DE19908146A1

DE19908146A1 - Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19908146A1
Application number: DE1999108146
Authority: DE
Inventors: Jens Schaefer
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: DE19908146B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, die am antriebsseitigen Ende (2) der Nockenwelle (4) angeordnet und im wesentlichen als hydraulischer Stellantrieb ausgebildet ist. Die Vorrichtung (1) besteht dabei aus einem kurbelwellenfesten Bauteil (5) sowie aus einem nockenwellenfesten Bauteil (6) und beide Bauteile (5, 6) sind über mindestens zwei innerhalb der Vorrichtung (1) gebildete Druckräume (7, 8) gegeneinander verdreh- oder fixierbar. Die Druckmittelzuführung und -abführung erfolgt, ausgehend von einer Druckmittelpumpe (P), über ein hydraulisches Steuerelement (11), welches in einem Hohlraum (9) eines Axialbauteils (10) der Vorrichtung (1) angeordnet ist und durch eine Stößelstange (16) eines Elektromagneten (17) betätigt wird, der mit seinem Gehäuse (19) an einem feststehenden Bauteil (20) der Brennkraftmaschine befestigt ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß erfolgt die Zuführung des hydraulischen Druckmittels zu dem hydraulischen Steuerelement (11) der Vorrichtung (1) über den mit einem Druckmittelanschluß (21) an seinem Gehäuse (19) ausgebildeten sowie über eine gesonderte Druckmittelleitung (22) direkt mit der Druckmittelpumpe (P) verbundenen Elektromagneten (17), dessen verlängert und hohlzylindrisch ausgebildete Stößelstange (16) sich bis in den Hohlraum (9) des Axialbauteils (10) der Vorrichtung (1) erstreckt und zugleich als hydraulisches Steuerelement (11) zur Druckmittelzuführung und ...

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1, und sie ist insbesondere vorteilhaft an hydrauli schen Nockenwellen-Verstelleinrichtungen beliebiger Bauart realisierbar.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist gattungsbildend aus der DE-OS 196 11 365 vor bekannt. Diese im wesentlichen als hydraulischer Stellantrieb ausgebildete Vorrichtung ist am antriebsseitigen Ende einer im Zylinderkopf der Brennkraft maschine gelagerten Nockenwelle angeordnet und besteht aus einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbel wellenfesten Bauteil sowie aus einem drehfest mit der Nockenwelle verbunde nen nockenwellenfesten Bauteil. Das kurbelwellenfeste Bauteil steht dabei mit dem nockenwellenfesten Bauteil in Kraftübertragungsverbindung, indem bei dieser Vorrichtung beide Bauteile mit Schrägverzahnungen ausgebildet sind, in die ein innerhalb der Vorrichtung angeordneter und axial beweglicher Stellkol ben mit komplementären Schrägverzahnungen eingreift. Über zwei innerhalb der Vorrichtung gebildete, wechselweise oder gleichzeitig mit einem hydrauli schen Druckmittel beaufschlagbare Druckkammern, die von dem Stellkolben gegeneinander abgegrenzt sind, erfolgt dann bei Druckbeaufschlagung eine Schwenkbewegung oder Fixierung des nockenwellenfesten Bauteils gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil und damit eine Relativverdrehung oder eine stufenlose Einspannung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle. Die Druckmittelzuführung und -abführung zu und von den Druckkammern erfolgt dabei ausgehend von einer Druckmittelpumpe über ein koaxial zur Nocken wellenlängsachse in einem Hohlraum eines Axialbauteils der Vorrichtung an geordnetes, axial bewegliches hydraulisches Steuerelement, welches als hohlzylindrischer Ventilschieber mit mehreren axial zueinander beabstandeten Steuerkanten und Radialöffnungen ausgebildet ist, die wiederum mit mehreren mit den Druckkammern der Vorrichtung verbundenen, ebenfalls axial zueinan der beabstandeten Radialbohrungen im Axialbauteil der Vorrichtung in Wirk verbindung stehen. Dieses hydraulische Steuerelement ist in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine durch eine mit einem Magnetan ker verbundene Stößelstange eines Elektromagneten entgegen der Kraft einer ebenfalls im Hohlraum des Axialbauteils der Vorrichtung angeordneten Rück stellfeder betätigbar, wobei der Elektromagnet in Verlängerung der Nocken wellenlängsachse mit seinem hohlzylindrischen Gehäuse an einem gegenüber dem antriebsseitigen Ende der Nockenwelle angeordneten, feststehenden Bauteil der Brennkraftmaschine befestigt ist.

Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist es, daß die Zuführung des hy draulischen Druckmittels zu dem hydraulischen Steuerelement der Vorrichtung über entsprechende Ringnuten und Druckmittelkanäle in der Nockenwelle aus dem mit der Ölpumpe des Schmierkreislaufes der Brennkraftmaschine verbun denen Nockenwellen-Gleitlager im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine er folgt, an welchem, bedingt durch das notwendige Lagerspiel zur Nockenwelle, relativ starke Ölleckagen auftreten, die bei Erhitzung der Brennkraftmaschine und wärmebedingter Abnahme der Viskosität des Motoröls sich in nachteiliger Weise noch erhöhen. Diese Ölleckagen sind ursächlich dafür, daß das der Vorrichtung zugeführte Motoröl nicht mehr den notwendigen Druck aufweist, der für kurze Verstellzeiten sowie für eine sichere hydraulische Einspannung des nockenwellenfesten Bauteils gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil der Vorrichtung erforderlich ist, so daß es zu Fehlfunktionen der Vorrichtung und damit zu Betriebsstörungen an der Brennkraftmaschine kommen kann.

Dabei haben sich auch entsprechende Gegenmaßnahmen, wie das Einsetzen von Stahldichtringen in neben den Ringnuten in der Nockenwelle eingearbei tete Haltenuten als ungeeignet erwiesen, da die Herstellung und die Montage dieser Stahldichtringe sowie die Herstellung ihrer Haltenuten fertigungstech nisch relativ aufwendig und kostenintensiv ist und auch nur eine Einschrän kung und keine Beseitigung der beschriebenen Ölleckagen am Nockenwellen- Gleitlager bewirkt.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ver ändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu konzipieren, bei welcher die Druckmittel-Leckagen am Nockenwellen-Gleitla ger, die durch die Zuführung des hydraulischen Druckmittels aus diesem Noc kenwellen-Gleitlager zum hydraulischen Steuerelement der Vorrichtung auf treten, sowie die damit verbundenen Druckverluste des hydraulischen Druck mittels in einfacher und kostengünstiger Weise vermieden werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1 derart gelöst, daß die Zuführung des hydraulischen Druckmittels zu dem hydraulischen Steuerelement der Vorrichtung über den mit einem Druckmittelanschluß an seinem Gehäuse ausgebildeten sowie über eine gesonderte Druckmittelleitung direkt mit der Druckmittelpumpe verbundenen Elektromagneten erfolgt. Die verlängert und hohlzylindrisch ausgebildete Stö ßelstange des Elektromagneten erstreckt sich dabei von dessen Magnetanker bis in den Hohlraum des Axialbauteils der Vorrichtung und ist vorteilhafterweise zugleich als das hydraulische Steuerelement zur Druckmittelzuführung und -abführung zu und von den Druckkammern der Vorrichtung ausgebildet. Dabei steht das elektromagnetseitige Ende der Stößelstange mit dem Druckmittelan schluß am Gehäuse des Elektromagneten in Fluidverbindung und das vorrich tungsseitige Ende der Stößelstange ist als Ventilschieber mit mehreren axial zueinander beabstandeten Steuerkanten und Radialöffnungen ausgebildet.

In zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das elektromagnetseitige Ende der Stößelstange des Elektromagneten darüber hinaus in mindestens einer drehlängsbeweglichen Axialführung reibungsarm gelagert, um einen gleichmäßigen Luftspalt zwischen dem Magnetanker und dem Polschuhen des Elektromagneten permanent gewährleisten zu können und somit die mit zunehmender Exzentrizität des Magnetankers erheblich zu nehmenden Radialkräfte auf den Magnetanker zu vermeiden. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, das elektromagnetseitige Ende der Stö ßelstange den Magnetanker des Elektromagneten axial durchdringend auszu bilden, so daß die Stößelstange in vorteilhafter Weise in zwei axial beidseitig des Magnetankers angeordneten bevorzugt in die Polschuhe des Elektroma gneten eingepreßten Axialkugellagern gelagert werden kann. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, im Inneren der Stößelstange in unmittelbarer Nähe der Druckkammern der Vorrichtung ein entgegen der Zulaufrichtung des hydrauli schen Druckmittels schließendes Rückschlagventil anzuordnen, um uner wünschte Drehschwingungen des nockenwellenfesten Bauteils der Vorrich tung, die aus den Wechselmomenten der Nockenwelle resultieren und jeweils dem Druckmittelzufluß der Druckkammern der Vorrichtung entgegenwirken, auf ein Minimum zu reduzieren. Dabei hat sich die durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung mögliche Anordnung des Rückschlagventils in un mittelbarer Nähe der Druckkammern der Vorrichtung als besonders vorteilhaft erwiesen, da die somit verkürzten Druckmittelsäulen zwischen dem Rück schlagventil und den Druckkammern eine entsprechend geringe Kompressibi lität aufweisen und das dadurch versteifte Druckmittelsystem der Vorrichtung die Drehschwingungen des nockenwellenfesten Bauteils nahezu vollständig verhindert.

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß das mit dem Hohlraum zur Aufnahme des hydraulischen Steuerelementes ausgebildete Axialbauteil der Vorrichtung bevorzugt als Befestigungsschraube zur drehfe sten Verbindung des nockenwellenfesten Bauteils mit der Nockenwelle ausge bildet ist. Diese Befestigungsschraube ist in eine koaxial zur Nockenwellen längsachse angeordnete Gewindebohrung im antriebsseitigen Ende der Noc kenwelle einschraubbar und weist in ihrem Schaftteil den bevorzugt als Axial grundbohrung ausgebildeten Hohlraum sowie die mit den Druckkammern der Vorrichtung verbundenen Radialbohrungen auf. Der bevorzugt mit einem In nensechskant ausgebildete Kopf der Befestigungsschraube wird dabei auf ei nen Teil seiner axialen Länge vom kurbelwellenfesten Bauteil der Vorrichtung dichtend umschlossen und spannt das auf dem Schaftteil der Befestigungs schraube angeordnete nockenwellenfeste Bauteil gegen die Stirnseite des an triebsseitigen Endes der Nockenwelle.

Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, daß mit dem Hohlraum zur Aufnah me des hydraulischen Steuerelementes ausgebildete Bauteil der Vorrichtung durch das antriebsseitige Ende der Nockenwelle selbst zu bilden, indem dieses Ende mit einer Verlängerung ausgebildet wird, in welcher der ebenfalls als Axialgrundbohrung ausgebildete Hohlraum für das hydraulische Steuerelement und die mit den Druckkammern der Vorrichtung verbundenen Radialbohrungen angeordnet sind. Die Verlängerung des antriebsseitigen Endes der Nocken welle ist dabei etwa dem Schaftdurchmesser der obenbeschriebenen Befesti gungsschraube entsprechend durchmesserverringert ausgebildet und weist am Ende einen Außengewindeabschnitt auf, auf dem zur drehfesten Verbindung des nockenwellenfesten Bauteils der Vorrichtung mit der Nockenwelle eine ringförmige Befestigungsmutter aufschraubbar ist. Das auf der durchmesser verringerten Verlängerung angeordnete nockenwellenfeste Bauteil der Vor richtung kann somit durch die Befestigungsmutter in gleicher Weise gegen die Stirnseite des antriebsseitigen Endes der Nockenwelle gespannt werden, wo bei die Befestigungsmutter auch hierbei auf einem Teil ihrer axialen Länge dichtend vom kurbelwellenfesten Bauteil der Vorrichtung umschlossen wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird es schließlich noch vorgeschlagen, daß das gegenüber dem antriebsseiti gen Ende der Nockenwelle angeordnete feststehende Bauteil der Brennkraft maschine bevorzugt als Gehäusedeckel eines seitlich am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordneten Kettenschachtes ausgebildet ist. Bei einer derart ausgebildeten Brennkraftmaschine ist die Vorrichtung somit innerhalb des Kettenschachtes zwischen dem antriebsseitigen Ende der Nockenwelle und dem Gehäusedeckel des Kettenschachtes angeordnet und insbesondere hinsichtlich ihrer äußeren Dichtheit für Brennkraftmaschinen mit kettengetrie benen Nockenwellen geeignet ausgebildet. Die bei derart angeordneten Vor richtungen ebenso mögliche vereinfachte Druckmittelabführung aus den Druckkammern der Vorrichtung erfolgt dabei über eine mit dem hydraulischen Steuerelement verbundene Drainagebohrung in der Vorrichtung direkt in den mit einem Druckmitteltank verbundenen Kettenschacht bzw. Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. Der das hydraulische Steuerelement betätigende Elek tromagnet ist hierbei in eine Bohrung im Gehäusedeckel des Kettenschachtes eingesetzt, die durch eine Dichtung zwischen dem Gehäuse des Elektroma gneten und der Bohrungswandung, beispielsweise durch einen O-Ring oder dergleichen, druckmitteldicht verschlossen wird. Die druckmitteldichte Verbin dung zwischen dem feststehenden Elektromagneten und der rotierenden Vor richtung erfolgt darüber hinaus bevorzugt über einen Radialwellendichtring, der außendurchmesserseitig an der Innenwandung eines überstehenden Ab schnittes des Gehäuses des Elektromagneten und innendurchmesserseitig bevorzugt an der Mantelfläche des Kopfes der Befestigungsschraube anlie gend angeordnet ist.

Die Anordnung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung an einer Brennkraftmaschine mit kettengetriebener Nockenwelle stellt jedoch nur eine bevorzugte Ausführungsform dar und schließt die ebenfalls unter den Schutzumfang der Erfindung fallende Möglichkeit, eine erfindungsgemäß aus gebildete Vorrichtung auch an Brennkraftmaschinen mit riemengetriebenen Nockenwellen einzusetzen nicht aus. Da derartige Brennkraftmaschinen jedoch zumeist keinen Kettenschacht mit einem zur Befestigung des Elektromagneten geeigneten Gehäusedeckel aufweisen, ist der Elektromagnet durch eine ge sonderte Halterung an einem anderen feststehenden Fahrzeug- oder Motoren bauteil, wie beispielsweise an einer nahegelegenen Aufhängung der Brenn kraftmaschine, zu befestigen. Die darüber hinaus für innerhalb eines Riemen triebes angeordnete Vorrichtungen zur Nockenwellenverstellung erforderlichen Änderungen an der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie leckagefreie Abdich tung der Vorrichtung und geschlossene Druckmittelabführung aus der Vorrich tung, werden jedoch für den Fachmann als allgemein bekannt vorausgesetzt und deshalb hier nicht näher beschrieben.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Verändern der Steuerzei ten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen den Vorteil auf, daß die Zuführung des hydraulischen Druckmittels zum hydraulischen Steuerele ment der Vorrichtung nicht mehr aus dem Nockenwellen-Gleitlager im Zylinder kopf der Brennkraftmaschine, sondern über eine gesonderte Druckmittelleitung sowie über den Elektromagneten der Vorrichtung und dessen hohlzylindrisch ausgebildete Stößelstange erfolgt und somit die aus Druckmittel-Leckagen im Nockenwellen-Gleitlager resultierenden Druckverluste in der Vorrichtung aus geschlossen sind. Der dadurch mögliche Wegfall der Ringnuten sowie der Ra dial- und Axialbohrungen im antriebsseitigen Ende der Nockenwelle zur Zufüh rung des hydraulischen Druckmittels zum hydraulischen Steuerelement der Vorrichtung und die vorteilhafte Ausbildung der Stößelstange des Elektromag neten als Druckmittelzuleitung mit integriertem Rückschlagventil sowie als hy draulisches Steuerelement der Vorrichtung vereinfacht darüber hinaus die Her stellung und die Montage der Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich und bewirkt zugleich deutliche Kostenvorteile gegenüber bekannten Vorrichtungen. Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist, daß es durch eine kurzzeitige hohe Bestromung des Elektromagneten beim Start der Brennkraft maschine möglich ist, die in der Spulenwicklung entstehende Wärme zur schnelleren Erwärmung 'des hydraulischen Druckmittels auf die erforderliche Betriebstemperatur zu nutzen bzw. bei hoher Wärmeentwicklung in der Spulen wicklung das hydraulische Druckmittel zur Kühlung derselben zu verwenden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher er läutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei:

Fig. 1 eine Teilansicht eines Längsschnittes durch einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine entlang der Nockenwellenlängsach se mit einer innerhalb eines Kettentriebes angeordneten erfin dungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des hydraulischen Steuerelemen tes der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung gemäß der Teilansicht X nach Fig. 1.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus Fig. 1 geht deutlich eine Vorrichtung 1 zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine hervor, mit der eine Relativ verdrehung oder eine stufenlose Einspannung einer Nockenwelle 4 gegenüber einer nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschinen realisierbar ist. Diese im wesentlichen als hydraulischer Stellantrieb ausgebildete Vorrich tung 1 ist in bekannter Weise an dem in einem Nockenwellen-Gleitlager 37 im Zylinderkopf 3 der Brennkraftmaschine gelagerten und in einen Ketten schacht 33 des Zylinderkopfes 3 hineinragenden, antriebsseitigen Ende 2 der Nockenwelle 4 angeordnet und in der Zeichnung beispielhaft als kettengetrie bene vane-type-Verstellvorrichtung dargestellt, an deren Stelle jedoch auch andere bekannte und/oder riemengetriebene Typen von Nockenwellen- Verstelleinrichtungen einsetzbar sind. Unabhängig vom Typ besteht jedoch jede dieser Vorrichtungen 1 aus einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftma schine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil 5 und aus einem drehfest mit der Nockenwelle 4 verbundenen nockenwellenfesten Bau teil 6, die bei der dargestellten Vorrichtung 1 durch einen mit einem Ketten rad 38 und einer Abdeckplatte 39 verschraubten, nicht näher bezeichneten Stator und durch einen mit mehreren radialen Flügeln 40 ausgebildeten, ebenfalls nicht näher bezeichneten Rotor gebildet werden. Das kurbelwellenfe ste Bauteil 5 solcher Vorrichtungen 1 besteht dabei mit deren nockenwellenfe sten Bauteil 6 über mindestens zwei innerhalb der Vorrichtung 1 gebildete, wechselweise oder gleichzeitig mit einem hydraulischen Druckmittel beauf schlagbare Druckkammern 7, 8 in Kraftübertragungsverbindung, die bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 1 beidseitig jedes Flügels 40 angeordnet sind. Bei Druckbeaufschlagung der Druckkammern 7, 8 erfolgt eine Schwenk bewegung oder Fixierung des nockenwellenfesten Bauteils 6 gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil 5, wobei die Druckmittelzuführung und -abführung zu und von den Druckkammern 7, 8 der Vorrichtung 1 ausgehend von einer Druckmittelpumpe P über ein koaxial zur Nockenwellenlängsachse in einem Hohlraum 9 eines Axialbauteils 10 der Vorrichtung 1 angeordnetes, axial be wegliches hydraulisches Steuerelement 11 erfolgt. Dieses hydraulische Steu erelement 11 ist als hohlzylindrischer Ventilschieber mit mehreren axial zuein ander beabstandeten Steuerkanten 12 und Radialöffnungen 13 ausgebildet, die mit mehreren mit den Druckkammern 7, 8 der Vorrichtung 1 verbundenen Radialbohrungen 14 im Axialbauteil 10 der Vorrichtung 1 in Wirkverbindung stehen. Durch die mit einem Magnetanker 15 verbundene Stößelstange 16 eines Elektromagneten 17 ist dann das hydraulische Steuerelement 11 von einer mit ECU bezeichneten Steuereinheit in Abhängigkeit von Betriebspara metern der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer ebenfalls im Hohl raum 9 des Axialbauteils 10 der Vorrichtung 1 angeordneten Rückstellfeder 18 betätigbar, wobei der Elektromagnet 17 in Verlängerung der Nockenwellen längsachse mit seinem hohlzylindrischen Gehäuse 19 an einem gegenüber dem antriebsseitigen Ende 2 der Nockenwelle 4 angeordneten, feststehenden Bauteils 20 der Brennkraftmaschine befestigt ist.

Weiterhin ist in Fig. 1 deutlich erkennbar, daß die Zuführung des hydrauli schen Druckmittels zu dem hydraulischen Steuerelement 11 der Vorrichtung 1 erfindungsgemäß über den mit einem Druckmittelanschluß 21 an seinem Ge häuse 19 ausgebildeten sowie über eine gesonderte Druckmittelleitung 22 di rekt mit der Druckmittelpumpe P verbundenen Elektromagneten 17 erfolgt, dessen verlängert und hohlzylindrisch ausgebildete Stößelstange 16 sich vom Magnetanker 15 des Elektromagneten 17 bis in den Hohlraum 9 des Axialbau teils 10 der Vorrichtung 1 erstreckt und zugleich das hydraulische Steuerele ment 11 zur Druckmittelzuführung und -abführung zu und von den Druckkam mern 7, 8 der Vorrichtung 1 bildet. Dabei steht das elektromagnetseitige En de 23 der Stößelstange 16 mit dem Druckmittelanschluß 21 am Gehäuse 19 des Elektromagneten 17 in Fluidverbindung und das in Fig. 2 vergrößert dar gestellte vorrichtungsseitige Ende 24 der Stößelstange 16 ist als Ventilschieber mit mehreren axial zueinander beabstandeten Steuerkanten 12 und Radialöff nungen 13 ausgebildet.

Aus Fig. 1 ist desweiteren entnehmbar, daß das elektromagnetseitige En de 23 der Stößelstange 16 des Elektromagneten 17 den Magnetanker 15 axial durchdringend ausgebildet ist und in zwei axial beidseitig des Magnetankers 15 angeordneten sowie als Axialkugellager 26, 27 ausgebildeten drehlängsbe weglichen Axialführungen reibungsarm gelagert ist. Im Inneren der Stößelstan ge 16 ist darüber hinaus ein entgegen der Zulaufrichtung des hydraulischen Druckmittels schließendes Rückschlagventil 25 angeordnet, welches durch seine unmittelbare Nähe zu den Druckkammern 7, 8 der Vorrichtung 1 die aus den Wechselmomenten der Nockenwelle 4 resultierenden und jeweils dem Druckmittelzufluß der Druckkammern 7, 8 entgegenwirkenden Drehschwingun gen des nockenwellenfesten Bauteils 6 der Vorrichtung 1 auf ein Minimum re duziert. Ebenso ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß das mit dem Hohlraum 9 zur Aufnahme des hydraulischen Steuerelementes 11 ausgebildete Axialbauteil 10 der Vorrichtung 1 als Befestigungsschraube 28 zur drehfesten Verbindung des nockenwellenfesten Bauteils 6 mit der Nockenwelle 4 ausgebildet ist, welche in eine koaxial zur Nockenwellenlängsachse angeordnete Gewindebohrung 29 im antriebsseitigen Ende 2 der Nockenwelle 4 einschraubbar ist. Dabei ist das auf den Schaftteil 30 der Befestigungsschraube 28 angeordnete nockenwellenfeste Bauteil 6 der Vorrichtung 1 durch den Kopf 31 der Befestigungsschraube 28 gegen die Stirnseite 32 des antriebsseitigen Endes 2 der Nockenwelle 4 spannbar, während die Befestigungsschraube 28 in ihrem Schaftteil 30 den als Axialgrundbohrung ausgebildeten Hohlraum 9 sowie die in Fig. 2 sichtbaren Radialbohrungen 14 aufweist. Diese Radialbohrungen 14 sind wiederum mit den Druckmittelleitungen A, B und T verbunden, von denen A und B für den Druckmittelzufluß und -abfluß vom hydraulischen Steuerelement 11 zu den Druckkammern 7, 8 und von den Druckkammern 7, 8 zum hydraulischen Steu erelement 11 sowie T für den Druckmittelabfluß vom hydraulischen Steuerele ment 11 über eine Drainagebohrung 41 im Kettenrad 38 der Vorrichtung 1 in den Kettenschacht 33 vorgesehen sind.

Schließlich ist in Fig. 1 noch beispielhaft dargestellt, daß das gegenüber dem antriebsseitigen Ende 2 der Nockenwelle 4 angeordnete feststehende Bau teil 20 der Brennkraftmaschine, an dem der Elektromagnet 17 befestigt ist, als Gehäusedeckel des Kettenschachtes 33 am Zylinderkopf 3 der Brennkraftma schine ausgebildet ist, wobei der Elektromagnet 17 in eine nicht näher be zeichnete Bohrung in diesem Gehäusedeckel eingesetzt ist, die durch einen ebenfalls nicht näher bezeichneten O-Ring zwischen dem Gehäuse 19 des Elektromagneten 17 und der Bohrungswandung druckmitteldicht verschlossen ist. Die druckmitteldichte Verbindung zwischen dem feststehenden Elektroma gneten 17 und der rotierenden Vorrichtung 1 erfolgt darüber hinaus über einen Radialwellendichtring 34, der außendurchmesserseitig an der Innenwan dung 35 eines überstehenden Abschnittes des Gehäuses 19 des Elektroma gneten 17 und innendurchmesserseitig an der Mantelfläche 36 des Kopfes 31 der Befestigungsschraube 28 anliegt.

Bezugszeichen

1

Vorrichtung

2

antriebsseitiges Ende

3

Zylinderkopf

4

Nockenwelle

5

kurbelwellenfestes Bauteil

6

nockenwellenfestes Bauteil

7

Druckkammer

8

Druckkammer

9

Hohlraum

10

Axialbauteil

11

hydraulisches Steuerelement

12

Steuerkanten

13

Radialöffnungen

14

Radialbohrungen

15

Magnetanker

16

Stößelstange

17

Elektromagnet

18

Rückstellfeder

19

Gehäuse

20

feststehendes Bauteil

21

Druckmittelanschluß

22

Druckmittelleitung

23

elektromagnetseitiges Ende

24

vorrichtungsseitiges Ende

25

Rückschlagventil

26

Axialkugellager

27

Axialkugellager

28

Befestigungsschraube

29

Gewindebohrung

30

Schaftteil

31

Kopf

32

Stirnseite

33

Kettenschacht

34

Radialwellendichtring

35

Innenwandung

36

Mantelfläche

37

Nockenwellen-Gleitlager

38

Kettenrad

39

Abdeckplatte

40

Flügel

41

Drainagebohrung
P Druckmittelpumpe
T Druckmittelleitung
A Druckmittelleitung
B Druckmittelleitung
ECU Steuereinheit von

17

Claims

1. Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit folgenden Merkmalen:

- die Vorrichtung (1) ist am antriebsseitigen Ende (2) einer im Zylinderkopf (3) der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle (4) angeordnet und im we sentlichen als hydraulischer Stellantrieb ausgebildet,
- die Vorrichtung (1) besteht aus einem mit einer Kurbelwelle der Brenn kraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bau teil (5) und aus einem drehfest mit der Nockenwelle (4) verbundenen noc kenwellenfesten Bauteil (6),
- das kurbelwellenfeste Bauteil (5) steht mit dem nockenwellenfesten Bau teil (6) über mindestens zwei innerhalb der Vorrichtung (1) gebildete, wech selweise oder gleichzeitig mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlag bare Druckkammern (7, 8) in Kraftübertragungsverbindung,
- bei Druckbeaufschlagung der Druckkammern (7, 8) erfolgt eine Schwenk bewegung oder Fixierung des nockenwellenfesten Bauteils (6) gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil (5) und damit eine Relativverdrehung oder eine stufenlose hydraulische Einspannung der Nockenwelle (4) ge genüber der Kurbelwelle,
- die Druckmittelzuführung und -abführung zu und von den Druckkammern (7, 8) der Vorrichtung (1) erfolgt ausgehend von einer Druckmittelpumpe (P) über ein koaxial zur Nockenwellenlängsachse in einem Hohlraum (9) eines Axialbauteils (10) der Vorrichtung (1) angeordnetes, axial bewegliches hy draulisches Steuerelement (11),
- das hydraulische Steuerelement (11) ist als hohlzylindrischer Ventilschie ber mit mehreren axial zueinander beabstandeten Steuerkanten (12) und Radialöffnungen (13) ausgebildet, die mit mehreren mit den Druckkam mern (7, 8) der Vorrichtung (1) verbundenen Radialbohrungen (14) im Axialbauteil (10) der Vorrichtung (1) in Wirkverbindung stehen,
- das hydraulische Steuerelement (11) ist in Abhängigkeit von Betriebspara metern der Brennkraftmaschine durch eine mit einem Magnetanker (15) ver bundene Stößelstange (16) eines Elektromagneten (17) entgegen der Kraft einer ebenfalls im Hohlraum (9) des Axialbauteils (10) der Vorrichtung (1) angeordneten Rückstellfeder (18) betätigbar,
- der Elektromagnet (17) ist in Verlängerung der Nockenwellenlängsachse mit seinem hohlzylindrischen Gehäuse (19) an einem gegenüber dem an triebsseitigen Ende (2) der Nockenwelle (4) angeordneten, feststehenden Bauteil (20) der Brennkraftmaschine befestigt,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Zuführung des hydraulischen Druckmittels zu dem hydraulischen Steuerelement (11) der Vorrichtung (1) über den mit einem Druckmittelan schluß (21) an seinem Gehäuse (19) ausgebildeten sowie über eine ge sonderte Druckmittelleitung (22) direkt mit der Druckmittelpumpe (P) ver bundenen Elektromagneten (17) erfolgt,
- dessen verlängert und hohlzylindrisch ausgebildete Stößelstange (16) sich vom Magnetanker (15) des Elektromagneten (17) bis in den Hohl raum (9) des Axialbauteils (10) der Vorrichtung (1) erstreckt und zugleich das hydraulische Steuerelement (11) zur Druckmittelzuführung und -ab führung zu und von den Druckkammern (7, 8) der Vorrichtung (1) bildet,
- wobei das elektromagnetseitige Ende (23) der Stößelstange (16) mit dem Druckmittelanschluß (21) am Gehäuse (19) des Elektromagneten (17) in Fluidverbindung steht und das vorrichtungsseitige Ende (24) der Stößel stange (16) als Ventilschieber mit mehreren axial zueinander beabstan deten Steuerkanten (12) und Radialöffnungen (13) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das elektromagnetseitige Ende (23) der Stößelstange (16) des Elektro magneten (17) in mindestens einer drehlängsbeweglichen Axialführung reibungsarm gelagert ist, und
- im Inneren der Stößelstange (16) in unmittelbarer Nähe der Druckkam mern (7, 8) der Vorrichtung (1) ein entgegen der Zulaufrichtung des hy draulischen Druckmittels schließendes Rückschlagventil (25) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

- das elektromagnetseitige Ende (23) der Stößelstange (16) bevorzugt den Magnetanker (15) des Elektromagneten (17) axial durchdringend ausge bildet und
- bevorzugt in zwei axial beidseitig des Magnetankers (15) angeordneten sowie als Axialkugellager (26, 27) ausgebildeten drehlängsbeweglichen Axialführungen gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das mit dem Hohlraum (9) zur Aufnahme des hydraulischen Steuerele mentes (11) ausgebildete Axialbauteil (10) der Vorrichtung (1) bevorzugt als Befestigungsschraube (28) zur drehfesten Verbindung des nocken wellenfesten Bauteils (6) mit der Nockenwelle (4) ausgebildet ist,
- welche in eine koaxial zur Nockenwellenlängsachse angeordnete Gewin debohrung (29) im antriebsseitigen Ende (2) der Nockenwelle (4) ein schraubbar ist und in ihrem Schaftteil (30) den bevorzugt als Axialgrund bohrung ausgebildeten Hohlraum (9) und die mit den Druckkammern (7, 8) der Vorrichtung (1) verbundenen Radialbohrungen (14) aufweist,
- wobei das auf dem Schaftteil (30) der Befestigungsschraube (28) ange ordnete nockenwellenfeste Bauteil (6) der Vorrichtung (1) durch den Kopf (31) der Befestigungsschraube (28) gegen die Stirnseite (32) des antriebsseitigen Endes (2) der Nockenwelle (4) spannbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das gegenüber dem antriebsseitigen Ende (2) der Nockenwelle (4) ange ordnete feststehende Bauteil (20) bevorzugt als Gehäusedeckel eines seitlich am Zylinderkopf (3) der Brennkraftmaschine angeordneten Ket tenschachtes (33) ausgebildet ist,
- wobei der Elektromagnet (17) in eine Bohrung in diesem Bauteil (20) druckmitteldicht eingesetzt ist und die druckmitteldichte Verbindung zwi schen dem feststehenden Elektromagneten (17) und der rotierenden Vor richtung (1) bevorzugt über einen Radialwellendichtring (34) erfolgt,
- der außendurchmesserseitig bevorzugt an der Innenwandung (35) eines überstehenden Abschnittes des Gehäuses (19) des Elektromagneten (17) und innendurchmesserseitig bevorzugt an der Mantelfläche (36) des Kopfes (31) der Befestigungsschraube (28) anliegend angeordnet ist.