Hintergrund der Erfindung Die Nockenwelle bzw. der gesamte Ventiltrieb des Verbrennungsmotors besit- zen ein Reibmoment, das deren Antriebsmoment entgegenwirkt und den Rota- tionskolbenversteller nach spät zu verstellen sucht. Dadurch werden dessen Spätverstellung unterstützt und dessen Frühverstellung gehemmt, was zu un- terschiedlichen Versteligeschwindigkeiten in Richtung Früh und Spät führt.

Weiterhin wird die Ver-und Entsperrung des Rotationskolbenverstellers durch das Nockenwellenreibmoment beeinflusst. Durch die reibungsbedingte Spät- verstellung neigen die in Frühposition verriegelnden Versteller der Auslaßnok- kenwelle beim Aussperren des Sperrelements zu dessen Verklemmen. Ursa- che dafür ist, dass das Nockenwellenreibmoment und der zum Entsperren vor- gesehene Oldruck der Arbeitskammer A das Sperrelement vor dem Entsperren vom Frühanschlag weg in Richtung Spätanschlag belasten und dadurch ver- klemmen.

Die Entsperrung in Spätposition ist unkritisch, insbesondere dann, wenn das in Richtung Spätposition wirkende Nockenwellenreibmoment auf einem vom

Sperrelement getrennten Spatanschiag abgestützt wird und dadurch das Sperr- element entlastet.

Ein bekanntes Mittel, um die ungleiche Versteligeschwindigkeit auszugleichen und das Entsperren in Frühposition zu erleichtern, sind in den Frühverstell- kammern angeordnete Druckfedern, deren Moment dem Nockenwellenreibmo- ment entgegengerichtet ist.

In der gattungsbildenden DE 197 26 300 A1 ist ein Drehkolbenversteller zur Drehwinkelverstellung der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors beschrie- ben, der einen mit einem Antriebsrad verbundenen AuRenrotor und einen mit der Nockenwelle verbundenen Innenrotor aufweist, wobei der Außenrotor zu- mindest eine Hydraulikkammer mit radialen Trennwänden und der Innenrotor zumindest einen Schwenkflügel besitzt, der die Hydraulikkammer in eine Ar- beitskammer A und B dichtend unterteilt und der zwischen einer Spät-und ei- ner Frühanschlagposition hydraulisch schwenkbar ist, wobei eine zum lösbaren Verbinden von Außen-und Innenrotor geeignete Sperreinrichtung und zumin- dest eine dem Reibmoment der Nockenwelle entgegengerichtete Druckfeder zwischen beiden Rotoren vorgesehen sind. Diese in den Frühverstettkammern mit Abstand zum Innenumfang des Außenrotors angeordneten Druckfedern stützen sich nur in Vertiefungen der radialen Trennwände und der Schwenkflü- gel ab. Dadurch werden bei dessen Schwenkbewegung eine Berührung zwi- schen dem harten Federstahl und dem Außenrotor sowie der damit verbunde- ne Verschleiß vermieden. Nachteilig ist bei dieser Anordnung eine mögliche instabilität der Druckfeder, die deren Auslegung bezüglich Federsteifheit bzw.

Länge und damit deren mögliche Funktionen einschränkt.

Aufgabe der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Rotati- onskolbenversteller zu schaffen, der eine in weiten Grenzen freie Auslegung der Druckfeder und einen verschleißarmen Betrieb mit dieser gestattet.

Zusammenfassung der Erfindung Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelost. Das Anbauteil bietet auch einer Druckfeder Platz, die län- ger als eine Hydraulikkammer des Rotationskolbenverstellers ist. Eine größere Federlänge ermöglicht eine niedrige Federkonstante, die einen gewünschten niedrigen Anstieg der Federkraft über den Schwenkwinkel des Innenrotors be- wirkt. Dies ist besonders wichtig bei Druckfedern, deren Federkraft so groß ist, dass sie eine feste Anlage des Rotationskolbenverstellers am Frühanschlag bewirken und damit eine Versperrung am Frühanschlag überflüssig machen.

Die erforderliche Stabilisierung einer langen Druckfeder wird durch die ver- schleißfesten Bauelemente des Anbauteils ermöglicht, in denen die Druckfeder gestützt und geführt ist. Eine punktuelle Stützung derselben kann den Ver- schleiß zusätzlich mindern.

Es ist grundsätzlich möglich, anstelle einer Druckfeder eine Spiralfeder zu ver- wenden, die keiner Stützung bedarf. Diese besitzt jedoch auf Grund ihrer nied- rigeren Formnutzzahl bei gleichem Federmoment ein größeres Bauvolumen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Anbau- element eine Zwischenplatte mit einer Seitenscheibe und einem Deckel sowie eine scheibenförmige Buchse aufweist, die zusammen einen Seitabschluss der nockenwellenfernen Seite des Außenrotors bilden. Da das Anbauelement zu- gleich Seitenabschluß des Außenrotors ist, wird axialer Bauraum gespart. Das Anbauteil kann aber auch auf der Nockenwellenseite angeordnet werden, wo- bei das Antriebsrad als Zwischenplatte mit Sperreinrichtung und Anschlägen ausgebildet und die nockenwellenferne Seite mit einem zusätzlichen Deckel geschlossen ist.

Für die Unterbringung der Druckfeder in den Anbauteil ist es vorteilhaft, dass die Zwischenplatte, die mit dem Außenrotor verbunden ist, eine koaxiale Boh- rung aufweist, an deren Umfang eine bogensegmenfförmige Ausnehmung mit

einer radial stehenden Endfläche angeordnet ist. Die Länge der bogenseg- menfförmigen Ausnehmung kann entsprechend der gewünschten Länge der Druckfeder gewählt werden.

Von Vorteil ist auch, dass die scheibenförmige Buchse, die mit dem Innenrotor verbunden ist, in der koaxialen Bohrung der Zwischenplatte und zwischen der Seitenscheibe und dem Deckel dichtend geführt ist und dass am Umfang der scheibenförmigen Buchse ein Zapfen mit zumindest einer radial stehenden Seitenfläche vorgesehen ist, der in der bogensegmenfförmigen Ausnehmung schwenkbar angeordnet ist. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Druckfeder in der bogensegmenfförmigen Ausnehmung zwischen deren radial stehender Endflä- che und der radial stehenden Seitenfläche des Zapfens eingespannt ist und am Umfang der bogensegmenfförmigen Ausnehmung anliegt. Auf diese Weise ist die Druckfeder auf ihrer gesamten Länge gestützt und beaufschlagt über die Zwischenplatte den Außenrotor und über die scheibenförmige Buchse den In- nenrotor mit ihrem Federmoment.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Deckel eine die bogensegmenfförmige Ausnehmung seitlich erweiternde, rinnenförmi- ge Ausbuchtung aufweist, die Platz für eine Druckfeder mit rundem Windungs- querschnitt bietet. Auf diese Weise ist die Druckfeder auch seitlich geführt und erreicht so ein Maximum an Formstabilität.

Wenn die radiale Höhe der Ausnehmung und des Zapfens größer als der Win- dungsdurchmesser der Druckfeder ist, kann diese nicht nur am Umfang der Ausnehmung anliegen, sondern auch unter Zuhilfenahme von Distanz-Bogen- stücken auf kleinerem Durchmesser eingebaut werden. Auf diese Weise und durch unterschiedliche Vorspannung der Druckfeder kann das Federmoment eingestellt werden. Auch ist denkbar, zwei oder mehrere Druckfedern überein- ander anzuordnen deren Windungen durch Zwischenbleche voneinander ge- trennt sind. Es ist auch vorstellbar, dass weitere Ausnehmungen der Zwi- schenplatte und weitere Zapfen für weitere, parallel geschaltete Druckfedern vorgesehen sind. All diese Möglichkeiten gestatten das Federmoment der

Druckfeder in weiten Grenzen zu variieren und dem Nockenwellenreibmoment bzw. einem darüber oder darunter liegenden Wert anzupassen.

Wenn die Druckfeder bogenförmig vorgebogen ist und somit bereits bei der Herstellung den gewünschten Biegeradius erhält, werden die beim Biegen ge- rader Druckfedern möglichen, durch Formabweichungen bedingten zusätzli- chen Spannungen und zusätzliche Radialkräfte auf die Federauflagen vermie- den.

Die rinnenförmige Ausbuchtung des Deckels erübrigt sich, wenn eine andere Druckfeder vorgesehen ist, die einen ovalen Windungsquerschnitt von der Breite der Zwischenplatte aufweist. Bei dieser platzsparenden Lösung entfällt aber die Möglichkeit, den Windungsdurchmesser der Druckfeder zu variieren.

Eine alternative Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass ein Rotationskol- benversteller mit einer verlängerten anderen Hydraulikkammer vorgesehen ist, in der zumindest eine weitere Druckfeder angeordnet ist, die sich auf einer anderen Trennwand und auf einem anderen Schwenkflügel sowie am Innen- umfang eines anderen Außenrotors zumindest punktuell abstützt. Bei dieser Lösung wird selbst bei mehreren, nebeneinander angeordneten Druckfedern kein zusätzlicher axialer Raum benötigt. Jedoch müssen der Außenrotor und der Schwenkflügel verschleißfest ausgebildet sein. Der Innenumfang des Au- ßenrotors kann außerhalb des Schwenkbereichs des Schwenkflugels so ge- staltet sein, dass die Druckfeder ihn nur punktuell berührt. Dadurch wirken sich Formabweichungen derselben, die den Verschleiß fördern könnten, nicht mehr störend aus. Bei einer Versperrung mittels verschiebbarem Schwenkflügel darf dieser nicht von der Druckfeder belastet werden.

Es ist auch eine Verstellereinheit mit externem Anschlag und Druckfeder in einer der Hydraulikkammern denkbar. Auch eine Variante mit internem An- schlag und externer Federanbringung in einem Anbauteil ist möglich. Unab- hängig von der Anordnung der Druckfeder, kann diese bei entsprechender Vorspannung und Wirkrichtung eine Verriegelungseinheit (z. B. Sperrkörper,

Verriegelungsstift oder Verriegelungsflügel) ersetzen. Auch der Ausgleich der Versteligeschwindigkeiten bei einem Versteller mit Spätverriegelung lässt sich bei externer und interner Federanordnung verwirklichen. Gibt es bei einer Ver- stellereinheit, die in Spätposition verriegelt Probleme mit dem Ent-und Verrie- geln, kann die Druckfeder so eingebaut werden, dass sie in Richtung Spät wirkt. Dabei unterstützt sie das Nockenwellenreibmoment, d. h. die Verstelige- schwindigkeiten differieren noch mehr als vorher. Auch in diesem Fall kann bei entsprechender Federauslegung auf eine Verriegelungseinheit verzichtet wer- den.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen Ausführungsbei- spiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen : Figur 1 den Schnitt A-A durch einen erfindungsgemäßen Drehflügel- versteller von Figur 2 ; Figur 2 den Schnitt B-B durch den Drehflügelversteller von Figur 1 ; Figur 3 den Schnitt C-C durch ein Anbauteil des Drehflügelverstellers von Figur 1 ; Figur 3a die vergrößerte Einzelheit Y der Sperreinrichtung von Figur 3 ; Figur 3b eine vorgebogene Druckfeder ; Figur 3c die Ansicht X der vorgebogenen Druckfeder von Figur 3b ;

Figur 4 eine Ansicht der nockenwellenfernen Seite des Drehflügelver- stellers von Figur 1 ; Figur 5 den Schnitt B-B durch einen Flügeizellenversteller der Figur 6 ; Figur 6 den Schnitt A-A durch den Flügelzellenversteller von Figur 5 mit einer Druckfeder in einer verlängerten anderen Hydraulik- kammer.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung In Figur 1 ist ein Längsschnitt A-A durch einen Drehflugelversteller 1 von Figur 2 dargestellt, mit einem Außenrotor 2 und einem Innenrotor 3. Der Außenrotor 2 weist auf seiner nockenwellenfernen Seite ein Anbauteil 4 mit einer Zwi- schenplatte 5 auf, die mit einer Seitenscheibe 6 und einem Deckel 7 verbunden ist und die zusammen mit einer scheibenförmigen Buchse 11 den nockenwel- lenfernen Seitenabschluss des Außenrotors 2 bilden. Den Abschluss der Nok- kenwellenseite des Außenrotors 2 bildet ein Antriebsrad 9. Die Zwischenplatte 5, die Seitenscheibe 6, der Deckel 7 und das Antriebsrad 9 sind zusammen mit dem Außenrotor 2 durch Schrauben 10 verspannt. Die scheibenförmige Buch- se 11 ist über einen Dichtringträger 13 durch eine nicht dargestellte Zentral- schraube mit dem Innenrotor 3 verschraubt. Der Dichtringträger 13 dichtet den Rotationskolbenversteller gegenüber dem Deckel 7 ab.

In einer abgestuften, zentralen Bohrung 14 des Innenrotors 3 ist eine Hälse 15 angeordnet, die eine getrennte Druckölzufuhr durch erste Leitungen 16 zu den Arbeitskammern A und durch zweite Leitungen 17 zu den Arbeitskammern B bewirkt.

Der Querschnitt B-B der Figur 2 durch den Drehflugelversteller 1 der Figur 1 zeigt den Außenrotor 2 mit Hydraulikkammern 18, die durch Trennwände 19 mit radial stehenden Seitenflächen 20 begrenzt und durch Schwenkflügel 21

mit parallelen Seitenflächen 22 in Arbeitskammern A und B dichtend unterteilt sind. Die Schwenkflügel 21 sind einstückig mit dem Innenrotor 3 ausgebildet.

In Figur 3 ist ein Querschnitt C-C durch das Anbauteil 4 des Drehflügelverstel- lers 1 der Figur 1 dargestellt, während in Figur 3a die Sperreinrichtung 8 ver- größert dargestellt ist. Die Zwischenplatte 5 weist eine koaxiale Bohrung 12 auf, an deren Umfang eine bogensegmenfförmige Ausnehmung 23 mit minde- stens einer radial stehenden Endfläche 24 angeordnet ist. Am Außenumfang der scheibenförmigen Buchse 11 ist ein Zapfen 25 mit mindestens einer, radial stehenden Seitenfläche 26 vorgesehen, der in der bogensegmentförmigen Ausnehmung 23 schwenkbar angeordnet ist. Zwischen der radial stehenden Endfläche 24 der bogensegmentförmigen Ausnehmung 23 und der radial ste- henden Seitenfläche 26 des Zapfens 25 ist eine Druckfeder 27 gespannt, die sich am Innenumfang der Ausnehmung 23 anlegt und über den Zapfen 25 auf den Innenrotor 3 ein Drehmoment in Richtung Frühanschlag ausübt. Die Druckfeder 27 ist mit dem gewünschten Biegeradius bogenförmig vorgebogen.

Dadurch werden die beim Biegen gerader Druckfedern möglichen, durch Formabweichungen bedingten, zusätzlichen Spannungen und zusätzliche Ra- dialkräfte auf die Federauflagen vermieden.

Die in Figur 3b dargestellte andere Druckfeder 27'hat einen oval gewickelten Windungsquerschnitt (siehe Figur 3c), der in die Breite der bogensegmentför- migen Ausnehmung 23 passt. Der üblicherweise kreisförmige Windungsquer- schnitt ragt zumindest einseitig über die bogensegmentförmige Ausnehmung 23 hinaus. Dem trägt eine im Deckel 7 angebrachte, die bogensegmentförmige Ausnehmung 23 erweiternde, rinnenförmige Ausbuchtung 28 Rechnung (siehe Figur 1 und 4).

Aus Figur 3 und 3a geht hervor, dass am Umfang der scheibenförmigen Buch- se 11 ein zweiter Zapfen 29 mit einer ersten und einer zweiten radial stehen- den anderen Seitenfläche 30,31 angeordnet ist, der in einer bogensegment- förmigen zweiten Ausnehmung 32 der Zwischenplatte 5 zwischen den als Spätanschlag 33 und als Frühanschlag 34 ausgebildeten radial stehenden

Endflächen der bogensegmentförmigen zweiten Ausnehmung 32 schwenkbar angeordnet ist.

Die Zwischenplatte 5 weist eine radiale Führungsnut 35 für eine parallele erste und zweite Führungsfläche 36,37 eines durch eine Sperrfeder 43 belasteten Sperrkörpers 38 auf. Dieser wird durch die Kraft der Sperrfeder 43 beim Aus- laufen des Verbrennungsmotors und beim Anliegen des zweiten Zapfens 29 am Spätanschlag 33 in die bogensegmentförmige Ausnehmung 35 bis zum Druckkontakt zwischen einer Druckkontaktfläche 39 des Sperrkörpers 38 und der zweiten radial stehenden anderen Seitenfläche 31 des zweiten Zapfens 29 eingeschoben. Die Schieberichtung des Sperrkörpers 38 ist im spitzen Winkel a auf die zweite radial stehende andere Seitenfläche 31 des zweiten Zapfens 29 hin ausgerichtet. Die in Umfangsrichtung auf den zweiten Zapfen 29 wirken- de Kraft gleicht montage-und verschleißbedingtes Verdrehspiel zwischen kur- belwellenfesten und nockenwellenfesten Bauteilen aus.

Da der zwischen der Druckkontakffläche 39 und der Schieberichtung des Sperrkörpers 38 eingeschlossene Winkel a an der Grenze zur Selbsthemmung liegt (quasi-selbsthemmend), wird ein Aussperren des Sperrkörpers 38 unter Drehmomenteinfluß bzw. ein unlösbares Verklemmen verhindert.

Das federferne Ende 40 des Sperrkörpers 38 steht über eine in der scheiben- förmigen Buchse 11 angeordnete, radiale Strömungsnut 41 mit der Arbeits- kammer A und das federseitige Ende des Sperrkörpers 38 über eine Entiüf- tungsbohrung 42 mit der Arbeitskammer B in Strömungsverbindung. Diese An- ordnung eignet sich zur klemmfreien Aussperrung des Sperrkörpers 38 eines Einlaßnockenwellenverstellers. Dieser wird bevorzugt am Spätanschlag ver- sperrt, in dessen Richtung die Einlaßnockenwelle beim Motorstart durch ihr Reibmoment beaufschlagt und der Sperrkörper 38 entlastet wird. Beim Auslaß- nockenwellenversteller ist im Allgemeinen zum klemmfreien Aussperren ein gestufter Sperrkörper erforderlich, der vom Oldruck der Arbeitskammern A und B beaufschlagt wird.

Da der Radius des federfernen Endes 40 des Sperrkörpers 38 größer als der Außenradius der scheibenförmigen Buchse 11 ist, kommt es zwischen beiden Flächen nur zu einer die Reibung vermindernden Linienberührung.

Es ist denkbar, anstelle der beiden Zapfen 25,29 nur den zweiten Zapfen 29 vorzusehen, der dann zusätzlich die Abstützung der Druckfeder 27 übernimmt.

Dazu müsste der zweite Zapfen 29 mit seinen radial stehenden anderen Sei- tenflächen 30,31 entsprechend radial verlängert werden.

In Figur 5 ist ein Querschnitt B-B durch einen Flugelzellenversteller 44 der Fi- gur 6 dargestellt, mit einem anderen Außenrotor 2', dessen Außenumfang eine Verzahnung 45 trägt und dessen Seiten durch einen ersten und zweiten Ab- schlußdeckel 46,47 geschlossen sind. In einem mit der nicht dargestellten Nockenwelle verbundenen anderen Innenrotor 3'ist ein Verriegelungspin 48 in eingeriegelter Position dargestellt.

Figur 6 zeigt einen Querschnitt A-A durch den Flügeizellenversteller 44 der Figur 5, mit dem anderen Außenrotor 2', den anderen Trennwänden 19'und mit dem anderen Innenrotor 3', der andere Schwenkflügel 21'aufweist. Die Schwenkflügel 21'werden zwischen einem internen Spätanschlag 33'und ei- nem internen Frühanschlag 34'der anderen Trennwände 19'hydraulisch ge- schwenkt. In einer verlängerten anderen Hydraulikkammer 18'ist eine weitere Druckfeder 27"angeordnet. Dort stützt sie sich auf der anderen Trennwand 19' und dem anderen Schwenkflügel 21'ab und legt sich an der Innenumfangsflä- che des anderen Außenrotors 2'an.

Der erfindungsgemäße Rotationskolbenversteller zeichnet sich dadurch aus, dass die Druckfeder 27,27', die entweder in einem externen Anbauteil 4 oder intern in einer anderen Hydraulikkammer 18'angeordnet ist, einen Ausgleich des Reibmoments der Nockenwelle bewirkt. Dadurch wird eine gleichmäßige Verstellgeschwindigkeit der Nockenwelle in beiden Verstellrichtungen erreicht.

Tritt dieses Kriterium zurück, kann eine entsprechend ausgelegte und ange- ordnete Druckfeder 27,27', 27"die Sperreinheit ersetzen, indem sie den In-

nenrotor 3 zur Aniage an den jeweils zu sperrenden Anschlag bringt. Die exter- ne Sperreinheit 8 gestattet durch die Keilwirkung des Sperrkörpers 38 einen Ausgleich von montage-und verschleißbedingtem Verdrehspiel zwischen kur- belwellen-und nockenwellenfesten Bauteilen in Sperrposition. Dadurch werden Klappergeräusche unter dem Wechselmoment der aus-und anlaufenden Nok- kenwelle sicher und, dank der verschleißfesten Ausführung des Anbauteils 4 nachhaltig vermieden.

Das erfindungsgemäße Anbauteil 4 mit der Sperreinrichtung 8 und dem Spät- und Frühanschlag 33,34 und der Druckfeder 27 eignet sich im Übrigen zum Anbau an jegliche Art von Rotationskolbenverstellern und darüber hinaus auch für solche Nockenwellenversteller, die auf dem Prinzip des Orbit-Langsam- läufer-Hydromotors beruhen.

Bezugszeichenliste Drehflügelverstel ler<BR> 2 Außenrotor 2'anderer Außenrotor 3 Innenrotor 3'anderer Innenrotor 4 Anbauteil 5 Zwischenplatte 6 Seitenscheibe 7 Deckel 8 Sperreinrichtung 9 Antriebsrad 10 Schraube 11 scheibenförmige Buchse 12 koaxiale Bohrung 13 Dichtringträger 14 zentrale Bohrung 15 Hülse 16 erste Leitung 17 zweite Leitung 18 Hydraulikkammer 18'andere Hydraulikkammer 19 Trennwand 19'andere Trennwand 20 radial stehende Seitenfläche 21 Schwenkflügel 21'anderer Schwenkflügel 22 parallele Seitenfläche 23 bogensegmenfförmige Aus- nehmung 24 radial stehende Endfläche 25 Zapfen 26 radial stehende Seitenfläche 27 Druckfeder 27'andere Druckfeder 27"weitere Druckfeder 28 rinnenförmige Ausbuchtung 29 zweiter Zapfen 30 erste radial stehende, andere Seitenfläche 31 zweite radial stehende, ande- re Seitenfläche 32 bogensegmenfförmige zweite Ausnehmung 33 ag 33'interner Spätanschlag 34 Frühanschlag 34'interner Frühanschlag 35 radiale Führungsnut 36 erste Führungsfläche 37 zweite Führungsfläche 38 Sperrkörper 39 Druckkontakffläche 40 federfernes Ende 41 radiale Strömungsnut 42 Entlüftungsbohrung 43 Sperrfeder 44Flügeizellenversteller 45 Verzahnung 46 erster Abschlußdeckel 47 zweiter Abschlußdeckel 48 Verriegelungspin