EP2041402B1 - Device for variably adjusting the control times of gas exchange valves of an internal combustion engine - Google Patents

Abstract

The invention relates to a device (10) for variably adjusting control times of gas exchange valves (9a, 9b) of an internal combustion engine (1), comprising an external rotor (22) and an internal rotor (23) that is arranged such that it can rotate in relation to the external rotor. One of the components is drivingly connected to the crank shaft (2) and the other component is drivingly connected to the camshaft (6, 7). At least one pressure chamber (33) is provided and each pressure chamber (33) is divided into two counter-working pressure chambers (35, 36). One of the pressure chambers (35, 36) of each pressure chamber (33) acts as an advance chamber and the other pressure chamber (35, 36) as a trailing chamber. At least two rotation angle limiting devices (42, 43) are provided, each of said rotation angle limiting devices (42, 43) being able to assume an unlocked state and locked state. The locked state can be adjusted by supplying or withdrawing a pressure medium to and from the respective rotation angle limiting devices (42, 43).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Außenrotor und einem relativ zu diesem drehbar angeordneten Innenrotor, wobei eines der Bauteile in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle und das andere Bauteil in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle steht, wobei zumindest ein Druckraum vorgesehen und jeder Druckraum in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt ist, wobei eine der Druckkammern jedes Druckraums als Voreil- und die andere Druckkammer als Nacheilkammer wirkt, wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Voreilkammern, bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Nacheilkammern, der mit der Nockenwelle zusammenwirkende Rotor relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor in Richtung einer maximalen Frühposition verdreht wird, wobei durch Druckmittelzufuhr zu den Nacheilkammern, bei gleichzeitigem Druckmittelabfluss von den Voreilkammern, der mit der Nockenwelle zusammenwirkende Rotor relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor in Richtung einer maximalen Spätposition verdreht wird, wobei zumindest ein erster und ein zweiter Druckmittekanal vorgesehen sind, über die den Druckkammern Druckmittel zugeführt, bzw. von diesen abgeführt werden kann, wobei zumindest zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen vorgesehen sind und wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung einen entriegelten und einen eingeriegelten Zustand einnehmen kann, wobei der Verriegelungszustand durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von der jeweiligen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen eingestellt werden kann.The invention relates to a device for variably setting the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine having an outer rotor and a rotatable inner rotor relative thereto, wherein one of the components in drive connection with the crankshaft and the other component is in driving connection with a camshaft, wherein at least one pressure chamber provided and each pressure chamber is divided into two oppositely acting pressure chambers, wherein one of the pressure chambers of each pressure chamber acts as Voreil- and the other pressure chamber as a retardation chamber, wherein by pressure medium supply to the Voreilkammern, at the same pressure medium outflow of the retard chambers, the rotor cooperating with the camshaft relative is rotated to the cooperating with the crankshaft rotor in the direction of a maximum early position, wherein by pressure medium supply to the lag chambers, with simultaneous pressure medium discharge from the advance chambers, with the camshaft cooperating rotor relative to the cooperating with the crankshaft rotor is rotated in the direction of a maximum late position, wherein at least a first and a second Druckmittekanal are provided, via which the pressure chambers supplied pressure medium, or can be removed from these, wherein at least two rotation angle limiting devices are provided and wherein each rotational angle limiting device can assume an unlocked and a locked state, wherein the locking state can be adjusted by pressure medium supply to and pressure medium discharge from the respective rotational angle limiting devices.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung in einen Antriebsstrang integriert, über welchen Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein.In modern internal combustion engines devices for variable adjustment of the timing of gas exchange valves are used to make the phase relation between the crankshaft and the camshaft in a defined angular range, between a maximum early and a maximum late position variable. For this purpose, the device is integrated into a drive train, via which torque is transmitted from the crankshaft to the camshaft. This drive train can be realized for example as a belt, chain or gear drive.

Die Vorrichtung umfasst zumindest zwei gegeneinander verdrehbare Rotoren, wobei ein Rotor in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle steht und der andere Rotor drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst zumindest einen Druckraum, welcher mittels eines bewegbaren Elementes in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt wird. Das bewegliche Element steht mit mindestens einem der Rotoren in Wirkverbindung. Durch Druckmittelzufuhr zu den Druckkammern bzw. Druckmittelabfuhr von den Kammern wird das bewegliche Element innerhalb des Druckraums verschoben, wodurch eine gezielte Verdrehung der Rotoren zueinander und somit der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt wird.The device comprises at least two rotors rotatable relative to one another, one rotor being in driving connection with the crankshaft and the other rotor being connected in a rotationally fixed manner to the camshaft. The device comprises at least one pressure chamber, which is subdivided by means of a movable element into two counteracting pressure chambers. The movable element is in operative connection with at least one of the rotors. By supplying pressure medium to the pressure chambers or pressure medium discharge from the chambers, the movable element is displaced within the pressure chamber, whereby a targeted rotation of the rotors to each other and thus the camshaft is caused to the crankshaft.

Der Druckmittelzufluss zu, bzw. der Druckabfluss von den Druckkammern wird mittels einer Kontrolleinheit, in der Regel einem hydraulischen Wegeventil (Steuerventil), gesteuert. Die Kontrolleinheit wiederum wird mittels eines Reglers gesteuert, welcher mit Hilfe von Sensoren die Ist- und Sollposition der Nockenwelle in der Brennkraftmaschine bestimmt und miteinander vergleicht. Wird ein Unterschied zwischen beiden Positionen festgestellt, wird ein Signal an die Kontrolleinheit gesandt, welche die Druckmittelströme zu den Druckkammern diesem Signal anpasst.The pressure medium inflow to, or the pressure drain from the pressure chambers is controlled by means of a control unit, usually a hydraulic directional control valve (control valve). The control unit, in turn, is controlled by means of a regulator which, with the aid of sensors, determines the actual and desired position of the camshaft in the internal combustion engine and compares them with one another. If a difference is detected between the two positions, a signal is sent to the control unit which adapts the pressure medium flows to the pressure chambers to this signal.

Um die Funktion der Vorrichtung zu gewährleisten, muss der Druck im Druckmittelkreislauf der Brennkraftmaschine einen bestimmten Wert übersteigen. Da das Druckmittel in der Regel von der Ölpumpe der Brennkraftmaschine bereitgestellt wird und der bereitgestellte Druck somit synchron zur Drehzahl der Brennkraftmaschine ansteigt, ist unterhalb einer bestimmten Drehzahl der Öldruck noch zu gering um die Phasenlage der Rotoren gezielt zu verändern bzw. zu halten. Dies kann beispielsweise während der Startphase der Brennkraftmaschine oder während Leerlaufphasen der Fall sein.
Während dieser Phasen würde die Vorrichtung unkontrollierte Schwingungen ausführen, was zu erhöhten Geräuschemissionen, erhöhten Verschleiß, unruhigeren Lauf und erhöhten Rohemissionen der Brennkraftmaschine führt. Um dies zu verhindern können mechanische Verriegelungseinrichtungen vorgesehen sein, die während der kritischen Betriebsphasen der Brennkraftmaschine die beiden Rotoren drehfest miteinander koppeln, wobei diese Koppelung durch Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungseinrichtung aufgehoben werden kann. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, für die Verriegelungsposition eine Phasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle zu wählen, die zwischen der maximalen Frühposition und der maximalen Spätposition liegt.In order to ensure the function of the device, the pressure in the pressure medium circuit of the internal combustion engine must exceed a certain value. Since the pressure medium is usually provided by the oil pump of the internal combustion engine and the pressure provided thus increases synchronously with the speed of the internal combustion engine, below a certain speed of the oil pressure is still too low to change the phase position of the rotors targeted or keep. This may for example be the case during the starting phase of the internal combustion engine or during idling phases.
During these phases, the device would make uncontrolled oscillations, resulting in increased noise emissions, increased wear, choppy running, and increased raw engine emissions. In order to prevent this, mechanical locking devices can be provided which, during the critical operating phases of the internal combustion engine, couple the two rotors in a torque-proof manner with one another, wherein this coupling can be canceled by pressurizing the locking device. It has been found to be advantageous for the locking position to select a phase angle of the camshaft relative to the crankshaft, which is between the maximum early position and the maximum late position.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 2003/0121486 A1 bekannt. In dieser Ausführungsform ist die Vorrichtung in Rotationskolbenbauart ausgeführt, wobei ein Außenrotor drehbar auf einem als Flügelrad ausgebildeten Innenrotor gelagert ist. Des Weiteren sind zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen vorgesehen, wobei eine erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im eingeriegelten Zustand eine Verstellung des Innenrotors zum Außenrotor in einem Intervall zwischen einer maximalen Spätposition und einer definierten Mittenposition (Verriegelungsposition) erlaubt. Die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung erlaubt im eingeriegelten Zustand eine Verdrehung des Innenrotors zum Außenrotor in einem Intervall zwischen der Mittenposition und der maximalen Frühposition. Befinden sich beide Drehwinkelbegrenzungen im eingeriegelten Zustand so ist die Phasenlage des Innenrotors zum Außenrotor auf die Mittenposition beschränkt.Such a device is for example from the US 2003/0121486 A1 known. In this embodiment, the device is designed in a rotary piston type, wherein an outer rotor is rotatably mounted on an inner rotor designed as an impeller. Furthermore, two rotational angle limiting devices are provided, wherein a first rotational angle limiting device in the locked state allows an adjustment of the inner rotor to the outer rotor in an interval between a maximum late position and a defined center position (locking position). The second rotation angle limiting device allows in the locked state, a rotation of the inner rotor to the outer rotor in an interval between the center position and the maximum early position. If both rotational angle limits are in the locked state, the phase angle of the inner rotor to the outer rotor is limited to the middle position.

Jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen besteht aus einem federbeaufschlagtem Verriegelungsstift, welcher in einer Aufnahme des Außenrotors angeordnet ist. Jeder Verriegelungsstift wird mittels einer Feder in Richtung des Innenrotors mit einer Kraft beaufschlagt. An dem Innenrotor ist eine Verriegelungsnut ausgebildet, die den Verriegelungsstiften in bestimmten Betriebspositionen der Vorrichtungen gegenübersteht. In diesen Betriebspositionen können die Stifte in die Verriegelungsnut eingreifen. Dabei geht die jeweilige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung vom ent- in den eingeriegelten Zustand über.Each of the rotational angle limiting devices consists of a spring-loaded locking pin, which is arranged in a receptacle of the outer rotor. Each locking pin is acted upon by a spring in the direction of the inner rotor with a force. On the inner rotor, a locking groove is formed, which faces the locking pins in certain operating positions of the devices. In these operating positions, the pins can engage in the locking groove. In this case, the respective rotation angle limiting device moves from the ent to the locked state.

Jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen kann durch Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungsnut vom eingeriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden. In diesem Fall drängt das Druckmittel die Verriegelungsstifte in deren Aufnahme zurück, wodurch die mechanische Kopplung des Innenrotors zum Außenrotor aufgehoben wird.Each of the rotation angle limiting devices can be transferred from the locked to the unlocked state by pressurizing the locking groove. In this case, the pressure medium urges the locking pins back into their receptacle, whereby the mechanical coupling of the inner rotor to the outer rotor is canceled.

Die Druckmittelbeaufschlagung der Druckkammern und der Verriegelungsnut erfolgt mittels eines Steuerventils, wobei an dem Steuerventil unter anderem zwei Arbeitsanschlüsse, die mit den Druckkammern kommunizieren, und ein Steueranschluss, welcher mit der Verriegelungsnut kommuniziert, ausgebildet sind. Nachteilig an der dargestellten Ausführungsform wirkt sich der Umstand aus, dass beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen mittels ein und derselben Steuerleitung vom eingeriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden. Während eines Verstellvorgangs müssen in dieser Ausführungsform beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen entriegelt sein, also mit Druckmittel beaufschlagt werden, während den Druckkammern wechselseitig Druckmittel zu-, bzw. von diesen abgeführt wird. Dies führt zu einer aufwändigen Steuerlogik des Steuerventils. Zum einen sind eine Vielzahl von Steuerstellungen nötig, wobei die Schaltpunkte zwischen den Steuerstellungen während des Betriebs der Brennkraftmaschine, auf Grund von betriebsbedingt auftretenden Variationen, beispielsweise in Folge von Temperaturänderungen, ständig neu bestimmt werden müssen. Des Weiteren erfordert die Einstellung der einzelnen Steuerzustände eine höhere Präzision des Reglersystems, da der dem Ventil zuzuführende Strom, auf Grund der Vielzahl von Steuerstellung, in eng begrenzten Stromwertintervallen zu liegen hat. Somit fallen eine Vielzahl von Rechen- und Datenverarbeitungsoperationen an, wodurch hohe Anforderungen an die Steuerelektronik gestellt werden. Des Weiteren leidet die Phasentreue der Vorrichtung, da bereits kleinere Abweichungen im Regelkreis dazu führen, dass ein ungewollter Steuerzustand eingestellt wird.The pressure medium loading of the pressure chambers and the locking groove by means of a control valve, wherein on the control valve, inter alia, two working ports which communicate with the pressure chambers, and a control port which communicates with the locking groove, are formed. A disadvantage of the illustrated embodiment, the fact that both Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen be transferred by means of one and the same control line from the locked to the unlocked state. During an adjustment process both Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen must be unlocked in this embodiment, so be acted upon with pressure medium, while the pressure chambers alternately pressure medium to, or is discharged from them. This leads to a complex control logic of the control valve. On the one hand, a plurality of control positions are necessary, wherein the switching points between the control positions during operation of the internal combustion engine, due to operationally occurring variations, for example as a result of temperature changes, must be constantly redetermined. Furthermore, the adjustment of the individual control states requires a higher precision of the control system, since the current to be supplied to the valve is limited due to the large number of control positions Current value intervals has to lie. This results in a variety of computing and data processing operations, making high demands on the control electronics are made. Furthermore, the phase fidelity of the device suffers, since even smaller deviations in the control loop lead to an unwanted control state is set.

Des Weiteren ist in dieser Ausführungsform vorgesehen, während der Startphase der Brennkraftmaschine alle Druckkammern und die Verriegelungsnut mit einem Tank zu verbinden, was zu einer Mangelversorgung der Vorrichtung mit Schmiermittel und damit zu erhöhtem Verschleiß führt.
Alternativ ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen Druckmittel einer der Kammern zuzuführen und damit eine ausreichende Schmiermittelversorgung zu gewährleisten. Jedoch wird in dieser Ausführungsform der Innenrotor gegenüber dem Außenrotor hydraulisch vorgespannt. Dies kann zu einem Verklemmen eines der Verriegelungsstifte an den Rändern der Verriegelungsnut führen, wodurch ein hydraulisches Entriegeln erschwert oder gegebenenfalls sogar verhindert wird.Furthermore, it is provided in this embodiment, during the starting phase of the internal combustion engine to connect all pressure chambers and the locking groove with a tank, which leads to a lack of supply of the device with lubricant and thus to increased wear.
Alternatively, in a further embodiment, pressure medium is provided to one of the chambers and thus to ensure a sufficient supply of lubricant. However, in this embodiment, the inner rotor is hydraulically biased against the outer rotor. This can lead to jamming of one of the locking pins on the edges of the locking groove, whereby a hydraulic unlocking difficult or possibly even prevented.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei der Innenrotor relativ zum Außenrotor in einer mittleren Phasenlage zwischen der maximalen Früh- und der maximalen Spätposition mechanisch verriegelt werden kann. Dabei soll ein sicheres Verriegeln beim Stopp der Brennkraftmaschine oder zumindest während deren Startvorgang gewährleistet sein, ungewollte Selbstentriegelung vermieden werden, die Vorrichtung jederzeit ausreichend mit Schmiermittel versorgt und ein sicheres Verstellen über die Verriegelungsposition hinaus gewährleistet sein, wobei die einzelnen Steuerzustände des Steuerventils leicht zu ermitteln und einzuhalten sein sollen.The invention has for its object to provide a device for variable adjustment of the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine, wherein the inner rotor can be mechanically locked relative to the outer rotor in a middle phase position between the maximum early and the maximum retarded position. In this case, a secure locking when stopping the engine or at least be guaranteed during the boot process, unwanted Selbstentriegelung be avoided, the device at any time sufficiently supplied with lubricant and ensure safe adjustment beyond the locking position also, with the individual control states of the control valve easy to determine and to be kept.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Verrieglungszustand der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung ausschließlich über den in zumindest einer der Druckkammern herrschenden Druck gesteuert wird und dass der Verriegelungszustand der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung mittels einer separaten Steuerleitung gesteuert wird, wobei die Steuerleitung weder mit den Druckmittelkanälen noch mit den Druckkammern kommuniziert.According to the invention, the object is achieved in that the Verrieglungszustand the first rotation angle limiting device is controlled solely by the pressure prevailing in at least one of the pressure chambers and that the locking state of the second rotation angle limiting device is controlled by a separate control line, wherein the control line neither with the pressure medium channels still with the pressure chambers communicated.

In einer Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über eine Verbindungsleitung mit zumindest einer der Druckkammern oder mit einem der Druckmittelkanäle kommuniziert.
Dabei kann vorgesehen sein, den Verrieglungszustand der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung ausschließlich über den in einer oder mehreren Voreilkammern herrschenden Druck zu steuern.In a concretization of the invention it is provided that the first rotational angle limiting device communicates via a connecting line with at least one of the pressure chambers or with one of the pressure medium channels.
It can be provided to control the Verrieglungszustand the first rotation angle limiting device exclusively on the prevailing in one or more Voreilkammern pressure.

Vorteilhafterweise ist bei eingeriegelter erster und zweiter Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung der Innenrotor relativ zum Außenrotor in einer Verriegelungsposition fixiert.
Dabei kann die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im eingeriegelten Zustand eine Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Frühposition und der Verrieglungsposition beschränken.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung in dem eingeriegelten Zustand die Drehung des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor bei Einnahme der Verriegelungsposition in Richtung der maximalen Frühposition verhindert.
In einer Konkretisierung ist vorgesehen, dass die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung im eingeriegelten Zustand die Phasenlage des mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Rotors relativ zu dem mit der Kurbelwelle zusammenwirkenden Rotor auf einen Winkelbereich zwischen der maximalen Spätposition und der Verrieglungsposition beschränkt.Advantageously, when the first and second rotational angle limiting devices are locked in place, the inner rotor is fixed relative to the outer rotor in a locking position.
In this case, the second rotational angle limiting device in the locked state, a phase position of the cooperating with the camshaft rotor relative to the cooperating with the crankshaft rotor to an angular range between the maximum early position and the Verrieglungsposition limit.
Furthermore, it can be provided that the first rotational angle limiting device in the locked state prevents the rotation of the cooperating with the camshaft rotor relative to the cooperating with the crankshaft rotor when taking the locking position in the direction of the maximum early position.
In a specific embodiment, it is provided that the first rotational angle limiting device in the locked state limits the phase position of the rotor cooperating with the camshaft relative to the rotor cooperating with the crankshaft to an angular range between the maximum retarded position and the locking position.

Vorteilhafterweise ist ein Steuerventil vorgesehen, das die Druckmittelzufuhr zu und den Druckmittelabfluss von den Druckmittelkanälen und der Steuerleitung steuert.Advantageously, a control valve is provided which controls the pressure medium supply to and the pressure medium discharge from the pressure medium channels and the control line.

Dabei weist das Steuerventil zwei Arbeitsanschlüsse auf, wobei der erste Arbeitsanschluss mit den ersten Druckkammern und der zweite Arbeitsanschluss mit den zweiten Druckkammern kommuniziert und wobei die Steuerleitung ventilseitig ausschließlich mit einem separat zu den Arbeitsanschlüssen ausgebildeten Steueranschluss kommuniziert.In this case, the control valve has two working ports, wherein the first working port communicates with the first pressure chambers and the second working port communicates with the second pressure chambers, and wherein the control line communicates valve side exclusively with a separately designed to the working ports control port.

In der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen, mittels derer der Außenrotor mit dem Innenrotor in einer Verriegelungsposition zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition mechanisch koppelbar ist. Vorteilhafterweise können zwei Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen vorgesehen sein, wobei eine der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen im eingeriegelten Zustand die relative Phasenlage des Innenrotors zum Außenrotor auf einen Bereich zwischen der maximalen Früh- und der Verriegelungsposition beschränkt. Die andere Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung lässt im eingeriegelten Zustand eine Phasenlage zwischen der Verriegelungs- und der maximalen Spätposition zu. Alternativ dazu kann diese als Verriegelungselement ausgeführt sein, wobei ein Verriegelungsstift des Verriegelungselements in der Verriegelungsposition in eine dem Verriegelungsstift angepasste Aussparung oder ein Sackloch eingreift. Somit ist sichergestellt, dass der Innenrotor relativ zum Außenrotor in einer mittleren Phasenlage mechanisch fixiert werden kann.
Jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen kann durch Druckmittelbeaufschlagung von dem eingeriegelten in den entriegelten Zustand überführt werden. Dabei kommuniziert die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung, die die relative Rotation des Innenrotors zum Außenrotor im eingeriegelten Zustand auf einen Bereich zwischen der maximalen Früh- und der Verriegelungsposition beschränkt, mit einer Steuerleitung, wobei die andere Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung, beispielsweise über eine Wurmnut, mit zumindest einer der Druckkammern kommuniziert. Vorteilhafterweise ist die Steuerleitung separat zu den Druckmittelleitungen und den Druckmittelkanälen ausgeführt, die die Druckkammern mit Druckmittel versorgen. Somit können die Verriegelungszustände der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen unabhängig voneinander eingestellt werden. Da eine der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen über zumindest eine der Druckkammern mit Druckmittel versorgt wird, kann die Anzahl an Steuerstellungen, die am Steuerventil vorgesehen werden müssen, auf ein Minimum reduziert werden. Somit sinkt die Anzahl der zu ermittelnden Schaltpunkte, wodurch der Regelaufwand während des Betriebs der Brennkraftmaschine signifikant sinkt. Des Weiteren können die Bereiche der einzelnen Steuerstellungen des als Proportionalventil ausgeführten Steuerventils vergrößert werden, wodurch wiederum der Regelaufwand sinkt und die Funktionssicherheit vergrößert wird.In the embodiment of the device according to the invention a locking device is provided by means of which the outer rotor with the inner rotor in a locking position between a maximum early and a maximum late position is mechanically coupled. Advantageously, two Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen be provided, wherein one of the rotational angle limiting devices in the locked state, the relative phase angle of the inner rotor to the outer rotor limited to a range between the maximum early and the locking position. The other rotation angle limiting device allows in the locked state a phase angle between the locking and the maximum late position. Alternatively, this may be embodied as a locking element, wherein a locking pin of the locking element engages in the locking position in a recess adapted to the locking pin or a blind hole. This ensures that the inner rotor can be mechanically fixed relative to the outer rotor in a middle phase position.
Each of the rotation angle limiting devices can be transferred by pressure medium from the locked to the unlocked state. In this case, the rotation angle limiting device, which limits the relative rotation of the inner rotor to the outer rotor in the locked state to a region between the maximum early and the locking position communicates with a control line, wherein the other rotation angle limiting device, for example via a worm groove, communicates with at least one of the pressure chambers. Advantageously, the control line is separate from the Pressure medium lines and the pressure medium channels executed, which supply the pressure chambers with pressure medium. Thus, the locking states of the rotation angle limiting devices can be set independently of each other. Since one of the rotation angle limiting devices is supplied with pressure medium via at least one of the pressure chambers, the number of control positions which have to be provided on the control valve can be reduced to a minimum. Thus, the number of switching points to be determined decreases, whereby the control effort during operation of the internal combustion engine drops significantly. Furthermore, the ranges of the individual control positions of the control valve designed as a proportional valve can be increased, which in turn reduces the control effort and increases the reliability.

Durch die separate Ansteuerung einer der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung über eine Steuerleitung ist es weiterhin möglich die Vorrichtung während des Abstellvorgangs in einem definierten Intervall, welches die Verrieglungsposition beinhaltet, abzustellen. Bereits während des Abstellvorgangs oder alternativ während des Neustarts der Brennkraftmaschine gelangt der Innenrotor automatisch in die Verriegelungsposition, wobei die mechanische Verbindung zwischen den Rotoren mittels der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen hergestellt wird.By the separate control of one of the rotation angle limiting device via a control line, it is also possible the device during the shutdown in a defined interval, which includes the Verrieglungsposition turn off. Already during the shutdown process or alternatively during the restart of the internal combustion engine, the inner rotor automatically enters the locking position, wherein the mechanical connection between the rotors is produced by means of the rotation angle limiting devices.

Da die Steuerleitung unabhängig von den die Vorrichtung versorgenden Druckmittelleitungen ausgebildet ist, können während der Startphase beide Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen mit dem Tank verbunden werden, wobei ein Druckmittelkanal weder mit dem Tank noch mit der Pumpe kommuniziert. So kann ein selbsttätiges Entriegeln der Vorrichtung unterbunden werden. Gleichzeitig kann das über das Steuerventil in die Druckmittelleitungen eintretende Leckageöl, durch eine geringe oszillierende Bewegung des Innenrotors relativ zum Außenrotor, angesaugt werden, wodurch eine ausreichende Versorgung der Vorrichtung mit Schmiermittel selbst während der Startphase gewährleistet ist. Die geringe oszillatorische Bewegung des Innenrotors zum Außenrotor resultiert aus den auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomenten in Kombination mit einem geringen Verriegelungsspiels der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen.Since the control line is formed independently of the pressure medium lines supplying the device, both rotational angle limiting devices can be connected to the tank during the starting phase, wherein a pressure medium channel communicates neither with the tank nor with the pump. Thus, an automatic unlocking of the device can be prevented. At the same time, the leakage oil entering via the control valve into the pressure medium lines can be sucked in by a small oscillating movement of the inner rotor relative to the outer rotor, whereby an adequate supply of lubricant to the device is ensured even during the starting phase. The low oscillatory movement of the inner rotor to the outer rotor results from the acting on the camshaft alternating torques in combination with a small locking clearance of the rotation angle limiting devices.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

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

Figur 1

nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,

Figur 2a

einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine incl. einem angeschlossenen Hydraulikkreislauf,

Figur 2b

einen Längsschnitt durch die Vorrichtung aus Figur 2a entlang der Linie II b-II b,

Figur 2c

einen Querschnitt durch die Vorrichtung aus Figur 2b entlang der Linie IIc-IIc,

Figur 3

eine erste Steuerlogik eines Steuerventils der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 4

eine zweite Steuerlogik eines Steuerventils der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 5

ein Steuerventil zur Steuerventil zur Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer Ansicht,

Figur 6

einen Teillängsschnitt durch das Steuerventil aus Figur 5,

Figur 6a-6g

einen Längsschnitt durch die wesentlichen Teile des Steuerventils aus Figur 6 in dessen verschiedenen Steuerstellungen.

Further features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings in which an embodiment of the invention is shown in simplified form. Show it:

FIG. 1

only very schematically an internal combustion engine,

FIG. 2a

a cross section through an inventive embodiment of a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine incl. An attached hydraulic circuit,

FIG. 2b

a longitudinal section through the device FIG. 2a along the line II b-II b,

Figure 2c

a cross section through the device FIG. 2b along the line IIc-IIc,

FIG. 3

a first control logic of a control valve of the device according to the invention,

FIG. 4

a second control logic of a control valve of the device according to the invention,

FIG. 5

a control valve to the control valve for controlling the device according to the invention in a perspective view,

FIG. 6

a partial longitudinal section through the control valve FIG. 5 .

Figure 6a-6g

a longitudinal section through the essential parts of the control valve FIG. 6 in its different control positions.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 2 sitzender Kolben 3 in einem Zylinder 4 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 2 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 5 mit einer Einlassnockenwelle 6 bzw. Auslassnockenwelle 7 in Verbindung, wobei eine erste und eine zweite Vorrichtung 10 für eine Relativdrehung zwischen Kurbelwelle 2 und den Nockenwellen 6, 7 sorgen können. Nocken 8 der Nockenwellen 6, 7 betätigen ein oder mehrere Einlassgaswechselventile 9a bzw. ein oder mehrere Auslassgaswechselventile 9b. Ebenso kann vorgesehen sein nur eine der Nockenwellen 6, 7 mit einer Vorrichtung 10 auszustatten, oder nur eine Nockenwelle 6, 7 vorzusehen, welche mit einer Vorrichtung 10 versehen ist.In FIG. 1 an internal combustion engine 1 is sketched, wherein a seated on a crankshaft 2 piston 3 is indicated in a cylinder 4. The crankshaft 2 is in the illustrated embodiment via a respective traction drive 5 with an intake camshaft 6 and exhaust camshaft 7 in combination, with a first and a second device 10 for a relative rotation between the crankshaft 2 and the camshafts 6, 7 can provide. Cams 8 of the camshafts 6, 7 actuate one or more intake gas exchange valves 9a or one or more exhaust gas exchange valves 9b. Likewise, it may be provided to equip only one of the camshafts 6, 7 with a device 10, or to provide only one camshaft 6, 7, which is provided with a device 10.

Die Figuren 2a und 2b zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 im Quer- bzw. im Längsschnitt.
Die Vorrichtung 10 weist einen Außenrotor 22, einen Innenrotor 23 und zwei Seitendeckel 24, 25 auf. Der Innenrotor 23 ist in Form eines Flügelrades ausgeführt und weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Nabenelement 26 auf, von dessen äußerer zylindrischer Mantelfläche sich in der dargestellten Ausführungsform fünf Flügel 27 in radialer Richtung nach außen erstrecken. Dabei können die Flügel 27 einteilig mit dem Nabenelement 26 ausgebildet sein. Alternativ können die Flügel 27, wie in Figur 2a dargestellt, separat ausgebildet und in, an dem Nabenelement 26 ausgebildeten, axial verlaufenden Flügelnuten 28 angeordnet sein, wobei die Flügel 27 mittels nicht dargestellter, zwischen den Nutgründen der Flügelnuten 28 und den Flügeln 27 angeordneten Federelementen radial nach außen mit einer Kraft beaufschlagt werden.The FIGS. 2a and 2 B show an embodiment of a device 10 according to the invention in transverse or in longitudinal section.
The device 10 has an outer rotor 22, an inner rotor 23 and two side covers 24, 25. The inner rotor 23 is designed in the form of an impeller and has a substantially cylindrically designed hub member 26, extend from the outer cylindrical surface in the illustrated embodiment, five wings 27 in the radial direction outwards. In this case, the wings 27 may be integrally formed with the hub member 26. Alternatively, the wings 27, as in FIG. 2a shown separately formed and arranged in, formed on the hub member 26, axially extending vane grooves 28, wherein the wings 27 are acted upon by means not shown, arranged between the groove roots of the vane grooves 28 and the wings 27 spring elements radially outward with a force.

Ausgehend von einer äußeren Umfangswand 29 des Außenrotors 22 erstrecken sich mehrere Vorsprünge 30 radial nach innen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Vorsprünge 30 einteilig mit der Umfangswand 29 ausgebildet. Denkbar sind aber auch Ausführungsformen, in denen anstatt der Vorsprünge 30 Flügel vorgesehen sind, die an der Umfangswand 29 angebracht sind und sich radial nach innen erstrecken. Der Außenrotor 22 ist mittels radial innen liegender Umfangswände der Vorsprünge 30 relativ zu dem Innenrotor 23 drehbar auf diesem gelagert.
An einer äußeren Mantelfläche der Umfangswand 29 ist ein Kettenrad 21 angeordnet, mittels welchem über einen nicht dargestellten Kettentrieb Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf den Außenrotor 22 übertragen werden kann. Das Kettenrad 21 kann als separates Bauteil ausgebildet und drehfest mit dem Innenrotor 23 verbunden oder einteilig mit diesem ausgebildet sein. Alternativ kann auch ein Riemen- oder Zahnradtrieb vorgesehen sein.Starting from an outer peripheral wall 29 of the outer rotor 22, a plurality of projections 30 extend radially inwardly. In the illustrated embodiment the projections 30 are formed integrally with the peripheral wall 29. Conceivable, however, are embodiments in which instead of the projections 30 wings are provided which are mounted on the peripheral wall 29 and extend radially inwardly. The outer rotor 22 is mounted by means of radially inner circumferential walls of the projections 30 relative to the inner rotor 23 rotatably mounted on this.
On an outer circumferential surface of the peripheral wall 29, a sprocket 21 is arranged, by means of which, via a chain drive, not shown, torque can be transmitted from the crankshaft 2 to the outer rotor 22. The sprocket 21 may be formed as a separate component and rotatably connected to the inner rotor 23 or formed integrally therewith. Alternatively, a belt or gear drive can be provided.

Je einer der Seitendeckel 24, 25 ist an einer der axialen Seitenflächen des Außenrotors 22 angeordnet und drehfest an diesem fixiert. In jedem der Vorsprünge 30 ist zu diesem Zweck eine Axialöffnung 31 vorgesehen, wobei jede Axialöffnung 31 von einem Befestigungselement 32, beispielsweise einem Bolzen oder einer Schraube, durchgriffen wird, welches zur drehfesten Fixierung der Seitendeckel 24, 25 an dem Außenrotor 22 dient.
Innerhalb der Vorrichtung 10 ist zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Vorsprüngen 30 ein Druckraum 33 ausgebildet, der in Umfangsrichtung von gegenüberliegenden, im Wesentlichen radial verlaufenden Begrenzungswänden 34 benachbarter Vorsprünge 30, in axialer Richtung von den Seitendeckeln 24, 25, radial nach innen von dem Nabenelement 26 und radial nach außen von der Umfangswand 29 begrenzt wird. In jeden der Druckräume 33 ragt ein Flügel 27, wobei die Flügel 27 derart ausgebildet sind, dass diese sowohl an den Seitenwänden 24, 25, als auch an der Umfangswand 29 anliegen. Jeder Flügel 27 teilt somit den jeweiligen Druckraum 33 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 35, 36.Depending on one of the side covers 24, 25 is disposed on one of the axial side surfaces of the outer rotor 22 and rotatably fixed thereto. In each of the projections 30, an axial opening 31 is provided for this purpose, wherein each axial opening 31 is penetrated by a fastening element 32, for example a bolt or a screw, which serves for the rotationally fixed fixing of the side cover 24, 25 on the outer rotor 22.
Within the device 10, between each two circumferentially adjacent projections 30, a pressure space 33 is formed, which in the circumferential direction of opposite, substantially radially extending boundary walls 34 adjacent projections 30, in the axial direction of the side covers 24, 25, radially inwardly of the hub member 26 and radially outwardly bounded by the peripheral wall 29. In each of the pressure chambers 33 projects a wing 27, wherein the wings 27 are formed such that they abut both on the side walls 24, 25, and on the peripheral wall 29. Each wing 27 thus divides the respective pressure chamber 33 into two oppositely acting pressure chambers 35, 36.

Der Außenrotor 22 ist in einem definierten Winkelbreich drehbar zu dem Innenrotor 23 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Drehrichtung des Außenrotors 22 dadurch begrenzt, dass jeder Flügel 27 an einer als Frühanschlag 34a ausgebildeter Begrenzungswand 34 des Druckraums 33 zum Anliegen kommt. Analog wird der Winkelbereich in der anderen Drehrichtung dadurch begrenzt, dass jeder Flügel 27 an der anderen Begrenzungswand 34 des Druckraums 33, die als Spätanschlag 34b dient, zum Anliegen kommt. Alternativ kann eine Rotationsbegrenzungsvorrichtung vorgesehen sein, die den Drehwinkelbereich des Außenrotors 22 zum Innenrotor 23 begrenzt.The outer rotor 22 is rotatably arranged in a defined Winkelbreich to the inner rotor 23. The angular range is limited in a rotational direction of the outer rotor 22 in that each wing 27 at one as early stop 34 a trained boundary wall 34 of the pressure chamber 33 comes to rest. Similarly, the angular range in the other direction of rotation is limited by the fact that each wing 27 comes to rest on the other boundary wall 34 of the pressure chamber 33, which serves as a late stop 34b. Alternatively, a rotation limiting device may be provided which limits the rotation angle range of the outer rotor 22 to the inner rotor 23.

Durch Druckbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 35, 36 und Druckentlastung der anderen Gruppe kann die Phasenlage des Außenrotors 22 zum Innenrotor 23 variiert werden. Durch Druckbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 35, 36 kann die Phasenlage der beiden Rotoren 22, 23 zueinander konstant gehalten werden. Alternativ kann vorgesehen sein, keine der Druckkammern 35, 36 während Phasen konstanter Phasenlage mit Druckmittel zu beaufschlagen. Als hydraulisches Druckmittel wird üblicherweise das Schmieröl der Brennkraftmaschine 1 verwendet.
Zur Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von den Druckkammern 35, 36 ist ein Druckmittelsystem vorgesehen, welches eine nicht dargestellte Druckmittelpumpe, einen ebenfalls nicht dargestellten Tank, ein Steuerventil 37 und mehrere Druckmittelleitungen 38a, 38b, 38p umfasst. Von der Druckmittelpumpe gefördertes Druckmittel wird über die dritte Druckmittelleitung 38p dem Steuerventil 38 zugeführt. Je nach Steuerzustand des Steuerventils 37 wird die dritte Druckmittelleitung 38p mit der ersten Druckmittelleitung 38a, der zweiten
Druckmittelleitung 38b oder mit beiden bzw. keiner der Druckmittelleitungen 38a, 38b verbunden.
Der Innenrotor 23 ist mit zwei Gruppen von Druckmittelkanälen 39a, 39b ausgebildet, wobei sich jeder Druckmittelkanal 39a, 39b von einer Innenmantelfläche einer Aufnahme 40 des Innenrotors 23 zu einer der Druckkammern 35, 36 erstreckt. Die erste Druckmittelleitung 38a kommuniziert mit den ersten Druckmittelkanälen 39a. Die zweite Druckmittelleitung 38b kommuniziert mit den zweiten Druckmittelkanälen 39b. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Druckmittelverteiler vorgesehen sein, welcher in der Aufnahme 40 angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform ist das Steuerventil 37 als Zentralventil ausgebildet und in der Aufnahme 40 angeordnet, wobei in diesem Fall das Steuerventil 37 die dritte Druckmittelleitung 38p direkt mit den Druckmittelkanälen 39a, 39b verbindet.By pressurizing a group of pressure chambers 35, 36 and pressure relief of the other group, the phase angle of the outer rotor 22 to the inner rotor 23 can be varied. By pressurizing both groups of pressure chambers 35, 36, the phase position of the two rotors 22, 23 are kept constant to each other. Alternatively it can be provided to pressurize none of the pressure chambers 35, 36 during phases of constant phase position with pressure medium. As hydraulic pressure medium usually the lubricating oil of the internal combustion engine 1 is used.
For pressure medium supply to or pressure medium removal from the pressure chambers 35, 36, a pressure medium system is provided which comprises a pressure medium pump, not shown, a likewise not shown tank, a control valve 37 and a plurality of pressure medium lines 38a, 38b, 38p. Pressure medium conveyed by the pressure medium pump is supplied to the control valve 38 via the third pressure medium line 38p. Depending on the control state of the control valve 37, the third pressure medium line 38p with the first pressure medium line 38a, the second
Pressure medium line 38b or connected to both or none of the pressure medium lines 38a, 38b.
The inner rotor 23 is formed with two groups of pressure medium channels 39a, 39b, wherein each pressure medium channel 39a, 39b extends from an inner lateral surface of a receptacle 40 of the inner rotor 23 to one of the pressure chambers 35, 36. The first pressure medium line 38a communicates with the first pressure medium channels 39a. The second pressure medium line 38b communicates with the second pressure medium channels 39b. For this purpose, for example, a pressure medium distributor may be provided, which is arranged in the receptacle 40. In an alternative embodiment, the control valve 37 is formed as a central valve and arranged in the receptacle 40, in which case the Control valve 37, the third pressure medium line 38p connects directly to the pressure medium channels 39a, 39b.

Um die Steuerzeiten (Öffnungs- und Schließzeitpunkte) der Gaswechselventile 9a, 9b in Richtung früh zu verschieben, wird das dem Steuerventil 37 über die dritte Druckmittelleitung 38p zugeführte Druckmittel über die ersten Druckmittelkanäle 39a und gegebenenfalls die erste Druckmittelleitung 38a zu der Gruppe der ersten Druckkammern 35 geleitet. Gleichzeitig gelangt Druckmittel aus der Gruppe der zweiten Druckkammern 36 über die zweiten Druckmittelkanäle 39b und gegebenenfalls die zweite Druckmittelleitung 38b zum Steuerventil 37 und wird in den Tank ausgestoßen. Dadurch werden die Flügel 27 in Richtung des Frühanschlags 34a verschoben, wodurch eine rotative Bewegung des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 in Drehrichtung der Vorrichtung 10 erreicht wird.
Um die Steuerzeiten der Gaswechselventile 9a, 9b in Richtung spät zu verschieben, wird das dem Steuerventil 37 über die dritte Druckmittelleitung 38p zugeführte Druckmittel über die zweiten Druckmittelkanäle 39b und gegebenenfalls die zweite Druckmittelleitung 38b zu der Gruppe der zweiten Druckkammern 36 geleitet. Gleichzeitig gelangt Druckmittel aus der Gruppe der ersten Druckkammern 35 über die ersten Druckmittelkanäle 39a und gegebenenfalls die erste Druckmittelleitung 38a zum Steuerventil 37 und wird in den Tank ausgestoßen. Dadurch werden die Flügel 27 in Richtung des Spätanschlags 34a verschoben, wodurch eine rotative Bewegung des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 entgegen der Drehrichtung der Vorrichtung 10 erreicht wird.
Um die Steuerzeiten konstant zu halten wird die Druckmittelzufuhr zu sämtlichen Druckkammern 35, 36 entweder unterbunden oder zugelassen. Dadurch werden die Flügel 27 innerhalb der jeweiligen Druckräume 33 hydraulisch eingespannt, und somit eine rotative Bewegung des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 verhindert.In order to shift the control times (opening and closing times) of the gas exchange valves 9a, 9b in the direction early, the pressure medium supplied to the control valve 37 via the third pressure medium line 38p via the first pressure medium channels 39a and optionally the first pressure medium line 38a to the group of the first pressure chambers 35th directed. At the same time, pressure medium from the group of second pressure chambers 36 reaches the control valve 37 via the second pressure medium channels 39b and optionally the second pressure medium line 38b and is ejected into the tank. As a result, the wings 27 are displaced in the direction of the early stop 34a, whereby a rotary movement of the inner rotor 23 to the outer rotor 22 in the direction of rotation of the device 10 is achieved.
In order to shift the timing of the gas exchange valves 9a, 9b in the direction of late, the pressure medium supplied to the control valve 37 via the third pressure medium line 38p via the second pressure medium channels 39b and optionally the second pressure medium line 38b to the group of second pressure chambers 36. At the same time, pressure medium from the group of the first pressure chambers 35 reaches the control valve 37 via the first pressure medium channels 39a and optionally the first pressure medium line 38a and is ejected into the tank. As a result, the wings 27 are displaced in the direction of the late stop 34a, whereby a rotary movement of the inner rotor 23 to the outer rotor 22 opposite to the direction of rotation of the device 10 is achieved.
In order to keep the control times constant, the pressure medium supply to all pressure chambers 35, 36 is either prevented or permitted. As a result, the wings 27 are hydraulically clamped within the respective pressure chambers 33, and thus prevents a rotational movement of the inner rotor 23 to the outer rotor 22.

Während des Starts der Brennkraftmaschine 1 oder während Leerlaufphasen kann die Druckmittelversorgung der Vorrichtung 10 nicht ausreichen um die hydraulische Einspannung der Flügel 27 innerhalb der Druckräume 33 zu gewährleisten. Um ein unkontrolliertes Schwingen des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 zu verhindern ist ein Verriegelungsmechanismus 41 vorgesehen, der eine mechanische Verbindung zwischen den beiden Rotoren 22, 23 herstellt. Dabei ist in einem der Rotoren 22, 23 ein Verriegelungsstift angeordnet, während in dem anderen Rotor 22, 23 eine Kulisse ausgebildet ist. Befindet sich der Innenrotor 23 in einer definierten Phasenlage (Verriegelungsposition) zum Außenrotor 22, so kann der Verriegelungsstift in die Kulisse eingreifen und somit eine mechanische drehfeste Verbindung zwischen den beiden Rotoren 22, 23 herstellen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt die Verriegelungsposition so zu wählen, dass die Flügel 27 im verriegelten Zustand der Vorrichtung 10 sich in einer Position zwischen dem Frühanschlag 34a und dem Spätanschlag 34b befinden. Ein derartiger Verriegelungsmechanismus 41 ist in Figur 2c dargestellt. Diese besteht aus einer ersten und einer zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42, 43. In der dargestellten Ausführungsform besteht jede der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 42, 43 aus einem axial verschiebbaren Verriegelungsstift 44, wobei jeder der Verriegelungsstifte 44 in einer Bohrung des Innenrotors 23 aufgenommen ist. Des Weiteren sind in der ersten Seitenwand 24 zwei Kulissen 45 in Form von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten ausgebildet. Diese sind in Figur 2c in Form von unterbrochenen Linien angedeutet. Jeder der Verriegelungsstifte 44 wird mittels eines Federelements 46 mit einer Kraft in Richtung des ersten Seitendeckels 24 beaufschlagt. Nimmt der Innenrotor 23 zum Außenrotor 22 eine Position ein, in der ein Verriegelungsstift 44 in axialer Richtung der zugehörigen Kulisse 45 gegenübersteht, so wird dieser in die Kulisse 45 gedrängt und die jeweilige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42, 43 von einem entriegelten in einen eingeriegelten Zustand überführt. Dabei ist die Kulisse 45 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42 derart ausgeführt, dass die Phasenlage des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22, bei eingeriegelter erster Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42, auf einem Bereich zwischen einer maximalen Spät- und der Verriegelungsposition beschränkt ist. Befindet sich der Innenrotor 23 relativ zum Außenrotor 22 in der Verriegelungsposition, so liegt der Verriegelungsstift 44 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42 an einem in Umfangsrichtung durch die Kulisse 45 ausgebildeten Anschlag an, wodurch ein weiteres Verstellen in Richtung früherer Steuerzeiten verhindert wird.
Analog ist die Kulisse 45 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 derart ausgelegt, dass bei eingeriegelter zweiter Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 die Phasenlage des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 auf einen Bereich zwischen einer maximalen Frühposition und der Verriegelungsposition beschränkt ist.During the start of the internal combustion engine 1 or during idling phases, the pressure medium supply of the device 10 may not be sufficient to ensure the hydraulic clamping of the wings 27 within the pressure chambers 33. To an uncontrolled swinging of the inner rotor 23 to the outer rotor 22, a locking mechanism 41 is provided which establishes a mechanical connection between the two rotors 22, 23. In this case, a locking pin is arranged in one of the rotors 22, 23, while in the other rotor 22, 23 a link is formed. If the inner rotor 23 is in a defined phase position (locking position) relative to the outer rotor 22, then the locking pin can engage in the connecting link and thus produce a mechanical rotationally fixed connection between the two rotors 22, 23.
It has proven to be advantageous to select the locking position so that the wings 27 are in the locked state of the device 10 in a position between the early stop 34a and the late stop 34b. Such a locking mechanism 41 is in Figure 2c shown. This consists of a first and a second rotational angle limiting device 42, 43. In the illustrated embodiment, each of the rotational angle limiting devices 42, 43 consists of an axially displaceable locking pin 44, wherein each of the locking pins 44 is received in a bore of the inner rotor 23. Furthermore, 24 two scenes 45 are formed in the form of circumferentially extending grooves in the first side wall. These are in Figure 2c indicated in the form of broken lines. Each of the locking pins 44 is acted upon by means of a spring element 46 with a force in the direction of the first side cover 24. If the inner rotor 23 to the outer rotor 22 assumes a position in which a locking pin 44 faces in the axial direction of the associated link 45, this is forced into the link 45 and the respective rotational angle limiting device 42, 43 transferred from an unlocked to a locked state. Here, the link 45 of the first rotational angle limiting device 42 is designed such that the phase position of the inner rotor 23 is limited to the outer rotor 22, with locked first rotational angle limiting device 42, on a range between a maximum late and the locking position. If the inner rotor 23 is in the locking position relative to the outer rotor 22, then the locking pin 44 of the first rotational angle limiting device 42 bears against a stop formed in the circumferential direction by the link 45, whereby a further adjustment in the direction of earlier control times is prevented.
Similarly, the link 45 of the second rotational angle limiting device 43 is designed such that when locked second rotational angle limiting device 43, the phase angle of the inner rotor 23 is limited to the outer rotor 22 to a range between a maximum early position and the locking position.

Um die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 42, 43 von dem eingeriegelten in den entriegelten Zustand zu überführen ist vorgesehen, dass die jeweilige Kulisse 45 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Dadurch wird der jeweilige Verriegelungsstift 44 entgegen der Kraft des Federelements 46 in die Bohrung zurückgedrängt und somit die Drehwinkelbegrenzung aufgehoben.
In der dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, die Kulisse 45 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42, welche im eingeriegelten Zustand die Drehung des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 an der Verriegelungsposition in Richtung Früh verhindert, über eine der ersten Druckkammern 35 und eine Verbindungsleitung 47 mit Druckmittel zu versorgen. Die Kulisse 45 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 kann über die Steuerleitung 48 und den Kanal 49 mit Druckmittel beaufschlagt werden. Dabei ist vorgesehen, dass das Steuerventil 37 sowohl die Druckmittelströme zu und von den ersten und zweiten Druckkammern 35, 36, als auch zu und von der Steuerleitung 48 regelt.In order to transfer the rotational angle limiting devices 42, 43 from the locked to the unlocked state, it is provided that the respective link 45 is subjected to pressure medium. As a result, the respective locking pin 44 is pushed back against the force of the spring element 46 into the bore and thus eliminates the rotation angle limitation.
In the illustrated embodiment, it is provided, the backdrop 45 of the first rotation angle limiting device 42, which prevents the rotation of the inner rotor 23 to the outer rotor 22 at the locking position in the direction of early in the locked state via one of the first pressure chambers 35 and a connecting line 47 with pressure medium. The link 45 of the second rotational angle limiting device 43 can be acted upon by the pressure medium via the control line 48 and the channel 49. It is provided that the control valve 37 controls both the pressure medium flows to and from the first and second pressure chambers 35, 36, as well as to and from the control line 48.

Ein derartiges Steuerventil 37 ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Das Steuerventil 37 besteht aus einer Stelleinheit 50 und einem Hydraulikabschnitt 51. Der Hydraulikabschnitt 51 besteht aus einem Ventilgehäuse 52 einer Zwischenhülse 53 und einem Steuerkolben 54. An dem Ventilgehäuse 52 ist ein erster Arbeitsanschluss A, ein zweiter Arbeitsanschluss B, ein Zulaufanschluss P, ein Steueranschluss S, ein axialer und ein radialer Ablaufanschluss T ausgebildet. Der erste Arbeitsanschluss A kommuniziert mit der ersten Druckmittelleitung 38a. Der zweite. Arbeitsanschluss B kommuniziert mit der zweiten Druckmittelleitung 38b. Der Zulaufanschluss P kommuniziert mit der dritten Druckmittelleitung 38p. Der Steueranschluss S kommuniziert mit der Steuerleitung 48. Über die Ablaufanschlüsse T kann Druckmittel in einen nicht dargestellten Tank abfließen.Such a control valve 37 is in the FIGS. 5 and 6 shown. The control valve 37 consists of an actuating unit 50 and a hydraulic section 51. The hydraulic section 51 consists of a valve housing 52 of an intermediate sleeve 53 and a control piston 54. On the valve housing 52 is a first working port A, a second working port B, an inlet port P, a control port S, an axial and a radial drain port T formed. The first working port A communicates with the first pressure medium line 38a. The second. Work port B communicates with the second pressure medium line 38b. The inlet connection P communicates with the third pressure medium line 38p. The control terminal S communicates with the control line 48. About the drain connections T can flow off pressure medium into a tank (not shown).

Die Zwischenhülse 53 ist innerhalb des Ventilgehäuses 52, ortsfest zu diesem angeordnet. An deren Außenmantelfläche sind eine Arbeitsnut 56, eine Steuernut 57, fünf Arbeitsöffnungen 56a-e und drei Steueröffnungen 57a-c ausgebildet. Die Arbeitsnut 56 und die Steuernut 57 erstrecken sich in Umfangsrichtung der Zwischenhülse 53 in jeweils einem definierten Winkelintervall, wobei die beiden Nuten 56, 57 hydraulisch voneinander getrennt sind. Die Arbeitsanschlüsse A, B und der Zulaufanschluss P sind als Radialöffnungen im Ventilgehäuse 52 ausgebildet, wobei die Radialöffnungen ausschließlich im Bereich des von der Arbeitsnut 56 eingenommenen Winkelsegments ausgebildet sind. Gleichermaßen ist der Steueranschluss S mittels einer oder mehrerer Radialöffnungen realisiert, die ausschließlich im Bereich des von der Steuernut 57 eingenommenen Winkelsegments ausgebildet sind.
Die Arbeitsöffnung 56a-e kommunizieren einerseits mit dem Inneren der Zwischenhülse 53 und andererseits mit dem ersten Arbeitsanschluss A (erste Arbeitsöffnung 56a), dem Zulaufanschluss P (zweite Arbeitsöffnung 56b), der Arbeitsnut 56 (dritte und vierte Arbeitsöffnung 56c,d) bzw. dem radialen Tankanschluss T (fünfte Arbeitsöffnung 56e). Die Arbeitsnut 56 kommuniziert zusätzlich mit dem zweiten Arbeitsanschluss B. Weiterhin kann vorgesehen sein weitere Nuten in der Außenmantelfläche der Zwischenhülse 53 auszubilden, welche die erste, die zweite oder die fünfte Arbeitsöffnung 56 a,b,e mit dem jeweiligen Anschluss A, P, T verbindet.
Die Steueröffnungen 57a-c kommunizieren einerseits mit dem inneren der Zwischenhülse 53 und andererseits mit der Steuernut 57, die wiederum mit dem Steueranschluss S kommuniziert.The intermediate sleeve 53 is disposed within the valve housing 52, fixed thereto. On the outer circumferential surface of a working groove 56, a control groove 57, five working openings 56a-e and three control openings 57a-c are formed. The working groove 56 and the control groove 57 extend in the circumferential direction of the intermediate sleeve 53 in each case a defined angular interval, wherein the two grooves 56, 57 are hydraulically separated from each other. The working ports A, B and the inlet port P are formed as radial openings in the valve housing 52, wherein the radial openings are formed exclusively in the area occupied by the working groove 56 angle segment. Similarly, the control terminal S is realized by means of one or more radial openings, which are formed exclusively in the region of the angle segment occupied by the control groove 57.
The working opening 56a-e communicate on the one hand with the interior of the intermediate sleeve 53 and on the other hand with the first working port A (first working opening 56a), the inflow port P (second working port 56b), the working groove 56 (third and fourth working port 56c, d) and radial tank connection T (fifth working opening 56e). The working groove 56 additionally communicates with the second working connection B. Furthermore, it is possible to provide further grooves in the outer lateral surface of the intermediate sleeve 53, which form the first, the second or the fifth working opening 56 a, b, e with the respective connection A, P, T combines.
The control openings 57a-c communicate on the one hand with the inner of the intermediate sleeve 53 and on the other hand with the control groove 57, which in turn communicates with the control port S.

Der Steuerkolben 54 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt und innerhalb der Zwischenhülse 53 angeordnet, wobei dieser durch die Stelleinheit 50 entgegen der Kraft einer Feder 55 in axialer Richtung relativ zu der Zwischenhülse 53 und dem Ventilgehäuse 52 verschiebbar ist. Der Steuerkolben 54 weist drei Ringnuten 58a-c, erste und zweite Öffnungen 59a,b auf.The control piston 54 is designed substantially hollow cylindrical and disposed within the intermediate sleeve 53, wherein this is displaceable by the actuator 50 against the force of a spring 55 in the axial direction relative to the intermediate sleeve 53 and the valve housing 52. The control piston 54 has three annular grooves 58a-c, first and second openings 59a, b.

Die Stelleinheit 50 kann beispielsweise als elektrische Stelleinheit ausgebildet sein, wobei ein magnetisierter Anker innerhalb einer Spule angeordnet ist. Durch Bestromen der Spule kann der Anker innerhalb in axialer Richtung verschoben werden. Über eine Stößelstange 50a kann diese Bewegung auf den Steuerkolben 54 übertragen werden.The actuating unit 50 may be formed, for example, as an electrical actuating unit, wherein a magnetized armature is arranged within a coil. By energizing the coil, the armature can be moved within in the axial direction. About a push rod 50 a, this movement can be transmitted to the control piston 54.

Durch axiales Verschieben des Steuerkolbens 54 innerhalb der Zwischenhülse 53 können die Arbeitsanschlüsse A, B und der Steueranschluss S wahlweise mit dem Zulaufanschluss P, dem Ablaufanschluss T oder keinem von beiden verbunden werden.By axial displacement of the control piston 54 within the intermediate sleeve 53, the working ports A, B and the control port S can be selectively connected to the inlet port P, the drain port T or neither.

In Figur 3 ist eine Steuerlogik des in Figur 5 bzw. Figur 6 dargestellten Steuerventils 37 dargestellt. Dabei sind die Verbindungen des ersten Arbeitsanschlusses A, des zweiten Arbeitsanschlusses B und des Steueranschlusses S mit der Druckmittelpumpe bzw. dem Tank in Abhängigkeit von der Erregung der Stelleinheit 50 bzw. der axialen Auslenkung D des Steuerkolbens 54 innerhalb der Zwischenhülse 53 dargestellt. Die Steuerlogik lässt sich in sieben Steuerstellungen unterteilen. Dabei durchläuft das Steuerventil 37 mit zunehmender Erregung der Stelleinheit 50 (axialer Verschiebung des Steuerkolbens 54) die Steuerstellungen in der Reihenfolge Startstellung S1, Entriegelstellung S2, Nacheilstellung, S3, erste Zwischenstellung S4, Haltestellung S5, zweite Zwischenstellung S6 und Voreilstellung S7. Die Stellungen des Steuerkolbens 54 relativ zum Ventilgehäuse 52 bzw. der Zwischenhülse 53 in den verschiedenen Steuerstellungen S1-S7 sind in den Figuren 6a-g dargestellt.In FIG. 3 is a control logic of in FIG. 5 respectively. FIG. 6 shown control valve 37 shown. In this case, the connections of the first working port A, the second working port B and the control port S with the pressure medium pump or the tank depending on the excitation of the actuator 50 and the axial deflection D of the control piston 54 within the intermediate sleeve 53 are shown. The control logic can be subdivided into seven control positions. In this case, the control valve 37 with increasing excitation of the actuator 50 (axial displacement of the control piston 54) passes through the control positions in the order starting position S1, unlocking S2, Nacheilstellung, S3, first intermediate position S4, stop position S5, second intermediate position S6 and advance position S7. The positions of the control piston 54 relative to the valve housing 52 and the intermediate sleeve 53 in the various control positions S1-S7 are in the Figures 6a-g shown.

In der Startstellung S1 (Figur 6a), die das Steuerventil 37 bei unerregter Stelleinheit 50 einnimmt, ist der erste Arbeitsanschluss A (über die erste Arbeitsöffnung 56a) und der Steueranschluss S (über die erste Steueröffnung 57a) mit dem axialen Ablaufanschluss T verbunden. Somit wird Druckmittel aus den ersten Druckkammern 35, und damit aus der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42, und von der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 zum Tank abgeführt. Der zweite Arbeitsanschluss B ist verschlossen (weder mit dem Zu- noch mit dem Ablaufanschluss P, T verbunden).
Beim Übergang von der Startstellung S1 zu einer Entriegelstellung S2 (Figur 6b) wird der Steueranschluss S (über die zweite Arbeitsöffnung 56b, die erste Ringnut 58a, die erste Öffnung 59a, das Innere des Steuerkolbens 54, die zweite Öffnung 59b, die dritte Ringnut 58c, die zweite Steueröffnung 57b und die Steuernut 57) mit der Pumpe verbunden. Der erste Arbeitsanschluss A kommuniziert weiterhin mit dem axialen Ablaufanschluss T, während der zweite Arbeitsanschluss B weiterhin verschlossen ist (analog zu Figur 6a).
In der sich daran anschließenden Nacheilstellung S3 (Figur 6c) ist der zweite Arbeitsanschluss B (über die zweite Arbeitsöffnung 56b, die zweite Ringnut 58b, die dritte Arbeitsöffnung 56c und die Arbeitsnut 56), sowie der Steueranschluss S mit dem Zulaufanschluss P verbunden (analog Figur 6b), wobei der erste Arbeitsanschluss A mit dem axialen Ablaufanschluss T verbunden ist (analog Figur 6a).
In der ersten Zwischenstellung S4 (Figur 6d) ist der erste Arbeitsanschluss A verschlossen, während der zweite Arbeitsanschluss B und der Steueranschluss S mit dem Zulaufanschluss P verbunden sind (analog Figur 6c).
In der Haltestellung S5 (Figur 6e) sind beide Arbeitsanschlüsse A, B und der Steueranschluss S verschlossen.
In der zweiten Zwischenstellung S6 (Figur 6f) ist der erste Arbeitsanschluss A (über die zweite Arbeitsöffnung 56b, die erste Ringnut 58a und die erste Arbeitsöffnung 56a) mit dem Zulaufanschluss P verbunden, während der zweite Arbeitsanschluss B und der Steueranschluss S verschlossen sind (analog Figur 6e).
In der sich daran anschließenden Voreilstellung S7 (Figur 6g) ist der zweite Arbeitsanschluss B, sowie der Steueranschluss S (über die vierte Arbeitsöffnung 56d bzw. die dritte Steueröffnung 57c, das Innere der Zwischenhülse 53 und die fünften Arbeitsöffnung 56e), mit dem radialen Ablaufanschluss T und der erste Arbeitsanschluss A mit dem Zulaufanschluss P verbunden (analog Figur 6f).In the starting position S1 ( FIG. 6a ), which occupies the control valve 37 in the energized actuator 50, the first working port A (via the first working port 56a) and the control port S (via the first control port 57a) is connected to the axial discharge port T. Thus, pressure medium from the first pressure chambers 35, and thus from the first rotation angle limiting device 42, and from the second rotation angle limiting device 43 for Tank discharged. The second working port B is closed (not connected to the inlet or outlet port P, T).
During the transition from the starting position S1 to an unlocking position S2 (FIG. FIG. 6b ) becomes the control port S (via the second working port 56b, the first annular groove 58a, the first port 59a, the interior of the spool 54, the second port 59b, the third annular groove 58c, the second control port 57b, and the cam groove 57) with the pump connected. The first working port A further communicates with the axial discharge port T, while the second working port B is still closed (analogous to FIG. 6a ).
In the subsequent trailing position S3 ( FIG. 6c ) is the second working port B (via the second working port 56b, the second annular groove 58b, the third working port 56c and the working groove 56), and the control port S connected to the inlet port P (analog FIG. 6b ), wherein the first working port A is connected to the axial outlet port T (analog FIG. 6a ).
In the first intermediate position S4 ( FIG. 6d ), the first working port A is closed, while the second working port B and the control port S are connected to the inlet port P (analog FIG. 6c ).
In the stop position S5 ( FIG. 6e ) Both working ports A, B and the control port S are closed.
In the second intermediate position S6 ( FIG. 6f ) is the first working port A (via the second working port 56b, the first annular groove 58a and the first working port 56a) connected to the inlet port P, while the second working port B and the control port S are closed (analog FIG. 6e ).
In the subsequent advance position S7 ( FIG. 6g ) is the second working port B, and the control port S (via the fourth working port 56d and the third control port 57c, the interior of the intermediate sleeve 53 and the fifth working port 56e), with the radial outlet port T and the first working port A with the inlet port P. connected (analog FIG. 6f ).

Während der Startphase der Brennkraftmaschine 1 befindet sich das Steuerventil 37 in der Startstellung S1. In dieser Phase ist die hydraulische Einspannung der Flügel 27 innerhalb der Druckräume 33 auf Grund zu geringen Systemdrucks im Allgemeinen nicht gewährleistet. Aus diesem Grund wird der Innenrotor 23 gegenüber dem Außenrotor 22 oszillatorische Bewegungen in Umfangsrichtung durchführen. Diese Oszillationen werden durch die auf die Nockenwelle 6, 7 wirkenden Wechselmomente hervorgerufen, wobei die Oszillationen selbst im verriegelten Zustand der Vorrichtung 10 auftreten. Dabei ist deren Amplitude durch das Verriegelungsspiel bestimmt. Die Oszillationen haben eine Pumpwirkung zur Folge, wodurch in den Druckmittelkanälen 39a,b bzw. den Druckmittelleitungen 38a,b vorhandenes Restöl in die Druckkammern 35, 36 gefördert werden kann. Dabei können innerhalb der Vorrichtung 10 Druckwerte erreicht werden, die ausreichen um die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 42, 43 in den entriegelten Zustand zu überführen.
Durch die Verbindung des ersten Arbeitsanschlusses A und des Steueranschlusses S mit dem Tank wird dies verhindert. Die ersten Druckkammern 35, die korrespondierenden Druckmittelkanäle 39a, die erste Druckmittelleitung 38a und die Steuerleitung 48 werden entleert und somit ein Druckaufbau, und damit die ungewollte Selbstentriegelung während der Startphase, in den Kulissen 45 der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 42, 43 verhindert.During the starting phase of the internal combustion engine 1, the control valve 37 is in the starting position S1. In this phase, the hydraulic clamping of the wings 27 is not guaranteed within the pressure chambers 33 due to low system pressure in general. For this reason, the inner rotor 23 will perform oscillatory movements with respect to the outer rotor 22 in the circumferential direction. These oscillations are caused by the alternating torques acting on the camshaft 6, 7, the oscillations occurring even in the locked state of the device 10. Their amplitude is determined by the locking game. The oscillations result in a pumping action whereby residual oil present in the pressure medium channels 39a, b or the pressure medium lines 38a, b can be conveyed into the pressure chambers 35, 36. In this case, 10 pressure values can be achieved within the device, which are sufficient to convert the rotational angle limiting devices 42, 43 in the unlocked state.
By connecting the first working port A and the control port S to the tank this is prevented. The first pressure chambers 35, the corresponding pressure medium channels 39a, the first pressure medium line 38a and the control line 48 are emptied and thus a pressure build-up, and thus the unwanted Selbstentriegelung during the start phase, in the scenes 45 of the rotation angle limiting devices 42, 43 prevented.

Da in der Startstellung S1 der zweite Arbeitsanschluss B verschlossen ist, werden die zweiten Druckkammern 36 nicht mit Druckmittel beaufschlagt. Dadurch wird verhindert, dass der Verriegelungsstift 44 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 gegen das Ende der Kulisse 45 gedrängt wird, was zu einem Verklemmen führen könnte. Andererseits wird verhindert, dass das Druckmittel in den zweiten Druckmittelkanälen 39b zum Tank abfließen kann. So ist sichergestellt, dass durch die Oszillationen der Flügel 27 geringe Mengen von Druckmittel in die zweiten Druckkammern 36 gefördert werden, wodurch die Vorrichtung 10 ausreichend mit Schmiermittel versorgt wird.Since in the starting position S1, the second working port B is closed, the second pressure chambers 36 are not acted upon by pressure medium. This prevents that the locking pin 44 of the second rotation angle limiting device 43 is urged against the end of the link 45, which could lead to jamming. On the other hand, it is prevented that the pressure medium in the second pressure medium channels 39b can flow to the tank. This ensures that 27 small amounts of pressure medium are promoted by the oscillations of the wings in the second pressure chambers 36, whereby the device 10 is sufficiently supplied with lubricant.

Nach Ablauf einer definierten Zeitspanne, nach der der Startvorgang vollständig beendet ist, oder wenn ein ausreichendes Druckniveau im Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine 1 detektiert wird, und die Motorsteuerung eine Phasenänderung vorgibt, geht die Vorrichtung 10 in einen geregelten Zustand über, bis der Druck in dem Schmiermittelkreislauf wieder unter ein vorgegebenes Niveau fällt. Zu diesem Zweck wird die Stelleinheit 50 des Steuerventils 37 derart bestromt, dass dieses über die Entriegelstellung S2 in die Steuerstellungen S3 bis S7 gelangt und je nach Vorgabe des Phasenwinkels durch die Motorsteuerung in eine dieser Steuerstellungen S3-S7 geregelt wird.After the lapse of a defined period of time after which the starting process has ended completely or if there is a sufficient pressure level in the lubricant circuit is detected in the internal combustion engine 1, and the engine controller specifies a phase change, the device 10 is in a controlled state until the pressure in the lubricant circuit falls again below a predetermined level. For this purpose, the control unit 50 of the control valve 37 is energized such that it passes through the unlocking position S2 in the control positions S3 to S7 and is regulated depending on the specification of the phase angle by the motor control in one of these control positions S3-S7.

Während das Steuerventil 37 die Entriegelstellung S2 einnimmt, wird im Unterschied zur Startstellung S1 der Steueranschluss S mit Druckmittel beaufschlagt und somit die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 in den entriegelten Zustand überführt. Dabei wird keine der Druckkammern 35, 36 mit Druck beaufschlagt, wodurch ein Verklemmen des Verriegelungsstiftes 44 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 in dessen Kulisse 45 verhindert wird.While the control valve 37 occupies the Entriegelstellung S2, in contrast to the starting position S1 of the control port S is subjected to pressure medium and thus transferred the second rotational angle limiting device 43 in the unlocked state. In this case, none of the pressure chambers 35, 36 is pressurized, whereby jamming of the locking pin 44 of the second rotation angle limiting device 43 is prevented in its backdrop 45.

Abhängig von den aktuellen Soll- bzw. Istwerten der Phasenlage nimmt das Steuerventil 37 im geregelten Zustand der Vorrichtung 10 die Steuerstellungen S3-S7 ein. Wird vom Motorsteuergerät eine Verschiebung der Phasenlage in Richtung späterer Einlasszeiten vorgegeben, so wird das Steuerventil 37 derart bestromt, dass dieses die Nacheilstellung S3 einnimmt. In dieser Stellung sind die ersten Druckkammern 35 mit dem Tank und die zweiten Druckkammern 36 mit der Pumpe verbunden. Gleichzeitig wird Druckmittel zur Kulisse 45 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 geleitet. Der Verriegelungsstift 44 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 wird im entriegelten Zustand gehalten, während die Druckmittelbeaufschlagung der zweiten Druckkammern 36 bei gleichzeitiger Entleerung der ersten Druckkammern 35 zu einer Verdrehung des Innenrotors 23 relativ zum Außenrotor 22 entgegen der Drehrichtung der Vorrichtung 10 führt. Gibt das Motorsteuergerät vor die Phasenlage des Innenrotors 23 relativ zum Außenrotor 22 zu halten, so wird das Steuerventil 37 in die Haltestellung S5 überführt. In dieser Stellung findet kein Druckmittelaustausch zwischen den Druckkammern 35, 36 und der Kulisse 45 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 mit dem Tank oder der Druckmittelpumpe statt. Die Flügel 27 werden hydraulisch im Druckraum 33 eingespannt und die Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 42, 43 in der entriegelten Lage gehalten.Depending on the current desired or actual values of the phase position, the control valve 37 assumes the control positions S3-S7 in the regulated state of the device 10. If the engine control unit specifies a shift in the phase position in the direction of later intake times, the control valve 37 is energized in such a way that it assumes the retard position S3. In this position, the first pressure chambers 35 are connected to the tank and the second pressure chambers 36 are connected to the pump. At the same time pressure medium is directed to the backdrop 45 of the second rotation angle limiting device 43. The locking pin 44 of the second rotation angle limiting device 43 is held in the unlocked state, while the pressure medium loading of the second pressure chambers 36 leads to a rotation of the inner rotor 23 relative to the outer rotor 22 against the direction of rotation of the device 10 with simultaneous emptying of the first pressure chambers 35. Does the engine control unit before the phase position of the inner rotor 23 to hold relative to the outer rotor 22, the control valve 37 is transferred to the holding position S5. In this position, no pressure medium exchange between the pressure chambers 35, 36 and the backdrop 45 of the second rotation angle limiting device 43 with the tank or the pressure medium pump instead. The wings 27 are hydraulically in the pressure chamber 33rd clamped and held the rotational angle limiting devices 42, 43 in the unlocked position.

Gibt das Motorsteuergerät frühere Steuerzeiten vor, so wird das Steuerventil 37 in die Voreilstellung S7 gebracht. In dieser Steuerstellung wird den ersten Druckkammern 35 Druckmittel zugeführt, während sowohl von der Kulisse 45 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 als auch von den zweiten Druckkammern 36 Druckmittel zum Tank abgeführt wird. Als Folge wird eine Relativverdrehung des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22 in Drehrichtung der Vorrichtung 10 bewirkt. Zusätzlich kann der Verriegelungsstift 44 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 in die korrespondierende Kulisse 45 eingreifen, wenn sich diese gegenüberstehen.If the engine control unit specifies earlier control times, the control valve 37 is brought into the advance position S7. In this control position, the pressure medium is supplied to the first pressure chambers 35, while pressure medium is discharged from the gate 45 of the second rotation angle limiting device 43 as well as from the second pressure chambers 36 to the tank. As a result, a relative rotation of the inner rotor 23 to the outer rotor 22 in the direction of rotation of the device 10 is effected. In addition, the locking pin 44 of the second rotation angle limiting device 43 engage in the corresponding link 45 when they face each other.

In den Zwischenstellungen S4 und S6 wird jeweils eine Gruppe der Druckkammer 35, 36 mit Druckmittel beaufschlagt, während kein Druckmittelaustausch zwischen der anderen Gruppe von Druckkammern 35, 36 und der Pumpe und dem Tank stattfindet. Dadurch wird erreicht, dass während der Einnahme der Haltestellung S5 bzw. deren Verlassen die hydraulische Einspannung der Flügel 27 innerhalb der Druckräume 33 erhalten bleibt.In the intermediate positions S4 and S6, a group of the pressure chamber 35, 36 is acted upon by pressure medium, while no pressure medium exchange takes place between the other group of pressure chambers 35, 36 and the pump and the tank. It is thereby achieved that the hydraulic clamping of the vanes 27 within the pressure chambers 33 is maintained during the taking of the holding position S5 or its leaving.

Während der Stoppphase der Brennkraftmaschine 1 wird das Steuerventil 37 in die Voreilstellung S7 überführt und eine definierte Zeitspanne über deren Stillstand hinaus in dieser gehalten. Dadurch wird Druckmittel zu den ersten Druckkammern 35 geleitet, während Druckmittel aus den zweiten Druckkammern 36 zum Tank abfließen kann. Dies bewirkt eine Relativverdrehung des Innenrotors 23 zum Außenrotor 22, wobei der Innenrotor 23 in eine Stellung zwischen der Verriegelungsposition und der maximalen Frühposition gelangt. Gleichzeitig wird der Steueranschluss S und damit die Kulisse 45 der zweiten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 mit dem Tank verbunden, wodurch die zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 in den eingeriegelten Zustand überführt wird. Dadurch ist gewährleistet, dass der Innenrotor 23 während des gesamten Stoppvorgangs und der Betriebspause der Brennkraftmaschine 1 in eine Stellung zwischen der Verriegelungsposition und der maximalen Frühposition verstellt und anschließend in dieser gehalten wird.
In der letzten Phase des Motorstopps, in der die Vorrichtung 10 nicht mehr ausreichend mit Druckmittel versorgt wird, wird der Innenrotor 23, aufgrund der auf die Nockenwelle 6, 7 wirkenden Schleppmomente, relativ zum Außenrotor 22 in Richtung der maximalen Spätposition verdreht. Diese Bewegung wird durch die eingeriegelte zweite Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 43 an der Verriegelungsposition gestoppt. Aufgrund des fehlenden Systemdrucks wird die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42 in dieser Position ebenfalls in den eingeriegelten Zustand überführt, wodurch eine mechanische Festsetzung des Innenrotors 22 relativ zum Außenrotor 23 in der Verriegelungsposition hergestellt ist.
Alternativ dazu kann dieser Vorgang während der Startphase der Brennkraftmaschine 1 erfolgen, in der das Steuerventil 37 die Startstellung S1 einnimmt. In dieser Stellung werden die ersten Druckkammern 35 und die mit dieser verbundenen Kulisse 45 der ersten Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42 mit dem Tank verbunden. Der Innenrotor 22 wird auf Grund der auf die Nockenwelle 6, 7 wirkenden Schleppmomente in die Verriegelungsposition gedrängt, in der die erste Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42 in den eingeriegelten Zustand übergehen kann.During the stop phase of the internal combustion engine 1, the control valve 37 is transferred to the advance position S7 and kept a defined period beyond their standstill in this. As a result, pressure medium is conducted to the first pressure chambers 35, while pressure medium from the second pressure chambers 36 can flow to the tank. This causes a relative rotation of the inner rotor 23 to the outer rotor 22, wherein the inner rotor 23 comes to a position between the locking position and the maximum early position. At the same time, the control port S and thus the link 45 of the second rotational angle limiting device 43 are connected to the tank, whereby the second rotational angle limiting device 43 is transferred to the locked state. This ensures that the inner rotor 23 during the entire stop and the break of the internal combustion engine 1 in a position adjusted between the locking position and the maximum early position and then held in this.
In the last phase of the engine stop, in which the device 10 is no longer sufficiently supplied with pressure medium, the inner rotor 23 is rotated, due to the drag torques acting on the camshaft 6, 7, relative to the outer rotor 22 in the direction of the maximum retarded position. This movement is stopped by the locked second rotation angle limiting device 43 at the locking position. Due to the lack of system pressure, the first rotation angle limiting device 42 is also transferred in this position in the locked state, whereby a mechanical fixing of the inner rotor 22 is made relative to the outer rotor 23 in the locking position.
Alternatively, this process can take place during the starting phase of the internal combustion engine 1, in which the control valve 37 assumes the starting position S1. In this position, the first pressure chambers 35 and connected to this backdrop 45 of the first rotation angle limiting device 42 are connected to the tank. The inner rotor 22 is urged into the locking position due to the drag torques acting on the camshaft 6, 7, in which the first rotational angle limiting device 42 can transition to the locked state.

Während des geregelten Betriebs der Vorrichtung 10 (Steuerzustände S3-S7) ist aufgrund der in Figur 3 dargestellten Steuerlogik gewährleistet, dass sich bei Beaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 35, 36 die zugehörige Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung 42, 43 im entriegelten Zustand befindet. Somit ist ein sicheres Verstellen der Vorrichtung 10 über die Verriegelungsposition hinaus gewährleistet.During the controlled operation of the device 10 (control states S3-S7) is due to the in FIG. 3 ensures that when a group of pressure chambers 35, 36, the associated rotational angle limiting device 42, 43 is in the unlocked state. Thus, a secure adjustment of the device 10 over the locking position is guaranteed.

Durch die getrennte Ansteuerung der Drehwinkelbegrenzungsvorrichtungen 42, 43 existiert nur eine geringe Zahl von Umschaltpunkten in der Steuerlogik, die in dem Motorsteuergerät abgelegt sind oder von diesem ermittelt werden müssen. Gleichzeitig vergrößern sich die Bereiche der einzelnen Steuerstellungen S1-S7, wodurch die Regelung des Steuerventils 37 erheblich vereinfacht und die Fehleranfälligkeit verringert wird.Due to the separate control of the rotation angle limiting devices 42, 43, only a small number of switching points exist in the control logic, which are stored in the engine control unit or must be determined by this. At the same time, the areas of the individual control positions S1-S7 increase, whereby the control of the control valve 37 is considerably simplified and the susceptibility to errors is reduced.

Figur 4 zeigt eine zu der in Figur 3 gezeigten Steuerlogik alternative Steuerlogik, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass die Reihenfolge der Steuerstellungen S1-S7 vertauscht sind. Die Startstellung S1 wird in dieser Ausführung bei maximal erregter Stelleinheit 50 eingenommen, während die Voreilstellung S7 bei nicht erregter Stelleinheit 50 eingenommen wird. FIG. 4 shows one to the in FIG. 3 The control logic shown alternative control logic, the only difference is that the order of the control positions S1-S7 are reversed. The starting position S1 is taken in this embodiment at maximum energized actuator 50, while the advance position S7 is taken at non-energized actuator 50.

Bezugszeichenreference numeral

11

BrennkraftmaschineInternal combustion engine

22

Kurbelwellecrankshaft

33

Kolbenpiston

44

Zylindercylinder

55

Zugmitteltriebtraction drive

66

Einlassnockenwelleintake camshaft

77

Auslassnockenwelleexhaust

88th

Nockencam

9a9a

EinlassgaswechselventilInlet gas exchange valve

9b9b

AuslassgaswechselventilAuslassgaswechselventil

1010

Vorrichtungcontraption

2121

KettenradSprocket

2222

Außenrotorouter rotor

2323

Innenrotorinner rotor

2424

Seitendeckelside cover

2525

Seitendeckelside cover

2626

Nabenelementhub element

2727

Flügelwing

2828

Flügelnutenvane

2929

Umfangswandperipheral wall

3030

Vorsprunghead Start

3131

Axialöffnungaxial opening

3232

Befestigungselementfastener

3333

Druckraumpressure chamber

3434

Begrenzungswandboundary wall

34a34a

Frühanschlagearly stop

34b34b

Spätanschlaglate stop

3535

erste Druckkammerfirst pressure chamber

3636

zweite Druckkammersecond pressure chamber

3737

Steuerventilcontrol valve

38b38b

erste Druckmittelleitungfirst pressure medium line

38a38a

zweite Druckmittelleitungsecond pressure medium line

38p38p

dritte Druckmittelleitungthird pressure medium line

39b39b

erster Druckmittelkanalfirst pressure medium channel

39a39a

zweiter Druckmittelkanalsecond pressure medium channel

4040

Aufnahmeadmission

4141

Verriegelungsmechanismuslocking mechanism

4242

DrehwinkelbegrenzungsvorrichtungRotational angle limiting device

4343

DrehwinkelbegrenzungsvorrichtungRotational angle limiting device

4444

Verriegelungsstiftlocking pin

4545

Kulissescenery

4646

Federelementspring element

4747

Verbindungsleitungconnecting line

4848

Steuerleitungcontrol line

4949

Kanalchannel

5050

Stelleinheitactuator

50a50a

Stößelstangepushrod

5151

Hydraulikabschnitthydraulic section

5252

Ventilgehäusevalve housing

5353

Zwischenhülseintermediate sleeve

5454

Steuerkolbenspool

5555

Federfeather

5656

Arbeitsnutworking groove

56a56a

erste Arbeitsöffnungfirst work opening

56b56b

zweite Arbeitsöffnungsecond work opening

56c56c

dritte Arbeitsöffnungthird work opening

56d56d

vierte Arbeitsöffnungfourth work opening

56e56e

fünfte Arbeitsöffnungfifth work opening

5757

Steuernutcontrol groove

57a57a

erste Steueröffnungfirst control opening

57b57b

zweite Steueröffnungsecond control opening

57c57c

dritte Steueröffnungthird control opening

58a58a

erste Ringnutfirst ring groove

58b58b

zweite Ringnutsecond annular groove

58c58c

dritte Ringnutthird annular groove

59a59a

erste Öffnungfirst opening

59b59b

zweite Öffnungsecond opening

AA

erster Arbeitsanschlussfirst work connection

BB

zweiter Arbeitsanschlusssecond work connection

PP

Zulaufanschlussinflow connection

TT

Ablaufanschlussdrain connection

SS

Steueranschlusscontrol connection

DD

Auslenkungdeflection

S1S1

Startstellungstart position

S2S2

Entriegelstellungunlocking

S3S3

Nacheilstellungtrailing position

S4S4

erste Zwischenstellungfirst intermediate position

S5S5

Haltestellungholding position

S6S6

zweite Zwischenstellungsecond intermediate position

S7S7

Voreilstellunglead position

Claims (9)

1. Device (10) for the variable setting of the control times of gas exchange valves (9a, 9b) of an internal combustion engine (1), with

   • an outer rotor (22) and an inner rotor (23) arranged rotatably in relation to the latter, one of the components being drive-connected to a crankshaft (2) and the other component being drive-connected to a camshaft (6, 7),

   • at least one pressure space (33) being provided, and each pressure space (33) being subdivided into two pressure chambers (35, 36) acting in opposition to one another,

   • one of the pressure chambers (35, 36) of each pressure space (33) acting as a leading chamber and the other pressure chamber (35, 36) acting as a trailing chamber,

   • by the supply of pressure medium to the leading chambers, at the same time with the outflow of pressure medium from the trailing chambers, the rotor (22, 23) which cooperates with the camshaft (6, 7) being rotated in the direction of a maximum advanced position in relation to the rotor (22, 23) which cooperates with the crankshaft (2),

   • by the supply of pressure medium to the trailing chambers, at the same time with the outflow of pressure medium from the leading chambers, the rotor (22, 23) which cooperates with the camshaft (6, 7) being rotated in the direction of a maximum retarded position in relation to the rotor (22, 23) which cooperates with the crankshaft (2),

   • at least a first and a second pressure-medium duct (39a, 39b) being provided, via which pressure medium can be supplied to the pressure chambers (35, 36) or can be discharged from these,

   • at least two rotary-angle limitation devices (42, 43) being provided,

   • each rotary-angle limitation device (42, 43) being capable of assuming an unlocked or a locked state, the locking state being capable of being set by the supply of pressure medium to or the discharge of pressure medium from the respective rotary-angle limitation devices (42, 43),

   characterized in that

   • the locking state of the first rotary-angle limitation device (42) is controlled solely via the pressure prevailing in at least one of the pressure chambers (35, 36), and in that

   • the locking state of the second rotary-angle limitation device (43) is controlled by means of a separate control line (48),

   • the control line (48) not communicating either with the pressure-medium ducts (39a, 39b) or with the pressure chambers (35, 36).
2. Device (10) according to Claim 1, characterized in that the first rotary-angle limitation device (42) communicates via a connecting line (47) with at least one of the pressure chambers (35, 36) or with one of the pressure-medium ducts (39a, 39b).
3. Device (10) according to Claim 1, characterized in that the locking state of the first rotary-angle limitation device (42) is controlled solely via the pressure prevailing in one or more leading chambers.
4. Device (10) according to Claim 1, characterized in that, with the first and the second rotary-angle limitation device (42, 43) being locked, the inner rotor (32) is fixed in a locking position in relation to the outer rotor (22).
5. Device (10) according to Claim 4, characterized in that, in the locked state, the second rotary-angle limitation device (43) restricts a phase position of the rotor (22, 23) which cooperates with the camshaft (6, 7) in relation to the rotor (22, 23) which cooperates with the crankshaft (2) to an angular range between the maximum advanced position and the locking position.
6. Device (10) according to Claim 4, characterized in that, in the locked state, the first rotary-angle limitation device (42) prevents the rotation of the rotor (22, 23) which cooperates with the camshaft (6, 7) in relation to the rotor (22, 23) which cooperates with the crankshaft (2) in the direction of the maximum advanced position when the locking position is assumed.
7. Device (10) according to Claim 4, characterized in that, in the locked state, the first rotary-angle limitation device (42) restricts the phase position of the rotor (22, 23) which cooperates with the camshaft (6, 7) in relation to the rotor (22, 23) which cooperates with the crankshaft (2) to an angular range between the maximum retarded position and the locking position.
8. Device (10) according to Claim 1, characterized in that a control valve (37) is provided, which controls the supply of pressure medium to and the outflow of pressure medium from the pressure-medium ducts (39a, 39b) and the control line (48).
9. Device (10) according to Claim 8, characterized in that the control valve (37) has two working connections (A, B), the first working connection (A) communicating with the first pressure chambers (35) and the second working connection (B) communicating with the second pressure chambers (36), and the control line (48) communicating on the valve side solely with a control connection (S) formed separately from the working connections (A, B).

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