DE102008039478A1

DE102008039478A1 - Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008039478A1
Application number: DE102008039478A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hempfling
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-08-23
Filing date: 2008-08-23
Publication date: 2010-02-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement, wobei das Antriebselement in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bringbar ist, wobei das Abtriebselement in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle bringbar und schwenkbar zu dem Antriebselement angeordnet ist, wobei zumindest ein Druckraum vorgesehen ist, der von einem Trennelement in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern geteilt wird, wobei durch Zufuhr von Druckmittel zu einer Druckkammer das Trennelement in dem Druckraum verschiebbar und damit eine Phasenlage zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement veränderbar ist.

Description

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 Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 100 07 200 A1 bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein Abtriebselement welches drehbar zu einem Antriebselement angeordnet ist, wobei das Antriebselement in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle steht und das Abtriebselement drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist. In axialer Richtung wird die Vorrichtung durch je einen Seitendeckel begrenzt. Das Abtriebselement, das Antriebselement und die zwei Seitendeckel begrenzen fünf Druckräume, wobei jeder der Druckräume mittels eines Trennelements (in der dargestellten Ausführungsform mittels eines Flügels) in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt wird. Die Flügel sind in radialen Nuten angeordnet, die an einer zylindrischen Mantelfläche des Abtriebselements ausgebildet sind. Durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von den Druckkammern werden die Flügel innerhalb der Druckräume in Umfangsrichtung der Vorrichtung verschoben, wodurch eine gezielte Verdrehung des Abtriebselements zu dem Antriebselement und somit der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt wird.
Auf Grund des auf die Nockenwelle wirkenden Schleppmoments erfolgt eine Phasenverstellung in Richtung später Steuerzeiten schneller, als eine Phasenverstellung in Richtung früher Steuerzeiten. Um dies zu kompensieren ist ein Federelement vorgesehen, das zum einen mit dem Antriebselement und zum anderen mit dem Abtriebselement zusammenwirkt. Dabei steht das Federelement derart unter Vorspannung, dass das Abtriebselement relativ zu dem An triebselement in Richtung früher Steuerzeiten mit einem Drehmoment beaufschlagt wird.
Diese Art der Ausführung einer Vorrichtung ist bezüglich deren Regelung nicht optimal. Beispielsweise ist die Verstellgeschwindigkeit auf Grund des Reibmoments, welches auf die Nockenwelle wirkt, ausgehend von späten Steuerzeiten in Richtung früher Steuerzeiten deutlich geringer als die Verstellgeschwindigkeit von frühen Steuerzeiten in Richtung später Steuerzeiten. Üblicherweise wird ein zusätzliches Bauteil, das Federelement, benötigt, um die unterschiedlichen Verstellgeschwindigkeiten in Richtung früher bzw. später Steuerzeiten auszugleichen. Dadurch werden die Kosten, das Gewicht, das Trägheitsmoment, der Montageaufwand und der Bauraumbedarf der Vorrichtung signifikant erhöht. Des Weiteren erfolgt die Verstellung innerhalb des zugelassenen Phasenintervalls größtenteils uniform. Regelungstechnischen Besonderheiten in bestimmten Phasenintervallen, beispielsweise der Einsatz einer mechanischen Verriegelung in einer Phasenlage zwischen den maximal frühen und späten Steuerzeiten, muss ausschließlich durch die Regelung der Vorrichtung Rechnung getragen werden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die Regelung der Vorrichtung vereinfacht werden soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine druckaktive Fläche des Trennelements zumindest in einem Bereich dessen Verschiebeweges kontinuierlich veränderbar ist.
Die Vorrichtung weist zumindest ein Antriebselement und zumindest ein Abtriebselement auf. Das Antriebselement steht im montierten Zustand der Vorrichtung über einen Zugmitteltrieb, beispielsweise einem Riementrieb, mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung. Das Abtriebselement ist in einem Winkelbereich schwenkbar relativ zu dem Antriebselement angeordnet. Dabei kann vor gesehen sein, dass das Antriebselement und das Abtriebselement eine gemeinsame Drehachse aufweisen.
Die drehfeste Verbindung zwischen der Nockenwelle und dem Abtriebselement kann beispielsweise mittels einer Zentralschraube hergestellt sein, die das Abtriebselement durchgreift und in einen Gewindeabschnitt der Nockenwelle eingreift, so dass eine reibschlüssige Verbindung zwischen den aneinanderlegenden Seitenflächen hergestellt wird. Das Antriebselement kann beispielsweise als Zellenrad und das Abtriebselement beispielsweise als Flügelrad ausgebildet sein.
Innerhalb der Vorrichtung ist zumindest ein Druckraum vorgesehen, der durch ein Trennelement in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern geteilt wird. Das Trennelement kann beispielsweise zwischen einem Früh- und einem Spätanschlag verschiebbar sein. Des Weiteren kann das Trennelement beispielsweise in einer Nut des Abtriebselements angeordnet sein. Dabei ist das Trennelement in der Nut längsverschiebbar, d. h. in den Druckraum hinein oder aus diesem heraus verschiebbar, angeordnet. Beispielsweise kann Abtriebselement eine Zylinderförmige Außenmantelfläche aufweisen, in der eine radial und axial verlaufende Nut ausgebildet ist, wobei das Trennelement in dieser Nut angeordnet und in radialer Richtung verschiebbar ist.
Dabei weist das Trennelement eine druckaktive Fläche auf, auf die das in die Druckkammern eingeleitete Druckmittel wirkt. Durch Druckbeaufschlagung des Trennelements wirkt über die druckaktive Fläche eine Kraft auf das Trennelement, wodurch dieses innerhalb des Druckraums verschoben wird. Durch die Verschiebung des Trennelements erfolgt eine Änderung der Phasenlage des Abtriebselements relativ zu dem Antriebselement. Vorteilhafterweise sind mehrere Druckräume vorgesehen, wobei jeder der Druckräume von einem Trennelement in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern geteilt wird. Dadurch wird die Druckübersetzung erhöht.
Die Vorrichtung ist derart ausgebildet, dass die druckaktive Fläche des Trennelements zumindest in einem Bereich dessen Verschiebeweges kontinuierlich veränderbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Vorrichtung ein Zellenrad und ein Flügelrad aufweist und der Druckraum eine in Verschieberichtung des Trennelements verlaufende Umfangswand aufweist, an der das Trennelement anliegt. Dabei kann die Umfangswand derart ausgebildet sein, dass sich der Abstand zwischen einer Drehachse des Abtriebselements und der Umfangswand zumindest in einem Bereich der Umfangswand in Verschieberichtung des Trennelements kontinuierlich verändert. Überstreicht das Trennelement den Bereich, in dem sich der Abstand zwischen der Drehachse des Abtriebselements (Flügelrades) und der Umfangswand verändert wird das Trennelement derart innerhalb der Nut verschoben, so dass es zu jedem Zeitpunkt an der Umfangswand des Druckraums anliegt. Die kontinuierliche (sprungfreie, sich stetige ändernde) Veränderung des Abstandes verhindert dass die Struktur der Umfangswand dem Trennelement einen Anschlag bietet, der den Bereich des Verschiebeweges einschränken würde. Durch die Verschiebung des Trennelements in die Flügelnut hinein oder aus dieser heraus ändert sich dessen druckaktive Fläche, die Fläche auf die das Druckmittel wirkt. Dies hat zwei Effekte. Zum einen nimmt die Kraft auf das Trennelement mit sinkender Fläche ab. Zum anderen sinkt der Volumenstrom mit der druckaktiven Fläche, der benötigt wird um das Trennelement um eine bestimmten Wegstrecke innerhalb des Druckraums zu verschieben.
In Brennkraftmaschinen, in denen der von einer Druckmittelpumpe geförderte Volumenstrom gering ist, kann somit eine Phasenänderung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle dadurch beschleunigt werden, dass in den Phasenbereichen, in denen eine erhöhte Geschwindigkeit erwünscht ist, die druckaktive Fläche gering eingestellt wird. Somit erhöht sich der Verschiebeweg des Trennelements innerhalb des Druckraums bei der gleichen Menge an zugeführtem Druckmittel in Vergleich zu einer Vorrichtung mit einer größeren druckaktiven Fläche.
In Brennkraftmaschinen, in denen der von einer Druckmittelpumpe geförderte Volumenstrom ausreichend ist, kann eine Phasenänderung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle dadurch beschleunigt werden, dass in den Phasenbereichen, in denen eine erhöhte Geschwindigkeit erwünscht ist, eine große druckaktive Fläche eingestellt wird. Damit erhöht sich die Kraft auf das Trennelement, wodurch eine schnellere Verschiebung des Trennelements innerhalb des Druckraums und damit eine schnellere Verstellung der Phasenlage zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle erfolgt.
In einer Konkretisierung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die druckaktive Fläche am Frühanschlag maximal ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die druckaktive Fläche am Spätanschlag maximal ist. Je nach Fördervolumen der Druckmittelpumpe der Brennkraftmaschine wird somit die Verstellgeschwindigkeit der Phasenlage ausgehend von späten Steuerzeiten in Richtung früher Steuerzeiten erhöht, während die Verstellgeschwindigkeit ausgehend von frühen Steuerzeiten in Richtung später Steuerzeiten verlangsamt wird. Die Verstellgeschwindigkeiten gleichen sich somit an.
Dabei kann vorgesehen sein, dass sich die druckaktive Fläche von einem der Anschläge kontinuierlich zu dem anderen Anschlag verringert. Dies kann im Fall einer Vorrichtung, die ein Flügelrad und ein Zellenrad aufweist dadurch realisiert sein, dass die Umfangswand des Druckraums kreisbogenförmig ausgebildet ist, wobei der Mittelpunkt diese Kreises nicht mit der Drehachse des Abtriebselements zusammenfällt.
In einer alternativen Konkretisierung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Verriegelungsmechanismus vorgesehen ist, mittels derer das Abtriebselement in einer definierten Position relativ zu dem Antriebselement drehfest zu diesem fixiert werden kann, wobei die druckaktive Fläche in dieser Position maximal oder minimal ist.
Je nach Fördervolumen der Druckmittelpumpe der Brennkraftmaschine wird somit die Verstellgeschwindigkeit im Bereich der Verriegelungsposition gesenkt, was den Verriegelungsvorgang unterstützt. Besteht der Verriegelungsmechanismus beispielsweise aus einer Kulisse und einem Verriegelungspin, der zur Verriegelung der Vorrichtung in die Kulisse eingreifen muss, so nimmt die Zeit, in der der Verriegelungspin der Kulisse gegenübersteht mit zunehmender Verstellgeschwindigkeit ab. Ist die Zeitspanne zu kurz kann der Verrieglungspin, auf Grund von dessen Trägheit, nicht in die Kulisse eingreifen, der Verriegelungsvorgang findet nicht statt. Durch die Senkung der Verstellgeschwindigkeit in diesem Phasenbereich, wird gewährleistet, dass die Verriegelung des Abtriebselements mit dem Antriebselement stattfindet, wenn die Motorsteuerung dies anfordert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
1 nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,
2 eine schematische Darstellung eines Druckraums im Querschnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 eine schematische Darstellung eines Druckraums im Querschnitt einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4 eine schematische Darstellung eines Druckraums im Querschnitt einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
5 eine schematische Darstellung eines Druckraums im Querschnitt einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
6 einen Längsschnitt durch eine bekannte Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine,
7 einen Querschnitt durch die Vorrichtung aus 6 entlang der Linie VI-VI.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 2 sitzender Kolben 3 in einem Zylinder 4 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 2 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 5 mit einer Einlassnockenwelle 6 bzw. Auslassnockenwelle 7 in Verbindung, wobei eine erste und eine zweite Vorrichtung 11 für eine Relativdrehung zwischen Kurbelwelle 2 und den Nockenwellen 6, 7 sorgen können. Nocken 8 der Nockenwellen 6, 7 betätigen ein oder mehrere Einlassgaswechselventile 9 bzw. ein oder mehrere Auslassgaswechselventile 10. Ebenso kann vorgesehen sein, nur eine der Nockenwellen 6, 7 mit einer Vorrichtung 11 auszustatten, oder nur eine Nockenwelle 6, 7 vorzusehen, welche mit einer Vorrichtung 11 versehen ist.
Die 6 und 7 zeigen eine bekannte Ausführungsform einer Vorrichtung 11 im Längs- bzw. im Querschnitt. Die Vorrichtung 11 weist ein Antriebselement 12, ein Abtriebselement 14 und zwei Seitendeckel 15, 16 auf, die an den axialen Seitenflächen des Antriebselements 12 angeordnet sind. Das Antriebselement 12 ist in Form eines Zellenrades ausgebildet und weist fünf Vorsprünge 20 auf, die sich radial nach innen erstrecken. Das Antriebselement 12 ist mittels radial innen liegender Umfangswände der Vorsprünge 20 relativ zu dem Abtriebselement 14 drehbar zu diesem angeordnet.
Das Abtriebselement 14 ist in Form eines Flügelrades ausgebildet und weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Nabenelement 17 auf, von dessen äußerer zylindrischer Mantelfläche sich in der dargestellten Ausführungsform fünf Trennelemente 18 (in der dargestellten Ausführungsform Flügel 18) in radialer Richtung nach außen erstrecken. Die Flügel 18 sind separat zum Abtriebselement 14 ausgebildet und in Nuten 13 in der äußeren Mantelfläche des Nabenelements 17 angeordnet.
An einer äußeren Mantelfläche des ersten Seitendeckels 15 ist ein Kettenrad 21 ausgebildet, über das mittels eines nicht dargestellten Kettentriebs Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf das Antriebselement 12 übertragen werden kann. Das Abtriebselement 14 ist mittels einer Zentralschraube 22 mit einer Nockenwelle 6, 7 verbunden. Dazu durchgreift die Zentralschraube 22 eine zentrale Bohrung 22a des Abtriebselements 14 und ist mit der Nockenwelle 6, 7 verschraubt.
Je einer der Seitendeckel 15, 16 ist an einer der axialen Seitenflächen des Antriebselements 12 angeordnet und drehfest an diesem befestigt. Zu diesem Zweck sind Befestigungselemente 23 vorgesehen, die jeweils einen Vorsprung 20 und beide Seitendeckel 15, 16 durchgreifen und aneinander fixieren.
Innerhalb der Vorrichtung 11 ist zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Vorsprüngen 20 ein Druckraum 24 ausgebildet. Jeder der Druckräume 24 wird in Umfangsrichtung von gegenüberliegenden, im Wesentlichen radial verlaufenden Begrenzungswänden 25 benachbarter Vorsprünge 20, in axialer Richtung von den Seitendeckeln 15, 16, radial nach innen von dem Nabenelement 17 und radial nach außen von einer Umfangswand 19 begrenzt. Die Umfangswand 19 ist in Form einer Kreislinie ausgebildet, wobei der Mittelpunkt des Kreises auf der gemeinsamen Drehachse 33 des Antriebselements 12 und des Abtriebselements 14 liegt. In jeden der Druckräume 24 ragt ein Flügel 18, wobei die Flügel 18 derart ausgebildet sind, dass diese sowohl an den Seitendeckeln 15, 16, als auch an der Umfangswand 19 anliegen. Jeder Flügel 18 teilt somit den jeweiligen Druckraum 24 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 26, 27.
Das Abtriebselement 14 ist in einem definierten Winkelbreich drehbar zu dem Antriebselement 12 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Drehrichtung des Abtriebselements 14 dadurch begrenzt, dass die Flügel 18 an je einer korrespondierenden Begrenzungswand 25 (Frühanschlag 28) der Druckräume 24 zum Anliegen kommen. Analog wird der Winkelbereich in der anderen Drehrichtung dadurch begrenzt, dass die Flügel 18 an den anderen Begrenzungswän den 25 der Druckräume 24, die als Spätanschlag 29 dienen, zum Anliegen kommen.
Durch Druckbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 26, 27 und Druckentlastung der anderen Gruppe kann die Phasenlage des Antriebselements 12 zum Abtriebselement 14 (und damit die Phasenlage der Nockenwelle 6, 7 zur Kurbelwelle 2) variiert werden. Durch Druckbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 26, 27 kann die Phasenlage konstant gehalten werden.
Die Vorrichtung 11 weist einen Verriegelungsmechanismus 30 auf. Der Verriegelungsmechanismus 30 umfasst einen federbeaufschlagten Verriegelungspin 31, der in dem Abtriebselement 14 aufgenommen ist, und eine Kulisse 32, die an dem zweiten Seitendeckel 16 ausgebildet ist. In einer definierten Phasenlage des Abtriebselements 14 relativ zu dem Antriebselement 12, fluchtet der federbeaufschlagte Verriegelungspin 31 mit der Kulisse 32, so dass dieser in die Kulisse 32 eingreifen kann. Somit ist eine mechanische Verriegelung des Abtriebselements 14 zu dem Antriebselement 12 hergestellt, wodurch die Phasenlage zwischen den Bauteilen konstant gehalten wird. Um die mechanische Verrieglung zu lösen ist eine nicht dargestellte Druckmittelleitung vorgesehen, über die der Kulisse 32 Druckmittel zugeführt werden kann. Das Druckmittel drängt den Verriegelungspin 31 aus der Kulisse 32 in dessen Aufnahme zurück. Nach dem Lösen der Verriegelung kann die Steuerung der Phasenlage durch Befüllen bzw. Entleeren der Druckkammern 26, 27 erfolgen.
Die 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Querschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 11, der einen der Druckräume 24 darstellt. Im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung 11 ist der Abstand d zwischen der äußeren zylindrischen Mantelfläche des Nabenelementes 17 und der Umfangswand 19 in Umfangsrichtung nicht konstant. Der Abstand d verringert sich kontinuierlich vom Spätanschlag 29 zum Frühanschlag 28. Der Flügel 18 ist in der radialen Nut 13 in radialer Richtung verschiebbar geführt. Dabei ist ein Federelement 34 vorgesehen, welches den Flügel 18 radial nach außen drängt und dafür sorgt, dass dieser immer an der Umfangswand 19 anliegt. Dabei kann, wie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt, ein Dichtelement 35 in der Nut angeordnet sein, welches gleichzeitig als Flügelanschlag zur Begrenzung des Verschiebeweges des Flügels 18 in radialer Richtung und zur Abdichtung der Druckkammern 26, 27 gegeneinander dient. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen die Dicke des Flügels 18 der Breite der Nut 13 in Umfangsrichtung angepasst ist. In diesem Fall kann auf das Dichtelement 35 verzichtet werden.
Abhängig von der Stellung des Flügels 18 in dem Druckraum 24 variiert die Länge l des Bereichs des Flügels 18, der in den Druckraum 24 hineinragt. In der dargestellten Ausführungsform nimmt diese Länge l vom Spätanschlag 29 zum Frühanschlag 28 kontinuierlich ab. Die jeweilige Länge l multipliziert mit der (axialen) Breite des Flügels 18 ergibt eine druckaktive Fläche 36, auf die das in den Druckkammern 26, 27 befindliche Druckmittel wirkt. Dabei variiert die druckaktive Fläch 36 in demselben Maß, wie die Länge l des Bereichs des Flügels 18, der in den Druckraum 24 hineinragt.
Befindet sich der Flügel 18 in einer Stellung, in der dieser an dem Spätanschlag 29 anliegt, so ist die Länge l und damit die druckaktive Fläche 36 maximal. Wird die erste Druckkammer 26 mit Druckmittel beaufschlagt, so wirkt auf den Flügel 18 eine Kraft in Richtung des Frühanschlages 28, die gemäß der Formel F = pA größer ist, als die Kraft in Richtung des Spätanschlages 29, die auf den Flügel 18 wirkt, wenn dieser an dem Frühanschlag 28 anliegt und die zweite Druckkammer 27 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Dabei bezeichnet F die Kraft auf die druckaktive Fläche 36, p den Druck in der Druckkammer 26, 27 und A die druckaktive Fläche 36. Somit werden unterschiedliche Verstellgeschwindigkeiten des Phasenwinkels ausgehend von maximal frühen bzw. späten Steuerzeiten ausgeglichen. Dies gilt für Brennkraftmaschinen 1, die mit einer Druckmittelpumpe ausgestattet sind, die einen ausreichend hohen Volumenstrom fördern, um während einer Verstellung den benötigten Volumenstrom bereitzustellen.
Wird das Abtriebselement 14 relativ zu dem Antriebselement 12 verdreht, so wird der Flügel 18 innerhalb des Druckraums 24 in Umfangsrichtung verschoben. Entlang des gesamten möglichen Verschiebeweges liegt das radial äußere Ende des Flügels 18 an der Umfangswand 19 an. Erfolgt eine Verschiebung des Flügels 18 auf den Frühanschlag 28 zu, so wird der Flügel 18 zunehmend in die Nut 13 gedrängt. Bei einer entgegengesetzten Bewegung tritt der Flügel 18 zunehmend aus der Nut 13 aus, wobei der Flügel 18 auch in voll ausgefahrenem Zustand noch in der Nut 13 angeordnet ist.
Ist der Volumenstrom, der von der Druckmittelpumpe gefördert wird, zu gering um die maximal mögliche Verstellgeschwindigkeit zu realisieren, würde dies den Unterschied zwischen den Verstellgeschwindigkeiten vom Spätanschlag 29 in Richtung früher Steuerzeiten im Vergleich zu der Verstellgeschwindigkeit vom Frühanschlag 28 in Richtung später Steuerzeiten weiter erhöhen. In diesem Fall ist die Umfangswand 19 entgegengesetzt zu der in 2 dargestellten Ausführungsform auszubilden (3). In diesem Fall sollte der Abstand d vom Spätanschlag 29 zu dem Frühanschlage 28 kontinuierlich größer werden. Liegt der Flügel 18 an dem Spätanschlag 29 an führt ein definiertes zusätzliches Druckmittelvolumen in der ersten Druckkammer 26 zu einer größeren Verschiebung des Flügels 18 in Richtung früher Steuerzeiten, und damit zu einer höheren Verstellgeschwindigkeit, als das gleiche Druckmittelvolumen in der zweiten Druckkammer 27 hervorrufen würde, wenn der Flügel 18 an dem Frühanschlag 28 anliegt.
4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist der Abstand d zwischen der zylindrischen Mantelfläche des Nabenelements 17 und der Umfangswand 19 im Bereich der Anschläge 28, 29 nahezu konstant. In einem mittleren Bereich ist an der Umfangswand 19 eine Ausbuchtung 37 kleineren Abstandes ausgebildet.
Liefert die Druckmittelpumpe der Brennkraftmaschine 1 einen ausreichenden Volumenstrom wird dadurch die Verstellgeschwindigkeit im Bereich der Ausbuchtung 37 verringert. Dies kann beispielsweise dazu dienen, ein sicheres Einriegelndes Verriegelungspins 31 in die Kulisse 32 zu gewährleisten, wenn die Verriegelungsposition zwischen dem Früh- und dem Spätanschlag 28, 29 vorgesehen ist. In diesem Fall ist der Bereich des kleinsten Abstands d zwischen der zylindrischen Mantelfläche des Nabenelementes 17 und der Um fangswand 19 an der Position des Flügels 18 anzuordnen, die dieser einnimmt, wenn die Verriegelungsposition erreicht ist.
Im Fall einer Brennkraftmaschine 1, in der der Volumenstrom zu gering ist, um die maximal mögliche Verstellgeschwindigkeit der Vorrichtung 11 zu erreichen, ist statt der Ausbuchtung 37 eine Einbuchtung 38 (gestrichelt dargestellt) vorzusehen.
Durch die geringere Verstellgeschwindigkeit im Bereich der Verriegelungsposition, ist die Zeitspanne länger, in der der Verriegelungspin 31 der Kulisse 32 gegenübersteht und in diese eingreifen kann.
Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen die Flügel 18a einteilig mit dem Nabenelement 17 ausgebildet sind (5). In diesem Fall ist die radiale Länge des festen Flügels 18a kleiner als der minimale Abstand d auszubilden. Der feste Flügel 18a weist die Nut 13 auf, in der ein in radialer Richtung verschiebbares Trennelement 18 angeordnet ist, das die Funktion des Flügels 18 der Ausführungsformen aus den 2 bis 4 übernimmt.

1: Brennkraftmaschine
2: Kurbelwelle
3: Kolben
4: Zylinder
5: Zugmitteltrieb
6: Einlassnockenwelle
7: Auslassnockenwelle
8: Nocken
9: Einlassgaswechselventil
10: Auslassgaswechselventil
11: Vorrichtung
12: Antriebselement
13: Nut
14: Abtriebselement
15: Seitendeckel
16: Seitendeckel
17: Nabenelement
18: Flügel
18a: fester Flügel
19: Umfangswand
20: Vorsprung
21: Kettenrad
22: Zentralschraube
22a: zentrale Bohrung
23: Befestigungselement
24: Druckraum
25: Begrenzungswand
26: erste Druckkammer
27: zweite Druckkammer
28: Frühanschlag
29: Spätanschlag
30: Verriegelungsmechanismus
31: Verriegelungspin
32: Kulisse
33: Drehachse
34: Federelement
35: Dichtelement
36: druckaktive Fläche
37: Ausbuchtung
38: Einbuchtung
d: Abstand
l: Länge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10007200 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung (11) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1) mit – einem Antriebselement (12) und einem Abtriebselement (14), – wobei das Antriebselement (12) in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) bringbar ist, – wobei das Abtriebselement (14) in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle (6, 7) bringbar und schwenkbar zu dem Antriebselement (12) angeordnet ist, – wobei zumindest ein Druckraum (24) vorgesehen ist, der von einem Trennelement (18) in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern (26, 27) geteilt wird, – wobei durch Zufuhr von Druckmittel zu einer Druckkammer (26, 27) das Trennelement (18) in dem Druckraum (24) verschiebbar und damit eine Phasenlage zwischen dem Abtriebselement (14) und dem Antriebselement (12) veränderbar ist, – dadurch gekennzeichnet, dass eine druckaktive Fläche (36) des Trennelements (18) zumindest in einem Bereich dessen Verschiebeweges kontinuierlich veränderbar ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (18) zwischen einem Früh- und einem Spätanschlag (28, 29) verschiebbar ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die druckaktive Fläche (36) am Frühanschlag (28) maximal ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die druckaktive Fläche (36) am Spätanschlag (29) maximal ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die druckaktive Fläche (36) von einem der Anschläge (28, 29) kontinuierlich zu dem anderen Anschlag (28, 29) verringert.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verriegelungsmechanismus (30) vorgesehen ist, mittels derer das Abtriebselement (14) in einer definierten Position relativ zu dem Antriebselement (12) drehfest zu diesem fixiert werden kann, wobei die druckaktive Fläche (36) in dieser Position maximal ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verriegelungsmechanismus (30) vorgesehen ist, mittels derer das Abtriebselement (14) in einer definierten Position relativ zu dem Antriebselement (12) drehfest zu diesem fixiert werden kann, wobei die druckaktive Fläche (36) in dieser Position minimal ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (12) und das Abtriebselement (14) eine gemeinsame Drehachse (33) aufweisen.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (12) als Zellenrad und das Abtriebselement (14) als Flügelrad ausgebildet ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (14) zumindest einen Nut (13) aufweist, in der das Trennelement (18) längsverschiebbar angeordnet ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (24) eine in Verschieberichtung des Trennelements (18) verlaufende Umfangswand (19) aufweist, an der das Trennelement (18) anliegt, wobei die Umfangswand (19) derart ausgebildet ist, dass sich der Abstand (d) zwischen einer Drehachse (33) des Abtriebselements (14) und der Umfangswand (19) zumindest in einem Bereich der Umfangswand (19) in Verschieberichtung des Trennelements (18) kontinuierlich verändert.