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WO2006122690A1 - Vorrichtung zur variablen einstellung der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur variablen einstellung der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
WO2006122690A1
WO2006122690A1 PCT/EP2006/004380 EP2006004380W WO2006122690A1 WO 2006122690 A1 WO2006122690 A1 WO 2006122690A1 EP 2006004380 W EP2006004380 W EP 2006004380W WO 2006122690 A1 WO2006122690 A1 WO 2006122690A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure medium
angle limiting
rotation angle
locked
unlocked state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2006/004380
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lars PFÜTZENREUTER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Engineering GmbH
Original Assignee
AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH filed Critical AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH
Publication of WO2006122690A1 publication Critical patent/WO2006122690A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/3445—Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34453—Locking means between driving and driven members
    • F01L2001/34476—Restrict range locking means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F02D13/0219—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only by shifting the phase, i.e. the opening periods of the valves are constant

Definitions

  • the invention relates to a device for the variable adjustment of the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine according to the preambles of claims 1, 2 and 3.
  • camshafts are used to actuate the gas exchange valves.
  • Camshafts are mounted in the internal combustion engine such that cams attached to them abut cam followers, for example cup tappets, drag levers or rocker arms. If a camshaft is rotated, the cams roll on the cam followers, which in turn actuate the gas exchange valves. Due to the position and the shape of the cams thus both the opening duration and the opening amplitude but also the opening and closing times of the gas exchange valves are set.
  • valve lift and valve opening duration should be variable, up to the complete shutdown of individual cylinders.
  • concepts such as switchable cam followers or electrohydraulic or electric valve actuations are provided.
  • it has been found to be advantageous to be able to influence the opening and closing times of the gas exchange valves during operation of the internal combustion engine. It is particularly desirable on the opening or closing times of the inlet or. Separate valves to be able to influence separately, for example, set specifically a defined valve overlap.
  • the attitude the opening and closing times of the gas exchange valves in dependence on the current map range of the engine for example, the current speed or the current load
  • the specific fuel consumption can be reduced, the exhaust behavior positively influenced, the engine efficiency, the maximum torque and the maximum power can be increased.
  • the described variability of the valve timing is achieved by a relative change in the phase angle of the camshaft to the crankshaft.
  • the camshaft is usually via a chain, belt, gear drive or equivalent drive concepts in drive connection with the crankshaft.
  • a device for changing the timing of an internal combustion engine hereinafter also called camshaft adjuster, mounted, which transmits the torque from the crankshaft to the camshaft.
  • this device is designed such that during operation of the internal combustion engine, the phase angle between the crankshaft and camshaft securely held and, if desired, the camshaft can be rotated in a certain angular range relative to the crankshaft.
  • each with a camshaft for the intake and the exhaust valves these can each be equipped with a camshaft adjuster.
  • the opening and closing times of the intake and exhaust valves can be shifted relative to one another in terms of time and the valve overlaps can be adjusted in a targeted manner.
  • the seat of modern camshaft adjusters is usually located on the drive end of the camshaft.
  • the camshaft adjuster can also be arranged on an intermediate shaft, a non-rotating component or the crankshaft. It consists of a driven by the crankshaft, a fixed phase relation to this holding drive wheel, a drivingly connected to the camshaft output part and a torque transmitting from the drive wheel to the output part Verstellmechanis-
  • the drive wheel may be designed as a chain, belt or gear in the case of a not arranged on the crankshaft camshaft adjuster and is driven by means of a chain, a belt or a gear drive from the crankshaft.
  • the adjustment mechanism can be operated electrically (by means of a driven three-shaft transmission), hydraulically or pneumatically.
  • Two preferred embodiments of hydraulically adjustable camshaft adjusters are the so-called axial piston adjusters and rotary piston adjusters.
  • the drive wheel is connected to a piston and this with the output part via helical gears in combination.
  • the piston separates a cavity formed by the driven part and the drive wheel into two pressure chambers arranged axially relative to one another. If now one pressure chamber is acted upon by pressure medium while the other pressure chamber is connected to a tank, the piston shifts in the axial direction. The axial displacement of the piston is translated by the helical gears in a relative rotation of the drive wheel to the output part and thus the camshaft to the crankshaft.
  • a second embodiment of hydraulic phaser are the so-called Rotationskolbenversteller.
  • the drive wheel is rotatably connected to a stator.
  • the stator and a rotor are arranged concentrically to one another, wherein the rotor is positively, positively or materially connected, for example by means of a press fit, a screw or weld connection with a camshaft, an extension of the camshaft or an intermediate shaft.
  • a plurality of circumferentially spaced cavities are formed which extend radially outward from the rotor.
  • the cavities are limited pressure-tight in the axial direction by side cover.
  • a wing connected to the rotor extends, dividing each cavity into two pressure chambers.
  • camshaft adjuster sensors detect the characteristics of the engine, such as the load condition and the speed. These data are supplied to an electronic control unit, which controls the supply and the outflow of pressure medium to the various pressure chambers after comparing the data with a characteristic field of the internal combustion engine.
  • one of the two counteracting pressure chambers of one cavity is connected in hydraulic camshaft adjusters with a pressure medium pump and the other with the tank.
  • the inlet of pressure medium to one chamber in conjunction with the discharge of pressure medium from the other chamber shifts the piston separating the pressure chambers in the axial direction, whereby the axial displacement of the camshaft rotates the camshaft relative to the crankshaft.
  • Rotationskolbenverstellem is caused by the pressurization of a chamber and the pressure relief of the other chamber, a displacement of the wing and thus directly a rotation of the camshaft to the crankshaft.
  • both pressure chambers are either connected to the pressure medium pump or separated from both the pressure medium pump and the tank.
  • the control of the pressure medium flows to and from the pressure chambers by means of a control valve, usually a 4/3-proportional valve.
  • a valve housing is provided with one connection each for the pressure chambers (working connection), a connection to the pressure medium pump and at least one connection to a tank.
  • an axially displaceable control piston is arranged within the substantially hollow cylindrical valve housing.
  • the control piston can be brought by means of an electromagnetic actuator against the spring force of a spring element axially in any position between two defined end positions.
  • the control piston is further provided with annular grooves and control edges, whereby the individual pressure chambers can be optionally connected to the pressure medium pump or the tank.
  • a position of the control piston may be provided, in which the pressure chambers are separated from both the pressure medium pump and the pressure medium tank.
  • camshaft adjusters require a certain period of time until the phase position can be held securely.
  • this is due to the fact that during the stoppage of the engine pressure medium exits the pressure chambers and thus the hydraulic clamping of the piston or the wing is not guaranteed at start of the internal combustion engine.
  • the oil pump driven by the crankshaft of the internal combustion engine supplies the camshaft adjuster sufficiently with pressure medium, the phase angle of the camshaft to the crankshaft is not fixed. This results in worse starting and running properties of the internal combustion engine.
  • the piston or wings within the pressure chambers due to the reaction moments of the camshaft are adjusted unrestrained, whereby they beat against limitations in the device, causing noise and wear is caused.
  • Such rotation angle limiting devices are realized by a locking piston, which is arranged in a formed on the output member or the drive member recording. Furthermore, a spring is provided which urges the locking piston in the direction of the other component. Furthermore, a link is provided on the other component, in which the Verrieglungskolben is urged when the predetermined Verrieglungsphase is reached.
  • a drive element which is in drive connection with the camshaft, is rotatably mounted on a driven element rotatably connected to a camshaft.
  • the drive element is formed with recesses open to the output element.
  • side covers are provided, which limit the device and are rotatably connected to the drive element.
  • the recesses are pressure-sealed by the drive element, the output element and the side cover and thus form pressure chambers.
  • axial grooves are introduced introduced, in which wings are arranged which extend into the recesses. The wings are designed such that they divide the pressure chambers into two oppositely acting pressure chambers.
  • a device for supplying pressure medium with pressure medium lines and a control valve is provided.
  • two rotational angle limiting device are provided.
  • two pistons are arranged, which are acted upon by means of a spring means with a force in the direction of the output element.
  • scenes which are formed as extending in the circumferential direction extending grooves arranged.
  • the grooves are arranged and designed such that in a defined middle position, both pistons engage in a respective groove when none of the grooves is subjected to pressure medium.
  • Each piston is located at a peripheral end of the respective Groove on. The output element is thus locked relative to the drive element whereby a Relatiwerdusung is prevented.
  • the pressure chambers can be filled with pressure medium. If a first pressure chamber is filled with pressure medium, an end face of a piston is likewise subjected to pressure medium. As a result, the corresponding piston is pressed into a receptacle of the side cover.
  • the rotation angle limiting device is thus transferred from a locked to an unlocked state and allows an adjustment of the output element relative to the drive element in one direction.
  • the other groove in which the other piston still engages designed such that an adjustment of the output element is made possible relative to the drive element from the center position to a maximum early or late position. Accordingly, the adjustment of the output element relative to the drive element in the other direction.
  • the device is equipped with a compensation spring, one end of which is fixed to the output element and the other end of the drive element and the drag torque, which exerts the camshaft on the rotor balances.
  • the scenes communicate with the pressure medium lines, via which the pressure chambers can be acted upon with pressure medium.
  • one of the two scenes communicates with the pressure chambers, which effect an adjustment in the direction of early actuation of the gas exchange valves by pressure medium, while the other backdrop communicates with the pressure medium line, via which the other pressure chambers are acted upon with pressure medium. Consequently, the pressure medium supply is interrupted during an adjustment to one of the scenes.
  • the corresponding piston bears against the axial side surface of the output element or the corresponding groove. During the movement of the output member relative to the drive element occurs at this point friction, whereby the efficiency of the device is reduced and increased wear occurs.
  • a further disadvantage is that the unlocking of the rotation angle limiting devices takes place by means of pressure medium channels, which communicates with the device for supplying pressure medium to the device.
  • pressure medium channels which communicates with the device for supplying pressure medium to the device.
  • the invention is therefore based on the object to avoid these disadvantages and thus to propose a device for variable adjustment of the control times of gas exchange valves of an internal combustion engine, in which the unlocking and locking of the output element to the drive element is performed process-reliable. Furthermore, increased wear due to friction between the driven element and the pistons of the rotational angle limiting devices should be avoided.
  • the rotation angle limiting devices are kept in the unlocked state during normal operation of the device. If the rotation angle limiting device is designed as a locking unit in which one piston is accommodated in a receptacle of the driven element or of the drive element and urged by a spring element in the direction of the other component, both pistons are pushed back into the respective receptacle during the adjustment process , Consequently, none of the piston comes into abutment with the other component, whereby no friction between the piston and the relatively moving member occurs. This leads to a higher efficiency of the device and less wear.
  • the invention can be applied in hydraulic or electric camshaft adjusters.
  • the rotation angle limiting devices can be transferred by pressurized medium via at least one control line from the locked to the unlocked state and the actuator be designed as a hydraulic actuator with at least two pressure chambers and a means for pressure medium supply, wherein the control line is formed separately from the means for supplying pressure medium and not with this communicated.
  • the unlocking operation of the rotation angle limiting devices is controlled by means of a separate from the means for supplying pressure medium supply control line. Pressure fluctuations that arise due to the camshaft reaction moments within the device do not affect the locking state of the device. This is ensures that required for the respective operating situation of the internal combustion engine unlocking or locking states of the Drehwinkelbegrenzungs- devices can be safely adjusted and maintained.
  • a hydraulic actuator via which a phase Läge between The two components can be variably adjusted, with at least two pressure chambers and a device for pressure medium supply and two rotation angle limiting devices, each Drehwinkelbegrenz zubungsvorides can assume an unlocked and a locked state, each rotational angle limiting device in the unlocked state, the phase position is not limited and locked State the phase angle limited to an angular range or a defined phase position, wherein each of the rotational angle limiting device between the locked and unlocked Z.
  • both rotational angle limiting devices remain in the unlocked state after a first unlocking operation after each start of the internal combustion engine, as long as the device is sufficiently supplied with pressure medium.
  • a hydraulic actuator via which a phase angle between the two components can be variably adjusted, with at least two pressure chambers and a device for pressure medium supply and two rotation angle limiting devices, each Drehwinkelbegrenz- zungsvorraum device can assume an unlocked and a locked state, each rotational angle limiting device in the unlocked state, the phase position is not limited and in the locked state, the phase position to a Limited angle range or a defined phase position, and wherein each of the rotation angle limiting device between the locked and the unlocked States and can be transferred back and forth, the object is achieved in that both rotational angle limiting devices after a first unlocking after an operating phase in which the device was not sufficiently supplied with pressure medium, remain in the unlocked state, as long as the device is sufficiently supplied with pressure medium.
  • both Drehwinkelbegren- tion devices are kept in the unlocked state, as long as the pressure medium supply of the device is ensured.
  • the rotational angle limiting devices do not perform a task, but may lead to undesirable effects such as increased friction losses. This is avoided according to the invention.
  • the rotary angle limiting devices are transferred by pressure medium via at least one control line from the locked to the unlocked state, wherein the control line is formed separately from the means for supplying pressure medium and does not communicate with this.
  • the separate design of the control line from the device for pressure medium supply prevents that resulting in the device pressure fluctuations are transmitted to the rotational angle limiting devices. This ensures that they can be transferred to the respectively required unlocking or locking condition and can be held reliably.
  • control line or the control lines communicate directly with a pressure medium pump. This simple measure ensures that the Drehwinkelbegrenzungsvortechnischen are always acted upon with pressure medium, ie transferred to the unlocked state when the pressure medium pump has built enough system pressure to operate the device functionally reliable.
  • the Druckstofffi uss to and from the control line or the control lines by means of a switching valve is controlled.
  • the switching valve may be formed self-holding.
  • a low-cost embodiment can be represented by the fact that the switching valve has a hydraulic actuating mechanism, a pressure medium connection with a pressure medium pump, a tank connection, which communicates with a tank, and a working port, which communicates with the one or more control lines, wherein the actuating mechanism with a pressure medium line of the device for pressure medium supply communicates such that the switching valve is switched when pressure medium is applied to this pressure medium line in a state in which the working port communicates with the pressure medium connection.
  • This design of the device avoids a costly and control-intensive electromagnetic actuation mechanism. It is also possible to dispense with defective supply of power to the switching valve as well as additionally necessary control software in the engine control unit (ECU). Furthermore, the actuation of the switching valve process reliable means of pressure only at a time, since the device is already sufficiently pressurized with pressure medium. Furthermore, no electrical energy is needed to actuate and maintain the switching position of the switching valve.
  • both pressure chambers before actuation of the switching valve can be ensured by a simple start strategy.
  • pressure medium which is supplied by the pressure medium line, which does not communicate with the actuating mechanism.
  • the other pressure medium line, and thus the other group of pressure chambers or the other pressure chamber acted upon with pressure medium.
  • the actuator Since at this time, however, all the pressure chambers of the device are supplied with pressure medium, the actuator is in a clamped state. The reaction moments exerted by the camshaft on the output element can not lead to an uncontrolled pivoting movement. As a result, the wear of the device is minimized and avoided an otherwise common noise.
  • the working connection additionally communicates with the hydraulic actuating mechanism.
  • the invention can be advantageously used in apparatus in which the output element relative to the output element by means of Drehwin- kelbegrenzungsvoruzeen in a phase position can be firmly locked to each other, said phase is between a maximum early and a maximum late position of the output element to the drive element.
  • the phase angle can now be adjusted both at earlier and later control times, whereby the variability of the valve train is increased and the performance parameters, such as exhaust gas quality can be improved.
  • FIG. 2 shows a cross section through a hydraulic adjusting device according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a pressure medium circuit of a device according to the invention with an adjusting device according to FIG. 2.
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of a pressure medium circuit of an alternative device according to the invention with an adjusting device according to FIG. 2.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of a pressure medium circuit of a further alternative device according to the invention with an adjusting device according to FIG. 2.
  • Figures 1 and 2 show a first embodiment of a device 1 for the variable adjustment of the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine.
  • An adjusting device 1a essentially consists of a drive element 2 and a driven element 3 arranged concentrically therewith.
  • a drive wheel 4 is connected in a rotationally fixed manner to the drive element 2 and, in the illustrated embodiment, is designed as a chain wheel. Also conceivable are embodiments of the drive wheel 4 as a belt or gear.
  • the drive element 2 is rotatably mounted on the output element 3, wherein on the inner lateral surface of the drive element 2 in the illustrated embodiment, five circumferentially spaced recesses 5 are provided.
  • the recesses 5 are in the radial direction of the drive element 2 and the driven element 3, in the circumferential direction of two side walls 6 of the drive element 2 and in the axial direction by a first th and a second side cover 7, 8 limited. Each of the recesses 5 is sealed pressure-tight manner in this way.
  • the first and the second side cover 7, 8 are rotatably connected to the drive element 2 by means of connecting elements 9, for example screws.
  • each vane groove 10 On the outer circumferential surface of the output element 3 axially extending vane grooves 10 are formed, wherein in each vane groove 10, a radially extending wing 11 is arranged. In each recess 5, a wing 11 extends, wherein the wings 11 in the radial direction on the drive element 2 and in the axial direction on the side covers 7, 8 abut. Each wing 11 divides a recess 5 in two oppositely acting pressure chambers 12, 13. In order to ensure a pressure-tight abutment of the wings 11 on the drive element 2, 11 leaf spring elements 15 are mounted between the groove bases 14 of the wing grooves 10 and the wings, which the wing 11 in Apply a force to the radial direction.
  • first and second pressure medium lines 16, 17, the first and second pressure chambers 12, 13 are connected via a control valve, not shown, with a likewise not shown pressure medium pump or a tank, also not shown.
  • an actuator 18 is formed, which allows a relative rotation of the drive element 2 with respect to the output element 3. It is provided that either all the first pressure chambers 12 are connected to the pressure medium pump and all second pressure chambers 13 are connected to the tank or the exactly opposite configuration. If the first pressure chambers 12 are connected to the pressure medium pump and the second pressure chambers 13 are connected to the tank, then the first pressure chambers 12 expand at the expense of the second pressure chambers 13. This results in a displacement of the wings 11 in the circumferential direction, in the direction indicated by the first arrow 21.
  • both pressure medium lines 16, 17 are separated from the tank and from the pressure medium pump. As a result, the current phase position is maintained.
  • a defined supply of Pressure medium to both pressure chambers 12, 13 are allowed to compensate for leakage losses occurring.
  • the drive element 2 is driven by the crankshaft by means of a chain drive (not shown) acting on its drive wheel 4. Also conceivable is the drive of the drive element 2 by means of a belt or gear drive.
  • the output element 3 is non-positively, positively or materially, for example by means of press fit or by a screw connection by means of a central screw, connected to a camshaft, not shown. From the Relatiwerpitung of the output element 3 relative to the drive element 2, as a result of the supply and discharge of pressure medium to and from the pressure chambers 12, 13, resulting in a phase shift between the camshaft and crankshaft. By selective introduction and discharge of pressure medium into the pressure chambers 12, 13, the control times of the gas exchange valves of the internal combustion engine can thus be selectively varied.
  • Each of the pressure medium lines 16, 17 communicates via a, in a central bore 22 of the driven element 3, not shown, the pressure medium distributor, each having a pressure medium channel 16a, 17a, each of the pressure medium channels 16a, 17a in one of the pressure chambers 12, 13 opens.
  • Another possibility is to arrange a central valve within the central bore 22, via which the pressure medium channels 16a, 17a and thus the pressure chambers 12, 13 can be selectively connected to a pressure medium pump or a tank.
  • the substantially radially extending side walls 6 of the recesses 5 are provided with formations 23 which extend in the circumferential direction in the recesses 5.
  • the formations 23 serve as a stop for the wings 11 and ensure that the pressure chambers 12, 13 can be supplied with pressure medium, even if the output element 3 occupies one of its two extreme positions relative to the drive element 2, in which the wings 11 on one of the side walls. 6 issue. If there is insufficient supply of pressure medium to the device 1, for example during the starting phase of the internal combustion engine or when idling, the output element 3 is moved in an uncontrolled manner relative to the drive element 2 due to the alternating and drag torques which the camshaft exerts on it.
  • each rotation angle limiting device 24 consists of a cup-shaped piston 26, which is arranged in a receptacle 25 of the output element 3.
  • the piston 26 is acted upon by a spring 27 in the axial direction with a force.
  • the spring 27 is supported in the axial direction on the one side on a venting element 28 and is disposed with its axial end facing away from inside the pot-shaped executed piston 26.
  • a link 29 is formed per rotational angle limiting device 24 such that the output element 3 can be locked relative to the drive element 2 in a position which corresponds to an optimum position for starting and / or idling the internal combustion engine.
  • the piston 26 are urged in insufficient supply of pressure medium of the device 1 by means of the springs 27 in the scenes 29.
  • means are provided to push the piston 26 with sufficient supply of the device 1 with pressure medium in the receptacles 25 and thus cancel the lock.
  • it is provided to act on the scenes 29 via pressure medium channels and recesses 30, not shown, with pressure medium.
  • FIGS 3 to 5 show schematic representations of a device 1 with differently designed rotation angle limiting devices 24.
  • Each of the devices 1 consists of a drive element 2, on which a pressure chamber 31 is formed. Furthermore, two scenes 29 are formed on the drive element 2.
  • a wing 11 of the output element extends 3.
  • three receptacles 25 are formed on the driven element 3, in each of which a piston 26 is arranged, which is urged by means of a respective spring 27 in the direction of the drive element 2.
  • a device for pressure medium supply 32 is provided, via which selectively pressure medium to the pressure chambers 12, 13 can be added or discharged.
  • the device for pressure medium supply 32 consists of a control valve 33, first and second pressure medium lines 16, 17 and pressure medium channels 16a, 17a.
  • the control valve 33 is designed as a 4/3-way valve, which can be transferred via an actuator 34 in three control positions.
  • the control valve 33 is formed with two working ports A, B, an inlet port P and a drain port T.
  • the inlet connection P communicates with a pressure medium pump 35, the outlet connection T with a tank 36, the working connection A via the first pressure medium line 16 and the first pressure medium channel 16a with the first pressure chamber 12 and second Häanschi uss B on the second pressure medium line 17 and the second pressure medium channel 17 a with the second pressure chamber thirteenth
  • Each of the devices 1 is provided with two rotational angle limiting devices 24.
  • Each of the rotation angle limiting devices 24 comprises a piston 26, which is received in a receptacle 25 of the output element 3.
  • the piston 26 is urged by a spring 27 in the direction of the drive element 2.
  • a link 29 is formed per piston 26, in which the piston 26 can be urged.
  • the piston 26 extends partially into the receptacle 25 and into the link 29, whereby the phase position of the output element 3 is limited to the drive element 2 to an angular range or a defined angle.
  • a state of a rotational angle limiting device 24 in which the piston 26 engages the link 29 is referred to below as a locked state.
  • hydraulic actuating mechanisms consisting of at least one control line 19, are provided, can be passed through the pressure medium in the scenes 29.
  • the piston 26 are pushed back into the receptacle 25, whereby the rotary angle limiting device 24 is transferred to an unlocked state.
  • An unlocked state of a rotational angle limiting device 24 is defined below in such a way that the corresponding piston 26 does not engage in the corresponding link 29. If both rotational angle limiting devices 24 are in an unlocked state, then the phase position of the output element 3 relative to the drive element 2 can be variably adjusted and held between a maximum advance position and a maximum retarded position.
  • the maximum early or late position corresponds to a relative phase position in which the wings 11 abut against one of the side walls 6 or their formations 23.
  • the scenes 29 are designed as long grooves. These are shown in FIGS. 1 and 2.
  • embodiment of the device 1 formed in one of the side covers 7, 8 and extend in the circumferential direction.
  • phase angle of the output element 3 can be adjusted to the drive element 2 between one of the two maximum positions and a defined center position.
  • the piston 26 is in the axial direction on the groove bottom of the gate 29 and grinds during the adjustment process along this.
  • the phase position is limited by the fact that the piston 26 comes to rest on one of the two ends of the groove.
  • phase position can be adjusted with unlocked second and locked first rotational angle limiting device 24 between the other maximum position and the defined center position.
  • both rotational angle limiting devices 24 in the locked state the phase position of the output element 3 is fixed to the drive element 2 to the center position.
  • control lines 19 are provided, via which the scenes 29 pressure medium can be supplied.
  • a control line 19 is provided per angle of rotation limiting device 24.
  • both control lines 19 can be connected directly to the pressure medium pump 35.
  • a switching valve 38 is provided, which is arranged between the pressure medium pump 35 and the control line 19. The switching valve 38 controls the flow of pressure medium from the pressure medium pump 35 to the control line 19 and from the control line 19 to the tank 36.
  • the switching valve 38 may be equipped with an electromagnetic, hydraulic or pneumatic actuating mechanism 39 in the illustrated embodiment, an electromagnetic actuating mechanism 39 is shown.
  • the switching valve 38 is formed in the illustrated embodiment as a 3/2-way valve.
  • a working port A1 an inlet port P1 and a discharge port T1 are formed on the switching valve 38.
  • the working port A1 communicates with the control line 19, the drain port T1 with the tank 36, and the inflow port P1 with the pressure medium pump 35.
  • a check valve 37 is arranged between the pressure medium pump 35 and the control valve 33, which prevents pressure peaks, which arise within the device 1 due to the reaction moments of the camshaft, from spreading to the pressure medium pump 35.
  • the inlet port P1 of the switching valve 38 is fed via a pressure medium line from the pressure medium pump 35, wherein this branch is upstream relative to the check valve 37.
  • this branch also lies upstream relative to the check valve 37.
  • the unlocking of the rotation angle limiting device 24 thus takes place by means of system pressure. That is Hydraulic system for unlocking the rotation angle limiting device 24 does not communicate with the means for pressure medium supply 32 of the device 1.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the device 1, in which both links 29 communicate with a single control line 19.
  • the switching valve 38 is provided with a hydraulic actuating mechanism 39, via which the switching valve 38 can be adjusted between the two control positions.
  • the actuating mechanism 39 communicates with one of the pressure medium lines 16, 17 such that the switching valve 38 is transferred to the second control position, when in this pressure medium line 16, 17, the pressure exceeds a certain value.
  • the actuating mechanism 39 communicates with the first pressure medium line 16, which in turn communicates with the working port A of the control valve 33.
  • the control valve 33 After starting the internal combustion engine, the control valve 33 is in the position shown.
  • the pressure medium pump 35 is connected via the second pressure medium line 17 to the second pressure chamber 13. This has the consequence that the second pressure chamber 13 is filled with pressure medium.
  • the control valve 33 switches to the third control position, whereby pressure medium via the first pressure medium line 16 of the first pressure chamber 12 is supplied.
  • the hydraulic actuating mechanism 39 is acted upon with pressure medium, whereby the switching valve 38 is transferred to the second control position.
  • the working port A1 of the switching valve 38 is also connected to the operating mechanism 39. If the actuating mechanism 39 is activated for the first time via the first pressure medium line 16, pressure medium is supplied both to the slotted links 29 and to the actuating mechanism 39 via the switching valve 38. This ensures that the switching valve 38 is kept until the breakdown of the pressure built up by the pressure medium pump 35 or until the system pressure drops below a certain value in the second control position. This is therefore a self-holding mechanism 39 of the switching valve 38. If now via the control valve 33, the second pressure medium line 17 with the pressure medium pump 35 and thus the first pressure medium line 16 connected to the tank 36, the switching valve 38 by this self-holding mechanism in the held second control position and thus continues to apply the link 29 with pressure medium. This reliably prevents unintentional adjustment of the angle-limiting devices 24. This ensures that both Rotation angle limiting devices 24 are kept in the unlocked state during normal operation of the internal combustion engine or the device 1.
  • the switching valve 38 is automatically transferred to the first control position when the system pressure falls below a certain value in which the device 1 can not be operated reliably. This can occur, for example, when the internal combustion engine is operated at idle. In this case, the rotation angle limiting device 24 is transferred to the locked state. This avoids unwanted noise development and prevents wear. Furthermore, the output element 3 is held relative to the drive element 2 in an optimum phase position for this operating state.
  • the rotational angle limiting devices 24 are in turn automatically unlocked and the phase position between output element 3 and drive element 2 can be set variably in accordance with a stored characteristic map.
  • one of the scenes 29 is designed as a blind hole 20 and the second link 29 as a groove.
  • the rotational angle limiting device 24 with the groove 29 designed as a guide 29 limits the phase angle of the driven element 3 to the drive element 2 to an angular range extending between a center position and either a maximum early position or a maximum late position.
  • the blind hole 20 is arranged such that this rotational angle limiting device 24 can be transferred only in the middle position in the locked state.
  • both linkages 29 communicate with a control line 19, whereby both rotational angle limiting devices 24 are simultaneously unlocked, as in the embodiment shown in FIG. At the same time, it is again ensured here that both rotational angle limiting devices 24 are always in the unlocked state when the device 1 is sufficiently supplied with pressure medium.
  • the pistons 26 may be arranged in the drive element 2 and the scenes 29 in the output element 3.
  • a radial locking direction is conceivable.
  • the Drehwinkelbegrenzungsvor- directions 24 of the embodiment shown in Figure 5 are acted upon by separate control lines 19 with pressure medium.
  • various embodiments of the control valve 33 (for example, as a 4/4 or 4/5 way valve) are conceivable.
  • T T1 drain port A, A1 first working port

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem eine Nockenwelle antreibenden Abtriebselement (3), einem von einer Kurbelwelle angetriebenen Antriebselement (2), wobei die beiden Bauteile zueinander drehbar montiert sind, einem Stellantrieb (18), über den eine Phasenlage zwischen den beiden Bauteilen variabel eingestellt werden kann und zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (24), wobei jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (24) einen entriegelten Zustand, in der diese die Phasenlage nicht, und einen verriegelten Zustand, in der diese die Phasenlage auf einen Winkelbereich oder einen definierte Phasenlage beschränkt, einnehmen kann, und wobei jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (24) zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand hin und her überführt werden kann. Es wird vorgeschlagen beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (24) gleichzeitig zu entriegeln und den entriegelten Zustand während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine zu halten. Im Fall, dass die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (24) mittels Druckmittelbeaufschlagung via mindestens einer Steuerleitung (19) vom verriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden, wird vorgeschlagen, dass diese nicht mit einer Einrichtung zur Druckmittelversorgung (32) kommuniziert, über welche Druckmittel den Druckkammern (12, 13) zu oder von diesen abgeleitet werden kann.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 , 2 und 3.
In Brennkraftmaschinen werden zur Betätigung der Gaswechselventile No- ckenwellen eingesetzt. Nockenwellen sind in der Brennkraftmaschine derart angebracht, dass auf ihnen angebrachte Nocken an Nockenfolgern, beispielsweise Tassenstößeln, Schlepphebeln oder Schwinghebeln, anliegen. Wird eine Nockenwelle in Drehung versetzt, so wälzen die Nocken auf den Nockenfolgern ab, die wiederum die Gaswechselventile betätigen. Durch die Lage und die Form der Nocken sind somit sowohl die Öffnungsdauer als auch die Öffnungsamplitude aber auch die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile festgelegt.
Moderne Motorkonzepte gehen dahin, den Ventiltrieb variabel auszulegen. Einerseits sollen Ventilhub und Ventilöffnungsdauer variabel gestaltbar sein, bis hin zur kompletten Abschaltung einzelner Zylinder. Dafür sind Konzepte wie schaltbare Nockenfolger oder elektrohydraulische oder elektrische Ventilbetätigungen vorgesehen. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, während des Betriebs der Brennkraftmaschine Einfluss auf die Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile nehmen zu können. Dabei ist es insbesondere wünschenswert auf die Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der Einlassbzw. Auslassventile getrennt Einfluss nehmen zu können, um beispielsweise gezielt eine definierte Ventilüberschneidung einzustellen. Durch die Einstellung der Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der Gaswechselventile in Abhängigkeit vom aktuellen Kennfeldbereich des Motors, beispielsweise von der aktuellen Drehzahl bzw. der aktuellen Last, können der spezifische Treibstoff verbrauch gesenkt, das Abgasverhalten positiv beeinflusst, der Motorwirkungsgrad, das Maximaldrehmoment und die Maximalleistung erhöht werden.
Die beschriebene Variabilität der Ventilsteuerzeiten wird durch eine relative Änderung der Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle erreicht. Dabei steht die Nockenwelle meist über einen Ketten-, Riemen-, Zahnradtrieb oder gleichwirkende Antriebskonzepte in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle. Zwischen dem von der Kurbelwelle angetriebenen Ketten-, Riemen- oder Zahnradtrieb und der Nockenwelle ist eine Vorrichtung zur Änderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, im folgenden auch Nockenwellenversteller genannt, angebracht, die das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nocken- welle überträgt. Dabei ist diese Vorrichtung derart ausgebildet, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine die Phasenlage zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle sicher gehalten und, wenn gewünscht, die Nockenwelle in einem gewissen Winkelbereich gegenüber der Kurbelwelle verdreht werden kann.
In Brennkraftmaschinen mit je einer Nockenwelle für die Einlass- und die Auslassventile können diese mit je einem Nockenwellenversteller ausgerüstet werden. Dadurch können die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile zeitlich relativ zueinander verschoben und die Ventilüber- schneidungen gezielt eingestellt werden.
Der Sitz moderner Nockenwellenversteller befindet sich meist am antriebsseiti- gen Ende der Nockenwelle. Der Nockenwellenversteller kann aber auch auf einer Zwischenwelle, einem nicht rotierenden Bauteil oder der Kurbelwelle an- geordnet sein. Er besteht aus einem von der Kurbelwelle angetriebenen, eine feste Phasenbeziehung zu dieser haltenden Antriebsrad, einem in Antriebsverbindung mit der Nockenwelle stehenden Abtriebsteil und einem das Drehmoment vom Antriebsrad auf das Abtriebsteil übertragenden Verstellmechanis- mus. Das Antriebsrad kann im Fall eines nicht an der Kurbelwelle angeordneten Nockenwellenverstellers als Ketten-, Riemen- oder Zahnrad ausgeführt sein und wird mittels eines Ketten-, eines Riemen- oder eines Zahnradtriebs von der Kurbelwelle angetrieben. Der Verstellmechanismus kann elektrisch (mittels eines angetriebenen Dreiwellengetriebes), hydraulisch oder pneumatisch betrieben werden.
Zwei bevorzugte Ausführungsformen hydraulisch verstellbarer Nockenwellen- verstellern stellen die so genannten Axialkolbenversteller und Rotationskol- benversteller dar.
Bei den Axialkolbenverstellern steht das Antriebsrad mit einem Kolben und dieser mit dem Abtriebsteil jeweils über Schrägverzahnungen in Verbindung. Der Kolben trennt einen durch das Abtriebsteil und das Antriebsrad gebildeten Hohlraum in zwei axial zueinander angeordnete Druckkammern. Wird nun die eine Druckkammer mit Druckmittel beaufschlagt, während die andere Druckkammer mit einem Tank verbunden wird, so verschiebt sich der Kolben in axialer Richtung. Die axiale Verschiebung des Kolbens wird durch die Schrägverzahnungen in eine relative Verdrehung des Antriebsrades zum Abtriebsteil und damit der Nockenwelle zur Kurbelwelle übersetzt.
Eine zweite Ausführungsform hydraulischer Nockenwellenversteller sind die so genannten Rotationskolbenversteller. In diesen ist das Antriebsrad drehfest mit einem Stator verbunden. Der Stator und ein Rotor sind konzentrisch zueinan- der angeordnet, wobei der Rotor kraft-, form- oder stoffschlüssig, beispielsweise mittels eines Presssitzes, einer Schraub- oder Schweißverbindung mit einer Nockenwelle, einer Verlängerung der Nockenwelle oder einer Zwischenwelle verbunden ist. Im Stator sind mehrere, in Umfangsrichtung beabstandete Hohlräume ausgebildet, die sich ausgehend vom Rotor radial nach außen erstre- cken. Die Hohlräume sind in axialer Richtung durch Seitendeckel druckdicht begrenzt. In jeden dieser Hohlräume erstreckt sich ein mit dem Rotor verbundener Flügel, der jeden Hohlraum in zwei Druckkammern teilt. Durch gezieltes Verbinden der einzelnen Druckkammern mit einer Druckmittelpumpe bzw. mit einem Tank kann die Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle eingestellt bzw. gehalten werden.
Zur Steuerung des Nockenwellenverstellers erfassen Sensoren die Kenndaten des Motors, wie beispielsweise den Lastzustand und die Drehzahl. Diese Daten werden einer elektronischen Kontrolleinheit zugeführt, die nach Vergleich der Daten mit einem Kenndatenfeld der Brennkraftmaschine den Zu- und den Abfluss von Druckmittel zu den verschiedenen Druckkammern steuert.
Um die Phasenlage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle zu verstellen wird in hydraulischen Nockenwellenverstellern eine der zwei gegeneinander wirkenden Druckkammern eines Hohlraums mit einer Druckmittelpumpe und die andere mit dem Tank verbunden. Der Zulauf von Druckmittel zur einen Kammer in Verbindung mit dem Ablauf von Druckmittel von der anderen Kam- mer verschiebt den die Druckkammern trennenden Kolben in axiale Richtung, wodurch in Axialkolbenverstellern über die Schrägverzahnungen die Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verdreht wird. In Rotationskolbenverstellem wird durch die Druckbeaufschlagung der einen Kammer und die Druckentlastung der anderen Kammer eine Verschiebung des Flügels und damit direkt eine Verdrehung der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt. Um die Phasenlage zu halten werden beide Druckkammern entweder mit der Druckmittelpumpe verbunden oder sowohl von der Druckmittelpumpe als auch vom Tank getrennt.
Die Steuerung der Druckmittelströme zu bzw. von den Druckkammern erfolgt mittels eines Steuerventils, meist ein 4/3-Proportionalventil. Ein Ventilgehäuse ist mit je einem Anschluss für die Druckkammern (Arbeitsanschluss), einem Anschluss zur Druckmittelpumpe und mindestens einem Anschluss zu einem Tank versehen. Innerhalb des im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuses ist ein axial verschiebbarer Steuerkolben angeordnet. Der Steuerkolben kann mittels eines elektromagnetischen Stellgliedes entgegen der Federkraft eines Federelements axial in jede Position zwischen zwei definierte Endstellungen gebracht werden. Der Steuerkolben ist weiterhin mit Ringnuten und Steuerkanten versehen, wodurch die einzelnen Druckkammern wahlweise mit der Druckmittelpumpe oder dem Tank verbunden werden können. Ebenso kann eine Stellung des Steuerkolbens vorgesehen sein, in der die Druckkammern sowohl von der Druckmittelpumpe als auch vom Druckmitteltank getrennt sind.
Während der Startphase der Brennkraftmaschine benötigen Nockenwellen- versteller einen gewissen Zeitraum, bis die Phasenlage sicher gehalten werden kann. Im Falle hydraulischer Nockenwellenversteller ist dies dadurch bedingt, dass während des Stillstands der Brennkraftmaschine Druckmittel aus den Druckkammern austritt und somit bei Start der Brennkraftmaschine die hydraulische Einspannung des Kolbens bzw. des Flügels nicht gewährleistet ist. Bis die von der Kurbelwelle angetriebene Ölpumpe der Brennkraftmaschine den Nockenwellenversteller ausreichend mit Druckmittel versorgt, ist die Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle nicht festgelegt. Daraus resultieren schlechtere Start- und Laufeigenschaften der Brennkraftmaschine. Weiterhin werden der Kolben oder die Flügel innerhalb der Druckräume auf Grund der Reaktionsmomente der Nockenwelle ungebremst verstellt, wodurch diese gegen Begrenzungen in der Vorrichtung schlagen, wodurch Geräusche entstehen und Verschleiß hervorgerufen wird.
Dem wird dadurch entgegengewirkt, dass Drehwinkelbegrenzungsvorrichtun- gen vorgesehen sind, welche das Abtriebselement mechanisch mit dem Antriebselement koppeln und damit eine Verdrehung beider Bauteile zueinander verhindern. Derartige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen werden durch ei- nen Verriegelungskolben realisiert, welcher in einer an dem Abtriebselement oder dem Antriebselement ausgebildeten Aufnahme angeordnet ist. Weiterhin ist eine Feder vorgesehen, welche den Verriegelungskolben in Richtung des anderen Bauteils drängt. Weiterhin ist am anderen Bauteil eine Kulisse vorgesehen, in welche der Verrieglungskolben gedrängt wird, wenn die vorbestimmte Verrieglungsphase erreicht ist.
Dabei kann es vorteilhaft sein, das Abtriebselement relativ zum Antriebselement und damit die Nockenwelle zur Kurbelwelle in einer Phasenlagen zu koppeln die zwischen einer maximalen Frühstellung, in der die Gaswechselventile früh bezogen auf den Kurbelwellenwinkel öffnen, und einer maximalen Spätstellung, in der die Gaswechselventile spät bezogen auf den Kurbelwellenwinkel öffnen, liegt.
In der DE 100 64 222 A1 ist eine derartige Vorrichtung offenbart. Dabei handelt es sich um eine Vorrichtung in Rotationskolbenbauart. Ein in Antriebsverbindung mit der Nockenwelle stehendes Antriebselement ist drehbar auf einem drehfest mit einer Nockenwelle verbundenen Abtriebselement gelagert. Das Antriebselement ist mit zum Abtriebselement offenen Ausnehmungen ausgebil- det. In axialer Richtung der Vorrichtung sind Seitendeckel vorgesehen, welche die Vorrichtung begrenzen und drehfest mit dem Antriebselement verbunden sind. Die Ausnehmungen sind durch das Antriebselement, das Abtriebselement und die Seitendeckel druckdicht abgeschlossen und bilden somit Druckräume aus. In die Außenmantelfläche des Abtriebselements sind axiale Nuten einge- bracht, in welchen Flügel angeordnet sind welche sich in die Ausnehmungen erstrecken. Die Flügel sind derart ausgebildet, dass sie die Druckräume in jeweils zwei gegeneinander wirkende Druckkammern teilen. Durch zu- bzw. ableiten von Druckmittel zu bzw. von den Druckkammern kann die Phasenlage des Abtriebselement zum Antriebselement und damit der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle wahlweise gehalten oder verstellt werden. Zu diesem Zweck ist eine Einrichtung zur Druckmittelversorgung mit Druckmittelleitungen und einem Steuerventil vorgesehen.
Des Weiteren sind zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vorgesehen. In den Seitendeckeln sind zwei Kolben angeordnet, welche mittels eines Federmittels mit einer Kraft in Richtung des Abtriebselements beaufschlagt werden. In eine axiale Seitenfläche des Abtriebselements, welche den Verriegelungspins zugewandt ist, sind Kulissen, welche als sich in Umfangshchtung erstreckende Nuten ausgebildet sind, angeordnet. Die Nuten sind derart angeordnet und ausgebildet, dass in einer definierten mittleren Position beide Kolben in jeweils eine Nut eingreifen, wenn keine der Nuten mit Druckmittel beaufschlagt wird. Dabei liegt jeder Kolben an einem umfangsseitigen Ende der jeweiligen Nut an. Das Abtriebselement ist somit relativ zum Antriebselement verriegelt wodurch eine Relatiwerdrehung verhindert wird.
Über erste und zweite Druckmittelleitungen können die Druckkammern mit Druckmittel befüllt werden. Wird eine erste Druckkammer mit Druckmittel be- füllt, so wird ebenfalls eine Stirnfläche eines Kolbens mit Druckmittel beaufschlagt. Dadurch wird der entsprechende Kolben in eine Aufnahme des Seitendeckels gedrückt. Die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung wird also von einem verriegelten in einen entriegelten Zustand überführt und eine Verstellung des Abtriebselements relativ zum Antriebselement in eine Richtung er- möglicht. Dabei ist die andere Nut, in die der andere Kolben noch eingreift, derart ausgebildet, dass eine Verstellung des Abtriebselements relativ zum Antriebselement von der Mittenlage aus bis zu einer maximalen Früh- oder Spätstellung ermöglicht wird. Entsprechend verläuft die Verstellung des Abtriebselements gegenüber dem Antriebselement in die andere Richtung. Die Vorrichtung ist mit einer Kompensationsfeder ausgestattet, deren eines Ende am Abtriebselement und deren anderes Ende am Antriebselement befestigt ist und das Schleppmoment, welches die Nockenwelle auf den Rotor ausübt ausgleicht.
Die Kulissen kommunizieren mit den Druckmittelleitungen, über welche die Druckkammern mit Druckmittel beaufschlagt werden können. Dabei kommuniziert eine der beiden Kulissen mit den Druckkammern, welche durch Druckmittelbeaufschlagung eine Verstellung in Richtung frühe Betätigung der Gaswechselventile bewirken, während die andere Kulisse mit den Druckmittelleitung kommuniziert, über welche die anderen Druckkammern mit Druckmittel beaufschlagt werden. Folglich ist die Druckmittelzufuhr während eines Verstellvorgangs zu einer der Kulissen unterbrochen. Dies führt dazu, dass der entsprechende Kolben an der axialen Seitenfläche des Abtriebselements oder der korrespondierenden Nut anliegt. Während der Bewegung des Abtriebselements relativ zum Antriebselement tritt an dieser Stelle Reibung auf, wodurch der Wirkungsgrad der Vorrichtung herabgesetzt wird und erhöhter Verschleiß auftritt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Entriegelung der Drehwinkelbe- grenzungsvorrichtungen mittels Druckmittelkanälen erfolgt, welche mit der Einrichtung zur Druckmittelversorgung der Vorrichtung kommuniziert. Durch die Reaktionsmomente, welche die Nockenwelle auf das Abtriebselement ausübt kommt es in diesem hydraulischen System zu Druckschwankungen, wodurch ein ungewolltes Ent- oder Verriegeln der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen hervorgerufen werden kann. Dies kann zu einem Verklemmen der Vorrichtung führen oder eine gewollte Begrenzung der Verstellphase unwirksam werden lassen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuer- zeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, in der die Ent- und Verriegelung des Abtriebselement zum Antriebselement prozesssicher durchgeführt wird. Des Weiteren soll ein erhöhter Verschleiß durch Reibung zwischen dem Abtriebselement und den Kolben der Drehwinkelbe- grenzungsvorrichtungen vermieden werden.
In einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem eine Nockenwelle antreibenden Abtriebselement, einem von einer Kurbelwelle angetriebenen Antriebselement, wobei die beiden Bauteile zueinander drehbar montiert sind, einem Stellantrieb, über den eine Phasenlage zwischen den beiden Bauteilen variabel eingestellt werden kann, und zwei Drehwinkelbegren- zungsvorrichtungen, wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung einen entriegelten und einen verriegelten Zustand einnehmen kann, wobei jede Dreh- winkelbegrenzungsvorrichtung im entriegelten Zustand die Phasenlage nicht beschränkt und im verriegelten Zustand die Phasenlage auf einen Winkelbereich oder eine definierte Phasenlage beschränkt, und wobei jede der Dreh- winkelbegrenzungsvorrichtung zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand hin und her überführt werden kann, wird die Aufgabe erfindungs- gemäß dadurch gelöst, dass bei jeder Überführung der ersten Drehwinkelbe- grenzungsvorrichtung vom verriegelten in den entriegelten Zustand auch die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung den entriegelten Zustand einnimmt. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass bei jeder Überführung der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vom verriegelten in den entriegelten Zustand auch die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung den entriegelten Zustand einnimmt.
Durch das gleichzeitige Entriegeln der zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtun- gen wird die Häufigkeit der Entriegelvorgänge drastisch reduziert. Gleichzeitig werden die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen während des normalen Betriebs der Vorrichtung im entriegelten Zustand gehalten. Sind die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung als eine Verriegelungseinheit ausgeführt, in der je ein Kolben in einer Aufnahme des Abtriebselements oder des Antriebselements aufgenommen ist und mittels eines Federelements in Rich- tung des anderen Bauteil gedrängt wird, so werden beide Kolben werden während des Verstellvorgangs in die jeweilige Aufnahme zurückgedrängt. Folglich kommt keiner der Kolben in Anlage an das andere Bauteil, wodurch keine Reibung zwischen dem Kolben und dem relativ dazu bewegten Bauteil auftritt. Dies führt zu einem höheren Wirkungsgrad der Vorrichtung und geringerem Verschleiß. Dabei kann die Erfindung in hydraulischen oder elektrischen No- ckenwellenverstellem angewandt werden.
Weiterhin können die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen durch Druckmittelbeaufschlagung via mindestens einer Steuerleitung vom verriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden und der Stellantrieb als hydraulischer Stellantrieb mit mindestens zwei Druckkammern und einer Einrichtung zur Druckmittelversorgung ausgebildet sein, wobei die Steuerleitung separat zur Einrichtung zur Druckmittelversorgung ausgebildet ist und mit dieser nicht kommuniziert. In dieser Ausführungsform wird der Entriegelvorgang der Drehwinkelbegren- zungsvorrichtungen mittels einer von der Einrichtung zur Druckmittelversorgung separaten Steuerleitung gesteuert. Druckschwankungen die auf Grund der Nockenwellenreaktionsmomente innerhalb der Vorrichtung entstehen, wirken sich nicht auf den Verriegelungszustand der Vorrichtung aus. Dadurch ist sichergestellt, dass die für die jeweilige Betriebssituation der Brennkraftmaschine geforderten Ent- bzw. Verriegelzustände der Drehwinkelbegrenzungs- vorrichtungen sicher eingestellt und gehalten werden können.
In einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem eine Nockenwelle antreibenden Abtriebselement, einem von einer Kurbelwelle angetriebenen Antriebselement, wobei die die beiden Bauteile zueinander drehbar montiert sind, einem hydraulischen Stellantrieb, über den eine Phasen- läge zwischen den beiden Bauteilen variabel eingestellt werden kann, mit mindestens zwei Druckkammern und einer Einrichtung zur Druckmittelversorgung und zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen, wobei jede Drehwinkelbegren- zungsvorrichtung einen entriegelten und einen verriegelten Zustand einnehmen kann, wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im entriegelten Zu- stand die Phasenlage nicht beschränkt und im verriegelten Zustand die Phasenlage auf einen Winkelbereich oder eine definierte Phasenlage beschränkt, wobei jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand hin und her überführt werden kann, und wobei die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen mittels Druckmittelbeaufschlagung via mindestens einer Steuerleitung vom verriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuerleitung separat zur Einrichtung zur Druckmittelversorgung ausgebildet ist und mit dieser nicht kommuniziert. In dieser Ausführungsform werden die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen mittels Systemdruck von dem verriegelten in den entriegelten Zustand überführt. Die separat zur Einrichtung zur Druckmittelversorgung ausgebildete Steuerleitung gewährleistet also, dass in der Vorrichtung entstehende Druckschwankungen nicht auf die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen durchschlagen, wodurch die Ent- bzw. Verriegelzustände während des Betriebs der Brennkraftmaschine prozesssicher eingenommen, geändert und gehalten werden können. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen nach einem ersten Entriegelvorgang nach jedem Start der Brennkraftmaschine im entriegelten Zustand verbleiben, solange die Vorrichtung ausreichend mit Druckmittel versorgt wird.
In einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem eine Nockenwelle antreibenden Abtriebselement, einem von einer Kurbelwelle angetriebenen Antriebselement, wobei die beiden Bauteile zueinander drehbar montiert sind, einem hydraulischen Stellantrieb, über den eine Phasenlage zwischen den beiden Bauteilen variabel eingestellt werden kann, mit mindestens zwei Druckkammern und einer Einrichtung zur Druckmittelversorgung und zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen, wobei jede Drehwinkelbegren- zungsvorrichtung einen entriegelten und einen verriegelten Zustand einnehmen kann, wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im entriegelten Zustand die Phasenlage nicht beschränkt und im verriegelten Zustand die Phasenlage auf einen Winkelbereich oder eine definierte Phasenlage beschränkt, und wobei jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung zwischen dem verrie- gelten und dem entriegelten Zustand hin und her überführt werden kann, wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen nach einem ersten Entriegelvorgang nach einer Betriebsphase, in der die Vorrichtung nicht ausreichend mit Druckmittel versorgt wurde, im entriegelten Zustand verbleiben, solange die Vorrichtung ausreichend mit Druckmittel versorgt wird.
In diesen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass beide Drehwinkelbegren- zungsvorrichtungen im entriegelten Zustand gehalten werden, solange die Druckmittelversorgung der Vorrichtung sichergestellt ist. Durch die Einnahme der verriegelten Zustände soll sichergestellt werden, dass die Vorrichtung während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine oder während ungenügender Druckmittelversorgung, wie beispielsweise in Leerlaufphasen, in einer definierten Phasenlage des Abtriebselements zum Antriebselement betrieben wird. Während des normalen Betriebs erfüllen die Drehwinkelbegrenzungsvorrich- tungen keine Aufgabe, sondern können zu unerwünschten Effekten, wie erhöhten Reibungsverlusten führen. Dies wird erfindungsgemäß vermieden. In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Dreh- Winkelbegrenzungsvorrichtungen durch Druckmittelbeaufschlagung via mindestens einer Steuerleitung vom verriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden, wobei die Steuerleitung separat zur Einrichtung zur Druckmittelversorgung ausgebildet ist und mit dieser nicht kommuniziert. Die separate Ausbildung der Steuerleitung von der Einrichtung zur Druckmittel- Versorgung verhindert, dass in der Vorrichtung entstehende Druckschwankungen auf die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen übertragen werden. Dadurch ist sichergestellt, dass diese in die jeweils geforderten Ent- oder Verrieglungs- zustande überführt und prozesssicher gehalten werden können.
Es kann pro Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen der erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Vorrichtung eine separate Steuerleitung vorgesehen sein. Dadurch sind beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen getrennt ansteuerbar, wodurch die Vorrichtung eine höhere Regelungsflexibilität erhält. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass beide Drehwinkelbegrenzungsvor- richtungen mit einer gemeinsamen Steuerleitung kommunizieren. Dies senkt die Kosten der Vorrichtung, da die Komplexität und die Anzahl der benötigten Bauteile sinkt. Ebenso kann die Regelung einfacher gestaltet werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuerleitung oder die Steuerleitungen unmittelbar mit einer Druckmittelpumpe kommunizieren. Diese Einfache Maßnahme stellt sicher, dass die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen immer dann mit Druckmittel beaufschlagt werden, also in den entriegelten Zustand überführt werden, wenn die Druckmittelpumpe ausreichend Systemdruck aufgebaut hat um die Vorrichtung funktionssicher zu betreiben.
In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Druckmittelfi uss zu und von der Steuerleitung oder den Steuerleitungen mittels eines Schaltventils gesteuert wird. Dabei kann das Schaltventil selbsthaltend ausgebildet sein.
Durch das Zwischenschalten eines Schaltventils können auch komplexere Re- gelstrategien verfolgt werden, in denen die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtun- gen erst dann in den entriegelten Zustand überführt werden, wenn die Vorrichtung bereits vollständig mit Druckmittel befüllt ist.
Dabei kann eine kostengünstige Ausführungsform dadurch dargestellt werden, dass das Schaltventil einen hydraulischen Betätigungsmechanismus, einen Druckmittelanschluss, der mit einer Druckmittelpumpe, einen Tankanschluss, der mit einem Tank, und einen Arbeitsanschluss, der mit der oder den Steuerleitungen kommuniziert, aufweist, wobei der Betätigungsmechanismus mit einer Druckmittelleitung der Einrichtung zur Druckmittelversorgung derart kommuni- ziert, dass das Schaltventil bei Druckmittelbeaufschlagung dieser Druckmittelleitung in einen Zustand geschalten wird, in der der Arbeitsanschluss mit dem Druckmittelanschluss kommuniziert.
Durch diese Ausbildung der Vorrichtung wird ein kosten- und regelungsintensiver elektromagnetischer Betätigungsmechanismus vermieden. Auf defektanfäl- lige Stromzuführungen zu dem Schaltventil kann ebenso verzichtet werden, wie auf zusätzlich notwendige Regelsoftware in der Motorsteuerung (ECU). Weiterhin erfolgt die Betätigung des Schaltventils prozesssicher mittels Druckmittel erst zu einem Zeitpunkt, da die Vorrichtung bereits ausreichend mit Druckmittel beaufschlagt ist. Des Weiteren wird keine elektrische Energie zum Betätigen und Halten der Schaltstellung des Schaltventils benötigt.
Des Weiteren kann durch eine einfache Startstrategie die Befüllung beider Druckkammern vor Betätigung des Schaltventils gewährleistet werden. Zu diesem Zweck werden nach dem Start der Brennkraftmaschine zunächst diejenigen Druckkammern oder diejenige Druckkammer mit Druckmittel beaufschlagt, welche von der Druckmittelleitung versorgt wird, welche nicht mit dem Betätigungsmechanismus kommuniziert. In einem darauf folgenden Schritt wird die andere Druckmittelleitung, und damit die andere Gruppe von Druckkammern oder die andere Druckkammer, mit Druckmittel beaufschlagt. Dies führt zu ei- ner Betätigung des Schaltventils und somit zu einer Entriegelung der Drehwin- kelbegrenzungsvorrichtung. Da zu diesem Zeitpunkt aber bereits alle Druckkammern der Vorrichtung mit Druckmittel versorgt sind befindet sich der Stellantrieb in einem eingespannten Zustand. Die von der Nockenwelle auf das Abtriebselement ausgeübten Reaktionsmomente können nicht zu einer unkontrollierten Schwenkbewegung führen. Dadurch wird der Verschleiß der Vorrichtung minimiert und eine sonst übliche Geräuschentwicklung vermieden.
In einer Weiterbildung der Erfindung kommuniziert der Arbeitsanschluss zu- sätzlich mit dem hydraulischen Betätigungsmechanismus.
Dadurch ist gewährleistet, dass die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung auch dann in dem entriegelten Zustand gehalten wird, wenn die Druckkammern über die nicht mit dem Betätigungsmechanismus kommunizierende Druckmittelleitung mit Druckmittel beaufschlagt wird.
Die Erfindung kann vorteilhafterweise in Vorrichtung angewendet werden in denen das Abtriebselement relativ zum Abtriebselement mittels der Drehwin- kelbegrenzungsvorrichtungen in einer Phasenlage fest zueinander verriegelt werden kann, wobei diese Phasenlage zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätstellung des Abtriebselements zum Antriebselement liegt. Nach dem Entriegelvorgang der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen kann die Phasenlage nun sowohl zu früheren als auch späteren Steuerzeiten verstellt werden, wodurch die Variabilität des Ventiltriebs erhöht wird und die Leistungsparameter, wie beispielsweise Abgasqualität verbessert werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung und aus den Zeichnungen, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine hydraulische Stellvorrichtung,
Figur 2 einen Querschnitt durch eine hydraulische Stellvorrichtung nach Figur 1 ,
Figur 3 eine Prinzipskizze eines Druckmittelkreislaufs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Stellvorrichtung nach Figur 2.
Figur 4 eine Prinzipskizze eines Druckmittelkreislaufs einer alternativen erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Stellvorrichtung nach Figur 2.
Figur 5 eine Prinzipskizze eines Druckmittelkreislaufs einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Stellvorrichtung nach Figur 2.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine. Eine Stellvorrichtung 1a besteht im Wesentlichen aus einem Antriebselement 2 und einem konzentrisch dazu angeordneten Abtriebsele- ment 3. Ein Antriebsrad 4 ist drehfest mit dem Antriebselement 2 verbunden und in der dargestellten Ausführungsform als Kettenrad ausgebildet. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen des Antriebsrads 4 als Riemen- oder Zahnrad. Das Antriebselement 2 ist drehbar auf dem Abtriebselement 3 gelagert, wobei an der Innenmantelfläche des Antriebselements 2 in der dargestellten Ausführungsform fünf in Umfangsrichtung beabstandete Ausnehmungen 5 vorgesehen sind. Die Ausnehmungen 5 werden in radialer Richtung vom Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 3, in Umfangsrichtung von zwei Seitenwänden 6 des Antriebselements 2 und in axialer Richtung durch einen ers- ten und einen zweiten Seitendeckel 7, 8 begrenzt. Jede der Ausnehmungen 5 ist auf diese Weise druckdicht verschlossen. Der erste und der zweite Seitendeckel 7, 8 sind mit dem Antriebselement 2 mittels Verbindungselementen 9, beispielsweise Schrauben, drehfest verbunden.
An der Außenmantelfläche des Abtriebselements 3 sind axial verlaufende Flügelnuten 10 ausgebildet, wobei in jeder Flügelnut 10 ein sich radial erstreckender Flügel 11 angeordnet ist. In jede Ausnehmung 5 erstreckt sich ein Flügel 11 , wobei die Flügel 11 in radialer Richtung am Antriebselement 2 und in axia- ler Richtung an den Seitendeckeln 7, 8 anliegen. Jeder Flügel 11 unterteilt eine Ausnehmung 5 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 12, 13. Um ein druckdichtes Anliegen der Flügel 11 am Antriebselement 2 zu gewährleisten, sind zwischen den Nutgründen 14 der Flügelnuten 10 und den Flügeln 11 Blattfederelemente 15 angebracht, die den Flügel 11 in radialer Richtung mit einer Kraft beaufschlagen.
Mittels ersten und zweiten Druckmittelleitungen 16, 17 können die ersten und zweiten Druckkammern 12, 13 über ein nicht dargestelltes Steuerventil mit einer ebenfalls nicht dargestellten Druckmittelpumpe oder einem ebenfalls nicht dargestellten Tank verbunden werden. Dadurch wird ein Stellantrieb 18 ausgebildet, der eine Relativverdrehung des Antriebselements 2 gegenüber dem Abtriebselement 3 ermöglicht. Dabei ist vorgesehen, dass entweder alle ersten Druckkammern 12 mit der Druckmittelpumpe und alle zweiten Druckkammern 13 mit dem Tank verbunden werden bzw. die genau entgegen gesetzte Konfi- guration. Werden die ersten Druckkammern 12 mit der Druckmittelpumpe und die zweiten Druckkammern 13 mit dem Tank verbunden, so dehnen sich die ersten Druckkammern 12 auf Kosten der zweiten Druckkammern 13 aus. Daraus resultiert eine Verschiebung der Flügel 11 in Umfangsrichtung, in der durch den ersten Pfeil 21 dargestellten Richtung. Durch das Verschieben der Flügel 11 wird das Abtriebselement 3 relativ zum Antriebselement 2 verdreht. In einer weiteren Steuerstellung des Steuerventils werden beide Druckmittelleitungen 16, 17 vom Tank und von der Druckmittelpumpe getrennt. Dadurch wird die aktuelle Phasenlage gehalten. Alternativ kann eine definierte Zufuhr von Druckmittel zu beiden Druckkammern 12, 13 zugelassen werden, um auftretende Leckageverluste auszugleichen.
Das Antriebselement 2 wird in der dargestellten Ausführungsform mittels eines an seinem Antriebsrad 4 angreifenden, nicht dargestellten Kettentriebs von der Kurbelwelle angetrieben. Ebenso denkbar ist der Antrieb des Antriebselements 2 mittels eines Riemen- oder Zahnradtriebs. Das Abtriebselement 3 ist kraft-, form- oder stoffschlüssig, beispielsweise mittels Presssitz oder durch eine Schraubverbindung mittels einer Zentralschraube, mit einer nicht dargestellten Nockenwelle verbunden. Aus der Relatiwerdrehung des Abtriebselements 3 relativ zum Antriebselement 2, als Folge des Zu- bzw. Ableitens von Druckmittel zu bzw. aus den Druckkammern 12, 13, resultiert eine Phasenverschiebung zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle. Durch gezieltes Ein- bzw. Ableiten von Druckmittel in die Druckkammern 12, 13 können somit die Steuerzeiten der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine gezielt variiert werden.
Jede der Druckmittelleitungen 16, 17 kommuniziert über einen, in einer Zentralbohrung 22 des Abtriebselements 3 angeordneten, nicht dargestellten Druckmittelverteiler, mit jeweils einem Druckmittelkanal 16a, 17a, wobei jeder der Druckmittelkanäle 16a, 17a in eine der Druckkammern 12, 13 mündet.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, innerhalb der Zentralbohrung 22 ein Zentralventil anzuordnen, über welches die Druckmittelkanäle 16a, 17a und somit die Druckkammern 12, 13 gezielt mit einer Druckmittelpumpe bzw. einem Tank verbunden werden können.
Die im Wesentlichen radial verlaufenden Seitenwände 6 der Ausnehmungen 5 sind mit Ausformungen 23 versehen, die in Umfangsrichtung in die Ausnehmungen 5 hineinreichen. Die Ausformungen 23 dienen als Anschlag für die Flügel 11 und gewährleisten, dass die Druckkammern 12, 13 mit Druckmittel versorgt werden können, selbst wenn das Abtriebselement 3 eine seiner beiden Extremstellungen relativ zum Antriebselement 2 einnimmt, in denen die Flügel 11 an einer der Seitenwände 6 anliegen. Bei ungenügender Druckmittelversorgung der Vorrichtung 1 , beispielsweise während der Startphase der Brennkraftmaschine oder im Leerlauf, wird das Abtriebselement 3 aufgrund der Wechsel- und Schleppmomente, die die Nockenwelle auf dieses ausübt, unkontrolliert relativ zum Antriebselement 2 be- wegt. In einer ersten Phase drängen die Schleppmomente der Nockenwelle das Abtriebselement 3 relativ zum Antriebselement 2 in eine Umfangsrichtung, die entgegengesetzt zur Drehrichtung des Antriebselements 2 liegt, bis diese an den Seitenwänden 6 anschlagen. Im Folgenden führen die Wechselmomente, die die Nockenwelle auf das Abtriebselement 3 ausübt zu einem Hin- und Herschwingen des Abtriebselements 3 und damit der Flügel 11 in den Ausnehmungen 5, bis zumindest eine der Druckkammern 12, 13 vollständig mit Druckmittel befüllt ist. Dies führt zu höherem Verschleiß und zu Geräuschentwicklungen in der Vorrichtung 1. Um dies zu verhindern sind in der Vorrichtung 1 zwei Drehwinkelbegrenzungs- Vorrichtungen 24 vorgesehen. Jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 besteht aus einem topfförmigen Kolben 26, welcher in einer Aufnahme 25 des Abtriebselements 3 angeordnet ist. Der Kolben 26 wird durch eine Feder 27 in axialer Richtung mit einer Kraft beaufschlagt. Die Feder 27 stützt sich in axialer Richtung auf der einen Seite an einem Entlüftungselement 28 ab und ist mit ihrem davon abgewandten axialen Ende innerhalb des topfförmig ausgeführten Kolbens 26 angeordnet.
Im ersten Seitendeckel 7 ist pro Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 eine Kulisse 29 derart ausgebildet, dass das Abtriebselement 3 relativ zum An- triebselement 2 in einer Position verriegelt werden kann, die einer optimalen Position für den Start und / oder den Leerlauf der Brennkraftmaschine entspricht. In dieser Stellung werden die Kolben 26 bei ungenügender Druckmittelversorgung der Vorrichtung 1 mittels der Federn 27 in die Kulissen 29 gedrängt. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um die Kolben 26 bei ausreichender Versorgung der Vorrichtung 1 mit Druckmittel in die Aufnahmen 25 zurückzudrängen und damit die Verriegelung aufzuheben. In der dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, die Kulissen 29 über nicht dargestellte Druckmittelkanäle und Aussparungen 30 mit Druckmittel zu beaufschlagen. Das in die Kulissen 29 geleitete Druckmittel drängt die Kolben 26 gegen die Kraft der Federn 27 in die Aufnahmen 25 zurück, wodurch der feste Phasenbezug zwischen Abtriebselement 3 und Antriebselement 2 aufgehoben wird. Das Druckmittel wird über eine Steuerleitung 19 und nicht dargestellte Druckmittel kanäle in die Kulissen 29 geleitet.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen schematische Darstellungen einer Vorrichtung 1 mit unterschiedlich ausgeführten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 24. Jede der Vorrichtungen 1 besteht aus einem Antriebselement 2, an welchem ein Druckraum 31 ausgebildet ist. Weiterhin sind an dem Antriebselement 2 zwei Kulissen 29 ausgebildet. In den Druckraum 31 erstreckt sich ein Flügel 11 des Abtriebselements 3. Weiterhin sind an dem Abtriebselement 3 zwei Aufnahmen 25 ausgebildet, in denen jeweils ein Kolben 26 angeordnet ist, welcher mittels jeweils einer Feder 27 in Richtung des Antriebselements 2 gedrängt wird.
Durch Zuführen von Druckmittel zu den Druckkammern 12, 13 kann der Flügel 11 , bei entriegelten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 24, innerhalb des Druckraums 31 wahlweise verschoben oder in einer bestimmten Stellung gehalten werden, wodurch die Phasenlage des Abtriebselements 3 zum An- triebselement 2 und damit die Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle variiert oder gehalten werden kann.
Weiterhin ist eine Einrichtung zur Druckmittelversorgung 32 vorgesehen, über welche gezielt Druckmittel zu den Druckkammern 12, 13 zu- bzw. abgeleitet werden kann. Die Einrichtung zur Druckmittelversorgung 32 besteht aus einem Steuerventil 33, ersten und zweiten Druckmittelleitungen 16, 17 und Druckmittelkanälen 16a, 17a. Das Steuerventil 33 ist als 4/3-Wegeventil ausgeführt, welches über eine Betätigungsvorrichtung 34 in drei Steuerstellungen überführt werden kann. Das Steuerventil 33 ist mit zwei Arbeitsanschlüssen A, B, einem Zulaufanschluss P und einem Ablaufanschluss T ausgebildet. Der Zulaufan- schluss P kommuniziert mit einer Druckmittelpumpe 35, der Ablaufanschluss T mit einem Tank 36, der Arbeitsanschluss A über die erste Druckmittelleitung 16 und den ersten Druckmittelkanal 16a mit der ersten Druckkammer 12 und der zweite Arbeitsanschi uss B über die zweite Druckmittelleitung 17 und den zweiten Druckmittelkanal 17a mit der zweiten Druckkammer 13.
Jede der Vorrichtungen 1 ist mit zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 24 versehen. Jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 24 umfasst einen Kolben 26, der in einer Aufnahme 25 des Abtriebselements 3 aufgenommen ist. Dabei wird der Kolben 26 mittels einer Feder 27 in Richtung des Antriebselements 2 gedrängt. In dem Antriebselement 2 ist pro Kolben 26 eine Kulisse 29 ausgebildet, in die der Kolben 26 gedrängt werden kann. In diesem Fall er- streckt sich der Kolben 26 zum Teil in die Aufnahme 25 und in die Kulisse 29, wodurch die Phasenlage des Abtriebselements 3 zum Antriebselement 2 auf einen Winkelbereich oder einen definierten Winkel begrenzt ist. Ein Zustand einer Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 in der der Kolben 26 in die Kulisse 29 eingreift wird im Folgenden als verriegelter Zustand bezeichnet.
Weiterhin sind hydraulische Betätigungsmechanismen, bestehend aus mindestens einer Steuerleitung 19, vorgesehen, über die Druckmittel in die Kulissen 29 geleitet werden kann. Durch die Zufuhr von Druckmittel in beide Kulissen 29 werden die Kolben 26 in die Aufnahme 25 zurückgedrängt, wodurch die Dreh- Winkelbegrenzungsvorrichtung 24 in einen entriegelten Zustand überführt ist. Ein entriegelter Zustand einer Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 ist im Folgenden derart definiert, dass der entsprechende Kolben 26 nicht in die korrespondierende Kulisse 29 eingreift. Befinden sich beide Drehwinkelbegren- zungsvorrichtungen 24 in einem entriegelten Zustand, so kann die Phasenlage des Abtriebselements 3 relativ zum Antriebselement 2 zwischen einer maximalen Frühstellung und einer maximalen Spätstellung variabel eingestellt und gehalten werden. Die maximale Früh- bzw. Spätstellung entspricht einer relativen Phasenlage, in der die Flügel 11 an einer der Seitenwände 6 bzw. deren Ausformungen 23 anliegen.
In der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsform sind die Kulissen 29 als Langnuten ausgeführt. Diese sind in der in den Figuren 1 und 2 darge- stellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 in einem der Seitendeckel 7, 8 ausgebildet und erstrecken sich in Umfangsrichtung.
Bei entriegelter erster und verriegelter zweiter Drehwinkelbegrenzungsvorrich- tung 24, kann die Phasenlage des Abtriebselements 3 zu dem Antriebselement 2 zwischen einer der beiden Maximalstellungen und einer definierten Mittenposition verstellt werden. In diesem Fall liegt der Kolben 26 in axialer Richtung am Nutgrund der Kulisse 29 an und schleift während des Verstellvorgangs an diesem entlang. Die Phasenlage wird dadurch begrenzt, dass der Kolben 26 an einem der zwei Enden der Nut zum Anliegen kommt.
Analog kann die Phasenlage bei entriegelter zweiter und verriegelter erster Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 zwischen der anderen Maximalstellung und der definierten Mittenposition verstellt werden. Befinden sich beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 24 im verriegelten Zustand, so ist die Phasenlage des Abtriebselements 3 zum Antriebselement 2 auf die Mittenlage fixiert.
Um eine Änderung der Phasenlage zwischen dem Abtriebselement 3 und dem Antriebselement 2 zuzulassen muss mindestens eine der Drehwinkelbegren- zungsvorrichtung 24 in einen entriegelten Zustand überführt werden. Zu diesem Zweck sind Steuerleitungen 19 vorgesehen, über die den Kulissen 29 Druckmittel zugeführt werden kann.
In der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist pro Drehwinkelbegren- zungsvorrichtung 24 eine Steuerleitung 19 vorgesehen. Dabei können beide Steuerleitungen 19 direkt mit der Druckmittelpumpe 35 verbunden sein. In einer alternativen Ausführungsform ist, um eine gezielte Ent- oder Verriegelung der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 zu erreichen, ein Schaltventil 38 vorgesehen, welches zwischen der Druckmittelpumpe 35 und der Steuerlei- tung 19 angeordnet ist. Das Schaltventil 38 steuert den Druckmittelfluss von der Druckmittel pumpe 35 zu der Steuerleitung 19 bzw. von der Steuerleitung 19 zum Tank 36. Das Schaltventil 38 kann mit einem elektromagnetischen, hydraulischen oder pneumatischen Betätigungsmechanismus 39 ausgestattet sein, wobei in der dargestellten Ausführungsform ein elektromagnetischer Betätigungsmechanismus 39 dargestellt ist.
Ebenso denkbar ist es eine Steuerleitung 19 mit einem Schaltventil 38 zu steuern und die andere direkt mit der Druckmittelpumpe 35 zu verbinden.
Das Schaltventil 38 ist in der dargestellten Ausführungsform als 3/2-Wegeventil ausgebildet. Dabei sind an dem Schaltventil 38 ein Arbeitsanschluss A1 , ein Zulaufanschluss P1 und ein Ablaufanschluss T1 ausgebildet. Der Arbeitsanschluss A1 kommuniziert mit der Steuerleitung 19, der Ablaufanschluss T1 mit dem Tank 36 und der Zulaufanschluss P1 mit der Druckmittelpumpe 35.
In einer ersten Steuerstellung des Schaltventils 38, die in Figur 3 eingenommen wird, ist der Arbeitsanschluss A1 mit dem Ablaufanschluss T1 verbunden. In dieser Stellung wird die zugeordnete Kulisse 29 druckfrei gehalten, wodurch der Kolben 26 in der Kulisse 29 gehalten wird. Die Drehwinkelbegrenzungsvor- richtung 24 befindet sich in einem verriegelten Zustand. In einer zweiten Steuerstellung des Schaltventils 38 ist der Arbeitsanschluss A1 mit dem Zulaufanschluss P1 verbunden, wodurch der Kulisse 29 Druckmittel zugeleitet und somit der Kolben 26 aus der Kulisse 29 gedrängt wird. In diesem Fall wechselt die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 von dem verriegelten in den entriegelten Zustand, und die Phasenlage der Vorrichtung 1 kann verändert werden.
In beiden Ausführungsformen ist zwischen der Druckmittelpumpe 35 und dem Steuerventil 33 ein Rückschlagventil 37 angeordnet, welches verhindert, dass sich Druckspitzen, welche innerhalb der Vorrichtung 1 durch die Reaktionsmomente der Nockenwelle entstehen, bis zur Druckmittelpumpe 35 ausbreiten. Der Zulaufanschluss P1 des Schaltventils 38 wird über eine Druckmittelleitung von der Druckmittelpumpe 35 gespeist, wobei diese Verzweigung stromauf- wärts relativ zum Rückschlagventil 37 liegt. Im Falle einer direkt mit der Druckmittelpumpe 35 verbundenen Steuerleitung 19 liegt diese Verzweigung ebenfalls stromaufwärts relativ zum Rückschlagventil 37. Das Entriegeln der Dreh- winkelbegrenzungsvorrichtung 24 erfolgt also mittels Systemdruck. D.h. das hydraulische System zum Entriegeln der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 kommuniziert nicht mit der Einrichtung zur Druckmittelversorgung 32 der Vorrichtung 1. Dies hat den Vorteil, dass die Druckspitzen nicht in das System zum Entriegeln der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 eingespeist werden. Dadurch wird verhindert, dass es auf Grund der Druckspitzen zu ungewollten Entriegelungsvorgängen der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 kommt. Neben den Druckspitzen ruft das Reaktionsmoment der Nockenwelle Druckschwankungen in dem hydraulischen System der Vorrichtung 1 hervor. Durch die Abkopplung der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 von diesen Druck- Schwankungen, wird ungewolltes Ent- und Verriegeln der Drehwinkelbegren- zungsvorrichtung 24 vermieden.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 dargestellt, in der beide Kulissen 29 mit einer einzigen Steuerleitung 19 kommunizieren. In die- sem Fall ist das Schaltventil 38 mit einem hydraulischen Betätigungsmechanismus 39 versehen, über den das Schaltventil 38 zwischen den beiden Steuerstellungen verstellt werden kann. Der Betätigungsmechanismus 39 kommuniziert mit einer der Druckmittelleitungen 16, 17 derart, dass das Schaltventil 38 in die zweite Steuerstellung überführt wird, wenn in dieser Druckmittelleitung 16, 17 der Druck einen bestimmten Wert übersteigt.
In der dargestellten Ausführungsform kommuniziert der Betätigungsmechanismus 39 mit der ersten Druckmittelleitung 16, welche wiederum mit dem Arbeits- anschluss A des Steuerventils 33 kommuniziert. Nach dem Starten der Brennkraftmaschine befindet sich das Steuerventil 33 in der dargestellten Position. Die Druckmittelpumpe 35 ist über die zweite Druckmittelleitung 17 mit der zweiten Druckkammer 13 verbunden. Dies hat zur Folge, dass die zweite Druckkammer 13 mit Druckmittel befüllt wird. Nach einer gewissen Zeit schaltet das Steuerventil 33 in die dritte Steuerstellung, wodurch Druckmittel über die erste Druckmittelleitung 16 der ersten Druckkammer 12 zugeführt wird. Gleichzeitig wird der hydraulische Betätigungsmechanismus 39 mit Druckmittel beaufschlagt, wodurch das Schaltventil 38 in die zweite Steuerstellung überführt wird. Dadurch gelangt Druckmittel von der Druckmittelpumpe 35 zu beiden Kulisse 29, was zur Folge hat, dass beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 24 in den entriegelten Zustand überführt wird. Da nun aber bereits beide Druckkammern 12, 13 mit Druckmittel befüllt sind, befindet sich die Vorrichtung 1 in einem definierten Zustand und ein unkontrolliertes Schwingen des Abtriebselements 3 zum Antriebselement 2 wird verhindert.
Durch dieses Verfahren während des Starts der Brennkraftmaschine ist gewährleistet, dass die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 24 erst zu einem Zeitpunkt in den entriegelten Zustand überführt werden, zu dem bereits beide Druckkammern 12, 13 mit Druckmittel befüllt sind. Der Flügel 11 des Abtriebs- elements 3 ist also hydraulisch relativ zum Antriebselement 2 eingespannt, wodurch sich dieser in einer definierten Phasenlage befindet, ein Anschlagen der Flügel 11 an den Seitenwänden 6 ausgeschlossen ist und damit keine Geräuschentwicklung stattfindet und kein erhöhter Verschleiß zu befürchten ist. Weiterhin werden beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 24 gleichzeitig in den entriegelten Zustand überführt, wodurch keiner der Kolben 26 in Reibkontakt mit einer der Kulissen 29 tritt, wodurch erhöhter Verschleiß verhindert und der Wirkungsgrad der Vorrichtung 1 erhöht wird.
Weiterhin ist der Arbeitsanschluss A1 des Schaltventils 38 ebenfalls mit dem Betätigungsmechanismus 39 verbunden. Wird der Betätigungsmechanismus 39 über die erste Druckmittelleitung 16 erstmalig aktiviert, so wird sowohl den Kulissen 29 als auch dem Betätigungsmechanismus 39 über das Schaltventil 38 Druckmittel zugeführt. Dadurch ist gewährleistet, dass das Schaltventil 38 bis zum Zusammenbrechen des von der Druckmittelpumpe 35 aufgebauten Drucks oder bis zum Absinken des Systemdrucks unter einen gewissen Wert in der zweiten Steuerstellung gehalten wird. Es handelt sich hierbei also um einen Selbsthaltemechanismus 39 des Schaltventils 38. Wird nun über das Steuerventil 33 die zweite Druckmittel leitung 17 mit der Druckmittelpumpe 35 und somit die erste Druckmittelleitung 16 mit dem Tank 36 verbunden, so wird das Schaltventil 38 durch diesen Selbsthaltemechanismus in der zweiten Steuerstellung gehalten und damit weiterhin die Kulisse 29 mit Druckmittel beaufschlagt. Dies verhindert funktionssicher ein ungewolltes Einregeln der Dreh- winkelbegrenzungsvorrichtungen 24. Dadurch wird gewährleistet, dass beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 24 während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine bzw. der Vorrichtung 1 im entriegelten Zustand gehalten werden.
Im Vergleich zu dem Schaltventil 38 mit einem elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 39 ist hier keine Art von Steuerung des Schaltventils 38 notwendig. In dem Moment, in dem der von der Druckmittelpumpe 35 gelieferte Systemdruck einen vorbestimmten Wert überschreitet, werden die Kulissen 29 mit Druckmittel beaufschlagt, bis der Systemdruck den vorgegebenen Wert wieder unterschreitet. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der hydraulische Betätigungsmechanismus 39 im Vergleich zu dem elektromagnetischen kostengünstig hergestellt werden kann, weniger anfällig gegenüber Defekten ist und nicht von einer ECU gesteuert werden muss. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das Schaltventil 38 automatisch in die erste Steuerstellung überführt wird, wenn der Systemdruck unterhalb eines bestimmten Wertes fällt, in der die Vorrichtung 1 nicht mehr funktionssicher betrieben werden kann. Dies kann beispielsweise auftreten, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf betrieben wird. In diesem Fall wird die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 in den verriegelten Zustand überführt. Dadurch wird eine ungewollte Geräuschentwick- lung vermieden und Verschleiß vorgebeugt. Weiterhin wird das Abtriebselement 3 relativ zum Antriebselement 2 in einer für diesen Betriebszustand optimaler Phasenlage gehalten.
Steigt der Systemdruck wieder über den vorgegebenen Wert, so werden die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 24 wiederum automatisch entriegelt und die Phasenlage zwischen Abtriebselement 3 und Antriebselement 2 kann entsprechend einem hinterlegten Kennfeld variabel eingestellt werden.
In der in Figur 5 dargestellte Vorrichtung 1 ist eine der Kulissen 29 als Sackloch 20 und die zweite Kulisse 29 als Nut ausgeführt. Dabei begrenzt die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 mit der als Nut ausgeführten Kulisse 29 die Phasenlage des Abtriebselements 3 zum Antriebselement 2 auf einen Winkelbereich, der sich zwischen einer Mittenposition und entweder einer maximalen Frühstellung oder einer maximalen Spätstellung erstreckt. Das Sackloch 20 ist derart angeordnet, dass diese Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 24 nur in der Mittenposition in den verriegelten Zustand überführt werden kann. Auch in dieser Ausführungsform kommunizieren beide Kulissen 29 mit einer Steuerleitung 19, wodurch beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 24, wie in der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform, gleichzeitig entriegelt werden. Gleichzeitig ist auch hier wiederum gewährleistet, dass sich beide Drehwinkelbegren- zungsvorrichtungen 24 immer im entriegelten Zustand befinden, wenn die Vorrichtung 1 ausreichend mit Druckmittel versorgt wird.
Neben den offenbarten Ausführungsformen sind natürlich viele Abwandlungen der Erfindung denkbar. Beispielsweise können die Kolben 26 in dem Antriebselement 2 und die Kulissen 29 in dem Abtriebselement 3 angeordnet sein. Weiterhin ist statt einer axialen Verriegelungsrichtung eine radiale Verriegelungsrichtung denkbar. Ebenso denkbar ist, dass die Drehwinkelbegrenzungsvor- richtungen 24 der in Figur 5 dargestellte Ausführungsform mittels separater Steuerleitungen 19 mit Druckmittel beaufschlagt werden. Weiterhin sind verschiedene Ausführungsformen des Steuerventils 33 (beispielsweise als 4/4- oder 4/5-Wegeventil) denkbar. Ebenso sind mehrere Ausführungsformen der Kolben 26, beispielsweise als Stifte, Platten und dergleichen, denkbar.
Bezugszeichen
1 Vorrichtung
1a Stellvorrichtung
2 Antriebselement
3 Abtriebselement
4 Antriebsrad
5 Ausnehmungen
6 Seitenwand
7 erster Seitendeckel
8 zweiter Seitendeckel
9 Verbindungselement
10 Flügelnut
11 Flügel
12 erste Druckkammer
13 zweite Druckkammer
14 Nutgrund
15 Blattfederelement
16 erste Druckmittelleitung
16a erster Druckmittelkanal
17 zweite Druckmittelleitung
17a zweiter Druckmittelkanal
18 Stellantrieb
19 Steuerleitung
20 Sackloch
21 erster Pfeil
22 Zentralbohrung
23 Ausformungen
24 Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung
25 Aufnahme
26 Kolben
27 Feder
28 Entlüftungselement 29 Kulisse
30 Aussparung
31 Druckraum
32 Einrichtung zur Druckmittelversorgung 33 Steuerventil
34 Betätigungsvorrichtung
35 Druckmittelpumpe
36 Tank
37 Rückschlagventil 38 Schaltventil
39 Betätigungsmechanismus
P, P1 Zulaufanschluss
T, T1 Ablaufanschluss A, A1 erster Arbeitsanschluss
B zweiter Arbeitsanschluss

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit - einem eine Nockenwelle antreibenden Abtriebselement (3),
- einem von einer Kurbelwelle angetriebenen Antriebselement (2),
- wobei die beiden Bauteile zueinander drehbar montiert sind,
- einem Stellantrieb (18), über den eine Phasenlage zwischen den beiden Bauteilen variabel eingestellt werden kann, und - zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (24), wobei jede Drehwinkelbe- grenzungsvorrichtung (24) einen entriegelten und einen verriegelten Zustand einnehmen kann,
- wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (24) im entriegelten Zustand die Phasenlage nicht beschränkt und im verriegelten Zustand die Phasen- läge auf einen Winkelbereich oder eine definierte Phasenlage beschränkt,
- und wobei jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (24) zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand hin und her überführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass
- bei jeder Überführung der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (24) vom verriegelten in den entriegelten Zustand auch die zweite Drehwinkel- begrenzungsvorrichtung (24) den entriegelten Zustand einnimmt.
2. Vorrichtung (1) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit - einem eine Nockenwelle antreibenden Abtriebselement (3),
- einem von einer Kurbelwelle angetriebenen Antriebselement (2),
- wobei die beiden Bauteile zueinander drehbar montiert sind,
- einem hydraulischen Stellantrieb (18), über den eine Phasenlage zwischen den beiden Bauteilen variabel eingestellt werden kann, mit mindestens zwei Druckkammern (12, 13) und einer Einrichtung zur Druckmittelversorgung
(32) und - zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (24), wobei jede Drehwinkelbe- grenzungsvorrichtung (24) einen entriegelten und einen verriegelten Zustand einnehmen kann,
- wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (24) im entriegelten Zustand die Phasenlage nicht beschränkt und im verriegelten Zustand die Phasenlage auf einen Winkelbereich oder eine definierte Phasenlage beschränkt,
- wobei jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (24) zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand hin und her überführt werden kann,
- und wobei die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (24) mittels Druckmit- telbeaufschlagung via mindestens einer Steuerleitung (19) vom verriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Steuerleitung (19) separat zur Einrichtung zur Druckmittelversorgung (32) ausgebildet ist und mit dieser nicht kommuniziert.
3. Vorrichtung (1 ) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit
- einem eine Nockenwelle antreibenden Abtriebselement (3),
- einem von einer Kurbelwelle angetriebenen Antriebselement (2), - wobei die beiden Bauteile zueinander drehbar montiert sind,
- einem hydraulischen Stellantrieb (18), über den eine Phasenlage zwischen den beiden Bauteilen variabel eingestellt werden kann, mit mindestens zwei Druckkammern (12, 13) und einer Einrichtung zur Druckmittelversorgung (32) und - zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (24), wobei jede Drehwinkelbe- grenzungsvorrichtung (24) einen entriegelten und einen verriegelten Zustand einnehmen kann,
- wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (24) im entriegelten Zustand die Phasenlage nicht beschränkt und im verriegelten Zustand die Phasen- läge auf einen Winkelbereich oder eine definierte Phasenlage beschränkt,
- und wobei jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (24) zwischen dem verriegelten und dem entriegelten Zustand hin und her überführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass - beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (24) nach einem ersten Entriegelvorgang nach einer Betriebsphase, in der die Vorrichtung (1 ) nicht ausreichend mit Druckmittel versorgt wurde, im entriegelten Zustand verbleiben, solange die Vorrichtung (1) ausreichend mit Druckmittel versorgt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Überführung der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (24) vom verriegelten in den entriegelten Zustand auch die erste Drehwinkelbegren- zungsvorrichtung (24) den entriegelten Zustand einnimmt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dreh- winkelbegrenzungsvorrichtungen (24) durch Druckmittelbeaufschlagung via mindestens einer Steuerleitung (19) vom verriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden und der Stellantrieb (18) als hydraulischer Stel- lantrieb mit mindestens zwei Druckkammern (12, 13) und einer Einrichtung zur Druckmittelversorgung (32) ausgebildet ist, wobei die Steuerleitung (19) separat zur Einrichtung zur Druckmittelversorgung (32) ausgebildet ist und mit dieser nicht kommuniziert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreh- winkelbegrenzungsvorrichtungen (24) durch Druckmittelbeaufschlagung via mindestens einer Steuerleitung (19) vom verriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden, wobei die Steuerleitung (19) separat zur Einrichtung zur Druckmittelversorgung (32) ausgebildet ist und mit dieser nicht kommuniziert.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (32) nach einem ersten Entriegelvorgang nach jedem Start der Brennkraftmaschine im entriegel- ten Zustand verbleiben, solange die Vorrichtung (1) ausreichend mit Druckmittel versorgt wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass pro Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung (24) eine separate Steuerleitung (19) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (24) mit einer gemeinsamen Steuerleitung (19) kommunizieren.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- leitung (19) oder die Steuerleitungen (19) unmittelbar mit einer Druckmittelpumpe (35) kommunizieren.
11.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelf luss zu und von der Steuerleitung (19) oder den Steuerleitungen (19) mittels eines Schaltventils (38) gesteuert wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (38) selbsthaltend ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Schaltventil (38) einen hydraulischen Betätigungsmechanismus (39), einen Druckmittelanschluss (P1 ), der mit einer Druckmittelpumpe (35), einen Tankanschluss (T1), der mit einem Tank (36), und einen Arbeitsanschi uss (A1), der mit der oder den Steuerleitungen (19) kommuniziert, aufweist, wo- bei der Betätigungsmechanismus (39) mit einer Druckmittelleitung (16, 17) der Einrichtung zur Druckmittelversorgung (32) derart kommuniziert, dass das Schaltventil (38) bei Druckmittelbeaufschlagung dieser Druckmittelleitung (39) in einen Zustand geschalten wird, in der der Arbeitsanschluss (A1) mit dem Druckmittelanschluss (P1 ) kommuniziert.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsanschluss (A1 ) zusätzlich mit dem hydraulischen Betätigungsmechanismus (39) kommuniziert.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (3) relativ zum Abtriebselement (2) mittels der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen (24) in einer Phasenlage fest zueinander verriegelt werden kann, wobei diese Phasenlage zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätstellung des Abtriebselements (3) zum Antriebselement (2) liegt.
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