DE4102753C2 - Einstellvorrichtung für die Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung für die Ventilsteuerzeiten ei­ ner Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bzw. Patent­ anspruch 4.

Aus DE 36 19 956 A1 ist eine Einstellvorrichtung für die Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bekannt, die ein unter dem Übersetzungs­ verhältnis 2 : 1 synchron zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebenes Noc­ kenwellenrad und ein sich synchron mit einer Nockenwelle drehendes Drehteil auf­ weist. Zwischen dem Nockenwellenrad und dem Drehteil ist eine Phaseneinstellein­ richtung zur Einstellung einer Drehphasenlage zwischen dem Nockenwellenrad und dem Drehteil vorgesehen. Diese Phaseneinstelleinrichtung umfaßt einen in Axialrich­ tung der Nockenwelle mittels Fluiddruck verschiebbaren Ringkolben. Durch Verschie­ ben dieses Ringkolbens wird es möglich, die Nockenwelle in einem Betriebszustand minimaler oder maximaler Phasenvoreilung gegenüber dem Nockenwellenrad bzw. gegenüber der Kurbelwelle zu bringen. Die Einstellung der jeweils erforderlichen Pha­ senlage erfolgt mittels einer Steuereinrichtung, die eine elektrische Steuereinheit zur Erfassung der Motorlast und zum Erzeugen eines von der Motorlast abhängigen Steuersignales aufweist. Der genannte Ringkolben ist durch eine Federeinrichtung in eine Ausgangsstellung gedrängt und wird bei Auftreten eines Fluiddruckes in einer Druckkammer in axialer Richtung verschoben. Der Druck im Inneren der Druckkam­ mer wird über eine in dem Nockenwellenrad aufgenommene Ventileinrichtung ge­ steuert. Diese Ventileinrichtung umfaßt ein Ventilschieberelement, das eine in Ver­ schieberichtung des Ventilelementes ausgerichtete, langgestreckte und sich zu einem #Ende hin vejüngende Drosselbohrung aufweist. Durch das Ventilschieberelement kann der sich in der Druckkammer aufbauende Druck stufenlos eingestellt werden. In Abhängigkeit von dem in der Druckkammer eingestellten Druck bewegt sich der Kol­ ben in eine Richtung entgegen der durch die Feder aufgebrachten Federkraft.

Aus DE 40 29 849 A1 ist eine weitere Einstellvorrichtung für die Ventilsteuerzeiten ei­ ner Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bekannt, die einen beidseitig mit ei­ nem Druckfluid beaufschlagbaren Ringkolben zur Veränderung der Phasenlage eines Nockenwellenrades gegenüber einer Nockenwelle aufweist. Durch entsprechende Zufuhr eines Druckfluides zu den auf beiden Seiten des Ringkolbens liegenden Druckkammern ist der Ringkolben in eine bestimmte Wirkstellung bringbar.

Bei den vorangehend beschriebenen Einstellvorrichtungen für die Ventilsteuerzeiten bei einer Brennkraftmaschine hat sich gezeigt, daß deren Ansprechverhalten und die erreichte Stellgenauigkeit zeitweilig erheblichen Schwankungen unterliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einstellvorrichtung für die Ventilsteuerzeiten für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art anzuge­ ben, die eine präzise Einstellung des gewünschten Drehphasenwinkels einer Noc­ kenwelle relativ zu einem Nockenwellenrad auf einfache Weise ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einstellvorrichtung mit den im Pa­ tentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Steuereinrichtung eine elektrische Steuereinheit aufweisen, die einen Motorantriebszustand überwacht, um ein Steuersignal für die Ventilbetätigung bzw. Veränderung der Ventilsteuerzeiten in Abhängigkeit von der Motorbelastung zu erzeugen, und weiter eine Hydraulikeinrich­ tung aufweisen, die eine Druckkammer, die der Phaseneinstelleinrichtung gegenüberliegt, ent­ hält, um eine Hydraulikkraft zur Verschiebung der Phaseneinstelleinrichtung auszu­ üben, und eine Fluiddruckquelle zur Zuführung von unter Druck stehendem Fluid zu der Druckkammer über einen Hydraulikschaltkreis aufweisen. Die Steuereinheit kann ein er­ stes Ventilsteuerzeit-Signal in Abhängigkeit davon erzeugen, daß eine Motorbe­ lastung höher ist als ein vorgegebener mittlerer Motorlastkennwert. Der Hydraulikkreis enthält ein Strömungssteuerventil, das wahlweise die Fluiddruckquelle mit einer Zu­ führungsleitung, verbunden mit der Druckkammer, und mit einem Ablaßkanal verbin­ det, wobei das Strömungssteuerventil in Abhängigkeit von dem ersten Ventilsteuerzeit- Signal arbeitet, um eine Fluidverbindung zwischen der Fluiddruckquelle und der Zuführungsleitung herzustellen. Die Steuereinheit kann ein zweites Ventilsteuerzeit- Signal in Abhängigkeit davon erzeugen, daß eine Motorbelastung höher ist als ein vorgegebener Kennwert für eine hohe Motorbelastung, und die Hydraulikschal­ tung enthält ein Drucksteuerventil, das die Begrenzungseinrichtung für die Größe der Verschiebung bedient, um den Fluiddruck in der Druckkammer einzustellen, wobei das Drucksteuerventil den Fluiddruck in der Druckkammer auf eine vorgegebene er­ ste Größe einstellt, um die Phaseneinstelleinrichtung in die vorgegebene mittlere Voreil- bzw. Vorverstellposition zu plazieren, während das zweite Ventilsteuerzeit- Signal abwesend ist und um den Fluiddruck in der Druckkammer auf einen vorgegebenen zweiten Wert einzustellen, um die Phaseneinstelleinrichtung in Ab­ hängigkeit von dem zweiten Ventilsteuerzeit-Signal in die vorgegebene maxima­ le Voreil- bzw. Vorverstellstellung zu setzen. Das Drucksteuerventil kann eine Druck­ entlastungseinrichtung enthalten, die wirksam bzw. aktiv ist, während das zweite Steuersignal abwesend ist um Fluiddruck zu entlasten bzw. abzulassen, der höher ist als die vorgegebene erste Größe.

Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist die Druckkammer in eine erste und eine zweite Kammer durch ein bewegliches Teil getrennt, wobei das beweg­ liche Teil benachbart zu der Phaseneinstelleinrichtung orientiert ist, zur Verschiebung in Phasenvoreil- bzw. -vorverstellrichtung gemeinsam mit der Phaseneinstelleinrich­ tung, wobei die Phaseneinstelleinrichtung unabhängig von dem beweglichen Teil in Abhängigkeit von dem Fluiddruck in der zweiten Kammer in die Phasenvoreil- bzw. -vorverstellrichtung verstellt wird. In solch einem Fall kann der Hydraulikschaltkreis ei­ ne Ventileinrichtung enthalten, die zwischen einer ersten Stellung zur Einrichtung ei­ ner Fluidverbindung zwischen der Zuführungsleitung und der ersten Kammer und ei­ ner zweiten Stellung zur Einrichtung einer Fluidverbindung zwischen der Zuführungs­ leitung und der zweiten Kammer betätigbar ist. Die Steuereinheit kann ein zweites Ventilsteuerzeit-Signal herstellen, um die Ventileinrichtung zwischen der ersten und zweiten Stellung zu steuern. Die Beschränkungseinrichtung für die Größe der Verschiebung kann eine mechanische Anschlageinrichtung enthalten, die den Hub des beweglichen Teiles begrenzt, welches sich gemeinsam mit der Pha­ seneinstelleinrichtung in Abhängigkeit von dem Fluiddruck in der ersten Kammer in eine Phasenvorteil- bzw. -vorverstellrichtung verschoben ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Einstellvorrichtung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend noch deutlicher aus einer detaillierten Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispieles eines Steuer­ systems zur Einstellung der Ventilsteuerzeiten nach der vorliegenden Erfin­ dung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Hauptteiles des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels des Steuersystems gem. Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Steuer­ systems zur Einstellung der Ventilsteuerzeiten nach der vorliegenden Erfin­ dung,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 3, die jedoch einen zu dem Betriebszustand in Fig. 3 unterschiedlichen Betriebszustand zeigt, und

Fig. 5 eine Schnittdarstellung ähnlich derjenigen in Fig. 3, die jedoch einen anderen Betriebszustand als in Fig. 3 zeigt und die eine Position maximaler Phasenver­ schiebung zeigt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, insbesondere auf Fig. 1, wird nachfolgend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Steuersystems zur Veränderung der Ventil­ steuerzeiten nach der vorliegenden Erfindung erläutert, das auf eine Brennkraftma­ schine mit doppelter obenliegender Nockenwellenanordnung angewandt ist. Eine vergleichbare Anordnung mit kleineren Modifikationen, falls erforderlich, ist jedoch auch auf eine Brennkraftmaschi­ ne mit einer einzigen obenliegenden Nockenwelle anwendbar.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine Nockenwelle 1 drehbar durch ein Nockenlager 2a ei­ nes Zylinderkopfes 2 gelagert. Ein im wesentichen zylindrisches Drehteil 3 ist auf dem axialen Endabschnitt 1a der Nockenwelle 1 befestigt, wobei dieses zylindrische Teil nachfolgend als "inneres Zylinderteil" bezeichnet wird. Das zylindrische Drehteil 3 ist auf dem axialen Ende 1a der Nockenwelle 1 durch eine Befestigungsschraube 4 be­ festigt. Ein Steuerkettenrad 8 ist mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) über eine Steu­ erkette mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine synchronisiert. Ein zylindrisches Teil 6 ist starr mit dem Steuerkettenrad gekoppelt. Das Drehzylinderteil 6 ist mit einer Innenverzahnung versehen, wobei dieses Zylinderteil nachfolgend als "äußeres Zylin­ derteil" bezeichnet wird.

Das innere Zylinderteil 3 weist einen Basisabschnitt 3a auf, der starr mit dem axialen Ende 1a der Nockenwelle 1 verbunden ist. Andererseits ist das zylindrische Drehteil 3 mit einer Außenverzahnung versehen. Das äußere Zylinderteil 6 hat eine größere axiale Länge als der Abschnitt 3b des zylindrischen Drehteiles 3. Das Steuerkettenrad 8 weist das äußere Zylinderteil 6 und einen Verzahnungsabschnitt auf, der starr durch Befestigungsschrauben 7 an dem zylindrischen Teil befestigt ist. Das Steuerkettenrad 8 besitzt eine Mittelöffnung 8a, durch die das axiale Ende 1a der Nockenwelle 1 zur drehbaren Lagerung des Steuerkettenrades Zeitgeber-Nockenradanordnung einge­ setzt ist. Ein Ringteil 9 ist in der Nähe des axialen Endes auf den Innenumfang des äußeren Zylinderteiles 6 aufgespannt. Eine Halteplatte 10 ist an dem axialen Ende des äußeren Zylinderteiles 6 zusammen mit einem Dichtungsring 11 durch Befesti­ gungsschrauben 12 befestigt.

Zwischen dem inneren und äußeren Zylinderteil 3 und 6 ist eine Phaseneinstelleinrich­ tung, nachfolgend als zylinderische Zahnkörper- bzw. Zahnradanordnung 13 bezeich­ net, angeordnet, die als ein Zwischenzahnrad bzw. Zwischenzahnkörper dient. Die zy­ lindrische Zahnkörperanordnung 13 weist zwei voneinander getrennte Verzahnungse­ lemente 13a und 13b auf. Die Verzahnungselemente 13a und 13b sind miteinander durch eine Feder 14 und einen Verbindungsstift 15 verbunden. Sowohl an dem inne­ ren als auch an dem äußeren Umfang der Verzahnungselemente 13a und 13b sind spiralverzahnte Zähne ausgebildet. Die inneren spiralverzahnten Zähne auf dem In­ nenumfang der zylindrischen Zahnkörperanordnung 13 sind in Kämmeingriff mit den Zahnkörperzähnen, die auf dem Außenumfang des inneren Zylinderteiles 3b ausge­ bildet sind. Andererseits sind die äußeren Spiralverzahnungszähne auf dem Außen­ umfang der zylindrischen Zahnkörperanordnung 13 in Kämmeingriff mit den inneren Verzahnungszähnen, die auf dem Innenumfang des äußeren Zylinderteiles 6 ausge­ bildet sind. Das axiale Ende des Verzahnungselementes 13a, das von dem Verzah­ nungselement 13b abgewandt ist, liegt dem Ringteil 9 gegenüber, so daß eine Axial­ bewegung nach links in Fig. 1 durch Anlage des axialen Endes an dem Ringteil 9 be­ schränkt ist. Andererseits liegt das axiale Ende des Verzahnungselementes 13b, das von dem Verzahnungselement 13a abgewandt ist, einem Ringvorsprung 8b gegen­ über, der sich von dem radialen Abschnitt des Steuerkettenrades 8 aus axial er­ streckt. Daher wird der Bewegungshub des zylindrischen Verzahnungsteiles 13 nach rechts durch Anlage des axialen Endes des Verteilungselementes 13b an dem Ring­ vorsprung 8b begrenzt.

Die so aufgebaute Phaseneinstelleinrichtung wird durch eine Antriebsvorrichtung axial vor und zurück angetrieben. Die Antriebsvorrichtung enthält eine Hydraulikeinrichtung zum Antrieb der Phaseneinstelleinrichtung bzw. zylindrischen Verzahnungsanordnung 13 in rückwärtige Richtung, d. h. in Fig. 1 nach rechts. Die Hydraulikeinrichtung weist eine Druckkammer 16 auf, gebildet zwischen dem Ringteil 9 und der Phaseneinstel­ leinrichtung.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Druckkammer 16 dadurch gebildet, daß eine Nut auf dem Ringteil 9 ausgebildet wird. Die Druckkammer 16 ist mit einer Fluidpumpe 19 als Fluiddruckquelle über einen Hydraulikkreislauf 17 verbunden. An­ dererseits ist eine mechanische Schraubenfeder 18 zwischen dem radialen Abschnitt 8b des Steuerkettenrades 8 und dem die Phaseneinstelleinrichtung bildenden Getrie­ beelement vorgesehen.

Der Hydraulikschaltkreis 17 enthält einen Zuführungskanal 21, der sich durch das Nockenwellenlager 2a des Zylinderkopfes 2 erstreckt. Der Zuführungskanal 21 ist mit einem Radialkanal 20 über eine Ringnutkommunikation verbunden, die auf dem In­ nenumfang des Nockenwellenlagers ausgebildet ist. Der Radialkanal 20 ist mit einem Axialkanal 22 über eine Axialbohrung 22a kommunizierend verbunden, die in dem Bodenabschnitt der Gewindebohrung ausgebildet ist, in die die Befestigungsschraube 4 zur Befestigung des inneren Zylinderteiles 3 an dem axialen Ende der Nockenwelle 1 befestigt ist. Der Axialkanal 22 ist mit einer axialen Öffnung 22b kommunizierend verbunden, die sich durch die Befestigungsschraube 4 erstreckt. Die Axialbohrung 22b öffnet sich zu der Ausnehmung, die an dem Schraubenkopf 4a ausgebildet ist. Die Ausnehmung des Schraubenkopfes 4a ist kommunizierend mit einer Kammer 3c verbunden, gebildet in dem inneren Zylinderteil 3. Die Kammer 3c ist mit der Druck­ kammer 16 verbunden.

Ein elektromagnetisches Strömungssteuerventil 24 ist in dem Hydraulikschaltkreis 17 vorgesehen. Das Strömungssteuerventil 24 wird wahlweise betätigt, um eine Fluidverbindung zwischen der Fluidpumpe 19 und der Zuführungsleitung 21 oder der Entlastungsleitung 23 herzustellen. Außerdem ist eine Drucksteuervorrichtung 25 vorgesehen, um den Fluiddruck in der Druckkammer 16 zu steuern. Die Drucksteuer­ vorrichtung 25 weist einen hülsenförmigen Zylindervorsprung 10a auf, der sich vom Innenumfang der Halteplatte 10 aus erstreckt. Ein Ventilkörper 26 ist innerhalb des Innenraumes der zylindrischen Erweiterung 10a für eine Längsbewegung in dieser angeordnet. Der Ventilkörper 26 trägt ein Kugelventil 27, das in diesem angeordnet ist. Der Ventilkörper 26 ist auch mit einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 28 (Fig. 1) verbunden.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist der Ventilkörper 26 bewegbar, um wahlweise eine Fluidverbindung zwischen der Kammer 3c und dem Innenraum der zylindrischen Er­ weiterung 10a über eine Mehrzahl von radialen Öffnungen 10b, ausgebildet an in Umfangsrichtung versetzten Stellen der zylindrischen Erweiterung 10a, herzustellen oder zu blockieren. Der Innenraum der Verlängerung 10a ist mit dem Innenraum des Ventilkörpers 26 über eine Axialöffnung 26d kommunizierend verbunden, die sich durch einen Fluidkanaleinsatz 30 erstreckt. Der Fluidkanaleinsatz 30 besitzt eine im wesentichen konische Ventilsitzfläche 30a, auf der das Kugelventil 27 mit einer Vor­ spannkraft, ausgeübt durch eine Schraubenfeder 31, sitzt. Die Federkraft der Schrau­ benfeder 31 kann auf eine beliebige gewünschte Größe eingestellt werden, um einen festgelegten Öffnungsdruck der Ventilanordnung zu bestimmen. Das Kugelventil 27 stellt den Strömungskanalquerschnitt ein, welcher zwischen dem Kugelventil und der Kugelventilsitzfläche gebildet wird. Der Innenraum des Ventilkörpers 26 ist kommuni­ zierend mit einer konischen Öffnung verbunden, die durch die Halteplatte 10 gebildet ist. Andererseits wird der Ventilkörper 26 durch eine Schraubenfeder 29 nach außen vorgespannt.

Das äußere Ende des Ventilkörpers 26 liegt einem Kolben 28a einer elektromagneti­ schen Betätigungseinrichtung 28 gegenüber. Die elektromagnetische Betätigungsein­ richtung 28 arbeitet in Abhängigkeit von einem elektrischen Steuersignal, das in der Praxis ein EIN- oder AUS-Signal ist. Wenn das Steuersignal sich auf dem Niveau HOCH (EIN) befindet, wird die Betätigungseinrichtung 28 angeregt, um den Kolben 28a von dem Betätigergehäuse aus vorzuschieben, um den Ventilkörper 26 in Fig. 1 nach rechts zu drücken. Durch Verschieben des Ventilkörpers 26 nach rechts schließt der Ventilkörper 26 die Radialöffnungen 10b, um die Fluidverbindung zwischen der Kammer 3c und dem Innenraum des Ventilkörpers 26 zu blockieren. Hierdurch wird die Kammer 3c von der Fluidverbindung mit der konischen Öffnung der Halteplatte 10 abgeschnitten. Daher wird zu diesem Zeitpunkt das unter Druck stehende Fluid, das von der Fluidpumpe 19 zugeführt wird, in die Druckkammer 16 eingeführt, um den Fluiddruck in dieser zu erhöhen. Andererseits wird dann, wenn das Steuersignal sich auf dem Signalniveau NIEDRIG befindet (AUS), die Betätigungseinrichtung 28 in ei­ nem nicht angeregten Zustand gehalten. In solch einem Zustand verbleibt der Ventil­ körper 26 durch die Federkraft der Schraubenfeder 29 in seiner Ausgangslage. Im Ergebnis dessen werden die Radialöffnungen 10b offengehalten, um eine Fluidströ­ mung zwischen der Kammer 3c und dem Innenraum des Ventilkörpers 26 zu gestat­ ten. Der Druck in dem Innenraum des Ventilkörpers wird auf das Kugelventil 27 aus­ geübt. Wenn daher der Druck im Innenraum des Ventilkörpers höher wird als die fest­ gelegte Federkraft der Feder 31, wird das Kugelventil 27 verschoben, um ein Aus­ strömen von unter Druck stehendem Fluid durch die konische Öffnung der Halteplatte 10 zu gestatten.

Im praktischen Betrieb wird das Drucksteuersignal auf dem Signalniveau NIEDRIG gehalten, wenn die Motorbelastung niedrig ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Druck­ steuersignal mit dem Signalwert NIEDRIG an die Betätigungseinrichtung 28 gegeben. Gleichzeitig wird ein Strömungssteuersignal an das Strömungssteuerventil 24 gelegt, um eine Fluidverbindung zwischen der Fluidpumpe 19 und dem Ablaßkanal 23 her­ zustellen und um eine Fluidverbindung zwischen der Fluidpumpe 19 und dem Zufüh­ rungskanal zu blockieren. Da das Steuersignal, das an die Betätigungseinrichtung 28 gelegt wird, auf dem Signalwert NIEDRIG gehalten wird, wird die Betätigungseinrich­ tung 28 im ausgeschalteten Zustand gehalten, um den Fluiddruck in der Druckkam­ mer 16 auf dem niedrigen Wert zu halten, wie dies oben erläutert ist. Daher wird die Phaseneinstelleinrichtung 13 in aufsitzender Lage an dem Ringteil 9 gehalten. In die­ ser Stellung wird die Größe der Phasenvoreilung der Nockenwelle 1 relativ zur Pha­ senlage der Kurbelwelle auf einem maximalen Wert gehalten.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Steuerdruck in der Druckkammer anschließend im wesentlichen konstant gehalten wird, da das axiale Ende des Axialkanals 26d durch das Kugelventil 27 geschlossen ist.

Wenn der Motorbelastungszustand einen mittleren Belastungszustand erreicht oder einnimmt, wird das Strömungssteuersignal umgekehrt, um den Fluidkanal so zu schalten, daß eine Fluidverbindung zwischen der Fluidpumpe 19 und dem Zufüh­ rungskanal 21 hergestellt wird und eine Fluidverbindung zwischen der Fluidpumpe 19 und dem Ablaßkanal 23 blockiert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Drucksteuersig­ nal auf dem Signalwert NIEDRIG gehalten, um das Betätigungsglied 28 in einem energielosen Zustand zu halten. Im Ergebnis dessen wird ein Teil des unter Druck stehenden Fluides in die Druckkammer 16 eingeführt und ein anderes Teil des unter Druck stehenden Fluides wird in den Innenraum des Ventilkörpers 26 eingeführt. Da­ her wird der Fluiddruck in der Druckkammer erhöht um ein Verschieben der Phasen­ einstelleinrichtung bzw. des zylindrischen Verzahnungsteils 13 in Fig. 1 nach rechts zu veranlassen. Ein rechtsseitiges Verschieben der Phaseneinstelleinrichtung erhöht die Federkraft der Feder 18. Der Fluiddruck wird auf das relative Druckgleichgewicht zwi­ schen der Fluidkraft in der Druckkammer 16 und der Feder 18 erhöht. Der erhöhte Fluiddruck in der Druckkammer 16 wird in den Innenraum des Ventilkörpers 26 einge­ führt und wirkt über den Axialkanal auf das Kugelventil 27. Wie bereits dargelegt, wird dann, wenn der Fluiddruck im Innenaum des Ventilkörpers 26 größer wird als die fest­ gelegte Kraft der Feder 31, das Kugelventil verschoben, um unter Druck stehendes Fluid abzulassen, bis das Kräftegleichgewicht zwischen der Fluidkraft und der Feder­ kraft wieder hergestellt wird. Daher kann das innen und außen verzahnte, die Pha­ seneinstelleinrichtung bildende zylindrische Verzahnungsteil 13 in einer bestimmten Zwischenstellung gehalten werden. Im Ergebnis dessen kann eine Phasenbeziehung bzw. Phasenverschiebung in Richtung einer Voreilung in vorgegebener Größe einge­ richtet und beibehalten werden, wobei diese Zwischenphasenvoreilung ein bestimm­ tes Maß größer ist als die minimale Voreilstellung.

Wenn die Motorlast auf den Wert HOCH angestiegen ist, nimmt das Drucksteuersig­ nal den Signalwert HOCH an, um die Betätigungseinrichtung 28 anzuregen. Hierdurch wird der Ventilkörper 26 verschoben, um die Fluidverbindung zwischen dem koni­ schen Pfad und der Kammer 3c zu blockieren. Daher wird das unter Druck stehende Fluid zu dem unter Druck stehenden Fluid in der Druckkammer 16 geführt, um den Fluiddruck zu erhöhen. Im Ergebnis dessen wird der Fluiddruck in der Druckkammer 16 weiter erhöht, um die Phaseneinstelleinrichtung vollständig zu verschieben, bis dessen Zahnkörperelement 13b zur Anlage gegen den Ringvorsprung 8b kommt. Die Phasenbeziehung bzw. Phasenlage zwischen der Nockenwelle und dem Zeitgeber- Kettenrad gelangt somit in eine Lage bzw. Position maximaler Voreilung.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einstellvorrichtung für einen Ventil­ zeitpunkt nach der vorliegenden Erfindung. Das gezeigte Ausführungsbeispiel unter­ scheidet sich von dem vorigen Ausführungsbeispiel in Bezug auf die Drucksteuervor­ richtung. Die Teile und Einrichtungen, die beiden Ausführungsbeispielen gemeinsam sind, werden im folgenden Text weiterhin jeweils durch das gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine nochmalige detaillierte Erläuterung wird zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, hat eine Befestigungsschraube 104, die das innere Zylin­ derteil 3 auf dem axialen Ende der Nockenwelle 1 befestigt, einen verlängerten Schraubenkopfabschnitt 104a, der ein äußeres Ende 104b besitzt, welches von dem axialen Ende des inneren Zylinderteiles 3 nach außen vorspringt. Wie ersichtlich ist, hat der Schraubenkopfabschnitt 104a einen Außendurchmesser, der im wesentlichen dem Durchmesser des Abschnitts 3a einer einen größeren Durchmesser aufweisen­ den Axialbohrung entspricht, welche sich durch das innere Zylinderteil 3 erstreckt. Die Befestigungsschraube 104 weist einen sich radial erstreckenden Flansch 104c auf, der gegen das axiale Ende des inneren Zylinderteiles 3 anliegt. Außerdem ist die Befesti­ gungsschraube 104 mit einer sich axial erstreckenden Ventilbohrung 105 versehen, in der unter Druck ein Drucksteuer-Ventilschieber 106 aufgenommen ist.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Ringteil 107, das einen U-förmigen Querschnitt besitzt, in dem Spalt zwischen dem inneren und äußeren Zylinderteil 3 und 6 benachbart zu dem Verzahnungselement 13a angeordnet. Das Ringteil 107 ist in axialer Richtung beweglich. Das Ringteil 107 bildet eine der Druckkammer 108 zu­ gewandte Ringnut 107a. Wie ersichtlich ist, überlappt die Nut 107a des Ringteiles 107 zum Teil die Nut 9a, ausgebildet in dem Ringteil 9, zur Bildung einer ersten Druck­ kammer 108, um eine Fluidverbindung zwischen diesen Nuten aufrecht zu erhalten. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist der Innendurchmesser des Ringteiles 107 geringfügig größer als derjenige der zylindrischen Verzahnungsanordnung 13, so daß das Ring­ teil 107 gegen eine Schulter 109 zur Anlage kommen kann, die auf dem Innenumfang des äußeren Zylinderteiles 6 ausgebildet ist. Daher wird der Hub der Druckbewegung des Ringteiles 107 in einem Bereich begrenzt der durch das Ringteil 107 und die Schulter 109 bestimmt ist. Eine zweite Druckkammer 110, gebildet zwischen den ge­ genüberliegenden axialen Enden des Ringteiles 107 und des Verzahnungselementes 13a, ist ebenfalls klar in den Fig. 4 und 5 dargestellt.

Die erste Druckkammer 108 ist in Fluidverbindung mit einem ersten Zuführungsan­ schluß 111 und einem Ablaßanschluß 112, die jeweils in dem axialen vorderen End­ abschnitt 3b des inneren Zylinderteiles 3 ausgebildet sind. Der erste Zuführungsan­ schluß 111 ist in konstanter Fluidverbindung mit einem Radialkanal 113, der sich ra­ dial durch den Schraubenkopfabschnitt 104a erstreckt. In vergleichbarer Weise ist der Auslaßanschlußl12inbeständigerFluidverbindungübereineRingnutmiteinem Radialkanal 114, der sich radial durch den Schraubenkopfabschnitt 104a erstreckt. Andererseits ist die zweite Druckkammer 110 über eine Ringnut 116, ausgebildet auf dem Außenumfang des inneren Zylinderteiles 3, in Fluidverbindung mit einem zweiten Zuführungsanschluß 115. Der zweite Zuführungsanschluß 115 ist in beständiger Fluidverbindung mit einem Radialkanal 117. Die Radialkanäle 113, 114 und 117 sind zur Axialbohrung 105 in dem Schraubenkopfabschnitt 104a offen.

Der Ventilschieber 106 ist mit einer Schraubenfeder 119 verbunden, so daß er be­ ständig nach vom, d. h. in Fig. 3 nach links, vorgespannt ist. Der Ventilschieber 106 ist mit einem Ventilkanal 120 versehen, der mit der Axialbohrung 105 kommuniziert. Der Ventilkanal 120 besitzt einen Radialabschnitt, der wahlweise entweder mit dem ersten oder mit dem zweiten Radialkanal 113 bzw. 114 zur Ausrichtung gebracht wird. Die Bewegung des Ventilschiebers 106 nach vom (in Fig. 3 nach links) wird durch ei­ nen Anschlagring 121 begrenzt. Der Ventilschieber 106 ist anfänglich durch die Fe­ derkraft der Schraubenfeder 119 in einer Stellung angeordnet, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. In der Ausgangslage wird der Radialabschnitt des Ventilkanales 120 in Fluidverbindung mit der Ringnut und hierdurch in Fluidverbindung mit der ersten Druckkammer 108 gehalten. In dieser Stellung sind die Radialkanäle 114 und 117 gegen eine Fluidverbindung durch den Ventilschieber 106 blockiert. Daher wird dann, wenn die Fluidpumpe angetrieben wird, um den Fluiddruck in der Zuführungsleitung 17 zu erhöhen, der erhöhte Druck lediglich in die erste Druckkammer 108 eingeführt, um den Fluiddruck in der ersten Druckkammer 108 zu erhöhen.

In Verbindung mit dem erhöhten Fluiddruck in der ersten Druckkammer 108 bewegt sich die zylindrische Verzahnungsanordnung 13 gemeinsam mit dem Ringteil 107 nach rückwärts, d. h. in Fig. 3 nach rechts, um eine Phasenverschiebung der Ventilzei­ ten in Richtung einer Voreilung zu veranlassen. Der Bewegungsweg des Ringteiles 107 in Richtung einer Voreilung der Ventilzeitpunkte wird durch die Schulter 109 be­ grenzt, so daß keine weitere Axialbewegung auftritt, nachdem das Ringteil 107 zur Anlage gegen die Schulter 109 gekommen ist. Daher ist der Hub des zylindrischen Getriebeteiles 13 auf den begrenzten Hub des Ringteiles 107 beschränkt.

Wenn andererseits (gemäß Fig. 5) die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 28 aktiviert wird, um den Kolben 28a vorzuschieben, wird der Ventilschieber 106 axial entgegen der Federkraft der Feder 119 verschoben. Anschließend wird eine Fluidverbindung zwischen dem Radialkanal 117 und der Axialbohrung 105 zur Einfüh­ rung des unter Druck stehenden Fluides in die zweite Druckkammer 110 hergestellt. Gleichzeitig wird der Radialkanal 114 auch mit der Axialbohrung 105 durch die Bewe­ gung einer Schulter 122 des Ventilschiebers 106 quer zu dieser verbunden. Daher wird das unter Druck stehende Fluid in die zweite Druckkammer eingeführt, um eine weitere Axialbewegung des zylindrischen Getriebeteiles 13 in Richtung einer Vorei­ lung der Ventilbetätigungszeitpunkte zu veranlassen, bis das axiale Ende des Ver­ zahnungselementes 13b in Kontakt zur Anlage gegen den Ringvorsprung 8b kommt. Daher können die Ventilsteuerzeiten in eine Stellung maximaler Voreilung eingestellt werden.

Die Einstellung der Ventilsteuerzeiten erfolgt im wesentlichen in der gleichen Weise wie dies in Bezug auf das vorangehende Ausführungsbeispiel erläutert wurde. Entspre­ chend gibt in Abhängigkeit von einem Zustand niedriger Motorleistung die Steuerein­ richtung 32 ein Strömungssteuersignal mit dem Signalwert NIEDRIG ab. Im Ergebnis dessen wird die Fluidpumpe 19 direkt mit der Ablaßleitung 23 verbunden, und eine Fluidverbindung zwischen der Fluidpumpe 19 und der Zuführungsleitung 21 wird blockiert. Da das unter Druck stehende Fluid nicht an die Druckkammern 108 und 110 geliefert wird, wird die Phaseneinstelleinrichtung in ihrer Anfangslage gehalten. Daher wird die Phasenbeziehung bzw. Phasenlage zwischen dem Steuerkettenrad 8 und der Nockenwelle 1 in der Ausgangsstellung minimaler Voreilung gehalten.

Wenn andererseits die Motorbelastung in den Bereich mittlerer Motorlast angestiegen ist, wird ein Strömungssteuersignal mit dem Signalwert HOCH von der Steuereinrich­ tung 32 an das Strömungssteuerventil 24 ausgegeben (Fig. 4). Zu diesem Zeitpunkt wird das Drucksteuersignal auf dem Signalwert NIEDRIG gehalten. In Abhängigkeit von dem Strömungssteuersignal mit dem Signalwert HOCH Wird eine Fluidverbindung zwischen der Fluidpumpe 19 und der Zuführungsleitung 21 hergestellt. Das unter Druck stehende Fluid strömt durch den Hydraulikkreislauf 17, d. h. durch die Zufüh­ rungsleitung 21, den Radialkanal 20, den Axialkanal 22 und die Axialbohrung 105. Da­ zu diesem Zeitpunkt das Drucksteuersignal auf dem Signalwert NIEDRIG gehalten ist, wird die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 28 in stromlosem Zustand gehal­ ten. Daher verbleibt der Ventilschieber 106 in seiner Anfangslage, um weiterhin eine Fluidverbindung zwischen dem Ventilkanal 120 und dem ersten Zuführungsanschluß 111 über den Radialkanal 113 und die Ringnut 118 herzustellen. Daher wird das unter Druck stehende Fluid der ersten Druckkammer 108 zugeführt. Im Ergebnis dessen wird der Fluiddruck in der ersten Druckkammer 108 erhöht, um die Federkraft der Fe­ der 18 zu überwinden. Daher wird die zylindrische Verzahnungs- bzw. Getriebeanord­ nung 13 in Voreilrichtung gemeinsam mit dem Ringteil 107 angetrieben, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Der Hub der zylindrischen Zahnkörperanordndung 13 und des Ringteiles 107 wird beendet, wenn das Ringteil 107 gegen die Schulter 109 stößt. Da­ her kann die zylindrische Verzahnungsanordnung 13 exakt in einer bestimmten mittle­ ren Belastungsstellung angeordnet werden.

Wenn die Motorbelastung weiter in den Hochlastbereich angestiegen ist, schältet die Steuereinrichtung 32 das Drucksteuersignal vom Signalwert NIEDRIG auf den Signalwert HOCH. Im Ergebnis dessen wird die elektromagnetische Betätigungsein­ richtung 28 angeregt, um den Kolben 28a anzutreiben (Fig. 5). Daher wir der Ventil­ schieber 106 nach rückwärts angetrieben, um eine Fluidverbindung zwischen der Axialbohrung 105 und dem Radialkanal 117 und zwischen dem Radialkanal 114 und der Axialbohrung 105 herzustellen. Im Ergebnis dessen erhöht sich der Fluiddruck in der zweiten Druckkammer 110. Die Druckkammer 108 wird dabei über den Ablaßan­ schluß 112 entlastet. Daher wird die zylindrische Verzahnungsanordnung 13 unab­ hängig von dem Ringteil 107 nach rückwärts angetrieben. Die Verschiebung der Pha­ seneinstelleinrichtung erfolgt solange, bis das axiale Ende des Verzahnungsendes 13b gegen den Ringvorsprung 8b anstößt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Daher ge­ langt die Phasenbeziehung bzw. Phasenlage zwischen dem Steuerkettenrad 8 und der Nockenwelle 1 in eine Stellung maximaler Voreilung.

Claims (4)

1. Einstellvorrichtung für die Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einem synchron zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ange­ triebenen Nockenwellenrad (8), einem sich synchron mit einer Nockenwelle (1) dre­ henden Drehteil (3), einer Phaseneinstelleinrichtung (13), die zwischen dem Nocken­ wellenrad (8) und dem Drehteil (3) zur Einstellung einer Drehphasenlage zwischen dem Nockenwellenrad (8) und dem Drehteil (3) angeordnet ist, wodurch die Einstel­ lung der Drehphasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle erreicht wird, einer Steuereinrichtung (32) Steuerung einer Verschiebung der Phaseneinstelleinrichtung (13) zwischen einer Position minimaler Voreilung und einer Position maximaler Vorei­ lung der Nockenwelle (1) gegenüber der Kurbelwelle in Abhängigkeit von der Motor­ last, wobei die Steuereinrichtung eine elektrische Steuereinheit (32), die die Motorlast er­ faßt, zum Erzeugen eines von der erfaßten Motorlast abhängigen Steuersignales für den Ventilsteuerzeitpunkt umfaßt,
einer Federeinrichtung (18) zur Vorspannung der Phaseneinstelleinrichtung (13) in ei­ ne Position minimaler oder maximaler Voreilung, und
einer Hydraulikeinrichtung (24, 19, 17), die eine der Phaseneinstelleinrichtung (13) be­ nachbarte Druckkammer (108, 110) zur Druckbeaufschlagung der Phaseneinstellein­ richtung entgegen der Federeinrichtung (18) umfaßt,
gekennzeichnet durch einen fluiddruckbetätigten, benachbart zur Phaseneinstelleinrichtung (13) und unab­ hängig von ihr verschiebbar in der Druckkammer (108, 110) angeordneten Ringkolben (107), wobei die Druckkammer (108, 110) durch den Ringkolben (107) in eine erste und eine zweite Kammer (108, 110) unterteilt ist und der Ringkolben (107) in Abhängigkeit von dem Fluiddruck in der ersten Kammer (108) gemeinsam mit der Phaseneinstelleinrichtung (13) in Richtung einer mittleren Phasenvoreilung verschoben wird und die Phaseneinstellein­ richtung (13) in Richtung einer maximalen Phasenvoreilung in Abhängigkeit von dem Druck in der zweiten Kammer (110) verschoben wird.

2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hy­ draulikeinrichtung eine Ventileinrichtung (106) enthält, die zwischen einer ersten Stel­ lung zum Einrichten einer Fluidverbindung (113, 111) zwischen einer Zuführungslei­ tung (21) für das Hydraulikfluid und der ersten Druckkammer (108) und einer zweiten Stellung zum Einrichten einer Fluidverbindung (117) zwischen der Zuführungsleitung (21) und der zweiten Druckkammer (110) verschiebbar ist.

3. Einstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Anschlageinrichtung (109) vorhanden ist, welche die Verschiebung des Ringkolbens (107), der sich gemeinsam mit der Phaseneinstelleinrichtung (13) in Richtung einer Phasenvoreilung bewegt, begrenzt.

4. Einstellvorrichtung für die Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einem synchron zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ange­ triebenen Nockenwellenrad (8), einem sich synchron mit einer Nockenwelle (1) dre­ henden Drehteil (3), einer Phaseneinstelleinrichtung (13), die zwischen dem Nocken­ wellenrad (8) und dem Drehteil (3) zur Einstellung einer Drehphasenlage zwischen dem Nockenwellenrad (8) und dem Drehteil (3) angeordnet ist, wodurch die Einstel­ lung der Drehphasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle erreicht wird, einer Steuereinrichtung (32) zur Steuerung einer Verschiebung der Phaseneinstelleinrich­ tung (13) zwischen einer Position minimaler Voreilung und einer Position maximaler Voreilung der Nockenwelle (1) gegenüber der Kurbelwelle in Abhängigkeit von der Motorlast, wobei die Steuereinrichtung eine elektrische Steuereinheit (32), die die Motorlast er­ faßt, zum Erzeugen eines von der der erfaßten Motorlast abhängigen Steuersignales für den Ventilsteuerzeitpunkt umfaßt,
einer Federeinrichtung (18) zur Vorspannung der Phaseneinstelleinrichtung (13) in ei­ ne Position minimaler oder maximaler Voreilung, und
einer Hydraulikeinrichtung (24, 19, 17), die eine der Phaseneinstelleinrichtung (13) be­ nachbarte Druckkammer (108, 110) zur Druckbeaufschlagung der Phaseneinstellein­ richtung entgegen der Federeinrichtung (18) umfaßt,
wobei die Hydraulikeinrichtung (19, 24, 17) ein Drucksteuerventil (25) enthält, das in die Druckkammer (16) hineinragt und das als Begrenzungseinrichtung für die Größe der Verschiebung der Phaseneinstelleinrichtung (13) dient, wozu das Drucksteuerventil (25) den Fluiddruck in der Druckkammer (16) eine vorgegebene Größe einstellt, um die Phaseneinstelleinrichtung (13) in eine vorgegebene Position zu bewegen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (25) als Überdruckventil (31, 27) ausgebildet ist, das den Fluiddruck in der Druckkammer (16) auf einen vorgegebenen mittleren Fluiddruck begrenzt.