DE19908146B4

DE19908146B4 - Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19908146B4
Application number: DE1999108146
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl.-Ing. Schäfer
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: DE19908146A1

Abstract

Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit folgenden Merkmalen:
– die Vorrichtung (1) ist am antriebsseitigen Ende (2) einer im Zylinderkopf (3) der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle (4) angeordnet und im wesentlichen als hydraulischer Stellantrieb ausgebildet,
– die Vorrichtung (1) besteht aus einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil (5) und aus einem drehfest mit der Nockenwelle (4) verbundenen nockenwellenfesten Bauteil (6),
– das kurbelwellenfeste Bauteil (5) steht mit dem nockenwellenfesten Bauteil (6) über mindestens zwei innerhalb der Vorrichtung (1) gebildete, wechselweise oder gleichzeitig mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbare Druckkammern (7, 8) in Kraftübertragungsverbindung,
– bei Druckbeaufschlagung der Druckkammern (7, 8) erfolgt eine Schwenkbewegung oder Fixierung des nockenwellenfesten Bauteils (6) gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil (5) und damit eine Relativverdrehung oder eine stufenlose hydraulische Einspannung der Nockenwelle (4) gegenüber der Kurbelwelle,
– die Druckmittelzuführung und -abführung zu und von den...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1, und sie ist insbesondere vorteilhaft an hydraulischen Nockenwellen-Verstelleinrichtungen beliebiger Bauart realisierbar.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Vorrichtung ist gattungsbildend aus der DE-OS 196 11 365 vorbekannt. Diese im wesentlichen als hydraulischer Stellantrieb ausgebildete Vorrichtung ist am antriebsseitigen Ende einer im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle angeordnet und besteht aus einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil sowie aus einem drehfest mit der Nockenwelle verbundenen nockenwellenfesten Bauteil. Das kurbelwellenfeste Bauteil steht dabei mit dem nockenwellenfesten Bauteil in Kraftübertragungsverbindung, indem bei dieser Vorrichtung beide Bauteile mit Schrägverzahnungen ausgebildet sind, in die ein innerhalb der Vorrichtung angeordneter und axial beweglicher Stellkol ben mit komplementären Schrägverzahnungen eingreift. Über zwei innerhalb der Vorrichtung gebildete, wechselweise oder gleichzeitig mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbare Druckkammern, die von dem Stellkolben gegeneinander abgegrenzt sind, erfolgt dann bei Druckbeaufschlagung eine Schwenkbewegung oder Fixierung des nockenwellenfesten Bauteils gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil und damit eine Relativverdrehung oder eine stufenlose Einspannung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle. Die Druckmittelzuführung und -abführung zu und von den Druckkammern erfolgt dabei ausgehend von einer Druckmittelpumpe über ein koaxial zur Nockenwellenlängsachse in einem Hohlraum eines Axialbauteils der Vorrichtung angeordnetes, axial bewegliches hydraulisches Steuerelement, welches als hohlzylindrischer Ventilschieber mit mehreren axial zueinander beabstandeten Steuerkanten und Radialöffnungen ausgebildet ist, die wiederum mit mehreren mit den Druckkammern der Vorrichtung verbundenen, ebenfalls axial zueinander beabstandeten Radialbohrungen im Axialbauteil der Vorrichtung in Wirkverbindung stehen. Dieses hydraulische Steuerelement ist in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine durch eine mit einem Magnetanker verbundene Stößelstange eines Elektromagneten entgegen der Kraft einer ebenfalls im Hohlraum des Axialbauteils der Vorrichtung angeordneten Rückstellfeder betätigbar, wobei der Elektromagnet in Verlängerung der Nockenwellenlängsachse mit seinem hohlzylindrischen Gehäuse an einem gegenüber dem antriebsseitigen Ende der Nockenwelle angeordneten, feststehenden Bauteil der Brennkraftmaschine befestigt ist.
Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist es, daß die Zuführung des hydraulischen Druckmittels zu dem hydraulischen Steuerelement der Vorrichtung über entsprechende Ringnuten und Druckmittelkanäle in der Nockenwelle aus dem mit der Ölpumpe des Schmierkreislaufes der Brennkraftmaschine verbundenen Nockenwellen-Gleitlager im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine erfolgt, an welchem, bedingt durch das notwendige Lagerspiel zur Nockenwelle, relativ starke Ölleckagen auftreten, die bei Erhitzung der Brennkraftmaschine und wärmebedingter Abnahme der Viskosität des Motoröls sich in nachteiliger Weise noch erhöhen. Diese Ölleckagen sind ursächlich dafür, daß das der Vorrichtung zugeführte Motoröl nicht mehr den notwendigen Druck aufweist, der für kurze Verstellzeiten sowie für eine sichere hydraulische Einspannung des nockenwellenfesten Bauteils gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil der Vorrichtung erforderlich ist, so daß es zu Fehlfunktionen der Vorrichtung und damit zu Betriebsstörungen an der Brennkraftmaschine kommen kann. Dabei haben sich auch entsprechende Gegenmaßnahmen, wie das Einsetzen von Stahldichtringen in neben den Ringnuten in der Nockenwelle eingearbeitete Haltenuten als ungeeignet erwiesen, da die Herstellung und die Montage dieser Stahldichtringe sowie die Herstellung ihrer Haltenuten fertigungstechnisch relativ aufwendig und kostenintensiv ist und auch nur eine Einschränkung und keine Beseitigung der beschriebenen Ölleckagen am Nockenwellen-Gleitlager bewirkt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu konzipieren, bei welcher die Druckmittel-Leckagen am Nockenwellen-Gleitiager, die durch die Zuführung des hydraulischen Druckmittels aus diesem Nockenwellen-Gleitlager zum hydraulischen Steuerelement der Vorrichtung auftreten, sowie die damit verbundenen Druckverluste des hydraulischen Druckmittels in einfacher und kostengünstiger Weise vermieden werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, daß die Zuführung des hydraulischen Druckmittels zu dem hydraulischen Steuerelement der Vorrichtung über den mit einem Druckmittelanschluß an seinem Gehäuse ausgebildeten sowie über eine gesonderte Druckmittelleitung direkt mit der Druckmittelpumpe verbundenen Elektromagneten erfolgt. Die verlängert und hohlzylindrisch ausgebildete Stößelstange des Elektromagneten erstreckt sich dabei von dessen Magnetanker bis in den Hohlraum des Axialbauteils der Vorrichtung und ist vorteilhafterweise zugleich als das hydraulische Steuerelement zur Druckmittelzuführung und -abführung zu und von den Druckkammern der Vorrichtung ausgebildet. Dabei steht das elektromagnetseitige Ende der Stößelstange mit dem Druckmittelanschluß am Gehäuse des Elektromagneten in Fluidverbindung und das vorrichtungsseitige Ende der Stößelstange ist als Ventilschieber mit mehreren axial zueinander beabstandeten Steuerkanten und Radialöffnungen ausgebildet.
In zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das elektromagnetseitige Ende der Stößelstange des Elektromagneten darüber hinaus in mindestens einer drehlängsbeweglichen Axialführung reibungsarm gelagert, um einen gleichmäßigen Luftspalt zwischen dem Magnetanker und dem Polschuhen des Elektromagneten permanent gewährleisten zu können und somit die mit zunehmender Exzentrizität des Magnetankers erheblich zunehmenden Radialkräfte auf den Magnetanker zu vermeiden. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, das elektromagnetseitige Ende der Stößelstange den Magnetanker des Elektromagneten axial durchdringend auszubilden, so daß die Stößelstange in vorteilhafter Weise in zwei axial beidseitig des Magnetankers angeordneten bevorzugt in die Polschuhe des Elektromagneten eingepreßten Axialkugellagern gelagert werden kann. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, im Inneren der Stößelstange in unmittelbarer Nähe der Druckkammern der Vorrichtung ein entgegen der Zulaufrichtung des hydraulischen Druckmittels schließendes Rückschlagventil anzuordnen, um unerwünschte Drehschwingungen des nockenwellenfesten Bauteils der Vorrichtung, die aus den Wechselmomenten der Nockenwelle resultieren und jeweils dem Druckmittelzufluß der Druckkammern der Vorrichtung entgegenwirken, auf ein Minimum zu reduzieren. Dabei hat sich die durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung mögliche Anordnung des Rückschlagventils in unmittelbarer Nähe der Druckkammern der Vorrichtung als besonders vorteilhaft erwiesen, da die somit verkürzten Druckmittelsäulen zwischen dem Rückschlagventil und den Druckkammern eine entsprechend geringe Kompressibilität aufweisen und das dadurch versteifte Druckmittelsystem der Vorrichtung die Drehschwingungen des nockenwellenfesten Bauteils nahezu vollständig verhindert.
Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß das mit dem Hohlraum zur Aufnahme des hydraulischen Steuerelementes ausgebildete Axialbauteil der Vorrichtung bevorzugt als Befestigungsschraube zur drehfesten Verbindung des nockenwellenfesten Bauteils mit der Nockenwelle ausgebildet ist. Diese Befestigungsschraube ist in eine koaxial zur Nockenwellenlängsachse angeordnete Gewindebohrung im antriebsseitigen Ende der Nockenwelle einschraubbar und weist in ihrem Schaftteil den bevorzugt als Axialgrundbohrung ausgebildeten Hohlraum sowie die mit den Druckkammern der Vorrichtung verbundenen Radialbohrungen auf. Der bevorzugt mit einem Innensechskant ausgebildete Kopf der Befestigungsschraube wird dabei auf einen Teil seiner axialen Länge vom kurbelwellenfesten Bauteil der Vorrichtung dichtend umschlossen und spannt das auf dem Schaftteil der Befestigungsschraube angeordnete nockenwellenfeste Bauteil gegen die Stirnseite des antriebsseitigen Endes der Nockenwelle.
Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, daß mit dem Hohlraum zur Aufnahme des hydraulischen Steuerelementes ausgebildete Bauteil der Vorrichtung durch das antriebsseitige Ende der Nockenwelle selbst zu bilden, indem dieses Ende mit einer Verlängerung ausgebildet wird, in welcher der ebenfalls als Axialgrundbohrung ausgebildete Hohlraum für das hydraulische Steuerelement und die mit den Druckkammern der Vorrichtung verbundenen Radialbohrungen angeordnet sind. Die Verlängerung des antriebsseitigen Endes der Nockenwelle ist dabei etwa dem Schaftdurchmesser der obenbeschriebenen Befestigungsschraube entsprechend durchmesserverringert ausgebildet und weist am Ende einen Außengewindeabschnitt auf, auf dem zur drehfesten Verbindung des nockenwellenfesten Bauteils der Vorrichtung mit der Nockenwelle eine ringförmige Befestigungsmutter aufschraubbar ist. Das auf der durchmesserverringerten Verlängerung angeordnete nockenwellenfeste Bauteil der Vorrichtung kann somit durch die Befestigungsmutter in gleicher Weise gegen die Stirnseite des antriebsseitigen Endes der Nockenwelle gespannt werden, wobei die Befestigungsmutter auch hierbei auf einem Teil ihrer axialen Länge dichtend vom kurbelwellenfesten Bauteil der Vorrichtung umschlossen wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird es schließlich noch vorgeschlagen, daß das gegenüber dem antriebsseitigen Ende der Nockenwelle angeordnete feststehende Bauteil der Brennkraftmaschine bevorzugt als Gehäusedeckel eines seitlich am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordneten Kettenschachtes ausgebildet ist. Bei einer derart ausgebildeten Brennkraftmaschine ist die Vorrichtung somit innerhalb des Kettenschachtes zwischen dem antriebsseitigen Ende der Nockenwelle und dem Gehäusedeckel des Kettenschachtes angeordnet und insbesondere hinsichtlich ihrer äußeren Dichtheit für Brennkraftmaschinen mit kettengetriebenen Nockenwellen geeignet ausgebildet. Die bei derart angeordneten Vorrichtungen ebenso mögliche vereinfachte Druckmittelabführung aus den Druckkammern der Vorrichtung erfolgt dabei über eine mit dem hydraulischen Steuerelement verbundene Drainagebohrung in der Vorrichtung direkt in den mit einem Druckmitteltank verbundenen Kettenschacht bzw. Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. Der das hydraulische Steuerelement betätigende Elektromagnet ist hierbei in eine Bohrung im Gehäusedeckel des Kettenschachtes eingesetzt, die durch eine Dichtung zwischen dem Gehäuse des Elektromagneten und der Bohrungswandung, beispielsweise durch einen O-Ring oder dergleichen, druckmitteldicht verschlossen wird. Die druckmitteldichte Verbindung zwischen dem feststehenden Elektromagneten und der rotierenden Vorrichtung erfolgt darüber hinaus bevorzugt über einen Radialwellendichtring, der außendurchmesserseitig an der Innenwandung eines überstehenden Abschnittes des Gehäuses des Elektromagneten und innendurchmesserseitig bevorzugt an der Mantelfläche des Kopfes der Befestigungsschraube anliegend angeordnet ist.
Die Anordnung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung an einer Brennkraftmaschine mit kettengetriebener Nockenwelle stellt jedoch nur eine bevorzugte Ausführungsform dar und schließt die ebenfalls unter den Schutzumfang der Erfindung fallende Möglichkeit, eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung auch an Brennkraftmaschinen mit riemengetriebenen Nockenwellen einzusetzen nicht aus. Da derartige Brennkraftmaschinen jedoch zumeist keinen Kettenschacht mit einem zur Befestigung des Elektromagneten geeigneten Gehäusedeckel aufweisen, ist der Elektromagnet durch eine gesonderte Halterung an einem anderen feststehenden Fahrzeug- oder Motorenbauteil, wie beispielsweise an einer nahegelegenen Aufhängung der Brennkraftmaschine, zu befestigen. Die darüber hinaus für innerhalb eines Riementriebes angeordnete Vorrichtungen zur Nockenwellenverstellung erforderlichen Änderungen an der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie leckagefreie Abdichtung der Vorrichtung und geschlossene Druckmittelabführung aus der Vorrichtung, werden jedoch für den Fachmann als allgemein bekannt vorausgesetzt und deshalb hier nicht näher beschrieben.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen den Vorteil auf, daß die Zuführung des hydraulischen Druckmittels zum hydraulischen Steuerelement der Vorrichtung nicht mehr aus dem Nockenwellen-Gleitlager im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, sondern über eine gesonderte Druckmittelleitung sowie über den Elektromagneten der Vorrichtung und dessen hohlzylindrisch ausgebildete Stößelstange erfolgt und somit die aus Druckmittel-Leckagen im Nockenwellen-Gleitlager resultierenden Druckverluste in der Vorrichtung ausgeschlossen sind. Der dadurch mögliche Wegfall der Ringnuten sowie der Radial- und Axialbohrungen im antriebsseitigen Ende der Nockenwelle zur Zuführung des hydraulischen Druckmittels zum hydraulischen Steuerelement der Vorrichtung und die vorteilhafte Ausbildung der Stößelstange des Elektromagneten als Druckmittelzuleitung mit integriertem Rückschlagventil sowie als hydraulisches Steuerelement der Vorrichtung vereinfacht darüber hinaus die Herstellung und die Montage der Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich und bewirkt zugleich deutliche Kostenvorteile gegenüber bekannten Vorrichtungen. Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist, daß es durch eine kurzzeitige hohe Bestromung des Elektromagneten beim Start der Brennkraftmaschine möglich ist, die in der Spulenwicklung entstehende Wärme zur schnelleren Erwärmung des hydraulischen Druckmittels auf die erforderliche Betriebstemperatur zu nutzen bzw. bei hoher Wärmeentwicklung in der Spulenwicklung das hydraulische Druckmittel zur Kühlung derselben zu verwenden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei:
1 eine Teilansicht eines Längsschnittes durch einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine entlang der Nockenwellenlängsachse mit einer innerhalb eines Kettentriebes angeordneten erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung;
2 eine vergrößerte Darstellung des hydraulischen Steuerelementes der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung gemäß der Teilansicht X nach 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus 1 geht deutlich eine Vorrichtung 1 zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine hervor, mit der eine Relativverdrehung oder eine stufenlose Einspannung einer Nockenwelle 4 gegenüber einer nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschinen realisierbar ist. Diese im wesentlichen als hydraulischer Stellantrieb ausgebildete Vorrichtung 1 ist in bekannter Weise an dem in einem Nockenwellen-Gleitlager 37 im Zylinderkopf 3 der Brennkraftmaschine gelagerten und in einen Kettenschacht 33 des Zylinderkopfes 3 hineinragenden, antriebsseitigen Ende 2 der Nockenwelle 4 angeordnet und in der Zeichnung beispielhaft als kettengetriebene vane-type-Verstellvorrichtung dargestellt, an deren Stelle jedoch auch andere bekannte und/oder riemengetriebene Typen von Nockenwellen-Verstelleinrichtungen einsetzbar sind. Unabhängig vom Typ besteht jedoch jede dieser Vorrichtungen 1 aus einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil 5 und aus einem drehfest mit der Nockenwelle 4 verbundenen nockenwellenfesten Bauteil 6, die bei der dargestellten Vorrichtung 1 durch einen mit einem Kettenrad 38 und einer Abdeckplatte 39 verschraubten, nicht näher bezeichneten Stator und durch einen mit mehreren radialen Flügeln 40 ausgebildeten, ebenfalls nicht näher bezeichneten Rotor gebildet werden. Das kurbelwellenfeste Bauteil 5 solcher Vorrichtungen 1 besteht dabei mit deren nockenwellenfesten Bauteil 6 über mindestens zwei innerhalb der Vorrichtung 1 gebildete, wechselweise oder gleichzeitig mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbare Druckkammern 7, 8 in Kraftübertragungsverbindung, die bei der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 beidseitig jedes Flügels 40 angeordnet sind. Bei Druckbeaufschlagung der Druckkammern 7, 8 erfolgt eine Schwenkbewegung oder Fixierung des nockenwellenfesten Bauteils 6 gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil 5, wobei die Druckmittelzuführung und -abführung zu und von den Druckkammern 7, 8 der Vorrichtung 1 ausgehend von einer Druckmittelpumpe P über ein koaxial zur Nockenwellenlängsachse in einem Hohlraum 9 eines Axialbauteils 10 der Vorrichtung 1 angeordnetes, axial bewegliches hydraulisches Steuerelement 11 erfolgt. Dieses hydraulische Steuerelement 11 ist als hohlzylindrischer Ventilschieber mit mehreren axial zueinander beabstandeten Steuerkanten 12 und Radialöffnungen 13 ausgebildet, die mit mehreren mit den Druckkammern 7, 8 der Vorrichtung 1 verbundenen Radialbohrungen 14 im Axialbauteil 10 der Vorrichtung 1 in Wirkverbindung stehen. Durch die mit einem Magnetanker 15 verbundene Stößelstange 16 eines Elektromagneten 17 ist dann das hydraulische Steuerelement 11 von einer mit ECU bezeichneten Steuereinheit in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer ebenfalls im Hohlraum 9 des Axialbauteils 10 der Vorrichtung 1 angeordneten Rückstellfeder 18 betätigbar, wobei der Elektromagnet 17 in Verlängerung der Nockenwellenlängsachse mit seinem hohlzylindrischen Gehäuse 19 an einem gegenüber dem antriebsseitigen Ende 2 der Nockenwelle 4 angeordneten, feststehenden Bauteils 20 der Brennkraftmaschine befestigt ist.
Weiterhin ist in 1 deutlich erkennbar, daß die Zuführung des hydraulischen Druckmittels zu dem hydraulischen Steuerelement 11 der Vorrichtung 1 erfindungsgemäß über den mit einem Druckmittelanschluß 21 an seinem Gehäuse 19 ausgebildeten sowie über eine gesonderte Druckmittelleitung 22 direkt mit der Druckmittelpumpe P verbundenen Elektromagneten 17 erfolgt, dessen verlängert und hohlzylindrisch ausgebildete Stößelstange 16 sich vom Magnetanker 15 des Elektromagneten 17 bis in den Hohlraum 9 des Axialbauteils 10 der Vorrichtung 1 erstreckt und zugleich das hydraulische Steuerelement 11 zur Druckmittelzuführung und -abführung zu und von den Druckkammern 7, 8 der Vorrichtung 1 bildet. Dabei steht das elektromagnetseitige Ende 23 der Stößelstange 16 mit dem Druckmittelanschluß 21 am Gehäuse 19 des Elektromagneten 17 in Fluidverbindung und das in 2 vergrößert dargestellte vorrichtungsseitige Ende 24 der Stößelstange 16 ist als Ventilschieber mit mehreren axial zueinander beabstandeten Steuerkanten 12 und Radialöffnungen 13 ausgebildet.
Aus 1 ist desweiteren entnehmbar, daß das elektromagnetseitige Ende 23 der Stößelstange 16 des Elektromagneten 17 den Magnetanker 15 axial durchdringend ausgebildet ist und in zwei axial beidseitig des Magnetankers 15 angeordneten sowie als Axialkugellager 26, 27 ausgebildeten drehlängsbeweglichen Axialführungen reibungsarm gelagert ist. Im Inneren der Stößelstange 16 ist darüber hinaus ein entgegen der Zulaufrichtung des hydraulischen Druckmittels schließendes Rückschlagventil 25 angeordnet, welches durch seine unmittelbare Nähe zu den Druckkammern 7, 8 der Vorrichtung 1 die aus den Wechselmomenten der Nockenwelle 4 resultierenden und jeweils dem Druckmittelzufluß der Druckkammern 7, 8 entgegenwirkenden Drehschwingungen des nockenwellenfesten Bauteils 6 der Vorrichtung 1 auf ein Minimum reduziert. Ebenso ist aus 1 ersichtlich, daß das mit dem Hohlraum 9 zur Aufnahme des hydraulischen Steuerelementes 11 ausgebildete Axialbauteil 10 der Vorrichtung 1 als Befestigungsschraube 28 zur drehfesten Verbindung des nockenwellenfesten Bauteils 6 mit der Nockenwelle 4 ausgebildet ist, welche in eine koaxial zur Nockenwellenlängsachse angeordnete Gewindebohrung 29 im antriebsseitigen Ende 2 der Nockenwelle 4 einschraubbar ist. Dabei ist das auf den Schaftteil 30 der Befestigungsschraube 28 angeordnete nockenwellenfeste Bauteil 6 der Vorrichtung 1 durch den Kopf 31 der Befestigungsschraube 28 gegen die Stirnseite 32 des antriebsseitigen Endes 2 der Nockenwelle 4 spannbar, während die Befestigungsschraube 28 in ihrem Schaftteil 30 den als Axialgrundbohrung ausgebildeten Hohlraum 9 sowie die in 2 sichtbaren Radialbohrungen 14 aufweist. Diese Radialbohrungen 14 sind wiederum mit den Druckmittelleitungen A, B und T verbunden, von denen A und B für den Druckmittelzufluß und -abfluß vom hydraulischen Steuerelement 11 zu den Druckkammern 7, 8 und von den Druckkammern 7, 8 zum hydraulischen Steuerelement 11 sowie T für den Druckmittelabfluß vom hydraulischen Steuerelement 11 über eine Drainagebohrung 41 im Kettenrad 38 der Vorrichtung 1 in den Kettenschacht 33 vorgesehen sind.
Schließlich ist in 1 noch beispielhaft dargestellt, daß das gegenüber dem antriebsseitigen Ende 2 der Nockenwelle 4 angeordnete feststehende Bauteil 20 der Brennkraftmaschine, an dem der Elektromagnet 17 befestigt ist, als Gehäusedeckel des Kettenschachtes 33 am Zylinderkopf 3 der Brennkraftmaschine ausgebildet ist, wobei der Elektromagnet 17 in eine nicht näher bezeichnete Bohrung in diesem Gehäusedeckel eingesetzt ist, die durch einen ebenfalls nicht näher bezeichneten O-Ring zwischen dem Gehäuse 19 des Elektromagneten 17 und der Bohrungswandung druckmitteldicht verschlossen ist. Die druckmitteldichte Verbindung zwischen dem feststehenden Elektromagneten 17 und der rotierenden Vorrichtung 1 erfolgt darüber hinaus über einen Radialwellendichtring 34, der außendurchmesserseitig an der Innenwandung 35 eines überstehenden Abschnittes des Gehäuses 19 des Elektromagneten 17 und innendurchmesserseitig an der Mantelfläche 36 des Kopfes 31 der Befestigungsschraube 28 anliegt.

1: Vorrichtung
2: antriebsseitiges Ende
3: Zylinderkopf
4: Nockenwelle
5: kurbelwellenfestes Bauteil
6: nockenwellenfestes Bauteil
7: Druckkammer
8: Druckkammer
9: Hohlraum
10: Axialbauteil
11: hydraulisches Steuerelement
12: Steuerkanten
13: Radialöffnungen
14: Radialbohrungen
15: Magnetanker
16: Stößelstange
17: Elektromagnet
18: Rückstellfeder
19: Gehäuse
20: feststehendes Bauteil
21: Druckmittelanschluß
22: Druckmittelleitung
23: elektromagnetseitiges Ende
24: vorrichtungsseitiges Ende
25: Rückschlagventil
26: Axialkugellager
27: Axialkugellager
28: Befestigungsschraube
29: Gewindebohrung
30: Schaftteil
31: Kopf
32: Stirnseite
33: Kettenschacht
34: Radialwellendichtring
35: Innenwandung
36: Mantelfläche
37: Nockenwellen-Gleitlager
38: Kettenrad
39: Abdeckplatte
40: Flügel
41: Drainagebohrung
P: Druckmittelpumpe
T: Druckmittelleitung
A: Druckmittelleitung
B: Druckmittelleitung
ECU: Steuereinheit von 17

Claims

Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit folgenden Merkmalen: – die Vorrichtung (1) ist am antriebsseitigen Ende (2) einer im Zylinderkopf (3) der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle (4) angeordnet und im wesentlichen als hydraulischer Stellantrieb ausgebildet, – die Vorrichtung (1) besteht aus einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil (5) und aus einem drehfest mit der Nockenwelle (4) verbundenen nockenwellenfesten Bauteil (6), – das kurbelwellenfeste Bauteil (5) steht mit dem nockenwellenfesten Bauteil (6) über mindestens zwei innerhalb der Vorrichtung (1) gebildete, wechselweise oder gleichzeitig mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbare Druckkammern (7, 8) in Kraftübertragungsverbindung, – bei Druckbeaufschlagung der Druckkammern (7, 8) erfolgt eine Schwenkbewegung oder Fixierung des nockenwellenfesten Bauteils (6) gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil (5) und damit eine Relativverdrehung oder eine stufenlose hydraulische Einspannung der Nockenwelle (4) gegenüber der Kurbelwelle, – die Druckmittelzuführung und -abführung zu und von den Druckkammern (7, 8) der Vorrichtung (1) erfolgt ausgehend von einer Druckmittelpumpe (P) über ein koaxial zur Nockenwellenlängsachse in einem Hohlraum (9) eines Axialbauteils (10) der Vorrichtung (1) angeordnetes, axial bewegliches hydraulisches Steuerelement (11), – das hydraulische Steuerelement (11) ist als hohlzylindrischer Ventilschieber mit mehreren axial zueinander beabstandeten Steuerkanten (12) und Radialöffnungen (13) ausgebildet, die mit mehreren mit den Druckkammern (7, 8) der Vorrichtung (1) verbundenen Radialbohrungen (14) im Axialbauteil (10) der Vorrichtung (1) in Wirkverbindung stehen, – das hydraulische Steuerelement (11) ist in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine durch eine mit einem Magnetanker (15) verbundene Stößelstange (16) eines Elektromagneten (17) entgegen der Kraft einer ebenfalls im Hohlraum (9) des Axialbauteils (10) der Vorrichtung (1) angeordneten Rückstellfeder (18) betätigbar, – der Elektromagnet (17) ist in Verlängerung der Nockenwellenlängsachse mit seinem hohlzylindrischen Gehäuse (19) an einem gegenüber dem antriebsseitigen Ende (2) der Nockenwelle (4) angeordneten, feststehenden Bauteil (20) der Brennkraftmaschine befestigt, dadurch gekennzeichnet, daß – die Zuführung des hydraulischen Druckmittels zu dem hydraulischen Steuerelement (11) der Vorrichtung (1) über den mit einem Druckmittelanschluß (21) an seinem Gehäuse (19) ausgebildeten sowie über eine gesonderte Druckmittelleitung (22) direkt mit der Druckmittelpumpe (P) verbundenen Elektromagneten (17) erfolgt, – dessen verlängert und hohlzylindrisch ausgebildete Stößelstange (16) sich vom Magnetanker (15) des Elektromagneten (17) bis in den Hohlraum (9) des Axialbauteils (10) der Vorrichtung (1) erstreckt und zugleich das hydraulische Steuerelement (11) zur Druckmittelzuführung und -abführung zu und von den Druckkammern (7, 8) der Vorrichtung (1) bildet, – wobei das elektromagnetseitige Ende (23) der Stößelstange (16) mit dem Druckmittelanschluß (21) am Gehäuse (19) des Elektromagneten (17) in Fluidverbindung steht und das vorrichtungsseitige Ende (24) der Stößelstange (16) als Ventilschieber mit mehreren axial zueinander beabstandeten Steuerkanten (12) und Radialöffnungen (13) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – das elektromagnetseitige Ende (23) der Stößelstange (16) des Elektromagneten (17) in mindestens einer drehlängsbeweglichen Axialführung reibungsarm gelagert ist, und – im Inneren der Stößelstange (16) in unmittelbarer Nähe der Druckkammern (7, 8) der Vorrichtung (1) ein entgegen der Zulaufrichtung des hydraulischen Druckmittels schließendes Rückschlagventil (25) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß – das elektromagnetseitige Ende (23) der Stößelstange (16) bevorzugt den Magnetanker (15) des Elektromagneten (17) axial durchdringend ausgebildet und – bevorzugt in zwei axial beidseitig des Magnetankers (15) angeordneten sowie als Axialkugellager (26, 27) ausgebildeten drehlängsbeweglichen Axialführungen gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – das mit dem Hohlraum (9) zur Aufnahme des hydraulischen Steuerelementes (11) ausgebildete Axialbauteil (10) der Vorrichtung (1) bevorzugt als Befestigungsschraube (28) zur drehfesten Verbindung des nockenwellenfesten Bauteils (6) mit der Nockenwelle (4) ausgebildet ist, – welche in eine koaxial zur Nockenwellenlängsachse angeordnete Gewindebohrung (29) im antriebsseitigen Ende (2) der Nockenwelle (4) einschraubbar ist und in ihrem Schaftteil (30) den bevorzugt als Axialgrundbohrung ausgebildeten Hohlraum (9) und die mit den Druckkammern (7, 8) der Vorrichtung (1) verbundenen Radialbohrungen (14) aufweist, – wobei das auf dem Schaftteil (30) der Befestigungsschraube (28) angeordnete nockenwellenfeste Bauteil (6) der Vorrichtung (1) durch den Kopf (31) der Befestigungsschraube (28) gegen die Stirnseite (32) des antriebsseitigen Endes (2) der Nockenwelle (4) spannbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – das gegenüber dem antriebsseitigen Ende (2) der Nockenwelle (4) angeordnete feststehende Bauteil (20) bevorzugt als Gehäusedeckel eines seitlich am Zylinderkopf (3) der Brennkraftmaschine angeordneten Kettenschachtes (33) ausgebildet ist, – wobei der Elektromagnet (17) in eine Bohrung in diesem Bauteil (20) druckmitteldicht eingesetzt ist und die druckmitteldichte Verbindung zwischen dem feststehenden Elektromagneten (17) und der rotierenden Vorrichtung (1) bevorzugt über einen Radialwellendichtring (34) erfolgt, – der außendurchmesserseitig bevorzugt an der Innenwandung (35) eines überstehenden Abschnittes des Gehäuses (19) des Elektromagneten (17) und innendurchmesserseitig bevorzugt an der Mantelfläche (36) des Kopfes (31) der Befestigungsschraube (28) anliegend angeordnet ist.