DE10020120A1

DE10020120A1 - Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere hydraulische Nockenwellen-Verstelleinrichtung in Rotationskolbenbauart

Info

Publication number: DE10020120A1
Application number: DE10020120A
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl-Ing Schaefer; Martin Dipl-Ing Steigerwald
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2000-04-22
Filing date: 2000-04-22
Publication date: 2001-10-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen 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 mit einem Druckmittel beaufschlagbare Druckkammern (13, 14). Dabei sind die Druckkammern (13, 14) durch an den Radialstirnseiten (15, 16) der Flügel (12) des Schwenkflügelrades (10) und/oder der Begrenzungswände (8) des Antriebsrades (2) angeordnete Dichtelemente (17) gegeneinander abgedichtet. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind zwischen dem Schwenkflügelrad (10) und dem Antriebsrad (2) vergrößert ausgebildete Radialspalte vorgesehen, während die Dichtelemente (17) als in beide Drehrichtungen des Schwenkflügelrades (10) schwenkbare Pendeldichtleisten ausgebildet sind, die mit der Druckkraft des hydraulischen Druckmittels gegen die jeweilige Gegenfläche am Antriebsrad (2) oder am Schwenkflügelrad (10) verschwenkbar sind.

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 besonders vorteilhaft an hydraulischen Nockenwellen-Verstelleinrichtungen in Rotationskolbenbauart realisierbar.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist gattungsbildend aus der EP 0 799 976 A1 vorbe kannt. Diese als sogenannte Schwenkflügel-Verstelleinrichtung ausgebildete hydraulische Nockenwellen-Verstelleinrichtung besteht im wesentlichen aus einem als Außenrotor ausgebildeten, mit einer Kurbelwelle der Brennkraftma schine in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad und aus einem als Innen rotor ausgebildeten, drehfest mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Schwenkflügelrad. Das Antriebsrad weist dabei einen durch eine zylindrische Umfangswand und zwei Seitenwände gebildeten Hohlraum auf, in den das Schwenkflügelrad eingesetzt ist und in welchem durch vier von der Innenseite der Umfangswand ausgehende und zur Längsmittelachse des An triebsrades gerichtete Begrenzungswände vier hydraulische Arbeitsräume ge bildet werden. Das Schwenkflügelrad weist dementsprechend am Umfang sei ner Radnabe vier radial angeordnete Flügel auf, die sich in die Arbeitsräume des Antriebsrades erstrecken und diese in jeweils zwei hydraulische Druck kammern unterteilen. Diese Druckkammern werden einerseits durch innerhalb von axialen Aufnahmenuten an den Radialstirnseiten der Flügel des Schwenk flügelrades angeordnete und durch eine gesonderte Blattfeder vorgespannte Dichtleisten und andererseits durch zwischen den Radialstirnseiten der Be grenzungswände des Antriebsrades und der Radnabe des Schwenkflügelrades gebildete Spaltdichtungen gegeneinander abgedichtet, wobei bei einer Vari ante dieser Vorrichtung auch an den Radialstirnseiten der Begrenzungswände durch Blattfedern vorgespannte Dichtleisten innerhalb axialer Aufnahmenuten angeordnet sind. Durch wahlweise oder gleichzeitige Druckbeaufschlagung der Druckkammern der Vorrichtung mit einem hydraulischen Druckmittel kann so mit das Schwenkflügelrad gegenüber dem Antriebsrad derart verschwenkt und/oder fixiert werden, dass die Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle eine Relativverdrehung ausführt und/oder hydraulisch eingespannt wird.

Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist es jedoch, dass jede einzelne Abdichtung zwischen den Druckräumen der Vorrichtung aus jeweils einer Dichtleiste und einer Blattfeder, also aus zwei Bauteilen, besteht, so dass je nach Anzahl der Flügel am Schwenkflügelrad und/oder nach Anzahl der Be grenzungswände im Antriebsrad eine Vielzahl dieser kostenaufwendigen Bau teile zur Abdichtung der Druckräume der Vorrichtung notwendig sind. Da deren zumeist manuelle Montage zudem relativ aufwendig und kompliziert ist, kann ein unbeabsichtigtes Weglassen oder ein unbemerkter Verlust eines dieser Bauteile, insbesondere einer der in Montagelage optisch nicht mehr sichtbaren Blattfedern, und die daraus resultierenden leckagebedingten Fehlfunktionen der Vorrichtung erfahrungsgemäß nicht in jedem Fall ausgeschlossen werden. Zwar können diese Nachteile durch die Ausbildung von Spaltdichtungen zwi schen dem Antriebsrad und dem Schwenkflügelrad als alleinige gegenseitige Abdichtung der Druckkammern der Vorrichtung vermieden werden, solche Spaltdichtungen haben jedoch wiederum den Nachteil, dass die Innen- und Außendurchmesser beider Bauteile sehr präzise gefertigt werden müssen und somit einen hohen Fertigungs- und Kostenaufwand verursachen. Darüber hin aus ist die Dichtwirkung derartiger Spaltdichtungen zumeist nicht zufrieden stellend, da zwischen dem Antriebsrad und dem Schwenkflügelrad zur Vermei dung des gegenseitigen Verklemmens ein Mindestradialspiel vorliegen muss, welches bewirkt, dass vor allem bei hohen Temperaturen, bei denen das hy draulische Druckmittel nur eine niedrige Viskosität aufweist, durch die Spalte zu viel Druckmittel als Leckage von den druckbeaufschlagten Druckkammern in die drucklosen Druckkammern der Vorrichtung abfließt und sich somit die Ver stellgeschwindigkeit der Vorrichtung verringert. Bei niedrigen Temperaturen, bei denen das hydraulische Druckmittel eine hohe Viskosität aufweist und da durch erhöhte Scherkräfte in den Spaltdichtungen verursacht, kann es dage gen trotz des Mindestradialspiels zu einem Verklemmen des Schwenkflügelra des am Antriebsrad kommen, so dass auch in diesem Bereich die angestrebte Verstellgeschwindigkeit der Vorrichtung nicht erreicht wird.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Ver ändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere hydraulische Nockenwellen-Verstelleinrichtung in Rotationskol benbauart, zu konzipieren, bei welcher die hydraulischen Druckräume durch kostengünstige und einfach montierbare Dichtelemente, die aus nur einem Bauteil je Abdichtung bestehen und zugleich eine zuverlässige Dicht- und Ver stellfunktion der Vorrichtung gewährleisten, weitestgehend leckagefrei gegen einander abdichtbar sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass zum einen das Schwenkflügelrad an seinen Flügeln und/oder an seiner Radnabe gegenüber der Umfangswand und/oder den Begrenzungswänden des Antriebsrades vergrößert ausgebildete Radialspalte aufweist und zum anderen die Dichtelemente zur Abdichtung der Druckkammern der Vorrichtung als in beide Drehrichtungen des Schwenkflü gelrades schwenkbar angeordnete axiale Pendeldichtleisten ausgebildet sind, welche bei Druckbeaufschlagung der Vorrichtung mit der Druckkraft des hy draulischen Druckmittels gegen die jeweilige Gegenfläche am Antriebsrad und/oder am Schwenkflügelrad verschwenkt und angepreßt werden.

In zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrich tung weisen diese als Pendeldichtleisten ausgebildeten Dichtelemente dabei im Profilquerschnitt bevorzugt einen zylindrischen Profilkörper sowie zwei von einander wegweisende tangential zum Profilkörper verlaufende Profilfüße auf, so dass die Dichtelemente in stilisierter Form einen annähernd Ω-förmigen Gesamtprofilquerschnitt aufweisen. Die Profilkörper der Dichtelemente sind dann jeweils in einer in die Radialstirnseiten der Flügel des Schwenkflügelra des und/oder in die Radialstirnseiten der Begrenzungswände des Antriebsra des eingearbeiteten axialen Aufnahmenut schwenkbar gelagert, in der die Dichtelemente zugleich formschlüssig arretiert werden. Als vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, die Aufnahmenuten für die Dichtelemente mit einem zum Profilquerschnitt der Profilkörper der Dichtelemente komplementären, hohlzy lindrischen Querschnitt auszubilden und jeweils längsmittig in den Radialstirn seiten der Flügel des Schwenkflügelrades und/oder der Begrenzungswände des Antriebsrades anzuordnen. Möglich ist es jedoch auch, die Aufnahmenuten der Dichtelemente mit einem anderen geeigneten Profilquerschnitt auszubilden und/oder diese auch außermittig an den Radialstirnseiten der Flügel des Schwenkflügelrades und/oder der Begrenzungswände des Antriebsrades an zuordnen.

Die formschlüssige Arretierung der Dichtelemente in den Aufnahmenuten er folgt dabei in weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vor richtung in der Form, dass die Aufnahmenuten derart in die Radialstirnseiten der Flügel des Schwenkflügelrades und/oder der Begrenzungswände des An triebsrades eingearbeitet werden, dass sie die zylindrischen Profilkörper der Dichtelemente in einem Winkel von mehr als 180° umschließen. Dadurch wei sen die Aufnahmenuten eine gegenüber dem Durchmesser der Profilkörper der Dichtelemente schmalere Nutöffnung auf, durch die die Dichtelemente radial in ihren Aufnahmenuten gehalten werden. Um die erforderliche Schwenkbarkeit der Dichtelemente nicht einzuschränken, ist es darüber hinaus von Vorteil, den Umschließungswinkel der Profilkörper der Dichtelemente nicht größer als 270° auszubilden sowie zwischen den Profilkörpern der Dichtelemente und deren Aufnahmenuten jeweils ein geringfügiges Spiel vorzusehen. Dieses Spiel hat zudem noch den Vorteil, dass das hydraulische Druckmittel auch in die Auf nahmenuten eindringen und unter die Dichtelemente gelangen kann, so dass diese radial gegen die Nutöffnungen ihrer Aufnahmenuten gedrückt werden und ein Abfließen des Druckmittels von den jeweils druckbeaufschlagten Druckkammern unter den Dichtelementen hindurch in die jeweils drucklosen Druckkammern vermeiden. Die Profilfüße der Dichtelemente sind dabei außer halb der Aufnahmenuten der Dichtelemente angeordnet bzw. ragen aus diesen heraus und bilden rückseitig jeweils zwei Druckangriffsflächen für das hydrauli sche Druckmittel sowie randseitig jeweils zwei Dichtlippen an jedem Dichtele ment, wobei jeweils nur die Druckangriffsfläche eines Profilfußes je Dichtele ment mit dem Druckmitteldruck der jeweils druckbeaufschlagten Druckkammern beaufschlagt wird. Dabei erfolgt eine Schwenkbewegung der Dichtelemente in Richtung der jeweils drucklosen Druckkammern, so dass die druckbeauf schlagten Profilfüße sich mit ihren Dichtlippen an die jeweilige Gegenfläche am Antriebsrad und/oder am Schwenkflügelrad anlegen und somit die vergrößert ausgebildeten Radialspalte zwischen dem Schwenkflügelrad und dem An triebsrad bzw. die Druckkammern der Vorrichtung gegeneinander abdichten.

Um die Schwenkbewegung der Dichtelemente auch in einer geregelten Positi on des Schwenkflügelrades, das heißt bei Anliegen eines annähernd gleichen Druckmitteldruckes in beiden Druckkammern jedes hydraulischen Arbeitsrau mes, mit Sicherheit gewährleisten zu können, hat es sich darüber hinaus als zweckmäßig erwiesen, jeweils einen Profilfuß der Dichtelemente geringfügig länger als deren anderen Profilfuß auszubilden, um jeweils eine der rückseiti gen Druckangriffsflächen an den Dichtelementen gegenüber der anderen zu vergrößern. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die längeren Profilfüße bzw. die größeren Druckangriffsflächen jeweils mit denjenigen Druckkammern der Vorrichtung in Verbindung stehen, bei deren Druckbeaufschlagung das Schwenkflügelrad gegen die Wechselmomente der Nockenwelle verstellt wird. In diesen Druckkammern liegt in einer geregelten Position des Schwenkflügel rades zur Kompensierung dieser Wechselmomente der Nockenwelle ein etwas höherer Druckmitteldruck als in den entgegengesetzt wirkenden Druckkam mern an, so dass der höhere Druckmitteldruck und die vergrößerten Druckan griffsflächen der einen Profilfüße ein leichtes und schnelles Verschwenken der Dichtelemente bewirken. Alternativ dazu oder zur weiteren Erleichterung des Verschwenkens der Dichtelemente ist es auch möglich, an den Flügeln des Schwenkflügelrades und/oder an den Begrenzungswänden des Antriebsrades jeweils einseitig neben den Dichtelementen sich in Richtung der jeweiligen Gegenfläche erstreckende Dichtstege anzuordnen, durch die sich an einer Seite der Dichtelemente die Radialspalte zwischen dem Antriebsrad und dem Schwenkflügelrad örtlich verkleinern. Diese Dichtstege stehen dabei bevorzugt mit denjenigen Druckkammern der Vorrichtung in Verbindung, bei deren Druckbeaufschlagung das Schwenkflügelrad mit den Wechselmomenten der Nockenwelle verstellt wird, und bewirken einen Druckunterschied zwischen den beiden Druckangriffsflächen an jedem Dichtelement, durch den das Ver schwenken der Dichtelemente ebenfalls erleichtert wird.

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist es, dass die zwischen den Dichtlippen der Profilfüße verlaufende Radialfläche an jedem Dichtelement je nach Anordnung des Dichtelementes bevorzugt eine zum Radius der Umfangswand des Antriebsrades oder zum Radius der Rad nabe des Schwenkflügelrades komplementäre Profilkrümmung aufweist. Dies bedeutet, dass die an den Flügeln des Schwenkflügelrades angeordneten Dichtelemente bevorzugt eine der Krümmung der Umfangswand des Antriebs rades entsprechende konvexe Radialfläche aufweisen, während die an den Begrenzungswänden des Antriebsrades angeordneten Dichtelemente bevor zugt mit einer der Krümmung der Radnabe des Schwenkflügelrades entspre chenden konkaven Radialfläche ausgebildet sind. Dadurch ist eine bessere Anlage der Dichtelemente an den jeweiligen Gegenflächen und damit eine bessere Dichtwirkung der Dichtelemente gewährleistet, wenn das Schwenkflü gelrad durch gleichmäßige Druckbeaufschlagung aller Druckkammern der Vor richtung in einer geregelten Stellung hydraulisch eingespannt wird.

Bei Anordnung derart ausgebildeter Dichtelemente sowohl an den Flügeln des Schwenkflügelrades als auch an den Begrenzungswänden des Antriebsrades hat es sich darüber hinaus in weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als vorteilhaft erwiesen, die Aufnahmenuten und die Profilkörper der Dichtelemente für das Schwenkflügelrad mit einem anderen Durchmesser auszubilden als die Aufnahmenuten und die Profilkörper der Dichtelemente für das Antriebsrad. Dadurch sind Verwechslungen der Dichtelemente bzw. Fehl montagen der Dichtelemente, die axial in die Aufnahmenuten an den Flügeln des Schwenkflügelrades und an den Begrenzungswänden des Antriebsrades eingeschoben werden, ausgeschlossen. Es ist jedoch auch möglich, die Ra dialflächen aller Dichtelemente im Profilquerschnitt einheitlich gerade auszubil den, so dass auch alle Aufnahmenuten und alle Profilkörper der Dichtelemente mit einem einheitlichen Durchmesser gefertigt werden können.

Hinsichtlich der Gewährleistung einer dauerhaften Haltbarkeit und Funktionssi cherheit der Dichtelemente ist es als weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung desweiteren noch von Vorteil, die Dichtelemente aus einem tempe ratur- und medienbeständigen sowie verschleißfesten Werkstoff herzustellen, der den gleichen oder annähernd gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie der Werkstoff des Antriebsrades bzw. des Schwenkflügelrades aufweist. Neben Metallen, wie Stahl, Sinterstahl oder Aluminium, haben sich dabei vor allem Kunststoffe, wie Tecatron oder dergleichen, als besonders geeignet erwiesen, da die aus solchen Kunststoffen bestehenden Dichtfeisten sich in einfacher und kostengünstiger Weise durch Spritzgießen herstellen lassen.

Um das Verschwenken der Dichtelemente in beide Schwenkrichtungen zu er leichtern, wird es in vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor richtung schließlich noch vorgeschlagen, die aus Kunststoff oder Aluminium bestehenden Dichtelemente im Bereich ihrer Profilkörper bevorzugt mit einem zusätzlichen axialen Aluminium- oder Stahlstift und die aus Metall bestehenden Dichtelemente im Bereich ihrer Profilfüße bevorzugt mit einem zusätzlichen axialen Hohlraum auszubilden. Dadurch wird der Masseschwerpunkt der Dicht elemente in den Bereich der Längsmittelachse ihrer Profilkörper verlagert, so dass der Effekt entsteht, dass die Dichtelemente nach dem "Steh-Auf-Männ chen-Prinzip" sich leichter aus ihrer Verschwenkstellung wieder aufrichten und somit weniger Kraft notwendig ist, diese von der einen Verschwenkstellung in die andere Verschwenkstellung zu bewegen. Durch eine Kombination beider Maßnahmen zur Schwerpunktverlagerung ist der genannte Effekt zumindest bei Kunststoff- und Aluminium-Dichtelementen noch verstärkbar.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Verändern der Steuerzei ten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Nocken wellen-Verstelleinrichtung in Rotationskolbenbauart, weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen den Vorteil auf, dass jede einzelne Abdichtung der hydraulischen Druckkammern der Vorrichtung gegeneinander nur noch aus einem einzigen Bauteil besteht, so dass sich die Gesamtanzahl der zur Abdichtung der Vorrichtung notwendigen Dichtelemente gegenüber den bekannten Vorrichtungen zumindest halbiert. Zu den daraus bereits resultierenden Kosteneinsparungen für eine erfindungsgemäß ausge bildete Vorrichtung kommen dabei zusätzlich noch solche Kostensenkungen hinzu, die aus der einfachen und kostengünstigen Herstellbarkeit der als ein teilige Pendeldichtleisten ausgebildeten Dichtelemente und aus der dadurch bedingten Verringerung des Montageaufwandes für die Vorrichtung resultieren, da nur noch ein Montageschritt zur Befestigung der Dichtelemente am Schwenkflügelrad und/oder am Antriebsrad notwendig ist. Darüber hinaus ist durch einfache optische Kontrolle jederzeit ein unbeabsichtigtes Weglassen oder ein unbemerkter Verlust der Dichtelemente bei deren Montage feststell bar, so dass daraus bedingte Fehlfunktionen der Vorrichtung mit Sicherheit ausgeschlossen werden können. Gegenüber Vorrichtungen, bei denen die Druckkammern durch Spaltdichtungen zwischen dem Antriebsrad und dem Schwenkflügelrad gegeneinander abgedichtet werden und die deshalb intern, d. h. zwischen dem Schwenkflügelrad und dem Antriebsrad, gelagert werden müssen, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung desweiteren den Vorteil auf, dass diese durch die bewusst vergrößerten Radialspalte zwischen dem An triebsrad und dem Schwenkflügelrad extern, d. h. zwischen dem Antriebsrad und der Nockenwelle, gelagert werden muss und somit bei einer Ausführung der Vorrichtung als Leichtbau-Verstelleinrichtung aus Aluminium oder Magne sium zugleich auch auf die bei interner Lagerung der Vorrichtung notwendige Oberflächenbehandlung als Verschleißschutz in kostensparender Weise ver zichtet werden kann. Die externe Lagerung der erfindungsgemäßen Vorrich tung hat zudem noch den Vorteil, dass die Innen- und Außendurchmesser am Antriebsrad und am Schwenkflügelrad nicht mehr so präzise wie bei einer in ternen Lagerung gefertigt werden müssen und somit weitere Kosteneinsparun gen bei der Herstellung der Vorrichtung entstehen. Ebenso ist bei der erfin dungsgemäßen Vorrichtung eine zuverlässige Dicht- und Verstellfunktion im gesamten Temperaturbereich der Brennkraftmaschine gewährleistet, da durch die vergrößert ausgebildeten Radialspalte zwischen dem Antriebsrad und dem Schwenkflügelrad und durch die verschwenkbaren Dichtelemente weder ein Verklemmen des Schwenkflügelrades bei niedrigen Temperaturen noch ein Abfließen des Druckmittels von den druckbeaufschlagten Druckkammern zu den drucklosen Druckkammern der Vorrichtung bei hohen Temperaturen mehr möglich ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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

Fig. 1 den Längsschnitt A-A nach Fig. 2 durch eine erfindungsge mäß ausgebildete Nockenwellen-Verstelleinrichtung in Rota tionskolbenbauart;

Fig. 2 den Querschnitt B-B nach Fig. 1 durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Nockenwellen-Verstelleinrichtung in Rotations kolbenbauart;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X nach Fig. 2;

Fig. 4 drei Varianten der Ausbildung der Dichtelemente einer erfin dungsgemäß ausgebildeten Nockenwellen-Verstelleinrichtung in Rotationskolbenbauart.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus den Fig. 1 und 2 geht deutlich eine als hydraulische Nockenwellen- Verstelleinrichtung in Rotationskolbenbauart ausgebildete Vorrichtung 1 her vor, mit der die Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschi ne verändert werden können. Diese Vorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem als Außenrotor ausgebildeten, mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad 2 und aus einem drehfest mit einer ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Schwenkflügelrad 10. Desweiteren ist in den Fig. 1 und 2 zu sehen, dass das Antriebsrad 2 einen durch eine zylindri sche Umfangswand 3 und zwei Seitenwände 4, 5 gebildeten Hohlraum 6 auf weist, in den das Schwenkflügelrad 10 eingesetzt ist und in welchem durch vier von der Innenseite 7 der Umfangswand 3 ausgehende sowie zur Längsmit telachse des Antriebsrades 2 gerichtete Begrenzungswände 8 vier hydrauli sche Arbeitsräume 9 gebildet werden. Das Schwenkflügelrad 10 weist dement sprechend am Umfang seiner Radnabe 11 vier radial angeordnete Flügel 12 auf, die sich in jeweils einen hydraulischen Arbeitsraum 9 des Antriebsrades 2 erstrecken und diesen in jeweils zwei gegeneinander wirkende hydraulische Druckkammern 13, 14 unterteilen. Den Fig. 2 und 3 ist dabei entnehmbar, dass bei der als Ausführungsbeispiel gewählten Vorrichtung 1 die Druckkam mern 13, 14 sowohl durch zwischen der Radialstirnseite 15 jedes Flügels 12 des Schwenkflügelrades 10 und der Innenseite 7 der Umfangswand 3 des An triebsrades 2 als auch durch zwischen der Radialstirnseite 16 jeder Begren zungswand 8 des Antriebsrades 2 und der Radnabe 11 des Schwenkflügelra des 10 angeordnete Dichtelemente 17 gegeneinander abgedichtet sind. Eine wahlweise oder gleichzeitige Druckbeaufschlagung der Druckkammern 13, 14 mit einem hydraulischen Druckmittel bewirkt somit, dass das Schwenkflügelrad 10 gegenüber dem Antriebsrad 2 verschwenkt oder hydraulisch eingespannt wird bzw. dass die Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle relativ verdreht oder fixiert wird.

Weiterhin geht aus den Fig. 2 und 3 hervor, dass die Vorrichtung 1 erfin dungsgemäß vergrößert ausgebildete Radialspalte 18 zwischen den Radial stirnseiten 15 der Flügel 12 des Schwenkflügelrades 10 und der Innenseite 7 der Umfangswand 3 des Antriebsrades 2 sowie zwischen den Radialstirnseiten 16 der Begrenzungswände 8 des Antriebsrades 2 und der Radnabe 11 des Schwenkflügelrades 10 aufweist. Die Dichtelemente 17 zur Abdichtung dieser Radialspalte 18 bzw. zur gegenseitigen Abdichtung der Druckkammern 13, 14 der Vorrichtung 1 sind dabei erfindungsgemäß als in beide Drehrichtungen des Schwenkflügelrades 10 schwenkbar angeordnete, axiale Pendeldichtleisten ausgebildet, die bei Druckbeaufschlagung der Vorrichtung 1 mit der Druckkraft des hydraulischen Druckmittels in der in Fig. 3 gezeigten Art gegen die jewei lige Gegenfläche am Antriebsrad 2 bzw. am Schwenkflügelrad 10 verschwenkt und angepreßt werden.

Aus der vergrößert dargestellten Einzelheit X in Fig. 3 ist darüber hinaus er sichtlich, dass die als Pendeldichtleisten ausgebildeten Dichtelemente 17 ei nen Ω-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, der aus einem zylindrischen Pro filkörper 19 und zwei voneinander wegweisenden, tangentialen Profilfüßen 20, 21 besteht. Der Profilkörper 19 der Dichtelemente 17 dient dabei der schwenk baren Lagerung der Dichtelemente 17 innerhalb von in den Radialstirnseiten 15, 16 der Flügel 12 des Schwenkflügelrades 10 und der Begrenzungswände 8 des Antriebsrades 2 eingearbeiteten axialen Aufnahmenuten 22, während die außerhalb der Aufnahmenuten 22 angeordneten Profilfüße 20, 21 der Dicht elemente 17 zugleich als deren Druckangriffsflächen und als deren Dichtlippen ausgebildet sind. Die Aufnahmenuten 22 der Dichtelemente 17 weisen dabei einen zu den Profilkörpern 19 der Dichtelemente 17 komplementären hohlzy lindrischen Querschnitt auf und sind längsmittig in die Radialstirnseiten 15, 16 der Flügel 12 des Schwenkflügelrades 10 und der Begrenzungswände 8 des Antriebsrades 2 eingearbeitet. Gleichzeitig werden die Dichtelemente 17 in ihren Aufnahmenuten 22 formschlüssig arretiert, indem die Aufnahmenuten 22 derart ausgebildet sind, dass sie die zylindrischen Profilkörper 19 der Dicht elemente 17, wie in Fig. 3 dargestellt, in einem Winkel von mehr als 180° und weniger als 270° umschließen.

In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist desweiteren klar erkennbar, dass die zwi schen den Dichtlippen der Profilfüße 20, 21 verlaufenden Radialflächen 23 der Dichtelemente 17 an den Flügeln 12 des Schwenkflügelrades 10 jeweils eine konvexe Profilkrümmung aufweisen, während die Radialflächen 23 der Dicht elemente 17 an den Begrenzungswänden 8 des Antriebsrades 2 mit einer kon kaven Profilkrümmung ausgebildet sind. Dadurch ist eine bessere Dichtwirkung der Dichtelemente 17 an der jeweiligen Gegenfläche gewährleistet und gleich zeitig eine Unterscheidung von Dichtelementen 17 für das Schwenkflügelrad 10 und Dichtelementen 17 für das Antriebsrad 2 möglich. Um jedoch Ver wechslungen bzw. Fehlmontagen der Dichtelemente 17 zu vermeiden, weisen die Aufnahmenuten 22 und die Profilkörper 19 der Dichtelementen 17 für das Schwenkflügelrad 10, wie ebenfalls in Fig. 3 angedeutet ist, einen anderen Durchmesser als die Aufnahmenuten 22 und die Profilkörper 19 der Dichtele mente 17 für das Antriebsrad 2 auf.

Schließlich ist es noch ein weiteres Merkmal der als Pendeldichtleisten ausge bildeten Dichtelemente 17 der Vorrichtung 1, dass diese aus einem temperatur- und medienbeständigen sowie verschleißfesten Werkstoff bestehen, der den gleichen oder annähernd gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie der Werkstoff des Antriebsrades 2 bzw. des Schwenkflügelrades 10 aufweist. Ausgehend von einer Ausführung der Vorrichtung 1 als Leichtbau-Verstelleinrichtung aus Alu minium sind deshalb in Fig. 4 beispielhaft drei verschiedene Ausführungsfor men der Dichtelemente 17 dargestellt, die den genannten Eigenschaften ge recht werden. Die in Fig. 4 mit Variante 1 bezeichnete Querschnittsdarstel lung zeigt dabei eine Ausführung, bei der das Dichtelement 17 vollständig aus einem Kunststoff wie Tecatron besteht. In Variante 2 besteht das Dichtelement 17 ebenfalls aus einem Kunststoff, weist jedoch im Bereich seines Profilkörpers 19 einen zusätzlichen axialen Metallstift 24 auf, durch den sich das Dichtele ment 17 aus seinen Verschwenkstellungen leichter wieder aufrichten kann. Bei Variante 3 besteht das Dichtelement 17 dagegen aus Aluminium, welches ebenfalls zur Erleichterung des Aufrichtens aus seinen Verschwenkstellungen im Bereich seiner Profilfüße 20, 21 zusätzlich mit einem axialen Hohlraum 25 ausgebildet ist.

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

Radialstirnseiten von

12

16

Radialstirnseiten von

8

17

Dichtelemente

18

Radialspalte

19

Profilkörper

20

Profilfuß

21

Profilfuß

22

Aufnahmenut

23

Radialfläche

24

Metallstift

25

Hohlraum

Claims

1. Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere hydraulische Nockenwellen-Verstelleinrich tung in Rotationskolbenbauart, 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 durch zwischen der Radialstirnseite (15) jedes Flügels (12) des Schwenkflügelrades (10) und der Innenseite (7) der Umfangswand (3) des Antriebsrades (2) und/oder durch zwischen der Radialstimseite (16) jeder Begrenzungswand (8) des Antriebsrades (2) und der Radnabe (11) des Schwenkflügelrades (10) angeordnete Dicht elemente (17) gegeneinander abgedichtet,
- die Druckkammern (13, 14) bewirken bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel eine Schwenk bewegung oder Fixierung des Schwenkflügelrades (10) gegenüber dem An triebsrad (2) und damit der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle,

dadurch gekennzeichnet, dass

- das Schwenkflügelrad (10) an seinen Flügeln (12) und/oder seiner Radnabe (11) gegenüber der Umfangswand (3) und/oder den Begrenzungswänden (8) des Antriebsrades (2) vergrößert ausgebildete Radialspalte (18) aufweist,
- und die Dichtelemente (17) zur Abdichtung der Druckkammern (13, 14) der Vorrichtung (1) als in beide Drehrichtungen des Schwenkflügelrades (10) schwenkbar angeordnete, axiale Pendeldichtleisten ausgebildet sind,
- welche bei Druckbeaufschlagung der Vorrichtung (1) mit der Druckkraft des Druckmittels gegen die jeweilige Gegenfläche am Antriebsrad (2) und/oder am Schwenkflügelrad (10) verschwenk- und anpressbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Pendel dichtleisten ausgebildeten Dichtelemente (17) bevorzugt einen Ω-förmigen Pro filquerschnitt mit einem zylindrischen Profilkörper (19) und zwei voneinander wegweisenden, tangentialen Profilfüßen (20, 21) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtele mente (17) mit ihren Profilkörpern (19) jeweils in einer in die Radialstirnseiten (15, 16) der Flügel (12) des Schwenkflügelrades (10) und/oder der Begren zungswände (8) des Antriebsrades (2) eingearbeiteten axialen Aufnahmenut (22) mit hohlzylindrischem Querschnitt schwenkbar gelagert und formschlüssig arretierbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilkörper (19) der Dichtelemente (17) bevorzugt in einem Winkel von mehr als 180° von ihren Aufnahmenuten (22) umschlossen werden und die außerhalb der Auf nahmenuten (22) angeordneten Profilfüße (20, 21) der Dichtelemente (17) zu gleich als deren Druckangriffsflächen und als deren Dichtlippen ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Dichtlippen der Profilfüße (20, 21) verlaufende Radialfläche (23) an jedem Dichtelement (17) je nach Anordnung bevorzugt eine zum Radius der Um fangswand (3) des Antriebsrades (2) oder zum Radius der Radnabe (11) des Schwenkflügelrades (10) komplementäre, konvexe oder konkave Profilkrüm mung aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung der Dichtelemente (17) sowohl in den Flügeln (12) des Schwenkflügelrades (10) als auch in den Begrenzungswänden (8) des Antriebsrades (2) die Aufnahme nuten (22) und die Profilkörper (19) der Dichtelemente (17) für das Schwenkflü gelrad (10) einen anderen Durchmesser aufweisen, als die Aufnahmenuten (22) und die Profilkörper (19) der Dichtelemente (17) für das Antriebsrad (2).

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtele mente (17) bevorzugt aus einem temperatur- und medienbeständigen sowie verschleißfesten Werkstoff, beispielsweise aus einem Metall, wie Stahl oder Aluminium, oder aus einem Kunststoff, wie Tecatron od. dgl., bestehen, der den gleichen oder annähernd gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie der Werkstoff des Antriebsrades (2) bzw. des Schwenkflügelrades (10) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Kunst stoff oder Aluminium bestehenden Dichtelemente (17) im Bereich ihrer Profil körper (19) bevorzugt einen zusätzlichen axialen Metallstift (24) und die aus Metall bestehenden Dichtelemente (17) im Bereich ihrer Profilfüße (20, 21) be vorzugt einen zusätzlichen axialen Hohlraum (25) aufweisen.