EP2321501B1

EP2321501B1 - Vorrichtung zur variablen einstellung der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: EP2321501B1
Application number: EP09781129A
Authority: EP
Inventors: Boris PÜTZ; Ali Bayrakdar
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-08-02
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2029-07-27
Also published as: CN102112707B; CN102112707A; US20110132303A1; WO2010015541A1; ATE542984T1; EP2321501A1; DE102008036182A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einer hydraulischen Phasenstelleinrichtung, einer Nockenwelle und einem Druckmittelverteiler, wobei die Phasenstelleinrichtung in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle bringbar ist und drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist, wobei eine Phasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle mittels der Phasenstelleinrichtung variabel einstellbar ist, wobei das Innere der Nockenwelle einen Hohlraum aufweist, der mit einem oder mehreren Nockenwellenlagern, die separat zu einem Druckmitteldrehübertrager ausgebildet sind, kommuniziert, wobei der Druckmittelverteiler in einem Aufnahmebereich der Nockenwelle angeordnet ist, wobei die Nockenwelle im Bereich des Druckmittelverteilers eine Öffnung aufweist, die einerseits mit dem Inneren der Nockenwelle und andererseits mit dem Druckmitteldrehübertrager kommuniziert, wobei innerhalb der Nockenwelle ein Druckmittelpfad ausgebildet ist, der einerseits mit der Öffnung und andererseits mit der hydraulischen Phasenstelleinrichtung kommuniziert.

Hintergrund der Erfindung

In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Vorrichtung besteht üblicherweise aus einer Nockenwelle, einer hydraulischen Phasenstelleinrichtung, mittels derer durch Druckmittelzufuhr, bzw. -abfuhr eine Phasenrelation zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle gezielt verändert werden kann, und einem Druckmittelverteiler, mittels dem der Phasenstelleinrichtung Druckmittel zugeführt bzw. von dieser abgeführt werden kann. Zu diesem Zweck ist die Phasenstelleinrichtung in einen Antriebsstrang integriert, über welchen Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 6799544 B1 bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Phasenstelleinrichtung, eine Zentralschraube und eine Nockenwelle, die mittels mehrerer Nockenwellenlager in dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert ist. Die Phasenstelleinrichtung weist ein Abtriebselement auf, welches drehbar zu einem Antriebselement angeordnet ist. Das Antriebselement steht in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle. In axialer Richtung wird die Vorrichtung durch je einen Seitendeckel begrenzt. Das Abtriebselement, das Antriebselement und die zwei Seitendeckel begrenzen mehrere Druckräume, wobei jeder der Druckräume mittels eines Flügels in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt wird. Durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von den Druckkammern werden die Flügel innerhalb der Druckräume verschoben, wodurch eine gezielte Verdrehung des Abtriebselements zu dem Antriebselement und somit der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt werden kann.
Die Phasenstelleinrichtung ist mittels der Zentralschraube drehfest mit der Nockenwelle verbunden. Dabei durchgreift die Zentralschraube eine Zentralöffnung des Abtriebselements und stützt sich an deren der Nockenwelle abgewandten Seitenfläche an dem Abtriebselement ab. Innerhalb der Zentralschraube ist im Bereich der Zentralöffnung ein Steuerventil angeordnet, dem über ein Nockenwellenlager Druckmittel zugeführt wird. Mittels des Steuerventils werden die Druckmittelströme zu bzw. aus den Druckkammern und damit die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle gesteuert.
Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, dass pro Nockenwellenlager aufwändige Schmiermittelzuleitungen innerhalb des Zylinderkopfes ausgebildet werden müssen um den Nockenwellenlagern Schmiermittel zuzuführen. Dies erhöht die Komplexität und die Herstellungskosten des Zylinderkopfes beträchtlich.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die Schmiermittelversorgung der Nockenwellenlager vereinfacht werden soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein zweiter Druckmittelkanal vorgesehen ist, der einerseits mit der Öffnung und andererseits mit dem Hohlraum kommuniziert, wobei der zweite Druckmittelkanal zumindest teilweise von dem Druckmittelverteiler ausgebildet ist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Druckmittelverteiler mit einem Gewindeabschnitt versehen ist, mittels dem die Phasenstelleinrichtung an der Nockenwelle befestigbar ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Druckmittelverteiler ein Steuerventil auf, mittels dem die Phasenstelleinrichtung mit Druckmittel versorgbar ist.
Dabei kann der Druckmittelverteiler eine Zentralöffnung der Phasenstelleinrichtung durchgreifen.
Der zweite Druckmittelkanal kann beispielsweise innerhalb des Druckmittelverteilers ausgebildet sein. Alternativ kann vorgesehen sein, den zweiten Druckmittelkanal an einer Grenzfläche zwischen dem Hohlraum und dem Druckmittelverteiler auszubilden. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der zweite Druckmittelkanal als Längsnut an einer Außenmantelfläche des Druckmittelverteilers oder an einer Innenmantelfläche der Nockenwelle im Bereich des Druckmittelverteilers ausgebildet ist.
Der Druckmitteldrehübertrager kann beispielsweise als Nockenwellenlager ausgebildet sein.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Druckmittelpfad zumindest teilweise durch den Druckmittelverteiler ausgebildet ist.
Die Vorrichtung weist zumindest ein hydraulische Phasenstelleinrichtung eine Nockenwelle und einen Druckmittelverteiler auf. Die Phasenstelleinrichtung umfasst zumindest ein Antriebselement und ein Abtriebselement. Das Antriebselement steht im montierten Zustand der Vorrichtung über einen Zugmitteltrieb, beispielsweise einem Riemen-oder Kettentrieb, oder einen Zahnradtrieb, mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung. Das Abtriebselement ist in einem Winkelbereich schwenkbar relativ zu dem Antriebselement angeordnet und drehfest an der Nockenwelle befestigt.
innerhalb der Vorrichtung ist zumindest eine Druckkammer vorgesehen, durch deren Druckbeaufschlagung das Abtriebselement relativ zum Antriebselement und damit die Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verschwenkt werden kann. Vorteilhafterweise sind ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkender Druckkammern vorgesehen.
Die Nockenwelle ist als Hohlwelle mit einem Hohlraum ausgebildet. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Nockenwelle aus einem Rohr besteht, dessen eines Ende verschlossen ist und auf dem Nocken kraft-, formoder stoffschlüssig befestigt sind. Ebenso denkbar sind aber auch massiv ausgeführte Nockenwellen, die einen axialen Kanal, in Form einer Sacklochbohrung aufweisen, der in eine Aufnahme mündet, in der der Druckmittelverteiler angeordnet ist.
Die Nockenwelle ist in mehreren Nockenwellenlagern gelagert, wobei der Hohlraum mit zumindest einem der Nockenwellenlager über radiale Öffnungen in der Nockenwelle kommuniziert. Der Druckmittelverteiler ist in einer Aufnahme der Nockenwelle aufgenommen, wobei diese Aufnahme mit dem Hohlraum kommuniziert. Die Aufnahme kann beispielsweise Teil des Hohlraums sein.
Die Nockenwelle weist eine Öffnung im Bereich der Aufnahme auf, in der der Druckmittelverteiler angeordnet ist. In diesem Bereich ist ein Druckmitteldrehübertrager angeordnet. Dieser kann die Nockenwelle beispielsweise vollständig in Umfangsrichtung umgreifen. Dabei kann der Druckmitteldrehübertrager als Nockenwellenlager oder als separates Bauteil ausgebildet sein. Über den Druckmitteldrehübertrager und die Öffnung wird dem Inneren der Nockenwelle während des Betriebs der Brennkraftmaschine permanent oder in Intervallen Druckmittel zugeführt. Innerhalb der Nockenwelle trennt der Druckmittelverteiler einen Druckmittelpfad, der zur Versorgung der Phasenstelleinrichtung vorgesehen ist von einem zweiten Druckmittelkanal, der in den Hohlraum der Nockenwelle mündet und über den die von dem Druckmitteldrehübertrager separaten Nockenwellenlager mit Schmiermittel versorgt werden. Der Druckmittelverteiler schließt den Hohlraum, abgesehen von dem zweiten Druckmittelkanal, druckdicht nach außen ab. In dem zweiten Druckmittelkanal kann zusätzlich ein Filterelement integriert sein, der in dem Schmier- bzw. Druckmittel befindliche Fremdkörper von den Nockenwellenlagern fernhält und somit den Verschleiß der Lagerstellen verringert. Da sämtliche Nockenwellenlager über den zweiten Druckmittelkanal mit Schmier- / Druckmittel versorgt werden, wird in dieser Ausführungsform nur ein einziges Filterelement benötigt. Der Druckmitteldrehübertrager kann neben der Führung der Schmier- / Druckmittelströme noch weitere Funktionen erfüllen. Beispielsweise kann ein Gewindeabschnitt an diesem ausgebildet sein, mittels dem die Phasenstelleinrichtung, beispielsweise das Abtriebselement, drehfest mit der Nockenwelle verbunden werden kann. Ebenso denkbar ist, dass der Druckmittelverteiler ein Steuerventil aufweist, über welches die Druckmittelströme zu und von den Druckkammern der Phasenstelleinrichtung gesteuert werden können. Somit können mehrere Funktionalitäten durch ein Bauteil dargestellt werden, wodurch die Anzahl der Bauteile und somit der Montageaufwand, der Bauraumbedarf der Vorrichtung und deren Kosten sinken.
Der zweite Druckmittelkanal, der einerseits mit der Öffnung und damit mit dem Druckmitteldrehübertrager und andererseits mit dem Hohlraum der Nockenwelle kommuniziert ist zumindest teilweise von dem Druckmittelverteiler ausgebildet. Denkbar ist beispielsweise ein Druckmittelverteiler, in dessen Innerem eine Bohrung vorgesehen ist, die von dem Druckmittelpfad abzweigt, der die Phasenstelleinrichtung mit Druckmittel versorgt. In diesem Fall ist der zweite Druckmittelkanal alleine durch den Druckmittelverteiler ausgebildet. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen der zweite Druckmittelkanal an einer Grenzfläche zwischen dem Druckmittelverteiler und der Nockenwelle, beispielsweise einer Innenmantelfläche der Nockenwelle und einer Außenmantelfläche des Druckmittelverteilers, ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch eine Längsnut realisiert werden, die an der Außenmantelfläche des Druckmittelverteilers oder der Innenmantelfläche der Nockenwelle ausgebildet ist.
Vorteilhafterweise ist eine minimale Durchflussfläche des zweiten Druckmittelkanals kleiner ausgeführt, als eine minimale Durchflussfläche des Druckmittelpfads zwischen der Öffnung und der Phasenstelleinrichtung. Beispielsweise kann der zweite Druckmittelkanal eine Drosselstelle aufweisen. Die Drosselstelle kann beispielsweise mittels eines separaten Bauteils realisiert sein, welches in dem zweiten Druckmittelkanal angeordnet ist. Somit kann der Druckmittelstrom zu den Nockenwellenlagern auf das erforderliche Maß reduziert werden, wohingegen der Phasenstelleinrichtung das Druckmittel ungedrosselt zugeführt werden kann. Der hohe Druckmittelstrom zu der Phasenstelleinrichtung führt zu einem hohen Ansprechverhalten und hohen Verstellgeschwindigkeiten. Gleichzeitig wird der benötigte Volumenstrom dadurch begrenzt, dass den Nockenwellenlagern ein geringerer Volumenstrom zugeführt wird. Dies entlastet die Druckmittelpumpe der Brennkraftmaschine.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

Figur 1: nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,
Figur 2: einen Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine,
Figur 3: einen Querschnitt durch die Phasenstelleinrichtung aus Figur 2 entlang der Linie III-III,
Figur 4: einen Längsschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung analog zu Figur 2, wobei nur die Nockenwelle und der Druckmittelverteiler dargestellt sind,
Figur 5: einen Längsschnitt durch eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung analog zu Figur 2, wobei nur die Nockenwelle und der Druckmittelverteiler dargestellt sind.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 2 sitzender Kolben 3 in einem Zylinder 4 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 2 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 5 mit einer Einlassnockenwelle 6 bzw. Auslassnockenwelle 7 in Verbindung, wobei eine erste und eine zweite Vorrichtung 11 für eine Relativdrehung zwischen Kurbelwelle 2 und den Nockenwellen 6, 7 sorgen können. Nocken 8 der Nockenwellen 6, 7 betätigen ein oder mehrere Einlassgaswechselventile 9 bzw. ein oder mehrere Auslassgaswechselventile 10. Ebenso kann vorgesehen sein nur eine der Nockenwellen 6, 7 mit einer Vorrichtung 11 auszustatten, oder nur eine Nockenwelle 6, 7 vorzusehen, welche mit einer Vorrichtung 11 versehen ist.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 im Längs- bzw. im Querschnitt. Die Vorrichtung 11 weist eine Phasenstelleinrichtung 12, eine Nockenwelle 6, 7 und einen Druckmittelverteiler 13 auf.
Die Phasenstelleinrichtung 12 umfasst ein Antriebselement 14 und ein Abtriebselement 16. Das Antriebselement 14 weist ein Gehäuse 15 und zwei Seitendeckel 17, 18 auf, die an den axialen Seitenflächen des Gehäuses 15 angeordnet sind. Das Abtriebselement 16 ist in Form eines Flügelrades ausgeführt und weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Nabenelement 19 auf, von dessen äußerer zylindrischer Mantelfläche sich in der dargestellten Ausführungsform fünf Flügel 20 in radialer Richtung nach außen erstrecken. Ausgehend von einer äußeren Umfangswand 21 des Gehäuses 15 erstrecken sich fünf Vorsprünge 22 radial nach innen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Vorsprünge 22 und die Flügel 20 einteilig mit der Umfangswand 21 bzw. dem Nabenelement 19 ausgebildet. Das Antriebselement 14 ist mittels radial innen liegender Umfangswände der Vorsprünge 22 relativ zu dem Abtriebselement 16 drehbar zu diesem angeordnet.
An einer äußeren Mantelfläche des ersten Seitendeckels 17 ist ein Kettenrad 23 ausgebildet, über das mittels eines nicht dargestellten Kettentriebs Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf das Antriebselement 14 übertragen werden kann. Das Abtriebselement 16 ist drehfest mit der Nockenwelle 6,7 verbunden. Zu diesem Zweck ist in der dargestellten Ausführungsform der Druckmittelverteiler 13 mit einem Gewindeabschnitt 24 versehen, der in einen Gewindeabschnitt 25 der Nockenwelle 6, 7 eingreift. Der Druckmittelverteiler 13 durchgreift eine Zentralöffnung 16a des Abtriebselements 16. Dabei liegt ein Absatz des Druckmittelverteilers 13 an der der Nockenwelle 6, 7 abgewandten Seitenfläche des Abtriebselements 16 an.
Je einer der Seitendeckel 17, 18 ist an einer der axialen Seitenflächen des Gehäuses 15 angeordnet und drehfest an diesem fixiert. Zu diesem Zweck ist in jedem Vorsprung 22 eine Axialöffnung 26 vorgesehen. Des Weiteren sind in den Seitendeckeln 17, 18 jeweils fünf Öffnungen vorgesehen, die derart angeordnet sind, dass diese mit den Axialöffnungen 26 fluchten. Jeweils eine Schraube 27 durchgreift eine Öffnung des zweiten Seitendeckels 18, eine Axialöffnung 26 und eine Öffnung des ersten Seitendeckels 17. Dabei greift ein Gewindeabschnitt der Schraube 27 in einen Gewindeabschnitt ein, der in der Öffnung des ersten Seitendeckels 17 ausgebildet ist.
Innerhalb der Vorrichtung 11 ist zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Vorsprüngen 22 ein Druckraum 28 ausgebildet. Jeder der Druckräume 28 wird in Umfangsrichtung von gegenüberliegenden, im Wesentlichen radial verlaufenden Begrenzungswänden 29 benachbarter Vorsprünge 22, in axialer Richtung von den Seitendeckeln 17, 18, radial nach innen von dem Nabenelement 19 und radial nach außen von der Umfangswand 21 begrenzt. In jeden der Druckräume 28 ragt ein Flügel 20, wobei die Flügel 20 derart ausgebildet sind, dass diese sowohl an den Seitendeckeln 17, 18, als auch an der Umfangswand 21 anliegen. Jeder Flügel 20 teilt somit den jeweiligen Druckraum 28 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 30, 31.
Das Abtriebselement 16 ist in einem definierten Winkelbreich drehbar zu dem Antriebselement 14 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Drehrichtung des Abtriebselements 16 dadurch begrenzt, dass die Flügel 20 an je einer korrespondierenden Begrenzungswand 29 (Frühanschlag 32) der Druckräume 28 zum Anliegen kommen. Analog wird der Winkelbereich in der anderen Drehrichtung dadurch begrenzt, dass die Flügel 20 an den anderen Begrenzungswänden 29 der Druckräume 28, die als Spätanschlag 33 dienen, zum Anliegen kommen.
Durch Druckbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 30, 31 und Druckentlastung der anderen Gruppe kann die Phasenlage des Antriebselements 14 zum Abtriebselement 16 (und damit die Phasenlage der Nockenwelle 6, 7 zur Kurbelwelle 2) variiert werden. Durch Druckbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 30, 31 kann die Phasenlage konstant gehalten werden.
Zur Versorgung der Phasenstelleinrichtung 12 mit Druckmittel ist der Druckmittelverteiler 13 mit einem Steuerventil 34 versehen. Das Steuerventil 34 umfasst ein im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildetes Ventilgehäuse 35 und einen Steuerkolben 36, der innerhalb des Ventilgehäuses 35 axial verschiebbar angeordnet ist. Das Ventilgehäuse 35 ist mit einem Zulaufanschluss P, einem Ablaufanschluss T, und zwei Arbeitsanschlüssen A, B versehen.
Der Druckmittelverteiler 13 durchgreift die Zentralöffnung 16a des Abtriebselements 16, wobei dessen nockenwellenzugewandter Abschnitt in einer Aufnahme 37 der hohl ausgebildeten Nockenwelle 6, 7 angeordnet ist. Die Nockenwelle 6, 7 weist im Bereich der Aufnahme 37 mehrere Öffnungen 38 auf, die einerseits mit einem Druckmitteldrehübertrager 39, welcher die Nockenwelle 6, 7 zumindest teilweise umgreift, und andererseits mit dem Inneren der Nockenwelle 6, 7 kommunizieren. In der dargestellten Ausführungsform ist der Druckmitteldrehübertrager 39 gleichzeitig als Nockenwellenlager 50 ausgebildet. Über den Druckmitteldrehübertrager 39 und die Öffnungen 38 wird dem Inneren der Nockenwelle 6, 7 während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 Druckmittel aus deren Schmiermittelkreislauf zugeführt. Denkbar sind auch Ausführungsformen, in denen den Druckmitteldrehübertrager 39 separat zu den Nockenwellenlagern 50 ausgeführt ist und ausschließlich die Druckmittelübergabe zwischen zylinderkopffesten Bauteilen und der Nockenwelle 6, 7 ermöglicht.
Der Druckmittelverteiler 13 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass ein Druckmittelpfad 40 ausgebildet wird, der einerseits mit den Öffnungen 38 und andererseits mit dem Zulaufanschluss P kommuniziert. Der Druckmittelpfad 40 besteht in der dargestellten Ausführungsform aus einem ersten Druckmittelkanal 41 zwischen der Außenmantelfläche des Druckmittelverteilers 13 und der Innenmantelfläche der Nockenwelle 6, 7, der mit Radialöffnungen 42 kommuniziert, die wiederrum mit dem Inneren des Druckmittelverteilers 13 kommunizieren. Von dort gelangt das Druckmittel über ein Rückschlagventil 43 und einen axialen Kanal 44 zu dem Zulaufanschluss P.
Abhängig von der axialen Stellung des Steuerkolbens 36 zu dem Ventilgehäuse 35, gelangt das Druckmittel entweder zu dem ersten oder zweiten Arbeitsanschluss A, B und von dort über radiale Druckmittelleitungen 45, 46 zu den ersten bzw. zweiten Druckkammern 30, 31. Gleichzeitig wird das Druckmittel aus den anderen Druckkammern 30, 31 über die Druckmittelleitungen 45, 46 zu dem Steuerventil 34 zurückgeführt und über den Ablaufanschluss T ausgesto-βen. Die axiale Stellung des Steuerkolbens 36 relativ zu dem Ventilgehäuse 35 ist mittels einer elektromagnetischen Stelleinheit 47 gezielt einstellbar.
Im Inneren des Druckmittelverteilers 13 ist ein zweiter Druckmittelkanal 48 vorgesehen, der einerseits über die Radialöffnungen 42 und den ersten Druckmittelkanal 41 mit den Öffnungen 38 und andererseits mit einem Hohlraum 49 der hohl ausgebildeten Nockenwelle 6, 7 kommuniziert. Der zweite Druckmittelkanal 48 ist in den in den Figuren 2 und 4 dargestellten Ausführungsformen als axiale Bohrung ausgebildet, die den Gewindeabschnitt 24 durchgreift. Der Hohlraum 49 erstreckt sich, wie in Figur 4 dargestellt, über die gesamte Länge der Nockenwelle 6, 7, wobei deren der Phasenstelleinrichtung 12 abgewandte Seite geschlossen ausgebildet und durch den Druckmittelverteiler 13 in der anderen Richtung begrenzt ist. Dabei dichtet der Druckmittelverteiler 13 den Hohlraum 49, abgesehen von dem zweiten Druckmittelkanal 48, nach außen ab. Die Nockenwelle 6, 7 ist mittels eines oder mehreren Nockenwellenlagem 50 drehbar in dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1 gelagert. Im Bereich jedes dieser Nockenwellenlager 50 ist zumindest eine, vorteilhafterweise mehrere, radiale Öffnungen 51 vorgesehen, die einerseits mit dem Hohlraum 49 und andererseits mit dem der Lagerfläche des Nockenwellenlagers 50 kommunizieren. Somit wird den Nockenwellenlagem 50 über den Druckmitteldrehübertrager 39, die Öffnungen 38, den ersten Druckmittelkanal 41, den Radialöffnungen 42, dem zweiten Druckmittelkanal 48, den Hohlraum 49 und den radialen Öffnungen 51 Schmiermittel zugeführt. Des Weiteren ist ein Filterelement 54 vorgesehen, welches den Druckmittel- /Schmiermittelstrom zu den Nockenwellenlagern und der Phasenstelleinrichtung 12 von Verunreinigungen befreit. In der dargestellten Ausführungsform ist das Filterelement 54 als Ringfilter ausgebildet.
Um eine hohe Ansprechgeschwindigkeit und eine hohe Verstellgeschwindigkeit der Phasenstelleinrichtung 12 zu gewährleisten, ist es erforderlich einen hohen Volumenstrom zu der Phasenstelleinrichtung 12 zu ermöglichen. Gleichzeitig ist es vorteilhaft den Volumenstrom zu den Nockenwellenlagern 50 auf ein deren Funktionsfähigkeit gewährleistendes Minimum zu begrenzen. Dadurch kann der benötigte Volumenstrom, der über den Druckmitteldrehübertrager 39 bereitgestellt werden muss, gesenkt werden, wobei gleichzeige eine hohe Ansprech- und Verstellgeschwindigkeit der Phasenstelleinrichtung 12 gewährleistet wird. Zu diesem Zweck ist innerhalb des zweiten Druckmittelkanals 48 eine Drossel 52 vorgesehen, die den Druckmittelstrom von dem Druckmitteldrehübertrager 39 zu den Lagerflächen der Nockenwellenlagern 50 begrenzt, ohne den Druckmittelstrom zu der Phasenstelleinrichtung 12 zu behindern. In der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist die Drossel 52 separat zu dem Druckmittelverteiler 13 ausgebildet und ortsfest in dem zweiten Druckmittelkanal 48, beispielsweise durch eine form-, stoff- oder kraftschlüssige Verbindung, befestigt. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen der Durchmesser des zweiten Druckmittelkanals 48 derart ausgebildet ist, dass durch diesen die Drosselfunktion hervorgerufen wird (Figur 2) oder in denen die Drossel 52 an dem Druckmittelverteiler 13 ausgebildet ist. In allen Fällen ist die minimale Durchflussfläche des zweiten Druckmittelkanals 48 kleiner ausgebildet, als die minimale Durchflussfläche zwischen dem Druckmitteldrehübertrager 39 und den Druckkammern 30, 31.
Figur 5 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung 11, die im Wesentlichen identisch zu den ersten beiden Ausführungsformen ausgebildet ist. Im Unterschied zu den ersten beiden Ausführungsformen ist der zweite Druckmittelkanal 48 an der Grenzfläche zwischen der Innenmantelfläche der Nockenwelle 6, 7 und der Außenmantelfläche des Druckmittelverteilers 13 ausgebildet. Zu diesem Zweck ist ein eine Längsnut 53 vorgesehen, die einerseits mit dem Hohlraum 49 und andererseits mit dem ersten Druckmittelkanal 41 kommuniziert. Die Längsnut 53 kann zum Beispiel an der Innenmantelfläche der Nockenwelle 6, 7 oder der Außenmantelfläche des Druckmittelverteilers 13 ausgebildet sein. In jedem Fall wird somit der zweite Druckmittelkanal 48 von dem Druckmittelverteiler 13 teilweise begrenzt. Auch in dieser Ausführungsform ist vorgesehen, den Druckmittelstrom zu den Nockenwellenlagern 50 zu drosseln. Dies kann beispielsweise, wie in Figur 5 dargestellt über eine geeignete Auslegung des Querschnitts der Längsnut 53 erreicht werden. Dabei kann die Längsnut 53 einen konstant geringen Querschnitt oder eine lokale Drosselstelle aufweisen.
Mittels der Erfindung können eine oder mehrere von dem Druckmitteldrehübertrager 39 separate Nockenwellenlager 50 mit Schmiermittel versorgt werden. Somit können die sonst in dem Zylinderkopf üblichen Strukturen zur Schmiermittelversorgung jedes einzelnen Nockenwellenlagers 50 entfallen, wodurch die Komplexität und die Kosten des Zylinderkopfes gesenkt werden. Durch die Druckmittelversorgung aller Nockenwellenlager 50 über den Hohlraum 49 der Nockenwelle 6, 7 ist nur eine Druckmittelzuführung zu der Nockenwelle 6, 7 notwendig, über die gleichzeitig die Phasenstelleinrichtung 12 versorgt wird. Die Ausbildung des zweiten Druckmittelkanals 48 durch den Druckmittelverteiler 13 verringert die Kosten und die Komplexität der Vorrichtung 11 deutlich. Somit kann die Versorgung der Phasenstelleinrichtung 12 und der Nockenwellenlagern 50 mittels eines einzigen Bauteils realisiert werden, wodurch der Montageaufwand beträchtlich sinkt.

Bezugszeichen

1: Brennkraftmaschine
2: Kurbelwelle
3: Kolben
4: Zylinder
5: Zugmitteltrieb
6: Einlassnockenwelle
7: Auslassnockenwelle
8: Nocken
9: Einlassgaswechselventil
10: Auslassgaswechselventil
11: Vorrichtung
12: Phasenstelleinrichtung
13: Druckmittelverteiler
14: Antriebselement
15: Gehäuse
16: Abtriebselement
16a: Zentralöffnung
17: Seitendeckel
18: Seitendeckel
19: Nabenelement
20: Flügel
21: Umfangswand
22: Vorsprung
23: Kettenrad
24: Gewindeabschnitt
25: Gewindeabschnitt
26: Axialöffnung
27: Schraube
28: Druckraum
29: Begrenzungswand
30: erste Druckkammer
31: zweite Druckkammer
32: Frühanschlag
33: Spätanschlag
34: Steuerventil
35: Ventilgehäuse
36: Steuerkolben
37: Aufnahme
38: Öffnungen
39: Druckmitteldrehübertrager
40: Druckmittelpfad
41: erster Druckmittelkanal
42: Radialöffnungen
43: Rückschlagventil
44: axialer Kanal
45: erste Druckmittelleitung
46: zweite Druckmittelleitung
47: Stelleinheit
48: zweiter Druckmittelkanal
49: Hohlraum
50: Nockenwellenlager
51: radiale Öffnung
52: Drossel
53: Längsnut
54: Filterelement
A: erster Arbeitsanschluss
B: zweiter Arbeitsanschluss
P: Zulaufanschluss T Ablaufanschluss

Claims

Vorrichtung (11) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1) mit
- einer hydraulischen Phasenstelleinrichtung (12), einer Nockenwelle (6, 7) und einem Druckmittelverteiler (13),

- wobei die Phasenstelleinrichtung (12) in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) bringbar ist und drehfest mit der Nockenwelle (6, 7) verbunden ist,

- wobei eine Phasenlage der Nockenwelle (6, 7) relativ zur Kurbelwelle (2) mittels der Phasenstelleinrichtung (12) variabel einstellbar ist,

- wobei das Innere der Nockenwelle (6, 7) einen Hohlraum (49) aufweist, der mit einem oder mehreren Nockenwellenlagern (50), die separat zu einem Druckmitteldrehübertrager (39) ausgebildet sind, kommuniziert,

- wobei der Druckmittelverteiler (13) in einem Aufnahmebereich (37) der Nockenwelle (6, 7) angeordnet ist,

- wobei die Nockenwelle (6, 7) im Bereich des Druckmittelverteilers (13) eine Öffnung (38) aufweist, die einerseits mit dem Inneren der Nockenwelle (6, 7) und andererseits mit dem Druckmitteldrehübertrager (39) kommuniziert,

- wobei innerhalb der Nockenwelle (6, 7) ein Druckmittelpfad (40) ausgebildet ist, der einerseits mit der Öffnung (38) und andererseits mit der hydraulischen Phasenstelleinrichtung (12) kommuniziert,

- dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Druckmittelkanal (48) vorgesehen ist, der einerseits mit der Öffnung (38) und andererseits mit dem Hohlraum (49) kommuniziert,

- wobei der zweite Druckmittelkanal (48) zumindest teilweise von dem Druckmittelverteiler (13) ausgebildet ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelverteiler (13) mit einem Gewindeabschnitt (24) versehen ist, mittels dem die Phasenstelleinrichtung (12) an der Nockenwelle (6, 7) befestigbar ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelverteiler (13) ein Steuerventil (34) aufweist, mittels dem die Phasenstelleinrichtung (12) mit Druckmittel versorgbar ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelverteiler (13) eine Zentralöffnung (16a) der Phasenstelleinrichtung (12) durchgreift.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Durchflussfläche des zweiten Druckmittelkanals (48) kleiner ausgeführt ist, als eine minimale Durchflussfläche des Druckmittelpfads (40) zwischen der Öffnung (38) und der Phasenstelleinrichtung (12).
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckmittelkanal (48) innerhalb des Druckmittelverteilers (13) ausgebildet ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckmittelkanal (48) an einer Grenzfläche zwischen dem Hohlraum (49) und dem Druckmittelverteiler (13) ausgebildet ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckmittelkanal (48) als Längsnut (53) an einer Außenmantelfläche des Druckmittelverteilers (13) ausgebildet ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckmittelkanal (48) als Längsnut (53) an einer Innenmantelfläche der Nockenwelle (6, 7) im Bereich des Druckmittelverteilers (13) ausgebildet ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckmittelkanal (48) eine Drossel (52) aufweist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (52) mittels eines separaten Bauteils realisiert ist, welches in dem zweiten Druckmittelkanal (48) angeordnet ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmitteldrehübertrager (39) als Nockenwellenlager (50) ausgebildet ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelpfad (40) zumindest teilweise durch den Druckmittelverteiler (13) ausgebildet ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Druckmittelkanal (48) ein Filterelement (54) angeordnet ist.