DE19632242C2 - Vorrichtung zur Änderung der Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einem treibenden Teil in einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ände­ rung der Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einem trei­ benden Teil in einer Brennkraftmaschine.

Es sind im Stand der Technik zahlreiche Vorrichtungen zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten, wie dies zur Steuerung der Motorleistung und des Motorwirkungsgrades erwünscht ist, bekannt. Unter diesen zahlreichen Ausführungsformen von Ven­ tilsteuerzeiten-Änderungsvorrichtungen finden sich Vorrich­ tungen zur Änderung der Phasenlage einer Nockenwelle häufig in Form von Riemen- bzw. Kettenrädern, in welchen eine Ein­ richtung zur Änderung der Phasenlage zwischen einem treiben­ den und einem getriebenen Teil wirksam ist. Aus diesem Stand der Technik sind Mechanismen bekannt, welche verzahnte Kolben aufweisen, die hydraulisch gegen eine Rückführfeder geschoben werden, um dadurch die Phasenlage der außenseitig und innen­ seitig mit diesen in Eingriff stehenden treibenden und ge­ triebenen Teile zu verändern. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der DE 42 39 986 A1 gezeigt. Ferner ist ei­ ne Vorrichtung zur Änderung der Phasenlage einer Nockenwelle in der nicht vorveröffentlichten DE 195 09 845 A1 gezeigt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrich­ tung zur Änderung der Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einem treibenden Teil in einer Brennkraftmaschine mit einem einfachen Aufbau und einer geringen Zahl von Teilen zu schaf­ fen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Änderung der Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einem treibenden Teil in einer Brennkraftmaschine erfindungsgemäß durch die Merkma­ le des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen dargelegt.

In zahlreichen Ausführungen wird die vorliegende Erfindung als Nockenwellen-Phasenlageänderungsvorrichtung für einen Mo­ tor-Nockenwellenantrieb verwendet zur Änderung der Phasenlage bzw. des Timings einer angetriebenen Nockenwelle relativ zu einem treibenden Teil wie beispielsweise einem Kettenrad, das in einer bestimmten Zeitbeziehung zu einer Kurbelwelle oder dergleichen angetrieben ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen und den dazugehörigen Zeichnungen näher er­ läutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur Änderung der Phasenlage in einer Extremposition, bei welcher eine Magnet­ spule eines Stellgliedes nicht aktiviert ist (d. h. sich im Auszustand befindet);

Fig. 2 eine Axialend-Ansicht des vorderen der zwei axial be­ abstandeten ringförmigen Zahnräder, das zwischen den Eingriffsverzahnungen der zueinander koaxialen An­ triebs- und Abtriebsteile angeordnet ist;

Fig. 3 eine Schema-Ansicht zur Darstellung der Beziehung zwi­ schen den Verzahnungen der zwei axial beabstandeten Zahnräder, der inneren Schrägverzahnung des Antriebs­ teiles, der äußeren Schrägverzahnung des Abtriebstei­ les und einem Kolben;

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Steuerablaufes der Phasenlagenänderungsvorrichtung;

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 zur Darstellung einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1 zur Darstellung einer dritten Ausführungsform;

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Federscheibe, wie sie gemäß Fig. 6 Anwendung findet; und

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 in Fig. 7.

Gemäß Fig. 1 wird ein Abschnitt einer Brennkraftmaschine in einer Bauform gezeigt, bei welcher eine Nockenwelle 22 dreh­ bar an einem Zylinderkopf 23 durch eine Nockenwellenhalterung 23a gelagert ist. Die Nockenwelle 22 trägt eine Anzahl von Nocken (nicht dargestellt) zur Betätigung von Motor-Ventilen, z. B. Einlaßventilen, die von Ventilfedern geschlossen werden. Die Motorventile können jedoch auch Auslaßventile sein.

An dem vorderen, angetriebenen Ende der Nockenwelle 22 ist eine Nockenwellenphasenlagenänderungsvorrichtung vorgesehen, welche ein Kettenrad 21 umfaßt. Das Kettenrad 21 umfaßt ein Rad 21b, das verzahnt ist und mit einer hier nicht darge­ stellten Steuerkette in Eingriff steht zum Drehantrieb des Kettenrades um eine Achse, die koaxial zur Nockenwelle 22 verläuft. In dem Rad 21b ist eine Hülse 21a vorgesehen, wel­ che eine sich rückwärtig erstreckende Nabe und eine sich vor­ wärts erstreckende Nabe aufweist. Die sich rückwärts erstrec­ kende Nabe wird fest auf einem äußeren Randbereich einer Hal­ terung 27 getragen, welche einen inneren Hülsenabschnitt 27a aufweist. Die sich vorwärts erstreckende Nabe ist fest in ei­ nem äußeren Randbereich einer Vorderabdeckung 26 gelagert. Die Nockenwellenphasenlagenänderungsvorrichtung umfaßt des weiteren einen Achszapfen 24. Dieser Achszapfen 24 weist eine mittige zylindrische Bohrung auf, die durch eine Abtrennung 24a geschlossen ist. Durch diese zentrale zylindrische Boh­ rung ist der Achszapfen 24 an der Abtrennung 24a an dem vor­ deren Endabschnitt 22a der Nockenwelle 22 durch eine Schraube oder Bolzen 25 befestigt, um die Antriebsverbindung mit der Nockenwelle 22 aufrecht zu erhalten. Der Achszapfen 24 trägt zur Dreh-Bewegung den Innenrand des Hülsenabschnittes 27a der Halterung 27. An dem Vorderendabschnitt desselben trägt der Achszapfen 24 zur Dreh-Bewegung den inneren Rand eines inne­ ren Randabschnittes 26a der Vorderabdeckung 26. In der zen­ tralen zylindrischen Bohrung des Achszapfens ist ein zylin­ drischer Einsatz 28 über einen Preßsitz fest befestigt. Der zylindrische Einsatz 28 weist ein hinteres Ende 28b auf, das beabstandet von einem Kopf des Bolzens 25 diesem gegenüber­ liegt, sowie einen Flansch 28a, der sich radial nach außen gerichtet von dem vorderen Abschnitt des Einsatzes 28 ausge­ hend erstreckt. Der Flansch 28a überdeckt das vordere Ende des Achszapfens 24 und steht an diesem an.

Der Achszapfen 24 umfaßt nahe des hinteren Endes desselben eine äußere Schrägverzahnung (Spiral-Verzahnung). Der Endab­ schnitt des Achszapfens 24, der mit der äußeren Schrägverzah­ nung 24b versehen ist, erstreckt sich in der sich rückwärtig erstreckenden Nabe der Hülse 21a konzentrisch zu deren inne­ rem Durchmesser. Die sich rückwärtig erstreckende Nabe der Hülse 21a des Kettenrades 21 weist eine innere Schrägverzah­ nung 21c auf, welche der äußeren Schrägverzahnung 24b zuge­ wandt ist. Die einander zugewandten Schrägverzahnungen 24b und 21c haben einander entgegengesetzte Schraub-Winkel, um die Phasenverschiebung zu ermöglichen. Zwischen diesen beiden Schrägverzahnungen 24b und 21c angeordnet und mit diesen in Eingriff stehend, befindet sich eine Ringzahnradanordnung 29. Diese Anordnung 29 umfaßt zwei axial beabstandete ringförmige Zahnräder, die zum leichteren Verständnis im folgenden als vorderes bzw. äußeres Zahnrad 30 und als hinteres oder inne­ res Zahnrad 31 bezeichnet werden, wobei das hintere Zahnrad 31 der Halterung 27 näher ist. Beide Zahnräder 30 und 31 haben innere und äußere Schräg- bzw. Spiralverzahnungen, die mit den entsprechenden inneren und äußeren Verzahnungen 24b und 21c des Achszapfens 24 und des Kettenrades 21 entspre­ chend in Eingriff stehen.

Speziell das vordere Zahnrad 30 weist innere und äußere Schräg- bzw. Schraubenverzahnungen 33a und 33b auf, während das hintere Zahnrad 31 innere und äußere Schräg- bzw. Schrau­ benverzahnungen 34a und 34b aufweist. Wie aus Fig. 3 ersicht­ lich, sind die inneren Schrägverzahnungen 33a und 34a des vorderen und des hinteren Zahnrades 30 und 31 mit den äußeren Schrägverzahnungen 24b des Achszapfens 24 in Eingriff, woge­ gen die äußeren Schrägverzahnungen 33b und 34b von beiden Zahnrädern 30 und 31 mit der inneren Schrägverzahnung 21c des Kettenrades 21 in Eingriff stehen.

Die vorderen und hinteren Zahnräder 30 und 31 sind voneinan­ der durch eine Vielzahl, in dieser Ausführungsform vier, um­ fangsmäßig beabstandeter Schraubenfedern 32 auseinandergege­ drückt, die zwischen dem vorderen und dem hinteren Zahnrad 30 und 31 zusammengedrückt sind. Die Schraubenfedern 32 sind in Ausnehmungen 30a (siehe hierzu Fig. 2) der näheren Seite der Innenfläche des vorderen Zahnrades 30 aufgenommen. Eine Viel­ zahl, bei dieser Ausführungsform zwei, von Zapfen 42 er­ streckt sich durch Öffnungen 35 des vorderen Zahnrades 30 und durch die passenden Öffnungen des hinteren Zahnrades 31; die Köpfe 42b dieser Zapfen 42 werden in freisitzender Weise in den Ausnehmungen 36 der entfernten Seite des hinteren Zahnra­ des 31 aufgenommen. Die Öffnungen des hinteren Zahnrades 31 und die Öffnungen 35 des vorderen Zahnrades 30 sind weit ge­ nug, um es dem vorderen Zahnrad 30 zu gestatten, sich gegen­ über dem hinteren Zahnrad 31 in begrenztem Maße zu verdrehen. Bezugnehmend auf Fig. 3 sind die Verzahnungen der vorderen und hinteren Zahnräder 30 und 31 geringfügig fehlausgerichtet, so daß wenn die vorderen und hinteren Zahnräder 30 und 31 aus­ einandergedrückt werden, die Verzahnungen des vorderen und hinteren Zahnrades 30 und 31 jeweils mit gegenüberliegenden Seiten der mit diesen in Eingriff stehenden Verzahnungen 21c und 24b kontaktieren und dadurch das Spiel aufnehmen, das an­ derenfalls bei der Übertragung des Antriebsdrehmomentes zwi­ schen dem Kettenrad 21 und dem Achszapfen 24 auftreten würde.

Die Zapfen 42 erstrecken sich durch das vordere Zahnrad 30 und sind an ihren vorderen Endabschnitten 42a fest an einem ringförmigen Kolben 37 befestigt. Der ringförmige Kolben 37 ist gleitbewegbar zwischen der Hülse 21a und dem Achszapfen 24 angeordnet. Der ringförmige Kolben 37 umfaßt einen Dich­ tungsträger 37a, der an seinem Außenrand eine äußere Umfangs­ dichtung und an seinem inneren Rand eine innere Umfangsdich­ tung trägt. Der Dichtungsträger 37a ist gleitbewegbar zwi­ schen der sich vorwärts erstreckenden zylindrischen Außenflä­ che des Achszapfens 24 und der inneren zylindrischen Fläche der sich vorwärts erstreckenden Nabe der Hülse 21a des Ket­ tenrades 21 angeordnet. Der ringförmige Kolben 37 umfaßt ei­ nen integralen Vorsprung 37b, welcher sich von dem Dichtungs­ träger 37a rückwärtig zu dem vorderen Zahnrad 30 hin er­ streckt. Das hintere Ende 37c des Vorsprunges 37b liegt dem vorderen Zahnrad 30 gegenüber. Der Vorsprung 37b ist mit ei­ nem Zapfenloch versehen, in welchem der vordere Endabschnitt 42a fest aufgenommen ist. Eine ringförmige Ausnehmung 37d ist einwärts von dem vorderen Ende des Dichtungsträgers 37a in den Vorsprung 37b eingeschnitten.

Die Zapfen 42 sind fest an dem ringförmigen Kolben 37 befe­ stigt und erstrecken sich rückwärtig durch die vorderen und hinteren Zahnräder 30, 31 und haben ihre Köpfe 42b in den Aus­ nehmungen 36 aufgenommen, die in der außenseitigen Fläche des hinteren Zahnrades 31 ausgebildet sind. Die Zapfen 42 sind relativ zu dem vorderen und hinteren Zahnrad 30, 31 in be­ grenztem Maße gleitbewegbar.

Der ringförmige Kolben 37 und die Dichtungen, die von dem Dichtungsträger 37a getragen werden, wirken mit der sich vor­ wärts erstreckenden Nabe der Hülse 21a, der zylindrischen Au­ ßenfläche des Achszapfens 24 und der Vorderabdeckung 26 zu­ sammen und bilden eine erste Ringkammer 38 zwischen dem ring­ förmigen Kolben 37 und der Vorderabdeckung 26 und eine zweite Kammer 39 zwischen dem ringförmigen Kolben und dem vorderen Zahnrad 30.

Eine Hilfsschraubenfeder 43, die in der ersten Kammer 38 an­ geordnet ist, hat ein Ende, das gegen die Vorderabdeckung drängt und sich in die ringförmige Ausnehmung 37d hineiner­ streckt. Das gegenüberliegende Ende dieser Schraubenfeder 43 stützt sich gegen die axiale Endwand der ringförmigen Ausneh­ mung 37d ab. Die Auslegung ist derart getroffen, daß die Schraubenfeder 43 die Bewegung des Ringkolbens 37 gegen die Halterung 27 unterstützt.

Zur axialen Bewegung der ringförmigen Zahnräder 30 und 31, in eine bei Betrachtung in Fig. 1 linke Richtung, zur Veränderung der Phasenlage zwischen dem Kettenrad 21 und dem Achszapfen 24 wird unter Druck stehendes Öl der zweiten Kammer 39 zuge­ führt, während der ersten Kammer 38 Öl entnommen wird. In diesem Falle bewegt sich der ringförmige Kolben 37 axial in Richtung nach links gegen die Wirkung der Hilfsfeder 43 auf­ grund des Öldruckes, der in der zweiten Kammer 39 vorhanden ist, und zieht dabei das hintere Zahnrad 31 und dann das vor­ dere Zahnrad 30, das durch die Schraubenfedern 32 vorgespannt ist. Zur Rückwärtsbewegung aus der beschriebenen Position werden die ersten und zweiten Kammern 38 und 39 entlastet, um es der Feder 43 zu ermöglichen, den ringförmigen Kolben 37 zu der in Fig. 1 dargestellten Position hin zu bewegen.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird jedoch der Öldruck in der ersten Kammer 38 auch verändert. Das Bezugszeichen 44 bezeichnet allgemein einen Hydraulik-Kreislauf. Das Bezugs­ zeichen 46 bezeichnet ein Schieberventil 46 mit einem haspel­ artigen Ventilkörper in einer Ventilkammer 45, die in der zentralen zylindrischen Bohrung des Einsatzes 28 gebildet ist, und das Bezugszeichen 47 bezeichnet einen Aktuator für das Schieberventil 46.

Der hydraulische Schaltkreis 44 umfaßt einen hier nur schema­ tisch dargestellten Fluidweg 51, welcher mit einem Ende mit einer Hauptförderstrecke in Verbindung steht, an welcher Öl unter einem durch eine Ölpumpe 50 erzeugten und durch einen Druckregler 49 geregelten Öldruck anliegt. Das Bezugszeichen 48 bezeichnet eine Ölwanne. Der hydraulische Schaltkreis 44 umfaßt ferner Fluidwege 52 und 53, die mit den ersten und zweiten Kammern 38 bzw. 39 in Verbindung stehen zur Verbin­ dung der Ventilkammer 45 mit einer Abfuhrleitung 54 zur Ab­ fuhr des Öles aus der Ventilkammer 45 in einen durch das Be­ zugszeichen 55 bezeichneten Raum oberhalb des Zylinderkopfes 23. Die Fluidleitung 51 besteht aus einem vertikalen Kanal 56, der sich durch den Zylinderkopf 23 erstreckt, einer ra­ dialen Bohrung 57 der Nockenwelle 22, einem ringförmigen Zwi­ schenraum 58 um den Bolzen 25, einem Kanal 59, der sich durch den Achszapfen 24 erstreckt, einer Umfangsnut 60 des Einsatzes 28 und einem Auslaß 61 des Einsatzes 28. Die Verbindung zwi­ schen dem Auslaß 61 und dem Kanal 59 wird über eine Umfangs­ nut 60 bewerkstelligt.

Die vorangehend genannten Kanäle 52 und 53 sind axial beab­ standet und winkelmäßig von dem Auslaß 61 bezüglich der Dreh­ achse der Nockenwelle 22 beabstandet. Der erste Kanal 52 um­ faßt einen Anschluß 62 des Einsates 28 und einen geneigten Durchgang 63 des Achszapfens 24, der über eine erste Umfangs­ nut mit dem Anschluß 62 verbunden ist. Der zweite Kanal 53 besteht aus einem Anschluß 64 und einem Kanal 65 des Achszap­ fens 24, der über eine zweite Umfangsnut mit dem Anschluß 64 verbunden ist.

Der Ablaufkanal 54 besteht aus einem Ablaufanschluß 67 und einem Ablaßkanal 69 des Achszapfens 24. Der Ablaufanschluß 67 steht mit einer Ablaufkammer 66, in welcher der Kopf des Bol­ zens 25 angeordnet ist, in Verbindung. Der Ablaufkanal 69 steht mit einem Ende mit der Ablaufkammer 66 und mit dem ge­ genüberliegenden Ende mit einer Nut 68 auf der inneren Um­ fangswandung der Halterung 27 in Verbindung. Diese Nut 68 öffnet sich zu dem Raum 55 über dem Zylinderkopf 23. Ein Aus­ laßanschluß 71 des Schieberventils 46 bewerkstelligt eine Verbindung zwischen dem Abschnitt der Ventilkammer 45, der zwischen dem Endverschluß 26b und dem Schieberventil 46 aus­ gebildet ist, und der axialen zentralen Bohrung 70.

Das Schieberventil 46 hat zwei axial beabstandete erste und zweite Vorsprünge 73 und 72, zwischen welchen ein ringförmi­ ger Raum 74 definiert ist. Dieser ringförmige Raum 74 steht immer mit dem Auslaß 61 in Verbindung. Das ringförmige Schie­ berventil 46 ist mit einer axialen zentralen Bohrung 70 ver­ sehen und weist ein axiale Öffnung auf, die dem Auslaßan­ schluß 67 gegenüberliegt. Eine Rückführfeder 75 in der axia­ len Zentralbohrung 70 wirkt mit einem Ende auf das Schieber­ ventil 46 und mit dem anderen Ende gegen die Trennwand 28b des Einsatzes 28 und drängt dabei das Schieberventil 46 gegen den Endverschluß bzw. gegen die Endkappe 26b der Vorderabdec­ kung 26. Ein integraler Kolben 46a erstreckt sich vorwärts von dem Schieberventil 46 durch eine zentrale Öffnung in dem Endverschluß 26b.

Der Aktuator 47 ist ein magentspulenbetätigter Proportional- Aktuator, welcher in der Lage ist, die Position einer Stange 83 nach Maßgabe der an einer Spule angelegten Leistung gemäß einem Steuersignal, das durch eine Steuereinrichtung 77 er­ zeugt wird, zu steuern. Die Stange 83 steht mit ihrem vorde­ ren Ende an dem Vorderende des Kolbens 46a des Schieberven­ tils 46 an. Der Aktuator 47 umfaßt ein Gehäuse 79, das fest an einer Riemen- oder Kettenabdeckung 78 am Vorderende des Motors befestigt ist, einen Elektromagneten 80 in dem Gehäuse 79, einen stationären Kern 81, und einen positionierbaren Kern, der fest mit der Stange 83 gekoppelt ist.

Die Steuereinrichtung erhält Informationen von einem Kurbel­ winkelsensor 84, einem Luftstrommesser (nicht dargestellt), und einem Drehzahlsensor 85, der derart angeordnet ist, daß dieser die Drehzahl der Nockenwelle 22 erfaßt, und ein ent­ sprechendes Steuersignal ausgibt.

Zur Erleichterung der Beschreibung soll angenommen werden, daß in der Position gemäß Fig. 1 die Nockenwelle 22 durch die vorderen und hinteren Zahnräder 30 und 31 in einer verspäte­ ten Phasenbeziehung mit dem Kettenrad 21 steht zur Betätigung der Einlaßventile unter einer erwünschten Betätigungsverzöge­ rung. In dieser Position kann, falls gewünscht, die Nocken­ welle auch bezüglich des Kettenrades 21 in einer vorgeschobe­ nen Phasenbeziehung liegen zur Betätigung der Motorauslaßven­ tile unter einem gewünschten vorgeschobenen Betätigungszeit­ punkt (siehe Fig. 5).

Während des Betriebes der vorangehend beschriebenen Vorrich­ tung zur Änderung der Phasenlage einer Nockenwelle schließen die Vorsprünge 72 und 73 die ihnen zugeordneten Anschlüsse 62 und 64, wenn das Schieberventil 46 die in Fig. 1 dargestellte Schließstellung einnimmt.

Wenn die Motorbetriebsbedingungen eine zeitlich nach vorne verschobene Betätigung der Einlaßventile erfordern, wird das Schieberventil 46 aus der dargestellten Position bezüglich Fig. 1 nach rechts verschoben, so daß der Vorsprung 72 den An­ schluß 62 freigibt und dadurch den Abstrom von Öl aus der er­ sten Kammer 38 durch den entsprechenden Abschnitt der Ventil­ kammer 45, den Auslaßanschluß 71, die axiale zentrale Bohrung 70, den Auslaßanschluß 67, die Ablaßkammer 66, den Ablaßkanal 69 und die Nut 68 ermöglicht, und der Vorsprung 73 den An­ schluß 64 freigibt und dabei die Zufuhr von Öl zu der zweiten Kammer 39 durch den Kanal 56, die radiale Bohrung 57, den Zwischenraum 58, den Kanal 59, die Nut 60, den Anschluß 61, und den Raum 74 zwischen den Vorsprüngen 72 und 73 ermög­ licht. Dies bewirkt, daß der Öldruck in der zweiten Kammer 39 ansteigt und der Öldruck in der ersten Kammer 38 abfällt. Demzufolge bewegt der Öldruck in der zweiten Kammer 39 den ringförmigen Kolben 37 gegen die Druckkraft der Hilfsfeder 43 nach links und zieht dabei zunächst das hintere Zahnrad 31 über den Eingriff der Köpfe 42b der Zapfen 42 mit den Boden­ wandungen der Ausnehmungen 36 in dem hinteren Zahnrad 31 und dann das vordere Zahnrad 30, das von dem hinteren Zahnrad 31 hinweggedrängt ist, zu dem ringförmigen Kolben 37. Aufgrund der entgegengerichteten Spiral-Winkel der inneren und äußeren Schrägverzahnungen 24b und 21c bewirkt die Vorwärtsbewegung des vorderen und hinteren Zahnrades 30 und 31 eine Änderung des Phasenwinkels der Nockenwelle 22 gegenüber dem Kettenrad, so daß das Timing der zugeordneten Einlaßventile in gleicher Weise verändert wird.

Wenn das gewünschte Ventil-Timing erreicht ist, erlaubt es der Aktuator 47 dem Schieberventil 46, wieder in die in Fig. 1 dargestellte Position zurückzukehren, um eine Druckbeziehung zwischen den Kammern 38 und 39 herbeizuführen, welche den ringförmigen Kolben 37 hält.

Eine Rückkehr in den Spät-Timingmodus der Einlaßventile kann auf Anforderung durch Verminderung der elektromagnetischen Kraft des Elektromagneten 80 erreicht werden, welche es der Rückführfeder 75 ermöglicht, daß sich der Vorsprung 73 des Schieberventils 46 bezüglich Fig. 1 nach links und hierbei über die in Fig. 1 dargestellte Position hinaus bewegt. Die Bewegung des Schieberventils 46 bewirkt, daß die Vorsprünge 72 und 73 die zugeordneten Auslässe 62 und 64 jeweils freige­ ben und dadurch die Zufuhr von Öl zu der ersten Kammer 38 und den Abstrom von Öl aus der zweiten Kammer 39 ermöglichen. Aufgrund der Kraft der Hilfsfeder 43 und des Öldruckes in der ersten Kammer 38 bewegt sich der Ringkolben 37 in eine Rück­ kehrrichtung zu der Halterung 27 und schiebt dabei das vorde­ re Zahnrad 30 und drückt dann das hintere Zahnrad 31, unter­ stützt durch die Schraubenfedern 32.

Zusätzlich zu ihrer Phasenänderungsfunktion sind die vorderen und hinteren Zahnräder 30 und 31 ebenso Einrichtungen, durch welche das gesamte Drehmoment zwischen dem Kettenrad 21 und der Nockenwelle 22 und umgekehrt über deren innere und äußere Verzahnungen 33a, 34a und 33b, 34b, und die entsprechend mit diesen in Eingriff stehenden äußeren und inneren Schrägver­ zahnungen 24b, 21c, übertragen wird. Der ringförmige Kolben 37 bildet keine Einrichtung zur Übertragung des Drehmomentes. Die Fehlausrichtung der vorderen und hinteren Zahnräder 30, 31 und deren jeweiliges Auseinanderdrücken durch die Schrauben­ federn 32 dient einem Spielausgleich in deren Verzahnungsver­ bindungen (siehe Fig. 3).

Das Flußdiagramm in Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungs­ form eines Steuerablaufs. In dem Kästchen S1 erhält die Steu­ ereinrichtung 77 Informationen über die Kurbelwellendrehzahl N, den Luftstrom Q und den Drosselöffnungsgrad θ_T von Ausgän­ gen des Kurbelwellensensors 84, dem Luftstrommesser und dem Drosselöffnungsgradsensor. In dem Kasten S2 berechnet die Steuereinrichtung 77 die Basiskraftstoffmenge T_P für die Kraftstoffeinspritzung, basierend auf der Eingangsinformati­ on. Im Kasten S3 führt die Steuereinrichtung 77 eine Tabel­ lenwertermittlung auf Grundlage eines auf N und T_P basieren­ den Kennfeldes aus, um einen Zielwert S_T vorab zu ermitteln. In dem Kasten S4 erhält die Steuereinrichtung 77 Informatio­ nen über den Kurbelwellenwinkel K_P. In dem nächsten Kästchen S5 erhält die Steuereinrichtung 77 Informationen über die Nockenwellengeschwindigkeit C_P von dem Ausgang des Geschwin­ digkeitssensors 85. Im Kästchen S6 berechnet die Steuerein­ richtung die aktuelle Voreilung der Nockenwelle 22 gegenüber dem Kettenrad 21, basierend auf K_P und C_P. Im Kästchen S7 be­ rechnet die Steuereinrichtung 77 eine Regelabweichung δS durch Subtraktion des Wertes S von S_T. In dem Kästchen S8 be­ stimmt die Steuereinrichtung 77, ob der absolute Wert von δS kleiner ist als ein vorbestimmter Wert α oder nicht. Falls dies der Fall ist, läßt die Steuereinrichtung 77 die Leistung D des Elektromagneten 80 unverändert in dem Kästchen S12. Im Falle, daß die Abfrage in dem Kästchen 59 negativ ausfällt, d. h. δS negativ ist, vermindert die Steuereinrichtung die Leistung D des Elektromagneten 80 in dem Kästchen S10.

Aus dieser Beschreibung des Flußdiagrammes in Verbindung mit der vorangehenden Beschreibung der Bewegung des Schieberven­ tils 46 wird es für den einschlägigen Fachmann ersichtlich, daß das Timing der Nockenwelle 22 relativ zu dem Kettenrad 21 auf dem Zielwert S_T gehalten wird.

Während des Hubes des ringförmigen Kolbens 37 wird die Trenn­ kraft zwischen den vorderen und hinteren Zahnrädern 30 und 31 durch die Druckfedern 32 vermindert, wobei die Spielaus­ gleichskraft reduziert wird. Daher wird die Reibung, die der Bewegung der vorderen und hinteren Zahnräder 30, 31 entgegen­ wirkt, vermindert. Die Zapfen 42 sind am Ringkolben 37 befe­ stigt und in Verbindung mit den vorderen und hinteren Zahnrä­ dern 30 und 31.

Die relative Winkelveränderung der Nockenwelle gegenüber dem Kettenrad 21 wird durch eine Beziehung zwischen der Position der Köpfe 42b der Zapfen 42 und der Bodenwandungen der Aus­ nehmungen 36 des hinteren Zahnrades 31 bestimmt. Daher wird die Genauigkeit des Systems nicht beeinträchtigt durch Veren­ gung des Spaltes S (siehe hierzu Fig. 3) zwischen dem ringför­ migen Kolben 37 und dem vorderen Zahnrad 30.

Der Spalt S vermindert sich aufgrund der Wirkung der Druckfe­ dern 32, wenn die inneren und äußeren Zähne 33a, 34a, 33b, 34b sich in ihren Abmessungen nach einem langen Betriebszeitraum verändert haben.

Im Betrieb dreht sich das Kettenrad 21 bei Betrachtung von Fig. 3 wie durch den Pfeil A gekennzeichnet, nach unten und die inneren Zähne 21c drängen gegen die äußeren Zähne 33b und damit das vordere Zahnrad 30 nach rechts und komprimieren da­ bei die Druckfeder 32. Demgemäß drängen die Schraubenfedern 32 das hintere Zahnrad 31, so daß dieses die Bodenwandungen der Ausnehmungen 36 mit den Köpfen 42b der Zapfen 42 in Kon­ takt hält. Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 soll nachfolgend eine zweite Ausführungsform beschrieben werden, welche im we­ sentlichen der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme gleicht, daß eine Beziehung der Spiral-Winkel bezüglich der Drehrichtung A eines Kettenrades 21 unterschiedlich ist und Pufferschraubenfedern 100 in Löchern 30b eines vorderen Zahn­ rades 30 und zwischen einem Ringkolben 37 und einem hinteren Zahnrad 31 angeordnet sind. Die Bereitstellung der Pufferfe­ dern 100 dient dazu, die Bewegung des hinteren Zahnrades 31 zu dem Ringkolben 37 zu unterdrücken, wenn auf den Achszapfen 24 ein Drehmoment entgegen der Drehrichtung A des Kettenrades 21 aufgebracht wird aufgrund der Ventilfedern der durch die Nockenwelle 22 betätigten Motorventile. Ein Drehmoment in Ge­ genrichtung, das auf den Achszapfen 24 aufgebracht wird, wirkt über die äußere Schrägverzahnung 24b desselben und in­ nere Zähne 34a auf das hintere Zahnrad 31 und drängt dabei das hintere Zahnrad 31 gegen den Ringkolben 37.

Fig. 6 zeigt ein dritte Ausführungsform. Diese dritte Ausfüh­ rungsform ist im wesentlichen die gleiche wie jene erste Aus­ führungsform, ausgenommen daß eine Federscheibe 90 jene Schraubenfedern 32 und die Ausnehmungen 30a in dem vorderen Zahnrad ersetzt. Wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, ist die Federscheibe 90 mit zwei einander diametral gegenüberlie­ genden Löchern 90a versehen, durch welche sich die Zapfen 42 hindurch erstrecken, und weist Abschnitte 90c zwischen den Löchern 90a und 90b auf, die, wie am besten aus Fig. 8 zu ersehen ist, gekrümmt sind.

Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen wurden die Schraubenfedern 32 und die Scheibenfeder 90 als Druckein­ richtung verwendet. Diese Druckeinrichtung kann, falls ge­ wünscht, jedoch auch auf beliebige andere Weise mit einem ge­ eigneten elastischen Teil verwirklicht werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Änderung der Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einem treibenden Teil in einer Brennkraftmaschine, wobei die Nockenwelle (22) um eine Nockenwellenachse drehbar ist, umfassend:

• 1. koaxial zueinander angeordnete Antriebs- und Abtriebsteile (21, 24), wobei das Abtriebsteil (24) an der Nockenwelle (22) anbringbar ist zur Drehung mit dieser um die Nockenwellenachse;
• 2. zwei axial beabstandete ringförmige Zahnräder (30, 31), die zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil angeordnet sind und mit diesen in Eingriff stehen, wobei die ringförmigen Zahnräder innere und äußere Verzahnungen aufweisen;
• 3. eine Einrichtung (32) zum Auseinanderdrücken der ringförmigen Zahnräder (30, 31) zum Zwecke des Spielausgleiches;
• 4. eine Einrichtung (37, 38, 39) zum axialen Bewegen der ringförmigen Zahnräder (30, 31) in eine erste Richtung und in eine Rückführrichtung entgegen der ersten Richtung zur Änderung der Phasenbeziehung zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebsteil, wobei die Einrichtung zum axialen Bewegen der ringförmigen Zahnräder einen von den ringförmigen Zahnrädern (30, 31) beabstandeten, ringförmigen Kolben (37) umfaßt, der eine Vielzahl von Zapfen (42) aufweist, welche durch das eine (30) der ringförmigen Zahnräder und durch das andere (31) der ringförmigen Zahnräder hindurch verlaufen, wobei die Vielzahl von Zapfen (42) Köpfe aufweist, die in Antriebsverbindung mit dem anderen (31) der ringförmigen Zahnräder (30, 31) zur Übertragung einer Bewegung der Vielzahl von Zapfen auf das andere (31) der ringförmigen Zahnräder angeordnet sind, um das andere (31) der ringförmigen Zahnräder in die erste Richtung zu bewegen, wenn das eine ringförmige Zahnrad (30) sich in der ersten Richtung bewegt, und wobei der ringförmige Kolben (37) in Rückführrichtung bewegbar ist zum Bewegen des einen (30) der ringförmigen Zahnräder in jene Rückführrichtung, wenn sich der ringförmige Kolben (37) in diese Rückführrichtung bewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Auseinanderdrücken der ringförmigen Zahnräder (30, 31) eine Vielzahl von Schraubenfedern (32) umfaßt, die zwischen den beiden ringförmigen Zahnrädern zusammengedrückt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der ringförmigen Zahnräder (30) Ausnehmungen (30a) aufweist, in denen die Vielzahl von Schraubenfedern jeweils aufgenommen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der ringförmigen Zahnräder (30) Bohrungen (35) aufweist, welche in gleitender Weise die Zapfen (42) jeweils aufnehmen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (30a) und die Bohrungen (35) um die Drehachse der ringförmigen Zahnräder (30) herum winkelbeabstandet angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Pufferfedern (100) zwi­ schen dem ringförmigen Kolben (37) und dem anderen der ringförmigen Zahnräder (31) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines der ringförmigen Zahnräder (30) Löcher (30b) aufweist, welche die Pufferfedern (100) jeweils aufnehmen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Auseinanderdrücken der ringförmigen Zahnräder (30, 31) eine Scheibenfeder (90) umfaßt, die zwischen den ringförmigen Zahnrädern (30, 31) angeordnet ist.