. In diesen Betriebspositionen können die Stifte in die Verriegelungskulissen axial eingreifen, wodurch eine mechanische Kopplung zwischen dem Außenrotor und dem Innenrotor herbeigeführt wird. Dabei geht die jeweilige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vom ent- in den eingeriegelten Zustand über. In anderen Betriebspositionen, in denen der jeweilige Verriegelungsstift der zugehörigen Verriegelungskulisse nicht gegenübersteht, wird der jeweilige Verriegelungsstift durch den mit dem Außenrotor fest verbundenen Deckel überdeckt und kann nicht in die zugehörige Kulisse eingreifen, so dass die jeweilige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in entriegeltem Zustand gehalten wird.
Durch Druckmittelbeaufschlagung der jeweiligen Verriegelungskulisse kann jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen vom eingeriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden. Dabei drängt das Druckmittel die jeweiligen Verriegelungsstifte in deren Bohrung zurück, wodurch die mechanische Kopplung des Innenrotors mit dem Außenrotor aufgehoben wird.
Bei jeder der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen können durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von den einzelnen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen zwei mögliche Verriegelungszustände eingestellt werden, nämlich ein eingeriegelter Zustand, bei dem der jeweilige Verriegelungsstift der zugehörigen Verriegelungskulisse gegenübersteht und von dieser Druckmittel abgeführt wird, so dass der jeweilige Verriegelungsstift in die zugehörige Verriegelungskulisse eingreifen kann, wodurch zwischen den Rotoren eine mechanische Kopplung hergestellt wird, und ein entriegelter Zustand, bei dem die jeweilige Verriegelungskulisse mit Druckmittel beaufschlagt wird und der jeweilige Verriegelungsstift in die Bohrung durch das Druckmittel zurückgedrängt wird, wodurch die mechanische Kopplung zwischen den Rotoren durch die jeweilige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung aufgehoben wird.
In einer alternativen Ausgestaltung kann eine oder können mehrere Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen als Verriegelungselement ausgeführt sein, wobei in der Verriegelungsposition ein Verriegelungsstift des Verriegelungselements in eine dem Verriegelungsstift angepasste Aussparung oder in ein dem Verriegelungsstift angepasstes Sackloch eingreift.
Vorteilhafterweise sind in einer bevorzugten Variante der Erfindung eine erste, eine zweite und eine dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vorgesehen.
Die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung beschränkt in eingeriegeltem Zustand die relative Phasenlage des Innenrotors zum Außenrotor auf einen Bereich zwischen der maximalen Spät- und der Verriegelungsposition, während die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem Zustand eine Phasenlage zwischen der maximalen Früh- und der Verriegelungsposition zulässt. Somit ist sichergestellt, dass der Innenrotor relativ zum Außenrotor in einer Verriegelungsposition in einer mittleren Phasenlage mechanisch fixiert werden kann.
Die dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung beschränkt in eingeriegeltem Zustand die relative Phasenlage des Innenrotors zum Außenrotor auf einen Bereich zwischen der maximalen Früh- und der Verriegelungsposition. Dadurch wird erreicht, dass während der kritischen Betriebsphasen außerhalb des normalen Motorbetriebs der Brennkraftmaschine beispielweise während der Motorstartphase oder der Motorstopp- bzw. Leerlaufphase, in denen der Druckmitteldruck zu gering ist, um die Phasenlage der Rotoren gezielt zu verändern bzw. zu halten, bei Einnahme der Verriegelungsposition eine Verstellung der relativen Phasenlage der Rotoren zueinander durch die auf die Nockenwelle wirkenden Reibmomente in Richtung der maximalen Spätposition über die Verriegelungsposition hinaus verhindert wird.
Jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen kann durch Druckmittelbeaufschlagung von dem eingeriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden. Dabei kommunizieren die zweite und die dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung, die jeweils im eingeriegelten Zustand die relative Rotation des Innenrotors zum Außenrotor auf einen Bereich zwischen der maximalen Früh- und der Verriegelungsposition beschränken, jeweils unabhängig voneinander zumindest mit einer der Druckkammern aus der Gruppe der ersten bzw. der zweiten Druckkammern über jeweils eine Verbindungsleitung beispielsweise über eine Wurmnut. Die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung, die die relative Rotation des Innenrotors zum Außenrotor im eingeriegelten Zustand auf einen Bereich zwischen der maximalen Spätposition und der Verriegelungsposition beschränkt, kommuniziert mit einer separaten Steuerleitung. Vorteilhafterweise ist die Steuerleitung separat zu den Druckmittelleitungen und zu den Druckmittelkanälen ausgeführt, die die Druckkammern mit Druckmittel versorgen. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Verriegelungszustände der einzelnen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen jeweils unabhängig voneinander einstellbar sind.
Durch die separate Ansteuerung von zumindest einer Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über den in einer oder mehreren Druckkammern herrschenden Druck ist es möglich, während eines Entriegelungsvorgangs der Vorrichtung, beispielweise nach Beendigung Motorstartphase der Brennkraftmaschine, die Phasenlage der Rotoren zueinander in einer definierten Winkelposition zu halten.
Insbesondere kann vorgesehen sein, die Verriegelungszustände der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung, die in eingeriegeltem Zustand die relative Phasenlage des Innenrotors zum Außenrotor auf einen Bereich zwischen der maximalen Früh- und der Verriegelungsposition beschränkt, über den in einer oder mehreren als Voreilkammern wirkenden Druckkammern herrschenden Druck zu steuern. Durch Beaufschlagung der Gruppe der als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern mit Druckmittel unter gleichzeitigem Ausstoß von Druckmittel aus der Gruppe der als Voreilkammern wirkenden Druckkammern in den Tank kann während eines Entriegelungsvorgangs eine Drehung des Innenrotors gegenüber dem Außenrotor entgegen der Drehrichtung der Vorrichtung in Richtung einer maximalen Spätposition erzeugt werden, während die mit einer der Voreilkammern kommunizierende zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in den eingeriegelten Zustand überführt oder in diesem gehalten werden kann. Da die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem Zustand die Drehung des Innenrotors gegenüber dem Außenro-tor bei Einnahme der Verriegelungsposition in Richtung der maximalen Spät-position sperrt, kann hierdurch die relative Phasenlage der Rotoren zueinander in der Verriegelungsposition fixiert werden. Gleichzeitig kann die Vorrichtung in einer Haltestellung in einen hydraulisch eingespannten Zustand bei geringem Druckmitteldruck überführt werden. Aufgrund des in der Gruppe der als Voreilkammern wirkenden Druckkammern herrschenden geringen Druckmitteldrucks ist es weiterhin möglich, die mit einer oder mehreren von diesen kommunizierende zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem Zustand zu halten. Auf diese Weise kann die Vorrichtung in einen hydraulisch eingespannten Zustand überführen werden, bevor diese mechanisch entriegelt wird, und eine selbsttätige Entriegelung bzw. ein ungewolltes Verstellen der Vorrichtung während dieses Vorgangs sicher unterbunden werden. Des Weiteren wird erreicht, dass nach einer Entriegelung die Vorrichtung aus einer mittleren Phasenlage heraus unmittelbar in eine geregelte Winkelposition sowohl in Richtung einer maximalen Spätposition als auch in Richtung einer maximalen Frühposition verstellt werden kann.
Vorteilhafterweise kann weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass zumindest eine Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung mit einem Verriegelungs-stift ausgebildet ist, der entlang seiner Längsachse zumindest eine Stufe auf-weist. Die Stufe ist derart ausgebildet, dass bei einer Entriegelung, bei der durch Druckmittelbeaufschlagung der zugehörigen Verriegelungskulisse der Stift in die Bohrung in den Innenrotor zurückgeschoben wird, eine Kammer in einem Hohlraum zwischen der Stufe des Verriegelungsstiftes und Bohrungs-wand entsteht, die mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Hierdurch wird ein Haltemechanismus geschaffen, durch den in entriegeltem Zustand alleine durch Druckmittelbeaufschlagung der vorgenannten Kammer die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in diesem Zustand gehalten werden kann. Dadurch ist es möglich in entriegeltem Zustand die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung entweder durch Druckmittelzufuhr zu der besagten Kammer oder durch Druckmittelzufuhr zu der zugehörigen Verriegelungskulisse in diesem Zustand zu halten. Durch gleichzeitige Druckmittelabfuhr von der besagten Kammer und der zugehörigen Verriegelungskulisse kann die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in den eingeriegelten Zustand überführt werden, sofern sich der zugehörige Verriegelungsstift in einer Betriebsposition befindet, in der er der zugehörigen Verriegelungskulisse gegenübersteht. Auf diese Weise ist diese Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in entriegeltem Zustand sowohl durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von der besagten Kammer als auch durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von der zugehörigen Verriegelungskulisse steuerbar.
Insbesondere kann vorgesehen sein, die besagte Kammer über eine gemeinsame Steuerleitung mit Druckmittel zu versorgen, über die auch zumindest eine weitere Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Beispielsweise kann der Verriegelungsstift der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung mit einer Stufe ausgebildet sein. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, sowohl die bei einer Entriegelung des Verriegelungsstifts der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung entstehende Kammer als auch die Verriegelungskulisse der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über eine gemeinsame Steuerleitung mit Druckmittel zu versorgen. Da die Steuerleitung separat zu den Druckmittelleitungen und den Druckmittelkanälen ausgeführt ist, die die Druckkammern mit Druckmittel versorgen, können so die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung unabhängig von den in den Druckkammern herrschenden separat über die Steuerleitung angesteuert wer-den. Dadurch ist es insbesondere möglich, nach einer Entriegelung der Vor-richtung die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung, die je-weils in eingeriegeltem Zustand die relative Phasenlage der Rotoren zueinan-der auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Spätposition und der Verriegelungsposition bzw. auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und Verriegelungsposition beschränken, unabhängig von den in den Druckkammern herrschenden Drücken durch Druckmittelbeaufschlagung der Steuerleitung permanent in entriegeltem Zustand zu halten. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Vorrichtung durch wechselseitige Druckmittelbeauf-schlagung bzw. - abfuhr zu bzw. von den Druckkammern in beide Verstellrich-tungen über die Verriegelungsposition hinaus in eine geregelte Position ver-stellt werden kann.
Da zumindest eine weitere Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über den in einer oder mehreren Druckkammern herrschenden Druck steuerbar ist, ist es weiterhin möglich, während des Abstellvorgangs der Brennkraftmaschine den Innenrotor relativ zum Außenrotor in einem definierten Winkelbereich, welcher die Verriegelungsposition enthält, abzustellen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verriegelungszustände der dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung, die in eingeriegeltem Zustand die relative Phasenlage des Innenrotors zum Außenrotor auf einen Bereich zwischen der maximalen Früh- und der Verriegelungsposition beschränkt, über den in einer oder mehreren als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern herrschenden Druck steuerbar sind. Hierdurch kann während eines Abstellvorgangs der Innenrotor in einem definierten Winkelbereich relativ zum Außenrotor zwischen einer maximalen Frühposition und der Verriegelungsposition abgestellt werden. Bereits während des Abstellvorgangs oder alternativ während des Neustarts der Brennkraftmaschine gelangt der Innenrotor automatisch unmittelbar in die Verriegelungsposition, wobei eine drehfeste mechanische Verbindung zwischen den Rotoren mittels der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen hergestellt wird.
Da die Druckmittelversorgung der Gruppe der ersten Druckkammern und der Gruppe der zweiten Druckkammern unabhängig voneinander durch jeweils separate Druckmittelleitungen erfolgt und die Steuerleitung unabhängig von den die Vorrichtung versorgenden Druckmittelleitungen ausgebildet ist, können während der Startphase und während der Motorstillstandsphase der Brennkraftmaschine die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über die Steuerleitung und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über zumindest eine der Druckkammern der Gruppe der ersten Druckkammern mit dem Tank verbunden werden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung in einer mittleren Phasenlage mechanisch fixiert und ein selbsttätiges Entriegeln bzw. ein ungewolltes Verstellen der Vorrichtung während der kritischen Betriebsphasen sicher unterbunden werden.
Gleichzeitig kann über das Steuerventil zumindest eine Gruppe der Druckkammern mit der Pumpe verbunden werden, wodurch eine ausreichende Versorgung der Vorrichtung mit Schmiermittel selbst während der Startphase und während der Motorstopp- bzw. Motorstillstandsphase gewährleistet ist.
Alternativ wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine gelöst, bei dem die Verriegelungszustände zumindest einer ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung mittels einer separaten Steuerleitung gesteuert werden, und zumindest eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in eingeriegeltem Zustand ausschließlich über den in zumindest einer der Druckkammern herrschenden Druck gesteuert wird und in entriegeltem Zustand sowohl über den in zumindest einer der Druckkammern herrschenden Druck als auch mittels der separaten Steuerleitung gesteuert wird. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren dient insbesondere der Steuerung der vorbeschriebenen Vorrichtung zur Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine.
Vorteilhafterweise kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung durch Druckmittelabfuhr aus der separate Steuerleitung und durch Druckmittelabfuhr aus den als Voreilkammern wirkenden Druckkammern in den eingeriegelten Zustand überführt oder in diesem gehalten werden, wobei gleichzeitig eine Druckmittelbeaufschlagung der als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern erfolgt. Auf diese Weise kann die Vorrichtung während der Startphase der Brennkraftmaschine in einer mittleren Phasenlage mechanisch fixiert und ein selbsttätiges Entriegeln bzw. ein ungewolltes Verstellen der Vorrichtung auch bei ansteigendem Systemdruck sicher unterbunden werden. Gleichzeitig kann über das Steuerventil zumindest eine der Druckkammern mit dem Druckmittelzulauf verbunden werden, wodurch eine ausreichende Versorgung der Vorrichtung mit Schmiermittel selbst während der Startphase gewährleistet ist.
In weiterhin vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur Entriegelung der Vorrichtung die folgenden Schritte erfolgen:

Eine Überführung der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung durch Druckmittelbeaufschlagung der Steuerleitung in den entriegelten Zustand und Überführen oder Halten der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung durch Druckmittelausstoß aus den als Voreilkammern wirkenden Druckkammern in den eingeriegelten Zustand und gleichzeitige Druckmittelzufuhr zu den als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern sowie Füllung dieser Druckkammern mit Druckmittel, und danach
eine Verringerung der Druckmittelzufuhr zu den als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern und gleichzeitige Druckmittelzufuhr zu den als Voreilkammern wirkenden Druckkammern sowie Füllung dieser Druckkammern mit Druckmittel, und anschließend
eine Unterbrechung der Druckmittelzufuhr zu und der Druckmittelabfuhr von den Druckkammern, und danach
eine Überführung der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in den entriegelten Zustand durch Erhöhung des Druckmitteldrucks in den als Voreilkammern wirkenden Druckkammern.

Dann erfolgt eine Unterbrechung der Druckmittelzufuhr zu und der Druckmittelabfuhr von den Druckkammern. In dieser Stellung sind die als Voreilkammern und die als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern mit Druckmittel gefüllt und mit geringem Druckmitteldruck beaufschlagt. Es findet bis auf einen Leckageausgleich kein Druckmittelaustausch zwischen den Druckkammern und der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung sowie über den Ablaufanschluss mit dem Tank oder über den Zulaufanschluss mit der Druckmittelpumpe statt. Die Flügel werden hydraulisch in den jeweiligen Druckräumen eingespannt. Aufgrund des in den als Voreilkammern wirkenden Druckkammern geringen Druckmitteldrucks kann die mit zumindest einer von diesen kommunizierende zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung während des Aufbaues der hydraulischen Einspannung in den Druckräumen in eingeriegeltem Zustand gehalten werden. Hierdurch kann ein selbsttätiges Entriegeln bzw. eine ungewollte Verstellung der Vorrichtung während des Aufbaues der hydraulischen Einspannung sicher verhindert werden.
Nachdem in der oben beschriebenen Weise eine hydraulischen Einspannung der Rotoren zueinander in den Druckräumen erfolgt ist, kann durch einen Druckanstieg in den als Voreilkammern wirkenden Druckkammern die mit zumindest einer von diesen kommunizierende Verriegelungskulisse der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung mit Druckmittel beaufschlagt und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in den entriegelten Zustand überführt werden. Auf diese Weise können die Rotoren vor einer mechanischen Entriegelung in Druckräumen hydraulisch eingespannt und so die Vorrichtung sicher mechanisch entriegelt werden.
Sofern eine weitere dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vorgesehen ist, die mit zumindest einer der als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern kommuniziert, kann diese dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung durch eine Druckmittelbeaufschlagung dieser Druckkammern und über den in den dort herrschenden Druck entriegelt werden.
Vorteilhafterweise ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung durch Druckmittelbeaufschlagung der separaten Steuerleitung in entriegeltem Zustand gehalten wer- den und gleichzeitig eine Druckmittelbeaufschlagung der als Voreilkammern wirkenden Druckkammern unter Druckmittelausstoß aus den als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern erfolgt.
Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotors auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und der Verriegelungsposition beschränkt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verriegelungszustände einer dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung, die in eingeriegeltem Zustand die relative Phasenlage des Innenrotors zum Außenrotor auf einen Bereich zwischen der maximalen Frühposition und der Verriegelungsposition beschränkt, über den in einer oder mehreren als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern herrschenden Druck zu steuern. Hierdurch ist es möglich, während des Abstellvorgangs der Brennkraftmaschine den Innenrotor relativ zum Außenrotor in einem definierten Winkelbereich zwischen einer maximalen Frühposition und der Verriegelungsposition abzustellen. Bereits während des Abstellvorgangs oder alternativ während des Neustarts der Brennkraftmaschine gelangt der Innenrotor automatisch unmittelbar in die Verriegelungsposition, wobei eine drehfeste mechanische Verbindung zwischen den Rotoren mittels der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen hergestellt wird.
Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, dass die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung durch Druckmittelbeaufschlagung der separaten Steuerleitung in entriegeltem Zustand gehalten werden und gleichzeitig eine Druckmittelbeaufschlagung der als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern unter gleichzeitigem Druckmittelausstoß aus den als Voreilkammern wirkenden Druckkammern erfolgt.
Nach einer mechanischen Entriegelung kann die Vorrichtung unmittelbar aus der Mittenposition durch wechselseitige Druckmittelbeaufschlagung der als Voreilkammern wirkenden bzw. der als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern in eine geregelte Position in Richtung Früh oder Spät überführt werden. Dabei können über die Steuerleitung die Verriegelungskulisse der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung sowie der entriegelte gestufte Verriegelungsstift über die Kammer der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung mit Druckmittel aus der Steuerleitung beaufschlagt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung unabhängig von dem in den Druckkammern herrschenden Druck, während einer Verstellung der Vorrichtung in eine geregelte Position permanent durch Druckmittelbeaufschlagung über die separate Steuerleitung in entriegeltem Zustand zu halten. Dadurch kann eine Verstellung der relativen Phasenlage der Rotoren zueinander über die Verriegelungsposition hinaus in eine geregelte Position sowohl in Richtung einer maximalen Frühposition als auch in Richtung einer maximalen Spätposition sichergestellt werden.
In weiterhin vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung durch Druckmittelbeaufschlagung der separaten Steuerleitung in entriegeltem Zustand gehalten werden und eine Unterbrechung der Druckmittelzufuhr zu und der Druckmittelabfuhr von den Druckkammern erfolgt. Hierdurch ist es möglich, die Phasenlage der Rotoren zueinander in einer geregelten Position zu halten.
Figurenliste
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 - 12 schematische Darstellungen eines Querschnitts durch einen der Druckräume mit der Stellung des Verstellflügels (Fig. a), eines Teillängsschnitts der Vorrichtung mit der Stellung des Verriegelungsmechanismus in einzelnen Betriebszuständen (Fig. b) und symbolische Darstellung der internen Verbindun-gen der Anschlüsse des Steuerventils in den einzelnen Ven-tilstellungen (c) sowie ein Diagramm zum Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit der elektrischen Bestromung I des Steuerventils (d),
1a Stellung des Verstellflügels im Druckraum bei Motorstopp (Ventilstellung 4),
1b Stellung der Verriegelungsstifte mit den Kulissen im Deckel bei Motorstopp (Ventilstellung 4),
1c Schaltstellung des Steuerventils bei Motorstopp (Ventilstellung 4),
1d Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung I des Steuerventils bei Motorstopp (Ventilstellung 4),
2a Stellung des Verstellflügels im Druckraum bei Motorstillstand (Ventilstellung 0),
2b Stellung der Verriegelungsstifte mit den Kulissen im Deckel bei Motorstillstand (Ventilstellung 0),
2c Schaltstellung des Steuerventils bei Motorstillstand (Ventilstellung 0),
2d Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung I des Steuerventils bei Motorstillstand (Ventilstellung 0),
3a Stellung des Verstellflügels im Druckraum bei Motorstart 1 (Ventilstellung 1),
3b Stellung der Verriegelungsstifte mit den Kulissen im Deckel bei Motorstart 1 (Ventilstellung 1),
3c Schaltstellung des Steuerventils bei Motorstart 1 (Ventilstellung 1),
3d Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit von elektrischen der Bestromung I des Steuerventils bei Motorstart 1 (Ventilstellung 1),
4a Stellung des Verstellflügels im Druckraum bei Motorstart 2 (Ventilstellung 1),
4b Stellung der Verriegelungsstifte mit den Kulissen im Deckel bei Motorstart 2 (Ventilstellung 1),
4c Schaltstellung des Steuerventils bei Motorstart 2 (Ventistellung 1),
4d Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung I des Steuerventils bei Motorstart 2 (Ventilstellung 1),
5a Stellung des Verstellflügels im Druckraum bei Motorstart 3 (Ventilstellung 1),
5b Stellung der Verriegelungsstifte mit den Kulissen im Deckel bei Motorstart 3 (Ventilstellung 1),
5c Schaltstellung des Steuerventils bei Motorstart 3 (Ventilstellung 1),
5d Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung I des Steuerventils bei Motorstart 3 (Ventilstellung 1),
6a Stellung des Verstellflügels im Druckraum bei Entriegelung 1 (Ventilstellung 2),
6b Stellung der Verriegelungsstifte mit den Kulissen im Deckel bei Entriegelung 1 (Ventilstellung 2),
6c Schaltstellung des Steuerventils bei Entriegelung 1 (Ventilstellung 2),
6d Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung I des Steuerventils bei Entriegelung 1 (Ventilstellung 2),
7a Stellung des Verstellflügels im Druckraum bei Entriegelung 2 (Ventilstellung 3),
7b Stellung der Verriegelungsstifte mit den Kulissen im Deckel bei Entriegelung 2 (Ventilstellung 3),
7c Schaltstellung des Steuerventils bei Entriegelung 2 (Ventilstellung 3),
7d Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung I des Steuerventils bei Verstellung bei Entriegelung 2 (Ventilstellung 3)
8a Stellung des Verstellflügels im Druckraum bei Entriegelung 3 (Ventilstellung 3),
8b Stellung der Verriegelungsstifte mit den Kulissen im Deckel bei Entriegelung 3 (Ventilstellung 3),
8c Schaltstellung des Steuerventils bei Entriegelung 3 (Ventilstellung 3),
8d Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung I des Steuerventils bei Entriegelung 3 (Ventilstellung 3)
9a Stellung des Verstellflügels im Druckraum bei Verstellung in Richtung Spät (Ventilstellung 2),
9b Stellung der Verriegelungsstifte mit den Kulissen im Deckel bei Verstellung in Richtung Spät (Ventilstellung 2),
9c Schaltstellung des Steuerventils bei Verstellung in Richtung Spät (Ventilstellung 2),
9d Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung I des Steuerventils bei Verstellung in Richtung Spät (Ventilstellung 2),
10a Stellung des Verstellflügels im Druckraum in geregelter Position (Ventilstellung 3),
10b Stellung der Verriegelungsstifte mit den Kulissen im Deckel in geregelter Position (Ventilstellung 3),
10c Schaltstellung des Steuerventils in geregelter Position (Ventilstellung 3),
10d Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung I des Steuerventils in geregelter Position (Ventilstellung 3),
11a Stellung des Verstellflügels im Druckraum bei Verstellung in Richtung Früh (Ventilstellung 4),
11b Stellung der Verriegelungsstifte mit den Kulissen im Deckel bei Verstellung in Richtung Früh (Ventilstellung 4),
11c Schaltstellung des Steuerventils bei Verstellung in Richtung Früh (Ventilstellung 4).
11d Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung I des Steuerventils bei Verstellung in Richtung Früh (Ventilstellung 4),
12a Stellung des Verstellflügels im Druckraum in geregelter Position (Ventilstellung 3),
12b Stellung der Verriegelungsstifte mit den Kulissen im Deckel in geregelter Position (Ventilstellung 3),
12c Schaltstellung des Steuerventils in geregelter Position (Ventilstellung 3),
12d Verlauf des Druckmittelvolumenstroms Q in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung I des Steuerventils in geregelter Position (Ventilstellung 3)

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 bis 12 zeigen sehr schematisch und beispielhaft eine Ausführungsform der Erfindung mit ihren wesentlichen Teilen in den jeweiligen Betriebszuständen .
In den 1a bis 12a ist ein Querschnitt durch einen der Druckräume 7 mit zwei gegeneinander arbeitenden Druckkammern 9, 10 und der jeweiligen Stellung des Verstellflügels 6 dargestellt. Die erfindungsgemäße Ausführungsform besteht aus mehreren solcher Gruppen von Druckkammern 9, 10, beispielsweise können fünf Gruppen von Druckkammern 9, 10 vorgesehen sein.
Der Außenrotor 2 ist in einem definierten Winkelbereich drehbar zum Innenrotor 3 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Drehrichtung des Außenrotors 2 dadurch begrenzt, dass jeder Flügel 6 in einer maximalen Frühposition an einer als Frühanschlag 8a ausgebildeten Begrenzungswand 8 des Druckraums 7 zum Anliegen kommt. Analog wird der Winkelbereich der anderen Drehrichtung dadurch begrenzt, dass jeder Flügel 6 an der anderen Begrenzungswand 8 des Druckraums 7, die in einer maximalen Spätposition als Spätanschlag 8b dient, zum Anliegen kommt. Alternativ kann eine Rotationsbegrenzungsvorrichtung vorgesehen sein, die den Drehwinkelbereich des Außenrotors 2 zum Innenrotor 3 begrenzt.
Durch Druckmittelbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 9, 10 und Druckentlastung der anderen Gruppe kann die Phasenlage des Außenrotors 2 zum Innenrotor 3 variiert werden. Durch Druckmittelbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 9, 10 kann die Phasenlage der beiden Rotoren 2, 3 zueinander konstant gehalten werden. Alternativ kann vorgesehen sein, keine der Druckkammern 9, 10 während Phasen konstanter Phasenlage mit Druckmittel zu beaufschlagen. In den beiden zuletzt beschriebenen Einstellungen ist der Innenrotor 2 gegenüber dem Außenrotor 3 innerhalb der Druckräume 7 hydraulisch eingespannt. Als hydraulisches Druckmittel wird üblicherweise das Schmiermittel der nicht dargestellten Brennkraftmaschine verwendet.
Zur Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von den Druckkammern 9, 10 ist ein Druckmittelsystem vorgesehen, welches eine nicht dargestellte Druckmittelpumpe, einen ebenfalls nicht dargestellten Tank, ein nicht dargestelltes Steuerventil und mehrere nicht dargestellte Druckmittelleitungen umfasst. Von der Druckmittelpumpe gefördertes Druckmittel wird über eine weitere nicht dargestellte Druckmittelleitung dem Steuerventil zugeführt. Je nach Steuerzustand des Steuerventils wird diese Druckmittelleitung mit den Druckmittelleitungen des Druckmittelsystems verbunden (1c bis 12c).
Der Innenrotor 3 ist beispielweise mit zwei Gruppen von nicht dargestellten Druckmittelkanälen ausgebildet, wobei sich jeder Druckmittelkanal beispielsweise von einer nicht dargestellten Aufnahme des Innenrotors an der nicht dargestellten Nockenwelle zu einer der Druckkammern 9, 10 erstreckt. Die Druckmittelkanäle des Innenrotors 3 kommunizieren mit jeweils hiefür ausge-bildeten Druckmittelleitungen des Druckmittelsystems. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Druckmittelverteiler vorgesehen sein, welcher in der Auf-nahme des Innenrotors 3 angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform ist das Steuerventil als Zentralventil ausgebildet und in der Aufnahme des In-nenrotors 3 angeordnet, wobei in diesem Fall das Steuerventil den Druckmit-telzulauf direkt mit den Druckmittelkanälen verbindet.
Um die Steuerzeiten (Öffnungs- und Schließzeitpunkte) der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine in Richtung früh zu verschieben, wird das dem Steuerventil über das Druckmittelsystem zugeführte Druckmittel über Druckmittelkanäle der Gruppe der ersten Druckkammern 9 geleitet. Gleichzeitig gelangt Druckmittel aus der Gruppe der zweiten Druckkammern 10 über weitere Druckmittelkanäle zum Steuerventil und wird in den Tank ausgestoßen. Dadurch werden die Flügel 6 in Richtung des Frühanschlags 8a verschoben, wodurch eine rotative Bewegung des Innenrotors 3 zum Außenrotor 2 in Drehrichtung der Vorrichtung erreicht wird.
Um die Steuerzeiten der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine in Richtung spät zu verschieben, wird das dem Steuerventil über das Druckmittelsystem zugeführte Druckmittel über nicht dargestellte Druckmittelkanäle der Gruppe der zweiten Druckkammern 10 geleitet. Gleichzeitig gelangt Druckmittel aus der Gruppe der ersten Druckkammern 9 über weitere nicht dargestellte Druckmittelkanäle zum Steuerventil und wird in den Tank ausgestoßen. Dadurch werden die Flügel 6 in Richtung des Spätanschlags 8b verschoben, wodurch eine rotative Bewegung des Innenrotors 3 zum Außenrotor 2 entgegen der Drehrichtung der Vorrichtung erreicht wird.
Um die Steuerzeiten konstant zu halten, wird die Druckmittelzufuhr zu sämtlichen Druckkammern 9, 10 entweder unterbunden oder zugelassen. Dadurch werden die Flügel 6 innerhalb der jeweiligen Druckräume 7 hydraulisch eingespannt und somit eine rotative Bewegung des Innenrotors 3 relativ zum Außenrotor 2 verhindert.
Während des Starts der Brennkraftmaschine oder während der Leerlaufphasen kann die Druckmittelversorgung der Vorrichtung nicht ausreichen, um die hydraulische Einspannung der Flügel 6 innerhalb der Druckräume 7 zu gewährleisten. Um ein unkontrolliertes Schwingen des Innenrotors 3 relativ zum Außenrotor 3 zu verhindern, ist ein Verriegelungsmechanismus 11 vorgesehen, der eine mechanische Verbindung zwischen den beiden Rotoren 2, 3 herstellt. Da-bei sind in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel im Innenrotor 3 je-weils in einer Bohrung 22 Verriegelungsstifte 15, 16, 17 angeordnet, während im Au-ßenrotor 2 Verriegelungskulissen 18, 19, 20 ausgebildet sind. Befindet sich der Innenrotor 3 in einer definierten Phasenlage (Verriegelungsposition 25) zum Außenrotor 3, so können die Verriegelungsstifte 15, 16, 17 jeweils in die jeweilige zugehörige Verriegelungskulisse 18, 19, 20 eingreifen. Bei gleich-zeitigem Einriegeln des Verriegelungsstifts 16 in die Kulisse 19 und des Verriegelungsstifts 17 in die Kulisse 20 bzw. bei gleichzeitigem Einriegeln des Verriegelungsstifts 16 in die Kulisse 19 und des Verriegelungsstifts 15 in die Kulisse 18 oder bei gleichzeitigem Einriegeln alle Verriegelungsstifte 15, 16, 17 in die zugehörigen Kulissen 18, 19, 20 wird eine mechanisch drehfeste Verbindung zwischen den beiden Rotoren 2, 3 hergestellt.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Verriegelungsposition so zu wählen, dass die Flügel 6 im verriegelten Zustand der Vorrichtung sich in einer Position zwischen dem Frühanschlag 8a und dem Spätanschlag 8b befinden. Ein derartiger Verriegelungsmechanismus ist in den 1b bis 12b darge-stellt. Diese zeigen einen Teillängsschnitt durch den Innenrotor 3 mit zwei Seitendeckeln 4, 5 und den Verriegelungskulissen 18, 19, 20 und der Stellung der Verriegelungsstifte 15, 16, 17 in einzelnen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine. Je einer der Seitendeckel 4, 5 ist an einer der axialen Seitenflächen des Außenrotors 2 angeordnet und drehfest mit diesem fixiert. Der Verriegelungsmechanismus 11 besteht aus einer ersten, einer zweiten und einer dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13, 14, 12. In der dargestellten Ausführungsform besteht jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 12, 13, 14 aus einem axial verschiebbaren Verriegelungsstift 15, 16, 17, wobei jeder der Verriegelungsstifte 15, 16, 17 in einer Bohrung 22 des Innenrotors 3 aufgenommen ist.
In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist der Verriegelungsstift 17 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 entlang seiner Längsachse eine Stufe 23 auf. Die Stufe 23 ist derart ausgebildet, dass im entriegelten Zustand, wenn der Verriegelungsstift 17 in die Aufnahme 22 in den Innenrotor zurückgeschoben wird, eine Kammer 24 in einem Hohlraum zwischen der Stufe 23 und Bohrungswand entsteht, die mit der Druckmittel über die 21 beaufschlagt werden kann. Des Weiteren sind in einem der Deckel 4, 5 drei Kulissen 18, 19, 20 in Form von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten ausgebildet. Jeder der Verriegelungsstifte 15, 16, 17 wird mittels eines nicht dargestellten Federelements mit einer Kraft in Richtung des Deckels 4, 5 beaufschlagt. Nimmt der Innenrotor 3 zum Außenrotor 2 eine Position ein, in der ein Verriegelungsstift 15, 16, 17 in axialer Richtung der zugehörigen Verriegelungskulisse 18, 19, 20 gegenübersteht, so wird dieser in die Verriegelungskulisse 18, 19, 20 gedrängt und die jeweilige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12, 13, 14 von einem entriegelten in einen eingeriegelten Zustand überführt.
Dabei ist die Verriegelungskulisse 19 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13 auf einen Bereich zwischen einer maximalen Spätposition 8b und der Verriegelungsposition 25 beschränkt. Befindet sich der Innenrotor 3 relativ zum Außenrotor 2 in der Verriegelungsposition 25, so liegt der Verriegelungsstift 16 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13 an einem in Umfangsrichtung durch die Verriegelungskulisse 19 ausgebildeten Anschlag an, wodurch ein weiteres Verstellen in Richtung früherer Steuerzeiten verhindert wird. Analog ist die Verriegelungskulisse 20 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 derart ausgelegt, dass bei eingeriegelter zweiter Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 die Phasenlage des Innenrotors 3 zum Außenrotor 2 auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition 8a und der Verriegelungsposition 25 beschränkt ist. Befindet sich der Innenrotor 3 relativ zum Außenrotor 2 in der Verriegelungsposition 25, so liegt der Verriegelungsstift 17 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 an einem in Umfangsrichtung durch die Verriegelungskulisse 20 ausgebildeten Anschlag an, wodurch ein weiteres Verstellen in Richtung späterer Steuerzeiten verhindert wird.
Die Verriegelungskulisse 18 der dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12 ist in ähnlicher Weise derart ausgelegt, dass bei eingeriegelter dritter Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12 die Phasenlage des Innenrotors 3 zum Außenrotor 2 auf einen Bereich zwischen einer maximalen Frühposition 8a und der Verriegelungsposition 25 beschränkt ist. Befindet sich der Innenrotor 3 relativ zum Außenrotor 2 in der Verriegelungsposition 25, so liegt der Verriegelungsstift 15 der dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12 an einem in Umfangsrichtung durch die Verriegelungskulisse 18 ausgebildeten Anschlag an, wodurch ein weiteres Verstellen in Richtung späterer Steuerzeiten verhindert wird.
Um die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 12, 13, 14 von dem eingeriegelten in den entriegelten Zustand zu überführen, ist vorgesehen, dass die jeweilige Verriegelungskulisse 18, 19, 20 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Dadurch wird der jeweilige Verriegelungsstift 15, 16, 17 entgegen der Kraft des Federelements in die Bohrung 22 zurückgedrängt und somit die Drehwinkelbegrenzung aufgehoben.
In der dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, die Verriegelungskulisse 18 der dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12, welche im eingeriegelten Zustand die Drehung des Innenrotors 3 zum Außenrotor 2 an der Verriegelungsposition 25 in Richtung Spät verhindert, über eine nicht dargestellte Verbindungsleitung zu einer der als Nacheilkammern wirkenden zweiten Druckkammern 10 mit Druckmittel zu versorgen.
Die Verriegelungskulisse 19 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13, welche im eingeriegelten Zustand die relative Drehung des Innenrotors 3 zum Außenrotor 3 auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Spätposition 8b und der Verriegelungsposition 25 beschränkt, kann über die Steuerleitung 21 mit Druckmittel beaufschlagt werden.
Weiterhin ist vorgesehen, die Verriegelungskulisse 20 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvor¬richtung 14, welche im eingeriegelten Zustand die relative Dre-hung des Innenrotors 3 zum Außenrotor 3 auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition 8a und der Verrie¬gelungsposition 25 beschränkt, über eine weitere nicht dargestellte Verbindungsleitung mit Druckmittel aus zumindest einer der ersten Druckkammern 9 zu versorgen, wodurch die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 im eingeriegelten Zustand ausschließ-lich über den in zumindest einer der als Voreilkammern wirkenden ersten Druckkammern 9 herrschenden Druck steuerbar ist.
Ferner ist vorgesehen, dass in den Phasen, in denen sich die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 im entriegelten Zustand, in dem der Verriegelungsstift 17 in die Bohrung 22 in den Innenrotor 3 zurückgeschoben ist, befindet, die Kammer 24 im Hohlraum zwischen der Stufe 23 und Bohrungswand der Bohrung 22 über die Steuerleitung 21 mit Druckmittel beaufschlagt werden kann. Dadurch ist es möglich, die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14, unabhängig von dem in den Druckkammern 9, 10 herrschenden Druck, allein durch Druckmittelbeaufschlagung über die Steuerleitung 21 permanent im entriegelten Zustand zu halten. Dabei kann die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 auch durch Druckmittelbeaufschlagung der Kulisse 20 über den in einer oder mehreren als Voreilkammern wirkenden Druckkammern 9 herrschenden Druck im entriegelten Zustand gehalten werden. Auf diese Weise ist die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 in entriegeltem Zustand sowohl mittels des in der Steuerleitung 21 herrschenden Druckes als auch über den in einer oder mehreren als Voreilkammern wirkenden Druckkammern 9 herrschenden Druck steuerbar.
Dabei ist vorgesehen, dass das nicht dargestellte Steuerventil sowohl die Druckmittelströme zu und von den ersten und zweiten Druckkammern 9, 10, als auch zu und von der Steuerleitung regelt.
Drei Anschlüsse verbinden das Steuerventil mit der Vorrichtung. Ein erster Arbeitsanschluss A kommuniziert mit der Druckmittelleitung, über die die ersten Druckkammern 9 mit Druckmittel versorgt werden. Ein zweiter Arbeitsanschluss B + Pin B kommuniziert mit der Druckmittelleitung, über die die zweiten Druckkammern 10 mit Druckmittel versorgt werden. Der Steueranschluss Pins F + S kommuniziert mit der separaten Steuerleitung 21, über die sowohl die Kulisse 19 als auch die Kammer 24 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 mit Druckmittel beaufschlagt werden können. Ein Zulaufanschluss P für die nicht dargestellte Druckmittelpumpe stellt der Vorrichtung permanent einen Druckmittelstrom zur Verfügung. Über einen Ablaufanschluss T kann das Druckmittel in einen nicht dargestellten Tank abfließen. Die Anschlüsse P und T können mit dem Ölkreislauf des Motors verbunden werden, wobei dessen Öldruck von der Motordrehzahl und der Öltemperatur abhängig ist. Der Anschluss T ermöglicht dann ein Zurückfließen des in der Vorrichtung verdrängten Öls in den Ölkreislauf des Motors.
Das Steuerventil kann als konventionelles Einsteckventil oder auch als Zentralventil ausgeführt sein. Es ist auch denkbar, dass an dem Steuerventil mehr als 5 Anschlüsse vorgesehen sind, insbesondere können auch mehrer Anschlüsse zum Abfließen des Druckmittels in den Tank vorgesehen sein.
Weiterhin kann das Steuerventil beispielsweise mit einer elektrischen Stelleinheit ausgebildet sein, über die in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung die Arbeitsanschlüsse A, B + Pin B und der Steueranschluss Pins F + S wahlweise mit dem Zulaufanschluss P, dem Ablaufanschluss T oder keinem von beiden verbunden werden können.
Die internen Verbindungen der Anschlüsse eines derartigen Steuerventils in den einzelnen Ventilstellungen sind in den 1c bis 12c symbolisch dargestellt.
Die 1d bis 12d zeigen in einem Diagramm in vereinfachter Darstellung den graphischen Verlauf des Druckmittelstroms Q am Steueranschluss Pins F + S (Kurve 26) und an den Arbeitsanschlüssen A sowie B + Pin B (Kurve 27) in Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung I eines solchen Steuerventils. Dort ist die Bestromung I, mit der das Steuerventil in dem jeweiligen Ventilstellung angesteuert wird, als senkrechte gestrichelte Linie (Linie 28) eingezeichnet.
Während der Motorstoppphase der Brennkraftmaschine (1a, 1b, 1c und 1d) wird das Steuerventil voll elektrisch bestromt und in die Ventilstellung 4 überführt (1c und 1d). Dabei ist der Druckmittelzulaufanschluss P auf den ersten Arbeitsanschluss A geschaltet (1c), dadurch wird Druckmittel zu den ersten Druckkammern 9 und über eine Verbindungsleitung zu der Verriegelungskulisse 20 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 geleitet, wodurch die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 in den entriegelten Zustand überführt wird (1b). Gleichzeitig wird der zweite Arbeitsanschluss B + Pin B mit dem Druckmittelablaufanschluss T verbunden (1c), so dass Druckmittel aus den zweiten Druckkammern 10 zum Tank abfließen kann. Dies bewirkt eine Relativdrehung des Innenrotors 3 zum Außenrotor 2 in Richtung der maximalen Frühposition 8a und entspricht einer Verstellung der Vorrichtung in Richtung früherer Steuerzeiten der Gaswechselventile (vgl. unten), wobei der Innenrotor 3 in eine Stellung zwischen der Verriegelungsposition 25 und der maximalen Frühposition 8a gelangt (1a). Gleichzeitig kann der Verriegelungsstift 15 in die ihm gegenüber befindliche Kulisse 18 einriegeln, die mit zumindest einer der Druckkammern 10 kommuniziert und nicht mit Druckmitteln beaufschlagt ist. Dadurch wird die dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12 in den eingeriegelten Zustand überführt und die relative Drehung der Rotoren zueinander auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition 8a und der Verriegelungsposition 25 beschränkt. Auf diese Weise kann während der Stoppphase der Brennkraftmaschine der Innenrotor 3 in einem definierten Winkelbereich relativ zum Außenrotor 2 zwischen der Verriegelungsposition 21 und der maximalen Frühposition 8a abgestellt werden kann. Gleichzeitig wird der Anschluss Pins F + S und die mit der Steuerleitung kommunizierende Verriegelungskulisse 19 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13 mit dem Druckmittelzulaufanschluss P verbunden (1c) und mit Druckmittel beaufschlagt, wodurch die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13 im entriegelten Zustand gehalten oder in diesen überführt wird ( 1b). Dadurch kann die relative Phasenlage des Innenrotors 3 zum Außenrotor 2 über die Verriegelungsposition 25 hinaus in Richtung früh verschoben werden, ohne dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13 im eingeriegelten Zustand an der Verriegelungsposition 25 an dem Frühanschlag der Kulisse 19 zum Anliegen kommt und eine weitere Bewegung in Richtung früh sperrt (1a und 1b).
Nach dem Erreichen des Motorstillstandes (2a, 2b, 2c und 2d) wird das Steuerventil in die Ventilstellung 0 überführt und ist elektrisch unbestromt ( 2d). In dieser Ventilstellung ist der erste Arbeitsanschluss A und der Steueranschluss Pins F + S auf den Ablaufanschluss T geschaltet, während der zweite Arbeitsanschluss B + Pin B mit dem Druckmittelzulaufanschluss P verbunden wird (2c). Aufgrund des fehlenden Systemdrucks befindet sich die dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12 im eingeriegelten Zustand ( 2b). Gleichzeitig kann der Verriegelungsstift 17 in die gegenüberstehen-de Kulisse 20, die mit einer der ersten Druckkammern 9 kommuniziert, einrie-geln, wodurch die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 in den eingeriegelten Zustand überführt wird (2b). Dagegen befindet sich der Verriegelungsstift 16 nicht der korrespondierenden Kulisse 19 gegenüber, wodurch die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13 nicht in den eingeriegelten Zustand überführt werden kann (2b).
Aus dieser Winkelposition heraus startet die Brennkraftmaschine während der Motorstartphase (3a, 3b, 3c und 3d, 4a bis 4d, 5a bis 5d). In dieser Phase wird das Steuerventil in die Startstellung überführt (Ventilstellung 1, 3c, 4c und 5c), die der Ventilstellung während des Motorstillstands entspricht (2c). Im Unterschied zur Ventilstellung während des Motorstillstands ist das Steuerventil in der Startstellung geringfügig elektrisch bestromt ist (3d, 4d und 5d). Alternativ kann das Steuerventil in der Startstellung auch unbestromt sein. Zu Beginn der Startphase ist die hydraulische Einspannung der Flügel 6 innerhalb der Druckräume 7 wegen des zu geringen Systemdrucks im allgemeinen nicht gewährleistet. Aufgrund der auf die Nockenwelle wirkenden Reibmomente, wird der Innenrotor 3, relativ zum Au-ßenrotor 2 in Richtung der maximalen Spätposition 8b verdreht (3a). Diese Bewegung wird durch die eingeriegelte dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12 bei Einnahme der Verriegelungsposition 25 gestoppt, wenn der Verriegelungsstift 15 am Anschlag der Kulisse 18 in Richtung Spät zum Anliegen kommt (3b). Auf diese Weise gelangt der Innenrotor 3 unmittelbar nach dem Neustart der Brennkraftmaschine automatisch in die Verriegelungsposition 25. In der Ventilstellung 1 sind die ersten Druckkammern 9 und die mit einer von diesen kommunizierende Kulisse 20 der zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 mit dem Druckmittelablaufanschluss T verbunden ( 3c), so dass sich die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 in dem eingeriegelten Zustand befindet, wodurch der Verriegelungsstift 17 am Anschlag der Kulisse 20 in Richtung spät zum Anliegen kommt (3b). Sobald das auf die Nockenwelle wirkende Wechseldrehmoment, das aus den Reaktionskräften an den Gaswechselventilen erzeugt wird, in Richtung früh wechselt, gelangt der Verriegelungsstift 16 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13 in die Verriegelungsstellung, in der er der zugehörigen Kulisse 19 gegenübersteht, und kann in diese einriegeln, da die Verriegelungskulisse 19 nicht mit Duckmittel beaufschlagt ist (4b). Hierdurch wird eine mechanische Festsetzung des Innenrotors 3 relativ zum Außenrotor 2 in der Verriegelungsposition 25 hergestellt (4a und 4b).
Alternativ kann dieser Vorgang auch schon während der Motorstoppphase oder Motorstillstandsphase der Brennkraftmaschine erfolgen, wenn der Innenrotor 3 aufgrund der auf die Nockenwelle wirkenden Reibmomente und Wechseldrehmomente in die Verriegelungsposition 25 gedrängt wird und sich der Verriegelungsstift 16 in der Verriegelungsstellung der Kulisse 19 gegenüber befindet und die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13 in den eingeriegelten Zustand übergehen kann.
Mit steigendem Systemdruck während der Motorstartphase werden die zweiten Druckkammern 10 und die mit diesen in Verbindung stehende Verriegelungskulisse 18 mit Druckmittel beaufschlagt und die dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12 in den entriegelten Zustand überführt (5b). Da während des gesamten Startvorgangs die ersten Druckkammern 9 und der Steueranschluss Pins F + S mit dem Druckmittelablaufanschluss T verbunden sind ( 3c, 4c und 5c), kann Druckmittel aus den mit diesen kommunizierenden Kulissen 19, 20 in den Tank abfließen und die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13, 14 in eingeriegeltem Zustand gehalten werden (4b und 5b). Auf diese Weise kann die Vorrichtung bei einem Motorstart der Brennkraftmaschine in der Verriegelungsposition 25 mechanisch fixiert und eine selbsttätige Entriegelung bzw. ungewollte Verstellung der Vorrichtung bei einem ansteigenden Systemdruck sicher vermieden werden.
Da in der Ventilstellung 4 und in der Ventilstellung 0 sowie der Ventilstellung 1 zumindest eine Gruppe der Druckkammern 9, 10 über das Steuerventil mit der Druckmittelpumpe verbunden ist, ist eine ausreichende Schmiermittelversorgung der Vorrichtung selbst während der Motorstopp- bzw. -stillstandsphase und während des gesamten Startvorgangs sichergestellt.
Zur Entriegelung der Vorrichtung (6a, 6b, 6c und 6d, 7a bis 7d und 8a bis 8d) wird das Steuerventil zunächst in die Ventilstellung 2 geschaltet ( 6c und 6d). Im Unterschied zur Startstellung (Ventilstellung 1, 3c, 4c und 5c) ist in der Ventilstellung 2 der Steueranschluss Pins F + S mit dem Zulaufanschluss P verbunden (6c) und das Steuerventil stärker elektrisch bestromt (6d, Linie 28). In dieser Steuerstellung werden über den auf den Zulaufanschluss geschalteten zweiten Arbeitsanschluss B + Pin B (6c) die zweiten Druckkammern 10 mit Druckmittel beaufschlagt und gefüllt, wäh-rend von den ersten Druckkammern 9 Druckmittel über den Ablaufanschluss in den Tank ausgestoßen wird. Als Folge werden die Flügel 6 in Richtung des Spätanschlags 8b mit einer Kraft beaufschlagt, wodurch der Innenrotors 3 ge-genüber dem Außenrotor 2 entgegen der Drehrichtung der Vorrichtung ge-drängt wird. Gleichzeitig greift der Verriegelungsstift 17 in die mit den ersten Druckkammern 9 kommunizierende Kulisse 20 ein und kommt an dem An-schlag in Richtung Spät der Kulisse 20 zum Anliegen (6b), wodurch bei Einnahme der Verriegelungsposition 25 eine Verstellung der relativen Phasen-lage der Rotoren 2, 3 zueinander in Richtung der maximalen Spätposition 8b über die Verriegelungsposition 25 hinaus verhindert wird (6a). Dadurch kann der Innenrotor 3 gegenüber dem Außenrotor in der Verriegelungsposition 25 fixiert werden. Gleichzeitig wird die mit der Steuerleitung 21 kommunizie-rende Kulisse 19 über den Steueranschluss Pins F + S mit Druckmittel beauf-schlagt, wodurch der Verriegelungsstift 16 der ersten Drehwinkelbegrenzungs-vorrichtung 13 in den Entriegelten Zustand überführt wird (6b).
Dann wird das Steuerventil stärker elektrisch bestromt und in die Ventilstellung 3 überführt (7d, Linie 28). Dabei nimmt der Druckmittelstrom in den zweiten Druckkammern 10 ab (7d, Linie 28, Kurve 27). Dies führt zu einer Entlastung der noch in eingeriegeltem Zustand befindlichen zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14, wobei die zwischen dem Verriegelungsstift 17 und der Verriegelungskulisse 20 wirkenden Reibungskräfte verringert werden. Hierdurch kann ein Verklemmen des Verriegelungsstiftes 17 in der Verriegelungskulisse 20 vermieden werden. Gleichzeitig wird die Verbindung des ersten Arbeitsanschlusses A zum Ablaufanschluss T geschlossen und die ersten Druckkammern 9 bei geringem Druckmitteldruck mit Druckmittel gefüllt, bis das Haltelastverhältnis erreicht ist (7c). In dieser Stellung sind die ersten und zweiten Druckkammern 9, 10 mit Druckmittel gefüllt und werden mit geringem Druckmitteldruck beaufschlagt. Es findet bis auf einen Leckageausgleich kein Druckmittelaustausch zwischen den Druckkammern 9, 10 und den Verriegelungskulissen 18, 20 der dritten und der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12, 14, über den Ablaufanschluss T mit dem Tank oder über den Zulaufanschluss P mit der Druckmittelpumpe statt. Die Flügel 6 werden hydraulisch in den jeweiligen Druckräumen 7 eingespannt (7a). Aufgrund des in den ersten Druckkammern 9 herrschenden geringen Druckmitteldrucks kann die mit einer der ersten Druckkammern 9 kommunizierende zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 während des Aufbaues der hydraulischen Einspannung in den Druckräumen 7 in eingeriegeltem Zustand gehalten werden (6b und 7b). Dabei bleibt der Steueranschluss Pins F + S mit dem Druckmittelzulaufanschluss P verbunden (7c), wodurch die Kulisse 19 mit Druckmittel beaufschlagt und der Verriegelungsstift 16 in die Bohrung 22 im Innenrotor zurückgedrängt und die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13 in den entriegelten Zustand überführt wird (7b). Durch einen Druckanstieg in den ersten Druckkammern 9 wird die mit den ersten Druckkammern 9 kommunizierende Kulisse 20 mit Druckmittel beaufschlagt und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 in den entriegelten Zustand überführt (8b). Auf diese Weise kann die Vorrichtung sicher entriegelt werden. Schon vor der mechanischen Entriegelung kann eine hydraulische Einspannung der Vorrichtung in der Verriegelungsposition 25 aufgebaut werden. Hierdurch wird ein ungewolltes Verstellen der Vorrichtung nach der mechanischen Entriegelung aufgrund der auf die Nockenwelle wirkenden Reibmomente in Richtung einer maximalen Spätposition 8b sicher unterbunden. Weiterhin kann die Vorrichtung nach der Entriegelung aus einer mittleren Phasenlage heraus unmittelbar in eine geregelte Winkelposition sowohl in Richtung einer maximalen Spätposition 8b als auch in Richtung einer maximalen Frühposition 8a verstellt werden. Da die Druckkammern 9 während des Aufbaues der hydraulischen Einspannung der Vorrichtung bei geringem Druckmitteldruck mit Druckmittel gefüllt werden, kann die mit den Druckkammern 9 kommunizierende zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 14 während dieses Vorgangs im eingeriegelten Zustand gehalten werden. Hierdurch kann ein selbsttätiges Entriegeln bzw. eine ungewollte Verstellung der Vorrichtung während des Aufbaues der hydraulischen Einspannung sicher verhindert werden.
Um die Steuerzeiten der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine nach einer Entriegelung in Richtung spät zu verschieben (9a, 9b, 9c und 9d), wird das Steuerventil in die Nacheilstellung überführt (Ventilstellung 2, 9c und 9d), wobei der Steueranschluss Pins F + S und der zweite Arbeitsanschluss B + Pin B mit dem Zulaufanschluss P verbunden werden und gleichzei-tig der erste Arbeitsanschluss A auf den Ablaufanschluss T geschaltet wird (9c). Dadurch werden die zweiten Druckkammern 10 mit Druckmittel beaufschlagt, während Druckmittel aus den ersten Druckkammern 9 in den Tank ausgestoßen wird. Als Folge werden die Flügel 6 in Richtung des Spätanschlags 8b verschoben, wodurch eine rotative Bewegung des Innenrotors 3 relativ zum Außenrotor 2 entgegen der Drehrichtung der Vorrichtung erreicht wird (9a). Gleichzeitig wird die mit einer der zweiten Druckkammern 10 kommunizierende Kulisse 18 und der Verriegelungsstift 17 über die Kammer 24 mit Druckmittel aus der Steuerleitung 21 beaufschlagt, wodurch die dritte und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12, 14 im entriegelten Zustand gehalten werden (9b). Hierdurch wird sichergestellt, dass die Flügel 6 aus einer Frühposition in Richtung der maximalen Spätposition 8b über die Verriegelungsposition 25 hinaus verschoben werden können, ohne dass die Verriegelungsstifte 15, 17 der dritten und der zweiten Drehwinkelbegrenzungs- vorrichtung 12, 14 an den jeweiligen Anschlägen in Richtung Spät in den Verriegelungskulissen 18, 20 bei Einnahme der Verriegelungsposition 25 zum Anliegen kommen und die Bewegung in Richtung Spät verhindern (9b). Da die Kulisse 19 über die Steuerleitung 21 mit Druckmittel beaufschlagt wird, kann die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13 im entriegelten Zustand gehalten werden (9b und 9c).
In der Ventilstellung 2 (Linie 28, 9d) werden an den Arbeitsanschlüssen A und B + Pin B große Druckmittelströme mit hohen Verstellgeschwindigkeiten erreicht (9d, Kurve 27).
Soll eine Verschiebung der Phasenlage in Richtung früherer Steuerzeiten der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine erreicht werden (11a, 11b, 11c und 11d), wird das Steuerventil voll elektrisch bestromt und in die Voreilstellung (Ventilstellung 4, 11c und 11d) gebracht. In dieser Steuerstellung wird der Arbeitsanschluss A mit dem Zulaufanschluss P verbunden, wodurch die ersten Druckkammern 9 mit Druckmittel beaufschlagt werden, während der zweite Arbeitsanschluss B + Pin B auf den Ablaufanschluss T geschaltet und Druckmittel aus den zweiten Druckkammern 10 in den Tank ausgestoßen wird. Die Druckmittelbeaufschlagung der ersten Druckkammern 9 bei gleichzeitiger Entleerung der zweiten Druckkammern 10 führt zu einer Verdrehung des Innenrotors 3 relativ zum Außenrotor in Drehrichtung der Vorrichtung in Richtung der maximalen Frühposition 8a (11a). Gleichzeitig wird Druckmittel über den Zulaufanschluss P und den Steueranschluss Pins F + S mittels der Steuerleitung 21 zu der Kulisse 19 und der Kammer 24 des in die Bohrung 22 zurückgeschobenen Verriegelungsstifts 17 geleitet (11c), wodurch die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13, 14 im entriegelten Zustand gehalten werden (11b). Hierdurch wird sichergestellt, dass die Flügel 6 aus einer Spätposition in Richtung der maximalen Frühposition 8a über die Verriegelungsposition 25 hinaus verschoben werden können, ohne dass der Verriegelungsstift 16 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13 an dem Anschlag in Richtung Früh der Verriegelungskulissen 19 bei Einnahme der Verriegelungsposition 25 zum Anliegen kommt und die Bewegung in Richtung früh verhindert (9b). Da aus der mit einer der zweiten Druckkammern 10 kommunizierende Kulisse 18 Druckmittel in den Tank abfließen kann, kann der Verriegelungsstift 15 in letztere eingreifen ( 9b und 9c).
In der Ventilstellung 4 (Linie 28, 11d) werden an den Arbeitsanschlüssen A und B + Pin B große Druckmittelströme mit hohen Verstellgeschwindigkeiten erreicht (Kurve 27, 11d)
Soll die Phasenlage des Innenrotors 3 relativ zum Außenrotor 2 in einer geregelten Position gehalten werden, wird das Steuerventil in die Haltestellung (Ventilstellung 3, 10c und 12c sowie 10d und 12d) überführt. In dieser Stellung findet bis auf einen Leckageausgleich kein Druckmittelaustausch zwischen den Druckkammern 9, 10 und den Verriegelungskulissen 18, 20 der dritten und der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12, 14 und dem Tank oder der Druckmittelpumpe statt. Die Flügel 6 werden hydraulisch in den jeweiligen Druckräumen 7 eingespannt und somit wird die relative Phasenlage des Innenrotors 3 zum Außenrotor 2 in der geregelten Position gehalten (10a und 12a). Dabei bleibt der Anschluss Pins F + S mit dem Anschluss P verbunden (10c, und 12c), wodurch die Kulisse 19 und der Verriegelungsstift 17 über die Kammer 24 mit Druckmittel über die Steuerleitung 21 beaufschlagt und die ersten und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13, 14 im entriegelten Zustand gehalten werden (10b und 12b).
Nach einer Entriegelung der Vorrichtung in der Ventilstellung 3 und während einer Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile in eine geregelte Position in Richtung Früh oder Spät in den Ventilstellungen 2 bzw. 4 bleibt der Steueranschluss Pins F + S über den Druckmittelzulaufanschluss P mit der Druckmittelpumpe verbunden (7c, 8c, 9c, 10c, 11c, 12c). Dadurch werden die Kulisse 19 sowie der Verriegelungsstift 17 über die Kammer 24 mit Druckmittel aus der Steuerleitung 21 beaufschlagt. So können die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 13, 14, unabhängig von dem in den Druckkammern 9, 10 herrschenden Druck, während einer Verstellung der Vorrichtung in eine geregelte Position permanent in entriegeltem Zustand gehalten werden. Auf diese Weise kann eine Verstellung der relativen Phasenlage der Rotoren zueinander über die Verriegelungsposition 25 hinaus sowohl in Richtung einer maximalen Frühposition 8a als auch in Richtung einer maximalen Spätposition 8b sichergestellt werden.
Bei Brennkraftmaschinen mit hinreichend kleinen auf die Nockenwelle wirkenden Reib- und Wechseldrehmomenten kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch ohne eine dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 12 ausgestaltet sein, die im eingeriegelten Zustand eine ungewollte Verstellung der Vorrichtung in Richtung Spät durch die auf die Nockenwelle wirkenden Reib- und Wechseldrehmomente über die Verriegelungsposition 25 hinaus verhindern soll.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Außenrotor
3: Innenrotor
4: Seitendeckel
5: Seitendeckel
6: Flügel
7: Druckraum
8: Begrenzungswand
8a: Frühanschlag
8b: Spätanschlag
9: erste Druckkammer
10: zweite Druckkammer
11: Verriegelungsmechanismus
12: Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung
13: Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung
14: Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung
15: Verriegelungsstift
16: Verriegelungsstift
17: Verriegelungsstift
18: Kulisse
19: Kulisse
20: Kulisse
21: Steuerleitung
22: Bohrung
23: Stufe
24: Kammer
25: Verriegelungsposition
26: Kurve
27: Kurve
28: Linie
A: erster Arbeitsanschluss
B + Pin B: zweiter Arbeitsanschluss
Pins F + S: Steueranschluss
T: Ablaufanschluss
P: Zulaufanschluss

Claims

Vorrichtung (1) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit • einem Außenrotor (2) und einem relativ zu diesem drehbar angeordneten Innenrotor (3), wobei eines der Bauteile in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle und das andere Bauteil in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle steht, • zumindest einem Druckraum (7), wobei jeder Druckraum (7) in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern (9, 10) unterteilt ist, • mehreren Druckmittelkanälen, über die den Druckkammern (9, 10) Druckmittel zugeführt, bzw. von diesen abgeführt werden kann, • mehreren Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (12, 13, 14), wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (12, 13, 14) einen entriegelten und einen eingeriegelten Zustand einnehmen kann, wobei die Verriegelungszustände durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von der jeweiligen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (12, 13, 14) eingestellt werden können, wobei • zumindest eine der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (12, 13, 14) einriegeln kann, wenn der Außenrotor (2) zum Innenrotor (3) eine Verriegelungsposition (25) einnimmt und • die Verriegelungszustände zumindest einer ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (13) mittels einer separaten Steuerleitung (21) steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass • zumindest eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (14) in eingeriegeltem Zustand ausschließlich über den in zumindest einer der Druckkammern (9, 10) herrschenden Druck steuerbar ist und in entriegeltem Zustand sowohl über den in zumindest einer der Druckkammern (9, 10) herrschenden Druck als auch mittels der separaten Steuerleitung (21) steuerbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass die Verriegelungszustände von zumindest einer dritten Drehwinkelbegrenzungs- vorrichtung (12) unabhängig von zumindest einer ersten und einer zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung steuerbar sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungszustände zumindest einer dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (12) ausschließlich über den in zumindest einer der Druckkammern (9, 10) herrschenden Druck steuerbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ansteuern der Verriegelungszustände eine dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (12) über eine Verbindungsleitung mit zumindest einer der Druckkammern (9, 10) oder mit einem der Druckmittelkanäle kommuniziert.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass • zum Ansteuern der Verriegelungszustände eine erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (13) mit der separaten Steuerleitung (21) kommuniziert, und • zum Ansteuern der Verriegelungszustände eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (14) über eine Verbindungsleitung mit zumindest einer der Druckkammern (9, 10) oder mit einem der Druckmittelkanäle und mit der separaten Steuerleitung (21) kommuniziert, • wobei die Steuerleitung (21) weder mit den Druckmittelkanälen noch mit den Druckkammern (9, 10) kommuniziert.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungszustände der dritten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (12) ausschließlich über den in einer oder mehreren als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) herrschenden Druck steuerbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (14) in eingeriegeltem Zustand ausschließlich über den in einer oder mehreren als Voreilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) herrschenden Druck steuerbar ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (14) in entriegeltem Zustand über den in einer oder mehreren als Voreilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) herrschenden Druck und mittels der separaten Steuerleitung (21) steuerbar ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1, 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingeriegelter erster und zweiter Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (13, 14) der Innenrotor (3) relativ zum Außenrotor (2) in der Verriegelungsposition (25) fixiert ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (12) in eingeriegeltem Zustand eine Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors (2, 3) relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor (2, 3) auf einen Winkelbereich zwischen einer maximalen Frühposition und der Verriegelungsposition (25) beschränkt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (12) in eingeriegeltem Zustand die Drehung des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors (2, 3) relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor (2, 3) bei Einnahme der Verriegelungsposition (25) in Richtung einer maximalen Spätposition verhindert.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (13) in eingeriegeltem Zustand eine Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors (2, 3) relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor (2, 3) auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Spätposition und der Verriegelungsposition (25) beschränkt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (12) in eingeriegeltem Zustand die Drehung des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors (2, 3) relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor (2, 3) bei Einnahme der Verriegelungsposition (25) in Richtung einer maximalen Frühposition verhindert.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1, 5, 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (14) in eingeriegeltem Zustand eine Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors (2, 3) relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor (2, 3) auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und der Verriegelungsposition (25) beschränkt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1, 5, 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (14) in eingeriegeltem Zustand die Drehung des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors (2, 3) relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor (2, 3) bei Einnahme der Verriegelungsposition (25) in Richtung einer maximalen Spätposition verhindert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerventil vorgesehen ist, das die Druckmittelzufuhr zu und den Druckmittelabfluss von den Druckmittelkanälen und der Steuerleitung steuert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil zwei Arbeitsanschlüsse (A, B + Pin B) aufweist, wobei der erste Arbeitsanschluss (A) mit den ersten Druckkammern (9) und der zweite Arbeitsanschluss (B + Pin B) mit den zweiten Druckkammern (10) kommuniziert und wobei die Steuerleitung (21) ventilseitig ausschließlich mit einem separat zu den Arbeitsanschlüssen (A, B + Pin B) ausgebildeten Steueranschluss (Pins F + S) kommuniziert.
Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung (1) zur Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, mit einem Au-ßenrotor (2), der relativ drehbar zu einem Innenrotor (3) angeordnet ist, mit zumindest einem Druckraum (7), wobei jeder Druckraum (7) in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern (9, 10) unterteilt ist und mehrere Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (12, 13, 14) vorgesehen sind, wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (12, 13, 14) in einen entriegelten oder einen eingeriegelten Zustand überführt wird, wobei die Verriegelungszustände durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von den jeweiligen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (12, 13, 14) eingestellt werden, und die Verriegelungszustände zumindest einer ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (13) mittels einer separaten Steuerleitung (21) gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass • zumindest eine zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (14) in eingeriegeltem Zustand ausschließlich über den in zumindest einer der Druckkammern (9, 10) herrschenden Druck gesteuert wird und in entriegeltem Zustand sowohl über den in zumindest einer der Druckkammern (9, 10) herrschenden Druck als auch mittels der separaten Steuerleitung (21) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (13, 14) durch Druckmittelabfuhr aus der separaten Steuerleitung (21) und durch Druckmittelabfuhr aus den als Voreilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) in den eingeriegelten Zustand überführt oder in diesem gehalten werden und gleichzeitig eine Druckmittelbeaufschlagung der als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte erfolgen • Überführung der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (13) durch Druckmittelbeaufschlagung der Steuerleitung (21) in den entriegelten Zustand und Überführen oder Halten der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (14) durch Druckmittelausstoß aus den als Voreilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) in eingeriegeltem Zustand und gleichzeitige Druckmittelzufuhr zu den als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) und Füllung dieser Druckkammern (9, 10) mit Druckmittel, • Verringerung der Druckmittelzufuhr zu den als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) und gleichzeitige Druckmittelzufuhr zu den als Voreilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) und Füllung dieser Druckkammern (9, 10) mit Druckmittel, • Unterbrechung der Druckmittelzufuhr zu und der Druckmittelabfuhr von den Druckkammern (9, 10), • Überführung der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (14) durch Erhöhung des Druckmitteldrucks in den als Voreilkammern wirkenden Druckkammern (9,10) in den entriegelten Zustand.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (13, 14) durch Druckmittelbeaufschlagung der separaten Steuerleitung (21) in den entriegelten Zustand überführt oder in diesem gehalten werden und gleichzeitig eine Druckmittelbeaufschlagung der als Voreilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) unter Druckmittelausstoß aus den als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 18, 19 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors (2, 3) relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor (2, 3) auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und der Verrie- gelungsposition (25) beschränkt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (13, 14) durch Druckmittelbeaufschlagung der separaten Steuerleitung (21) in den entriegelten Zustand überführt oder in diesem gehalten werden und gleichzeitig eine Druckmittelbeaufschlagung der als Nacheilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) unter gleichzeitigem Druckmittelausstoß aus den als Voreilkammern wirkenden Druckkammern (9, 10) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (13, 14) durch Druckmittelbeaufschlagung der separaten Steuerleitung (21) in entriegeltem Zustand gehalten werden und eine Unterbrechung der Druckmittelzufuhr zu und der Druckmittelabfuhr von den Druckkammern (9, 10) erfolgt.