WO1994010429A1 - Verfahren zur ansteuerung einer einrichtung zum relativen verdrehen einer welle und einrichtung zum relativen verdrehen der welle einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur ansteuerung einer einrichtung zum relativen verdrehen einer welle und einrichtung zum relativen verdrehen der welle einer brennkraftmaschine Download PDF

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pressure
control
control valve
camshaft
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Gerhard Geyer
Johann Mendle
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y10T74/2101—Cams
    • Y10T74/2102—Adjustable

Definitions

  • the invention is based on a method for controlling a device for the relative rotation of a shaft and a device for the relative rotation of the camshaft of an internal combustion engine with respect to the drive wheel of the same which is arranged rotatably on the camshaft.
  • a piston-cylinder device is acted upon by a control valve, and the piston displaces a coupling member which is mounted in a recess in the camshaft.
  • the coupling element which is in engagement with the camshaft, there are spur and helical gears, which turn the camshaft relative to the drive wheel when the adjusting piston is moved.
  • a hydrostatic pump driven by the camshaft supplies the pressure medium required to adjust the actuating piston.
  • the actuating piston is pressurized on two sides, one side always being pressurized by the pressure generated by the pump.
  • the pressure on the other piston side is changed by the control valve by reducing the pressure or by allowing pressure medium to flow away as a function of certain control variables (control).
  • the inventive method for controlling a device for the relative rotation of a shaft according to the preamble of claim 1 has the advantage that a very fast and energetically favorable mode of operation is possible. With such a method, a device for the relative rotation of the shaft of an internal combustion engine can be operated in a particularly advantageous manner, as described in claims 8 to 20.
  • the device according to the invention for the relative rotation of the camshaft of an internal combustion engine according to the preamble of claim 8 has the advantage that it is simple in design and also particularly compact. It is characterized above all by a very low energy requirement.
  • the oil loss is limited to leakage losses since the oil quantities to be displaced from the signal box are sucked in again by the pump.
  • the adjusting element is hydraulically blocked in the rest position via the control valve; no control deviation is forced.
  • the energy consumption in this embodiment is particularly low, since energy is only consumed during the adjustment.
  • the entire pump revolution is used for conveying and adjusting independently of the pumping pump working space (individual pump) that is being conveyed.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a camshaft locking device, in FIG. 2 a section along II-II according to FIG. 1, in FIG. 3 a section along III-III according to FIG. 1, in FIGS. 4 to 7 (in each case a to e) Working diagrams of the pumps used in the device and associated valve controls ...
  • 10A denotes the end part of the camshaft 10 of an internal combustion engine.
  • the longitudinal bore 11 is connected to the pressure oil supply to the internal combustion engine of a motor vehicle.
  • a cylindrical valve housing 13A of a control valve 13 is immersed in the depression 12, in which a slide bore 14 is formed, which in turn receives a control slide 15. The further construction of the valve was discussed later.
  • a disk 16 Connected to the camshaft 10 or the flange 10B and seated on the valve housing 1A there is a disk 16, an impeller designed as a rotary piston actuator 17 with the vanes 18, 19, 20 (see FIG. 2) and a hollow cylindrical pump housing 21A of a pump 21.
  • the diameter of the disk 16 corresponds approximately to that of the flange 10B, while that of the rotary piston actuator 17 is smaller.
  • the end face of the pump piston facing the rotary piston actuator 17 The housing 21A is flanged outwards in the manner of a flange, its diameter corresponds approximately to that of the disk 16.
  • the pump housing 21A, the rotary piston actuator 17 and the disk 16 are clamped together in a torque-proof manner by four screws 22 and connected to the flange 10B of the camshaft 10 .
  • These screws 22 and the associated bores 22A start from a cylindrical recess 23 which is provided in the end face of the pump housing 21A facing away from the rotary piston actuator 17.
  • the bores 22A extend into the flange 10B of the camshaft 10.
  • the rotary piston actuator 17 is encompassed by a drive wheel 24 designed as a gearwheel.
  • This has a cylindrical depression 24A or 24B on its end faces for receiving the flange-like end face of the pump housing 21A or the disk 16.
  • the drive wheel 24 drives the camshaft 10 and the pump housing 21A (rotor of the pump 21 ) on.
  • the vanes 18 to 20 of the rotary piston actuator 17 lie in corresponding recesses 25 to 27 of the drive wheel 24, which can be seen in FIG. 2, and can be rotated there by an angle of approximately 25 ° relative to the drive wheel 24.
  • sealing rollers 28 are used, which are pressed by leaf springs 29 against the outer surface of the wings or against the inside of the drive wheel 24.
  • These sealing rollers 28 and leaf springs 29 lie in axial grooves 30, which are each installed in the rotary piston actuator 17 and in the drive wheel 24.
  • the axial grooves 30 are each arranged approximately in the middle between two vanes 18 to 20 in the rotary piston actuator 17 or in the middle of a recess 25 to 27.
  • Pressure spaces 25A to 27A or 25B to 27B are delimited between the sealing rollers 28 arranged in the vanes 18 to 20 of the rotary piston actuator 17 and the sealing rollers 28 arranged in the recesses 25 to 27 of the drive wheel 24.
  • the Pressure spaces 25A to 27A lie in the direction of illustration selected in FIG. 2 and viewed clockwise behind the sealing rollers 28 in the corresponding recess 25 to 27, the pressure spaces 25B to 27B in front of them.
  • the rotary piston actuator 17 is penetrated by a plurality of bores 34 to 39, which are connected on the one hand to one of the pressure chambers 25A to 27A or 25B to 27B and on the other hand to annular grooves 31, 32 on the outer circumference of the cylindrical valve housing 13A.
  • the bores 34, 36 and 38 each open into the annular groove 31 on the left in FIG. 1, the bores 35, 37 and 39 correspondingly into the right annular groove 32.
  • these bores are the Pressure chambers 25A to 27A or 25B or 27B are acted upon or relieved, so that the rotary piston actuator 17 carries out a rotational movement either clockwise or counterclockwise.
  • the camshaft 10 is set to the “early” or “late” setting of the valves of the internal combustion engine, ie. H. there is a "phase” adjustment of the camshaft relative to the drive wheel 24 or the crankshaft.
  • Two radial bores 41 and 42 penetrate through the cylindrical valve housing 13A of the control valve 13 and start from the annular grooves 31 and 32.
  • the radial bore 42 extends from the annular groove 32 and opens into the slide bore 14, while the radial bore 41 extends from the annular groove 31 and opens into a control annular groove 43 surrounding the slide bore 14.
  • two further annular grooves 45, 46 are formed on the outer circumference of the valve housing 13A. From the - right in Figure 1 - annular groove 46 extends from a radial bore 47, which in a second control ring groove 48 on the Slider bore 14 penetrates.
  • An oblique bore 49 extends from the (left) annular groove 45, which penetrates into a blind bore 50, which in turn runs parallel to the slide bore 14 and extends from the right side of the valve housing 13A or the depression 12.
  • a check valve 51 is formed, which is able to open in the direction of a pressure medium flow in the direction from a chamber 52 to the oblique bore 49.
  • This chamber 52 is formed between the valve housing 13A and the bottom of the recess 12.
  • the blind bore 50 is penetrated by a radial bore 53, which likewise opens out on the slide bore 14 and which is covered by a sleeve 54 on the outer circumference of the valve housing 13A. This is arranged in the region of the hollow cylindrical pump housing 21A between the latter and the valve housing 13A and is firmly connected to the pump housing 21A.
  • the valve housing 13A is non-rotatably connected to the rotary piston actuator 17, e.g. through an interference fit.
  • the sleeve 54 and the pump housing 21a fixedly connected to it are fixed in the axial direction by means of a securing ring 56 attached to the outer circumference of the valve housing 13A, which is inserted into an annular groove 58.
  • the sleeve 54 thus bears on one end face of the rotary piston actuator 17 and with its other end face on the locking ring 56.
  • a further securing ring 57 is attached to the outer circumference of the valve housing 13a, which rests on the disk 16 and secures it and the rotary piston actuator 17 against displacement before it is attached to the camshaft 10.
  • a cylindrical depression 61 is made in the end face of the valve housing 13A, from which the slide bore 14 extends.
  • An axial bore 63 extends from the bottom 62 of the slide bore 14 and opens into the chamber 52.
  • a check valve 64 is arranged in this axial bore 63 and can open when the pressure medium flows from the chamber 52 to the slide bore 14.
  • the slide 15 is guided in a sliding manner in the slide bore 14. This protrudes with its one end face into the depression 61 and is provided there with an actuating ball 66.
  • Two control ring grooves 67 and 68 are formed on the outer circumference of the slide 15. The control ring groove 67 - on the left in FIG.
  • FIG. 3 in particular, four radially extending, continuous bores 74 to 77 are formed in the pump housing 21A, each of which is offset by 90 ° and in each of which a ball piston 78 to 81 is guided. These lie on the outside against a cam ring 82, which is arranged in a pump cover 83 closing the pump housing 21, and whose cam curve is circular and runs eccentrically with respect to the longitudinal axis of the camshaft 10.
  • the pump cover 83 and with it the cam ring 82 are fixed, while the pump housing 21A rotates with the camshaft 10 - as already mentioned at the beginning.
  • the pump cover 83 is connected to the surroundings or the installation space in a suitable manner. A simple claw coupling can be used for this purpose.
  • the drive torque that builds up during operation can then be supported, for example, on the engine front cover of the internal combustion engine.
  • an end cover 84 is fastened, through the central opening 84A of which the electromagnet 72 protrudes.
  • the pump described is a double pump, that is to say two pistons which are adjacent to one another and offset by 90 ° to one another, but with their axes lying in the same plane, with their corresponding bores form the two pump elements.
  • the sleeve 54 is penetrated by four pressure medium openings, of which the two pressure medium openings 87 and 88 can be seen in FIGS. 1 and 3.
  • the two pressure medium openings 85 and 86 are offset in the axial direction with respect to the pressure medium openings 87 and 88 and are shown schematically in FIG. 3.
  • These pressure medium openings 85 to 88 serve as input and.
  • the pressure medium openings 85 and 86 connect the bores 74 and 75 to the (right) annular groove 46 and the pressure medium openings 87 and 88 connect the other two bores 76 or 77 with the (left) annular groove 45 of the control valve 13.
  • the electromagnet 72 In its switching position shown in FIG. 1, the electromagnet 72 has current flowing through it, ie the plunger 72A moves the slide 15 from its (left) neutral position I to its (right) switching position II against the action of the compression spring 71.
  • the control ring groove 67 in the control slide 15 and the second control ring groove 48 are connected to one another on the slide bore 14.
  • the control ring groove 68 of the control slide 15 and the control ring groove 43 of the slide bore 14 are connected to one another.
  • the bores 76 and 77 in the pump housing 21 are connected to the annular groove 45 via the pressure medium openings 87 and 88 and to the blind bore 50 via the bore 49.
  • the slide 15 When the electromagnet 72 is not energized, the slide 15 is moved into its (left) neutral position by the action of the compression spring 71. In this neutral position, the control groove 43 is closed on one side by the control slide 15. At the same time, the control ring groove 67 of the control slide 15 is closed on one side by the wall of the slide bore 14. The pressure spaces 25A to 27A and 25B to 27B are thus also closed on one side.
  • the second control ring groove 48 on the slide bore 14 and the control ring groove 68 of the control slide 15 are connected to one another.
  • the two bores 74 and 75 in the pump housing 21A and the bores 76 and 77 are each connected to one another or all four bores 74 to 77 are short-circuited via the two control ring grooves 48 and 68.
  • the latter are supported the lifting ring 82 attached in the fixed pump cover 83, so that they perform an upward and downward movement (suction and pressure stroke).
  • the bores 76 and 77 can be released from the chamber 52 via the longitudinal bore 11 through the non-return valve 51
  • Camshaft 10 can be supplied with pressure medium.
  • this check valve 51 closes.
  • the other two bores 74 and 75 can be filled with pressure medium via the check valve 64 which opens in the suction stroke (in the switching position II of the control slide 15 and the control valve 13 ). If the control valve 13 (control slide 15) is in its neutral position I, as already mentioned, the four bores 74 to 77 are short-circuited. Then essentially only a pressure-free pumping of the pressure medium between these four bores takes place. Pressure check losses due to leakage losses can also be compensated for in this neutral position I of the control slide 15 via the check valve 51.
  • FIG. 4a shows the flow pattern of the four individual pumps Ia, Ib, Ha, Ilb, which are formed by the bores 74 to 77 together with the ball pistons 78 to 81.
  • the two individual pumps Ia and Ib are formed by the bores 74 and 75 together with the ball pistons 78 and 79, are constantly connected to each other and act on the pressure chambers 25B to 27B.
  • the two too Individual pumps Ha and Ilb which are constantly connected to one another are formed accordingly by the two other bores 76 and 77 together with the ball pistons 80 and 81 and act on the pressure chambers 25A to 27A.
  • the flow pattern is shown over one revolution (360 °) of the pump housing 21A and begins at the zero crossing of the volume flow of the individual pump Ia, ie. H. at the top dead center of the ball piston 78.
  • the three other individual pumps Ib, Ha, Ilb are each out of phase by 90 °, i. H. According to the direction of rotation shown in FIG. 3, the single pump 1b performs a suction stroke, the single pump Ha is at bottom dead center and the single pump 11b performs a pressure stroke.
  • the rotary piston actuator 17 In order to bring the camshaft 10 into an "early" rotational position, ie in order to achieve early valve actuation, the rotary piston actuator 17 must be rotated with respect to the drive wheel 24 in the direction of rotation (here clockwise). For this purpose, the pressure in the pressure spaces 25B to 27B must be greater than that in the pressure spaces 25A to 27A. With the same pressure surfaces, the relative rotation of the rotary piston actuator 17 then results. For this purpose, the control valve 13 (shown schematically in FIG.
  • This is activated for an adjustment of the camshaft to an "early" rotational position, ie energized when the sum of the volume flows of the individual pumps Ia and Ib becomes positive, ie when the volume flow ejected outweighs the suctioned volume flow.
  • This control therefore begins at an angle of rotation of the individual pump Ia of 45 °.
  • the ejected volume of the individual pump Ia is equal to the suctioned volume of the individual pump Ib.
  • the suction volume of the single pump Ha and the pressure volume of the single pump Ilb also add up to zero in this phase of rotation.
  • the control of the electromagnet 72 via the control device 73 is maintained over the pressure phase of both individual pumps Ia and Ib (from the angle of rotation 90 ° to 180 ° of the individual pump Ia) and continues until the sum of the volume flows becomes negative.
  • This negative total volume flow begins at an angle of rotation of the individual pump Ia of 225 °. After this angle of rotation, the suctioned volume of the individual pump Ia is greater than the expelled volume of the individual pump Ib.
  • the total volume flow of the individual pumps Ha and Ilb is negative over this entire rotation range (45 ° to 225 °).
  • the control valve 13 By actuating the electromagnet 72, the control valve 13 is brought into its switching position II, so that the pressure volume 25B to 27B are acted upon by the total volume flow of the individual pumps Ia and Ib. At the same time, the pressure chambers 25A to 27A are connected to the individual pumps Ha and Ilb. However, their total volume flow is negative, i.e. pressure medium is drawn in.
  • the rotary piston actuator 17 is accordingly rotated clockwise relative to the drive wheel 24, i.e. towards the "early" rotational position of the camshaft 10.
  • the pressure spaces 25A to 27A are pressurized accordingly.
  • the electromagnet 72 is controlled by the control unit 73 when the total volume flow of the two individual pumps Ha and Ilb is greater than that of the individual pumps Ia and Ib. This is the case when the angle of rotation of the individual pump Ia is between 225 ° and 405 ° or 45 °.
  • the control of the electromagnet 72 takes place via the control unit 73.
  • this signal or this control can take place in several cycles arranged one behind the other, each in the assigned angular range. It is also possible, in the case of relatively small adjustment ranges or correction ranges, to generate this signal or this control only over a partial range of the maximum possible angular range.
  • the adjustment of the camshaft 10 in the direction of the "late” rotational position is supported in the operating state by a retroactive torque that results from the cam actuation.
  • the camshaft can be adjusted in the "late” rotational position solely on the basis of this retroactive torque.
  • the effect of this restoring torque results in low leakage losses in the operating state luste of the rotary leaf actuator 17 so that it is rotated accordingly.
  • the electromagnet 72 - as shown in FIG. 4e by way of example - is generally activated in the early adjustment phase (angular range between 45 ° and 225 ° of the individual pump 1a) by means of short switching signals.
  • the rotary piston actuator 17 is thus tracked.
  • control valve is designed - as described in the exemplary embodiment above - in such a way that in its neutral position I the pressure chambers are closed on one side. As described above, the rotary piston actuator is thus hydraulically blocked except for the effects of any leakage losses.
  • the so-called “early pump” (single pump Ic) is connected to those pressure chambers which, when the pressure is applied positively, cause the camshaft 10 to be adjusted early (e.g. pressure chambers 25B to 27B), the so-called “Late pump” (single pump IIc) with the pressure chambers, which bring about the late adjustment when positive pressure is applied (eg the pressure chambers 25A to 27A).
  • the volume flow profiles of the two individual pumps Ic and IIc are shown in FIG. 5a, the solid line showing the volume flow profile of the individual pump Ic ("early pump”) and the dashed line the volume flow profile of the individual pump IIc ("late pump”).
  • the actuation of the electromagnet 72 and thus of the control valve 13 is shown in the four switch positions below.
  • the first actuation of the electromagnet shown in FIG. 5b means early adjustment
  • the second actuation shown in FIG. 5c leads to a late adjustment (without leakage).
  • the corresponding pressure chambers e.g. 25B to 27B
  • the other pressure chambers e.g.
  • the electromagnet 72 must be actuated at the times indicated in the diagram, depending on the direction of adjustment, that is, if the individual pump Ic is actuated in the angular range from 0 ° to 180 °, the early adjustment takes place, in the case of actuation in the range of 180 ° to 360 ° there is a late adjustment.
  • the angular range is determined so that the angle 0 ° corresponds to the top dead center of the individual pump Ic. This angle thus corresponds to the beginning of the pressure phase of this single pump Ic. If the electromagnet 72 is not energized (neutral position I of the control valve 13, FIG. 5d), no adjustment takes place, the pumps are short-circuited and fill each other without power consumption (apart from friction and leakage losses).
  • the electromagnet 72 (control valve 13) is controlled with short control pulses with the phase which counteracts the control deviation (generally in the early adjustment phase).
  • the leakage quantities that occur are tracked by the two check valves 51, 64 from the engine oil circuit (FIG. 5e).
  • Stroke generation also take place via an elliptical stroke ring, which generates one double stroke of each individual pump per revolution for each piston.
  • the individual pumps which are each offset by 180 °, are combined. Two individual pumps arranged offset by 180 ° then act as "early pumps”, the other two individual pumps act as "late pumps”.
  • the control takes place analogously to the circuit diagram explained in FIGS. 5a to 5e.
  • a fundamental advantage of the devices described above for the relative rotation of the camshaft of an internal combustion engine is the very low energy requirement in comparison to other hydraulic solutions which operate according to the control principle. Energy is only absorbed during the adjustment.
  • a significant noise advantage can be expected since the pistons or ball pistons are in constant contact with the stroke curve.
  • the oil consumption or the oil losses in such a device are limited to leakage losses, since the oil quantities to be displaced from the rotary piston actuator are sucked in again by the individual pumps.
  • the rotary piston actuator is hydraulically blocked in the rest position (when the electromagnet is not activated, neutral position I of the control valve), and no control deviation is "forced".
  • pump 21 described under a) with two individual pumps Ic and IIc a very simple construction of the pump is provided by two diametrically opposed cylinder bores.
  • the pump 21 shown in FIGS. 1 to 3 has a delivery volume increased by a factor of 1 with the same dimensions of the individual pumps and with a simple contour of the cam ring.
  • the delivery volume is increased by a factor of 4, and a camshaft end free of lateral force is obtained by balancing the diametrically acting pump forces.
  • the configuration described under c) has a delivery volume increased by a factor of 2 compared to that described under a) and also a camshaft end free of lateral force.
  • the phase and direction-dependent assignment required for a defined adjustment is carried out via the control valve 13 '.
  • the control valve 13 ' is also designed as a 4/2-way valve, its control slide 15' can be switched from its neutral position I to the switching position II against the action of a compression spring 71 by the electromagnet 72.
  • the control slide 15 ' is designed such that the connections a and d or the connections b and c are connected from the four connections ad in the neutral position I. In switch position II, however, the connections a and c and the connections b and d are connected to one another.
  • the connection c is connected to the pressure chambers (for example 25B to 27B) of the rotary piston actuator 17, which bring about an early adjustment of the camshaft when the pressure is applied positively.
  • the connection d is connected to the other pressure chambers (eg 25A to 27A) of the rotary lobe actuator, which cause the camshaft to be retarded when the pressure is applied positively.
  • the pump is composed of two individual pumps purple and IVa.
  • the electromagnet 72 is activated in the purple in the pressure phase of the individual pump (0 ° to 180 °). In this phase, the other individual pump IVa is in its suction phase.
  • the control valve 13 ' is brought into its switching position II. In this switch position II, the single pump is purple via connection a of Control valve 13 'with its connection c and thereby connected to the pressure chambers to be acted upon for an early adjustment (for example 25B to 27B).
  • the individual pump IVa is connected to the other pressure chambers (25A to 27A) via the connections b and d of the control valve 13 '.
  • the solenoid 72 is actuated in exactly the opposite way, i.e. the electromagnet 72 is switched off in the purple in the pressure phase of the individual pump, and purple is supplied with current in the suction phase of the individual pump.
  • the actuation of the electromagnet 72 is selected such that the rotary piston actuator oscillates around the desired position.
  • the electromagnet can be controlled as shown in FIGS. 6d and 6e.
  • the holding phase of the rotary piston actuator or the camshaft is achieved by one control pulse per complete angular range (0 ° to 360 °).
  • the control takes place in the angular range between 90 ° and 270 °.
  • the electromagnet 72 is switched off.
  • large control deviations are caused by such a control of the electromagnet.
  • the electromagnet 72 - as illustrated in FIG. 6e - can be controlled with short control pulses. Thereby, several control pulses distributed over an entire revolution of a single pump are given to the electromagnet 72, so that the control deviations of the camshaft are counteracted.
  • the timing and duration of the individual control pulses are advantageously applied such that they are the same in the pressure phase and suction phase of a single pump.
  • FIG. 7a The flow rate of such a pump composed of four individual pumps is shown in FIG 7a.
  • the two individual pumps IHb and HIc are connected to the connection a of the control valve 13 ', the other two individual pumps IVb and IVc accordingly to the connection b.
  • the actuation of the electromagnet 72 is shown in FIGS. 7b to 7e, FIG. 7b showing the actuation required for early adjustment.
  • FIG. 7c shows a control for a late adjustment of the camshaft
  • FIGS. 7d and 7e show the controls of the electromagnet 72 in the holding phase.
  • the electromagnet 72 is actuated in the angular range between 45 ° and 225 °.
  • the electromagnet 72 is disconnected from the current over the angular range from 225 ° to 405 ° or 45 °.
  • the single pump IHb is in its pressure phase, and the single pump HIc connected to it is in its suction phase.
  • the suction volume of the single pump HIc and the pressure volume of the single pump IHb add up to zero at this moment.
  • the control is selected so that, analogous to that described in FIG.
  • the control takes place as long as the total volume flow of the individual pumps IHb and HIc is positive and at the same time the total volume flow of the individual pumps IVb and IVc is negative. If the signs of the total volume flows of the two individual pumps connected to each other are reversed (at a rotation angle of 225 ° of the individual pump IHb), the electromagnet 72 is switched off so that the control valve 13 'is moved into its neutral position I. In this neutral position I, the assignment to the individual pressure chambers is changed, as described above, so that an adjustment continues.
  • the solenoid is actuated in exactly the opposite manner, i.e. it is de-energized in the angular range between 45 ° and 225 ° and is controlled in the angular range between 225 ° and 405 ° or 45 °.
  • the control can take place in such a way that the correction of the control deviation goes beyond the target position, a "pendulum position" being set which fluctuates around this target value in a narrow range.
  • a "pendulum position” being set which fluctuates around this target value in a narrow range.
  • the last-described exemplary embodiments of the device for adjusting a camshaft with alternating assignment of the individual pumps to the pressure chambers has the advantage that the entire pump revolution for delivery and adjustment is independent of the individual pump which delivers it. In this way, with the same dimensions compared to the designs shown in FIGS. 1 to 5, adjustment which is faster by a factor of 2 can be achieved. The control deviation around the target position can be kept small with a fast electromagnet.
  • the solenoid 72 is also controlled here by an electronic control unit, which detects the actual phase position of the camshaft via angle sensors, compares it with the desired value and generates a cyclically assigned clock signal taking into account the current pump position.
  • the oil is supplied through the longitudinal bore 11 in the center of the camshaft and the check valve 64.
  • the desired retardation when the solenoid valve is de-energized can be achieved by leakage due to the torque being passed through and additionally by way of engine oil pressure supplied to the late side by a check valve 51.
  • the entire adjustment device consisting of the interlocking (rotary piston actuator), pump and control valve with electromagnet is compact as a pre-assembled unit and only has interfaces: the screwing and centering on the camshaft;
  • the pump stroke curve (stroke ring) is supported by a simple claw coupling or similar and
  • the described method for controlling the device for rotating the camshaft or for controlling the pressure chambers is not restricted to the rotary piston actuator described here. It is also suitable for a device for adjusting the camshaft with a sliding sleeve or an actuating cylinder. In this case, the pressure spaces acting in opposite directions should advantageously have the same volume.
  • This control method and the described device for rotating a shaft can also be used, for example, in a hydraulically actuated spray adjuster for injection pumps.

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Abstract

Die Einrichtung zum relativen Verdrehen der Welle (10) einer Brennkraftmaschine gegenüber dem drehbar auf der Welle angeordneten Antriebsrad (24) weist eine hydrostatische Pumpe (21) auf, deren Gehäuse (21A) drehfest mit der Nockenwelle (10) verbunden ist. Innerhalb des Antriebsrads (24) bzw. der Pumpe (21) befindet sich ein elektromagnetisch betätigbares Steuerventil (13, 13'), das die Druckmittelverbindungen zwischen der Pumpe und der Stelleinrichtung (Drehkolbensteuerung) (17) steuert, d.h. die Druckräume (25A bis 27A, 25B bis 27B) beaufschlagt bzw. entlastet, wodurch die Nockenwelle entsprechend gegenüber dem Antriebsrad verdreht wird. Der Elektromagnet (72) des Steuerventils (13, 13') wird über ein von Sensoren beeinflusstes Steuergerät (73) betätigt. Die Druckmittelzufuhr zu der Stelleinrichtung erfolgt über eine Bohrung (11) in der Nockenwelle (10). Auf diese Weise erreicht man eine sehr kompakte Verstelleinrichtung für die Nockenwelle.

Description

Verfahren zur Ansteuerung einer Einrichtung zum relativen Verdrehen einer Welle und Einrichtung zum relativen Verdrehen der Welle einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ansteuerung einer Einrichtung zum relativen Verdrehen einer Welle sowie einer Ein¬ richtung zum relativen Verdrehen der Nockenwelle einer Brennkraft¬ maschine gegenüber dem drehbar auf der Nockenwelle angeordneten An¬ triebsrad derselben. Bei derartigen bekannten Einrichtungen und Ver¬ fahren zur Ansteuerung wird über ein Steuerventil eine Kolben-Zylin¬ dereinrichtung beaufschlagt, und der Kolben verschiebt ein Koppel¬ glied, welches in einer Ausnehmung der Nockenwelle gelagert ist. Am Koppelglied, das mit der Nockenwelle in Eingriff steht, befinden sich Gerad- und Schrägverzahnungen, die beim Verschieben des Stell- kolbens die Nockenwelle gegenüber dem Antriebsrad verdrehen. Eine von der Nockenwelle angetriebene hydrostatische Pumpe liefert das für die Verstellung des Stellkolbens nötige Druckmittel. Der Stell¬ kolben wird zweiseitig mit Druck beaufschlagt, wobei eine Seite stets mit dem von der Pumpe erzeugten Druck beaufschlagt wird. Der Druck an der anderen Kolbenseite wird durch das Steuerventil durch Druckminderung bzw. durch das Abströmenlassen von Druckmittel in Ab¬ hängigkeit bestimmter Regelgrößen verändert (Absteuerung) . Ein der- artiges Verfahren und eine derartige Einrichtung sind sehr aufwendig und dadurch auch kompliziert und erfordern vor allem einen hohen Energieaufwand.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung einer Einrichtung zum relativen Verdrehen einer Welle nach der Gattung des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß eine sehr schnelle und energetisch günstige Betriebsweise möglich ist. Mit einem derartigen Verfahren läßt sich in besonders vorteilhafter Weise eine Einrichtung zum re¬ lativen Verdrehen der Welle einer Brennkraftmaschine betreiben, wie sie in den Ansprüchen 8 bis 20 beschrieben ist.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zum relativen Verdrehen der Nocken¬ welle einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 8 hat den Vorteil, daß sie einfach ausgebildet ist und auch besonders kom¬ pakt baut. Sie zeichnet sich vor allem durch einen sehr niedrigen Energiebedarf aus. Der Ölverlust beschränkt sich auf Leckagever¬ luste, da die aus dem Stellwerk zu verdrängenden Ölmengen von der Pumpe wieder angesaugt werden. Das Verstellelement wird in einer be¬ vorzugten Ausführungsform der Erfindung in der Ruhestellung über das Steuerventil hydraulisch blockiert, es wird keine Regelabweichung erzwungen. Die Energieaufnahme bei dieser Ausführungsform ist be¬ sonders gering, da eine Energieaufnahme nur während der Verstellung erfolgt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird auf vorteihafte Weise die gesamte Pumpenumdrehung zur Förderung und Verstellung un¬ abhängig vom jeweils fördernden Pumpenarbeitsraum (Einzelpumpe) ge¬ nutzt.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und der Zeichnung. Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Be¬ schreibung und Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Nockenwellenvers elleinrichtung, in Figur 2 einen Schnitt längs II-II nach Figur 1 , in Figur 3 einen Schnitt längs III-III nach Figur 1 , in den Figuren 4 bis 7 (jeweils a bis e) Arbeitsdiagramme der in der Einrichtung verwendeten Pumpen und dazu¬ gehörige Ventilansteuerungen...
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Zeichnung ist mit 10A das Endteil der Nockenwelle 10 einer Brennkraftmaschine bezeichnet. An der Stirnseite befindet sich ein nach außen gerichteter Flansch 10B mit einer zylindrischen Ver¬ tiefung 12, in die eine die Nockenwelle 10 durchdringende Längsboh¬ rung 11 mündet. Die Längsbohrung 11 ist an die Druckölzufuhr der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges angeschlossen. In die Ver¬ tiefung 12 taucht ein zylindrisches Ventilgehäuse 13A eines Steuer¬ ventils 13 ein, in dem eine Schieberbohrung 14 ausgebildet ist, die wiederum einen Steuerschieber 15 aufnimmt. Auf die weitere Konstruk¬ tion des Ventils ist später eingegangen.
An die Nockenwelle 10 bzw. den Flansch 10B angeschlossen und auf dem Ventilgehäuse 1 A sitzend befinden sich eine Scheibe 16, ein als Drehkolbensteller 17 ausgebildetes Flügelrad mit den Flügeln 18, 19, 20 (siehe Fig. 2) sowie ein hohlzylindrisches Pumpengehäuse 21A einer Pumpe 21. Der Durchmesser der Scheibe 16 entspricht etwa dem des Flansches 10B, während der des Drehkolbenstellers 17 geringer ist. Die dem Drehkolbensteller 17 zugewandte Stirnseite des Pumpen- gehäuses 21A ist flanschartig nach außen erweitert, ihr Durch¬ messer entspricht etwa dem der Scheibe 16. Das Pumpengehäuse 21A, der Drehkolbensteller 17 und die Scheibe 16 sind durch vier Schrau¬ ben 22 drehfest zusammengespannt und mit dem Flansch 10B der Nocken¬ welle 10 verbunden. Diese Schrauben 22 bzw. die dazugehörigen Boh¬ rungen 22A gehen von einer zylindrischen Vertiefung 23 aus, die in der dem Drehkolbensteller 17 abgewandten Stirnseite des Pumpenge¬ häuses 21A angebracht ist. Die Bohrungen 22A reichen bis in den Flansch 10B der Nockenwelle 10.
Der Drehkolbensteller 17 wird von einem als Zahnrad ausgebildeten Antriebrad 24 umfasst. Dieses hat an seinen Stirnseiten jeweils eine zylindrische Einsenkung 24A bzw. 24B zur Aufnahme der flanschartigen Stirnseite des Pumpengehäuses 21A bzw. der Scheibe 16. Das Antriebs¬ rad 24 treibt auf noch zu erläuternde Weise die Nockenwelle 10 und das Pumpengehäuse 21A (Rotor der Pumpe 21) an.
Die Flügel 18 bis 20 des Drehkolbenstellers 17 (Flügelrad) liegen in entsprechenden - in Figur 2 ersichtlichen - Ausnehmungen 25 bis 27 des Antriebsrades 24 und sind dort um einen Winkel von etwa 25° ge¬ genüber dem Antriebsrad 24 verdrehbar. Zur Abdichtung der Flügel 18 bis 20 gegenüber den Ausnehmungen 25 bis 27 dienen Dichtrollen 28, welche durch Blattfedern 29 an die Außenfläche der Flügel bzw. an die Innenseite des Antriebsrades 24 gedrückt werden. Diese Dicht¬ rollen 28 und Blattfedern 29 liegen in Axialnuten 30, die jeweils im Drehkolbensteller 17 bzw. im Antriebsrad 24 angebracht sind. Die Axialnuten 30 sind jeweils etwa in der Mitte zwischen zwei Flügeln 18 bis 20 im Drehkolbensteller 17 bzw. in der Mitte einer Ausnehmung 25 bis 27 angeordnet. Zwischen den in den Flügeln 18 bis 20 des Drehkolbenstellers 17 angeordneten Dichtrollen 28 und den in den Ausnehmungen 25 bis 27 des Antriebsrades 24 angeordneten Dichtrollen 28 werden Druckräume 25A bis 27A bzw. 25B bis 27B begrenzt. Die Druckräume 25A bis 27A liegen bei der in Figur 2 gewählten Dar¬ stellungsrichtung und im Uhrzeigersinn betrachtet hinter den Dicht¬ rollen 28 in der entsprechenden Ausnehmung 25 bis 27, die Druckräume 25B bis 27B davor.
Der Drehkolbensteller 17 wird von mehreren Bohrungen 34 bis 39 durchdrungen, welche einerseits mit jeweils einem der Druckräume 25A bis 27A bzw. 25B bis 27B und andererseits mit Ringnuten 31 , 32 am Außenumfang des zylindrischen Ventilgehäuses 13A verbunden sind. Die Bohrungen 34, 36 und 38 münden jeweils in die - in Figur 1 linke - Ringnut 31 , die Bohrungen 35, 37 und 39 entsprechend in die rechte Ringnut 32. Übe'r diese Bohrungen werden je nach Stellung des Schiebers 15 des Steuerventils 13 die Druckräume 25A bis 27A bzw. 25B bzw. 27B beaufschlagt oder entlastet, so daß der Drehkolben¬ steller 17 eine Rotationsbewegung entweder im Uhrzeiger- oder im Ge¬ genuhrzeigersinn durchführt. Dadurch wird die Nockenwelle 10 auf "Früh"-Einstellung bzw. "Spät"-Einstellung der Ventile der Brenn¬ kraftmaschine eingestellt, d. h. es erfolgt eine "Phasen"-Verstel¬ lung der Nockenwelle relativ zum Antriebsrad 24 bzw. zur Kurbelwelle.
Durch das zylinderförmige Ventilgehäuse 13A des Steuerventils 13 dringen zwei Radialbohrungen 41 und 42, die von den Ringnuten 31 und 32 ausgehen. Die Radialbohrung 42 geht von der Ringnut 32 aus und mündet in die Schieberbohrung 14, während die Radialbohrung 41 von der Ringnut 31 ausgeht und in eine die Schieberbohrung 14 umgebende Steuerringnut 43 mündet. Im Bereich des Pumpengehäuses 21A sind am Außenumfang des Ventilgehäuses 13A zwei weitere Ringnuten 45, 46 ausgebildet. Von der - in Figur 1 rechten - Ringnut 46 geht eine Radialbohrung 47 aus, die in eine zweite Steuerringnut 48 an der Schieberbohrung 14 eindringt. Von der (linken) Ringnut 45 geht eine Schrägbohrung 49 aus, welche in eine Sackbohrung 50 eindringt, die wiederum parallel zur Schieberbohrung 14 verläuft und von der rechten Seite des Ventilgehäuses 13A bzw. der Vertiefung 12 ausgeht. In dieser Sackbohrung 50 ist ein Rückschlagventil 51 ausgebildet, welches sich bei einer Druckmittelströmung in Richtung von einer Kammer 52 hin zur Schrägbohrung 49 zu öffnen vermag. Diese Kammer 52 ist zwischen dem Ventilgehäuse 13A und dem Grund der Vertiefung 12 ausgebildet. Die Sackbohrung 50 ist von einer Radialbohrung 53 durchdrungen, die ebenfalls an der Schieberbohrung 14 mündet und die am Außenumfang des Ventilgehäuses 13A durch eine Hülse 54 verdeckt ist. Diese ist im Bereich des hohlzylindrischen Pumpengehäuses 21A zwischen diesem und dem Ventilgehäuse 13A angeordnet und fest mit dem Pumpengehäuse 21A verbunden.
Das Ventilgehäuse 13A ist drehfest mit dem Drehkolbensteller 17 ver¬ bunden, z.B. durch eine Preßpassung. Durch einen am Außenumfang des Ventilgehäuses 13A angebrachten Sicherungsring 56, der in eine Ring¬ nut 58 eingesetzt ist, wird die Hülse 54 und das damit fest verbun¬ dene Pumpengehäuse 21a in axialer Richtung fixiert. Die Hülse 54 liegt somit an ihrer einen Stirnseite am Drehkolbensteller 17 und mit ihrer anderen Stirnseite am Sicherungsring 56 an. Im Bereich des Flansches 10B der Nockenwelle 10 ist am Außenumfang des Ventilge¬ häuses 13a ein weiterer Sicherungsring 57 angebracht, der an der Scheibe 16 anliegt und diese und den Drehkolbensteller 17 vor dem Anbringen an die Nockenwelle 10 gegen Verschieben sichert.
Im Bereich der Vertiefung 23 im Pumpengehäuse 21A ist in der Stirn¬ seite des Ventilgehäuses 13A eine zylindrische Einsenkung 61 ange¬ bracht, von der die Schieberbohrung 14 ausgeht. Vom Grund 62 der Schieberbohrung 14 geht eine Axialbohrung 63 aus, die in die Kammer 52 mündet. In dieser Axialbohrung 63 ist ein Rückschlagventil 64 an¬ geordnet, das bei einer Druckmittelströmung von der Kammer 52 zur Schieberbohrung 14 zu öffnen vermag. In der Schieberbohrung 14 ist der Schieber 15 dicht gleitend ge¬ führt. Dieser ragt mit seiner einen Stirnseite bis in die Einsenkung 61 und ist dort mit einer Betätigungskugel 66 versehen. Am Außenum¬ fang des Schiebers 15 sind zwei Steuerringnuten 67 und 68 ausgebil¬ det. Die - in Figur 1 linke - Steuerringnut 67 ist mit einer den Schieber 15 radial durchdringenden Bohrung 69 verbunden, in die eine axial verlaufende Sackbohrung 70 mündet, die von der in der Schie¬ berbohrung 14 befindlichen Stirnseite des Schiebers 15 ausgeht. An dieser Stirnseite stützt sich das eine Ende einer Druckfeder 71 ab, deren anderes Ende am Grund 62 der Schieberbohrung 14 anliegt. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Steuerventils 13 liegt an der Führungskugel 66 der Stößel 72A eines Elektromagneten 72 an, mit dem der Schieber 15 gegen die Wirkung der Druckfeder 71 verstellt wird. Dieser Elektromagnet 72 ist achsgleich zur Nockenwelle 10 ange¬ steuert und drehfest angeordnet. Er wird durch ein Steuergerät 73 angesteuert.
Wie insbesondere die Figur 3 zeigt, sind im Pumpengehäuse 21A vier radial verlaufende, durchgehende Bohrungen 74 bis 77 ausgebildet, die jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind und in denen jeweils ein Kugelkolben 78 bis 81 geführt ist. Diese legen sich außen gegen einen Hubring 82, der in einem das Pumpengehäuse 21 verschließenden Pumpendeckel 83 angeordnet ist, und dessen Hubkurve kreisförmig ist und exzentrisch gegenüber der Längsachse der Nockenwelle 10 ver¬ läuft. Der Pumpendeckel 83 und mit ihm der Hubring 82 sind fest¬ stehend, während das Pumpengehäuse 21A mit der Nockenwelle 10 - wie bereits eingangs erwähnt - rotiert. Dazu ist der Pumpendeckel 83 auf geeignete Weise mit der Umgebung bzw. dem Einbauraum verbunden. Dazu kann beispielsweise eine einfache Klauenkupplung dienen. Das sich im Betrieb aufbauende Antriebsmoment kann sich dann beispielsweise am Motorfrontdeckel der Brennkraftmaschine abstützen. An der freien Stirnseite des Pumpendeckels 83 ist ein Abschlußdeekel 84 befestigt, durch dessen Zentralöffnung 84A der Elektromagnet 72 ragt. Bei der beschriebenen Pumpe handelt es sich um eine Doppelpumpe, d.h. jeweils zwei einander benachbarte, um 90° zueinander versetzte, aber mit ihren Achsen in derselben Ebene liegende Kolben mit ihren entsprechenden Bohrungen bilden die beiden Pumpenelemente. Es ist jedoch auch möglich, nur eine Pumpe mit zwei einander gegenüberlie¬ genden Kolben vorzusehen.
Die Hülse 54 wird im Ausführungsbeispiel von vier Druckmittelöff¬ nungen durchdrungen, von denen in Figur 1 und 3 die beiden Druck¬ mittelöffnungen 87 und 88 zu erkennen sind. Die beiden Druckmittel¬ öffnungen 85 und 86 sind in axialer Richtung gegenüber den Druck¬ mittelöffnungen 87 und 88 versetzt und in Figur 3 schematisch darge¬ stellt. Diese Druckmittelöffnungen 85 bis 88 dienen als Ein- u. Aus¬ laßöffnungen der (Pumpen-) Bohrungen 74 bis 77. Die Druckmittel¬ öffnungen 85 bzw. 86 verbinden die Bohrungen 74 bzw. 75 mit der (rechten) Ringnut 46 und die Druckmittelöffnungen 87 bzw. 88 ver¬ binden die beiden anderen Bohrungen 76 bzw. 77 mit der (linken) Ringnut 45 des Steuerventils 13.
Der Elektromagnet 72 ist in seiner in Figur 1 dargestellten Schalt¬ stellung stromdurchflossen, d. h. der Stößel 72A stellt den Schieber 15 gegen die Wirkung der Druckfeder 71 aus seiner (linken) Neutral¬ stellung I in seine (rechte) Schaltstellung II. In dieser Schalt¬ stellung II des Schiebers 15 sind die Steuerringnut 67 im Steuer¬ schieber 15 und die zweite Steuerringnut 48 an der Schieberbohrung 14 miteinander verbunden. Weiterhin sind auch die Steuerringnut 68 des Steuerschiebers 15 und die Steuerringnut 43 der Schieberbohrung 14 miteinander verbunden. Die Bohrungen 76 und 77 im Pumpengehäuse 21 sind über die Druckmittelöffnungen 87 und 88 mit der Ringnut 45 und über die Bohrung 49 mit der Sackbohrung 50 verbunden. Über die Radialbohrung 53 besteht von dieser Sackbohrung 50 eine Verbindung zur Schieberbohrung 14 im Bereich der Steueringnut 68. Von dieser kann Druckmittel über die Steuerringnut 43 und die Radialbohrung 41 in die Ringnut 31 und von dort über die Bohrungen 34, 36 und 38 in die Druckräume 25A, 26A und 27A gelangen. Die anderen Druckräume 25B, 26B und 27B sind über die Bohrungen 35, 37 und 39 mit der Ring¬ nut 32 verbunden. Von dieser führt die Radialbohrung 42 in die Schieberbohrung 14 im Bereich zwischen Grund 62 und dem Ende des Steuerschiebers 15. Über die Sackbohrung 70 im Steuerschieber und über die Bohrung 69 kann Druckmittel in die Steuerringnut 67 ge¬ langen. Diese ist - wie schon beschrieben - mit der zweiten Steuer¬ ringnut 48 verbunden. Von dieser besteht über die Radialbohrung 47 und die Ringnut 46 eine Verbindung zu den Druckmittelöffnungen 85 und 86 und somit zu den Bohrungen 74 und 75.
Bei nicht erregtem Elektromagneten 72 wird der Schieber 15 durch die Wirkung der Druckfeder 71 in seine (linke) Neutralstellung bewegt. In dieser Neutralstellung wird die Steueringnut 43 durch den Steuer¬ schieber 15 einseitig verschlossen. Gleichzeitig ist auch die Steuerringnut 67 des Steuerschiebers 15 durch die Wandung der Schieberbohrung 14 einseitig verschlossen. Die Druckräume 25A bis 27A und 25B bis 27B sind somit ebenfalls einseitig verschlossen. Zusätzlich sind die zweite Steuerringnut 48 an der Schieberbohrung 14 und die Steuerringnut 68 des Steuerschiebers 15 miteinander verbunden. Die beiden Bohrungen 74 und 75 im Pumpengehäuse 21A sowie die Bohrungen 76 und 77 sind damit jeweils untereinander verbunden bzw. alle vier Bohrungen 74 bis 77 sind über die beiden Steuerringnuten 48 und 68 kurzgeschlossen.
Wird im Betrieb der Einrichtung zum relativen Verdrehen der Nocken¬ welle letztere angetrieben, rotiert mit dieser auch das Pumpenge¬ häuse 21A mit den darin angeordneten Bohrungen 74 bis 77 und den entsprechenden Kugelkolben 78 bis 81. Letztere stützen sich an dem im feststehenden Pumpendeckel 83 angebrachten Hubring 82 ab, so daß diese eine Auf- und Abwärtsbewegung (Saug- und Druckhub) aus¬ führen. Bei einem Saughub der Kugelkolben 80 und 81 (Bewegung radial auswärts) und bei dem in Schaltstellung II befindlichen Steuerventil 13 bzw. Steuerschieber 15 können die Bohrungen 76 und 77 über das sich öffnende Rückschlagventil 51 aus der Kammer 52 über die Längs- bohrung 11 in der Nockenwelle 10 mit Druckmittel versorgt werden. Bei einem Druckhub der Kugelkolben 78 und 79 schließt dieses Rück¬ schlagventil 51. Entsprechend können die beiden anderen Bohrungen 74 und 75 über das sich im Saughub öffnende Rückschlagventil 64 mit Druckmittel aufgefüllt werden (bei Schaltstellung II des Steuer¬ schiebers 15 bzw. des Steuerventils 13). Befindet sich das Steuer¬ ventil 13 (Steuerschieber 15) in seiner Neutralstellung I sind - wie bereits angeführt - die vier Bohrungen 74 bis 77 kurzgeschlosen. Da¬ bei erfolgt dann im wesentlichen nur ein druckloses Hin- und Her¬ pumpen des Druckmittels zwischen diesen vier Bohrungen. Über das Rückschlagventil 51 können aber auch in dieser Neutralstellung I des Steuerschiebers 15 Druckmittelverluste aufgrund von Leckverlusten ausgeglichen werden.
Um den Drehkolbensteller 17 und das Antriebsrad 24 relativ gegenein¬ ander zu verdrehen, wird der Elektromagnet 72 angesteuert, so daß eine Verstellung des Steuerventils 13 in die Schaltstellung II des Steuerschiebers 15 - wie in den Figuren 4a bis 4e erläutert - er¬ folgt.
Die Figur 4a zeigt den Förderstromverlauf der vier Einzelpumpen Ia, Ib, Ha, Ilb, die durch die Bohrungen 74 bis 77 zusammen mit den Kugelkolben 78 bis 81 gebildet werden. Die beiden Einzelpumpen Ia und Ib werden durch die Bohrungen 74 und 75 zusammen mit den Kugel- kolben 78 und 79 gebildet, sind ständig miteinander verbunden und beaufschlagen die Druckräume 25B bis 27B. Die beiden ebenfalls ständig miteinander verbundenen Einzelpumpen Ha und Ilb werden entsprechend durch die beiden anderen Bohrungen 76 und 77 zusammen mit den Kugelkolben 80 und 81 gebildet und beaufschlagen die Druck¬ räume 25A bis 27A.
Der Förderstromverlauf ist über eine Umdrehung (360°) des Pumpenge¬ häuses 21A dargestellt und beginnt beim Nulldurchgang des Volumen¬ stroms der Einzelpumpe Ia, d. h. im oberen Totpunkt des Kugelkolbens 78. Die drei anderen Einzelpumpen Ib, Ha, Ilb sind um jeweils 90° phasenversetzt, d. h. nach der in Figur 3 dargestellten Drehrichtung führt die Einzelpumpe Ib einen Saughub aus, die Einzelpumpe Ha be¬ findet sich im unteren Totpunkt und die Einzelpumpe Ilb führt einen Druckhub aus.
Um die Nockenwelle 10 in eine "frühe" Drehlage zu bringen, d. h. um eine frühe Ventilbetätigung zu erzielen, muß der Drehkolbensteller 17 gegenüber dem Antriebsrad 24 mit der Drehrichtung (hier mit dem Uhrzeigersinn) verdreht werden. Dazu muß der Druck in den Druck¬ räumen 25B bis 27B größer sein als der in den Druckräumen 25A bis 27A. Bei gleichen Druckflächen ergibt sich dann die relative Ver¬ drehung des Drehkolbenstellers 17. Dazu wird das Steuerventil 13 (in Figur 4a schematisch als 4/2-Wegeventil dargestellt) über den Elek¬ tromagneten 72 über einen definierten Zeitraum aus seiner Neutral¬ stellung I in seine Schaltstellung II verstellt, wenn beginnend bei ausgeglichenen Druckverhältnissen in den Druckräumen 25A bis 27A bzw. 25B bis 27B das Fördervolumen der beiden Einzelpumpen Ia und Ib in der Summe positiv ist (Druckphase) und das der beiden Einzel¬ pumpen Ha und Ilb negativ ist (Saugphase) . Dieser Förderzustand wird am Beispiel des in Figur 4a dargestellten Förderstromverlaufs im Bereich eines Umdrehungswinkels von 45° bis 225° erreicht. In Figur 4b ist die entsprechende Ansteuerung des Elektromagneten 13 dargestellt. Dieser wird für eine Verstellung der Nockenwelle in eine "frühe" Drehlage aktiviert, d.h. bestromt, wenn die Summe der Volumenströme der Einzelpumpen Ia und Ib positiv wird, d.h. wenn der ausgestoßene Volumenstrom gegenüber dem angesaugten Volumenstrom überwiegt. Diese Ansteuerung beginnt demzufolge bei einem Drehwinkel der Einzelpumpe Ia von 45° . In dieser Phase ist das ausgestoßene Volumen der Einzelpumpe Ia gleich dem angesaugten Volumen der Ein¬ zelpumpe Ib. Das Saugvolumen der Einzelpumpe Ha und das Druckvo¬ lumen der Einzelpumpe Ilb ergänzen sich in dieser Drehphase eben¬ falls zu Null. Die Ansteuerung des Elektromagneten 72 über das Steuergerät 73 wird über die Druckphase beider Einzelpumpen Ia und Ib (vom Drehwinkel 90° bis 180° der Einzelpumpe Ia) beibehalten und dauert so lange an, bis die Summe der Volumenströme negativ wird. Dieser negative Summen-Volumenstrom beginnt bei einem Drehwinkel der Einzelpumpe Ia von 225° . Nach diesem Drehwinkel ist das angesaugte Volumen der Einzelpumpe Ia größer als das ausgestoßene Volumen der Einzelpumpe Ib. Über diesen gesamten Drehbereich (45° bis 225°) ist der Summen-Volumenstrom der Einzelpumpen Ha und Ilb negativ.
Durch die Ansteuerung des Elektromagneten 72 wird das Steuerventil 13 in seine Schaltstellung II gebracht, so daß die Druckräume 25B bis 27B vom Summen-Volumenstrom der Einzelpumpen Ia und Ib beauf¬ schlagt werden. Gleichzeitig sind die Druckräume 25A bis 27A mit den Einzelpumpen Ha und Ilb verbunden. Deren Summen- olumenstrom ist jedoch negativ, d.h. es wird Druckmittel angesaugt. Der Drehkolben¬ steller 17 wird demzufolge relativ zum Antriebsrad 24 im Uhrzeiger¬ sinn verdreht, d.h. in Richtung "frühe" Drehlage der Nockenwelle 10.
Um die Nockenwelle 10 in eine "späte" Drehlage zu verstellen, werden entsprechend die Druckräume 25A bis 27A mit Druck beaufschlagt. Dazu wird - wie in Figur 4C dargestellt - der Elektromagnet 72 vom Steuergerät 73 angesteuert, wenn der Summen-Volumenstrom der beiden Einzelpumpen Ha und Ilb größer ist als der der Einzelpumpen Ia und Ib. Dies ist der Fall bei einem Drehwinkel der Einzelpumpe Ia zwischen 225° und 405° bzw. 45°.
Um die Nockenwelle 10 in einer eingestellten Drehlage - auch wenn diese nicht einer Endstellung des Drehkolbenstellers 17 ent¬ spricht - zu halten, wird der Elektromagnet 72 stromlos geschaltet, so daß das Steuerventil 13 in seine Neutralstellung I gebracht wird (Figur 4d) . In dieser Neutralstellung I sind die Druckräume 25A bis • 27A und 25B bis 27B einseitig verschlossen, d.h. der Drehkolben¬ steller 17 ist hydraulisch blockiert.
Die Ansteuerung des Elektromagneten 72 erfolgt über das Steuergerät 73. Dieses erfaßt die Ist-Phasenlage der Nockenwelle 10 über nicht dargestellte Winkelsensoren, vergleicht diese Ist-Phasenlage mit einem vorgebbaren Sollwert und generiert unter Berücksichtigung der momentanen Pumpenstellung ein zyklisch zugeordnetes Taktsignal. In Abhängigkeit von der gewünschten Verstellung der Nockenwelle kann dieses Signal bzw. diese Ansteuerung in mehreren hintereinander an¬ geordneten Takten jeweils im zugeordneten Winkelbereich erfolgen. Es ist auch möglich, bei relativ kleinen Verstellbereichen bzw. Korrek¬ turbereichen dieses Signal bzw. diese Ansteuerung nur über einen Teilbereich des maximal möglichen Winkelbereiches zu erzeugen.
Die Verstellung der Nockenwelle 10 in Richtung "späte" Drehlage wird im Betriebszustand durch ein rückwirkendes Moment unterstützt, das sich aufgrund der Nockenbetätigung ergibt. Die Verstellung der Nockenwelle in Richtung "späte" Drehlage kann auch allein aufgrund dieses rückwirkenden Momentes erfolgen. Durch die Wirkung dieses Rückstellmomentes ergeben sich im Betriebszustand geringe Leckver- luste des Drehflügelstellers 17, so daß dieser entsprechend verdreht wird. Um diese Leckverluste auszugleichen, wenn keine Verstellung erwünscht ist, wird der Elektromagnet 72 - wie in Figur 4e exempla¬ risch dargestellt - in der Regel in der Frühverstellungsphase (Winkelbereich zwischen 45° und 225° der Einzelpumpe Ia) durch kurze Schaltsignale angesteuert. Damit erfolgt eine Nachführung des Dreh¬ kolbenstellers 17.
Zusätzlich zum beschriebenen Ausführungsbeispiel sind weitere Ein¬ zelpumpenanordnungen und entsprechende Ansteuerungen des Steuer¬ ventils möglich, wobei das Grundprinzip der zyklischen Zuordnung von Einzelpumpen zu den Druckräumen 25A bis 27A bzw. 25B bis 27B jeweils erhalten bleibt. Möglich sind dabei verschiedene Anordnungen mit fester Zuordnung der Einzelpumpen zu den Druckräumen 25A bis 27A bzw. 25B bis 27B. Dabei kann jede Einzelpumpe nur die in eine Ver¬ stellrichtung wirkenden Druckräume 25A bis 27A oder 25B bis 27B be¬ aufschlagen. Das Steuerventil ist dabei so - wie im Ausführungsbei- spiel zuvor beschrieben - ausgebildet, daß in seiner Neutralstellung I die Druckräume einseitig verschlossen sind. Damit ist der Dreh¬ kolbensteller - wie zuvor beschrieben - bis auf die Auswirkungen eventueller Leckverluste hydraulisch blockiert.
a) Im einfachsten Fall werden zwei gegenüberliegende Einzelpumpen mit je einem (Kugel-)Kolben verwendet, wobei jeder Einzelpumpe die in eine Verstellrichtung wirkenden Druckräume 25A bis 27A bzw. 25B bis 27B fest zugeordnet ist. Verwiesen wird hier auf die schematische Darstellung der Volumenströme und der An¬ steuerung des Elektromagenten 72 bzw. des Steuerventils 13 nach Figur 5 (5a bis 5e, analog zu den Figuren 4a bis 4e) . Das Steuerventil 13 - in dieser Figur als 4/2-Ventil darge¬ stellt - schließt in der Neutralstellung I (unbestromter Elektromagnet 72) beide Einzelpumpen Ic und IIc kurz und sperrt gleichzeitig die Druckräume, z.B. 25A bis 27A bzw. 25B bis 27B, ab. In der Schaltstellung II des Steuerventils 13 wird die sog. "Frühpumpe" (Einzelpumpe Ic) mit denjenigen Druckräumen ver¬ bunden, die bei positiver Druckbeaufschlagung die Frühver¬ stellung der Nockenwelle 10 bewirken (z. B. Druckräume 25B bis 27B) , die sog. "Spätpumpe" (Einzelpumpe IIc) mit den Druck¬ räumen, die bei positiver Druckbeaufschlagung die Spätver¬ stellung bewirken (z. B. die Druckräume 25A bis 27A) .
Die Volumenstromverläufe der beiden Einzelpumpen Ic und IIc sind in Figur 5a dargestellt, dabei zeigt die durchgezogene Linie den Volumenstromverlauf der Einzelpumpe Ic ("Frühpumpe") und die gestrichelte Linie den Volumenstromverlauf der Einzel¬ pumpe IIc ("Spätpumpe"). Die Ansteuerung des Elektromagneten 72 und damit des Steuerventils 13 ist in den vier darunterliegen¬ den Schaltstellungen wiedergegeben. Die erste in Figur 5b dar¬ gestellte Ansteuerung des Elektromagneten bedeutet Frühver¬ stellung, die zweite in Figur 5c dargestellte Ansteuerung führt zu einer Spätverstellung (ohne Leckage) . Zur Frühverstellung werden die entsprechenden Druckräume (z.B. 25B bis 27B) in der Druckphase der Einzelpumpe Ic angesteuert (0° bis 180°), die anderen Druckräume (z.B. 25A bis 27A) sind dadurch gleichzeitig während der Saugphase mit der Einzelpumpe IIc verbunden. Bei gewünschter Verstellung muß der Elektromagnet 72 je nach Ver¬ stellrichtung zu den im Diagramm angegebenen Zeiten angesteuert werden, d.h. bei einer Ansteuerung im Winkelbereich von 0° bis 180° der Einzelpumpe Ic erfolgt die Frühverstellung, bei einer Ansteuerung im Bereich von 180° bis 360° erfolgt eine Spätver¬ stellung. Der Winkelbereich ist dabei so festgelegt, daß der Winkel 0° dem oberen Totpunkt der Einzelpumpe Ic entspricht. Dieser Winkel entspricht somit dem Beginn der Druckphase dieser Einzelpumpe Ic. Bei nicht erregtem Elektromagneten 72 (Neutral¬ stellung I des Steuerventils 13, Figur 5d) erfolgt keine Ver¬ stellung, die Pumpen sind kurzgeschlossen und befüllen sich ge¬ genseitig ohne Leistungsaufnahme (abgesehen von Reibungs- und Leckverlusten) .
Zum Ausgleich von Leckverlusten im Stellwerk und der Ölzu- führung wird der Elektromagnet 72 (Steuerventil 13) mit kurzen Steuerimpulsen mit derjenigen Phase angesteuert, die der Regel¬ abweichung entgegenwirkt (in der Regel in der Frühverstell- phase) . Die Nachführung der auftretenden Leckmengen erfolgt durch die beiden Rückschlagventile 51 , 64 vom Motorölkreislauf (Figur 5e).
b) Bei einer Ausbildung der Pumpe mit vier Einzelpumpen kann die
Huberzeugung auch über einen elliptischen Hubring erfolgen, der pro Umdrehung bei jedem Kolben einen Doppelhub jeder Einzel¬ pumpe erzeugt. Dabei werden jedoch die jeweils um 180° gegen¬ einander versetzt angeordneten Einzelpumpen zusammengefaßt. Es wirken dann jeweils zwei um 180° versetzt angeordnete Einzel¬ pumpen als "Frühpumpe", die beiden anderen Einzelpumpen wirken als "Spätpumpe". Die Ansteuerung erfolgt analog zu dem in den Figuren 5a bis 5e erläuterten Schaltschema.
c) Bei einer Ausbildung der Pumpe nach dem unter a) beschriebenen Prinzip können auch vier Kolben paarweise hintereinander (in axialer Richtung) und um 180° versetzt zueinander angeordnet werden. Diese werden durch ebenfalls hintereinander angeordne¬ te, in ihrer Exzentritziät um 180° versetzte, exzentrisch ange¬ ordnete kreisförmige Hubringe angetrieben (2-reihige Pumpe) . Dabei werden jeweils die um 180° versetzten Einzelpumpen jeder Pumpenreihe zusammengefaßt, so daß diese phasengleich arbeiten und gleiche Druckräume beaufschlagen. Die Ansteuerung erfolgt ebenfalls analog zu dem in den Figuren 5a bis 5e beschriebenen Schaltschema.
Ein prinzipieller Vorteil der zuvor beschriebenen Einrichtungen zum relativen Verdrehen der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine ist der sehr niedrige Energiebedarf im Vergleich zu anderen hydraulischen Lösungen, die nach dem Absteuerprinzip arbeiten. Eine Energieauf¬ nahme erfolgt hier nur während der Verstellung. Insbesondere ge¬ genüber einer Einrichtung zum relativen Verdrehen der Nockenwelle mit einer sauggedrosselten Pumpe ist ein deutlicher Geräuschvorteil zu erwarten, da die Kolben bzw. Kugelkolben in dauerndem Kontakt zur Hubkurve stehen. Der Ölverbrauch bzw. die Ölverluste bei einer der¬ artigen Einrichtung beschränken sich auf Leckageverluste, da die aus dem Drehkolbensteller zu verdrängenden Olmengen von den Einzelpumpen wieder angesaugt werden. Der Drehkolbensteller ist in der Ruhe¬ stellung (bei nicht angesteuertem Elektromagneten, Neutralstellung I des Steuerventils) hydraulisch blockiert, es wird keine Regelab¬ weichung "erzwungen". Bei der unter a) beschriebenen Ausführung der Pumpe 21 mit zwei Einzelpumpen Ic und IIc ist durch zwei diametral gegenüberliegende Zylinderbohrungen ein sehr einfacher Aufbau der Pumpe gegeben. Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Pumpe 21 hat demgegenüber ein um den Faktor - l vergrößertes Fördervolumen bei gleicher Dimensionierung der Einzelpumpen und bei einfacher Kontur des Hubrings. Bei der unter b) beschriebenen Ausbildung der Pumpe mit vier Einzelpumpen und elliptischem Hubring ergibt sich ein um den Faktor 4 vergrößertes Fördervolumen, sowie ein querkraftfreies Nockenwellenende durch Ausgleich der diametral gleichzeitig wirken¬ den Pumpenkräfte. Die unter c) beschriebene Ausbildung hat gegenüber der unter a) geschilderten ein um den Faktor 2 vergrößertes Förder¬ volumen sowie ebenfalls ein querkraftfreies Nockenwellenende. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, die jeweiligen Einzelpumpen den Druckräumen ohne feste Zuordnung zueinander zuzuordnen. Die für eine definierte Verstellung erforderliche phasen- und richtungsabhängige Zuordnung erfolgt über das Steuerventil 13'. Das Steuerventil 13' ist ebenfalls als 4/2-We- ge-Ventil ausgebildet, sein Steuerschieber 15' kann gegen die Wir¬ kung einer Druckfeder 71 durch den Elektromagneten 72 aus seiner Neutrallage I in die Schaltstellung II geschaltet werden. Der Steuerschieber 15' ist so ausgebildet, daß von den vier Anschlüssen a - d in Neutralstellung I die Anschlüsse a und d bzw. die An¬ schlüsse b und c verbunden sind. In der Schaltstellung II sind dage¬ gen die Anschlüsse a und c sowie die Anschlüsse b und d miteinander verbunden. Der Anschluß c ist mit den Druckräumen (z.B. 25B bis 27B) des Drehkolbenstellers 17 verbunden, die bei positiver Druckbeauf¬ schlagung eine Frühverstellung der Nockenwelle bewirken. Der An¬ schluß d ist mit den anderen Druckräumen (z.B. 25A bis 27A) des Drehkolbenstellers verbunden, die bei positiver Druckbeaufschlagung eine Spätverstellung der Nockenwelle bewirken. Bei dem in Figur 6a dargestellten Volumenstromverlauf ist die Pumpe aus zwei Einzelpum¬ pen lila und IVa zusammengesetzt. Diese Einzelpumpen lila bzw. IVa sind um 180° versetzt angeordnet und wirken mit einem kreisförmigen, exzentrischen Hubring zusammen. Die Einzelpumpe lila ist dabei mit dem Anschluß a des Steuerventils 13A verbunden, während die Einzel¬ pumpe IVa mit dem Anschluß b des Steuerventils 13A verbunden ist.
Zur Frühverstellung der Nockenwelle (Figur 6b) wird der Elektro¬ magnet 72 in der Druckphase der Einzelpumpe lila angesteuert (0° bis 180°). In dieser Phase befindet sich die andere Einzelpumpe IVa in ihrer Saugphase. Durch die Ansteuerung des Elektromagneten 72 wird das Steuerventil 13' in seine Schaltstellung II gebracht. In dieser Schaltstellung II ist die Einzelpumpe lila über den Anschluß a des Steuerventils 13' mit dessen Anschluß c und dadurch mit den für eine Frühverstellung zu beaufschlagenden Druckräumen (z.B. 25B bis 27B) verbunden. Gleichzeitig ist die Einzelpumpe IVa über die Anschlüsse b und d des Steuerventils 13' mit den anderen Druckräumen (25A bis 27A) verbunden. Im Winkelbereich zwischen 180° und 360° - in der Saugphase der Einzelpumpe lila - wird der Elektromagnet 72 stromlos geschaltet. Dadurch bewegt sich der Steuerschieber 15' des Steuer¬ ventils 13' in seine Neutrallage I, so daß die für eine Frühver¬ stellung zu beaufschlagenden Druckräume (z.B. 25B bis 27B) von der Einzelpumpe IVa beaufschlagt wird. Diese Einzelpumpe IVa befindet sich nun in ihrer Druckphase. Gleichzeitig werden die anderen Druck¬ räume (z.B. 25A bis 27A) von der Einzelpumpe lila beaufschlagt, die sich in ihrer Saugphase befindet. Damit werden jeweils die in einer Richtung wirkenden Druckräume immer mit Druck beaufschlagt, während die anderen Druckräume ständig mit einer sich in ihrer Saugphase be¬ findlichen Einzelpumpe verbunden sind.
Für eine Spätverstellung der Nockenwelle (Figur 6c) erfolgt die An¬ steuerung des Elektromagneten 72 genau entgegengesetzt, d.h. der Elektromagnet 72 wird in der Druckphase der Einzelpumpe lila strom¬ los geschaltet, in der Saugphase der Einzelpumpe lila mit Strom be¬ aufschlagt.
Bei dieser Pumpenanordnung und Ventilausbildung ist keine hydrau¬ lische Blockierung des Drehkolbenstellers möglich. Die Ansteuerung des Elektromagneten 72 wird in diesem Fall so gewählt, daß der Dreh¬ kolbensteller um die gewünschte Sollage pendelt. Die Ansteuerung des Elektromagneten kann dabei wie in den Figuren 6d und 6e dargestellt erfolgen. In der Figur 6d wird die Haltephase des Drehkolbenstellers bzw. der Nockenwelle durch einen Ansteuerimpuls pro vollständigem Winkelbereich (0° bis 360°) erreicht. Die Ansteuerung erfolgt dabei im Winkelbereich zwischen 90° und 270°. Im Winkelbereich zwischen 270° und 450° bzw. 90° wird der Elektromagnet 72 stromlos geschaltet. Durch eine derartige Ansteuerung des Elektromagneten werden aller¬ dings große Regelabweichungen verursacht. Um diese großen Regelab¬ weichungen zu minimieren, kann der Elektromagnet 72 - wie in Figur 6e verdeutlicht - mit kurzen Steuerimpulsen angesteuert werden. Da¬ bei werden mehrere, über eine gesamte Umdrehung einer Einzelpumpe verteilte Steuerimpulse an den Elektromagneten 72 gegeben, so daß den Regelabweichungen der Nockenwelle entgegengewirkt wird. Die ein¬ zelnen Steuerimpulse sind in ihrer Zeitfolge und Zeitdauer vorteil¬ hafterweise so angelegt, daß sie jeweils in der Druckphase und Saug¬ phase einer Einzelpumpe gleich sind.
Analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, die Pumpe aus vier Einzelpumpen IHb, HIc, IVb und IVc zu¬ sammenzusetzen, die jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind: Der Förderstromverlauf einer derartigen aus vier Einzelpumpen zusammen¬ gesetzten Pumpe ist in Figur 7a dargestellt. Die beiden Einzelpumpen IHb und HIc sind dabei mit dem Anschluß a des Steuerventils 13' verbunden, die beiden anderen Einzelpumpen IVb und IVc entsprechend mit dem Anschluß b. Die Ansteuerung des Elektromagneten 72 ist in den Figuren 7b bis 7e dargestellt, wobei die Figur 7b die für eine Frühverstellung erforderliche Ansteuerung zeigt. Die Figur 7c zeigt entsprechend eine Ansteuerung für eine Spätverstellung der Nocken¬ welle, die Figuren 7d und 7e zeigen die AnSteuerungen des Elektro¬ magneten 72 in der Haltephase.
Für eine Frühverstellung erfolgt eine Ansteuerung des Elektro¬ magneten 72 im Winkelbereich zwischen 45° und 225°. Über den Winkel¬ bereich von 225° bis 405° bzw. 45° wird der Elektromagnet 72 strom¬ los geschaltet. Bei einem Drehwinkel von 45° befindet sich die Ein¬ zelpumpe IHb in ihrer Druckphase, die mit ihr verbundene Einzel¬ pumpe HIc in ihrer Saugphase. Das Saugvolumen der Einzelpumpe HIc und das Druckvolumen der Einzelpumpe IHb ergänzen sich in diesem Moment zu Null. Gleiches gilt für die Einzelpumpen IVb und IVc, wobei sich die Ein¬ zelpumpe IVc in ihrer Druckphase und die Einzelpumpe IVb in ihrer Saugphase befindet. Die Ansteuerung ist so gewählt, daß analog zu der in Figur 4b beschriebenen die Ansteuerung so lange erfolgt, wie der Summenvolumenstrom der Einzelpumpen IHb und HIc positiv ist und gleichzeitig der Summenvolumenstrom der Einzelpumpen IVb und IVc negativ ist. Kehren sich die Vorzeichen der Summenvolumenströme der beiden jeweils miteinander verbundenen Einzelpumpen um (bei Dreh¬ winkel 225° der Einzelpumpe IHb) , wird der Elektromagnet 72 strom¬ los geschaltet, so daß das Steuerventil 13' in seine Neutralstellung I bewegt wird. In dieser Neutralstellung I wird die Zuordnung zu den einzelnen Druckräumen - wie zuvor beschrieben - gewechselt, so daß weiterhin eine Verstellung erfolgt.
Für eine Spätverstellung der Nockenwelle erfolgt nach Figur 7c die Ansteuerung des Elektromagneten genau gegensätzlich, d.h. er ist im Winkelbereich zwischen 45° und 225° stromlos und wird im Winkelbe¬ reich zwischen 225° und 405° bzw. 45° angesteuert.
Für die Haltephase der Nockenwelle sind wie beim Ausführungsbeispiel zuvor Ansteuerungen mit großen Regelabweichungen (Figur 7d) und An- steuerungen für kleine Regelabweichungen (Figur 7e) möglich. Bei der Ansteuerung nach Figur 7d wird ein einzelner Steuerimpuls im Winkel¬ bereich zwischen 135° und 305° an den Elektromagneten gegeben. Die Ansteuerung erfolgt so, daß der Drehkolbensteller um seine Sollage pendelt. Bei der Ansteuerung nach Figur 7e werden mehrere kurze Steuerimpulse über den Winkelbereich verteilt, so daß Regelab¬ weichungen der Nockenwelle bzw. des Drehkolbenstelles von der Sol¬ lage korrigiert werden. Die Ansteuerung kann dabei so erfolgen, daß die Korrektur der Regelabweichung über die Sollage hinausgeht, wobei sich eine "Pendellage" einstellt, die in geringer Bandbreite um die¬ sen Sollwert schwankt. Analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist auch eine Ausbildung der Pumpe mit elliptischem Hubring bzw. mit jeweils zwei um 180° versetzten und axial gegeneinander versetzten Ein¬ zelpumpen (zweireihige Pumpe) möglich. Die Ansteuerung der Einzel¬ pumpen erfolgt dann bei entsprechender Zuordnung analog zu dem in Figur 6 beschriebenen Schaltschema.
Die zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiele der Einrichtung zur Verstellung einer Nockenwelle mit wechselweiser Zuordnung der Ein¬ zelpumpen zu den Druckräumen hat den Vorteil, daß die gesamte Pum¬ penumdrehung zur Förderung und Verstellung unabhängig von der je¬ weils fördernden Einzelpumpe ist. Damit kann bei gleichen Ab¬ messungen gegenüber den in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Aus¬ bildungen eine um den Faktor 2 schnellere Verstellung erzielt wer¬ den. Die Regelabweichung um die Sollage kann durch einen schnellen Elektromagneten klein gehalten werden.
Die Ansteuerung des Elektromagneten 72 erfolgt auch hier über ein elektronisches Steuergerät, das die Ist-Phasenlage der Nockenwelle über Winkelsensoren erfaßt, mit dem Sollwert vergleicht und unter Berücksichtigung der momentanen Pumpenstellung ein zyklisch zugeord¬ netes Taktsignal generiert. Die Ölzuführung erfolgt durch die Längs- bohrung 11 in der Nockenwellenmitte und das Rückschlagventil 64. Die gewünschte Spätverstellung bei stromlosem Magnetventil kann durch Leckage aufgrund des durchgeleiteten Drehmoments und zusätzlich über durch ein Rückschlagventil 51 zugeführten Motoröldruck auf die Spät¬ seite erreicht werden.
Die gesamte VerStelleinrichtung aus Stellwerk (Drehkolbensteller) , Pumpe und Steuerventil mit Elektromagneten ist kompakt als vormontierbare Einheit aufgebaut und weist als Schnittstellen lediglich auf: die Verschraubung und Zentrierung an der Nockenwelle;
die Abstützung der Pumpenhubkurve (Hubring) über eine einfache Klauenkupplung o.a. und
den elektrischen Anschluß am stehenden Magnet des Elektromagnetven¬ tils.
Das beschriebene Verfahren zur Ansteuerung der Einrichtung zum Ver¬ drehen der Nockenwelle bzw. zur Ansteuerung der Druckräume ist nicht auf den hier beschriebenen Drehkolbensteller beschränkt. Es eignet sich auch für eine Einrichtung zur Verstellung der Nockenwelle mit einer Schiebemuffe bzw. einem Stellzylinder. Dabei sollten dann vorteilhafterweise die jeweils entgegengerichtet wirkenden Druck¬ räume gleiches Volumen haben.
Dieses Verfahren zur Ansteuerung und die beschriebene Einrichtung zum Verdrehen einer Welle können beispielweise auch bei einem hy¬ draulisch betätigbaren Spritzversteller für Einspritzpumpen verwen¬ det werden.

Claims

n t a n s p r ü c ii e
1. Verfahren zur Ansteuerung einer Einrichtung zum relativen Ver¬ drehen einer Welle (10), insbesondere der Nockenwelle einer Brenn¬ kraftmaschine, gegenüber dem drehbar auf dieser Welle (10) angeord¬ neten Antriebsrad (24) mit einem Stellelement (17) mit mindestens zwei bei Druckbeaufschlagung entgegengesetzt auf dieses einwirkenden Druckräumen (25A bis 27A, 25B bis 27B) , mit einer Pumpe (21) und einem Steuerventil (13, 13') zur Verbindung der Pumpe (21) mit dem Stellelement (17), dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (13, 13') die Pumpe (21) in Abhängigkeit von ihrer Arbeitsphase (Saug¬ phase / Druckphase) mit jeweils einem der Druckräume (25A bis 27A, 25B bis 27B) des Stellelementes (17) verbindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Stellbewegung des Stellelementes (17) die Druckräume (25A bis 27A, 25B bis 27B) über das Steuerventil (13, 13') so mit der Pumpe (21) verbunden werden, daß mindestens ein Druckraum (25A bis 27A, 25B bis 27B) während der Saugphase der Pumpe (21) und der andere (25B bis 27B, bzw. 25A bis 27A) während der Druckphase mit dieser verbunden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der stationären Stellung des Stellelementes (17) die Verbindung zwischen der Pumpe (21) und dem Stellelement (17) durch das Steuer¬ ventil (13, 13') unterbrochen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Stellung des Stellelementes (17) durch zyklisch getakte¬ te, gegensinnige Beaufschlagung der Druckräume (25A bis 27A, 25B bis 27B) eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß sich die Pumpe (21) aus mindestens zwei phasenversetzt ar¬ beitenden Einzelpumpen (Ia, Ib, Ha, Ilb, Ic, IIc, lila, IVa, IHb, HIc, IVb, IVc) zusammensetzt, die bei einer Schaltstellung des Steuerventils (13, 13') mit unterschiedlichen Druckräumen (25A bis 27A, 25B bis 27B) verbunden werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß sich die Pumpe (21) aus mindestens drei phasenversetzt ar¬ beitenden Einzelpumpen (Ia, Ib, Ha, Ilb, IHb, HIc, IVb, IVc) be¬ steht, die zu zwei Summenpumpen verschaltet sind, wobei zur Ver¬ stellung des Stellelementes (17) die Druckräume (25A bis 27A, 25B bis 27B) über das Steuerventil (13, 13') so mit der Pumpe verbunden werden, daß mindestens ein Druckraum mit der in der Saugphase be¬ findlichen Summenpumpe verbunden ist, während mindestens ein anderer Druckraum mit der in der Druckphase befindlichen anderen Summenpumpe verbunden ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Stellelement (17) mindestens vier Druckräume (25A bis 27A, 25B bis 27B) umfaßt, die jeweils so mit dem Steuerventil (13, 13') verbunden werden, daß sich bei Druckbeaufschlagung zwei Gruppen von Druckräumen mit gemeinsamer Wirkungsrichtung auf das Stellele¬ ment (17) ergeben.
8. Einrichtung zum relativen Verdrehen einer Welle (10) einer Brennkraftmaschine, insbesondere der Nockenwelle, gegenüber dem drehbar auf dieser Welle (10) angeordneten Antriebsrad (24) derselben, das auch eine hydrostatische Pumpe (21) antreibt, die mit Druckmittel aus einem Niederdruckkreis der Brennkraftmaschine versorgt wird und dieses über ein Steuerventil (13, 13') an ein das Verdrehen der Welle (10) bewirkendes Stellelement (17) mit mindestens zwei bei Druckbeaufschlagung entgegengesetzt auf dieses einwirkenden Druckräumen (25A bis 27A, 25B bis 27B) leitet, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Stellelement (17) innerhalb des Antriebsrads (24) der Welle (10) befindet und als Drehflügelsteller ausgebildet ist, dessen Nabe auf dem mittigen und zentral liegenden Gehäuse (13A) des Steuerventils (13, 13') drehtest angeordnet ist, und daß der Rotor (21A) der hydraulischen Pumpe (21) gleichachsig zum Drehflügelsteller (17) angeordnet und von der Nockenwelle (10) angetrieben ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hy¬ draulische Pumpe (21) als Radialkolbenpumpe, insbesondere als Kugel¬ kolbenpumpe ausgebildet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21A) der Pumpe (21) drehfest mit der Nockenwelle (10) verbunden ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Steuerventil (13, 13') als elektromagnetisch betä¬ tigbares, insbesondere getaktetes Ventil ausgebildet ist und daß dessen Elektromagnet (72) durch eine von Sensoren beeinflusste Elek¬ tronik (73) ansteuerbar ist und auf einen Steuerschieber (15, 15') des Steuerventils (13, 13') einwirkt, welcher in einem Ventilgehäuse (13A) in einer Schieberbohrung (14) gleitend angeordnet ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Steuerventil (13, 13') als 4/2-Wegeventil ausge¬ bildet ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Stellelement (17) aus einem Drehflügelsteller mit mindestens zwei Flügeln (18 bis 20) besteht, die über Druckräume (25A bis 27A, 25B bis 27B) beaufschlagbar sind, die wiederum über im Stellelement (17), im Ventilgehäuse (13A) und der Pumpe (21) ausge¬ bildete Kanäle und Bohrungen (34 bis 39, 41 bis 43, 45 bis 50, 53, 67 bis 70, 85 bis 88) beaufschlagbar bzw. entlastbar sind.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Pumpe (21) als Radialkolbenpumpe mit mindestens zwei phasenversetzt wirkenden Pumpenarbeitsräumen (74 bis 77) ausge¬ bildet ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialkolbenpumpe (21) vier um jeweils 90° gegeneinander versetzte Pumpenarbeitsräume (74 bis 77) hat.
16. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialkolbenpumpe (21) als zweireihige Pumpe ausgebildet ist.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Ein- und AuslaßSteuerung der Pumpe (21) durch phasenabhängig auf die Saug- und Förderzyklen abgestimmte Ansteuerung des Steuerventils (13, 13') erfolgt.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Hubring (82) eine elliptische Hubkurve hat.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Hubring (82) eine Hubkurve aufweist, die als Kreisbahn exzentrisch zur Achse der Nockenwelle (10) verläuft.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zwischen der Innenseite des Pumpengehäuses (21A) und dem Ventilgehäuse (13A) eine Hülse (54) angeordnet ist, in welcher sich Zu- und AblaufÖffnungen (85 bis 88) für die Pumpe (21) be¬ finden, die mit dem Steuerventil (13, 13') verbunden sind.
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