EP2504534B1

EP2504534B1 - Vorrichtung zur variablen einstellung der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkaftmaschine

Info

Publication number: EP2504534B1
Application number: EP10781511.0A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Scheidig
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: US20120227693A1; US8584637B2; EP2504534A1; CN102648339B; DE102009056021A1; CN102648339A; WO2011064228A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einer hydraulischen Phasenstelleinrichtung, wobei die Phasenstelleinrichtung in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle bringbar ist und zumindest eine Frühverstellkammer und zumindest eine Spätverstellkammer aufweist, denen über Druckmittelleitungen Druckmittel zugeführt bzw. aus diesen abgeführt werden kann, wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Verstellkammern eine Phasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verstellt werden kann.

Hintergrund der Erfindung

In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Zu diesem Zweck ist eine hydraulische Phasenstelleinrichtung der 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. Wesentliche Kennzahlen derartiger Vorrichtungen sind die Phasenverstellgeschwindigkeit und der Bedarf an Druckmittel. Um die Phasenlage den unterschiedlichen Fahrsituationen optimal anpassen zu können sind hohe Phasenverstellgeschwindigkeiten wünschenswert. Des Weiteren wird im Rahmen von Verbrauchssenkungsmaßnahmen ein immer geringerer Druckmittelbedarf gefordert, um die Druckmittelpumpe der Brennkraftmaschine kleiner auslegen zu können oder die Fördermenge bei Einsatz von geregelten Druckmittelpumpen senken zu können.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 806 550 A1 bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Phasenstelleinrichtung in Flügelzellenbauweise mit einem Antriebselement, welches in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle steht, und einem Abtriebselement, das drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist. Innerhalb der Phasenstelleinrichtung sind mehrere Druckräume ausgebildet, wobei jeder der Druckräume mittels eines Flügels in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt wird. Durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von den Druckkammern werden die Flügel innerhalb der Druckräume verschoben, wodurch eine Änderung der Phasenlage zwischen dem Abtriebselements und dem Antriebselement erfolgt. Dabei wird das zur Phasenverstellung benötigte Druckmittel von einer Druckmittelpumpe der Brennkraftmaschine bereitgestellt und mittels eines Steuerventils selektiv zu den Früh- bzw. Spätverstellkammern geleitet. Das aus der Phasenstelleinrichtung ausfließende Druckmittel wird in ein Druckmittelreservoir, den Ölsumpf der Brennkraftmaschine, geleitet. Die Phasenverstellung erfolgt somit mittels des von der Druckmittelpumpe der Brennkraftmaschine bereitgestellten Systemdrucks.
Eine weitere Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 5,107,804 A bekannt. In dieser Ausführungsform ist die Phasenstelleinrichtung ebenfalls in Flügelzellenbauart ausgebildet und mehrere Früh- bzw. Spätverstellkammer vorgesehen. Im Unterschied zu der EP 0 806 550 A1 erfolgt die Phasenverstellung nicht durch Druckmittelbeaufschlagung der Druckkammern durch eine Druckmittelpumpe, sondern es werden Wechselmomente ausgenutzt, die auf die Nockenwelle wirken. Die Wechselmomente werden durch das Abwälzen der Nocken auf den mit jeweils einer Ventilfeder vorgespannten Gaswechselventilen verursacht. Dabei wird die Rotationsbewegung der Nockenwelle während des Öffnens der Gaswechselventile gebremst und während des Schließens beschleunigt. Diese Wechselmomente werden auf die Phasenstelleinrichtung übertragen, so dass die Flügel periodisch in Richtung des Spät- und Frühanschlags mit einer Kraft beaufschlagt werden. Dadurch werden abwechselnd in den Frühverstellkammern und den Spätverstellkammern Druckspitzen erzeugt. Soll die Phasenlage konstant gehalten werden, so wird ein Abfließen von Druckmittel aus den Druckkammern verhindert. Im Falle einer Phasenverstellung in Richtung früherer Steuerzeiten wird ein Abfließen von Druckmittel aus den Frühverstellkammern verhindert, selbst in den Zeitpunkten, in denen in den Frühverstellkammern Druckspitzen erzeugt werden. Steigt auf Grund der Wechselmomente der Druck in den Spätverstellkammern an, so wird dieser Druck genutzt um Druckmittel aus den Spätverstellkammern unter dem Druck der generierten Druckspitze in die Frühverstellkammern zu leiten. Analog erfolg eine Phasenverstellung in Richtung späterer Steuerzeiten. Zusätzlich sind die Druckkammern mit einer Druckmittelpumpe verbunden, allerdings nur um Leckagen aus der Phasenstelleinrichtung auszugleichen. Die Phasenverstellung erfolgt somit durch das Umleiten von Druckmittel aus den zu entleerenden Druckkammern in die zu befüllenden Druckkammern unter dem Druck der generierten Druckspitze.
Eine weitere Vorrichtung ist aus der US 2009/0133652 A1 bekannt. In dieser Ausführungsform erfolgt eine Phasenverstellung bei geringen Wechselmomenten, analog zu der Vorrichtung aus der EP 0 806 550 A1 , durch Druckbeaufschlagung der Frühverstellkammern oder der Spätverstellkammern durch eine Druckmittelpumpe, bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den anderen Druckkammern zu dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine. Bei hohen Wechselmomenten werden, analog zu der Vorrichtung aus der US 5,107,804 A , diese genutzt, um das Druckmittel unter hohem Druck aus den Frühverstellkammern (Spätverstellkammern) in die Spätverstellkammern (Frühverstellkammern) zu leiten. Dabei wird das aus den Druckkammern ausgestoßene Druckmittel zu einem Steuerventil zurückgeführt, das die Druckmittelzufuhr zu bzw. den Druckmittelabfluss von den Druckkammern steuert. Dieses Druckmittel gelangt über Rückschlagventile innerhalb des Steuerventils zu dem Zulaufanschluss, der mit der Druckmittelpumpe verbunden ist, wobei ein Teil des Druckmittels in das Druckmittelreservoir der Brennkraftmaschine ausgestoßen wird.
Die EP 2 075 421 A1 offenbart ein Ventil für einen Nockenwellenversteller. Das Ventil umfasst einen Ventilkolben, welcher drehbar in einem Ventilgehäuse angeordnet ist. Zu- und Abläufe für Drucköl, sind so angeordnet, dass durch Stellung des Ventilkolbens Drucköl zu den Verstellkammern und zu einem Verriegelungsmechanismus geleitet werden kann. Dabei kann der Verriegelungsmechanismus nicht nur in einer Endstellung des Nockenwellenverstellers, also in einem Anschlag in der Spät- oder Frühstellung aktiviert werden, sondern auch in einer Zwischenstellung. Hierdurch wird eine Mittenlagenverriegelung ermöglicht, die je nach Motoranwendung sinnvoll sein kann.
Die DE 198 50 947 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Antriebsmittel, wenigstens einer Nockenwelle mit Nocken, wenigstens einer hydraulisch betätigbaren Verstelleinrichtung zur Verstellung des Relativ-Verdrehwinkels zwischen dem Antriebsmittel und der Nockenwelle, wenigstens einer Hydraulikfluid- Versorgungseinrichtung zur Beaufschlagung der Verstelleinrichtung und wenigstens einer Zwangssteuerungs- Einrichtung, durch die die hydraulische Beaufschlagung der Verstelleinrichtung in Abhängigkeit von dem absoluten Verdrehwinkel der Nockenwelle und/oder der Nocken wenigstens zeitweise und/oder wenigstens teilweise beeinflussbar ist. Hierbei wird eine Strömungsverbindung zu den Verstellkammern gezielt dann unterbrochen, wenn durch Drehmomente verursachte Druckschwankungen entstehen, die von der Nockenwelle bei auf- oder ablaufenden Nocken auf die Verstellkammern zurückwirken würden.
Die US 6,186,104 B1 offenbart eine Ventilzeiten-Steuerungsvorrichtung in Flügelzellenbauweise für einen Verbrennungsmotor, bei dem zwischen die Druckzellen und dem diese ansteuernden Steuerventil eine Druckverteilungsvorrichtung geschaltet ist, durch welche störende Nockenwellenmomente ausgeblendet werden. Hierzu wird z.B. bei einer Spät-Verstellung die Ölzufuhr zu den Druckzellen dann unterbrochen, wenn ein Früh-Drehmoment auftritt. Umgekehrt wird bei einer Früh-Verstellung die Ölzufuhr zu den Druckzellen dann unterbrochen, wenn ein Spät-Drehmoment auftritt. Vergleichbar mit der DE 198 50 947 wird also ein Rückschwingen der Verstelleinrichtung aufgrund der Verstellung entgegen gesetzter Nockenwellenmomente unterbunden.
Die WO 2008/067935 A2 offenbart eine Verstelleinrichtung zur Phaseneinstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, die ein Hydrauliksystem zur Versorgung der Verstelleinrichtung aufweist, mit einem Stellmittel mit Arbeitskammern, die von einer ein Steuerventil aufweisenden Steuereinrichtung beaufschlagbar und miteinander strömungsverbunden sind. Die Steuereinrichtung umfasst ein koaxial zur Drehachse des Nockenwellenversteller angeordnetes Steuerventil und ein Vorschaltventil, welches die Umschaltung zwischen einer passiven Betriebsart, bei der die Verstelleinrichtung durch die Wechselmomente der angetriebenen Nockenwelle verstellt wird, und einer aktiven Betriebsart des Nockenwellenversteller, bei der die Verstelleinrichtung durch den Öldruck der Hydraulikmittelquelle hydraulisch aktiv verstellt wird.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einer hohen Phasenverstellgeschwindigkeit zu schaffen.

Lösung der Aufgabe

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Angabe eines Nockenwellenverstellers für eine Nockenwelle, durch die Zylinderventile eines Verbrennungsmotors betätigt werden, wobei durch die Nockenwelle bei auflaufenden Nocken Spät-Drehmomente in Richtung später Zylinderventilöffnungszeiten und bei ablaufenden Nocken entgegen gesetzte Früh-Drehmomente in Richtung früher Zylinderventilöffnungszeiten auf den Nockenwellenversteller zurückwirken, mit einer Druckkammer und einem in der Druckkammer angeordnetem Verstellmittel,
wobei das Verstellmittel die Druckkammer in eine erste Teilkammer und eine zweite Teilkammer unterteilt,
wobei der ersten und der zweiten Teilkammer Druckmittel zuführbar bzw. aus der ersten Teilkammer und zweiten Teilkammer Druckmittel abführbar ist,
so dass durch einen Druckunterschied zwischen der ersten Teilkammer und zweiten Teilkammer das Verstellmittel bewegbar ist, wodurch sich eine Verdrehung der Nockenwelle ergibt,
wobei sich bei einem höheren Druck in der ersten Teilkammer eine Verdrehung der Nockenwelle in Richtung auf frühe Zylinderventilöffnungszeiten und bei einem höheren Druck in der zweiten Teilkammer eine Verdrehung der Nockenwelle in Richtung auf späte Zylinderventilöffnungszeiten ergibt
und wobei die Zu- und Abfuhr von Druckmittel durch eine Steuereinrichtung steuerbar ist,
wobei mittels der Steuereinrichtung wahlweise ein Moment-Modus oder ein Pumpen-Modus einstellbar ist,
wobei im Moment-Modus überwiegend Nockenwellenmomente zum Druckaufbau in der ersten Teilkammer oder in der zweiten Teilkammer genutzt werden, während im Pumpen-Modus der Druckaufbau in der ersten Teilkammer oder in der zweiten Teilkammer überwiegend mittels von einer Druckmittelpumpe zur Verfügung gestellten Druckmittels erfolgt.
Im Stand der Technik wurden bisher zwei Strategien für eine hydraulische Nockenwellenverstellung verfolgt: Einerseits eine Bereitstellung von Druckmittel über eine Druckmittelpumpe, in der Regel eine Ölpumpe eines Motorölschmierkreislaufs oder eine Ausnutzung von Nockenwellenmomenten zur Erzeugung des nötigen Verstelldrucks. Die erste Strategie wird auch als "Oil Pressure Actuated" (OPA) und die zweite als "Cam Torque Actuated" (CTA) bezeichnet. Der Erfindung liegt nunmehr die Erkenntnis zugrunde, dass jeweilige Vorteile der OPA und CTA Verfahren abhängig von einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors günstig miteinander kombinierbar sind. In Betriebszuständen, in denen ein hoher Pumpendruck der Druckmittelpumpe zur Verfügung steht wird günstigerweise der Pumpen-Modus, d.h. ein OPA Verfahren gewählt, während bei niedrigen Pumpendrücken aber hohen Nockenwellenmomenten der Moment-Modus, d.h. das CTA Verfahren zum Einsatz kommt. Dabei kann natürlich eine Verstellung im CTA Verfahren neben der Ausnutzung der Nockenwellenmomente durchaus von der Druckmittelpumpe unterstützt werden und umgekehrt.
Die Erfindung ist dabei nicht auf eine bestimmte Bauart des Nockenwellenverstellers beschränkt, es kann also z.B. ein Flügelzellenversteller zur Anwendung kommen, bei dem mehrere Paare von Teilkammern gebildet sind, wobei das Verstellmittel ein die Teilkammern trennender Flügel ist, der z.B. einstückig aus einem Rotor gebildet ist oder in diesen eingesteckt ist.
Erfindungsgemäß umfasst die Steuereinrichtung ein Steuerventil und einen an der Nockenwelle angeordneten Drehübertrager, wobei Druckmittel über das Steuerventil und den Drehübertrager durch erste Öffnungen in der Nockenwelle zur ersten Teilkammer und zweite Öffnungen in der Nockenwelle zur zweiten Teilkammer leitbar bzw. abführbar ist, wobei eine Öffnungsabdeckung im Drehübertrager so angeordnet ist, dass abhängig vom Drehwinkel der Nockenwelle die ersten Öffnungen und zweiten Öffnungen freigegeben oder versperrt sind.
In dieser Ausführungsform wird also die Zu- und Abführung von Druckmittel zu und von den Teilkammern mittels eines Steuerventils, einem nachgeschalteten Drehübertrager und Öffnungen bzw. Ölkanäle in der Nockenwelle bewerkstelligt. Dabei erfolgt die Zu- bzw. Abfuhr von Druckmittel abhängig von einem Drehwinkel der Nockenwelle. Dieser korrespondiert wiederum mit den Nockenwellenmomenten, so dass ein Zu- und Ablauf von Druckmittel abhängig von der gewünschten Verstellrichtung entsprechend mit den jeweiligen Nockenwellenmomenten synchronisierbar ist. Die Öffnungsabdeckung im Drehübertrager gibt dabei je nach Auftreten der Nockenwellenmomente und gewünschter Stellrichtung die jeweils mit der anzusteuernden Teilkammer korrespondierenden ersten oder zweiten Öffnungen frei. Die ersten und zweiten Öffnungen müssen dabei nicht in einem einstückig mit der übrigen Nockenwelle ausgebildeten Bereich liegen, zur Nockenwelle ist in diesem Sinn auch ein angesetztes Bauteil, Adapter oder Ähnliches zu rechnen, welches sich mit der Nockenwelle dreht. Die Öffnungsabdeckung kann eine Innenseite eines die Nockenwelle umfassenden Zylinders sein, wobei die Ausnehmungen z.B. durch Nuten gebildet sind. Vorzugsweise sind dabei jeweils eine Nut korrespondierend mit den ersten und zweiten Öffnungen vorgesehen und eine weitere Nut für den Zulauf von Druckmittel. Die Nuten erstrecken sich dann in Umfangsrichtung entlang eines Teilkreises, bevorzugt etwa entlang eines Viertelkreises bei einem Vierzylindermotor.
Vorzugsweise ist die Öffnungsabdeckung durch die Innenseite einer Lagerschale gebildet ist, in welcher die Nockenwelle gelagert ist, wobei die Öffnungsabdeckung durch Ausnehmungen so unterbrochen ist, dass im Bereich der Ausnehmungen die ersten Öffnungen und zweiten Öffnungen freigegeben sind, während sie im Bereich der Öffnungsabdeckung versperrt sind.
Weiter bevorzugt sind die ersten Öffnungen und die zweiten Öffnungen zueinander am Umfang in einem Winkelabstand jeweils gleich beabstandet und bezüglich der Öffnungsabdeckung phasenrichtig so angeordnet, dass eine relative Drehung des Ventilkolbens gegenüber dem Ventilgehäuse um den Winkelabstand zu einer geometrisch gleichen Anordnung führt.
Bevorzugtermaßen ist der Pumpen-Modus oder der Moment-Modus durch eine axiale Verschiebung eines in einem Ventilgehäuse des Steuerventils angeordneten Ventilkolbens einstellbar. Weiter bevorzugt weist das Ventilgehäuse eine Pumpenöffnung auf, durch die die Zufuhr von Druckmittel entweder zur ersten Teilkammer oder zur zweiten Teilkammer einstellbar ist, so dass jeweils entweder die erste Teilkammer oder die zweite Teilkammer unter Druck steht, wobei der Ablauf von Druckmittel aus der ersten Teilkammer oder der zweiten Teilkammer über Teilkammeröffnungen im Ventilgehäuse einstellbar ist.
Es wird also das Konzept verfolgt, eine Verstellung durch Steuerung des Ablaufes von Druckmittel zu bewirken. Druckmittel wird den Teilkammern über die Pumpenöffnung im Ventilgehäuse zugeführt, wobei je nach Lage der ersten Öffnungen oder der zweiten Öffnungen die Pumpenöffnung mit der ersten Teilkammer oder zweiten Teilkammer korrespondiert. Durch Freigabe der Teilkammer, die bei der gewünschten Verstellrichtung verkleinert wird, wird ein Ablauf von Druckmittel aus dieser Teilkammer ermöglicht, so dass durch den Druck in der anderen Teilkammer das Druckmittel ausgeschoben und die Verstellung bewirkt wird.
Bevorzugtermaßen sind für die relative axiale Lage des Ventilkolbens fünf Schaltstellungen einstellbar, wobei
in einer ersten Lage der Pumpenmodus für eine Verstellung der Nockenwelle nach späten Zylinderventilöffnungszeiten eingestellt ist,
in der zweiten, axial folgenden Schaltstellung der Moment-Modus für eine Verstellung der Nockenwelle nach späten Zylinderventilöffnungszeiten eingestellt ist,
in der dritten, axial folgenden Schaltstellung eine Nockenwellenverstellung gesperrt ist,
in der vierten, axial folgenden Schaltstellung der Moment-Modus für eine Verstellung der Nockenwelle nach frühen Zylinderventilöffnungszeiten eingestellt ist und
in der fünften, axial folgenden Schaltstellung der Pumpen-Modus für eine Verstellung der Nockenwelle nach frühen Zylinderventilöffnungszeiten eingestellt ist.
Mittels dieser fünf Schaltstellungen ergeben sich somit in der Regel bereits hinreichende Einstellmöglichkeiten angepasst an einen jeweiligen Motorbetriebszustand. Beispielsweise: Während bei ausreichendem Druck der Druckmittelpumpe eine Spätverstellung der Nockenwelle in Schaltstellung eins und eine Frühverstellung in Schaltstellung fünf erfolgt, kann bei geringem Druck über Ausnutzung der Nockenwellenmomente eine Spätverstellung in Schaltstellung zwei und eine Frühverstellung in Schaltstellung vier erfolgen. Die Mittelstellung, Schaltstellung drei, kann zu einer Sperrung der Verstellung genutzt werden.
Bevorzugt ist ein Verriegelungsmechanismus vorgesehen, durch den der Nockenwellenversteller mechanisch in einer Verriegelungsposition gegen ein Verstellen gesperrt wird, wobei der Verriegelungsmechanismus mittels des Druckmittels hydraulisch entriegelbar ist und wobei ein Zulauf von Druckmittel zum Verriegelungsmechanismus so geschaltet ist, dass erst in einer axialen Schaltstellung des Ventilkolbens, die einer Verstellung nach frühen Zylinderventilöffnungszeiten entspricht, die Verriegelungseinrichtung entriegelt.
Eine Verriegelung eines Nockenwellenverstellers ist insbesondere bei einem Abstellen des Motors erforderlich, so dass bei einem Neustart, wenn noch kein hinreichender Öldruck im Versteller vorliegt, kein klapperndes Anschlagen der frei beweglichen Verstellerelemente auftritt. Beim Abstellen des Motors erfolgt somit im Allgemeinen eine Verstellung nach spät und ein Einriegeln mittels eines Verriegelungspins. In herkömmlicher Ausgestaltung korrespondiert der Verriegelungspin mit einer der Teilkammern, so dass nach einem hinreichenden Druckaufbau nach einem Motorstart Druckmittel aus den Teilkammern der hydraulisch entriegelbare Verriegelungspin gegen eine Feder zurückgedrückt und der Versteller damit entriegelt wird. Im oben beschriebenen Konzept ist nun vorgesehen, dass ein separater Zulauf von Druckmittel zur Verriegelungseinrichtung so geschaltet wird, dass während eines Zustandes der einer Verstellung nach spät entspricht, kein Druckmittel über das Steuerventil zum Verriegelungspin gelangt. Hierdurch ist sichergestellt, dass nach einem Motorstart der Verriegelungsmechanismus nicht schon durch einen Druckpuls, z.B. durch Luft, die vom eindringenden Druckmittel eingeschoben wird, entriegelt. Da die Grundstellung bei spät eingestellt ist, muss der Versteller erst dann entriegelt werden, wenn die Drehlage der Nockenwelle geändert werden soll, d.h. bei einer Verstellung nach früh. Hierzu wird der Ventilkolben axial von der Grundstellung bewegt. Dadurch, dass der Zulauf vorzugsweise mit Verriegelungsöffnungen in der Nockenwelle korrespondiert, welche in axialer Richtung auf der gleichen Höhe wie die zweiten Öffnungen aber in Umfangsrichtung beabstandet zu den zweiten Öffnungen angeordnet sind, kann nun erreicht werden, das der Zulauf erst in einer Schaltposition nach früh freigegeben und damit Druckmittel zum Verriegelungspin gelangt. Weiter bevorzugt sind hierzu in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei zweiten Öffnungen zwei Verriegelungsöffnungen angeordnet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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

Figur 1: nur sehr schematisch ein Verbrennungsmotor,
Figur 2: eine schematische Darstellung eines Steuerventils,
Figur 3: ein Ventilkolben und ein Ventilgehäuse,
Figur 4: eine Darstellung der Nockenwellenmomente in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Nockenwelle,
Fig. 5-14: eine schematische Darstellung der verschiedenen Schaltstellungen bei OPA Verfahren
Figur 15: eine Darstellung der Änderung der Durchflussmengen an verschiedenen Steuerkanten in Abhängigkeit von der Schaltstellung beim OPA Verfahren,
Figur 16: eine Darstellung der Öffnung der Steuerkanten in Abhängigkeit von der Schaltstellung beim OPA Verfahren,
Fig. 17-20: eine schematische Darstellung der verschiedenen Schaltstellungen bei CTA Verfahren.
Figur 21: eine Darstellung der Änderung der Durchflussmengen an verschiedenen Steuerkanten in Abhängigkeit von der Schaltstellung beim CTA Verfahren,
Figur 22: eine Darstellung der Öffnung der Steuerkanten in Abhängigkeit von der Schaltstellung beim CTA Verfahren
Figur 23: eine erste Variante Steuereinrichtung mit Drehübertrager, Steuerventil und Nockenwelle
Figur 24-28: eine schematische Darstellung der Steuerung von Druckmittel in Abhängigkeit vom Nockenwellenmoment mittels Drehübertrager, Nockenwelle und Steuerventil bei der ersten Variante
Figur 29-29c: eine zweite Variante Steuereinrichtung mit Drehübertrager, Steuerventil und Nockenwelle mit einem Verriegelungsmechanismus
Figur 30-35: eine schematische Darstellung der Steuerung von Druckmittel in Abhängigkeit vom Nockenwellenmoment mittels Drehübertrager, Nockenwelle und Steuerventil bei der zweiten Variante
Figur 36: Ein schematischer hydraulischer Schaltplan für die fünf Schaltstellungen

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist eine Verbrennungsmotor 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 ein erster und ein zweiter Nockenwellenversteller 11 zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen 9,10 einer Brennkraftmaschine 1 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. Die Einlassgaswechselventile 9 und die Auslassgaswechselventile 10 werden im Folgenden kurz Zylinderventile 12 genannt. Ebenso kann vorgesehen sein, nur eine der Nockenwellen 6, 7 mit einer Vorrichtung 11 auszustatten, oder nur eine Nockenwelle 6, 7 vorzusehen, welche mit einem Nockenwellenversteller 11 versehen ist. Einlassnockenwelle 6 und Auslassnockenwelle 7 werden im Folgenden unter dem Begriff Nockenwelle 35 zusammengefasst.
In Figur 2 ist in einer schematischen Darstellung eine Steuereinrichtung 20 gezeigt. Die Steuereinrichtung 20 umfasst ein Ventilgehäuse 29 und einen darin angeordneten Ventilkolben 27. Das Steuerventil 20 ist im gezeigten Beispiel mit einem Ende in einer Nockenwelle 35 angeordnet. Dort wirkt eine Rückstellfeder 31 auf den Ventilkolben 27. Die Rückstellfeder 31 ist über eine Axiallagerung 33, ausgeführt als Wälzlager, gelagert. Der Ventilkolben 27 ist auf seinem der Nockenwelle 35 abgewandten Ende mit einem Magnetkolben 23 verbunden, welcher durch einen Elektromagnet 21 axial bewegbar ist. Eine Verdrehsicherung 25 verbindet den Magnetkolben 23 mit dem Ventilkolben 27 so, dass dieser sich nicht verdrehen kann. Natürlich ist auch denkbar, dass eine Axialbewegung durch das Ventilgehäuse 29 und eine Drehbewegung durch den Ventilkolben 27 mit entsprechend geänderter Umgebungskonfiguration erfolgt.
Figur 3 zeigt den Ventilkolben 27 und das Ventilgehäuse 29 in einer perspektivischen Ansicht. Das Ventilgehäuse 29 weist um seinen Umfang verteilt erste Öffnungen 41 auf. Axial zu den ersten Öffnungen 41 versetzt etwa in der Mitte des Ventilgehäuses 29 sind um den Umfang verteilt dritte Öffnungen 45 angeordnet. Wiederum axial versetzt folgen dann zweite Öffnungen 43, die in Umfangsrichtung an gleicher Position angeordnet sind, wie die ersten Öffnungen 41. In das hohle Ventilgehäuse 29 wird der Ventilkolben 27 drehrichtig eingefügt. Der Ventilkolben 27 weist auf seiner Oberfläche 53 eine Öffnungsabdeckung 51 auf, die durch einen radial erhöhten Teil der Oberfläche 53 gebildet ist. Die Öffnungsabdeckung weist an einem axialen Ende des Ventilkolbens 27 eine erste Teilabdeckung 51A und am gegenüberliegenden Ende eine zweite Teilabdeckung 51 B auf. Beide Teilabdeckungen 51A, 51 B sind kronenartig ausgebildet, d.h. sie bilden einen Ring um die Oberfläche 53 mit einem jeweiligen Außenrand BT, AT. Der Außenrand BT der ersten Teilabdeckung 51A bildet gleichzeitig das eine axiale Ende des Ventilkolbens 27, während der Außenrand AT der zweiten Teilabdeckung 51 B gleichzeitig das andere axiale Ende des Ventilkolbens 27 bildet. Der jeweils axial auf die Mitte der Oberfläche 53 gerichtete Innenrand PB, PA der Teilabdeckungen 51A, 51 B ist rechteckförmig gezackt. Dabei ist jeweils eine Kronenzacke 52 einer Teilabdeckung 51A, 51B in Umfangsrichtung so orientiert, dass sie zwischen zwei Kronenzacken 52 der anderen Teilabdeckung 51 B, 51A liegt, wobei aber ein axialer Abstand zwischen den Innenrändern PB, PA liegt.
Der Ventilkolben 27 ist nun drehrichtig im Ventilgehäuse 29 anzuordnen, so dass die Öffnungsabdeckung 51 zur jeweils richtigen Phasenlage die ersten Öffnungen 41 und zweiten Öffnungen 43 freigibt bzw. versperrt. Damit wird eine Druckmittelzufuhr zu Teilkammern einer Druckkammer und damit auch die Verstellung der Phasenlage der Nockenwelle gesteuert. Dies wird später im Detail erläutert.
Figur 4 zeigt den Verlauf der Nockenwellenmomente am Beispiel eines Vierzylindermotors, aufgetragen in y-Richtung gegen über der Drehlage der Nockenwelle, aufgetragen in x-Richtung. Ein aus der Reibung der Nockenwelle folgendes, bei gleicher Drehzahl konstantes Drehmoment ist hier nicht berücksichtigt. Nockenwellenmomente größer Null entsprechen einem Moment in Richtung einer Früh-Verstellung, d.h. in einer Richtung, in der es zu einer früheren Öffnung der Zylinderventile 12 kommt. Nockenwellenmomente kleiner Null entsprechen einem Moment in Richtung einer Spät-Verstellung, d.h. in einer Richtung, in der es zu einer späteren Öffnung der Zylinderventile 12 kommt. Man erkennt, dass die Nockenwellenmomente abhängig von der Drehlage der Nockenwelle einen etwa sinusförmigen Verlauf haben. Bei jeweils festen Winkellagen kommt es zu Früh-Drehmomenten, abwechselnd mit Spät-Drehmomenten. Dies wird nun gezielt bei der Verstellung der Nockenwelle ausgenutzt.
In Figur 5 ist schematisch eine Schaltstellung zur Verstellung der Nockenwelle so aufgetragen, dass die Öffnungsabdeckung 51 des Ventilkolbens 27 in einer Ebene abgewickelt dargestellt ist. Es ergibt sich somit für die erste Teilabdeckung 51A ein Rechteckprofil mit der Innenkante PB und einer geraden Aussenkante BT. Gegenüberliegend ist dann die zweite Teilabdeckung 51 B mit der Innenkante PA und der Aussenkante AT dargestellt. An der Aussenkante AT ist der Ventilkolben 27 mit der Rückstellfeder 31 verbunden, die den Ventilkolben 27 gegen einen hier nicht dargestellten Magneten 21 drückt.
Weiterhin schematisch dargestellt sind die ersten Öffnungen 41 und die zweiten Öffnungen 43, wie sie entsprechend der axialen Lage und Drehlage des Ventilgehäuses 29 relativ zum Ventilkolben 27 zur Öffnungsabdeckung 51 angeordnet sind. Die ersten Öffnungen 41 korrespondieren mit einer zweiten Teilkammer B und die zweiten Öffnungen 43 korrespondieren mit einer ersten Teilkammer A. Die Teilkammern A, B sind durch einen ein Verstellmittel 67 bildenden Flügel 67 getrennt, welcher eine Druckkammer 69 in die Teilkammern A, B unterteilt. Der Flügel 67 ist mit einem Rotor 65 eines Nockenwellenverstellers 11 verbunden. Die Druckkammer 69 ist in einem Stator 63 des Nockenwellenverstellers 11 gebildet. Ein erster Ölkanal 71 führt zur ersten Teilkammer A, ein zweiter Ölkanal 73 führt zur zweiten Teilkammer B. Gezeigt ist hier nur ein Ausschnitt des Nockenwellenverstellers 11. Der Nockenwellenversteller 11 ist als Flügelzellenversteller ausgeführt und weist mehrere Druckkammern, Teilkammern, Flügel und Zufuhrkanäle auf, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
Eine Verstellung der Nockenwelle findet gemäß dem Beispiel von Figur 5 in Richtung später Öffnungszeiten der Zylinderventile 12 statt: Drucköl wird der zweiten Teilkammer B zugeführt und aus der ersten Teilkammer A abgeführt. In der hier gezeigten Schaltstellung gibt dazu die erste Teilabdeckung 51A die ersten Öffnungen 41 über die Innenkante PB weitgehend frei, so dass Drucköl von einer Pumpe P über die dritten Öffnungen 45 im Ventilgehäuse 29 zur zweiten Teilkammer B gelangt. Gleichzeitig werden durch die Aussenkante AT der zweiten Teilabdeckung 51 B die zweiten Öffnungen 43 leicht geöffnet, so dass Öl aus der ersten Teilkammer A in einen Tank T abgeführt werden kann. Der so entstehende Druckunterschied zwischen den Teilkammern A,B führt zu einer Kraft auf den Flügel 67 und damit auf den Rotor 65 in einer Drehrichtung nach links. Der Rotor 65 ist mit der Nockenwelle 35 verbunden. Somit kommt es zu einer Verdrehung der Nockenwelle 35 in Richtung "spät".
Durch die weite Freigabe der ersten Öffnungen 41 wird eine starke Entdrosselung erreicht, wodurch die Gefahr eines Luftansaugens stark verringert wird. Mit der geringeren Freigabe der zweiten Öffnungen 43 zum Tank wird eine Ablaufsteuerung eingestellt.
Figur 5 zeigt rechts neben der schematischen Darstellung des Ventilkolbens 27 und den ersten und zweiten Öffnungen 41, 43 des Ventilgehäuses den aus Figur 4 bekannten Verlauf der Nockenwellenmomente in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Nockenwelle 35. Das Ventilgehäuse 29 und damit die ersten und zweiten Öffnungen 41, 43 drehen sich nun definiert relativ zu diesem Nockenwellenverlauf, wie durch die Gegenüberstellung gezeigt. Somit sind die ersten und zweiten Öffnungen in Figur 5 gerade synchron mit einem Spät-Nockenwellenmoment. Dies führt dazu, dass die zweiten Öffnungen 43 eine Druckspitze in Richtung einer Spätverstellung erhalten, wodurch das in der ersten Teilkammer A befindliche Öl schnell ausgeschoben werden kann. Zusätzlich wirkt der Öldruck der Pumpe P über die weit geöffneten, als stark entdrosselten ersten Öffnungen 41 in die zweite Teilkammer B. Im Ergebnis ergibt sich eine sehr schnelle Verstellung der Nockenwelle 35. In entsprechender Weise wird auch eine schnelle Verstellung in Richtung früh bewirkt..
Figur 6 zeigt ein der Figur 5 entsprechendes Bild, allerdings sind nun die ersten und zweiten Öffnungen 41, 43 gegenüber der Öffnungsabdeckung 51 verdreht. Zeitlich entspricht dies dem Auftreten eines Früh-Nockenwellendrehmomentes. Die ersten Öffnungen 41 sind durch die erste Teilabdeckung 51A nur wenig freigegeben, während die zweiten Öffnungen 43 zur Druckversorgung von der Pumpe P weit geöffnet sind. Die Pumpe P wirkt auf beide Teilkammern A,B. Bei Teilkammer B wirkt sie nun gegen ein Früh-Drehmoment, wodurch es im wesentlichen zu einer Kompensation kommt und keine Verstellung erfolgt. Die Teilkammer A wird von Druckmittel durchströmt und in den Tank T entleert.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Schaltstellung für ein Verstellen nach "spät", in dem ein Verstellverfahren nach dem "Oil Pressure Actuated" - Prinzip, kurz OPA, realisiert ist und zwar in eine Verstellrichtung spät. Diese Schaltstellung, die also überwiegend die Verstellkraft der Pumpe ausnutzt und wo Nockenwellenmomente nur unterstützend sind, wird durch die gezeigte axiale Stellung des Ventilkolbens 27 realisiert. Die axiale Schaltstellung wird mittels des Magneten 21 eingestellt. Im gezeigten Beispiel ist dies die Grundstellung, ohne eine Bestromung des Elektromagneten 21. Wie erläutert werden in der axialen Schaltstellung unterschiedliche Drehstellungen des Ventilkolbens 27 gegenüber dem Ventilgehäuse 29 realisiert und hierdurch zusätzlich die korrespondierenden Nockenwellenmomente ausgenutzt. Die Figuren 7 und 8 zeigen die entsprechende Darstellung für ein Verstellen nach "früh". Hier sind die Wirkungen für die Teilkammern A, B vertauscht, im Übrigen gelten aber die Erläuterungen zu den Figuren 5 und 6 sinngemäß.
Figur 9 zeigt eine Mittelstellung, in der bei Auftreten eines Spät-Drehmomentes die zweiten Öffnungen 43 vollständig gesperrt sind. Hierdurch wird eine Verstellung blockiert. Entsprechend ist in Figur 10 eine vollständige Sperrung der ersten Öffnungen 41 bei Auftreten eines Früh-Drehmomentes gezeigt. Die Figuren 9 und 10 geben somit eine axiale Schaltstellung des Ventilkolbens 27 wieder, in der eine Verstellung der Nockenwelle 35 verhindert, diese also bei einer gegebenen relativen Winkelposition zur Kurbelwelle gehalten werden soll.
In den Figuren 5 bis 10 sind Schaltstellungen beschrieben, in denen ein hoher Druck der Pumpe P zur Verfügung steht, also in der Regel ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei hohen Drehzahlen. Sollte nun aber der zur Verfügung stehende Druck der Pumpe P nicht hoch sein, insbesondere deutlich niedriger als der Druck, der durch Nockenwellenmomente ausgeübt wird, kann durch Wahl weiterer Schaltstellungen ein angepasstes OPA Verfahren eingestellt werden. Dies wird anhand der Figuren 11-14 beschrieben.
Figur 11 entspricht der Figur 5. Es soll also in Richtung "spät" verstellt werden. Hier kommt das Spät-Drehmoment der Verstellung zugute. In Figur 12, bei Auftreten eines Früh-Drehmomentes wird deutlich, dass aufgrund der nunmehr gegenüber Figur 6 geänderten axialen Position des Ventilkolbens 27 es zu einer vollständigen Abdeckung der ersten Öffnungen 41 kommt. Während also in Figur 6 noch ein hoher Pumpendruck zur Kompensation des Früh-Drehmomentes bei leicht geöffneten ersten Öffnungen 41 zur Verfügung stand, wird bei niedrigem Pumpendruck das Früh-Drehmoment durch eine vollständige Sperrung der ersten Öffnungen 41 ausgeblendet. Die Figuren 13 und 14 zeigen wieder die entsprechende Darstellung bei einer Verstellung nach "früh".
Die bisher dargestellten Schaltstellungen lassen sich also wie folgt zusammenfassen: Es werden zwei OPA-Verstellverfahren bereitgestellt, eines bei niedrigem und eines bei hohem Pumpendruck. Die axialen Schaltstellungen können wie folgt abgekürzt werden:

Schaltstellung I: Hoher Pumpendruck, Verstellung nach spät, Fig. 5, 6
Schaltstellung II: Niedriger Pumpendruck, Verstellung nach spät, Fig 11, 12
Schaltstellung III: Gesperrte Verstellung Fig. 9, 10
Schaltstellung IV: Niedriger Pumpendruck, Verstellung nach früh, Fig 13, 14
Schaltstellung V: Hoher Pumpendruck, Verstellung nach früh, Fig 7, 8

Der Vorteil dieser Einstellbarkeit liegt insbesondere darin, dass durch die bei hohem Pumpendruck und einem der gewünschten Stellrichtung entgegenwirkenden Moment die Zulauföffnungen 41 bzw. 43 zu den jeweiligen Teilkammern A,B nicht ganz geschlossen sind, wodurch die im Vergleich zum schwächeren Nockenwellenmoment höhere Pumpleistung trotz entgegengesetzt wirkendem Nockenwellenmoment trotzdem noch zur Verstellung genutzt werden kann. Es sind also auch die Zeiten, in denen entgegengesetzt wirkende Nockenwellenmomente auftreten, für die Verstellung ausnutzbar, wodurch sich eine schnelle Verstellung ergibt. Ist aber die Pumpleistung geringer als die Nockenwellenmomente, so werden die entgegengesetzt wirkenden Momente mittels der vollständig geschlossenen Öffnungen 41 bzw. 43 ausgeblendet, so dass keine Rückverstellung auftritt.
In Figur 15 ist dargestellt, wie sich der Durchfluss an Druckmittel an den jeweiligen Innen- und Aussenkanten PA, PB, BT, AT in Abhängigkeit von der Schaltstellung ändert. Gestrichelt dargestellt sind dabei Verläufe zu Zeiten mit einem Nockenwellenmoment nach früh und durchgezogen bei Nockenwellenmomenten nach spät. Als Beispiel sei die Linie für die Innenkante der ersten Teilabdeckung 51A, PB erläutert: Bei Nockenwellenmomenten nach spät liegt der Durchfluss an der Innenkante PB zu allen axialen Stellungen hoch, während er bei Momenten nach früh von der Schaltstellung I bis zur Schaltstellung II und folgenden Schaltstellungen schnell auf Null abfällt.
Figur 16 zeigt für die Schaltstellungen I-V schematisch den Öffnungsgrad der Öffnungen 41, 43 betrachtet von den jeweiligen Innenkanten PB, PA und Aussenkanten BT, AT in Abhängigkeit der Schaltstellungen I-V und der Stellrichtung. Vollständig schraffierte Felder entsprechen einer vollständig gesperrten Öffnung 41, 43, vollständig weiße Felder entsprechen einer vollständig geöffneten Öffnung 41, 43 und teilweise schraffierte Felder entsprechen einer teilweise gesperrten Öffnung 41, 43.
Die bisherigen Ausführungen bezogen sich auf Verstellverfahren, bei dem überwiegend mittels dem von der Pumpe P gelieferten Druck verstellt wird und bei dem Druck, welcher durch Nockenwellenmomente erzeugt wird, in geeigneten Schaltstellungen unterstützend wirkt. Im Folgenden soll nun neben einem solchen Pumpen-Modus ein Moment-Modus beschrieben werden, in dem überwiegend die durch Nockenwellenmomente erzeugten Druckspitzen zur Verstellung genutzt werden, während der von der Pumpe P bereitgestellte Druck ggf. die Verstellung unterstützt.
In Figur 17 ist eine den Darstellungen der Figuren 5-14 entsprechende Darstellung gewählt, um eine Verstellung nach spät mittels der Ausnutzung der Spät-Drehmomente zu erläutern. Die Öffnungsabdeckung 51 ist hier nun so mittels der axialen Position des Ventilkolbens 27 eingestellt, dass sich bei Auftreten eines Spät-Drehmomentes eine Verbindung der beiden Teilkammern A und B über die ersten und zweiten Öffnungen 41, 43 ergibt. dabei sind die ersten Öffnungen 41 weit geöffnet, so dass sich wieder eine starke Entdrosselung und damit eine geringe Gefahr von Luftansaugen ergibt. Die zweiten Öffnungen 43 sind gering geöffnet, um eine Ablaufsteuerung aus der ersten Teilkammer A einzustellen. Durch das nach spät drehende Nockenwellenmoment wird nun eine Druckspitze aufgebaut, die über die verschiedenen Öffnungsverhältnisse der ersten und zweiten Öffnungen 41, 43 in der ersten Teilkammer A einen höheren Druck erzeugt, als in der zweiten Teilkammer B und somit unter Verdrängung von Öl aus der ersten Teilkammer A in die zweite Teilkammer B eine Verschiebung des Flügels 67 und damit eine Verstellung der Nockenwelle 35 nach spät bewirkt. Öl von der Pumpe P, welches über die dritten Öffnungen 45 hinzutritt, unterstützt diese Verstellung und gleicht Leckageverluste aus.
Figur 18 zeigt die gleiche axiale Schaltstellung wie Figur 17, nur das hier die relative Drehstellung zwischen Ventilkolben 27 und Ventilgehäuse 29 verändert ist, da nunmehr die Nockenwelle 35 in einer Drehposition ist, in der ein Früh-Drehmoment auftritt. Da ja weiterhin eine Verstellung nach spät erfolgen soll (unveränderte axiale Stellung des Ventilkolbens 27), muss dieses Früh-Drehmoment hinsichtlich seiner Verstellwirkung ausgeblendet werden. Hierzu sperrt die erste Teilabdeckung 51A die ersten Öffnungen 41 vollständig ab. Öl kann somit nicht aus der zweiten Teilkammer B entweichen und es erfolgt keine Verstellung. Die vollständige Absperrung unterbindet ein Rückschwingen. Über voll geöffnete zweite Öffnungen 43 und damit stark entdrosselt pumpt die Pumpe P verstellneutral Öl in die erste Teilkammer A. Hierdurch wird ein Luftsaugen verhindert.
Die Figuren 19 und 20 zeigen die den Figuren 18 und 19 entsprechenden Einstellungen, nur für die umgekehrte Stellrichtung nach früh.
Eine besonders günstige Folge von Schaltstellungen kann nunmehr dadurch aufgebaut werden, dass man axial aufeinander folgende Schaltstellungen wie folgt wählt:

Schaltstellung I: Pumpen-Modus (OPA), Verstellung nach spät, Fig. 5, 6
Schaltstellung II: Moment-Modus (CTA), Verstellung nach früh, Fig 19, 20
Schaltstellung III: Gesperrte Verstellung Fig. 9, 10
Schaltstellung IV: Moment-Modus (CTA), Verstellung nach spät, Fig 17, 18
Schaltstellung V: Pumpenmodus (OPA), Verstellung nach früh, Fig 7, 8

Somit ist es möglich, je nach Vorliegen entweder eines dominierenden Drucks der Pumpe P oder von dominierenden Nockenwellenmomenten für die Nockenwellenverstellung entweder einen Pumpen-Modus oder einen Moment-Modus einzustellen. In Figur 21 ist für diese Folge von Schaltstellungen wieder dargestellt, wie der Durchfluss von Druckmittel an den jeweiligen Steuerkanten, also Innen- und Aussenkanten PA, PB, AT, BT sich in Abhängigkeit von der axialen Position des Ventilkolbens 27 und des Ventilgehäuses 29, also den Schaltstellungen I-V ändert.
Figur 22 zeigt für die Schaltstellungen I-V schematisch den Öffnungsgrad der Öffnungen 41, 43 betrachtet von den jeweiligen Innenkanten PB, PA und Aussenkanten BT, AT in Abhängigkeit der Schaltstellungen I-V und der Stellrichtung. Vollständig schraffierte Felder entsprechen einer vollständig gesperrten Öffnung 41, 43, vollständig weiße Felder entsprechen einer vollständig geöffneten Öffnung 41, 43 und teilweise schraffierte Felder entsprechen einer teilweise gesperrten Öffnung 41, 43.
Die bisherigen Darstellungen und Beispiele bezogen sich auf eine Variante, die insbesondere als sogenannte Zentralventilausführung geeignet ist, d.h. ein Steuerventil zur Steuerung der Zu- und Abfuhr von Druckmittel zu den Teilkammern ist zentral in einer Nockenwelle angeordnet. Im folgenden wird eine Variante dargestellt, bei der das Steuerventil außerhalb der Nockenwelle angeordnet ist und mit einem Drehübertrager zusammenwirkt, welcher zusammen mit dem Steuerventil und der Nockenwelle eine Steuereinrichtung 20 zur Steuerung der Zu- und Abfuhr von Druckmittel zu den Teilkammern steuert. Hierbei übernimmt der Drehübertrager die Funktion der Anpassung an die jeweiligen Nockenwellenmomente, während durch das Steuerventil die Einstellung für eine Frühverstellung, Spätverstellung oder Halten eingestellt wird. Dies kann z.B. über folgende Ausführungen realisiert werden:
Figur 23 zeigt in einem aufgespalteten Zustand eine Nockenwelle 35 und einen als Lagerschale für die Nockenwelle 35 ausgeführten Drehübertrager in einer perspektivischen Darstellung. Daneben ist in einem Längsschnitt ein Steuerventil 101 dargestellt. Die Nockenwelle 35 weist konzentrische Innenkanäle auf, welche wie gekennzeichnet einmal mit der ersten Teilkammer A und einmal mit der zweiten Teilkammer B korrespondieren. Zu diesen Innenkanälen führen durch die Nockenwellenwand von außen erste Öffnungen 41, welche mit der ersten Teilkammer A korrespondieren und zweite Öffnungen 43, welche mit der zweiten Teilkammer B korrespondieren. Im eingebauten Zustand umschließt der Drehübertrager 103 die Nockenwelle 35 im Bereich der gestrichelten Linien. Auf der Innenseite des Drehübertragers 103 ist eine Öffnungsabdeckung 51 angeordnet, welche eine unterbrochene, radial innen liegende Lagerfläche bildet. Unterbrochen ist sie von Ausnehmungen 105. Die Öffnungsabdeckung 51 könnte beispielweise ausgefräst sein oder durch eine z.B. angelötete Einlage gebildet sein. Abhängig von einem Drehwinkel der drehbaren Nockenwelle 35 und des nicht drehenden Drehübertragers 103 werden nun die ersten Öffnungen 41 und zweiten Öffnungen 43 durch die Öffnungsabdeckung 51 abgedeckt oder freigegeben. Da die Drehlage der Nockenwelle 35 mit den Nockenwellenmomenten synchron ist, kann hierdurch ein Zu- oder Abfluss von Druckmittel durch die ersten Öffnungen 41 und zweiten Öffnungen 43 und damit der Zu- und Abfluss von Druckmittel in die Teilkammern A,B in Abhängigkeit des wirkenden Nockenwellenmomentes eingestellt werden.
Die Darstellung des Steuerventils 101 im Längsschnitt verdeutlicht die Zuordnung zu einer Pumpenöffnung 109P und zu Teilkammeröffnungen 109A, 109B im Ventilgehäuse 29. Diese Öffnungen werden durch den im Ventilgehäuse 29 angeordneten, axial verschieblichen Ventilkolben 27 freigegeben oder verschlossen und zwar über die Steuerkanten KAT, KPA, KBT, KPB bei den Teilkammeröffnungen 109A, 109B und über die Steuerkanten P1,P2,P3,P4 bei der Pumpenöffnung 109P. Diese Steuerkanten sind durch Vorsprünge oder Nasen auf einer zylindrischen Oberfläche des Ventilkolbens 27 gebildet, wobei jeweils ein Vorsprung oder Nase ein Paar von Steuerkanten aufweist. Gegenüber Ventilausführungen im Stand der Technik, durch die eine konventionelle hydraulische Steuerung einer Nockenwellenverstellung erfolgt, weist die vorliegende Ausführung insbesondere die Besonderheit der zusätzlichen Steuerkanten P1, P2, P3, P4 auf. Im Zusammenwirken mit den ersten und zweiten Öffnungen 41, 43 in der Nockenwelle 35 und der Öffnungsabdeckung 51 im Drehübertrager 103 können nunmehr verschiedene Schaltstellungen in Abhängigkeit vom Motorbetriebszustand, insbesondere vom Motoröldruck und Stärke der Nockenwellenmomente eingestellt werden. Dies wird in den folgenden Figuren näher erläutert.
Die Figuren 24-28 zeigen für die in Figur 23 gezeigte Variante des Drehübertragers 103 eine schematische Darstellung der Steuerung von Druckmittel in Abhängigkeit vom Nockenwellenmoment mittels Drehübertrager, Nockenwelle und Steuerventil. Im oberen Bereich ist wieder in einem Längsschnitt das Steuerventil 101 dargestellt. Der Ventilkolben 27 des Steuerventils 101 wird in seiner axialen Lage durch einen Magneten 21 bestimmt. Eine Prozentangabe zeigt hier den Grad der Bestromung des Elektromagneten 21 und damit den Grad einer axialen Verschiebung des Ventilkolbens 27. Es sind im Folgenden 5 Schaltstellungen dargestellt, bei 100%, 75%, 50%, 25% und 0% Bestromung. Natürlich können hier auch andere Werte für die Bestromung möglich sein. Unter dem Steuerventil 101 sind links schematisch Stator und Rotor eines Nockenwellenverstellers 11 mit Teilkammern A, B wie schon in früheren Figuren abgebildet. Rechts daneben ist ein Längsschnitt durch einen Teil der Nockenwelle 35 und des darum angeordneten Drehübertragers 103 dargestellt, welcher durch die ersten und zweiten Öffnungen 41, 43 führt. Darunter ist dieser Bereich schematisch in Umfangsrichtung abgewickelter Form dargestellt, so dass die Überlappung der Öffnungsabdeckung 51 mit den ersten und zweiten Öffnungen 41,43 erkennbar wird. Dazu in synchroner Darstellung ist rechts davon der erlauf der Nockenwellenmomente und ihre Ausrichtung nach früh oder spät abgebildet.
Figur 24 zeigt nun eine erste Schaltstellung bei 100% Bestromung des Elektromagneten 21 und damit bei einer ersten axialen Position des Ventilkolbens 27. Diese Schaltstellung entspricht einer Verstellung in Richtung spät, wobei entsprechend der relativen Drehlage des Drehübertragers 103 und der Nockenwelle 35 eine Winkelstellung für ein Nockenwellenmoment nach spät eingestellt ist. Die gestrichelt und gepunktet dargestellten Linien zeigen schematisch die Flussrichtungen des Druckmittels. Druckmittel gelangt über die Pumpenöffnung 109P im Ventilgehäuse 29 über die zweiten Öffnungen 43 in die zweite Teilkammer B. Gleichzeitig wird Druckmittel aus der ersten Teilkammer A über die ersten Öffnungen 41 und die Teilkammeröffnung 109A zum Tank ausgeleitet. Die Querschnitte der über die Steuerkanten P1, P2 und KAT freigegebenen Öffnungen sind dabei groß, das heißt es ergibt sich eine starke Entdrosselung. Dies verhindert einerseits ein schädliches Luftansaugen und ermöglicht andererseits eine schnelle Verstellung. In Figur 25 ist das entsprechende Bild wie in Figur 24 gezeigt, nur hat sich die Drehlage der Nockenwelle 35 jetzt so geändert, das ein Früh-Drehmoment auftritt. Anders als das Spät-Drehmoment, welches in Figur 24 die Verstellrichtung nach spät unterstützt, führt das Frühdrehmoment zu einer der gewünschten Verstellung entgegen gerichteten Kraft und somit zu einer Verzögerung. Dies wird dadurch unterbunden, das der Ablauf aus der zweiten Teilkammer B jetzt über die Steuerkante P4 verschlossen ist und somit keine Verstellung erfolgen kann, da kein Druckmittel aus der Teilkammer B verdrängbar ist.
Die Schaltstellung der Figuren 24 und 25 entspricht also einer Spätverstellung und zwar im Pumpen-Modus, da überwiegend der Druck des von einer Pumpe P gelieferten Druckmittels zur Verstellung genutzt wird. Sollte nun aber ein Betriebszustand vorliegen, in dem der Druck niedrig ist und für eine schnelle Verstellung nicht ausreicht, so kann der Ventilkolben 27 in seine nächste axiale Stellung bewegt werden, in der der Moment-Modus für eine Verstellung nach spät eingestellt ist. Dies wird anhand der Figuren 26 und 27 erläutert.
Die Figuren 26 und 27 zeigen ein den Figuren 24 und 25 entsprechendes Bild, wobei nunmehr der Elektromagnet nur noch zu 75% bestromt ist und der Ventilkolben 27 somit in Richtung auf den Magnet 21 eine neue axiale Schaltstellung einnimmt. Diese Schaltstellung bewirkt ebenfalls eine Spätverstellung. Nunmehr ergibt sich aber bei Auftreten eines Spät-Drehmomentes eine Verbindung der Teilkammern A,B, so dass durch das Spät-Drehmoment Druck in der ersten Teilkammer A aufgebaut wird, wodurch Druckmittel von der ersten Teilkammer A in die zweite Teilkammer B geschoben wird dies führt zu der gewünschten Verstellung. Bei Auftreten eines Früh-Drehmomentes ist aber wiederum der Ablauf aus der zweiten Teilkammer B gesperrt, so dass keine Verstellung erfolgen kann.
In Figur 28 ist eine Schaltstellung bei 50% Bestromung des Elektromagneten 21 abgebildet. In dieser Schaltstellung wird die Winkellage der Nockenwelle 35 gehalten, d.h. es erfolgt keine Verstellung. Dies wird dadurch erreicht, dass bei Auftreten eines Spät-Drehmomentes ein Ablauf aus der ersten Teilkammer A gesperrt ist, wie in Figur 28 dargestellt. Bei Auftreten eines Früh-Drehmomentes, nicht dargestellt, würden die ersten und zweiten Öffnungen 41, 43 wieder so zu liegen kommen, dass ein Ablauf aus der zweiten Teilkammer B gesperrt wäre, so dass auch in diesem Fall keine Verstellung möglich ist.
Entsprechend zu den Figuren 24-27 ist bei einer Schaltstellung von 25% Bestromung ein Moment-Modus für eine Früh-Verstellung und bei einer Schaltstellung von 0% ein Pumpen-Modus für eine Früh-Verstellung einstellbar, mit entsprechend vertauschter Freigabe oder Sperrung der Öffnungen. Durch einfache Wahl der axialen Lage des Ventilkolbens 27 ist es somit erstmals möglich, abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors einen Pumpen-Modus oder einen Moment-Modus einzustellen, das heißt ein OPA-Verfahren oder ein CTA Verfahren für die Verstellung zu wählen. Durch diese Anpassbarkeit wird somit insgesamt eine besonders schnelle Verstellung erreicht. Hinzu kommt die jeweils starke Entdrosselung, die ebenfalls eine schnelle Verstellung gewährleistet und zusätzlich ein Luftansaugen unterbindet.
In Figur 29 ist eine zweite Variante dargestellt, die der Darstellung von Figur 23 entspricht, wobei aber die Öffnungsabdeckung 51 nunmehr durch drei nutartige Ausnehmungen105 begrenzt ist. Zudem ist im Rotor 65 des Nockenwellenverstellers 11 ein Verriegelungsmechanismus 121 vorgesehen, der als Verriegelungspin ausgebildet in nicht näher dargestellter Weise in eine Verriegelungskulisse des Stators 63 durch Druck einer Feder einriegeln kann. Hierdurch wird eine Verstellung gesperrt. Eine Entriegelung wird durch einen hydraulischen Druck gegen die Feder bewirkt, wobei dem Verriegelungsmechanismus 121 Druckmittel zugeführt wird. Dieses Druckmittel wird nun über eine separate Verriegelungszuleitung 125 zugeführt, welche mit Verriegelungsöffnungen 123 in der Nockenwelle 35 korrespondiert. Die Verriegelungsöffnungen 123 sind in axialer Richtung auf der gleichen Höhe wie die zweiten Öffnungen 43 aber in Umfangsrichtung beabstandet zu den zweiten Öffnungen 43 angeordnet. Weiterhin sind in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei zweiten Öffnungen 43 zwei Verriegelungsöffnungen 123 angeordnet. Die ersten Öffnungen 41 und die zweiten Öffnungen 43 sind in dieser Variante als sich axial erstreckende Langlöcher ausgebildet. In den folgenden Figuren wird die Funktion erläutert.
Die Figuren 30-35 zeigen die verschiedenen Schaltstellungen des Ventilkolbens 27 und die relative Ausrichtung der ersten und zweiten Öffnungen 41, 43 sowie der Verriegelungsöffnungen 123 zur Öffnungsabdeckung 51. Die Darstellung entspricht der Darstellung der Figuren 24-28, wobei aber die beschriebene zweite Variante der ersten und zweiten Öffnungen 41, 43 und der Öffnungsabdeckung 51 sowie des zusätzlichen Verriegelungsmechanismus 121 abgebildet ist. Die zweiten Öffnungen 43 liegen in dieser Ausführung nunmehr links und die ersten Öffnungen 41 rechts.
Figur 30 zeigt einen Schaltzustand mit 0% Bestromung des Magneten 21, so dass der Ventilkolben 27 in seiner axialen Grundstellung eingestellt ist. Dies sei beispielsweise bei abgestelltem Verbrennungsmotor der Fall und die Teilkammern A,B seien nicht unter Druck. Der Flügel 67 des Rotors 65 müsste in der Abbildung links am Stator anschlagen, d.h. in einer Verstellung maximal nach spät. Der Einfachheit halber und zur Darstellbarkeit der Teilkammern A,B ist aber in jeder der Figuren unabhängig vom Verstellzustand immer die gleiche Position des Flügels 67 abgebildet. Die Schaltstellung entspricht einer Spätverstellung, wobei in Figur 30 der Fall des Auftretens eines Spät-Drehmomentes abgebildet ist. In dieser Drehstellung korrespondiert eine der zweiten Öffnungen 43 mit einer der Ausnehmungen 105, welche mit Druckmittel von der Pumpe P über die Pumpenöffnung 109P des Ventilgehäuses 29 versorgt wird. Damit wird auch die zweite Teilkammer B mit Druckmittel versorgt. Ein Ablauf von Druckmittel aus der ersten Teilkammer A ist über eine der ersten Öffnungen 41 möglich, welche mit der Ausnehmung 105 korrespondiert, die mit der Teilkammeröffnung A des Ventilgehäuses verbunden ist. Über die durch den Ventilkolben 27 in dieser axialen Stellung freigegebene Teilkammeröffnung A wird das Druckmittel dann zum Tank geführt. Eine Verstellung erfolgt trotz dieser Einstellungen in diesem Fall nicht, weil ja der Flügel 67 bereits am Spätanschlag ist.
In dieser Grundstellung ist der Verriegelungsmechanismus 121 eingeriegelt, so dass es bei einem Motorstart wegen der dann auftretenden Nockenwellenmomente und dem fehlenden Druck in den Teilkammern A,B nicht zu einem störenden Klappern kommt, weil der Flügel 67 abwechselnd links und rechts am Stator 63 anschlägt.
Eine der Verriegelungsöffnungen 123 korrespondiert mit einer der Ausnehmungen 105, die mit der Teilkammeröffnung 109B des Ventilgehäuses 29 korrespondiert. Aufgrund der Stellung des Ventilkolbens 27 wird aber diese Teilkammeröffnung 109B nicht mit Druck versorgt bzw. ist abgesperrt. Somit kann auch ein Druckanstieg, welcher nach Motorstart z.B. durch eine vom Öl angeschobene Luftsäule auftritt, nicht zum Verriegelungsmechanismus 121 gelangen. Eine ungewollte Entriegelung ist damit nicht möglich.
Figur 31 zeigt ein der Figur 30 entsprechendes Bild, nur das sich die Drehstellung der Nockenwelle 35 geändert hat und jetzt ein Früh-Drehmoment auftritt.
Im laufenden Betrieb bei gefüllten Teilkammern A,B würde nun dieses Frühdrehmoment keine Verstellung in Richtung früh bewirken können, da der Ablauf aus der Teilkammer B gesperrt ist. Es kommt also nicht zu einem Rückschwingen. In der drucklosen, eingeriegelten Grundstellung bleibt die Verstellposition ebenfalls aufgrund der Verriegelung erhalten. Die Verriegelung löst sich auch nicht, da der Verriegelungsmechanismus 121 weiter drucklos bleibt.
Figur 32 zeigt nun eine Schaltstellung, in der der Ventilkolben 27 sich axial entsprechend einer Bestromung des Magneten 21 mit 25% der Maximalbestromung weiterbewegt hat. Es ist der Fall des Auftretens eines Spät-Drehmomentes gezeigt. Diese Schaltposition entspricht dem Moment-Modus, während die zu den Figuren 30 und 31 diskutierte Schaltstellung dem Pumpen-Modus entspricht. Der Ventilkolben 27 gibt nun eine Verbindung der Teilkammeröffnung 109A mit der Pumpenöffnung 109P frei. Die Pumpenöffnung 109P korrespondiert mit der zweiten Teilkammer B, während die Teilkammeröffnung 109A mit der ersten Teilkammer A korrespondiert. Somit ist eine Verbindung der Teilkammern A, B, gewissermaßen ein Kurzschluss, hergestellt.
Im laufenden Betrieb, bei gefüllten Teilkammern A,B gilt Folgendes: Bei Auftreten eines Spät-Drehmomentes, also ein Moment in die gewünschte Verstellrichtung, übt der Flügel 67 Druck auf die erste Teilkammer A aus und wird durch Verschieben von Druckmittel aus der ersten Teilkammer A in die zweite Teilkammer B in Richtung spät verschoben. In Figur 33 ist die Drehstellung bei Auftreten eines Früh-Drehmomentes gezeigt. Die zweite Teilkammer B ist durch die Stellung des Ventilkolbens 27 gesperrt, so dass kein Druckmittel ausgeschoben werden kann. Der auf die zweite Teilkammer B wirkende Druck des Früh-Drehmomentes führt somit nicht zu einer Verstellung.
Kurz nach dem Motorstart, bei noch ungefüllten Teilkammer A, B ist der Verriegelungsmechanismus 12 noch eingeriegelt und wird auch durch eine Sperrung wie in der 0% Schaltstellung weiterhin drucklos gehalten, d.h. er bleibt eingeriegelt und eine Verstellung bleibt gesperrt.
Figur 34 zeigt nun eine den Figuren 30-33 entsprechendes Bild, wobei nunmehr eine axiale Schaltstellung des Ventilkolbens 27 bei 75% eingestellt ist. Dies ist wieder eine Einstellung des Moment-Modus, jetzt allerdings für eine Verstellung in Richtung früh. Es gilt, mit entsprechender Vertauschung, der gleiche Mechanismus zur Verstellung unter Ausnutzung der Nockenwellenmomente wie zu Figuren 32 und 33 beschrieben, bis auf die Tatsache, dass nunmehr der Verriegelungsmechanismus 121 Druck erhält, da die Teilkammeröffnung 109B des Ventilgehäuses 29 nun vom Ventilkolben 27 freigegeben ist und somit Druckmittel zum Verriegelungsmechanismus 121 gelangt. Hierdurch wird er gegen seine Feder zurückgeschoben und entriegelt. Eine Verstellung ist jetzt möglich, wenn ein Früh-Drehmoment auftritt, was in Figur 35 dargestellt ist. Die Freigabe des Verriegelungsmechanismus 121 geschieht nach einem Motorstart aber erst dann, wenn ausreichend Druck ansteht, so dass es nicht zu einem ungewollten Entriegeln kommt.
Nicht näher dargestellt ist die axiale Schaltstellung bei 100% Bestromung, die dem Pumpen-Modus für eine Früh-Verstellung entspricht und gleichartig wie die Spät-Verstellung des Pumpen-Modus wie mit den Figuren 30 und 31 beschrieben funktioniert. Die fünf axialen Schaltstellungen und die Nockenwellenmomentabhängige Drehstellung lassen sich in einem hydraulischen Schaltbild zusammen fassen, welches in Figur 36 gezeigt ist. Schematisch ist das Steuerventil 101 gezeigt, wobei in fünf nebeneinander gesetzten Quadraten, die fünf Schaltstellungen des Ventilkolbens 27 dargestellt sind, die 0%, 25%, 50%, 75% und 100% Bestromung des Magneten 21 entsprechen. Die Teilkammeröffnungen 109A, 109B, Pumpenöffnung 109P, und Abfluss zum Tank T des Ventilgehäuses 29 stehen fest und können durch die verschiedenen Verbindungen, als Pfeil dargestellt, bzw. Verschlüsse, als "T" dargestellt, belegt werden, indem das entsprechende Quadrat der gewünschten Schaltstellung zu den Anschlüssen bewegt wird. Die relative Drehstellung der Nockenwelle 35 und des Drehübertragers 103 sind schematisch ebenfalls durch eine axiale Positionsverschiebung dargestellt, wobei die Kopplung zu den Nockenwellenmomenten durch eine Führung eines Führungsstiftes 127 in einer rechteckwellenförmigen Führungsnut 129 verbildlicht wird und der Führungsstift 127 je nach Auftreten eines Früh-Drehmomentes oder Spät-Drehmomentes die erste oder zweite Drehstellung D1, D2 aktiviert. Führungsstift 127 und Führungsnut 129 sind also nur fiktiv zur Veranschaulichung. Die zwei Drehstellungen D1, D2 sind in zwei nebeneinander liegenden Rechtecken dargestellt und wie gesagt zu einer axialen Verschiebung transformiert, um die Schaltungslogik besser abbilden zu können. Auch hier zeigen dann Pfeile die jeweils miteinander verbundenen Anschlüsse. Das Bild zeigt also gerade ein Auftreten eines Früh-Drehmomentes (Führungsstift 127 in einem rechts laufenden Nutteil der Führungsnut 129) und eine Spätverstellung im Pumpen-Modus. Die zweite Teilkammer B ist für einen Ablauf gesperrt, es wird also nicht verstellt. Mit Auftreten eines Spät-Drehmomentes würde die Drehstellung D2 aktiviert, wodurch Druck auf die zweite Teilkammer B gegeben wird und gleichzeitig die erste Teilkammer A zum Tank geöffnet ist. Es erfolgt dann eine Verstellung nach spät.

Bezugszeichen

1: Verbrennungsmotor
2: Kurbelwelle
3: Kolben
4: Zylinder
5: Zugmitteltrieb
6: Einlassnockenwelle
7: Auslassnockenwelle
8: Nocken
9: Einlassgaswechselventil
10: Auslassgaswechselventil
11: Nockenwellenversteller
12: Zylinderventil
20: Steuereinrichtung
21: Magnet
23: Magnetkolben
25: Verdrehsicherung
27: Ventilkolben
29: Ventilgehäuse
31: Rückstellfeder
33: Axiallagerung
35: Nockenwelle
41: erste Öffnungen
43: zweite Öffnungen
45: dritte Öffnungen
51: Öffnungsabdeckung
51A: erste Teilabdeckung
51B: zweite Teilabdeckung
52: Kronenzacken
53: Ventilkolbenoberfläche
63: Stator
65: Rotor
67: Flügel
69: Druckkammer
71: erster Ölkanal
73: zweiter Ölkanal
101: Steuerventil
103: Drehübertrager
105: Ausnehmungen
109P: Pumpenöffnung
109A: Teilkammeröffnung zur Teilkammer A
109B: Teilkammeröffnung zur Teilkammer B
121: Verriegelungsmechanismus
123: Verriegelungsöffnung
125: Verriegelungszuleitung
127: Führungsstift
129: Führungsnut
A: erste Teilkammer
B: zweite Teilkammer
P: Druckmittelpumpe
T: Tank
PA: Innenrand der zweiten Teilabdeckung 51B
PB: Innenrand der ersten Teilabdeckung 51A
AT: Außenrand der zweiten Teilabdeckung 51B
BT: Außenrand der ersten Teilabdeckung 51A
P1, P2, P3, P4: Pumpen-Steuerkanten
KAT, KPA, KBT, KBA: Teilkammer-Steuerkanten
D1, D2: Drehstellungen

Claims

Nockenwellenversteller (11) für eine Nockenwelle (35), durch die Zylinderventile (12) eines Verbrennungsmotors betätigt werden, wobei durch die Nockenwelle (35) bei auflaufenden Nocken Spät-Drehmomente in Richtung später Zylinderventilöffnungszeiten und bei ablaufenden Nocken entgegengesetzte Früh-Drehmomente in Richtung früher Zylinderventilöffnungszeiten auf den Nockenwellenversteller (11) zurückwirken,
• mit einer Druckkammer (69) und einem in der Druckkammer (69) angeordneten Verstellmittel (67),

• wobei das Verstellmittel (67) die Druckkammer (69) in eine erste Teilkammer (A) und eine zweite Teilkammer (B) unterteilt,

• wobei der ersten und der zweiten Teilkammer (A, B) Druckmittel zuführbar bzw. aus der ersten Teilkammer (A) und zweiten Teilkammer (B) Druckmittel abführbar ist,

• so dass durch einen Druckunterschied zwischen der ersten Teilkammer (A) und zweiten Teilkammer (B) das Verstellmittel (67) bewegbar ist, wodurch sich eine Verdrehung der Nockenwelle (35) ergibt,

• wobei sich bei einem höheren Druck in der ersten Teilkammer (A) eine Verdrehung der Nockenwelle (35) in Richtung auf frühe Zylinderventilöffnungszeiten und bei einem höheren Druck in der zweiten Teilkammer (B) eine Verdrehung der Nockenwelle (35) in Richtung auf späte Zylinderventilöffnungszeiten ergibt

• und wobei die Zu- und Abfuhr von Druckmittel durch eine Steuereinrichtung (20) steuerbar ist,

• wobei mittels der Steuereinrichtung (20) wahlweise ein Moment-Modus oder ein Pumpen-Modus einstellbar ist,

• wobei im Moment-Modus überwiegend Nockenwellenmomente zum Druckaufbau in der ersten Teilkammer (A) oder in der zweiten Teilkammer (B) genutzt werden,

• während im Pumpen-Modus der Druckaufbau in der ersten Teilkammer (A) oder in der zweiten Teilkammer (B) überwiegend mittels von einer Druckmittelpumpe (P) zur Verfügung gestellten Druckmittels erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass

• die Steuereinrichtung (20) ein Steuerventil (101) und einen an der Nockenwelle (35) angeordneten Drehübertrager (103) umfasst, wobei Druckmittel über das Steuerventil (101) und den Drehübertrager (103) durch erste Öffnungen (41) in der Nockenwelle (35) zur ersten Teilkammer (A) und zweite Öffnungen (43) in der Nockenwelle 35 zur zweiten Teilkammer B leitbar bzw. abführbar ist, wobei eine Öffnungsabdeckung (51) im Drehübertrager (103) so angeordnet ist, dass abhängig vom Drehwinkel der Nockenwelle (35) die ersten Öffnungen (41) und zweiten Öffnungen (43) freigegeben oder versperrt sind.
Nockenwellenversteller (11) nach Anspruch 1, bei dem die Öffnungsabdeckung (51) durch die Innenseite einer Lagerschale gebildet ist, in welcher die Nockenwelle (35) gelagert ist, wobei die Öffnungsabdeckung (51) durch Ausnehmungen (105) so unterbrochen ist, dass im Bereich der Ausnehmungen (105) die ersten Öffnungen (41) und zweiten Öffnungen (43) freigegeben sind, während sie im Bereich der Öffnungsabdeckung (51) versperrt sind.
Nockenwellenversteller (11) nach Anspruch 1, bei dem der Pumpen-Modus oder der Moment-Modus durch eine axiale Verschiebung eines in einem Ventilgehäuse (29) des Steuerventils (101) angeordneten Ventilkolbens (27) einstellbar ist.
Nockenwellenversteller (11) nach Anspruch 3, bei dem das Ventilgehäuse (29) eine Pumpenöffnung (109P) aufweist, durch die die Zufuhr von Druckmittel entweder zur ersten Teilkammer (A) oder zur zweiten Teilkammer (B) einstellbar ist, so dass jeweils entweder die erste Teilkammer (A) oder die zweite Teilkammer (B) unter Druck steht, wobei der Ablauf von Druckmittel aus der ersten Teilkammer (A) oder der zweiten Teilkammer (B) über Teilkammeröffnungen (109A, 109B) im Ventilgehäuse (29) einstellbar ist.
Nockenwellenversteller (11) nach Anspruch 4, bei dem der Ventilkolben (27) axial voneinander beabstandet zwei Paare von Teilkammer-Steuerkanten (KAT, KPA, KBT, KPB) so aufweist, dass durch diese Teilkammer-Steuerkanten (KAT, KPA, KBT, KPB) die Teilkammeröffnungen (109A, 109B) über die axiale Stellung des Ventilkolbens (27) freigebbar bzw. verschließbar sind, wobei zusätzlich axial zwischen den Teilkammer-Steuerkanten (KAT, KPA, KBT, KPB) zwei Paare von Pumpen-Steuerkanten (P1, P2, P3, P4) ausgebildet sind, durch die der Zufluss von Druckmittel von einer Druckmittelpumpe (P) über die Pumpenöffnung (109P) steuerbar ist.
Nockenwellenversteller (11) nach Anspruch 1, bei dem für die relative axiale Lage des Ventilkolbens (27) fünf Schaltstellungen einstellbar sind, wobei
• in einer ersten Lage der Pumpenmodus für eine Verstellung der Nockenwelle (35) nach späten Zylinderventilöffnungszeiten eingestellt ist,

• in der zweiten, axial folgenden Schaltstellung der Moment-Modus für eine Verstellung der Nockenwelle (35) nach späten Zylinderventilöffnungszeiten eingestellt ist,

• in der dritten, axial folgenden Schaltstellung eine Nockenwellenverstellung gesperrt ist,

• in der vierten, axial folgenden Schaltstellung der Moment-Modus für eine Verstellung der Nockenwelle (35) nach frühen Zylinderventilöffnungszeiten eingestellt ist und

• in der fünften, axial folgenden Schaltstellung der Pumpen-Modus für eine Verstellung der Nockenwelle (35) nach frühen Zylinderventilöffnungszeiten eingestellt ist.
Nockenwellenversteller (11) nach Anspruch 3, bei dem ein Verriegelungsmechanismus (121) vorgesehen ist, durch den der Nockenwellenversteller (11) mechanisch in einer Verriegelungsposition gegen ein Verstellen gesperrt wird, wobei der Verriegelungsmechanismus (121) mittels des Druckmittels hydraulisch entriegelbar ist und wobei ein Zulauf von Druckmittel zum Verriegelungsmechanismus (121) so geschaltet ist, dass erst in einer axialen Schaltstellung des Ventilkolbens (27), die einer Verstellung nach frühen Zylinderventilöffnungszeiten entspricht, der Verriegelungsmechanismus (121) entriegelt.
Nockenwellenversteller (11) nach Anspruch 6, bei dem der Zulauf mit Verriegelungsöffnungen (123) in der Nockenwelle (35) korrespondiert, welche in axialer Richtung auf der gleichen Höhe wie die zweiten Öffnungen (43) aber in Umfangsrichtung beabstandet zu den zweiten Öffnungen (43) angeordnet sind.
Nockenwellenversteller (11) nach Anspruch 7, bei dem in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei zweiten Öffnungen (43) zwei Verriegelungsöffnungen (123) angeordnet sind.