DE10013479A1

DE10013479A1 - Vorrichtung zum Variieren der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10013479A1
Application number: DE10013479A
Authority: DE
Inventors: Eduard Golovatai-Schmidt
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2000-03-18
Filing date: 2000-03-18
Publication date: 2001-09-20
Also published as: US6397801B2; US20010022165A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine als hydraulische Nockenwellen-Verstelleinrichtung in Rotationskolbenbauart ausgebildete Vorrichtung (1) zum Variieren der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine, welche aus einem mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad (2) und aus einem drehfest mit einer Nockenwelle verbundenen Schwenkflügelrad (10) besteht. Das Antriebsrad (2) weist einen durch eine Umfangswand (3) und zwei Seitenwände gebildeten Hohlraum (6) auf, in dem durch mindestens zwei Begrenzungswände (8) mindestens ein hydraulischer Arbeitsraum (9) gebildet wird. Das Schwenkflügelrad (10) weist mindestens einen radialen Flügel (12) auf und unterteilt mit jedem Flügel (12) einen hydraulischen Arbeitsraum (9) in zwei hydraulische Druckkammern (13, 14), die zumindest durch zwischen der Stirnseite (15) jedes Flügels (17) und der Innenseite (7) der Umfangswand (3) angeordnete Dichtelemente (16) gegeneinander abgedichtet sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist zumindest eines der an den Flügeln (12) des Schwenkflügelrades (10) angeordneten Dichtelemente (16) als innerhalb einer Axialnut (17) radial federnd gelagerte Dichtrolle und zumindest einer der innerhalb jedes hydraulischen Arbeitsraumes (9) angeordneten Abschnitte der Innenseite (7) der Umfangswand (3) als radial nach außen verlaufende Dichtrollen-Lauframpe ausgebildet, so dass durch eine aus der Rampenschräge jeder Dichtrollen-Lauframpe und der Radialfederkraft jeder Dichtrolle resultierende tangentiale ...

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Variieren der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des An spruchs 1, und sie ist insbesondere vorteilhaft an hydraulischen Nockenwellen- Verstelleinrichtungen in Rotationskolbenbauart anwendbar.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist gattungsbildend aus der DE 197 26 300 A1 vor bekannt. Diese, in den Fig. 7 bis 12 der genannten Druckschrift abgebil dete und als sogenannte Schwenkflügel-Verstelleinrichtung ausgebildete Vor richtung besteht im Wesentlichen aus einem als Außenrotor ausgebildeten, mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad und aus einem als Innenrotor ausgebildeten, drehfest mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Schwenkflügelrad. Das Antriebsrad weist dabei durch einen durch eine zylindrische Umfangswand und zwei Seitenwände gebildeten Hohlraum auf, in den das Schwenkflügelrad ein gesetzt ist und in welchem durch drei von der Innenseite der Umfangswand ausgehende und zur Längsmittelachse des Antriebrades gerichtete Begren zungswände drei hydraulischer Arbeitsräume gebildet werden. Das Schwenk flügelrad weist dementsprechend am Umfang seiner Radnabe drei radial ange ordnete Flügel auf, die sich in die Arbeitsräume des Antriebrades erstrecken und diese in jeweils zwei hydraulische Druckkammern unterteilen. Diese Druckkammern sind durch zwischen der Radnabe des Schwenkflügelrades und den Begrenzungswänden des Antriebsrades sowie zwischen der freien Stirn seite jedes Flügels des Schwenkflügelrades und der Innenseite der Umfangs wand des Antriebsrades angeordnete Dichtelemente gegeneinander abge dichtet und bewirken bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel eine Schwenkbewegung oder Fixierung des Schwenkflügelrades gegenüber dem Antriebsrad und damit der Nocken welle gegenüber der Kurbelwelle. Zusätzlich weist die Vorrichtung eine in ei nem gesonderten Zwischenraum angeordnete sowie mit ihrem einen Ende am Schwenkflügelrad und mit ihrem andere Ende am Antriebsrad befestigte Tor sionsschraubenfeder auf, durch deren Hilfsenergie einerseits die aus der Noc kenwellenreibung resultierenden, unterschiedlichen Verstellgeschwindigkeiten in beide Drehrichtungen der Vorrichtung aneinander angleichbar sind und an dererseits die Nockenwelle beim Abschalten der Brennkraftmaschine bzw. beim Ausbleiben des zum Verstellen der Vorrichtung notwendigen Druckmittel drucks in eine für den Start der Brennkraftmaschine bevorzugte Basisposition verdreht wird. Zum Halten dieser Basisposition während des Starts der Brenn kraftmaschine ist das Schwenkflügelrad mit dem Antriebsrad darüber hinaus durch eine gesonderte Verriegelung mechanisch koppelbar, die im Wesentli chen als in einem Flügel des Schwenkflügelrades federnd gelagerter und in einer Aufnahme in einer Seitenwand des Antriebsrades verschiebbarer Axial verriegelungspin ausgebildet ist, welcher hydraulisch mit den Druckräumen der Vorrichtung verbunden und bei erneuter Druckbeaufschlagung der Vorrichtung hydraulisch wieder entriegelbar ist.

Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist es jedoch, dass die Angleichung der Verstellgeschwindigkeiten der Vorrichtung bzw. die Verdrehung der Noc kenwelle in die für den Start der Brennkraftmaschine bevorzugte Basisposition durch eine zusätzliche Feder innerhalb der Vorrichtung erfolgt, welche eine erhebliche Vergrößerung des axialen Einbauraumes der Vorrichtung bewirkt. Diese Feder muss aufgrund des zu realisierenden Drehmomentes eine ent sprechende Dimensionierung aufweisen und bedingt deshalb einen Platzbe darf, der in ungünstigen Fällen zu einer Verdoppelung des axialen Einbaurau mes der Vorrichtung führt. Gleichzeitig hat eine derartige Feder noch den Nachteil, dass sie ein zusätzliches Bauteil der Vorrichtung bildet, deren Ferti gung und Montage zu einer Erhöhung der Herstellungskosten einer derart aus gebildeten Vorrichtung führt. In dieser Hinsicht ist es bei der beschriebenen Vorrichtung ebenso von Nachteil, dass auch die mechanische Koppelung zwi schen dem Schwenkflügelrad und dem Antriebsrad zum Halten der Basisposi tion der Nockenwelle während des Starts der Brennkraftmaschine durch eine gesonderte Verriegelung erfolgt, da diese in ihrer Ausführung als federnd gela gerter Axialverriegelungspin ebenfalls aus einer Mehrzahl zusätzlicher Einzel teile gebildet wird und somit im Zusammenhang mit dem notwendigen Mehr aufwand für deren Fertigung und Montage zu einer weiteren Erhöhung der Herstellungskosten der Vorrichtung führt.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Va riieren der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine, insbesondere hydrau lische Nockenwellen-Verstelleinrichtung in Rotationskolbenbauart, zu konzipie ren, bei welcher die Angleichung der Verstellgeschwindigkeiten der Vorrichtung bzw. das Verschwenken des Schwenkflügelrades in die für den Start der Brennkraftmaschine bevorzugte Basisposition der Nockenwelle ohne zusätzli chen axialen Einbauraum für eine Feder oder dergleichen realisierbar ist und zugleich die Anzahl der dafür und für die mechanische Koppelung zwischen dem Schwenkflügelrad und dem Antriebsrad notwendigen Bauteile sowie deren Fertigungs- und Montageaufwand auf ein Minimum reduzierbar sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eines der an der freien Stirnseite jedes Flügels des Schwenkflügelrades angeordneten Dichtelemente zwischen den Druckkammern der Vorrichtung als innerhalb einer Axialnut radi al federnd gelagerte Dichtrolle und zumindest einer der innerhalb jedes hy draulischen Arbeitsraumes angeordneten Abschnitte der Innenseite der Um fangswand des Antriebsrades als in eine Drehrichtung des Schwenkflügelrades radial nach außen verlaufende Dichtrollen-Lauframpe ausgebildet ist. Dabei ist durch eine tangentiale Kraftkomponente, die aus der Rampenschräge jeder Dichtrollen-Lauframpe am Antriebsrad und aus der Radialfederkraft jeder Dichtrolle am Schwenkflügelrad resultiert, ein Drehmoment auf das Schwenk flügelrad übertragbar, durch welches während des Betriebes der Brennkraft maschine die Verstellgeschwindigkeiten der Vorrichtung in beide Drehrichtun gen aneinander angleichbar sind sowie nach dem Abschalten der Brennkraft maschine das Schwenkflügelrad selbsttätig in die für den Start der Brennkraft maschine bevorzugte Basisposition der Nockenwelle verschwenkbar ist. Gleichzeitig bewirkt das auf das Schwenkflügelrad übertragene Drehmoment, dass das Schwenkflügelrad in der bevorzugten Basisposition der Nockenwelle mit dem Antriebsrad kraft- und/oder formschlüssig gekoppelt wird.

In zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrich tung wird es darüber hinaus vorgeschlagen, bevorzugt alle an den Flügeln des Schwenkflügelrades angeordneten Dichtelemente als radial federnd gelagerte Dichtrollen und dementsprechend auch alle in den hydraulischen Arbeitsräu men angeordneten Abschnitte der Innenseite der Umfangswand des Umfangs rades als radial nach außen verlaufende Dichtrollen-Lauframpen auszubilden. Dies hat sich besonders vorteilhaft zur Erhöhung des auf das Schwenkflügel rad wirkenden mittleren Drehmomentes erwiesen, da es sich in der Praxis ge zeigt hat, dass die Ausbildung nur eines Dichtelementes als auf einer schrägen Lauframpe abrollende Dichtrolle zumeist noch nicht für das funktionell notwen dige mittlere Drehmoment für das Schwenkflügelrad ausreicht. Je nach Anzahl der Flügel des Schwenkflügelrades ist es jedoch auch möglich, nur die Dichte lemente einzelner bestimmter Flügel als Dichtrollen sowie die entsprechenden Abschnitte der Innenseite der Umfangswand des Antriebsrad als Dichtrollen- Lauframpen auszubilden, wenn das dadurch erzielte mittlere Drehmoment auf das Schwenkflügelrad sich als ausreichend erwiesen hat. Ebenso ist es durch weitere Maßnahmen, wie durch Veränderung des Rampenwinkels der Dichtrol len-Lauframpen und/oder durch Veränderung der Radialfederkraft der Dicht rollen, möglich, dass auf das Schwenkflügelrad wirkende mittlere Drehmoment an die jeweiligen Bedingungen der Brennkraftmaschine anzupassen.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird es des Weiteren vorgeschlagen, dass die als Dichtrollen ausgebildeten Dicht elemente an den Flügeln des Schwenkflügelrades bevorzugt auf Gleitschuhen gelagert sind, deren Oberseite jeweils als halbrunde Gleitlagerschale ausgebil det ist und deren Unterseite jeweils mit einem Federmittel in Wirkverbindung steht. Durch die Ausbildung der Oberseite der Gleitschuhe als Gleitlagerschale sowie durch die Schmierwirkung des hydraulischen Druckmittels ist es somit gewährleistet, dass die Dichtrollen trotz der relativ hohen Radialfederkraft der Federmittel, mit der sie an die Innenseite der Umfangswand des Antriebsrades angedrückt werden, auf dieser als einzelne Lauframpen ausgebildeten Innen seite der Umfangswand abrollen und nicht verklemmen.

Die an der Unterseite der Gleitschuhe anliegenden Federmittel sind dabei in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung be vorzugt als Druckschraubenfedern ausgebildet, die jeweils innerhalb einer von der Axialnut jeder Dichtrolle ausgehenden, radialen Grundbohrung in den Flü geln des Schwenkflügelrades angeordnet sind. Derartig angeordnete Druck schraubenfedern haben sich als besonders geeignete Federmittel erwiesen, da mit diesen bei entsprechender Dimensionierung relativ hohe Druckkräfte reali sierbar sind und somit die Stärke des auf das Schwenkflügelrad wirkenden mittleren Drehmomentes beeinflussbar ist. Anstelle von Druckschraubenfedern ist jedoch auch der Einsatz anderer geeigneter Federmittel, beispielsweise von Kaminfedern oder Elastomerfederkissen, möglich, die in entsprechenden Auf nahmen in den Flügeln des Schwenkflügelrades angeordnet sind.

Hinsichtlich der in den Stirnseiten der Flügel des Schwenkflügelrades ange ordneten Axialnuten wird es in zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsge mäßen Vorrichtung noch vorgeschlagen, diese mit einer Breite auszubilden, die annähern gleich dem Durchmesser der Dichtrollen jedoch größer als der Durchmesser der Grundbohrung für die Federmittel ist. Dadurch werden in vorteilhafter Weise zwischen den Dichtrollen und den Nutwänden der Axialnu ten Dichtspalte gebildet, die einerseits die notwendige Drehbarkeit der Dichtrol len beim Verschwenken des Schwenkflügelrades zulassen und andererseits zugleich Druckmittel-Leckagen zwischen den Druckkammern der hydraulischen Arbeitsräume über die Axialnuten vermeiden. Die Tiefe der Axialnuten ist da rüber hinaus bevorzugt derart ausgebildet, dass die Dichtrollen ohne Aufsetzen ihrer Gleitschuhe auf dem Nutgrund in ihnen nahezu vollständig versenkbar sind, wenn sie den jeweils höchsten Punkt ihrer gegenüberliegenden Laufram pe erreicht haben. Dies entspricht in aller Regel einer der beiden Anschlag stellungen der Flügel des Schwenkflügelrades an den Begrenzungswänden des Antriebsrades, in der die Federmittel der Dichtrollen die höchste Spannung aufweisen und somit das maximale Drehmoment auf das Schwenkflügelrad bewirken.

Schließlich wird es in vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausge bildeten Vorrichtung noch vorgeschlagen, dass die Dichtrollen-Lauframpen im Bereich der der bevorzugten Basisposition der Nockenwelle entsprechenden Schwenkstellung des Schwenkflügelrades jeweils mit einer örtlichen Vertiefung ausgebildet sind, mit welcher das durch Kraftschluss entstehende Haltemoment der Dichtrollen bei der Koppelung des Schwenkflügelrades mit dem Antriebsrad durch zusätzlichen Formschluss verstärkbar ist. Eine vorteilhafte Ausführungs form dieser örtlichen Vertiefung in den Dichtrollen-Lauframpen stellt dabei je weils ein mit einer Übergangsschräge ausgebildeter, stufenförmiger Axialab satz in jeder Lauframpe dar, der unter Berücksichtigung der Breite der Flügel des Schwenkflügelrades so angeordnet ist, dass das Schwenkflügelrad in eine Drehrichtung durch Anlage seiner Flügel an den Begrenzungswänden des An triebsrades blockiert ist, während die andere Drehrichtung des Schwenkflügel rades sowohl formschlüssig durch Anlage der Dichtrollen an den Übergangs schrägen der Axialabsätze als auch kraftschlüssig durch die Federkraft der Federmittel der Dichtrollen gesperrt ist.

Eine andere, ebenso vorteilhafte Ausführungsform der örtlichen Vertiefungen in den Dichtrollen-Lauframpen ist es dagegen, diese als jeweils mit dem Radius der Dichtrollen ausgebildete, halbrundprofilförmige Axialrinne auszubilden und derart in jeder Lauframpe anzuordnen, dass das Schwenkflügelrad zur Vermei dung von Anschlaggeräuschen kurz vor der Anschlagstellung seiner Flügel an den Begrenzungswänden des Antriebsrades in beide Drehrichtungen sowohl formschlüssig durch Einrasten der Dichtrollen in die Axialrinnen als auch kraft schlüssig durch die Federkraft der Federmittel der Dichtrollen blockierbar ist.

Unabhängig von der Ausführungsform dieser örtlichen Vertiefungen in den Dichtrollen-Lauframpen tritt eine Koppelung des Schwenkflügelrades mit dem Antriebsrad nur bei Ausbleiben des zum Verstellen des Schwenkflügelrades notwendigen Druckmitteldrucks, wie beispielsweise beim Abschalten der Brennkraftmaschine, ein, so dass bei erneuter Druckbeaufschlagung der in Koppelstellung des Schwenkflügelrades volumenminimierten Druckkammern der Vorrichtung die Koppelung des Schwenkflügelrades mit dem Antriebsrad hydraulisch wieder aufgehoben wird.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Variieren der Ventilsteuer zeiten einer Brennkraftmaschine weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen den Vorteil auf, dass die zwischen dem Schwenkflügelrad und dem Antriebsrad notwendige Hilfsenergie zum Anglei chen der Verstellgeschwindigkeiten der Vorrichtung bzw. zum Verdrehen der Nockenwelle in die für den Start der Brennkraftmaschine bevorzugte Basispo sition nicht mehr durch ein zusätzliches, den axialen Einbauraum der Vorrich tung vergrößerndes Federmittel sondern durch eine aus der Rampenschräge jeder Dichtrollen-Lauframpe am Antriebsrad und aus der Radialfederkraft jeder Dichtrolle am Schwenkflügelrad resultierende tangentiale Kraftkomponente erzeugt wird, die ein entsprechendes Drehmoment auf das Schwenkflügelrad überträgt. Dadurch kann der Platzbedarf für ein zusätzliches Federmittel sowie das Federmittel selbst als zusätzliches Bauteil eingespart und der axiale Ein bauraum der Vorrichtung sowie deren Herstellungs- und Montagekosten er heblich reduziert werden. Da darüber hinaus in die Funktion der Dichtrollen und der Dichtrollen-Lauframpen gleichzeitig auch noch die Funktion einer Ver riegelung zur mechanischen Koppelung des Schwenkflügelrades am Antriebs rad in der Basisposition der Nockenwelle integriert ist, können zusätzlich auch eine gesonderte Verriegelung sowie der damit verbundene Mehraufwand für deren Fertigung und Montage eingespart und die Herstellungskosten der Vor richtung noch weiter gesenkt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung;

Fig. 2 den Schnitt A-A nach Fig. 1 durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung;

Fig. 3 Den Schnitt A-A nach Fig. 1 durch eine zweite Ausführungs form einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus den Zeichnungen geht deutlich eine als hydraulische Nockenwellen- Verstelleinrichtung in Rotationskolbenbauart ausgebildete Vorrichtung 1 her vor, mit der die Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine variiert werden können. Diese Vorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem als Außenro tor ausgebildeten, mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftma schine in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad 2 und aus einem drehfest mit einer ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Schwenkflügelrad 10. Das Antriebsrad 2 weist dabei, wie in den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, einen durch eine zylindrische Umfangswand 3 und zwei Seitenwände 4, 5 gebildeten Hohlraum 6 auf, in welchen das Schwenkflügelrad 10 eingesetzt ist und in dem durch vier von der Innenseite 7 der Umfangswand 3 ausgehende sowie zur Längsmittelachse des Antriebsra des 2 gerichtete Begrenzungswände 8 vier hydraulische Arbeitsräume 9 gebil det werden. Das Schwenkflügelrad 10 weist dementsprechend am Umfang seiner Radnabe 11 vier radial angeordnete Flügel 12 auf, die sich in jeweils einen Arbeitsraum 9 erstrecken und diesen in jeweils zwei gegeneinander wir kende hydraulische Druckkammern 13, 14 unterteilen. Diese Druckkammern 13, 14 sind, wie aus den Fig. 2 und 3 erkennbar ist, durch zwischen der freien Stirnseite 15 jedes Flügels 17 des Schwenkflügelrades 10 und der In nenseite 7 der Umfangswand 3 des Antriebsrades 2 angeordnetes Dichtele mente 16 gegeneinander abgedichtet, so dass die Druckkammern 13, 14 bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel eine Schwenkbewegung oder Fixierung des Schwenkflügelrades 10 gegenüber dem Antriebsrad 2 und damit der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle bewirken.

Um sowohl ein zusätzliches Federmittel für die nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine zwischen dem Antriebsrad 2 und dem Schwenkflügelrad 10 notwendige Hilfsenergie zum Verdrehen der Nockenwelle in eine für den Start der Brennkraftmaschine bevorzugte Basisposition als auch eine zusätzli che Verriegelung zur mechanischen Koppelung des Schwenkflügelrades 10 mit dem Antriebsrad 2 in dieser Basisposition der Nockenwelle einzusparen, sind, wie ebenfalls aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, erfindungsgemäß alle an den freien Stirnseiten 15 der Flügels 12 des Schwenkflügelrades 10 angeord neten Dichtelemente 16 zwischen den Druckkammern 13, 14 der Vorrichtung 1 als innerhalb einer Axialnut 17 federnd gelagerte Dichtrollen sowie alle inner halb der hydraulischen Arbeitsräume 9 angeordneten Abschnitte der Innenseite 7 der Umfangswand 3 des Antriebsrades 2 als in eine Drehrichtung des Schwenkflügelrades 10 radial nach außen verlaufende Dichtrollen-Lauframpen ausgebildet. Diese Ausbildung der Dichtelemente 16 und der Innenseite 7 der Umfangswand 3 bewirkt, dass durch eine aus der Rampenschräge jeder Dichtrollen-Lauframpen am Antriebsrad 2 und aus der Radialfederkraft jeder Dichtrolle am Schwenkflügelrad 10 resultierende tangentiale Kraftkomponente ein Drehmoment auf das Schwenkflügelrad 10 übertragen wird, durch welches zum einen die Verstellgeschwindigkeiten der Vorrichtung 1 in beide Drehrich tungen während des Betriebes der Brennkraftmaschine aneinander angegli chen werden und zum anderen nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine das Schwenkflügelrad 10 in die für den Start der Brennkraftmaschine bevor zugte Basisposition der Nockenwelle verschwenkt sowie in dieser Basispositi on mit dem Antriebsrad 2 kraft- und formschlüssig gekoppelt wird.

Weiterhin ist insbesondere in den Fig. 2 und 3 zu sehen, dass die als Dichtrollen ausgebildeten Dichtelemente 16 an den Flügeln 12 des Schwenk flügelrades 10 auf Gleitschuhen 18 gelagert sind, deren Oberseite jeweils als halbrunde Gleitlagerschale 19 ausgebildet ist und deren Unterseite jeweils mit einem Federmittel 20 in Wirkverbindung steht. Diese Federmittel 20 sind als Druckschraubenfedern ausgebildet, die jeweils innerhalb einer von der Axialnut 17 jeder Dichtrolle ausgehenden, radialen Grundbohrung 21 in den Flügeln 12 des Schwenkflügelrades 10 angeordnet sind. Die in die Stirnseiten 15 der Flü gel 12 des Schwenkflügelrades 10 eingearbeiteten Axialnuten 17 sind dabei mit einer Breite ausgebildet, die annähernd gleich dem Durchmesser der Dichtrollen jedoch größer als der Durchmesser der Grundbohrungen 21 für die Federmittel 20 ist. Die Tiefe der Axialnuten 17 ist darüber hinaus derart ausge bildet, dass die Dichtrollen auch am höchsten Punkt ihrer Dichtrollen-Laufram pen ohne Aufsetzen ihrer Gleitschuhe 18 auf dem Nutgrund in ihnen nahezu vollständig versenkbar sind.

Den Fig. 2 und 3 ist letztlich ebenfalls entnehmbar, dass die Dichtrollen- Lauframpen im Bereich der der bevorzugten Basisposition der Nockenwelle entsprechenden Schwenkstellung des Schwenkflügelrades 10, die bei den ab gebildeten Vorrichtungen 1 einer in der Nähe des tiefsten Punktes der Dicht rollen-Lauframpen angeordneten Stellung der Flügel 12 des Schwenkflügelra des 10 entspricht, jeweils mit einer örtlichen Vertiefung ausgebildet sind, mit welcher das durch Kraftschluss entstehende Haltemoment der Dichtrollen bei der Koppelung des Schwenkflügelrades 10 mit dem Antriebsrad 2 durch zu sätzlichen Formschluss verstärkt wird. Bei der in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wird diese örtliche Vertiefung in den Dichtrollen-Lauframpen durch jeweils einen mit einer Über gansschräge ausgebildeten, stufenförmigen Axialabsatz 22 gebildet, durch den das Schwenkflügelrad 10 in eine Drehrichtung durch Anlage seiner Flügel 12 an den Begrenzungswänden 8 des Antriebsrades 2 blockiert wird, während es in die andere Drehrichtung sowohl formschlüssig durch Anlage der Dichtrollen an den Übergansschrägen der Axialabsätze 22 als auch kraftschlüssig durch die Federkraft der Federmittel 20 der Dichtrollen gesperrt ist. Die in Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 unter scheidet sich von der ersten Ausführungsform dagegen dadurch, dass die örtli chen Vertiefungen in den Dichtrollen-Lauframpen als jeweils mit dem Radius der Dichtrollen ausgebildete, halbrundprofilförmige Axialrinnen 23 ausgebildet sind. Diese Axialrinnen 23 sind vorteilhafterweise derart in die Dichtrollen- Lauframpen eingearbeitet, daß das Schwenkflügelrad 10 zur Vermeidung von Anschlaggeräuschen kurz vor der Anschlagstellung seiner Flügel 12 an den Begrenzungswänden 8 des Antriebsrades 2 in beide Drehrichtungen sowohl formschlüssig durch Einrasten der Dichtrollen in die Axialrinnen 23 als auch kraftschlüssig durch die Federkraft der Federmittel 20 der Dichtrollen blockier bar ist. Beide Ausführungsformen der mechanischen Koppelung zwischen dem Schwenkflügelrad 10 und dem Antriebsrad 2 sind dann bei erneuter Druckbe aufschlagung der in Koppelstellung des Schwenkflügelrades 10 volumenmini mierten Druckkammern 14 jedes hydraulischen Arbeitsraumes 9 hydraulisch wieder entriegelbar.

Bezugszahlenliste

1

Vorrichtung

2

Antriebsrad

3

Umfangswand

4

Seitenwand

5

Seitenwand

6

Hohlraum

7

Innenseite

8

Begrenzungswände

9

hydraulischer Arbeitsraum

10

Schwenkflügelrad

11

Radnabe

12

Flügel

13

Druckkammer

14

Druckkammer

15

freie Stirnseite

16

Dichtelemente

17

Axialnut

18

Gleitschuhe

19

Gleitlagerschale

20

Federmittel

21

Grundbohrung

22

Axialabsatz

23

Axialrinne

Claims

1. Vorrichtung zum Variieren der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine, mit folgenden Merkmalen:

- die Vorrichtung (1) besteht aus einem als Außenrotor ausgebildeten, mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehen den Antriebsrad (2), welches einen durch eine zylindrische Umfangswand (3) und zwei Seitenwände (4, 5) gebildeten Hohlraum (6) aufweist,
- im Hohlraum (6) des Antriebsrades (2) wird durch mindestens zwei von der Innenseite (7) der Umfangswand (3) ausgehende und zur Längsmittelachse des Antriebsrades (2) gerichtete Begrenzungswände (8) mindestens ein hy draulischer Arbeitsraum (9) gebildet;
- die Vorrichtung (1) besteht weiterhin aus einem als Innenrotor ausgebil deten, drehfest mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbunde nen Schwenkflügelrad (10), welches in den Hohlraum (6) des Antriebsrades (2) eingesetzt ist,
- das Schwenkflügelrad (10) weist am Umfang seiner Radnabe (11) minde stens einen radial angeordneten Flügel (12) auf, der sich in einen Arbeits raum (9) des Antriebsrades (2) erstreckt und diesen in jeweils zwei gegen einander wirkende hydraulische Druckkammern (13, 14) unterteilt,
- die Druckkammern (13, 14) sind zumindest durch zwischen der freien Stirnseite (15) jedes Flügels (17) des Schwenkflügelrades (10) und der Innenseite (7) der Umfangswand (3) des Antriebsrades (2) angeordnete Dichtelemente (16) gegeneinander abgedichtet,
- die Druckkammern (13, 14) bewirken bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel eine Schwenkbe wegung oder Fixierung des Schwenkflügelrades (10) gegenüber dem An triebsrad (2) und damit der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle,
- beim Abschalten der Brennkraftmaschine wird die Nockenwelle durch ei ne zwischen dem Schwenkflügelrad (10) und dem Antriebsrad (2) wirken de Hilfsenergie in eine für den Start der Brennkraftmaschine bevorzugte Basisposition verdreht,
- in der Basisposition der Nockenwelle ist das Schwenkflügelrad (10) mit dem Antriebsrad (2) durch eine Verriegelung mechanisch koppelbar, wel che bei erneuter Druckbeaufschlagung der Vorrichtung (1) hydraulisch wieder entriegelbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- zumindest eines der an der freien Stirnseite (15) jedes Flügels (12) des Schwenkflügelrades (10) angeordneten Dichtelemente (16) zwischen den Druckkammern (13, 14) der Vorrichtung (1) als innerhalb einer Axialnut (17) radial federnd gelagerte Dichtrolle ausgebildet ist, und
- zumindest einer der innerhalb jedes hydraulischen Arbeitsraumes (9) ange ordneten Abschnitte der Innenseite (7) der Umfangswand (3) des Antriebsra des (2) als in eine Drehrichtung des Schwenkflügelrades (10) radial nach au ßen verlaufende Dichtrollen-Lauframpe ausgebildet ist,
- wobei durch eine aus der Rampenschräge jeder Dichtrollen-Lauframpe am Antriebsrad (2) und aus der Radialfederkraft jeder Dichtrolle am Schwenkflü gelrad (10) resultierende tangentiale Kraftkomponente ein Drehmoment auf das Schwenkflügelrad (10) übertragbar ist,
- durch welches während des Betriebes der Brennkraftmaschine die Verstell geschwindigkeiten der Vorrichtung (1) in beide Drehrichtungen aneinander angleichbar sind,
- nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine das Schwenkflügelrad (10) selbsttätig in die für den Start der Brennkraftmaschine bevorzugte Basisposi tion der Nockenwelle verschwenkbar ist,
- und in dieser Basisposition der Nockenwelle das Schwenkflügelrad (10) mit dem Antriebsrad (2) kraft- und/oder formschlüssig koppelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bevorzugt alle an den Flügeln (12) des Schwenkflügelrades (10) angeordneten Dichtelemente (16) als radial federnd gelagerte Dichtrollen sowie alle in den hydraulischen Ar beitsräumen (9) angeordneten Abschnitte der Innenseite (7) der Umfangswand (3) des Antriebsrades (2) als radial nach außen verlaufende Dichtrollen-Lauf rampen ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Dichtrol len ausgebildeten Dichtelemente (16) an den Flügeln (12) des Schwenkflügel rades (10) bevorzugt auf Gleitschuhen (18) gelagert sind, deren Oberseite je weils als halbrunde Gleitlagerschale (19) ausgebildet ist und deren Unterseite jeweils mit einem Federmittel (20) in Wirkverbindung steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Gleitschuhen (18) in Wirkverbindung stehenden Federmittel (20) bevorzugt als Druckschraubenfedern ausgebildet sind, die jeweils innerhalb einer von der Axialnut (17) jeder Dichtrolle ausgehenden, radialen Grundbohrung (21) in den Flügeln (12) des Schwenkflügelrades (10) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialnuten (17) in den Stirnseiten (15) der Flügel (12) des Schwenkflügelrades (10) mit ei ner Breite ausgebildet sind, die annähernd gleich dem Durchmesser der Dichtrollen jedoch größer als der Durchmesser der Grundbohrungen (21) für die Federmittel (22) ist, und eine solche Tiefe aufweisen, dass die Dichtrollen in ih nen nahezu vollständig versenkbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtrollen- Lauframpen im Bereich der der bevorzugten Basisposition der Nockenwelle entsprechenden Schwenkstellung des Schwenkflügelrades (10) jeweils mit einer örtlichen Vertiefung ausgebildet sind, mit welcher das durch Kraftschluss ent stehende Haltemoment der Dichtrollen bei der Koppelung des Schwenkflügelra des (10) mit dem Antriebsrad (2) durch zusätzlichen Formschluß verstärkbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die örtliche Ver tiefung in den Dichtrollen-Lauframpen bevorzugt als jeweils mit einer Über gangsschräge ausgebildeter stufenförmiger Axialabsatz (22) oder als jeweils mit dem Radius der Dichtrollen ausgebildete halbrundprofilförmige Axialrinne (23) ausgebildet ist.