DE19632242A1 - Vorrichtung zum Verändern der Phasenposition einer Nockenwelle - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ver­ ändern der Phasenposition einer Nockenwelle und insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Änderung der Pha­ senlage zum Einstellen des Ventilbetätigungs-Timings einer in einem Motor angetriebenen Nockenwelle.

Es sind im Stand der Technik zahlreiche Vorrichtungen zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten, wie diese zur Steuerung der Motorleistung und des Motorwirkungsgrades erwünscht ist, bekannt. Unter diesen zahlreichen Ausführungsformen von Ven­ tilsteuerzeiten-Änderungsvorrichtungen finden sich Vorrich­ tungen zur Änderung der Phasenlage einer Nockenwelle häufig in Form von Riemen- bzw. Kettenrädern, in welchen eine Ein­ richtung zur Änderung der Phasenlage zwischen einem treiben­ den und einem getriebenen Teil wirksam ist. Aus diesem sach­ dienlichen Stand der Technik sind Mechanismen bekannt, welche verzahnte Kolben aufweisen, die hydraulisch gegen eine Rück­ führfeder geschoben werden, um dadurch die Phasenlage der au­ ßenseitig und innenseitig mit diesen in Eingriff stehenden treibenden und getriebenen Teile zu verändern. Derartige Vor­ richtungen sind beispielsweise gezeigt in US-PS 5 163 872 (NIEMIEC u. a.), sowie US-PS 5 119 691 (LICHTI u. a.). Ferner ist eine Vorrichtung zur Änderung der Phasenlage einer Noc­ kenwelle gezeigt in DE-A 19 509 845, welche der korrespondie­ renden US-Patentanmeldung SER.NO. 08/406302 entspricht.

Die vorliegende Erfindung ist eine Entwicklung zur Schaffung einer besonders effektiven Ausführungsform einer Vorrichtung zur Änderung der Phasenlage mit einem in verringertem Maße komplizierten Aufbau und einer verringerten Zahl von Teilen. In zahlreichen Ausführungsformen wird die vorliegende Erfin­ dung als Nockenwellen-Phasenlageänderungsvorrichtung für ei­ nen Motor-Nockenwellenantrieb verwendet zur Änderung der Pha­ senlage bzw. des Timings einer angetriebenen Nockenwelle re­ lativ zu einem treibenden Teil wie beispielsweise einem Ket­ tenrad, das in einer bestimmten Zeitbeziehung zu einer Kur­ belwelle oder dergleichen angetrieben ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Änderung der Phasenlage einer Nockenwelle für eine Brenn­ kraftmaschine geschaffen, welche eine um eine Nockenwel­ lenachse drehbare Nockenwelle aufweist mit:
koaxialen Antriebs- und Abtriebsteilen, wobei das getriebene Teil an der Nockenwelle zur gemeinsamen Drehung mit dieser um eine Achse, mit dieser verbindbar ist;
zwei axial beabstandeten ringförmigen Zahnrädern, die zwi­ schen dem Antriebs- und Abtriebsteil angeordnet sind und mit diesen in Eingriff stehen, wobei die ringförmigen Zahnräder innere und äußere Verzahnungen aufweisen;
einer Einrichtung zum Auseinanderdrängen der ringförmigen Zahnräder zum Zwecke eines Spielausgleiches;
einer Einrichtung zum axialen Bewegen der ringförmigen Zahn­ räder in eine erste Richtung und in eine der ersten Richtung entgegengerichtete Rückkehrrichtung zur Änderung der Phasen­ lage zwischen dem Antriebsteil und dem getriebenen Teil, wo­ bei diese Kraftaufbringungseinrichtung einen ringförmigen Kolben umfaßt,
wobei jener ringförmige Kolben eine Vielzahl von Zapfen auf­ weist, welche durch eines der ringförmigen Zahnräder und durch das andere der ringförmigen Zahnräder hindurch verlau­ fen; und
eine Vielzahl von Zapfen mit Köpfen, die mit dem anderen der ringförmigen Zahnräder in Antriebsverbindung steht zur Über­ tragung einer Bewegung der Anzahl von Zapfen auf das andere der ringförmigen Zahnräder zur Bewegung des anderen der ring­ förmigen Zahnräder in die besagte erste Richtung, wenn der ringförmige Kolben sich in die erste Richtung bewegt,
wobei der ringförmige Kolben in Rückkehrrichtung bewegbar ist, um eines der ringförmigen Zahnräder in Rückkehrrichtung zu bewegen, wenn sich der ringförmige Kolben in jener Rück­ kehrrichtung bewegt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur Ände­ rung der Phasenlage in einer Extremposition, bei wel­ cher eine Spule eines Stellgliedes nicht aktiviert ist (d. h. sich im Auszustand befindet);

Fig. 2 ist eine Axialend-Ansicht des vorderen der zwei axial beabstandeten ringförmigen Zahnrädern des zwischen den Eingriffsverzahnungen der zueinander koaxialen An­ triebs- und Abtriebsseite angeordnet ist;

Fig. 3 ist eine Schema-Ansicht zur Darstellung der Beziehung zwischen den Verzahnungen der zwei axial beabstandeten Zahnräder, der inneren Schrägverzahnung des Antriebs­ teiles, der äußeren Schrägverzahnung des Abtriebstei­ les und einem Kolben;

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Steuerab­ laufes der Phasenlagenänderungsvorrichtung;

Fig. 5 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 zur Darstellung einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 1 zur Darstellung ei­ ner dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Er­ findung;

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Federscheibe, wie sie gemäß Fig. 6 Anwendung findet; und

Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 in Fig. 7.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Gemäß Fig. 1 wird ein Abschnitt einer Brennkraftmaschine in einer Bauform gezeigt, bei welcher eine Nockenwelle 22 dreh­ bar an einem Zylinderkopf 23 durch eine Nockenwellenhalterung 23a gelagert ist. Die Nockenwelle 22 trägt eine Anzahl von Nocken (nicht dargestellt) zur Betätigung von Motor-Ventilen hier in der Gestalt von Einlaßventilen gegen Ventilfedern. Die Motorventile können jedoch auch Auslaßventile sein.

An dem vorderen, angetriebenen Ende der Nockenwelle 22 ist eine Nockenwellenphasenlagenänderungsvorrichtung vorgesehen, welche ein Kettenrad 21 umfaßt. Das Kettenrad 21 umfaßt ein Rad 21b, das verzahnt ist und mit einer hier nicht darge­ stellten Steuerkette in Eingriff steht zum Drehantrieb des Kettenrades um eine Achse, die koaxial zur Nockenwelle 22 verläuft. In dem Rad 21b ist eine Hülse 21 vorgesehen, welche eine sich rückwärtig erstreckende Nabe und eine sich vorwärts erstreckende Nabe aufweist. Die sich rückwärts erstreckende Nabe wird fest auf einem äußeren Randbereich einer Halterung 27 getragen, welche einen inneren Hülsenabschnitt 27a auf­ weist. Die sich vorwärts erstreckende Nabe ist fest in einem äußeren Randbereich einer Vorderabdeckung 26 gelagert. Die Nockenwellenphasenlagenänderungsvorrichtung umfaßt des weite­ ren einen Achszapfen 24. Dieser Achszapfen 24 weist eine mit­ tige zylindrische Bohrung auf, die durch eine Abtrennung 24a geschlossen ist. Durch diese zentrale zylindrische Bohrung ist der Achszapfen 24 an der Abtrennung 24a an dem vorderen Endabschnitt 22a der Nockenwelle 22 durch eine Schraube oder Bolzen 25 befestigt, um die Antriebsverbindung mit der Noc­ kenwelle 22 aufrecht zu erhalten. Der Achszapfen 24 trägt zur Dreh-Bewegung den Innenrand des Hülsenabschnittes 27a der Halterung 27. An dem Vorderendabschnitt desselben trägt der Achszapfen 24 zur Dreh-Bewegung den inneren Rand eines inne­ ren Randabschnittes 26a der Vorderabdeckung 26. In der zen­ tralen zylindrischen Bohrung des Achszapfens ist ein zylin­ drischer Einsatz 28 über einen Preßsitz fest befestigt. Der zylindrische Einsatz 28 weist ein hinteres Ende 28b auf, das beabstandet einem Kopf des Bolzens 25 gegenüberliegt sowie einen Flansch 28a, auf der sich radial auswärts von dem Vor­ derendabschnitt desselben erstreckt. Der Flansch 28a über­ deckt das vordere Ende des Achszapfens 24 und steht an diesem an.

Der Achszapfen 24 umfaßt nahe des hinteren Endes desselben eine äußere Schrägverzahnung (Spiral-Verzahnung). Der Endab­ schnitt des Achszapfens 24, der mit der äußeren Schrägverzah­ nung 24b versehen ist, erstreckt sich in der sich rückwärtig erstreckenden Nabe der Hülse 21a konzentrisch zu deren inne­ rem Durchmesser. Die sich rückwärtig erstreckende Nabe der Hülse 21a des Kettenrades 21 weist eine innere Schrägverzah­ nung 21c auf, welche der äußeren Schrägverzahnung 24b zuge­ wandt ist. Die einander zugewandten Schrägverzahnungen 24b und 21c haben einander entgegengesetzte Schraub-Winkel, um die Phasenverschiebung zu ermöglichen. Zwischen diesen beiden Schrägverzahnungen 24b und 24c angeordnet und mit diesen in Eingriff stehend, befindet sich eine Ringzahnradanordnung 29. Diese Anordnung 29 umfaßt zwei axial beabstandete ringförmige Zahnräder, die zum leichteren Verständnis die folgenden als vorderes bzw. äußeres Zahnrad 30 und als hinteres oder inne­ res Zahnrad 31 bezeichnet werden, wobei das hintere Zahnrad 31 in der Halterung 27 näher ist. Beide Zahnräder 30 und 31 haben innere und äußere Schräg- bzw. Spiralverzahnungen, die mit den entsprechenden inneren und äußeren Verzahnungen 24b und 21c des Achszapfens 24 und des Kettenrades 21 entspre­ chend in Eingriff stehen.

Speziell das vordere Zahnrad 30 weist innere und äußere Schräg- bzw. Schraubenverzahnungen 33a und 33b auf, während das hintere Zahnrad 31 innere und äußere Schräg- bzw. Schrau­ benverzahnungen 34a und 34b aufweist. Wie aus Fig. 3 ersicht­ lich, sind die inneren Schrägverzahnungen 33a und 34a des vorderen und des hinteren Zahnrades 30 und 31 mit den äußeren Schrägverzahnungen 24b des Achszapfens 24 in Eingriff, woge­ gen die äußeren Schrägverzahnungen 33b und 34b von beiden Zahnrädern 30 und 31 mit der inneren Schrägverzahnung 21c des Kettenrades 21 in Eingriff stehen.

Die vorderen und hinteren Zahnräder 30 und 31 sind voneinan­ der durch eine Vielzahl, in dieser Ausführungsform vier, um­ fangsmäßig beabstandete Schraubenfedern 32 auseinanderge­ drängt, die zwischen dem vorderen und dem hinteren Zahnrad 30 und 31 zusammengedrückt sind. Die Schraubenfedern 32 sind in Ausnehmungen 30a (siehe hierzu Fig. 2) der näheren Seite der Innenfläche des vorderen Zahnrades 30 aufgenommen. Eine Viel­ zahl, bei dieser Ausführungsform zwei, von Stiften 42 er­ streckt sich durch Öffnungen 35 des vorderen Zahnrades 30 und durch die passenden Öffnungen des hinteren Zahnrades 31 und haben ihre Köpfe 42b in freisitzender Weise in den Ausnehmun­ gen 36 der entfernten Seite des hinteren Zahnrades 31 aufge­ nommen. Die Öffnungen der hinteren Zahnräder 31 und die Öff­ nungen 35 des vorderen Zahnrades 30 sind weit genug, um es dem vorderen Zahnrad 30 zu gestatten, daß dieses sich gegen­ über dem hinteren Zahnrad 31 in begrenztem Maße winkelbewegen kann. Bezugnehmend auf Fig. 3 sind die Verzahnungen der vorde­ ren und hinteren Zahnräder 30 und 31 geringfügig fehlausge­ richtet, so daß wenn die vorderen und hinteren Zahnräder 30 und 31 auseinandergedrängt werden, die Verzahnungen des vor­ deren Zahnrades 30 und 31 jeweils gegenüberliegende Seiten der mit diesen in Eingriff stehenden Verzahnungen 21c und 24b kontaktieren und dadurch das Spiel aufnehmen, das anderen­ falls bei der Übertragung des Antriebsdrehmomentes zwischen dem Kettenrad 21 und dem Achszapfen 24 auftreten würde.

Die Zapfen 42 erstrecken sich durch das vordere Zahnrad 31 und sind an ihren vorderen Endabschnitten 42a fest an einem ringförmigen Kolben 37 befestigt. Der ringförmige Kolben 37 ist gleitbewegbar zwischen der Hülse 21a und dem Achszapfen 24 angeordnet. Der ringförmige Kolben 37 umfaßt einen Dich­ tungsträger 37a, der an seinem Außenrand eine äußere Umfangs­ dichtung und an seinem inneren Rand eine innere Umfangsdich­ tung trägt. Der Dichtungsträger 37a ist gleitbewegbar zwi­ schen der sich vorwärts erstreckenden zylindrischen Außenflä­ che des Achszapfens 24 und der inneren zylindrischen Fläche der sich vorwärts erstreckenden Nabe der Hülse 21a des Ket­ tenrades 21 angeordnet. Der ringförmige Kolben 37 umfaßt ei­ nen integralen Vorsprung 37b, welcher sich von dem Dichtungs­ träger 37a rückwärtig zu dem vorderen Zahnrad 30 hin er­ streckt. Das hintere Ende 37c des Vorsprunges 37b liegt dem vorderen Zahnrad 30 gegenüber. Der Vorsprung 37b ist mit ei­ nem Zapfenloch versehen, in welchem der vordere Endabschnitt 42a fest aufgenommen ist. Eine ringförmige Ausnehmung 37d ist einwärts von dem vorderen Ende des Dichtungsträgers 37a in den Vorsprung 37b eingeschnitten.

Die Zapfen 42 sind fest an dem ringförmigen Kolben 37 befe­ stigt und erstrecken sich rückwärtig durch die vorderen und hinteren Zahnräder 30, 31 und haben ihre Köpfe 42b in den Aus­ nehmungen 36 aufgenommen, die in der außenseitigen Fläche des hinteren Zahnrades 31 ausgebildet sind. Die Zapfen 41 sind relativ zu dem vorderen und hinteren Zahnrad 30, 31 in be­ grenztem Maße gleitbewegbar.

Der ringförmige Kolben 37 und die Dichtungen, die von dem Dichtungsträger 37a getragen werden, wirken mit der sich vor­ wärts erstreckenden Nabe der Hülse 21a, der zylindrischen Au­ ßenfläche des Achszapfens 24 und der Vorderabdeckung 26 zu­ sammen und bilden eine erste Ringkammer 38 zwischen dem ringförmigen Kolben 37 und der Vorderabdeckung 26 und eine zweite Kammer 39 zwischen dem ringförmigen Kolben und dem vorderen Zahnrad 30.

Eine Hilfsschraubenfeder 43, die in der ersten Kammer 38 an­ geordnet ist, hat ein Ende, das gegen die Vorderabdeckung drängt und sich in die ringförmige Ausnehmung 37d hineiner­ streckt. Das gegenüberliegende Ende dieser Schraubenfeder 43 stützt sich gegen die axiale Endwand der ringförmigen Ausneh­ mung 37d ab. Die Auslegung ist derart getroffen, daß die Schraubenfeder 43 die Bewegung des Ringkolbens 37 gegen die Halterung 27 unterstützt.

Zur axialen Bewegung der ringförmigen Zahnräder 30 und 31, in eine bei Betrachtung in Fig. 1 linke Richtung zur Veränderung der Phasenlage zwischen dem Kettenrad 21 und dem Achszapfen 24 wird unter Druck stehendes Öl der zweiten Kammer 39 zu­ geführt, während der ersten Kammer 38 Öl entnommen wird. In diesem Falle bewegt sich der ringförmige Kolben 37 axial in Richtung nach links gegen die Wirkung der Hilfsfeder 43 auf­ grund des Öldruckes, der an die zweite Kammer 39 angelegt ist, und zieht dabei das hintere Zahnrad 31 und dann das vor­ dere Zahnrad 30, das durch die Schraubenfedern 32 vorgespannt ist. Zur Rückwärtsbewegung aus der beschriebenen Position werden die ersten und zweiten Kammern 38 und 39 entlastet, um es der Feder 43 zu ermöglichen, den ringförmigen Kolben 37 zu der in Fig. 1 dargestellten Position hin zu bewegen.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird jedoch der Öldruck in der ersten Kammer 38 auch verändert. Das Bezugszeichen 44 bezeichnet allgemein einen Hydraulik-Kreislauf. Das Bezugs­ zeichen 46 bezeichnet ein Ventil 46 mit einem haspelartigen Ventilkörper in einer Ventilkammer 45, die in der zentralen zylindrischen Bohrung des Einsatzes 28 gebildet ist, und das Bezugszeichen 47 bezeichnet einen Aktuator 47 für das Ventil 46.

Der hydraulische Schaltkreis 44 umfaßt einen hier nur schema­ tisch dargestellten Fluidweg 51, welcher mit einem Ende mit einer Hauptförderstrecke, an welcher Öl unter einem durch ei­ ne Ölpumpe 50 entwickelten und durch einen Druckregler 49 ge­ regelten Öldruck anliegt. Das Bezugszeichen 48 bezeichnet ei­ ne Ölwanne. Der hydraulische Schaltkreis 44 umfaßt ferner Fluidwege 52 und 53, die mit den ersten und zweiten Kammern 38 bzw. 39 in Verbindung stehen zur Verbindung der Ventilkam­ mer 45 und einer Abfuhrleitung 54 zur Abfuhr des Öles aus der Ventilkammer 45 in einen durch das Bezugszeichen 45 bezeich­ neten Raum oberhalb des Zylinderkopfes 23. Die Fluidleitung 51 besteht aus einem vertikalen Kanal 56, der sich durch den Zylinderkopf 23 erstreckt, einer radialen Bohrung 57 der Noc­ kenwelle 22, einem ringförmigen Zwischenraum 58 um den Bolzen 25, einem Kanal 59, der sich durch den Achszapfen 24 er­ streckt, eine Umfangsnut 60 des Einsatzes 28 und einem Auslaß 61 des Einsatzes 28. Die Verbindung zwischen dem Auslaß 61 und dem Kanal 59 wird über eine Umfangsnut 60 bewerkstelligt.

Die vorangehend genannten Kanäle 52 und 53 sind axial beab­ standet und winkelmäßig von dem Auslaß 61 bezüglich der Dreh­ achse der Nockenwelle 22 beabstandet. Der erste Kanal 52 um­ faßt einen Anschluß 62 des Einsatzes 28 und einen geneigten Durchgang 63 des Achszapfens 24, der über eine erste Umfangs­ nut mit dem Anschluß 62 verbunden ist. Der zweite Kanal 53 besteht aus einem Anschluß 64 und einem Kanal 65 des Achszap­ fens 24, der über eine zweite Umfangsnut mit dem Anschluß 64 verbunden ist.

Der Ablaufkanal 54 besteht aus einem Ablaufanschluß 67 und einem Ablaßkanal 69 des Achszapfens 24. Der Ablaufanschluß 67 steht mit einer Ablaufkammer 66, in welcher der Kopf des Bol­ zens 25 angeordnet ist, in Verbindung. Der Ablaufkanal 69 steht mit einem Ende mit der Ablaufkammer 66 und mit dem ge­ genüberliegenden Ende mit einer Nut 68 auf der inneren Um­ fangswandung der Halterung 27 in Verbindung. Diese Nut 68 öffnet sich zu dem Raum 55 über dem Zylinderkopf 23. Ein Aus­ laßanschluß 71 des Spulenelementes 46 bewerkstelligt eine Verbindung zwischen dem Abschnitt der Ventilkammer 25 zwi­ schen dem Endverschluß 26b und dem Spulenelement 46 und der axialen zentralen Bohrung 70.

Das Spulenelement 46 hat zwei axial beabstandete erste und zweite Vorsprünge 73 und 72, zwischen welchen ein ringförmi­ ger Raum 74 definiert ist. Dieser ringförmige Raum 74 steht immer mit dem Auslaß 61 in Verbindung. Das spulenförmige Ele­ ment 46 ist mit einer axialen zentralen Bohrung 70 versehen und weist ein axiale Öffnung auf, die dem Auslaßanschluß 67 gegenüberliegt. Eine Rückführfeder 75 in der axialen Zentral­ bohrung 70 wirkt mit einem Ende auf das Spulenelement 46 und mit dem anderen Ende gegen die Trennwand 28b des Einsatzes 28 und drängt dabei das Spulenelement 46 gegen den Endverschluß bzw. Endkappe 46b der Vorderabdeckung 26. Ein integraler Kol­ ben 46a erstreckt sich vorwärts von dem Spulenelement 46 durch eine zentrale Öffnung in dem Endverschluß 26b.

Der Aktuator 47 ist ein spulenbetätigter Proportional-Typ- Aktuator, welcher in der Lage ist, die Position einer Stange 83 nach Maßgabe der an einer Spule angelegten Leistung gemäß einem Steuersignal, das durch eine Steuereinrichtung 77 er­ zeugt wird, zu steuern. Die Stange 83 steht mit ihrem vorde­ ren Ende an dem Vorderende des Kolbens 46a des Spulenelemen­ tes 46a an. Der Aktuator 47 umfaßt ein Gehäuse 79, das fest an einer Riemen- oder Kettenabdeckung 78 am Vorderende des Motors befestigt ist, einen Elektromagneten 80 in dem Gehäuse 79, einen stationären Kern 81, und einen positionierbaren Kern 83, der fest mit der Stange 83 gekoppelt ist.

Die Steuereinrichtung erhält Informationen von einem Kurbel­ winkelsensor 84, einem Luftstrommesser (nicht dargestellt), einem Drehzahlsensor 85, der derart angeordnet ist, daß die­ ser die Drehzahl der Nockenwelle 22 erfaßt, und ein entspre­ chendes Steuersignal ausgibt.

Zur Erleichterung der Beschreibung soll angenommen werden, daß in der Position gemäß Fig. 1 die Nockenwelle 22 durch die vorderen und hinteren Zahnräder und 31 in einer verspäteten Phasenbeziehung mit dem Kettenrad 21 steht zur Betätigung der betätigten Einlaßventile unter einer erwünschten Betätigungs­ verzögerung. In dieser Position kann, falls gewünscht, die Nockenwelle auch bezüglich des Kettenrades 21 in einer vorge­ schobenen Phasenbeziehung liegen zur Betätigung der Motoraus­ laßventile unter einem gewünschten vorgeschobenen Betäti­ gungszeitpunkt (siehe Fig. 5).

Während des Betriebes der vorangehend beschriebenen Vorrich­ tung zur Änderung der Phasenlage einer Nockenwelle schließen die Vorsprünge 72 und 73 die ihnen zugeordneten Anschlüsse 62 und 64, wenn das Spulenelement 66 die in Fig. 1 dargestellte Schließstellung einnimmt.

Wenn die Motorbetriebsbedingungen eine zeitlich nach vorne verschobene Betätigung der Einlaßventile erfordern, wird das Spulenelement 46 aus der dargestellten Position bezüglich Fig. 1 nach rechts verschoben, so daß der Vorsprung 72 den An­ schluß 62 freigibt und dadurch den Abstrom von Öl aus der er­ sten Kammer 38 durch den Abschnitt der Ventilkammer 45, den Auslaßanschluß 71, die axiale zentrale Bohrung 70, den Aus­ laßanschluß 67, die Ablaßkammer 66, den Ablaßkanal 69 und die Nut 68 ermöglicht, und der Vorsprung 73 den Anschluß 64 frei­ gibt und dabei die Zufuhr von Öl zu der zweiten Kammer 39 durch den Kanal 56, die radiale Bohrung 57, den Zwischenraum 58, den Kanal 59, die Nut 60, den Anschluß 61, und den Raum 74 zwischen den Vorsprüngen 72 und 73 ermöglicht. Dies be­ wirkt, daß der Öldruck in der zweiten Kammer 39 ansteigt und der Öldruck in der ersten Kammer 38 abfällt. Demzufolge be­ wegt der Öldruck in der zweiten Kammer 39 den ringförmigen- Kolben 37 gegen die Druckkraft der Hilfsfeder 43 nach links und zieht dabei das hintere Zahnrad 31 über den Eingriff der Köpfe 42b der Zapfen 42 mit den Bodenwandungen der Ausnehmun­ gen 36 in dem hinteren Zahnrad 31 und zieht dann das hintere Zahnrad 30, das von dem vorderen Zahnrad 31 hinweggedrängt ist, zu dem ringförmigen Kolben 37. Aufgrund der entgegenge­ richteten Helix-Winkel der inneren und äußeren Schrägverzah­ nungen 24b und 21c bewirkt die Vorwärtsbewegung des vorderen und hinteren Zahnrades 30 und 31 eine Änderung des Phasenwin­ kels der Nockenwelle 22 gegenüber dem Kettenrad, so daß das Timing der zugeordneten Einlaßventile in gleicher Weise ver­ ändert wird.

Wenn das gewünschte Ventil-Timing erreicht ist, erlaubt es der Aktuator 47 dem Spulenelement 46, wieder in die in Fig. 1 dargestellte Position zurückzukehren, um eine solche Druckbe­ ziehung zwischen den Kammern 38 und 39 zu bewerkstelligen, daß diese den ringförmigen Kolben 37 hält.

Eine Rückkehr in den Spät-Timingmodus der Einlaßventile kann auf Anforderung durch Verminderung der elektromagnetischen Kraft des Elektromagneten 80 erreicht werden, welche es der Rückführfeder 75 ermöglicht, daß sich das Spulenelement 73 bezüglich Fig. 1 nach links und hierbei über die in Fig. 1 dar­ gestellt Position hinaus bewegt. Die Bewegung des Spulenele­ mentes 73 bewirkt, daß die Vorsprünge 72 und 73 die zugeord­ neten Auslässe 62 und 64 jeweils freigeben und dadurch die Zufuhr von Öl zu der ersten Kammer 38 und den Abstrom von Öl aus der zweiten Kammer 39 ermöglichen. Aufgrund der Kraft der Hilfsfeder 43 und des Öldruckes in der ersten Kammer 38 be­ wegt sich der Ringkolben 37 in eine Rückkehrrichtung zu der Halterung 27 und schiebt dabei das vordere Zahnrad 30 und drückt dann das hintere Zahnrad 31, das durch die Schrauben­ federn 32 unterstützt ist.

Zusätzlich zu ihrer Phasenänderungsfunktion sind die vorderen und hinteren Zahnräder 30 und 31 ebenso Einrichtungen, durch welche das gesamte Drehmoment zwischen dem Kettenrad 21 und der Nockenwelle 22 und umgedreht über deren innere und äußere Verzahnungen 33a, 34a und 33b, 34b, die entsprechend mit die­ sen in Eingriff stehenden äußeren und inneren Schrägverzah­ nungen 24b, 21c, übertragen wird. Der ringförmige Kolben 37 bildet keine Einrichtung zur Übertragung des Drehmomentes. Die Fehlausrichtung der vorderen und hinteren Zahnräder 30, 31 und deren jeweiliges Auseinanderdrücken durch die Schrauben­ federn 32 dient einem Spielausgleich in deren Verzahnungsver­ bindungen (siehe Fig. 3).

Das Flußdiagramm in Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungs­ form eines Steuerablaufs. In dem Kästchen S1 erhält die Steu­ ereinrichtung 77 Informationen über die Kurbelwellendrehzahl N, den Luftstrom Q und den Drosselöffnungsgrad θ_T, von Aus­ gängen des Kurbelwellensensors 84, dem Luftstrommesser und dem Drosselöffnungsgradsensor. In dem Kasten S2 berechnet die Steuereinrichtung 77 die Basiskraftstoffmenge T_p für die Kraftstoffeinspritzung, basierend auf der Eingangsinformati­ on. Im Kasten S3 führt die Steuereinrichtung 77 eine Tabel­ lenwertermittlung auf Grundlage eines auf N und T_P basieren­ den Kennfeldes aus, um einen Zielwert S_T vorab zu ermitteln. In dem Kasten S4 erhält die Steuereinrichtung 77 Informatio­ nen über den Kurbelwellenwinkel K_P. In dem nächsten Kästchen S5 erhält die Steuereinrichtung 77 Informationen über die Nockenwellengeschwindigkeit C_P von dem Ausgang des Geschwin­ digkeitssensors 85. Im Kästchen S6 berechnet die Steuerein­ richtung die aktuelle Voreilung der Nockenwelle 22 gegenüber dem Kettenrad 21, basierend auf K_P und C_P. Im Kästchen S7 be­ rechnet die Steuereinrichtung 77 eine Regelabweichung δS durch Subtraktion des Wertes S von S_T. In dem Kästchen S8 be­ stimmt die Steuereinrichtung 77, ob der absolute Wert von δS kleiner ist als ein vorbestimmter Wert α oder nicht. Falls dies der Fall ist, läßt die Steuereinrichtung 77 die Leistung D des Elektromagneten 80 unverändert in dem Kästchen S12. Im Falle, daß die Abfrage in dem Kästchen S9 negativ ausfällt, d. h. δS negativ ist, vermindert die Steuereinrichtung die Leistung D des Elektromagneten 80 in dem Kästchen S10.

Aus dieser Beschreibung des Flußdiagrammes in Verbindung mit der vorangehenden Beschreibung der Bewegung des Spulenelemen­ tes 46 wird es für den einschlägigen Fachmann vollständig klar, daß das Timing der Nockenwelle 22 relativ zu dem Ket­ tenrad 21 auf dem Zielwert S_T gehalten wird.

Während des Hubes des ringförmigen Kolbens 37 wird die Trenn­ kraft zwischen den vorderen und hinteren Zahnrädern 30 und 31 durch die Druckfedern 32 vermindert, wobei die Spielaus­ gleichskraft reduziert wird. Daher wird die Reibung die der Bewegung der vorderen und hinteren Zahnräder 30, 31 entgegen­ wirkt, vermindert. Die Zapfen 42 assoziieren den Ringkolben 37 und die vorderen und hinteren Zahnräder 30 und 31 bewirken dadurch eine Vereinfachung der Struktur und Reduzierung der Anzahl der Einzelkomponenten.

Die relative Winkelveränderung der Nockenwelle gegenüber dem Kettenrad 21 wird durch eine Beziehung zwischen der Position der Köpfe 42b der Zapfen 42 und der Bodenwandungen der Aus­ nehmungen 36 des hinteren Zahnrades 31 bestimmt. Daher wird die Genauigkeit des Systems nicht beeinträchtigt durch Veren­ gung des Spaltes S (siehe hierzu Fig. 3) zwischen dem ringför­ migen Kolben 37 und dem vorderen Zahnrad 30.

Der Spalt S vermindert sich aufgrund der Wirkung der Druckfe­ dern 32, wenn die inneren und äußeren Zähne 33a, 34a, 33B, 34B sich in ihren Abmessungen nach einem langen Betriebszeitraum verändert haben.

Im Betrieb dreht sich das Kettenrad 21 bei Betrachtung von Fig. 3 wie durch den Pfeil A gekennzeichnet, nach unten und die inneren Zähne 21c drängen gegen die äußeren Zähne 33b und damit das vordere Zahnrad 30 nach rechts und komprimieren da­ bei die Druckfeder 32. Demgemäß drängen die Schraubenfedern 32 das hintere Zahnrad 31, so daß dieses die Bodenwandungen der Ausnehmungen 36 mit den Köpfen 42b der Zapfen 42 in Kon­ takt hält. Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 soll nachfolgend eine zweite Ausführungsform beschrieben werden, welche im we­ sentlichen der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme gleicht, daß eine Beziehung der HELIX-Winkel bezüglich der Drehrichtung A eines Kettenrades 21 unterschiedlich ist und Pufferschraubenfedern 100 in Löchern 30B eines vorderen Zahn­ rades 30 und zwischen einem Ringkolben 37 und einem hinteren Zahnrad 31 angeordnet sind. Die Bereitstellung der Pufferfe­ dern 100 dient dazu, die Bewegung des hinteren Zahnrades 31 zu dem Ringkolben 37 zu unterdrücken, wenn auf den Achszapfen 24 ein Drehmoment entgegen der Drehrichtung A des Kettenrades 21 aufgebracht wird aufgrund der Ventilfedern der durch die Nockenwelle 22 betätigten Motorventile. Ein Drehmoment in Ge­ genrichtung, das auf den Achszapfen 24 aufgebracht wird, wirkt über die äußere Schrägverzahnung 24b desselben und in­ nere Zähne 34a auf das hintere Zahnrad 31 und drängt dabei das hintere Zahnrad 31 gegen den Ringkolben 37.

Fig. 6 zeigt ein dritte Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung. Diese dritte Ausführungsform ist im wesentlichen die gleiche wie jene erste Ausführungsform, ausgenommen daß eine Federscheibe 90 jene Schraubenfedern 32 und die Ausnehmungen 30a in dem vorderen Zahnrad ersetzt. Wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, ist die Federscheibe 90 mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Löchern 90a versehen, durch wel­ che Zapfen 42 sich hindurch erstrecken und weist Abschnitte 90c zwischen den Löchern 90a auf, die wie am besten aus Fig. 8 zu ersehen ist, gekrümmt sind.

Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen wurden die Schraubenfedern 32 und die Scheibenfeder 90 als Druckein­ richtung verwendet. Diese Druckeinrichtung kann, falls ge­ wünscht, jedoch auch auf beliebige andere Weise mit einem ge­ eigneten elastischen Teil verwirklicht werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Änderung der Phasenlage einer Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle, die um ei­ ne Nockenwellenachse drehbar ist, umfassend:
koaxial zueinander angeordnete Antriebs- und Abtriebsteile, wobei das Abtriebsteil an der Nockenwelle anbringbar ist zur Drehung mit dieser um eine Achse;

• - zwei axial beabstandete ringförmige Zahnräder, die zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil angeordnet sind und mit diesen in Eingriff stehen, wobei die ringförmigen Zahnräder innere und äußere Verzahnungen aufweisen;
• - einer Einrichtung zum Drängen der ringförmigen Zahnräder auseinander zum Zwecke des Spielausgleiches;
• - einer Einrichtung zum axialen Bewegen der ringförmigen Zahnräder in eine erste Richtung und in eine Umkehrrichtung entgegen der ersten Richtung zur Änderung der Phasenbeziehung zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebsteil, wobei die Kraft­ aufbringung einen ringförmigen Kolben umfaßt,
• - wobei der ringförmige Kolben eine Vielzahl von Zapfen auf­ weist, welche durch eines der ringförmigen Zahnräder und durch das andere der ringförmigen Zahnräder hindurch verlau­ fen, und
• - wobei eine Vielzahl von Zapfen die Köpfe aufweisen, in An­ triebsverbindung mit dem anderen der ringförmigen Zahnräder angeordnet sind, zur Übertragung einer Bewegung der Vielzahl von Zapfen auf das andere der ringförmigen Zahnräder, um das andere der ringförmigen Zahnräder in eine Richtung zu bewe­ gen, wenn das ringförmige Zahnrad sich in der ersten Richtung bewegt,
• - wobei der ringförmige Kolben in Rückführrichtung bewegbar ist zum Bewegen des einen der ringförmigen Zahnräder in jene Rückführrichtung, wenn sich der ringförmige Kolben in diese Rückführrichtung bewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung eine Vielzahl von Schraubenfedern um­ faßt, die zwischen den beiden ringförmigen Zahnrädern zusam­ mengedrängt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der ringförmigen Zahnräder Ausnehmungen aufweist, in denen die Anzahl von Druckfedern jeweils aufgenommen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der ringförmigen Zahnräder Bohrungen aufweist, welche durch dieses hindurch ausgebildet sind, und welche in glei­ tender Weise jene Stifte jeweils aufnehmen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen und die Bohrungen um die Drehachse herum Winkel beabstandet angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Pufferfedern zwischen dem ringförmigen Kolben und dem anderen der ringförmigen Zahnräder angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines der ringförmigen Zahnräder hindurchgeformte Löcher auf­ weist, welche jene Pufferfedern jeweils aufnehmen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinrichtung eine Scheibenfeder umfaßt, die zwischen den ringförmigen Zahnrädern angeordnet ist.