DE19837693A1

DE19837693A1 - Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19837693A1
Application number: DE19837693A
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl Ing Schaefer; Bernd Dipl Ing Reuter; Martin Dr Ing Scheidt; Dirk Heintzen
Original assignee: AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH; INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 1999-02-25
Also published as: US6055950A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Anordnung ist gattungsbildend aus der DE-OS 195 05 741 vor bekannt. Bei dieser Anordnung zur Vermeidung von Startgeräuschen bei Nockenwellen-Verstelleinrichtungen besteht die Verstelleinrichtung im wesentlichen aus einem hydraulischen Druckzylinder mit einem zwischen zwei Endstellungen beweglichen Kolben, dessen lineare Stellbewegungen in Relativdrehungen einer mit einer Kurbelwelle verbundenen Antriebseinheit des Druckzylinders gegen über einer mit einer Nockenwelle verbundenen Abtriebseinheit des Druckzylin ders umgewandelt werden. Dabei wird der Druckzylinder durch seinen Kolben in zwei jeweils mit einem Druckmittelanschluß versehene Druckkammern unterteilt, denen eine von der Kurbelwelle angetriebene Hydraulikpumpe vorgeschaltet und ein Druckmittelreservoir nachgeschaltet ist. Der Druckmittel zufluß oder -abfluß der Druckkammern und damit die für die Relativdrehung zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle jeweils notwendige Kolbenposition des Druckzylinders wird durch eine von einem Motorcontroller geregelte hydrauli sche Ventilanordnung gesteuert, welche im konkreten Fall durch ein 4/3-Wege ventil gebildet wird. Dieses 4/3-Wegeventil ist beiden Druckkammern derart vor-/nachgeschaltet, daß in einer ersten Schaltstellung, in welcher die eine Druckkammer über ihren Druckmittelabfluß mit dem Druckmittelreservoir und die andere Druckkammer über ihren Druckmittelanschluß mit der Hydrau likpumpe verbunden ist, der Kolben in Richtung einer seiner Endstellungen verstellt wird. In einer zweiten Schaltstellung des 4/3-Wegeventils, in der sowohl der Druckmittelzufluß als auch der Druckmittelabfluß von beiden Druckkammern gesperrt ist, kann eine beliebige geregelte Position des Kolbens eingestellt werden und in einer dritten Schaltstellung des 4/3-Wegeventils, in welcher die eine Druckkammer über ihren Druckmittelanschluß mit der Hy draulikpumpe und die andere Druckkammer über ihren Druckmittelabfluß mit Druckmittelreservoir verbunden ist, erfolgt die Verstellung des Kolbens in Richtung der anderen seiner Endstellungen.

Die in der Praxis für kontinuierliche Nockenwellen-Verstelleinrichtungen verwendeten, als 4/3-Wegeventile ausgebildeten Proportionalventile haben sich jedoch als relativ kostenaufwendig erwiesen, da sie über vier Steuer- bzw. Drosselquerschnitte verfügen, deren Beziehung zueinander durch die Geometrie ihres beweglichen Steuerschiebers und ihres Gehäuses festgelegt ist. Dabei ist die Lage aller vier Steuerkanten zueinander sehr eng toleriert, wodurch sehr hohe Anforderungen an die Präzision ihrer Fertigung gestellt sowie hohe Her stellungskosten verursacht werden. Darüber hinaus haben solche Proportional ventile prinzipbedingt den Nachteil, daß sie zur Erzeugung einer linearen Kennlinie zwischen Strom und Magnetkraft ihres Magneten bzw. zur Erzeugung einer konstanten Magnetkraft bei konstantem Strom über den Hub im Arbeits bereich des Magneten, einen relativ groß dimensionierten Magnet benötigen, der auf die erreichbare maximal benötigte Betriebskraft ausgelegt sein muß und somit einen relativ großen Bauraum benötigt.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Steue rung einer Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventi len einer Brennkraftmaschine zu konzipieren, mit welcher die bisher üblichen 4/3-Wege-Proportionalventile durch kostengünstigere hydraulische Schaltele mente ersetzbar sind, die den gleichen oder einen kleineren Bauraum benötigen bzw. günstigere Einbaubedingungen aufweisen.

Zusammenfassung der Erfindung

Nach einer ersten Ausführungsform wird die Aufgabe bei einer Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungs gemäß derart gelöst, daß die Druckkammern des Druckzylinders permanent der Druckmittelversorgung der Hydraulikpumpe zugeschaltet sind und die Ein stellung der Kolbenposition des Druckzylinders durch einen gezielten Druck mittelabfluß aus den Druckkammern des Druckzylinders mittels eines den Druckkammern jeweils nachgeschalteten 3/3-Wegeventils gesteuert wird. Bei dieser Ablaufsteuerung erfolgt in einer ersten Schaltstellung des 3/3-Wegeven tils, in welcher der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer mit dem Druck mittelreservoir verbunden und der Druckmittelabfluß der anderen Druckkammer gesperrt ist, eine Verstellung des Kolbens in Richtung der einen einer beiden Endstellungen. In einer zweiten Schaltstellung des 3/3-Wegeventils, in welcher der Druckmillelabfluß beider Druckkammern gesperrt ist, ist dagegen eine beliebige geregelte Position des Kolbens einstellbar, da der weiterhin ständige Druckmittelzufluß in beide Druckkammern mit gleicher Druckkraft eine hydrau lische Einspannung des Kolbens bewirkt. In einer dritten Schaltstellung des 3/3-Wegeventils, in welcher der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer gesperrt und der Druckmittelabfluß der anderen Druckkammer mit dem Druckmittel reservoir verbunden ist, erfolgt wiederum eine Verstellung des Kolbens in Richtung der anderen seiner beiden Endstellungen.

Alternativ dazu ist es jedoch als erfindungsgemäße Variante auch möglich, anstelle des 3/3-Wegeventils wahlweise zwei einzeln den Druckkammern jeweils nachgeschaltete 2/2-Wegeventile mit jeweils einer Durchfluß- und einer Sperrstellung anzuordnen, die vom Motorcontroller in der gleichen Schaltlogik wie das 3/3-Wegeventil angesteuert werden. Besonders vorteilhaft hinsichtlich der Notlaufeigenschaften der Nockenwellen-Verstelleinrichtung hat es sich dabei erwiesen, die 2/2-Wegeventile schaltungstechnisch derart in die Anord nung einzubinden, daß ein 2/2-Wegeventil stromlos in Durchflußstellung und das andere 2/2-Wegeventil stromlos in Sperrstellung geschaltet ist, so daß der Kolben in eine seiner Endstellungen verstellt wird. Möglich ist es jedoch auch, Kolben der Nockenwellen-Verstelleinrichtung in einer geregelten Not laufposition zu halten, in dem beide 2/2-Wegeventile stromlos in ihre Sperr stellung geschaltet sind. Die bevorzugte Wahl der stromlosen Schaltstellungen gilt dabei analog auch bei Verwendung eines 3/3-Wegeventils für die erfin dungsgemäße Anordnung.

Unabhängig von der Verwendung eines 3/3-Wegeventils oder von zwei 2/2-Wege ventilen wird es in Ausgestaltung der erfindungsgemäßen ersten Anord nung noch vorgeschlagen, den Druckmittelanschlüssen der Druckkammern jeweils ein in Richtung Hydraulikpumpe sperrendes Rückschlagventil vorzu schalten, um bei Druckbeaufschlagung der einen Druckkammer des Druckzylin ders den Druckmillelabfluß aus der anderen Druckkammer des Druckzylinders nicht über die Hydraulikpumpe in das Druckmittelreservoir abzuleiten bzw. das Verschieben des Druckmittelvolumens zwischen den Druckkammern zu verhin dern. Derartig angeordnete Rückschlagventile haben sich auch insofern als vor teilhaft erwiesen, daß diese die hydraulische Einspannung des Kolbens der Nockenwellen-Verstelleinrichtung unterstützen, indem sie bei aus den Nocken wellen- Wechselmomenten resultierenden Druckspitzen des Druckmittels sich schließen. Ebenso sind die Rückschlagventile in vorteilhafter Weise zur Kom pensation von Systemleckagen geeignet, indem sie sich bei Unterdruck in den Druckkammern der Nockenwellen-Verstelleinrichtung öffnen und ein Ansaugen von fehlendem Druckmittel in die Druckkammern ermöglichen. Zur Erreichung eines "weicheren" Verstellverhaltens des Kolbens des Druckzylinders bzw. zur Begrenzung des Druckmittelverbrauchs ist es bei dieser Anordnung darüber hinaus noch vorteilhaft, die Rückschlagventile zugleich mit Querschnittsdrosseln zu kombinieren, die den Zulauf von Druckmittel zu den Druckkammern ohne nennenswerten negativen Einfluß auf die Verstellgeschwindigkeit des Kolbens geringfügig reduzieren.

Nach einer zweiten Ausführungsform wird die Aufgabe der Erfindung bei einer Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1 dagegen erfindungsgemäß derart gelöst, daß die Einstellung der Kolbenposition des Druckzylinders durch eine gezielte Druckbeaufschlagung der Druckkammern des Druckzylinders mittels eines den Druckkammern vor-/nachgeschalteten 4/2-Wegeventils sowie durch eine gezielte Regelung des Druckmittelabflusses aus den Druckkammern mittels eines dem 4/2-Wegeventil in Reihe nachgeschalteten 2/2-Wegeventils gesteuert wird. Dabei wird in einer ersten Schaltstellung des 4/2-Wegeventils und in einer ersten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils die eine Druckkammer vollständig der Druckmittelversorgung der Hydraulikpumpe zugeschaltet und die andere Druckkammer vollständig zum Druckmittelreservoir hin geöffnet, so daß der Kolben des Druckzylinders mit maximaler Verstellgeschwindigkeit in Richtung der einen seiner beiden Endstellungen verstellt wird. In der zweiten möglichen Schaltstellung des 4/2-Wege ventils erfolgt unter Beibehaltung der ersten Schaltstellung des 2/2-Wege ventils eine Umkehrung der Druckbeaufschlagung der Druckkammern, so daß der Kolben des Druckzylinders wieder mit maximaler Verstellgeschwindigkeit in Richtung der anderen seiner beiden Endstellungen bewegt wird. Soll dagegen eine beliebige geregelte Position des Kolbens eingestellt werden, wird entweder der ersten oder der zweiten Schaltstellung des 4/2-Wegeventils die zweite mögliche Schaltstellung des 2/2-Wegeventils nachgeschaltet, so daß die eine Druckkammer wieder vollständig der Druckmittelversorgung der Hydraulikpum pe zugeschaltet ist, die andere Druckkammer jedoch gedrosselt zum Druck mittelreservoir hin geöffnet ist bzw. umgekehrt. Läuft dann der Kolben des Druckzylinders aus der vom Motorcontroller vorgegebenen geregelten Position durch den gedrosselten Druckmittelabfluß aus einer der beiden Druckkammern heraus, erfolgt ein Umschalten der Schaltstellung des 4/2-Wegeventils und damit eine Umkehrung des gedrosselten Druckmittelabflusses aus den Druckkammern, so daß der Kolben sich wieder in entgegengesetzter Richtung bewegt. Durch ein entsprechend schnelles Wechseln der Schaltstellungen des 4/2-Wegeventils ist somit eine annähernd konstante geregelte Position des Kolbens des Druckzylin ders erreichbar.

In Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird es darüber hinaus noch vorgeschlagen, dem 2/2-Wegeventil wahlweise noch ein zweites gleichartiges 2/2-Wegeventil in Reihe nachzuschalten, mit welchem in einer ersten Schaltstellung der volle oder gedrosselte Druckmittelabfluß des ersten 2/2-Wegeventils vollständig und in einer zweiten Schaltstellung der volle oder gedrosselte Druckmittelabfluß des ersten 2/2-Wegeventils nochmals gedrosselt Druckmittelreservoir zuleitbar ist. Durch dieses zweite 2/2-Wegeventil ist es möglich, die Umschaltpunkte des 4/2-Wegeventils für eine geregelte Kolben position noch feiner abzustimmen, so daß die relativ harten Stellbewegungen des Kolbens bei Bewegungsumkehr mit nur einem 2/2-Wegeventil mit dem zweiten 2/2-Wegeventil ausgeglichen werden können. Der dafür notwendige Mehraufwand zur Abstimmung des Motormanagements wird dabei durch einen geringeren Aufwand bei der Programmierung bezüglich des Temperatur- und Betriebsspannungsdrifts kompensiert.

Bezüglich eventueller Notlaufeigenschaften der Nockenwellen-Verstelleinrich tung bei Energieausfall oder dergleichen hat es sich auch bei dieser Ausfüh rungsform der erfindungsgemäßen Anordnung als vorteilhaft erwiesen, die 2/2-Wegeventile derart in die Anordnung einzubinden, daß sie im stromlosen Zustand vollständig zum Druckmittelreservoir hin geöffnet sind, damit der Kolben des Drückzylinders wieder eine seiner beiden Endstellungen einnimmt. Sollte dabei eine bestimmte Endstellung des Kolbens, beispielsweise eine ein "frühes" Öffnen der Gaswechselventile bewirkende Endstellung, beabsichtigt sein, ist auch die stromlose Schaltstellung des 4/2-Wegeventils entsprechend in die Anordnung einzubinden.

Als dritte Ausführungsform wird die Aufgabe der Erfindung bei einer Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfin dungsgemäß derart gelöst, daß die Einstellung der Kolbenposition des Druckzy linders durch eine gezielte Druckbeaufschlagung der Druckkammern des Druck zylinders mittels zwei den Druckkammern jeweils einzeln parallel vor-/nach geschalteten 3/2-Wegeventilen gesteuert wird. Diese 3/2-Wegeventile weisen als eine Schaltmöglichkeit einen ungedrosselten und einen gesperrten Durchfluß sowie als andere Schaltmöglichkeit einen gedrosselten und einen gesperrten Durchfluß auf und sind den Druckkammern des Druckzylinders derart direkt vorgeschaltet, daß sie in einer ersten Schaltstellung des ersten 3/2-Wegeventils und in einer ersten Schaltstellung des zweiten 3/2-Wegeventils, in welcher die eine Druckkammer vollständig der Druckmittelversorgung der Hydraulikpumpe zugeschaltet und die andere Druckkammer gedrosselt zum Druckmittelreservoir hin geöffnet ist, eine Verstellung des Kolbens des Druckzylinders in Richtung der einen seiner beiden Endstellungen bewirken. In einer zweiten Schaltstellung des ersten 3/2-Wegeventils und in einer zweiten Schaltstellung des zweiten 3/2-Wegeventils erfolgt dagegen die Umkehrung der Druckbeaufschlagung der Druckkammern, so daß der Kolben des Druckzylinders in Richtung der anderen seiner beiden Endstellungen bewegt wird. Zur Einstellung einer beliebigen geregelten Position des Kolbens des Druckzylinders wird das erste 3/2-Wege ventil in seine erste Schaltstellung und das zweite 3/2-Wegeventil in seine zweite Schaltstellung durch zeitversetzte oder zeitgleiche Ansteuerung über den Motorcontroller bewegt, so daß beide Druckkammern des Druckzylinders vollständig der Druckmittelversorgung der Hydraulikpumpe zugeschaltet sind und der Kolben des Druckzylinders durch ein Druckgleichgewicht in beiden Druckkammern hydraulisch eingespannt ist.

Für den Fall eines Energieausfalls oder dergleichen hat sich als stromlose Not laufstellung bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung die Einbindung der 3/2-Wegeventile in der Art als vorteilhaft erwiesen, daß ein 3/2-We geventil vollständig der Druckmittelversorgung der Hydraulikpumpe zu geschaltet und das ändere 3/2-Wegeventil gedrosselt zum Druckmittelreservoir hin geöffnet ist, damit der Kolben des Druckzylinders wieder eine seiner beiden Endstellungen einnimmt. Welches der beiden 3/2-Wegeventile dabei zur Druck mittelversorgung oder zum Druckmittelreservoir hin geöffnet ist, ist wiederum abhängig davon, ob eine Verstellung des Kolbens in eine "frühe" oder "späte" Endstellung erwünscht ist.

Nach einer vierten Ausführungsform wird die Aufgabe der Erfindung bei einer Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1 erfindungsgemäß schließlich noch derart gelöst, daß die Druckkam mern des Druckzylinders wie bei der ersten Ausführungsform permanent der Druckmittelzuführung der Hydraulikpumpe zugeschaltet sind und die Einstel lung der Kolbenposition des Druckzylinders durch einen gezielten Druckmittel abfluß aus den Druckkammern des Druckzylinders mittels eines den Druckkam mern jeweils nachgeschalteten 3/2-Wegeventils und eines diesem 3/2-Wegeven til nachgeschalteten 2/2-Wegeventils gesteuert wird. Bei dieser ebenfalls als Ablaufsteuerung ausgebildeten Anordnung erfolgt in einer ersten Schaltstellung des 3/2-Wegeventils und in einer ersten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils, in welcher der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer mit dem Druckmittelre servoir verbunden und der Druckmittelabfluß der anderen Druckkammer ge sperrt ist, eine Verstellung des Kolbens in Richtung der einen seiner beiden Endstellungen mit maximaler Verstellgeschwindigkeit. In der zweiten möglichen Schaltstellung des 3/2-Wegeventils ist unter Beibehaltung der ersten Schalt stellung des 2/2-Wegeventils der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer gesperrt und der Druckmittelabfluß der anderen Druckkammer ist zum Druck mittelreservoir hin geöffnet, so daß als Bewegungsumkehr der Kolben des Druckzylinders mit maximaler Verstellgeschwindigkeit in Richtung der anderen seiner beiden Endstellungen verstellt wird. Soll dagegen eine beliebige geregelte Position des Kolbens eingestellt werden, wird das 2/2-Wegeventil in seine zweite, nur noch einen gedrosselten Druckmittelabfluß zum Druckmittelreser voir gestattende Schaltstellung bewegt, während das 3/2-Wegeventil abwech selnd zwischen seiner ersten und seiner zweiten Schaltstellung hin- und herge schaltet wird, so daß entweder der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer gedrosselt und der anderen Druckkammer gesperrt ist oder umgekehrt. Das Umschalten des 3/2-Wegeventils von seiner ersten in seine zweite Schaltstellung und umgekehrt erfolgt dabei immer dann, wenn der Kolben des Druckzylinders durch den gedrosselten Druckmittelabfluß aus der vom Motorcontroller vor gegebenen geregelten Position "herausläuft", so daß die Umkehrung des gedros selten Druckmittelabflusses aus den Druckkammern eine Bewegung des Kolbens in entgegengesetzte Richtung bewirkt. Ein entsprechend schnelles Wechseln der Schaltstellungen des 3/2-Wegeventils gewährleistet somit eine annähernd konstante geregelte Position des Kolbens des Druckzylinders.

In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung wird es auch hier vorgeschlagen, den Druckmittelanschlüssen der Druckkammern jeweils ein in Richtung Hydraulikpumpe sperrendes Rückschlag ventil vorzuschalten, um, ebenso wie bei der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, einerseits einen Druckmittelabfluß über die Hydraulikpumpe zu vermeiden und andererseits Druckspitzen und Systemlecka gen des hydraulischen Druckmittels auszugleichen.

Als stromlose Notlaufstellung der verwendeten Schaltventile hat sich bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung die ungedrosselte Schalt stellung des 2/2-Wegeventils in Verbindung mit einer der beiden Schaltstellun gen des 3/2-Wegeventils erwiesen, damit der Kolben des Druckzylinders wieder eine seiner beiden Endstellungen einnimmt. Die stromlose Schaltstellung des 3/2-Wegeventils ist dabei ebenfalls von der gewünschten, ein "frühes" oder ein "spätes" Öffnen der Gaswechselventile bewirkenden Endstellung des Kolbens des Druckzylinders abhängig.

Alle vier aufgezeigten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswech selventilen einer Brennkraftmaschine weisen somit gegenüber dem bisher üblichen 4/3-Wege-Proportionalventilen den Vorteil auf, daß mit einfacheren und damit kostengünstigeren hydraulischen Schaltelementen die Steuerung der Kolbenposition ins der Vorrichtung in der gleichen Art wie mit den 4/3-Wege-Pro portionalventilen möglich ist. Wird dabei auf handelsübliche hydraulische Schaltventile zurückgegriffen, ist in den meisten Fällen auch zusätzlich ein Vorteil hinsichtlich des kleineren benötigten Bauraums bzw. hinsichtlich gün stigerer Einbaubedingungen für die Schaltventile erzielbar. Die Anwendung derartiger Anordnungen beschränkt sich dabei nicht nur auf Nockenwellen-Ver stelleinrichtungen mit axial verschiebbaren Kolben, sondern sie sind in identischer Art auch für Nockenwellen-Verstelleinrichtungen nach dem Flügel zellenprinzip geeignet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von vier Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei:

Fig. 1 ein hydraulisches Schaltschema einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 2 ein hydraulisches Schaltschema einer zweiten Ausführungs form der erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 3 ein hydraulisches Schaltschema einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 4 ein hydraulisches Schaltschema einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus den Fig. 1 bis 4 geht jeweils eine Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine hervor, wobei die auch als Nockenwellen-Verstelleinrich tung bezeichnete Vorrichtung jeweils schematisch als hydraulischer Druckzylin der 1 mit einem zwischen zwei Endstellungen beweglichen Kolben 2 dargestellt wurde, dessen lineare Stellbewegungen in Relativdrehungen einer mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle verbundenen Abtriebseinheit des Druckzylinders 1 gegenüber einer mit einer ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle ver bundenen Abtriebseinheit des Druckzylinders 1 umgewandelt werden. Dieser hydraulische Druckzylinder 1 wird durch seinen Kolben 2 in zwei jeweils mit einem Druckmittelanschluß 5, 6 versehene Druckkammern 3, 4 unterteilt, denen eine von der Kurbelwelle angetriebene Hydraulikpumpe 7 vorgeschaltet und ein Druckmittelreservoir 8 nachgeschaltet ist. Der Druckmittelzufluß oder -abfluß der Druckkammern 3, 4 und damit die für die Relativdrehung zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle jeweils notwendige Position des Kolbens 2 des Druckzylinders 1 wird dabei in bekannter Weise durch eine von einem Motor controller 9 geregelte hydraulische Ventilanordnung gesteuert.

Nach der in Fig. 1 ersichtlichen ersten Ausführungsform der Anordnung zur Steuerung einer Nockenwellen-Verstelleinrichtung wird die Einstellung der Kolbenpositionen des Druckzylinders 1 erfindungsgemäß derart realisiert, daß die Druckkammern 3, 4 des Druckzylinders 1 permanent der Druckmittelver sorgung der Hydraulikpumpe zugeschaltet sind, während ein den Druckkam mern 3, 4 jeweils nachgeschaltetes 3/3-Wegeventil 10 ausschließlich den Druckmittelabfluß aus den Druckkammern 3, 4 steuert. Dabei erfolgt in einer ersten, der Darstellung in Fig. 1 entsprechenden Schaltstellung, in welcher der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer 3 mit dem Druckmittelreservoir 8 verbunden und der Druckmittelabfluß der anderen Druckkammer 4 gesperrt ist, eine Verstellung des Kolbens 2 in die durch einen Pfeil angedeutete Richtung seiner einen Endstellung, da sich in der anderen Druckkammer 4 ein höherer Druckmitteldruck als in der einen Druckkammer 3 aufbaut. In einer zweiten, in der Zeichnung der mittleren Schaltstellung entsprechenden Schaltstellung des 3/3-Wegeventils 10, in welcher der Druckmittelabfluß beider Druckkammern 3, 4 gesperrt ist, kann eine beliebige geregelte Position des Kolbens 2 eingestellt und hydraulisch gehalten werden. Soll der Kolben 2 dagegen in die dem Rich tungspfeil in Fig. 1 entgegengesetzte Richtung seiner anderen Endstellung bewegt werden, wird in einer dritten Schaltstellung des 3/3-Wegeventils 10 der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer 3 gesperrt und der Druckmittelab fluß der anderen Druckkammer 4 mit dem Druckmittelreservoir 8 verbunden, so daß sich diesmal in der einen Druckkammer 3 ein höherer Druckmitteldruck als in der anderen Druckkammer 4 aufbaut. Um beim Verstellen des Kolbens 2 in die Richtungen seiner Endstellungen einen Druckmittelabfluß über die Hydraulikpumpe 7 zu vermeiden, ist den Druckmittelanschlüssen 5, 6 der Druckkammern 3, 4 darüberhinaus jeweils ein in Richtung Hydraulikpumpe 7 sperrendes Rückschlagventil 11, 12 vorgeschaltet.

Bei der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform der Anordnung zur Steuerung einer Nockenwellen-Verstelleinrichtung erfolgt die Einstellung der Kolbenpositionen des Druckzylinders 1 dagegen erfindungsgemäß in der Art, daß mittels eines den Druckkammern 3, 4 vor-/nachgeschalteten 4/2-Wegeven tils 13 sowie mittels eines dem 4/2-Wegeventil 13 in Reihe nachgeschalteten 2/2-Wegeventils 14 sowohl eine gezielte Druckbeaufschlagung der Druckkam mern 3, 4 als auch eine gezielte Regelung des Druckmittelabflusses aus den Druckkammern 3, 4 gesteuert wird. Dabei erfolgt wiederum in einer ersten, der Darstellung in Fig. 2 entsprechenden Schaltstellung, in welcher die eine Druckkammer 4 des Druckzylinders 1 vollständig der Druckmittelversorgung der Hydraulikpumpe 7 zugeschaltet und die andere Druckkammer 3 vollständig zum Druckmittelreservoir 8 hin geöffnet ist, eine Verstellung des Kolbens 2 in die wieder durch einen Pfeil angedeutete Richtung seiner einen Endstellung. Eine vom Motorcontroller 9 gesteuerte Schaltung in die zweite Schaltstellung des 4/2-Wegeventils 13 bewirkt unter Beibehaltung der ersten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils eine Umkehrung der Druckbeaufschlagung der Druckkammern 3, 4 und somit eine Verstellung des Kolbens 2 in die dem Richtungspfeil in Fig. 2 entgegengesetzte Richtung seiner anderen Endstellung. Wird während der Verstellung des Kolbens 2 in die Richtungen seiner Endstellungen das 2/2-Wegeventil 14 in seine zweite Schaltstellung geschaltet, so daß immer eine Druckkammer 3 oder 4 vollständig der Druckmittelversorgung der Hydraulik pumpe 7 zugeschaltet und eine Druckkammer 3 oder 4 gedrosselt zum Druck mittelreservoir 8 hin geöffnet ist, kann durch ein vom Motorcontroller 9 geregel tes Hin- und Herschalten zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung des 4/2-Wegeventils 13 eine beliebige geregelte Position des Kolbens 2 im Druckzylinder 1 eingestellt werden.

Mit der in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsform der Anordnung zur Steuerung einer Nockenwellen-Verstelleinrichtung ist eine Einstellung der Kolbenpositionen des Druckzylinders 1 erfindungsgemäß auch derart möglich, daß mittels zwei den Druckkammern 3, 4 jeweils einzeln parallel vor-/nach geschalteten 3/2-Wegeventilen 15, 16 ausschließlich eine gezielte Druckbeauf schlagung der Druckkammern 3, 4 gesteuert wird. Bei dieser Anordnung wird in einer ersten, der Zeichnungsdarstellung entsprechenden Schaltstellung des ersten 3/2-Wegeventils 15 und in einer ersten, ebenfalls der Zeichnungsdar stellung entsprechenden Schaltstellung des zweiten 3/2-Wegeventils 16, in welcher die eine Druckkammer 4 vollständig der Druckmittelversorgung der Hydraulikpumpe 7 zugeschaltet und die andere Druckkammer 3 gedrosselt zum Druckmittelreservoir 8 hin geöffnet ist, der Kolben 2 des Druckzylinders 1 in die abermals durch einen Pfeil angedeutete Richtung seiner einen Endstellung verstellt. Werden beide 3/2-Wegeventile 15, 16 dann vom Motorcontroller 9 gleichzeitig in ihre zweite Schaltstellung verstellt, erfolgt eine Umkehrung der Druckbeaufschlagung der Druckkammern 3, 4 und der Kolben 2 des Druck zylinders 1 bewegt sich in die dem Richtungspfeil in Fig. 3 entgegengesetzte Richtung seiner anderen Endstellung. In einer dritten Schaltkombination, bei der durch zeitversetzte oder zeitgleiche Ansteuerung durch den Motorcontroller 9 das erste 3/2-Wegeventil 15 seine zweite Schaltstellung beibehält und das zweite 3/2-Wegeventil 16 wieder seine erste Schaltstellung einnimmt, sind beide Druckkammern 3, 4 vollständig der Druckmittelversorgung der Hydraulik pumpe 7 zugeschaltet, so daß der Kolben 2 des Druckzylinders 1 durch hydrau lische Einspannung in eine beliebige geregelte Position verstellbar ist. Die vierte mögliche Schaltkombination, nämlich die erste Schaltstellung des ersten 3/2-Wegeventils 15 zusammen mit der zweiten Schaltstellung des zweiten 3/2-Wegeventils 16, in der beide Druckkammern 3, 4 gedrosselt zum Druckmittel reservoir 8 hin geöffnet sind, wird durch den Motorcontroller 9 ausgeschlossen.

Die in Fig. 4 gezeigte vierte Ausführungsform der Anordnung zur Steuerung einer Nockenwellen-Verstelleinrichtung stellt schließlich in Anlehnung an die Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit dar, die Einstellung der Kolbenposition des Druckzylinders 1 durch einen gezielten Druckmittelabfluß aus den Druckkammern 3, 4 des Druckzylin ders 1 zu steuern, indem den Druckkammern 3, 4 ein 3/2-Wegeventil 17 nach geschaltet und diesem 3/2-Wegeventil 17 ein weiteres 2/2-Wegeventil 18 nach geschaltet ist. Dabei erfolgt in einer ersten, der Darstellung in Fig. 4 entspre chenden Schaltstellung des 3/2-Wegeventils 17 und in einer ersten, ebenfalls der Zeichnungsdarstellung entsprechenden Schaltstellung des 2/2-Wegeventils 18, in welcher der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer 3 mit dem Druckmittelreservoir 8 verbunden und der Druckmittelabfluß der anderen Druckkammer 4 gesperrt ist, eine Verstellung des Kolbens 2 in die wieder durch einen Pfeil angedeutete Richtung seiner einen Endstellung, da sich auch hier in der anderen Druckkammer 4 ein höherer Druckmitteldruck als in der einen Druckkammer 3 aufbaut. Unter Beibehaltung der ersten Schaltstellung des 2/2-Wege ventils 18 wird in der zweiten möglichen Schaltstellung des 3/2-Wegeven tils 17, in welcher nunmehr der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer 3 gesperrt und der Druckmittelabfluß der anderen Druckkammer 4 mit dem Druckmittelreservoir 8 verbunden ist, der Kolben 2 dagegen in die dem Rich tungspfeil in Fig. 4 entgegengesetzte Richtung seiner anderen Endstellung verstellt, da sich diesmal in der einen Druckkammer 3 ein höherer Druckmittel druck als in der anderen Druckkammer 4 aufbaut. In der ersten Schaltstellung des 3/2-Wegeventils 17 und in einer zweiten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils 18, in welcher der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer 3 gedrosselt mit Druckmittelreservoir 8 verbunden und der Druckmittelabfluß der anderen Druckkammer 4 wieder gesperrt ist, bzw. in der zweiten Schaltstellung des 3/2-We geventils 17 und in einer zweiten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils 18, in welcher die Umkehrung des gedrosselten Druckmittelabflusses aus den Druck kammern 3, 4 erfolgt, kann durch ein vom Motorcontroller 9 geregeltes Hin- und Herschalten zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung des 3/2-Wegeventils 17 auch hier eine beliebige geregelte Position des Kolbens 2 im Druckzylinder 1 eingestellt und hydraulisch gehalten werden.

Bezugszeichenliste

1

Druckzylinder

2

Kolben

3

Druckkammer

4

Druckkammer

5

Druckmittelanschluß

6

Druckmittelanschluß

7

Hydraulikpumpe

8

Druckmittelreservoir

9

Motorcontroller

10

3/3-Wegeventil

11

Rückschlagventil

12

Rückschlagventil

13

4/2-Wegeventil

14

2/2-Wegeventil

15

3/2-Wegeventil

16

3/2-Wegeventil

17

3/2-Wegeventil

18

2/2-Wegeventil

Claims

1. Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, welche Vorrichtung im we sentlichen aus einem hydraulischen Druckzylinder (1) mit einem zwischen zwei Endstellungen beweglichen Kolben (2) besteht, dessen lineare Stellbewegungen in Relativdrehungen einer mit einer Kurbelwelle verbundenen Antriebseinheit des Druckzylinders (1) gegenüber einer mit einer Nockenwelle verbundenen Abtriebseinheit des Druckzylinders (1) umgewandelt werden, wobei der hydrau lische Druckzylinder (1) durch seinen Kolben (2) in zwei jeweils mit einem Druckmittelanschluß (5, 6) versehene Druckkammern (3, 4) unterteilt wird, denen eine von der Kurbelwelle angetriebene Hydraulikpumpe (7) vorgeschaltet und ein Druckmittelreservoir (8) nachgeschaltet ist und deren Druckmittelzufluß oder Druckmittelabfluß durch eine von einem Motorcontroller (9) geregelte hy draulische Ventilanordnung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (3, 4) des Druckzylinders (1) permanent der Druckmittelversor gung der Hydraulikpumpe (7) zugeschaltet sind und die Einstellung der Kolben position des Druckzylinders (1) durch einen gezielten Druckmittelabfluß aus den Druckkammern (3, 4) des Druckzylinders (1) mittels eines den Druckkam mern (3, 4) jeweils nachgeschalteten 3/3-Wegeventils (10) gesteuert wird, wobei in einer ersten Schaltstellung des 3/3-Wegeventils, in welcher der Druckmittel abfluß der einen Druckkammer (3) mit dem Druckmittelreservoir (8) verbunden und der Druckmittelabfluß der anderen Druckkammer (4) gesperrt ist, eine Verstellung des Kolbens (2) in Richtung der einen seiner beiden Endstellungen erfolgt, in einer zweiten Schaltstellung des 3/3-Wegeventils, in welcher der Druckmittelabfluß beider Druckkammern (3, 4) gesperrt ist, eine beliebige geregelte Position des Kolbens (2) einstellbar bzw hydraulisch haltbar ist sowie in einer dritten Schaltstellung des 3/3-Wegeventils, in welcher der Druckmittel abfluß der einen Druckkammer (3) gesperrt und der Druckmittelabfluß der anderen Druckkammer (4) mit dem Druckmittelreservoir (8) verbunden ist, eine Verstellung des Kolbens (2) in Richtung der anderen seiner beiden Endstellun gen erfolgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des 3/3-Wegeventils (10) wahlweise zwei einzeln den Druckkammern (3, 4) jeweils nachgeschaltete 2/2-Wegeventile mit jeweils einer Durchfluß- und einer Sperr schaltstellung angeordnet sind, die vom Motorcontroller (9) in der gleichen Schaltlogik wie das 3/3-Wegeventil (10) angesteuert werden.

3. Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Kolbenposition des Druckzylinders (1) durch eine gezielte Druckbeaufschlagung der Druckkammern (3, 4) des Druckzylinders (1) mittels eines den Druckkammern (3, 4) vor-/nach geschalteten 4/2-Wegeventils (13) sowie durch eine gezielte Regelung des Druckmittelabflusses aus den Druckkammern (3, 4) mittels eines dem 4/2-Wege ventil (13) in Reihe nachgeschalteten 2/2-Wegeventils (14) gesteuert wird, wobei in einer ersten Schaltstellung des 4/2-Wegeventils (13) und in einer ersten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils (14), in welcher die eine Druckkam mer (4) vollständig der Druckmittelversorgung der Hydraulikpumpe (7) zuge schaltet und die andere Druckkammer (3) vollständig zum Druckmittelreservoir (8) hin geöffnet ist, eine Verstellung des Kolbens (2) in Richtung der einen seiner beiden Endstellungen erfolgt, in einer zweiten Schaltstellung des 4/2-Wege-Steuerventils (13) und einer ersten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils (14), in welcher eine Umkehrung der Druckbeaufschlagung der Druckkammern (3, 4) erfolgt, der Kolben (2) in Richtung der anderen seiner beiden Endstellun gen bewegt wird, sowie in einer ersten Schaltstellung des 4/2-Wegeventils (13) und einer zweiten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils (14), in welcher die eine Druckkammer (4) vollständig der Druckmittelversorgung der Hydraulikpumpe (7) zugeschaltet und die andere Druckkammer (3) gedrosselt zum Druckmittel reservoir (8) hin geöffnet ist, bzw. in einer zweiten Schaltstellung des 4/2-Wege ventils (13) und in einer zweiten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils (14), in welcher die Umkehrung des gedrosselten Druckmittelabflusses aus den Druck kammern (3, 4) erfolgt, eine beliebige geregelte Position des Kolbens (2) ein stellbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem 2/2-Wege ventil (14) wahlweise noch ein zweites gleichariges 2/2-Wegeventil in Reihe nachgeschaltet ist, mit welchem in einer ersten Schaltstellung der volle oder gedrosselte Druckmittelabfluß des ersten 2/2-Wegeventils (14) vollständig und in einer zweiten Schaltstellung der volle oder gedrosselte Druckmittelabfluß des ersten 2/2-Wegeventils (14) nochmals gedrosselt dem Druckmittelreservoir (8) zuleitbar ist.

5. Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Kolbenposition des Druckzylinders (1) durch eine gezielte Druckbeaufschlagung der Druckkammern (3, 4) des Druckzylinders (1) mittels zwei den Druckkammern (3, 4) jeweils einzeln parallel vor-/nachgeschalteten 3/2-Wegeventilen (15, 16) gesteuert wird, wobei in einer ersten Schaltstellung des ersten 3/2-Wegeventils (15) und in einer ersten Schaltstellung des zweiten 3/2-Wegeventils (16), in welcher die eine Druckkammer (4) vollständig der Druckmittelversorgung der Hydraulik pumpe (7) zugeschaltet und die andere Druckkammer (3) gedrosselt zum Druck mittelreservoir (8) hin geöffnet ist, eine Verstellung des Kolbens (2) in Richtung der einen seiner beiden Endstellungen erfolgt, in einer zweiten Schaltstellung des ersten 3/2-Wegeventils (15) und in einer zweiten Schaltstellung des zweiten 3/2-Wegeventils (16), in welcher eine Umkehrung der Druckbeaufschlagung der Druckkammern (3, 4) erfolgt, der Kolben (2) in Richtung der anderen seiner beiden Endstellungen bewegt wird, sowie in einer zweiten Schaltstellung des ersten 3/2-Wegeventils (15) und in einer ersten Schaltstellung des zweiten 3/2-We geventils (16), in welcher beide Druckkammern (3, 4) vollständig der Druck mittelversorgung der Hydraulikpumpe (7) zugeschaltet sind, eine beliebige geregelte Position des Kolbens (2) einstellbar ist.

6. Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (3, 4) des Druck zylinders (1) permanent der Druckmittelversorgung der Hydraulikpumpe (7) zu geschaltet sind und die Einstellung der Kolbenposition des Druckzylinders (1) durch einen gezielten Druckmittelabfluß aus den Druckkammern (3, 4) des Druckzylinders (1) mittels eines den Druckkammern (3, 4) jeweils nachgeschal teten 3/2-Wegeventils (17) und eines diesem 3/2-Wegeventil (17) nachgeschalte ten 2/2-Wegeventils (18) gesteuert wird, wobei in einer ersten Schaltstellung des 3/2-Wegeventils (17) und in einer ersten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils (18), in welcher der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer (3) mit dem Druckmittelreservoir (8) verbunden und der Druckmittelabfluß der anderen Druckkammer (4) gesperrt ist, eine Verstellung des Kolbens (2) in Richtung der einen seiner beiden Endstellungen erfolgt, in einer zweiten Schaltstellung des 3/2-Wegeventils (17) unter Beibehaltung der ersten Schaltstellung des 2/2-Wege ventils (18), in welcher der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer (3) gesperrt und der Druckmittelabfluß der anderen Druckkammer (4) mit dem Druckmittelreservoir (8) verbunden ist, eine Verstellung des Kolbens (2) in Richtung der anderen seiner beiden Endstellungen erfolgt, sowie in einer ersten Schaltstellung des 3/2-Wegeventils (17) und einer zweiten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils (18), in welcher der Druckmittelabfluß der einen Druckkammer (3) gedrosselt mit dem Druckmittelreservoir (8) verbunden und der Druckmittel abfluß der anderen Druckkammer (4) gesperrt ist, bzw. in einer zweiten Schalt stellung des 3/2-Wegeventils (17) und in einer zweiten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils (18), in welcher die Umkehrung des gedrosselten Druckmittelab flusses aus den Druckkammern (3, 4) erfolgt, eine beliebige geregelte Position des Kolbens (2) einstellbar bzw. hydraulisch haltbar ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Druckmittelanschlüssen (5, 6) der Druckkammern (3, 4) jeweils ein in Richtung Hydraulikpumpe (7) sperrendes Rückschlagventil (11, 12) vorgeschaltet ist.