DE202008009417U1 - Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (11) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1) mit
– einem Antriebselement (12), einem Abtriebselement (14) und einer Nockenwelle (6, 7),
– wobei das Antriebselement (12) in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) bringbar ist,
– wobei das Abtriebselement (14) drehfest mit der Nockenwelle (6, 7) verbunden ist und schwenkbar zu dem Antriebselement (12) angeordnet ist,
– wobei erste und zweite Druckkammern (26, 27) vorgesehen sind,
– wobei durch Zufuhr von Druckmittel zu einer Gruppe von Druckkammern (26, 27) bei gleichzeitiger Abfuhr von Druckmittel aus der anderen Gruppe von Druckkammer (26, 27) eine Phasenlage zwischen dem Abtriebselement (14) und dem Antriebselement (12) veränderbar ist,
– wobei eine axiale Seitenfläche (36) der Nockenwelle (6, 7) an einer axialen Seitenfläche (37) des Abtriebselements (14) anliegt,
– wobei die Nockenwelle (6, 7) zumindest eine im Wesentlichen axial verlaufende...

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebselement, einem Abtriebselement und einer Nockenwelle, wobei das Antriebselement in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bringbar ist, wobei das Abtriebselement drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist und schwenkbar zu dem Antriebselement angeordnet ist, wobei erste und zweite Druckkammern vorgesehen sind, wobei durch Zufuhr von Druckmittel zu einer Gruppe von Druckkammern bei gleichzeitiger Abfuhr von Druckmittel aus der anderen Gruppe von Druckkammer eine Phasenlage zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement veränderbar ist, wobei eine axiale Seitenfläche der Nockenwelle an einer axialen Seitenfläche des Abtriebselements anliegt, wobei die Nockenwelle zumindest eine im Wesentlichen axial verlaufende erste Druckmittelleitung aufweist, wobei das Abtriebselement pro erster Druckkammer eine zweite Druckmittelleitung aufweist, wobei jede zweite Druckmittelleitung in jeweils eine der ersten Druckkammern mündet und eine Öffnung im Bereich der nockenwellenseitigen Seitenfläche des Abtriebselements aufweist.
• Hintergrund der Erfindung
• In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung in einen Antriebsstrang integriert, über welchen Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein.
• Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 5,901,674 A bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein Abtriebselement welches drehbar zu einem Antriebselement angeordnet ist, wobei das Antriebselement in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle steht und das Abtriebselement drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist. In axialer Richtung wird die Vorrichtung durch je einen Seitendeckel begrenzt. Das Abtriebselement, das Antriebselement und die zwei Seitendeckel begrenzen fünf Druckräume, wobei jeder der Druckräume mittels eines Flügels in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt wird. Durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von den Druckkammern werden die Flügel innerhalb der Druckräume in Umfangsrichtung der Vorrichtung verschoben, wodurch eine gezielte Verdrehung des Abtriebselements zu dem Antriebselement und somit der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt wird. Innerhalb der Nockenwelle sind mehrere axiale Druckmittelleitung vorgesehen, die als Bohrungen ausgebildet sind. Über diese kann den Druckkammern Druckmittel zugeführt werden. Jede der Druckmittelleitungen, die innerhalb der Nockenwelle ausgebildet sind, mündet an der axialen Seitenfläche der Nockenwelle in eine korrespondierende Druckmittelleitung, die als Bohrungen in dem Abtriebselement ausgebildet sind und mit zumindest einer der Druckkammern kommunizieren.
• Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, dass während der Montage des Abtriebselements an die Nockenwelle dafür gesorgt werden muss, dass die Bohrungen des Abtriebselements mit den Bohrungen der Nockenwelle fluchten. Abweichungen der Ausrichtung in Umfangsrichtung führen zu Fluchtungsfehlern, wodurch eine Drosselstelle an der Schnittstelle zwischen der Nockenwelle und dem Abtriebselement entsteht. Dies beeinträchtigt die Verstellgeschwindigkeit und die Dynamik der Phasenverstellung. Bei zu großen Abweichungen kann der Fluchtungsfehler auch zur völligen Funktionsuntüchtigkeit der Vorrichtung führen.
• Da in dieser Ausführungsform kein Freiheitsgrad in der Ausrichtung des Abtriebselements zur Nockenwelle in Umfangsrichtung besteht, wird zusätzlich das Einstellen der Steuerzeiten bei der Montage des Zugmittels an dem Antriebselement, beispielsweise einer Kette oder eines Zahnriemens, erheblich erschwert.
• Aufgabe der Erfindung
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei eine Schnittstelle zwischen der Nockenwelle und dem Abtriebselement geschaffen werden soll, die eine verlustfreie Druckmittelübergabe ermöglicht. Dabei sollen kostenintensive und fehleranfällige Ausrichtungsmaßnahmen während der Montage des Abtriebselements an die Nockenwelle vermieden werden.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an der abtriebselementseitigen axialen Seitenfläche der Nockenwelle ein Verteilerraum ausgebildet ist, in den zumindest eine der ersten Druckmittelleitungen mündet und der mit den Öffnungen von zumindest zwei zweiten Druckmittelleitungen kommuniziert.
• Die Vorrichtung weist zumindest ein Antriebselement und zumindest ein Abtriebselement auf. Das Antriebselement steht im montierten Zustand der Vorrichtung über einen Zugmitteltrieb, beispielsweise einem Riementrieb, mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung. Das Abtriebselement ist in einem Winkelbereich schwenkbar relativ zu dem Antriebselement angeordnet. Dabei liegt eine axiale Seitenfläche der Nockenwelle an einer axialen Seitenfläche des Abtriebselements an. Die drehfeste Verbindung zwischen der Nockenwelle und dem Abtriebselement kann beispielsweise mittels einer Zentralschraube hergestellt sein, die das Abtriebselement durchgreift und in einen Gewindeabschnitt der Nockenwelle eingreift, so dass eine reibschlüssige Verbindung zwischen den aneinanderlegenden Seitenflächen hergestellt wird.
• Innerhalb der Vorrichtung sind zumindest zwei gegeneinander wirkende Druckkammern vorgesehen, durch deren Druckbeaufschlagung das Abtriebselement relativ zum Antriebselement verschwenkt werden kann. Vorteilhafterweise sind mehrere Paare gegeneinander wirkender Druckkammern vorgesehen wodurch die Druckübersetzung erhöht wird.
• Die Druckmittelzufuhr zu und die Druckmittelabfuhr von den Druckkammern erfolgt über eine oder mehrere erste Druckmittelleitungen, die an oder in der Nockenwelle ausgebildet sind und im Wesentlichen in axialer Richtung auf die abtriebselementseitige axiale Seitenfläche zu verlaufen. Diese können beispielsweise als Bohrungen in der Nockenwelle ausgebildet, oder durch einen Druckmittelleiteinsatz realisiert sein.
• Die ersten Druckmittelleitungen kommunizieren mit zweiten Druckmittelleitungen, welche an oder innerhalb des Abtriebselements ausgebildet sind. Dabei kann es sich beispielsweise um radial verlaufende Nuten in der nockenwellenseitigen Seitenfläche des Abtriebselements handeln, wobei jede dieser Nuten in eine korrespondierende Druckkammer mündet. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen axial verlaufende Druckmittelleitungen vorgesehen sind, die sich von der Seitenfläche des Abtriebselements in dieses hinein erstrecken und jeweils mit einer radialen Bohrung kommunizieren, von denen jede in eine korrespondierende Druckkammer mündet. Dabei ist unter dem Begriff Bohrung ein Druckmittelpfad beliebigen Querschnitts innerhalb des Bauteils zu verste hen, der auf verschiedenste Weisen herstellbar ist. Beispielsweise kann die Bohrung bereits während der Formgebung des Abtriebselements ausgebildet werden. Ist das Abtriebselement beispielsweise als Sinterbauteil ausgeführt kann die Bohrung bereits in dem Formgebungswerkzeug berücksichtigt werden und somit während des Sintervorgangs ohne zusätzliche Verfahrensschritte hergestellt werden. Ebenso denkbar ist das nachträgliche Einbringen dieser Bohrungen durch spanende Verfahrensschritte.
• Die ersten Druckmittelleitungen münden nicht direkt in die zweiten Druckmittelleitungen. Die Verbindung wird vielmehr unter Zwischenschaltung eines Verteilerraums hergestellt, der in der abtriebselementseitigen axialen Seitenfläche der Nockenwelle ausgebildet ist. Der Verteilerraum kann beispielsweise als Nut ausgebildet sein, die in Umfangsrichtung der Nockenwelle verläuft (Umfangsnut). Die Umfangsnut kann beispielsweise eine rechteckige aber auch jede andere Querschnittform aufweisen. Ebenso denkbar ist eine kreis- oder rechteckförmige Vertiefung in der axialen Seitenfläche der Nockenwelle.
• Der Verteilerraum kommuniziert mit zumindest zwei der zweiten Druckmittelleitung, vorteilhafterweise mit sämtlichen zweiten Druckmittelleitungen. Dabei ist vorgesehen, dass der Verteilerraum sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung der Nockenwelle größer ausgeführt ist als die Öffnungen der zweiten Druckmittelleitungen. Somit ist sichergestellt, dass der Verteilerraum die Öffnungen vollständig überdeckt, auch wenn geringe Fluchtungsfehler zwischen den ersten und zweiten Druckmittelleitungen vorliegen. Sind die zweiten Druckmittelleitungen als Radialnuten an der nockenwellenseitigen axialen Seitenfläche des Abtriebselements ausgebildet, ist der Verteilerraum in Umfangsrichtung und radialer Richtung so auszubilden, dass Abweichungen der Orientierung der beiden Bauteile zueinander in Umfangsrichtung toleriert werden können und eine ausreichende Überdeckung der Nuten und des Verteilerraums in axialer Richtung erfolgt.
• Vorteilhafterweise ist vorgesehen, die axiale Erstreckung des Verteilerraums (bzgl. der Nockenwelle), im Falle einer Umfangsnut die Nuttiefe, derart auszubilden, dass ein Durchflussquerschnitt für Druckmittelströme senkrecht zur gemeinsamen Drehachse von Nockenwelle und Abtriebselement innerhalb des Verteilerraums größer oder zumindest gleich dem geringste Durchflussquerschnitt der zweiten Druckmittelleitungen ausgebildet ist.
• Somit ist eine Schnittstelle zwischen der Nockenwelle und dem Abtriebselement dargestellt, die Orientierungsfehler des Abtriebselements zur Nockenwelle toleriert ohne den Druckmittelstrom zwischen den Bauteilen zu behindern. Gleichzeitig kann während der Montage der Nockenwelle an das Abtriebselement deren Orientierung zueinander in einem bestimmten Winkelbereich frei gewählt werden, wodurch das werksseitige Einstellen des Steuerzeitenbereichs erleichtert wird.
• In den Verteilerraum können eine, mehrere oder alle ersten Druckmittelleitungen münden. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass alle zweiten Druckmittelleitungen mit dem Verteilerraum kommunizieren, wenn das Abtriebselement an der Nockenwelle montiert ist.
• Die Umfangsnut ist vorzugsweise ringförmig, vorzugsweise entlang einer Kreis- oder Teilkreislinie um die gemeinsame Drehachse der Nockenwelle und des Abtriebselements ausgebildet.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Umfangsnut ringförmig und in sich geschlossen ausgebildet ist. Die Umfangsnut verläuft in diesem Fall entlang einer Kreislinie um die gemeinsame Drehachse der Nockenwelle und des Abtriebselements, wodurch eine beliebige Orientierung der Bauteile zueinander gewählt werden kann, ohne den Druckmittelfluss zu behindern.
• In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Umfangsnut ringförmig und mit einer Unterbrechung ausgebildet ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehenden lediglich dadurch, dass an einer Stelle der Kreislinie keine Vertiefung an der axialen Seitenfläche der Nockenwelle ausgebildet ist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Abtriebselement mittels einer Zentralschraube mit der Nockenwelle verbunden ist, da die Fläche, über die die reibschlüssige Verbindung hergestellt wird, größer aus geführt ist. Dies verringert die Flächenpressung zwischen den beiden axialen Seitenflächen, bzw. erhöht das maximal zulässige Anschraubmoment.
• In einer Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere gegeneinander wirkende Druckkammern vorgesehen sind, wobei pro Druckkammerpaarung eine zweite Druckmittelleitung vorgesehen ist, die einerseits in die jeweilige Druckkammer mündet und andererseits an der axialen Seitenfläche des Abtriebselements austritt, die an der axialen Seitenfläche der Nockenwelle anliegt. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Verteilerraum derart ausgebildet ist, dass dieser mit sämtlichen der zweiten Druckmittelleitung kommuniziert.
• Zumindest eine der zweiten Druckmittelleitungen kann als radiale Nut an der nockenwellenseitigen Seitenfläche des Abtriebselements ausgebildet sein. Diese Nuten können während des Formgebungsprozesses des Abtriebselements ausgebildet werden, wodurch, die Herstellungskosten sinken.
• Ebenso kann zumindest eine der zweiten Druckmittelleitungen eine axiale und eine radiale Bohrung aufweisen, wobei die axiale Bohrung mit dem Verteilerraum kommuniziert und sich in das Abtriebselement hinein erstreckt und die radiale Bohrung einerseits mit der axialen Bohrung und andererseits mit einer der Druckkammern kommuniziert. In diesem Fall wird das Druckmittel nicht entlang der Seitenfläche des Abtriebselements, sondern innerhalb des Abtriebselements zu den Druckkammern geleitet, wodurch die Leckage von Druckmittel aus der Vorrichtung heraus verringert wird.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
• 1 nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,
• 2 einen Längsschnitt entlang der Linie II-II aus 3 durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine,
• 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung aus 4 entlang der Linie III-III,
• 4 die Einzelheit Z aus 2,
• 5 einen Längsschnitt entlang der Linie V-V aus 3 durch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung, wobei die Nockenwelle nicht dargestellt ist,
• 6 eine perspektivische Ansicht der Nockenwelle auf die abtriebselementseitige axiale Seitenfläche,
• 7 eine perspektivische Ansicht des Antriebs- und Abtriebselements, wobei die nockenwellenseitige axiale Seitenfläche dargestellt ist.
• Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
• In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 2 sitzender Kolben 3 in einem Zylinder 4 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 2 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 5 mit einer Einlassnockenwelle 6 bzw. Auslassnockenwelle 7 in Verbindung, wobei eine erste und eine zweite Vorrichtung 11 für eine Relativdrehung zwischen Kurbelwelle 2 und den Nockenwellen 6, 7 sorgen können. Nocken 8 der Nockenwellen 6, 7 betätigen ein oder mehrere Einlassgaswechselventile 9 bzw. ein oder mehrere Auslassgaswechselventile 10. Ebenso kann vorgesehen sein, nur eine der Nockenwellen 6, 7 mit einer Vorrichtung 11 auszustatten, oder nur eine Nockenwelle 6, 7 vorzusehen, welche mit einer Vorrichtung 11 versehen ist.
• Die 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 im Längs- bzw. im Querschnitt. Die Vorrichtung 11 weist ein Antriebselement 12 und ein Abtriebselement 14 auf. Das Antriebselement 12 weist ein Gehäuse 13 und zwei Seitendeckel 15, 16 auf, die an den axialen Seitenflächen des Gehäuses 13 angeordnet sind. Ausgehend von einer äußeren Umfangswand 19 des Gehäuses 13 erstrecken sich fünf Vorsprünge 20 radial nach innen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Vorsprünge 20 einteilig mit der Umfangswand 19 ausgebildet. Das Antriebselement 12 ist mittels radial innen liegender Umfangswände der Vorsprünge 20 relativ zu dem Abtriebselement 14 drehbar zu diesem angeordnet.
• Das Abtriebselement 14 ist in Form eines Flügelrades ausgebildet und weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Nabenelement 17 auf, von dessen äußerer zylindrischer Mantelfläche sich in der dargestellten Ausführungsform fünf Flügel 18 in radialer Richtung nach außen erstrecken. Die Flügel 18 sind separat zum Abtriebselement 14 ausgebildet und in Flügelnuten in der äußeren Mantelfläche des Nabenelements 17 angeordnet.
• An einer äußeren Mantelfläche des ersten Seitendeckels 15 ist ein Kettenrad 21 ausgebildet, über das mittels eines nicht dargestellten Kettentriebs Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf das Antriebselement 12 übertragen werden kann. Das Abtriebselement 14 ist mittels einer Zentralschraube 22 mit einer Nockenwelle 6, 7 verbunden. Dazu durchgreift die Zentralschraube 22 eine zentrale Bohrung 22a des Abtriebselements 14 und ist mit der Nockenwelle 6, 7 verschraubt.
• Je einer der Seitendeckel 15, 16 ist an einer der axialen Seitenflächen des Gehäuses 13 angeordnet und drehfest an diesem befestigt. Zu diesem Zweck sind Befestigungselemente 23 vorgesehen, die jeweils einen Vorsprung 20 und beide Seitendeckel 15, 16 durchgreifen und aneinander fixieren.
• Innerhalb der Vorrichtung 11 ist zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Vorsprüngen 20 ein Druckraum 24 ausgebildet. Jeder der Druck räume 24 wird in Umfangsrichtung von gegenüberliegenden, im Wesentlichen radial verlaufenden Begrenzungswänden 25 benachbarter Vorsprünge 20, in axialer Richtung von den Seitendeckeln 15, 16, radial nach innen von dem Nabenelement 17 und radial nach außen von der Umfangswand 19 begrenzt. In jeden der Druckräume 24 ragt ein Flügel 18, wobei die Flügel 18 derart ausgebildet sind, dass diese sowohl an den Seitendeckeln 15, 16, als auch an der Umfangswand 19 anliegen. Jeder Flügel 18 teilt somit den jeweiligen Druckraum 24 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 26, 27.
• Das Abtriebselement 14 ist in einem definierten Winkelbreich drehbar zu dem Antriebselement 12 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Drehrichtung des Abtriebselements 14 dadurch begrenzt, dass die Flügel 18 an je einer korrespondierenden Begrenzungswand 25 (Frühanschlag 28) der Druckräume 24 zum Anliegen kommen. Analog wird der Winkelbereich in der anderen Drehrichtung dadurch begrenzt, dass die Flügel 18 an den anderen Begrenzungswänden 25 der Druckräume 24, die als Spätanschlag 29 dienen, zum Anliegen kommen.
• Durch Druckbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 26, 27 und Druckentlastung der anderen Gruppe kann die Phasenlage des Antriebselements 12 zum Abtriebselement 14 (und damit die Phasenlage der Nockenwelle 6, 7 zur Kurbelwelle 2) variiert werden. Durch Druckbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 26, 27 kann die Phasenlage konstant gehalten werden.
• Die Vorrichtung 11 weist einen Verriegelungsmechanismus 30 auf. Der Verriegelungsmechanismus 30 umfasst einen federbeaufschlagten Verriegelungspin 31, der in dem Abtriebselement 14 aufgenommen ist, und eine Kulisse 32, die an dem zweiten Seitendeckel 16 ausgebildet ist. In einer definierten Phasenlage des Abtriebselements 14 relativ zu dem Antriebselement 12, fluchtet der federbeaufschlagte Verriegelungspin 31 mit der Kulisse 32, so dass dieser in die Kulisse 32 eingreifen kann. Somit ist eine mechanische Verriegelung des Abtriebselements 14 zu dem Antriebselement 12 hergestellt, wodurch die Phasenlage zwischen den Bauteilen konstant gehalten wird. Um die mechanische Verrieglung zu lösen ist eine nicht dargestellte Druckmittelleitung vorgesehen, über die der Kulisse 32 Druckmittel zugeführt werden kann. Das Druckmittel drängt den Verriegelungspin 31 aus der Kulisse 32 in dessen Aufnahme zurück. Nach dem Lösen der Verriegelung kann die Steuerung der Phasenlage durch Befüllen bzw. Entleeren der Druckkammern 26, 27 erfolgen.
• Innerhalb der Nockenwelle 6, 7 sind erste Druckmittelleitungen 33 ausgebildet, die im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufen und in einen Verteilerraum 34 münden, der in der dargestellten Ausführungsform als Umfangsnut 34 ausgebildet ist. Die ersten Druckmittelleitungen 33 kommunizieren über erste radiale Stichbohrungen 35 mit einem nicht dargestellten Druckmittelüberträger, der an der äußeren Mantelfläche der Nockenwelle 6, 7 angeordnet ist. Die Umfangsnut 34 ist an einer axialen Seitenfläche 36 der Nockenwelle 6, 7 ausgebildet ( 6), die im montierten Zustand an einer axialen Seitenfläche 37 des Abtriebselements 14 anliegt. Dabei kann eine kreisförmig umlaufende, in sich geschlossene Umfangsnut 34 (6) oder eine unterbrochene (hufeisenartige) Umfangsnut 34, wie in 2, vorgesehen sein.
• Innerhalb des Abtriebselements 14 sind zweite Druckmittelleitungen 38 ausgebildet, die einerseits jeweils in eine der ersten Druckkammern 26 münden und andererseits eine Öffnung 42 aufweisen, die dem Verteilerraum 34 in axialer Richtung direkt gegenüberstehen.
• In einer ersten Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, sind die zweiten Druckmittelleitungen 38 als Nuten 39 in der nockenwellenseitigen axialen Seitenfläche 37 des Abtriebselements 14 ausgebildet. Die Nuten 39 erstrecken sich in radialer Richtung von der Höhe der Umfangsnut 34 bis in die Druckkammern 26 und stellen somit eine hydraulische Verbindung zwischen diesen und der Umfangsnut 34 her. Vorteilhafterweise sind die zweiten Druckmittelleitungen 38 und die Umfangsnut 34 derart ausgebildet, dass deren Überlappungsfläche A₁ (4) zumindest dem Strömungsquerschnitt der zweiten Druckmittelleitung 38 entspricht. Gleichzeitig ist die Nuttiefe d₁ derart ausgebildet, dass der Durchflussquerschnitt in Umfangsrichtung der Umfangsnut zu mindest dem kleinsten Durchflussquerschnitt der zweiten Druckmittelleitungen 38 entspricht.
• In einer zweiten Ausführungsform, die in 5 dargestellt ist, sind die zweiten Druckmittelleitungen 38 als Bohrungen innerhalb des Abtriebselements 14 ausgebildet. Dabei besteht jede der zweiten Druckmittelleitungen 38 aus einer axialen und einer radialen Bohrung 40, 41. Die axialen Bohrungen 40 erstrecken sich ausgehend von einer Öffnung 42 in der nockenwellenseitigen Seitenfläche 37 des Abtriebselements 14 in dieses hinein und sind als Sacklochbohrung ausgebildet. Innerhalb des Abtriebselements 14 schneidet jede axiale Bohrung 40 eine radiale Bohrung 41, die wiederum als Sacklochbohrung ausgebildet ist und in eine der ersten Druckkammern 26 mündet. Vorteilhafterweise ist der Querschnitt der Umfangsnut 34 in radialer Richtung größer oder gleich der radialen Erstreckung der Öffnungen 42 der zweiten Druckmittelleitungen 38 ausgebildet. Ebenso wie in 2 ist auch hier die Nuttiefe d₁ geeignet zu wählen
• In beiden Fällen sind Fehlorientierungen der Nockenwelle 6, 7 zu dem Abtriebselement 14 in Umfangsrichtung für die Funktion der Vorrichtung 11 unschädlich. Der erweiterte Bereich des Verteilerraums 34 (in den dargestellten Ausführungsformen, der Umfangsnut 34) garantiert eine ausreichende Überlappungsfläche zu den zweiten Druckmittelleitungen 38. Gleichzeitig kann die Nockenwelle 6, 7 in einem definierten Winkelintervall beliebig an dem Abtriebselement 14 montiert werden, wodurch das werksseitige Einstellen der Steuerzeiten erheblich vereinfacht wird.
• Die Nockenwelle 6, 7 weist des Weiteren zweite Stichbohrungen 43 auf, die in einen Ringraum 44 münden, der zwischen einer Nockenwellenbohrung 45 der Nockenwelle 6, 7 und der Zentralschraube 22 angeordnet ist. Der Ringraum 44 mündet in die zentrale Bohrung 22a des Abtriebselements 14 und kommuniziert über dritte Druckmittelleitungen 46 mit den zweiten Druckkammern 27.
• Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 wird der Druckmittelstrom zu und von den Druckkammern 26, 27 mittels eines Steuerventils 47 gesteuert.
• Das Steuerventil 47 weist einen Zulaufanschluss P einen Ablaufanschluss T und zwei Arbeitsanschlüsse A, B auf.
• Über den Zulaufanschluss P wird dem Steuerventil 47 Druckmittel von einer Druckmittelpumpe 48 zugeführt, während der Ablaufanschluss T mit einem Druckmittelreservoir 49 verbunden ist. Der erste Arbeitsanschluss A kommuniziert mit den ersten Stichbohrungen 35, der zweite Arbeitsanschluss B mit den zweiten Stichbohrungen 43.
• Das Steuerventil 47 kann drei Steuerstellungen einnehmen. In einer ersten Steuerstellung ist der Zulaufanschluss P mit dem zweiten Arbeitsanschluss B und der erste Arbeitsanschluss A mit dem Ablaufanschluss T verbunden. Somit gelangt Druckmittel von der Druckmittelpumpe 48 über die zweiten Stichbohrungen 43, den Ringraum 44 und den dritten Druckmittelleitungen 46 zu den zweiten Druckkammern 27. Gleichzeitig wird Druckmittel von den ersten Druckkammern 26 über die zweiten Druckmittelleitungen 38, den Verteilerraum 34, die ersten Druckmittelleitungen 33, die ersten Stichbohrungen 35 und dem ersten Arbeitsanschluss A des Steuerventils 47 zum Druckmittelreservoir 49 abgeleitet. Somit dehnen sich die zweiten Druckkammern 27 auf Kosten der ersten Druckkammern 26 aus, wodurch das Abtriebselement 14 in der Darstellung von 3 entgegen dem Uhrzeigersinn relativ zu dem Antriebselement 12 verdreht wird.
• In einer zweiten Steuerstellung ist keiner der Arbeitsanschlüsse A, B mit dem Zulaufanschluss P oder dem Ablaufanschluss T verbunden. In diesem Fall wird der Druck in den Druckkammern 26, 27 aufrechterhalten, wodurch die Phasenlage des Abtriebselements 14 relativ zum Antriebselement 12 in Umfangsrichtung konstant gehalten wird.
• In einer dritten Steuerstellung ist der Zulaufanschluss P mit dem ersten Arbeitsanschluss A und der zweite Arbeitsanschluss B mit dem Ablaufanschluss T verbunden. Somit gelangt Druckmittel von der Druckmittelpumpe 48 über das Steuerventil 47, die ersten Stichbohrungen 35, die ersten Druckmittelleitungen 33, den Verteilerraum 34 und die zweiten Druckmittelleitungen 38 zu den ersten Druckkammern 26. Gleichzeitig wird Druckmittel von den zweiten Druckkammern 27 über die dritten Druckmittelleitungen 46, den Ringraum 44, die ersten Stichbohrungen 35 und dem zweiten Arbeitsanschluss B des Steuerventils 47 zum Druckmittelreservoir 49 abgeleitet. Somit dehnen sich die ersten Druckkammern 26 auf Kosten der zweiten Druckkammern 27 aus, wodurch das Abtriebselement 14 in der Darstellung von 3 im Uhrzeigersinn relativ zu dem Antriebselement 12 verdreht wird.

1

Brennkraftmaschine

2

Kurbelwelle

3

Kolben

4

Zylinder

5

Zugmitteltrieb

6

Einlassnockenwelle

7

Auslassnockenwelle

8

Nocken

9

Einlassgaswechselventil

10

Auslassgaswechselventil

11

Vorrichtung

12

Antriebselement

13

Gehäuse

14

Abtriebselement

15

Seitendeckel

16

Seitendeckel

17

Nabenelement

18

Flügel

19

Umfangswand

20

Vorsprung

21

Kettenrad

22

Zentralschraube

22a

zentrale Bohrung

23

Befestigungselement

24

Druckraum

25

Begrenzungswand

26

erste Druckkammer

27

zweite Druckkammer

28

Frühanschlag

29

Spätanschlag

30

Verriegelungsmechanismus

31

Verriegelungspin

32

Kulisse

33

erste Druckmittelleitung

34

Verteilerraum/Umfangsnut

35

Erste Stichbohrung

36

Axiale Seitenfläche der Nockenwelle

37

Axiale Seitenfläche des Abtriebselements

38

zweite Druckmittelleitung

39

Nut

40

Axiale Bohrung

41

Radiale Bohrung

42

Öffnung

43

Zweite Stichbohrung

44

Ringraum

45

Nockenwellenbohrung

46

Dritte Druckmittelleitung

47

Steuerventil

48

Druckmittelpumpe

49

Druckmittelreservoir

A1

Überlappungsfläche

d1

Nuttiefe

A

erster Arbeitsanschluss

B

zweiter Arbeitsanschluss

P

Zulaufanschluss

T

Ablaufanschluss

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• - US 5901674 A [0003]

Claims (7)

1. Vorrichtung (11) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1) mit – einem Antriebselement (12), einem Abtriebselement (14) und einer Nockenwelle (6, 7), – wobei das Antriebselement (12) in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) bringbar ist, – wobei das Abtriebselement (14) drehfest mit der Nockenwelle (6, 7) verbunden ist und schwenkbar zu dem Antriebselement (12) angeordnet ist, – wobei erste und zweite Druckkammern (26, 27) vorgesehen sind, – wobei durch Zufuhr von Druckmittel zu einer Gruppe von Druckkammern (26, 27) bei gleichzeitiger Abfuhr von Druckmittel aus der anderen Gruppe von Druckkammer (26, 27) eine Phasenlage zwischen dem Abtriebselement (14) und dem Antriebselement (12) veränderbar ist, – wobei eine axiale Seitenfläche (36) der Nockenwelle (6, 7) an einer axialen Seitenfläche (37) des Abtriebselements (14) anliegt, – wobei die Nockenwelle (6, 7) zumindest eine im Wesentlichen axial verlaufende erste Druckmittelleitung (33) aufweist, – wobei das Abtriebselement (14) pro erster Druckkammer (26) eine zweite Druckmittelleitung (38) aufweist, – wobei jede zweite Druckmittelleitung (38) in jeweils eine der ersten Druckkammern (26) mündet und eine Öffnung (42) im Bereich der nockenwellenseitigen Seitenfläche (37) des Abtriebselements (14) aufweist, – dadurch gekennzeichnet, dass an der abtriebselementseitigen axialen Seitenfläche (36) der Nockenwelle (6, 7) ein Verteilerraum (34) ausgebildet ist, in den zumindest eine der ersten Druckmittelleitungen (33) mündet und der mit den Öffnungen (42) von zumindest zwei zweiten Druckmittelleitungen (38) kommuniziert.
2. Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerraum (34) als Umfangsnut (34) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerraum (34) mit den Öffnungen (42) sämtlicher zweiten Druckmittelleitungen (38) kommuniziert.
4. Vorrichtung (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsnut (34) ringförmig und in sich geschlossen ausgebildet ist.
5. Vorrichtung (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsnut (34) ringförmig und mit einer Unterbrechung ausgebildet ist.
6. Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der zweiten Druckmittelleitungen (38) als radiale Nut (39) an der nockenwellenseitigen Seitenfläche (37) des Abtriebselements (14) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der zweiten Druckmittelleitungen (38) eine axiale und eine radiale Bohrung (40, 41) aufweist, wobei die axiale Bohrung (40) mit dem Verteilerraum (34) kommuniziert und sich in das Abtriebselement (14) hinein erstreckt und die radiale Bohrung (41) einerseits mit der axialen Bohrung (40) und andererseits mit einer der Druckkammern (26) kommuniziert.