DE3930157A1

DE3930157A1 - Einrichtung zur verstellung der drehwinkelzuordnung einer nockenwelle zu ihrem antriebselement

Info

Publication number: DE3930157A1
Application number: DE3930157A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Rembold; Ernst Dipl Ing Linder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-09-09
Filing date: 1989-09-09
Publication date: 1991-03-21
Also published as: US5056477A; JPH03103619A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Verstellung der Drehwinkelzuordnung einer Nockenwelle gemäß der Gattung des Patent anspruchs 1. Bei einer solchen durch die EP-A-01 63 046 bekannten Einrichtung sind zwei auf einem Durchmesser eines mit der Nockenwel le verbundenen Teils angeordnete hydraulische Stellmotoren vorgese hen, mit je einem Stellkolben, der über eine Rolle auf eine Rampe wirkt, die auf einem das mit der Nockenwelle verbundene Teil radial umgreifenden Antriebszahnrad angeordnet sind. Die einem jeden Stell motor zugeordneten Rampen sind dabei gegensinnig geneigt derart, daß bei einer Verstellung des Stellkolbens des einen Stellmotors die Nockenwelle über die Rampe so zum Antriebszahnrad verstellt wird, daß die gegenüberliegende Rampe den Stellkolben des anderen Stell motors zurückdrängt. Die Stellmotoren werden dabei durch Ventile oder durch ein Schieberventil so angesteuert, daß der nach außen be wegte Kolben des einen Stellmotors mit Druck beaufschlagt wird und der Arbeitsraum des anderen, gegenüberliegenden Stellmotors entla stet ist, so daß der Kolben dieses Stellmotors der Rampe folgend ausweichen kann. Diese Einrichtung ist in sofern relativ aufwendig, als eine separate Druckquelle zur Verfügung gestellt werden muß so wie zwei Magnetventile oder ein Dreistellungsventil zur Ansteuerung der Stellmotoren. Als Druckquelle kann zwar eine in einer Brenn kraftmaschine sowieso schon vorhandene Öldruckquelle verwendet wer den, doch arbeitet diese mit einem relativ niedrigen Druck. Wenn diese Druckquelle auch zur Verstellung der Nockenwelle dienen soll, muß die Druckpumpe zur Erstellung dieses Drucks größer sein als üb lich, da über die Art der Ansteuerung der hydraulischen Stellmotoren relativ viel Drucköl verbraucht wird. Dabei arbeitet die bekannte Einrichtung bei dem relativ niedrigen Druck nur recht langsam oder es müssen sehr große Stellmotoren eingebaut werden, die wiederum viel Druckmittel schlucken und in nachteiligerweise einen großen Bauraum beanspruchen. Eine getrennte Hochdruckpumpe bedingt anderer seits auch wiederum einen hohen Aufwand und Energieverbrauch.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Verstellung der Drehwinkelzu ordnung einer Nockenwelle zu ihrem Antriebselement mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sie einen minimalen Druckmittelverbrauch aufweist der art, daß eine die Einrichtung berücksichtigende Auslegung der Druck mittelgebilde oder gar eine separate Hochdruckmittelquelle nicht er forderlich ist. Weiterhin arbeitet die Einrichtung sehr schnell und kann sehr klein bauend ausgeführt werden. Dadurch, daß die Arbeits räume der Stellmotoren über Rückschlagventile gegenüber der Druck mittelquelle abgekoppelt sind, bauen sich in den Arbeitsräumen auf grund der Drehmomentschwankungen der Nockenwelle wechselnd Druck spitzen auf, die in den Arbeitsräumen jeweils in Stellrichtung ent gegengesetzt wirken. Mittels des Steuerventils können diese Druck spitzen als Druckmittelquelle unmittelbar gezielt zur Verstellung ausgenützt werden, in dem das Steuerventil geöffnet bzw. geschlossen gehalten wird. Je nach dem in welchem der Arbeitsräume ein Druckan stieg auftritt, kann eine Vorwärts- oder Rückwärtsverstellung der Zuordnung der Nockenwelle des Antriebselements durchgeführt werden.

In den Unteransprüchen werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Vorteilhaft wird mit der Vorspannfeder nach Anspruch 2 der Druck entsprechend dem mittleren Antriebsdrehmoment der Nockenwelle ausgeglichen. Durch die Anordnung der Arbeitsräume gemäß Anspruch 3 ergibt sich eine besonders platzsparende Ausführung mit hohem Drehmoment. Durch eine Ansteuerung des Steuerventils gemäß Anspruch 5 können vorteilhafterweise verschiedene Betriebsparameter z.B. einer Brennkraftmaschine, bei der die Einrichtung angewendet wird, berücksichtigt werden. Patentanspruch 6 kennzeichnet eine vor teilhafte Ausgestaltung der Einrichtung in platzsparender Anordnung, die gemäß Anspruch 9 noch kompakter ausgeführt werden kann.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Ein richtung mit einander diametral gegenüberliegenden Arbeitsräumen der Stellmotoren, Fig. 2a den Drehmomentenverlauf in einer Nockenwelle, die dem Antrieb von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine dient bei hoher und niedriger Drehzahl, Fig. 2b die zu Fig. 2a zuzuordnenden Druckverläufe über der Zeit in einem der Arbeitsräume der Stellmotoren, Fig. 2c der entprechende Druckverlauf in den an deren der Arbeitsräume der beiden Stellmotoren, Fig. 3 ein erstes konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß dem Prinzip von Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 3, Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem ab gewandelten Steuerventil, Fig. 6 drittes Ausführungsbeispiel als Schnitt in der Radialebene zur Nockenwelle und Fig. 7 ein Steuer schema zur Ansteuerung des Steuerventils.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In dem Schemabild gemäß Fig. 1 sind ein erster Stellmotor 1 und ein zweiter Stellmotor 2 dargestellt, deren Mittelachse 4 in Form einer Kreisbahn um die Achse 5 einer Nockenwelle 6, die hier nur schema tisch stückweise dargestellt ist, verläuft. Die Stellmotoren weisen jeweils einen Arbeitsraum 7, bzw. 8 auf, der stirnseitig auf der ei nen Seite seiner Längserstreckung in Richtung Mittelachse bzw. Kreisbahn von einer ersten beweglichen Wand 10 bzw. 11 begrenzt ist, die jeweils mit der Nockenwelle ortsfest verbunden ist, gegenüber liegend von einer zweiten beweglichen Wand 12 bzw. 13, die jeweils mit einem Antriebselement 15 der Nockenwelle fest verbunden ist. In Wirkverbindung zwischen den ersten beweglichen Wänden 10 oder 11 und den zweiten beweglichen Wänden 12 oder 13 ist eine Vorspannfeder 16 angeordnet, die bestrebt ist, die erste bewegliche Wand 10 von der zweiten beweglichen Wand 12 hinweg zu bewegen, im Sinne einer Ver größerung des Arbeitsraumes 7 des ersten Stellmotors 1. Ferner führt vom ersten Arbeitsraum 7 des ersten Stellmotors 1 eine Stelldruck mittelleitung 18 ab und zwar über ein in Richtung Arbeitsraum öff nendendes Rückschlagventil 19 zu einer nicht gezeigten Stelldruck mitteldruckquelle. Analog führt vom zweiten Stellmotor 2 aus dessen zweiten Arbeitsraum 8 eine Stelldruckmittelleitung 20 ebenfalls über ein Rückschlagventil 21 zu der Stelldruckmitteldruckquelle. Zwischen den Rückschlagventilen 19 bzw. 21 und den Arbeitsräumen 7 bzw. 8 be steht eine Verbindungsleitung 22 zwischen den Stelldruckleitungen 18 und 20. In der Verbindungsleitung 22 ist ein Steuerventil 24 eingesetzt, das als 2/2 Magnetventil ausgeführt ist und entweder die Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsraum 7 und dem zweiten Ar beitsraum 7 herstellt oder unterbricht. Im letzten Falle werden die Volumina in den Arbeitsräumen verriegelt, im ersten Falle kann z.B. Druckmittel aus dem ersten Arbeitsraum 7 entweichen und zum zweiten Arbeitsraum 8 überströmen. Bei der starren Verbindung, die die er sten beweglichen Wände 10 und 11 miteinander haben und die zweiten beweglichen Wände 12 und 13 miteinander haben, wird dabei das Volu men des ersten Arbeitsraumes 7 um den Betrag reduziert, um den das Volumen des zweiten Arbeitsraumes 8 vergrößert wird. In diesem Falle bewegt sich beim gezeigten Beispiel das Antriebselement entgegen dem Uhrzeigersinn relativ zur Nockenwelle 6. Ist das Steuerventil ge schlossen, und erfolgt der Antrieb seitens des Antriebselements 15, so daß die Nockenwellen phasengleich über die in den Arbeitsräumen 7 und 8 eingeschlossenen Volumina des ersten Stellmotors 1 bzw. Stell motors 2 angetrieben wird. Wird das Steuerventil jedoch geöffnet, so kann durch eine Relativbewegung die Phasenlage der Nockenwelle 6 zum Antriebselement 15 verändert werden. Solche Veränderungen der Pha senlage der Nockenwelle, die zum Antrieb von Gaswechselventilen dient, werden gefordert, um Steuerzeiten der Gaswechselventile än dern zu können. Mit Änderung der Ventilsteuerzeiten in Abhängigkeit von der Drehzahl kann bei einer Brennkraftmaschine das Drehmoment im unteren Drehzahlbereich in Folge verbesserter Füllung der Brennräume bis zu 15% gesteigert werden. Weiterhin werden die Laufruhe und die Abgasemission günstig beeinflußt. Letzteres erfolgt durch eine Steu erung der inneren Abgasrückführung, bei der im Brennraum unmittelbar über das Auslaßventil und dann das Einlaßventil eine Teilmenge von Abgas rückgeführt wird, die durch die Ventilsteuerzeiten gesteuert werden kann. Um die Phasenlage der Nockenwelle zu ihrem Antriebsele ment, meistens einen Antriebszahnrad, das von der Kurbelwelle der zugehörigen Brennkraftmaschine angetrieben wird, zu verändern, be darf es eines gezielten Druckaufbaus zumindestens in einem der Stellmotoren. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung bedarf es dabei keiner speziellen Hochdruckquelle für ein Stelldruckmedium. Die Stelldruckmittelleitungen 18 bzw. 22 dienen hauptsächlich der Füllung der Arbeitsräume 7 und 8, nicht jedoch der einseitigen Druckbeauf schlagen derselben. Diese Druckbeaufschlagung ergibt sich aus der Belastung der Nockenwelle durch Antriebsmomente. Wie Fig. 2a ent nehmbar ist, ist die Nockenwelle durch den Antrieb der einzelnen Gaswechselventile unterschiedlichen Wiederständen bei der Drehung ausgesetzt, so daß sich unterschiedliche Antriebsmomente als Bela stung aufbauen. Diese Antriebsmomente über der Zeit sind in Fig. 2a dargestellt, wobei die ausgezogenen Linie dem Drehmomentenverlauf bei hoher Drehzahl und die gestrichelte Linie den Drehmomentenver lauf bei niedriger Drehzahl wiedergibt. Resultierend ergibt sich ein mittleres Antriebsmoment M_m, das nahezu unabhängig von der Dreh zahl ist. Diese wechselnde Beanspruchung, die sich auch zum An triebselement 15 hin fortsetzt, macht sich nun in den Stellmotoren 1 und 2 bemerkbar, derart, daß z.B. im ersten Arbeitsraum 7 des ersten Stellmotors 1 Druckverläufe gemäß Fig. 2b auftreten. Die Vorspann feder ist dabei so ausgelegt, daß sie das mittlere Antriebsmoment überträgt, derart, daß bezüglich der Druckschwankungen in den ein zelnen Arbeitsräumen 7, 8 symmetrische Verhältnisse vorliegen. Bei zum Beispiel linksdrehender Nockenwelle wird über das Antriebsrad bei höheren Nockenwellenwiderstand das Volumen im ersten Arbeits raum 7 komprimiert, wie z. B. in Fig. 2b mit dem ersten Druckanstieg wiedergegeben. In dem zweiten Arbeitsraum 8 hingegen erfolgt kein Druckanstieg, wie das dem Kurvenzug Fig. 2c zu entnehmen ist. Hier kann bei gesperrtem Steuerventil 24 allenfalls Druckmittel über die Leitung 20 und das Rückschlagventil 21 aus der Druckquelle entnommen werden, so daß sich hier der mittlere Druck P_M der Druckquelle einstellt. In der nächsten Phase der Nockenwellendrehung tritt dann allerdings im zweiten Arbeitsraum 6 ein Druck infolge gegenläufiger Widerstände auf, während dann im ersten Arbeitsraum 7 analog zu dem zuvor beschriebenen Vorgang der Druck konstant bleibt gemäß Kurven zug Fig. 2b. Auch hier ist der minimale Druck auf den Wert P_M be grenzt. Somit ergeben sich wechselnde Druckanstiege in den Arbeits räumen 7 bzw. 8.

Solange diese Arbeitsräume durch das Schaltventil 24 voneinander ge trennt sind, können sich allenfalls im Ausmaß der Kompressibilität des Stelldruckmediums leicht oszillierende Relativbewegungen zwi schen Antriebselement 15 und Nockenwelle 6 einstellen, es erfolgt jedoch keine definitive Änderung der Phasenlage. Erst wenn das Steu erventil 24 zu einem Zeitpunkt, in dem zum Beispiel im ersten Ar beitsraum 7 ein Druckanstieg stattfindet, geöffnet wird, kann Druck mittel aus dem ersten Arbeitsraum 7 in den zweiten Arbeitsraum 8 überströmen und somit eine Relativbewegung von Nockenwelle zur An triebsrad eingeleitet werden. Je nach Ansteuerung wird der Druckauf bau in positiver Drehrichtung oder in negativer Drehrichtung gemäß dem Momentenverlauf von Fig. 2a zu solchen Verstellungen ausge nutzt, wobei gezielt in diesen Bereichen des Druckanstiegs das Steu erventil 24 geöffnet wird. Durch Drehwinkelgeber an beiden Teilen, dem Antriebselement 15 und der Nockenwelle 6 kann die erzielte Än derung der Phasenlage gemessen und einer Steuereinrichtung 25 einge geben werden, die diese mit einem entsprechend vorgegebenen aus Be triebsparametern ermittelten Sollwert vergleicht das Steuerventil 24 zu den gewünschten Zeiten öffnet, um den Sollwert zu erreichen.

Fig. 3 und 4 zeigen eine detailiertere Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einrichtung analog dem Wirkprinzip von Fig. 1. Dabei zeigt Fig. 3 einen Schnitt durch das Ende der Nockenwelle 6, in der eine axiale Druckmittelleitung 28 vorgesehen ist, die z.B. von der Druckölversorgungseinrichtung der zugehörigen Brennkraftmaschinen herführt und an den stirnseitigen Bereich eines Stirnflansches 29 der Nockenwelle 6 endet. Auf der Stirnseite des Stirnflansches 29 ist ein Aufnahmeteil 30 durch Schrauben 31 befestigt, das nocken wellenseitig durch einen Bund 32 in eine entsprechende Ausnehmung 33 an der Nockenwellenstirnseite zum Teil eintaucht und zentriert wird. Das Aufnahmeteil 30 ist zylindrisch ausgebildet und trägt am Umfang ein ringförmiges Abschlußelement 34, das axial an dem Stirnflansch zur Anlage kommt. Daran anschließend sind zwei einander gegenüber liegende Teilringe als erste Kreissegmentschale 35 und zweite Kreis segmentschale 36 fest auf der Mantelfläche des Aufnahmeteils aufge setzt, die wiederum in Achsrichtung fortschreitend seitlich von ei nem zweiten ringförmigen Abschlußelement 37 begrenzt sind. Dieses ist auf einem Stutzen 38 mit verringertem Durchmesser des Aufnahme teils 30 aufgesetzt und wird durch die Schrauben 31 axial auf das Aufnahmeteil gepreßt und so auf diesem gehalten. Dichtend umschließt das erste ringförmige Abschlußelement 34, das erste und das zweite Kreissegment 35 und 36 sowie das zweite ringförmige Abschlußele ment 37 die innere Mantelfläche 39 des hülsenförmigen Antriebsele ments 15, das auf seinem Außenumfang einen Zahnkranz 40 trägt. Dabei überragt das Antriebselement das zweite ringförmige Abschlußele ment 37 in Achsrichtung gesehen und bildet mit dem Außenumfang des Stutzens 38 eine ringförmige Ausnehmung 41, in der eine Spiralfe der 42 angeordnet ist, deren eines Ende fest mit dem Stutzen und deren anderes Ende mit dem Antriebselement 15 verbunden ist und so das Antriebselement 15 gegenüber dem Aufnahmeteil 30 vorspannt. Wie der Fig. 4 näher zu entnehmen ist, schließen das erste Kreisseg ment 35 und das zweite Kreissegment 36 den ersten Arbeitsraum 7 bzw. den zweiten Arbeitsraum 8 ein, die hier etwa diametral einander ge genüberliegen und seitlich durch die Abschlußelemente 34 bzw. 37 so wie in radialer Richtung durch das Aufnahmeteil 30 und das Antriebs element 15 dicht eingeschlossen sind. Das erste Kreissegment ist über einen Stift 43 fest mit dem Aufnahmeteil 30 verbunden und das zweite Kreissegment 36 über einen Stift 44 fest mit dem Antriebsele ment 15 verbunden. Somit vergrößert sich bei einer Drehbewegung des Antriebselements 15 im Uhrzeigersinn das Volumen des ersten Arbeits raumes 7 und verringert sich das Volumen des zweiten Arbeitsraums 8 um den Betrag der Vergrößerung des ersten Arbeitsraumvolumens. Dies setzt voraus, daß die Verbindungsleitung 22, die diametral durch das Aufnahmeteil von einem Arbeitsraum zum anderen führt durch das darin eingesetzte Steuerventil 24 geöffnet ist. Dieses ist in Fig. 4 nur symbolisch gezeigt, jedoch in Fig. 3 detailierter ausgeführt. Zur Verwirklichung des Steuerventils weist der Aufnahmeteil 30 eine axiale Stufenbohrung 45, 46 auf mit einem der Nockenwelle zugewand ten Stufenbohrungsteil 45 mit größerem Durchmesser und einem daran anschließenden Stufenbohrungsteil 46 mit kleinerem Durchmesser. Bei de Stufenbohrungsteile sind durch einen Einstich 47, an dem Über gangsbereich an dem zugleich der Ventilsitz 48 ausgebildet ist, von einander getrennt. Von dem Einstich führt ein Verbindungsleitungs teil 22a zum ersten Arbeitsraum 7. In dem Stufenbohrungsteil 45 mit größerem Durchmesser ist ein Ventilschließglied 50 eines Magnetven tils 51 dicht verschiebbar angeordnet und wird von der Seite der Nockenwelle her durch eine Rückstellfeder 52 in Richtung Ventil sitz 48 bewegt, an den es mit einer kegelförmigen Dichtfläche am Übergang zu einem sich anschließenden Kolbenführungsteil 53 das im Stufenbohrungsteil 46 mit geringerem Durchmesser geführt ist, zur Anlage kommt. Unmittelbar anschließend an die Dichtfläche weist der Kolbenführungsteil 53 eine Ringnut 56 auf, in deren Bereich der Ver bindungsleitungsteil 22b, der zum zweiten Arbeitsraum 8 führt, mün det in den Stufenbohrungsteil 46 mit kleinerem Durchmesser.

Das Kolbenführungsteil 53 ragt aus dem Stufenbohrungsteil 46 stirn seitig auf Seite des Aufnahmeteils 30 heraus und weist dort eine An kerplatte 57 auf, die mit einem stirnseitig in das Aufnahmeteil 30 eingesetzten Magneten 59 zusammenarbeitet. Zur Stromversorgung des Magneten 59 ist dieser mit Schleifringen 60, 61 verbunden, die auf einem in den Stutzen 38 eingesetzten Schleifringträger 62 sitzen. Dieser schließt das Magnetventil 51 nach außen ab, kann jedoch eine Entlastungsbohrung 63 aufweisen, die über eine Längsbohrung 64 in Ventilschließglied 50 mit dem die Rückstellfeder 52 aufnehmenden Raum im Stufenbohrungsteil 45 verbunden ist. Dieser Stufenbohrungs teil wird durch eine Platte 66 gegenüber der Ausnehmung 33 ver schlossen, die mit Druckmittel gefüllt ist. Zwischen der Ausneh mung 33 und jedem der Verbindungsleitungsteilen 22a und 22b besteht eine Verbindung durch ein zum Arbeitsraum hin öffnendes Rückschlag ventil 65, von denen nur eines gezeigt ist.

Als Alternativausgestaltung zu Fig. 3 ist in Fig. 4 eine Variante aufgenommen, bei der statt der Spiralfeder 42 zur Vorspannung des Antriebselements gegenüber dem Aufnahmeteil nun eine Druckfeder 67 vorgesehen ist, die in einer von der inneren Mantelfläche 39 des An triebselements 16 ausgehender Ausnehmung angeordnet ist und zwischen deren seitlichen Begrenzungen und dem mit dem Aufnahmeteil 30 ver bundenen Stift eingespannt ist. Entlang der Länge in Umfangsrichtung der Ausnehmung 68 kann nun das Antriebselement relativ zum Aufnahme teil 30 bzw. zur Nockenwelle 6 verdreht werden. Dies ist eine gegen über der Ausführung in Fig. 3 noch platzsparendere Ausgestaltung.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 arbeitet in gleicher Weise wie das der prinzipmäßigen Darstellung gemäß Fig. 1. Durch das ausge führte Magnetventil 51 mit dem Ventilschließglied 50 können die Ar beitsräume 7 und 8 miteinander verbunden werden und bei Druckbeauf schlagung des einen Arbeitsraumes durch das Nockenwellendrehmoment eine Relativverstellung eingeleitet werden, solange das Steuerven til 24 geöffnet ist. Über die Rückschlagventile 65 werden die Ar beitsräume mit Druckmittel gefüllt und gegen die Druckmittelquelle abgekoppelt, so daß eine Verriegelung der Relativstellung durch Schließen des Steuerventils 24 erzielt werden kann.

Fig. 5 zeigt in einem zweiten Ausführungsbeispiel ein abgewandeltes Steuerventil bei ansonsten in gleicher Weise aufgebauter Einrich tung. Das Steuerventil ist hier als Magnetventil 70 ausgeführt, in Form eines Schieberventils mit einem Schieber 71, der innerhalb ei ner Axialbohrung 72 des Aufnahmeteils 30 verschiebbar ist. Der Schieber weist eine Ringnut 73 auf, die in ihrer Endstellung mit der Einmündung der Verbindungsleitung 22a in Verbindung ist und der zur Stirnseite des Aufnahmeteils 30 weisende Teil des Schiebers die Ein mündung der Verbindungsleitung 22b in die Axialbohrung 72 ver schließt. In dieser Stellung wird der Schieber 71 durch eine Rück stellfeder 74 vorbelastet. In Richtung der Stirnseite des Aufnahme teils 30 ragt ein Betätigungsbolzen 75 des Schiebers 79 nach außen und trägt dort eine Ankerplatte 76, die nun einen Elektro-Magne ten 77 gegenüberliegt und von diesem entgegen der Kraft der Rück stellfeder verstellbar ist, derart, daß der Schieber die Einmündung der Verbindungsleitung 22b in Verbindung mit der Ringnut 73 bringt, die weiterhin mit der Verbindungsleitung 22a bleibt. Der Elek tro-Magnet 77 ist dabei in einem Deckelteil 78 drehfest angeordnet, durch den die Stromzuführung 79 des Elektromagneten 77 nach außen geführt ist.

Ergänzend zur Ausgestaltung nach Fig. 3 ist hier nun auch beispiel haft die Lage von Winkellagengebern zur Ermittlung der Drehstellung bzw. Drehwinkellage von Antriebselement 15 zur Nockenwelle 6 angege ben. Dazu weist der Stirnflansch 29 auf seiner Stirnseite eine Stirnzahnung 80 auf, dem gegenüber ein stationärer Teil 81 eines ersten Drehwinkellagengebers 82 im Gehäuse 83 eingesetzt ist. Als anderer Drehwinkellagengeber 84 kann auf der Stirnseite des An triebselements eine Verzahnung 85 vorgesehen werden, der gegenüber im Deckel 78 der stationäre Teil 86 angeordnet ist. Beide Winkella gengeber werden mit der Steuereinrichtung 25 verbunden, die wiederum über die Stromversorgung 79 den Elektromagneten 77 ansteuert. Mit Hilfe des ersten Winkellagengebers 82 können auch diese Zeiten be stimmt werden, bei denen wegen Aufbau von Drücken in den Arbeitsräu men eine Verbindung zwischen denselben in Frage kommt.

Ein drittes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 6 in der Abwandlung zu den Ausführungsbeispielen nach Fig. 3 und 5. Dort wurde die eine Kreissegmentschale auf eine Paßfeder 88 reduziert, die radial in das Aufnahmeteil 130 eingesetzt ist. Auf der außenliegenden Stirnseite der Paßfeder 88 liegt diese an der inneren Mantelfläche 39 des An triebselements 15 an und trennt somit die unmittelbar an der seit lichen Stirnseiten der Paßfeder angrenzenden Arbeitsräume 7 und 8 voneinander. Die andere Kreissegmentschale 89, die fest mit dem An triebselement 15 verstiftet ist und somit der zweiten Kreisseg mentschale 36 von Fig. 3 entspricht, überstreicht nahezu den gesam ten Umfang des Aufnahmeteil 30 unter Aussparung der Arbeitsräume 7 und 8. Beide Arbeitsräume sind mit einer Querbohrung 91 in der Paß feder 88 verbindbar welche Querbohrung über eine Radialbohrung 92 und eine im Aufnahmeteil 30 weiterführenden Druckmittelleitung 93 in hier nicht weiter gezeigten Weise mit der Druckmittelquelle verbun den ist. Am Austritt der Querbohrung 91 jeweils in die Arbeitsräume ist an dieser Stirnseite 94 bzw. 95 jeweils ein Federzungenrück schlagventil 96 bzw. 97 vorgesehen, das die Funktion der Rückschlag ventile 19 bzw. 21 von Fig. 1 erfüllt. Wiederum hier nicht gezeigt, besteht über ein Steuerventil eine unmittelbare Verbindung zwischen den Arbeitsräumen. Diese Ausgestaltung ist besonders platzsparend und einfach auszuführen und es ergibt sich ein sehr geringes Ölvolu men innerhalb des Betätigungskreises und damit eine erhöhte An triebssteifigkeit.

In Fig. 7 ist der Regelkreis dargestellt, der die Phasenlage von Nockenwelle zu Antriebselement steuert. Dieser Regelkreis weist ein Kennfeld 99 auf, in dem drehzahlabhängig die Phasenverschiebung zwischen Betriebselement und Nockenwelle ϕ_k-N abgespeichert ist. Entsprechend der Drehzahl oder auch möglichen anderen Parame tern ergibt sich dann der Sollwert der Phasenverschiebung, der mit der Istphasenlage in einer Vergleichseinrichtung 100 verglichen wird. Entsprechend dem Vergleichsergebnis wird ein Regler 101 ange steuert, der unter Berücksichtigung der Öltemperatur T_öl, der Brennkraftmaschinendrehzahl n_M und der Lage einer Bezugsmar ke BZ_KW, die Auskunft über die antriebswirksame Phasenlage der Nockenwelle gibt, einen Steller 102 ansteuert, der in den Ausfüh rungsbeispielen das Steuerventil 24 bzw. das Magnetventil 51, 70 ist. Das Stellergebnis des Stellers wird mit Hilfe einer Auswerte schaltung 103, der die Steuerwerte des ersten Winkellagergebers 82 und des zweiten Winkellagergebers 84 berücksichtigt, ermittelt und als Rückmeldewert der Vergleichseinrichtung 100 wieder zugeführt. Auf diese Weise kann schnell und ohne großen Aufwand eine gewünschte Phasenlage der Nockenwelle zum Antriebselement bereit gestellt wer den und somit eine für gewünschte Ergebnisse notwendige Steuerung der Gaswechselventilöffnungzeit erzielt werden. Solche Einrichtungen lassen sich im übrigen auch zur Steuerung anderer, von Nockenwellen angetriebener Einrichtungen wie z.B. Einspritzpumpen verwenden. Dort kann auf diese Weise der Spritzzeitpunkt der einzelnen Einspritzvor gänge gesteuert werden.

Claims

1. Einrichtung zur Verstellung der Drehwinkelzuordnung einer insbe sondere zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftma schine dienenden Nockenwelle (6) zu ihrem Antriebselement (15) mit zwei einander in Stellrichtung zur Verdrehung der Nockenwelle rela tiv zum Antriebselement gegenüber liegenden von einem Stelldruckme dium betätigte Stellmotoren (1, 2) mit jeweils zwei relativ zueinan der in Stellrichtung beweglichen ersten Wänden (10, 11) und zweiten Wänden (12, 13), die jeweils miteinander so gekoppelt sind, daß bei Verstellung in Stellrichtung die ersten bzw. die zweiten Wände gleichsinnig verstellt werden und dabei das in dem einen von jeweils einer ersten und einer zweiten Wand begrenzten Arbeitsraum einge schlossene Volumen sich vergrößert, wenn sich das Volumen in dem an deren Arbeitsraum verringert und diese von den ersten und zweiten Wänden begrenzten erste und zweite Arbeitsräume (7, 8) über ein Ven til mit einer Stelldruckmediumquelle verbindbar sind, dadurch ge kennzeichnet, daß die in den Arbeitsräumen (7, 8) eingeschlossenen Volumina bei einer Verstellung um gleich Beträge vergrößert und ver ringert werden und die Arbeitsräume über je ein in Richtung Arbeits raum offenes Rückschlagventil (19, 21) mit der Stelldruckmediumquel le und unmittelbar über ein von einer Steuereinrichtung (25) gesteu ertes Steuerventil (24) miteinander verbindbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den die ersten beweglichen Wände (10, 11), und die zweiten bewegli chen Wände (12, 13) tragenden Teilen (6, 15) eine Vorspannfeder (16) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Arbeitsräume (7, 8) sich diametral in einer ge meinsamen zur Nockenwellenachse (5) radialen Ebene gegenüber liegen.

4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Steuerventil (24) durch die Steuereinrich tung (25) selektiv zur Zeit von niedrigen bis minimalen oder hohen bis maximalen Nockenwellendrehmomenten im Laufe der Nockenwellen drehmomentenschwankungen geöffnet wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (25) mit einem Sollwertgeber (99) und mit einem Winkellagegeber (82) an der Nockenwelle (6) und einem Winkellagege ber (84) am Antriebselement (15) verbunden ist und über einem ge schlossenen Regelkreis die Nockenwellendrehwinkellage relativ zu der Antriebselementdrehwinkellage in Abhängigkeit von Betriebsparametern durch die selektive Ansteuerung des Steuerventils (24) steuert.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die ersten beweglichen Wände (10, 11) die Stirnflä chen einer ersten Kreissegmentschale (35) sind, die auf einem Teil des Umfanges eines Teils der Nockenwelle oder eines mit diesem ver bundenen Teils (30) dicht anliegend angeordnet ist und in Umfangs richtung mit diesem verbunden ist und die zweiten beweglichen Wände (12, 13) ebenfalls die Stirnflächen einer zweiten Kreisseg mentschale (36, 89) sind, die auf einem Teil des Umfangs eines Teils der Nockenwelle oder eines mit dieser verbundenen Teils (30, 130) dicht anliegend der ersten Kreissegmentschale (35, 88) gegenüberlie gend angeordnet ist und fest mit einem die erste und zweite Kreis segmentschale (35, 36; 88, 89) sowie die dazwischenliegenden Ar beitsräume (7, 8) seitens des Außenumfangs derselben abgedeckte Antriebselement (15) verbunden ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ar beitsräume (7, 8) durch axial an die Kreissegmentschalen (35, 36; 88, 89) beiderseits angrenzende Abschlußelemente (34, 37) abge schlossen sind und je durch eine Bohrung (22a, 22b; 91, 92) in dem Teil der Nockenwelle oder dem mit diesem verbundenen Teil (30) und über ein Rückschlagventil (65; 96, 97) mit der Stelldruckmediumquel le und über das Steuerventil (51, 70, 24) miteinander verbindbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil als Elektro-Magnetventil (51, 70) ausgebildet ist, dessen Ventilschließglied (50, 71) in einer axialen Boh rung (45, 46; 72) in dem Teil der Nockenwelle oder dem mit dieser verbundenen Teil (30) angeordnet ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste Kreissegmentschale als Paßfeder (88) ausge bildet ist und eine zur Nockenwelle führende und dort mit einer von der Stelldruckmediumquelle herführende Druckmittelleitung (28) ver bundene Bohrung (92, 93) aufweist, von der eine Querbohrung (91) ab führt, die stirnseitig in je einen der Arbeitsräume (7, 8) mündet und an der Mündung mit je einem als Rückschlagventil dienenden Fe derzungenventil (96, 97) versehen ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß mit dem Antriebselement (15) und dem Teil der Nocken welle oder dem mit dieser verbundenen Teil (30) als Vorspannfeder je ein Ende einer Drehfeder (42) verbunden ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfeder in Form einer Spiralfeder in einer vom Antriebsele ment (15) und dem Teil der Nockenwelle oder dem mit dieser verbun denen Teil und einer der Abschlußelemente (37) gebildeten Ring Aus nehmung (41) angeordnet ist.

12. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Antriebselement (15) ein von der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angetriebenes Zahnrad (40) aufweist.

13. Einrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Nockenwelle verbundene Teil ein auf einen Stirn flansch (29) der Nockenwelle (6) aufschraubbares Aufnahmeteil (30) ist, mit einer axialen Durchgangsbohrung (45, 46; 72), in der das Schließglied (50, 71) geführt ist und welches Aufnahmeteil stirnsei tig eine Kammer (33) mit dem Stirnflansch (29) der Nockenwelle (6) einschließt, in die eine axial aus der Nockenwelle austretende, mit der Stelldruckmediumquelle verbundene Druckmittelleitung (28) mündet und die über in das Aufnahmeteil (30) stirnseitig eingesetzte Rück schlagventile (65) mit den zu den Arbeitsräumen führenden Bohrun gen (22a, 22b) verbunden ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied des Magnetventils ein Schieber (71) ist, der durch eine Feder (74) bei stromlosen Elektro-Magneten (77) des Elektro-Magnet ventils (70) in Schließstellung gehalten wird und der Elektro-Mag net (77) in einem Deckelteil (78) der Einrichtung gegenüber einer stirnseitig am Teil der Nockenwelle oder dem mit dieser verbundenen Teil (30) herausragenden, mit dem Schieber (71) verbundenen An ker (76) angeordnet ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (50) des Elektro-Magnetventils (51) ein Sitzventil schließglied ist mit sich an die mit dem Ventilsitz (48) zusammenar beitenden Dichtfläche (54) anschließenden Führungsschäften, die in der als Stufenbohrung (45, 46) ausgebildeten Durchgangsbohrung dicht geführt sind und von denen einer (53) als Anker ausgebildet ist, wo bei der Elektro-Magnet (59) des Elektro-Magnetventils (51) stirnsei tig am Teil der Nockenwelle oder mit dieser verbunden Teil (30) be festigt ist und Schleifringe (60, 61) zur Stromversorgung aufweist.