DE102005038364A1

DE102005038364A1 - Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005038364A1
Application number: DE200510038364
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Weber
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-08-13
Filing date: 2005-08-13
Publication date: 2007-02-15
Also published as: WO2007019953A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (110, 111) einer Brennkraftmaschine (100) mit einem Außenrotor (4), einem Innenrotor (3) und zwei Seitendeckeln (5, 6), wobei der Außenrotor (4) relativ zum Innenrotor (3) mittels einer hydraulischen Stelleinrichtung verdrehbar angeordnet ist und jeder der Seitendeckel (5, 6) mit einem der beiden Rotoren (3, 4) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Dichtfläche zweier zueinander verdrehbarer Bauteile eine Nut (8) ausgebildet ist, in dem ein rohrförmiges oder zumindest rohrähnliches Dichtelement (9) angeordnet ist, welches an zumindest einer Fläche der Nut (8) und einer Gegenfläche des zu dem die Nut (8) aufweisenden Bauteils verdrehbaren Bauteils anliegt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 8 oder 17.

Hintergrund der Erfindung

Moderne Motorkonzepte gehen dahin, den Ventiltrieb variabel auszulegen. Einerseits sollen Ventilhub und Ventilöffnungsdauer variabel gestaltbar sein, bis hin zur kompletten Abschaltung einzelner Zylinder. Dafür sind Konzepte wie schaltbare Nockenfolger, vollvariable Ventiltriebe oder elektrohydraulische Ventilbetätigungen vorgesehen. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, während des Betriebs der Brennkraftmaschine Einfluss auf die Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile nehmen zu können. Dabei ist es insbesondere wünschenswert auf die Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der Ein lass- bzw. Auslassventile getrennt Einfluss nehmen zu können, um beispielsweise gezielt eine definierte Ventilüberschneidung einzustellen. Durch die Einstellung der Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der Gaswechselventile in Abhängigkeit vom aktuellen Kennfeldbereich des Motors, beispielsweise von der aktuellen Drehzahl bzw. der aktuellen Last, können der spezifische Treibstoffverbrauch gesenkt, das Abgasverhalten positiv beeinflusst, der Motorwirkungsgrad, das Maximaldrehmoment und die Maximalleistung erhöht werden.

Die beschriebene Variabilität der Gaswechselventilsteuerzeiten wird durch eine relative Änderung der Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle erreicht. Dabei steht die Nockenwelle meist über einen Ketten-, Riemen-, Zahnradtrieb oder gleichwirkende Antriebskonzepte in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle. Zwischen dem von der Kurbelwelle angetriebenen Ketten-, Riemen- oder Zahnradtrieb und der Nockenwelle ist eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, im Folgenden auch Nockenwellenversteller genannt, angebracht, die das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle überträgt. Dabei ist diese Vorrichtung derart ausgebildet, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine die Phasenlage zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle sicher gehalten und, wenn gewünscht, die Nockenwelle innerhalb eines gewissen Winkelbereichs gegenüber der Kurbelwelle verdreht werden kann.

In Brennkraftmaschinen mit je einer Nockenwelle für die Einlass- und die Auslassventile können diese mit je einem Nockenwellenversteller ausgerüstet werden. Dadurch können die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassgaswechselventile zeitlich relativ zueinander verschoben und die Ventilüberschneidungen gezielt eingestellt werden.

Der Sitz moderner Nockenwellenversteller befindet sich meist am antriebsseitigen Ende der Nockenwelle. Der Nockenwellenversteller kann aber auch auf einer Zwischenwelle, einem nicht rotierenden Bauteil oder der Kurbelwelle angeordnet sein. Er besteht aus einem von der Kurbelwelle angetriebenen, eine feste Phasenbeziehung zu dieser haltenden Antriebsrad, einem in Antriebsver bindung mit der Nockenwelle stehenden Abtriebsteil und einem das Drehmoment vom Antriebsrad auf das Abtriebsteil übertragenden Verstellmechanismus. Das Antriebsrad kann im Fall eines nicht an der Kurbelwelle angeordneten Nockenwellenverstellers als Ketten-, Riemen- oder Zahnrad ausgeführt sein und wird mittels eines Ketten-, eines Riemen- oder eines Zahnradtriebs von der Kurbelwelle angetrieben. Der Verstellmechanismus kann elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform hydraulisch verstellbarer Nockenwellenverstellern stellen die so genannten Rotationskolbenversteller dar. In dieser Ausführungsform ist ein Antriebsrad drehfest mit einem Stator verbunden. Der Stator und ein Rotor bzw. Abtriebselement sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei der Rotor kraft-, form- oder stoffschlüssig, beispielsweise mittels eines Presssitzes, einer Schraub- oder Schweißverbindung mit einer Nockenwelle, einer Verlängerung der Nockenwelle oder einer Zwischenwelle verbunden ist. Im Stator sind mehrere, in Umfangsrichtung beabstandete Hohlräume ausgebildet, die sich ausgehend vom Rotor radial nach außen erstrecken. Die Hohlräume sind in axialer Richtung durch Seitendeckel druckdicht begrenzt. In jeden dieser Hohlräume erstreckt sich ein mit dem Rotor verbundener Flügel, der jeden Hohlraum in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern teilt. Durch gezieltes Befülle bzw. Entleeren der einzelnen Druckkammern mit Druckmittel kann die Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle eingestellt bzw. gehalten werden.

Zur Steuerung des Nockenwellenverstellers erfassen Sensoren die Kenndaten des Motors wie beispielsweise den Lastzustand und die Drehzahl. Diese Daten werden einer elektronischen Kontrolleinheit zugeführt, die nach Vergleich der Daten mit einem Kenndatenfeld der Brennkraftmaschine den Zu- und den Abfluss von Druckmittel zu den verschiedenen Druckkammern steuert.

Vorrichtungen dieser Art sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Beispielsweise ist in der US 6,484,678 B2 eine Lösung beschrieben, bei der ein Innenrotor über eine Zentralschraube mit der Nockenwelle der Brennkraftma schine verschraubt ist. Der Außenrotor steht über eine Kette oder über einen Zahnriemen mit der Kurbelwelle in Wirkverbindung und ist auf dem Innenrotor zu diesem drehbar gelagert. Weiterhin ist der Außenrotor mit in Umfangsrichtung beabstandeten Backen versehen, die sich von einer radial innenliegenden Umfangsfläche eines Gehäuseelements des Außenrotors radial nach innen erstrecken. Die radial innenliegenden Begrenzungsflächen der Backen liegen auf dem Innenrotor auf und dienen somit als Lagerflächen. Weiterhin werden durch die Backen Ausnehmungen am Außenrotor definiert, die durch den Innenrotor und zwei Seitendeckel druckdicht verschlossen werden und somit als Hydraulikkammern dienen. Zwischen Innenrotor und Außenrotor kann – gesteuert über eine äußere hydraulische Beaufschlagung – eine Relativdrehbewegung eingeleitet werden. Hierzu ist der Innenrotor als Flügelrad ausgebildet, das aus einem Nabenteil und einstückig mit diesem ausgebildeten Flügeln besteht. Die Flügel schließen sich an die äußere Umfangsfläche des Nabenteils an und erstrecken sich in radialer Richtung nach außen. Ferner greift jeder Flügel in eine Hydraulikkammer ein und teilt diese in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern. Durch entsprechende Beaufschlagung der jeweiligen Druckkammer kann eine Verstellung des Innenrotors relativ zum Außenrotor zwischen einem „Frühanschlag" bis zu einem „Spätanschlag" erfolgen.

Eine weitere Ausführungsform derartiger Vorrichtungen ist beispielsweise in der DE 198 08 618 A1 beschrieben. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind hier der bzw. die Flügel und das Nabenteil des Innenrotors separat gefertigt. Die Flügel sind in Flügelnuten angeordnet, die an der Außenmantelfläche des Nabenteils ausgebildet sind. Jeweils ein Flügel teilt eine Hydraulikkammer in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern. Durch entsprechende Beaufschlagung des jeweiligen Abschnitts der Hydraulikkammer kann eine Verstellung des Innenrotors relativ zum Außenrotor zwischen einem „Frühanschlag" bis zu einem „Spätanschlag" erfolgen. Alternativ zu dieser Ausführungsform ist es ebenso möglich die Flügelnuten in eine Innenmantelfläche des Außenrotors einzubringen und die Flügel dort anzuordnen.

Um sicherzustellen, dass die Flügel radial nach außen an das radial außenliegende Ende der Hydraulikkammer gedrückt werden, um so die beiden Ab schnitte der Hydraulikkammer mittels des Flügels dicht abzugrenzen, ist im Flügelnutgrund der die Flügel tragenden Flügelnuten ein Blattfederelement angeordnet, das eine radial nach außen gerichtete Kraft auf den Flügel ausübt.

Ein Problem dieser Vorrichtungen ist der Umstand, dass relativ hohe Leckageströme zwischen den Druckkammern einer Hydraulikkammer oder benachbarter Druckkammern benachbarter Hydraulikkammern fließen. Dabei gelangt das Öl von der Druckkammer in der der höherer Druck herrscht über den Dichtspalt zwischen dem Flügel und dem Außenrotor bzw. über den Dichtspalt zwischen Innenrotor und Außenrotor im Bereich der Lagerstellen bzw. über Dichtspalte zwischen dem den Seitendeckeln und dem Innen- oder Außenrotor zu der jeweiligen Druckkammer in der der geringere Druck herrscht oder das Äußere der Vorrichtung.

Eine Verkleinerung der Spalten führt zwar zu geringerer Leckage, bringt aber erhöhte Reibung und erhöhte Fertigungskosten auf Grund von geringeren Toleranzen und damit höheren Fertigungsaufwand mit sich.

Eine Lösung dieses Problem ist in der US 6,484,678 beschrieben. An der radial außen liegenden Fläche der Flügel und im Bereich der Lagerflächen des Außenrotors sind im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufende, radiale Nuten ausgebildet. In den Nuten sind Dichtleisten angeordnet, welche mittels Federelementen auf die gegenüberliegende Fläche des jeweils anderen Bauteils gepresst werden. Die Federelemente stützen sich einerseits am Nutgrund der Nuten und andererseits an der Dichtleiste ab. Somit werden die Spalten zwischen Innenrotor und Außenrotor geschlossen und die Leckage reduziert.

Die Benutzung derartiger federbeaufschlagter Dichtleisten löst das Leckageproblem aber nur unzureichend. Zum einen kann das Druckmittel von der einen Druckkammer in die Nut eindringt, die die Dichtleiste trägt, und über den Nutgrund zur anderen Druckkammer gelangt. Dies ist möglich, da unter der Dichtleiste im Federbereich keine Dichtfunktion vorhanden ist. Speziell bei Anwendungen in denen hohe Reaktionsmomente auf die Nockenwelle wirken, führen diese Leckagepfade zu instabilen Phasenlagen zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle.

Das Leckageverhalten ist ein wichtiges Qualitätskriterium einer derartigen Vorrichtung, da hierdurch die Größe, also der Einbauraum und das Gewicht, des Verstellers mit bestimmt wird und dadurch auch auf die Auslegung der Ventile, Ölpumpen etc. Einfluss genommen wird.

Nachteilig ist bei der vorbekannten Lösung weiterhin, dass in der Mittenposition der Phasenlage in der Nut eine erhöhte Leckage auftritt. Dort steht die Dichtleiste unter einer wechselnden Druckbelastung zwischen den beiden Druckkammern. Dabei entsteht eine hochfrequente wechselnde Verkippung der Dichtleiste in der Nut, was zu einer erhöhten Leckage führen kann. Insbesondere im Falle einer Vielzahl von Hydraulikkammern und Flügeln summieren sich dabei die Leckageverluste zu einer beträchtlichen Größenordnung.

Die wechselnde, hochfrequente Verkippung der Dichtleisten führt zusätzlich zu einer erhöhten Geräuschentwicklung und erhöhtem Verschleiß der Bauteile. Als Folge besteht die Gefahr, dass die Dichtleiste sich zwischen dem Stator und dem Rotor verklemmt und somit zum Ausfall der Vorrichtung führt.

Zwar kann die Senkung der internen Leckage und der Geräuschentwicklung durch eine engere Tolerierung der Nuten und Dichtleisten bzw. durch höhere Reibbeiwerte im Leckagespalt erreicht werden. Die dabei benötigte Fertigungsgenauigkeit hat jedoch erheblich höhere Herstellkosten zur Folge, weshalb das kein gangbarer Weg ist, um das Leckageverhalten, insbesondere das interne Leckageverhalten, des Verstellers wesentlich zu verbessern. Kostentreibend sind auch zusätzliche Dichtelemente, die darüber hinaus das Gewicht des Verstellers in nachteiliger Weise erhöhen.

Ein weiterer Nachteil der vorbekannten Lösung besteht darin, dass die Dichtleisten mit Halteelementen für die Federn ausgestattet werden müssen, was die Kosten und die Komplexität der Vorrichtung signifikant erhöht. Alternativ können das Federelement und die Dichtleiste getrennt montiert werden, wodurch aber der Montageaufwand erhöht wird.

Aufgabe der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen so fortzubilden, dass insbesondere die internen Leckageverluste reduziert werden. Dabei sollen die Herstellkosten und der Montageaufwand des Verstellers verringert bzw. nicht erhöht werden. Weiterhin soll der Versteller durch die vorgesehenen Maßnahmen nicht schwerer werden.

Wichtig ist ferner, dass die vorzuschlagende Lösung wartungsfrei ist, wodurch die Instandhaltungskosten des Verstellers gesenkt werden sollen. Insgesamt soll sich ein höherer Wirkungsgrad des Verstellers bei erhöhter Funktionssicherheit und geringerem Montageaufwand ergeben, wobei andere Faktoren, wie Gewicht oder Herstellkosten, positiv oder zumindest nicht negativ beeinflusst werden.

Zusammenfassung der Erfindung

In einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Außenrotor, einem Innenrotor und zwei Seitendeckeln, wobei ein Innendurchmesser des Außenrotors im Wesentlichen einem Außendurchmesser des Innenrotors angepasst und der Innenrotor radial innerhalb des Außenrotors angeordnet ist, wobei jeder der Seitendeckel an einer axialen Seitenfläche des Innenrotors und des Außenrotors angeordnet ist, wobei an einer Innenmantelfläche des Außenrotors Ausnehmungen vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung durch Backen voneinander getrennt sind und von dem Innenrotor, dem Außenrotor und den Seitendeckeln druckdicht begrenzt werden, wobei an einer Außenmantelfläche des Innenrotors radial nach außen ragende Flügel vorgesehen sind, wobei jeder der Flügel in eine der Ausnehmungen eingreift und diese in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern teilt, wobei zumindest an einer Fläche des Innenrotors oder des Außenrotors oder eines der Seitendeckel, die bewegbar zu einer Gegenfläche eines der anderen Bauteile angeordnet ist, mindestens eine Nut vorgesehen ist, in der ein Dichtelement aufgenommen ist, wobei das Dichtelement sowohl an einer Fläche innerhalb der Nut als auch an der Gegenfläche anliegt, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Dichtelement in einer Ebene senkrecht zu einer zwischen dem Dichtelement und der Gegenfläche ausgebildeten Dichtlinie eine geschlossene Außenmantelfläche aufweist und in dieser Ebene federelastisch ausgeführt ist.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform umfasst einen Innenrotor und einen Außenrotor. Eines der beiden Bauteile steht in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle, während das andere Bauteil drehfest mit einer Nockenwelle verbunden ist. Der Außenrotor wird von einem ringförmigen Gehäuseelement gebildet, von dessen Innenmantelfläche sich mehrere radial nach innen verlaufende Backen erstrecken. Bei den Backen kann es sich um einteilig mit dem Gehäuseelement ausgebildete Backen oder separat hergestellte und nachträglich an dem Gehäuseelement befestigte Flügel handeln.

In Umfangsrichtung zwischen den Backen sind Ausnehmungen ausgebildet, die sich in radialer Richtung vom radial inneren Ende der Backen, bis zu dem ringförmigen Gehäuseelement erstrecken. Die Ausnehmungen dienen der Vorrichtung als Hydraulikkammern, die Teil eines hydraulischen Stellantriebs ausbilden.

Der Innenrotor besteht aus einem Nabenteil und einem Flügel pro Ausnehmung, wobei die Flügel an der Außenmantelfläche des Nabenteils angeordnet sind und sich radial nach außen erstrecken. Dabei können die Flügel einteilig mit dem Nabenteil ausgebildet oder separat hergestellt und nachträglich an dem Nabenteil angeordnet sein.

Mittels der Backen ist der Außenrotor in einem gewissen Winkelbereich drehbar auf dem Innenrotor gelagert, wobei der durch die Backen definierte Innendurchmesser des Außenrotors geringfügig größer als das Nabenteil ausgebildet sein kann. Jeder der zwei Seitendeckel ist an einer axialen Stirnfläche der Rotoren angeordnet und entweder drehfest mit dem Innenrotor oder dem Außenrotor verbunden. Dabei kann jeder Seitendeckel einteilig mit dem mit die sem verbundenen Bauteil ausgeführt oder separat gefertigt und nachträglich mittels form-, kraft-, reib- oder stoffschlüssigen Verbindungsmethoden, beispielsweise mittels Schraubverbindungen, mit diesem verbunden sein. Die Seitendeckel sind derart ausgebildet und angeordnet, dass diese im Zusammenwirken mit dem Innenrotor und dem Außenrotor die Ausnehmungen, mit Ausnahme von Druckmittelleitungen zur Druckmittelzufuhr bzw. -abfuhr, druckdicht begrenzen.

Jeder der Flügel erstreckt sich in eine der Ausnehmungen, wobei die radial äußere Fläche jedes Flügels einer Innenmantelfläche des Gehäuseelements unmittelbar benachbart gegenübersteht. Jeder Flügel teilt die korrespondierende Ausnehmung in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern.

Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein den Abstand zwischen den beiden Flächen derart gering auszuführen, dass ein eine Dichtwirkung zwischen den beiden Druckkammern hervorrufender Dichtspalt entsteht. Zusätzlich kann an der radial äußeren Fläche des Flügels ein Dichtelement vorgesehen werden, welches die Leckage über den Dichtspalt verringert und somit den Wirkungsgrad der Vorrichtung erhöht.

Alternativ kann der Abstand zwischen den Flügel und der Innenmantelfläche des Gehäuseelements größer ausgeführt sein und die Dichtwirkung nur mittels eines Dichtelements erreicht werden.

Sind die Seitendeckel drehfest mit dem Außenrotor verbunden sind weitere Dichtsplate zwischen gegeneinander wirkenden Druckkammern, zwischen den axialen Seitenflächen der Flügel und den korrespondierenden Seitendeckeln, ausgebildet.

Die Abdichtung benachbarter Ausnehmungen erfolgt durch Dichtspalte zwischen radial innen liegenden Flächen der Backen und der Außenmantelfläche dem Nebenteil des Innenrotors. Im Falle von drehfest mit dem Innenrotor verbundenen Seitendeckeln entstehen weiter Dichtspalte zwischen den axialen Seitenflächen der Backen und den Seitendeckeln.

Die vorbeschriebenen Dichtspalte sollen interne Leckage, d.h. Leckage zwischen benachbarten Druckkammern, minimieren.

Ein weiterer Dichspalt liegt im Falle drehfest mit dem Außenrotor verbundener Seitendeckel zwischen dem Nabenteil des Innenrotors und den Seitendeckeln, bzw. im Falle drehfest mit dem Innenrotor verbundener Seitendeckel zwischen dem Gehäuseelement und den Seitendeckeln. In diesem Fall handelt es sich um Dichtspalte, die externe Leckage, d.h. Leckage aus der Vorrichtung heraus, verhindern sollen.

An jeweils einer der Flächen der vorbeschriebenen Dichtspalte sind in der erfindungsgemäßen Ausführungsform Nuten angeordnet, welche im Wesentlichen senkrecht zum Leckagestrom verlaufen. In diesen Nuten sind Dichtelemente angeordnet, die vorzugsweise entlang der gesamten Strecke der Nut verlaufen. Diese Dichtelemente sind in einer Ebene senkrecht zu den Nuten mit einer geschlossenen Umfangsfläche ausgebildet, wobei die Dichtelemente in diesen Ebenen federelastisch, d.h. reversibel deformierbar, ausgeführt sind. Dabei sind die Abmessungen der Dichtelemente derart gewählt, dass diese im montierten Zustand mit zumindest einer Wandung der Nut im Linienkontakt stehen, des Weiteren aus der Nut herausragen und einen Linienkontakt mit der der Nut gegenüberstehenden Fläche bilden. Vorzugsweise sind die Abmessungen derart gewählt, dass das flexible Dichtelement unter leichter Vorspannung zwischen den beiden Linienkontakten steht. Unter Linienkontakt ist in diesem Kontext auch ein leicht flächiger Kontaktbereich zu verstehen, welcher wegen der Flexibilität des Dichtelements entsteht.

Ein Vorteil dieser Dichtelemente erwächst daraus, dass das sonst benötigte Federelement, welches die im Stand der Technik beschriebenen Dichtleisten in Richtung der Gegenfläche drängt, intrinsisch an diesem realisiert ist, wodurch die Montage erheblich vereinfacht wird. Auf extra auszubildende Federtaschen kann verzichtet werden und die Anzahl der Bauteile wird von zwei auf eins pro Dichtstelle reduziert.

Des Weiteren liegt das Dichtelement funktionssicher sowohl an einer Wandung des Nutgrundes als auch an der Gegenfläche an, wodurch Leckageströme über den Nutgrund entfallen. Ebenso wird in einer Position des Flügels zwischen den zwei die Ausnehmung begrenzenden Backen ein hochfrequentes Schwingen des Dichtelements verhindert, wodurch Leckage, Geräuschentwicklung und ein Klemmen des Dichtelements vermieden wird.

Durch die mit Übermaß ausgebildeten, mit integrierter Federfunktion versehenen Dichtelemente wird eine kontinuierliche Vorspannung zwischen der Flä che, dem Dichtelement und der Gegenfläche erreicht, wodurch der Innenrotor ständig eine Zentrierung zum Außenrotor erfährt. Dadurch werden die Spalthöhen gegenüberliegender Dichtspalte einander angeglichen, wodurch maximal auftretenden Spalthöhen und damit die Leckage minimiert werden.

Neben der Anordnung eines Dichtelements innerhalb einer Nut an einer Dichtfläche, können auch mehrere hintereinander liegende Nuten ausgebildet sein, in denen jeweils ein Dichtelement aufgenommen ist.

In einer Konkretisierung der Erfindung ist das Dichtelement in einer im Wesentlichen axial verlaufenden Nut angeordnet, die an einer radial außen liegenden Begrenzungsfläche zumindest eines Flügels ausgebildet ist, wobei das Dichtelement gleichzeitig am Außenrotor anliegt. Dadurch werden Leckageströme zwischen gegeneinander wirkende Druckkammern einer Ausnehmung entlang der Lagerstelle des Gehäuseelements auf dem Flügel unterbunden. Zusätzlich wird eine radiale Zentrierung des Innenrotors relativ zum Außenrotor erreicht.

In einer weiteren Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtelement in einer im Wesentlichen axial verlaufenden Nut anzuordnen, die an einer radial innen liegenden Begrenzungsfläche zumindest eines Backens ausgebildet ist, wobei das Dichtelement gleichzeitig am Innenrotor anliegt. Dadurch werden Leckageströme zwischen benachbarten Druckkammern benachbarter Ausnehmungen entlang der Lagerstelle des Backens auf dem Nabenteil des Innenrotors unterbunden. Zusätzlich wird eine radiale Zentrierung des Innenrotors relativ zum Außenrotor erreicht.

In einer weiteren Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtelement in einer im Wesentlichen radial verlaufenden Nut angeordnet ist, die an einer axialen Seitenfläche mindestens eines Flügels oder mindestens eines Backens ausgebildet ist, wobei das Dichtelement gleichzeitig an einem der Seitendeckel anliegt. Dadurch werden Leckageströme zwischen gegeneinander wirkenden Druckkammern bzw. benachbarten Druckkammern benachbarter Ausnehmungen entlang der axialen Seitenflächen der Flügel bzw. Ba cken unterbunden. Zusätzlich erfährt der Innenrotor eine axiale Zentrierung relativ zum Außenrotor.

In einer weiteren Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtelement in einer im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Nut angeordnet ist, die an einer axialen Seitenfläche des Innenrotors ausgebildet ist, wobei das Dichtelement gleichzeitig an einem der Seitendeckel anliegt. Die Nuten sind bevorzugt als Ringnuten ausgeführt, in denen endlose, ringförmige Dichtelemente aufgenommen sind. Dadurch werden Leckageströme von den Druckkammern zum äußeren der Vorrichtung, zwischen den Seitendeckeln und dem Nabenteil, unterbunden. Zusätzlich erfährt der Innenrotor eine axiale Zentrierung relativ zum Außenrotor.

In einer Alternativen Ausbildung, in der die Seitendeckel drehfest mit dem Innenrotor verbunden sind, kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement in einer im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Nut angeordnet ist, die an einer axialen Seitenfläche des Außenrotors ausgebildet ist, und gleichzeitig an einem der Seitendeckel anliegt.

In einer weiteren Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtelement in einer Endlosnut angeordnet ist, die an einer axialen Seitenfläche des Innenrotors ausgebildet ist, wobei das Dichtelement gleichzeitig an einem der Seitendeckel anliegt, wobei die Endlosnut im Bereich zwischen den Flügeln im Wesentlichen in Umfangsrichtung verläuft und im Bereich der Flügel im Wesentlichen radial verlaufende Bereiche aufweist, die sich in den Bereich der Flügel erstrecken. Diese Ausführungsform vereint die Vorteile der Ausführungsformen in denen die Dichtelemente in einem Flügel angeordnet sind und in denen die Dichtelemente in einer ringförmigen Nut in dem Nabenteil aufgenommen sind. Die Dichtelemente und die diese aufnehmenden Nuten erstrecken sich zwischen den Flügeln an einer Seitenfläche des Nabenteils und verhindern so einen Leckagestrom zwischen den Druckkammern und dem Äußeren der Vorrichtung. Im Bereich der Flügel erstrecken sich die Nuten und das Dichtelement an der Seitenfläche des Flügels u-förmig in radialer Richtung und unterbinden einen Leckagestrom zwischen den Druckkammern entlang des Dichtspalts zwischen den Seitenflächen des Flügels und den Seitendeckeln.

Das Dichtelement kann in der federelastischen Ebene kreisförmig, ellipsenförmig oder n-eckig mit n > 2 ausgebildet sein. Durch derartig ausgebildete Dichtelemente wird eine durch hochfrequentes Kippen des Dichtelements hervorgerufene Leckage verhindert, Verschleiß und Geräuschentwicklung auf Grund der Kippbewegungen minimiert. Dies trifft besonders für den Fall zylindrischer Dichtelemente (kreisförmiger Querschnitt) zu, die in den Backen und Flügeln verbaut sind. Diese Dichtelemente können während der Verdrehung des Innenrotors zum Außenrotor mitdrehen und damit eine tragende Funktion erfüllen. Durch eine derartige Ausführung der Dichtelemente wird die Zuführung während der Montage erleichtert, was in Kombination mit der einteiligen Ausführung der Dichtelemente und Federelemente zu erheblich reduzierten Montagekosten führt.

In einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Außenrotor, einem Innenrotor und zwei Seitendeckeln, wobei ein Innendurchmesser des Außenrotors im Wesentlichen einem Außendurchmesser des Innenrotors angepasst ist, wobei an einer Innenmantelfläche des Außenrotors Ausnehmungen vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung durch Backen voneinander getrennt sind, und in axialer Richtung druckdicht von den Seitendeckeln begrenzt werden, wobei an einer Außenmantelfläche des Innenrotors radial nach außen ragende Flügel vorgesehen sind, wobei jeder der Flügel in eine der Ausnehmungen eingreift und diese in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern teilt, wobei am radial äußeren Ende zumindest eines Flügels und/oder dem radial inneren Ende zumindest eines Backes mindestens eine axial verlaufende Nut ausgebildet ist, in der ein Dichtelement angeordnet ist, wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass das Dichtelement in einer Ebenen senkrecht zu einer axialen Längsachse der Nut mit einer geschlossenen Außenmantelfläche ausgebildet und in dieser Ebene federelastisch ausgeführt ist.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement als zylindrischer Körper ausgeführt und derart angeordnet ist, dass dessen Zylinderachse parallel zur Längsachse der Nut angeordnet ist.

Weiterhin ist vorgesehen, dass Dichtelement im montierten Zustand in radialer Richtung aus der Nut herausragt.

Durch diese Ausführungsform werden wie in der ersten Ausführungsform Leckageströme zwischen benachbarten Druckkammern unterbunden, wobei die Nachteile der im Stand der Technik beschriebenen Vorrichtungen vermieden werden.

In den verschiedenen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement aus einem Kunststoff besteht. Dabei kann beispielsweise ein Polymerwerkstoff verwendet werden. Kunststoffe bieten den Vorteil geringen Gewichts und einfacher Bearbeitung.

Alternativ wird vorgeschlagen, das Dichtelement aus Stahl herzustellen. Dabei kann beispielsweise ein Federstahl verwendet werden.

Neben einer massiven Ausführung des Dichtelements ist auch eine Ausführungsform denkbar, in der das Dichtelement in der federelastischen Ebene hohl ausgebildet ist. In diesem Fall wird das Gewicht der Vorrichtung weiter reduziert und die Federkonstante ist über einen weiten Bereich einfach einstellbar. Zur Herstellung der Dichtelemente sind beispielsweise Fertigungsmethoden, wie Fräsen, Warm- oder Kaltziehen denkbar. Die Dichtelemente können anschließend gehärtet oder geschliffen werden.

In einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Außenrotor, einem Innenrotor und zwei Seitendeckeln, wobei der Außenrotor relativ zum Innenrotor mittels einer hydraulischen Stelleinrichtung verdrehbar angeordnet ist und jeder der Seitendeckel mit einem der beiden Rotoren drehfest verbunden ist, wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass an zumindest einer Dichtfläche zweier zueinander verdrehbarer Bauteile eine Nut ausgebildet ist, in dem ein rohrförmiges oder zumindest rohrähnliches Dichtelement angeordnet ist, welches an zumindest einer Fläche der Nut und einer Gegenfläche des zu dem die Nut aufweisenden Bauteils verdrehbaren Bauteils anliegt.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement entlang jeder Ebene, die senkrecht zu der Tangente an die Nut steht, federelastisch ausgeführt ist. Vorzugsweise besteht das Dichtelement aus Stahl bzw. Federstahl.

Durch diese Ausführungsform werden wie in den ersten Ausführungsformen Leckageströme zwischen benachbarten Druckkammern unterbunden, wobei die Nachteile der im Stand der Technik beschriebenen Vorrichtungen vermieden werden.

Kurze Beschreibung der Figuren
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,
1a eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Draufsicht,
1b die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 1a im Längsschnitt entlang der Linie IB-IB,
2 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt,
3 die erfindungsgemäße Vorrichtung nach 2 in einer Draufsicht auf die Ebene III-III,
3a eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 2 in einer Draufsicht auf die Ebene III-III,
3b eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 2 in einer Draufsicht auf die Ebene III-III,
4 Einzelheit Z aus 3,
4a Einzelheit Y aus 4.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist eine Brennkraftmaschine 100 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 101 sitzender Kolben 102 in einem Zylinder 103 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 101 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 104 bzw. 105 mit einer Einlassnockenwelle 106 bzw. Auslassnockenwelle 107 in Verbindung, wobei eine erste und eine zweite Vorrichtung 1 für eine Relativdrehung zwischen Kurbelwelle 101 und Nockenwellen 106, 107 sorgen können. Nocken 108, 109 der Nockenwellen 106, 107 betätigen ein Einlassgaswechselventil 110 bzw. das Auslassgaswechselventil 111.
In den 1a und 1b ist eine Vorrichtung 1 zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen 110, 111 einer Brennkraftmaschine 100 dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist einen Innenrotor 3 und einen Außenrotor 4 auf, wobei die Phasenlage der beiden Bauteile relativ zueinander mittels einer hydraulischen Stellvorrichtung 1a zwischen zwei Endpositionen eingestellt werden kann.
Der Innendurchmesser des Außenrotors 4 ist dem Außendurchmesser des Innenrotors 3 angepasst. Der Innenrotor 3 ist innerhalb des Außenrotors 4 angeordnet.
Über eine nicht dargestellte Kette wird eine Wirkverbindung zwischen einer Kurbelwelle 101 der Brennkraftmaschine 100 und einem als Kettenrad ausgeführten Antriebsrad 20 hergestellt, das drehfest mit dem Außenrotor 4 verbunden ist und dessen Körper gleichzeitig einen ersten Seitendeckel 5 bildet. Die hydraulische Stellvorrichtung 1a stellt eine relative Drehstellung zwischen Au ßenrotor 4 und Innenrotor 3 her. Der Innenrotor 3 ist über eine Zentralschraube 21 drehfest mit einer Nockenwelle 2 der Brennkraftmaschine 100 verschraubt. Durch die Einstellung der Phasenlage des Innenrotors 3 relativ zum Außenrotor 4 stellt die hydraulische Stellvorrichtung 1a also eine relative Drehstellung zwischen der Nockenwelle 2 und einer Kurbelwelle 101 her. Der Versteller 1 rotiert um die Drehachse 19.
Der Außenrotor 4 weist im Ausführungsbeispiel fünf eingearbeitete Ausnehmungen 7a auf, die durch Backen 7b, die sich von einer Innenmantelfläche eines Gehäuseelements 7c radial nach innen erstrecken, voneinander getrennt werden und Hydraulikkammern 7 bilden. Diese werden einerseits durch den Seitendeckel 5 und andererseits durch einen zweiten Seitendeckel 6 begrenzt.
In ein Nabenteil 3b des Innenrotors 3 sind im Ausführungsbeispiel fünf Flügelnuten 8a eingearbeitet, die sich radial und entlang der axialen Richtung a erstrecken. In jede Flügelnut 8a ist ein Flügel 3a eingesteckt. Jeder Flügel 3a erstreckt sich in seinem montierten Zustand radial bis an die, durch das Gehäuseelement 7c gebildete, äußere radiale Begrenzung der Hydraulikkammer 7. Dadurch wird jede Hydraulikkammer 7 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 10, 11 unterteilt, die jeweils – was nicht näher dargestellt ist – mit Hydraulikleitungen in Verbindung stehen, über die Druckmittel in die Druckkammern 10, 11 eingeleitet werden kann. In axiale Richtung a betrachtet, erstreckt sich jeder Flügel 3a über eine Breite b, die der Breite des Außenrotors 4 entspricht (s. 1b).
Damit der Flügel 3a dicht an der äußeren radialen Begrenzungsfläche der Hydraulikkammer 7 anliegt, ist im Bereich des Flügelnutgrundes 12a ein Federelement angeordnet, welches gleichzeitig als Dichtelement 9 ausgebildet ist. Des Weiteren ist an der radial außen liegenden Fläche jedes Flügels 3a eine axial verlaufende Nut 8 ausgebildet, in der ein weiters Dichtelement 9 angeordnet ist.
Dabei können die Dichtelemente 9 alternativ oder gemeinsam vorgesehen sein. Der Einsatz der Dichtelemente 9 verhindert Leckagefluss zwischen zwei gegeneinander wirkenden Druckkammern 10, 11 über den Flügelnutgrund 12a und entlang des Dichtspalts 14 zwischen der radial äußeren Fläche der Flügel 3a und dem Außenrotor 4.
Der Außenrotor 4 ist mittels an den Backen 7b ausgebildeten Lagerflächen 24 drehbar zum Innenrotor 3 auf diesem gelagert. Um Leckageverluste zwischen benachbarten Druckkammern 10, 11 angrenzender Hydraulikkammern 7 durch Ölfluss entlang eines Dichtspalts 14 im Bereich der Lagerflächen 24 zu verhindern, ist an dem Außenrotor 4 im Bereich der Lagerflächen 24 jeweils eine im Wesentlichen axial verlaufende Nut 8 ausgebildet in der ein Dichtelement 9 angeordnet ist. Das Dichtelement 9 ist mit einem definierten Übermaß zur Nut 8 ausgebildet und liegt gleichzeitig am Nutgrund 12 der Nut 8 und der Gegenfläche des Nabenteils 3b an. Um Leckageströme über den Nutgrund 12 von der einen Druckkammer 10, 11 zu der anderen Druckkammer 10, 11 zu verhindern, ist das Dichtelement 9 gleichzeitig als Federelement ausgebildet.
Die lateralen Abmessungen des Dichtelements 9 in einem Schnitt senkrecht zur Drehachse 19 sind entlang der Achsrichtung a im Wesentlichen konstant. Die axiale Erstreckung des Dichtelements 9 entspricht der Breite b des Außenrotors 4.
Die 2 und 3 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Wie in der ersten Ausführungsform aus den 1a und 1b sind an der radial innenliegenden Begrenzungsfläche des Außenrotors 4 Ausnehmungen 7a ausgebildet, welche durch radial nach innen ragende Backen 7b voneinander getrennt sind. Die Ausnehmungen 7a werden von Seitendeckeln 5, 6 und dem Innenrotor 3 druckdicht verschlossen und bilden somit Hydraulikkammern 7. In jede der Hydraulikkammern 7 ragt jeweils ein Flügel 3a des Innenrotors 3, wodurch die Hydraulikkammer 7 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 10, 11 geteilt wird. Durch selektive Beaufschlagung einer Gruppe der Druckkammern 10, 11 oder beider Gruppen kann die Phasenlage des Innenrotors 3 zum Außenrotor 4 verändert oder gehalten werden. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform, welche in den 1a und 1b dargestellt ist, sind hier das Nabenteil 3b und die Flügel 3a einteilig ausgeführt.
Um Leckageströme zwischen den Druckkammern 10, 11 einer Hydraulikkammer 7 gering zu halten, ist an jedem Flügel 3a an dessen radial außen liegenden Flächen eine radial und im Wesentlichen axial verlaufende Nut 8 ausgebildet, in der ein Dichtelement 9 angeordnet ist. Die Dichtelemente 9 sind gleichzeitig als Federelemente ausgeführt.
Ebenso kann vorgesehen sein, wie in den 2 und 3 dargestellt, im Bereich der Lagerfläche 24 der Backen 7b des Außenrotors 4 jeweils eine oder gegebenenfalls mehrere Nuten 8 vorzusehen, in denen Dichtelemente 9 angeordnet sind.
Die 3a zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, die im Wesentlichen identisch zu der in 3 dargestellten Ausführungsform ist. Zusätzlich zu den in den vorhergehenden Ausführungsformen beschriebenen Dichtelementen 9 sind in dieser Ausführungsform weitere Dichtelemente 9 angeordnet.
Zum einen sind an den Seitenflächen der Flügel 3a im Wesentlichen radial verlaufende Nuten 8 ausgebildet, in denen jeweils ein Dichtelement 9 angeordnet ist. Dadurch wird ein Leckagestrom zwischen gegeneinander wirkenden Druckkammern 10, 11 entlang eines Dichtspaltes 14 zwischen den axialen Seitenflächen der Flügel 3a und den Seitendeckeln 5, 6, die drehfest mit dem Außenrotor 4 verbunden sind unterbunden. Im Ausführungsformen, in denen die Seitendeckel 5, 6 drehfest mit dem Innenrotor 3 verbunden sind, ist natürlich eine analoge Ausbildung der Nuten 8 und eine Anordnung der Dichtelemente 9 in den Backen 7b vorzunehmen.
Des Weiteren sind an dem Nabenteil 3b mehrere ringförmige, in Umfangsrichtung umlaufende Nuten 8, ausgebildet, in denen jeweils ein der Form der Nut 8 angepasstes Dichtelement 9 angeordnet ist. Die Dichtelemente 9 unterbinden einen Leckagefluss zwischen dem Inneren der Vorrichtung 1 (den Hydraulikkammern 7) und dem Äußeren der Vorrichtung 1. Zu diesem Zweck sind die Dichtelemente 9 vorzugsweise als endlose, ringförmige Dichtelemente 9 ausgebildet.
Die 4 und 4a zeigen exemplarisch die vorgeschlagenen Dichtelemente 9 in vergrößerten Darstellungen. Wie in den Figuren deutlich zu erkennen ist, handelt es sich um zylindrische Köper, die in den Nuten 8 angeordnet sind. Dabei sind Abmessungen der Dichtelemente 9 in einer Ebene senkrecht zu deren Längsachse derart ausgeführt, dass diese aus den Nuten 8 herausragen.
Die Dichtelemente 9 liegen sowohl an dem Nutgrund 12 der Nuten 8 als auch an einer Gegenfläche des die Nut 8 aufweisenden Bauteils gegenüberliegenden Bauteils, in diesem Fall dem Außenrotor 4, an. Dabei werden an beiden Berührungsstellen Linienkontakte ausgebildet, wodurch ein Leckagefluss entlang des Dichtspalts 14 unterbunden wird.
Die Dichtelemente 9 sind in der Ebene senkrecht zu den Linienkontakten mit einem Übermaß und in dieser Ebene federelastisch ausgebildet. Dadurch wird erreicht, dass die Dichtelemente 9 jederzeit funktionssicher den Kontakt zu den Dichtflächen halten. Zusätzlich erfährt der Innenrotor 3 so eine Zentrierung zum Außenrotor 4, wodurch alle gleichartigen Dichtspalte 14 annähernd die gleiche Höhe aufweisen. Somit wird die maximal auftretende Dichtspalthöhe abgesenkt, was zusätzlich zur Leckageminimierung beiträgt. Der Linienkontakt ist dabei nicht im mathematischen Sinne zu verstehen, dieser kann auf Grund der Federwirkung des Dichtelements 9 flächig ausgeführt sein.
Derartige Dichtelemente 9 können während eines Verstellvorgangs abrollen, wobei diese jederzeit den Linienkontakt mit dem Nutgrund 12 der Nuten 8 halten. Dadurch wird ein Leckagefluss über den Nutgrund 12 verhindert.
Während Betriebsphasen in denen der Innenrotor 3 relativ zum Außenrotor 4 in einer mittleren Phasenlage gehalten wird und Reaktionsmomente der Nockenwelle 2 die Vorrichtung 1 zu hochfrequenten Schwingungen anregen, entstehen auf Grund der Form der Dichtelemente 9 und deren Federfunktion nicht die Probleme, die bei den Vorrichtungen im Stand der Technik bestehen. Die Dichtelemente 9 verkippen nicht, wodurch keine Leckage über den Nutgrund 12 auftritt, die Gefahr des Verklemmens nicht besteht und die Geräuschentwicklung minimiert wird.
Die an den axialen Seitenflächen des Innenrotors 3 oder Außenrotor 4 angeordneten Dichtelemente 9 erfüllen neben der Dichtfunktion, auf Grund derer Federwirkung auch eine axiale Zentrierung des Innenrotors 3 zum Außenrotor 4. Bei den gebogenen Dichtelementen 9 durchtritt die Tangente, an die Nut 8 die federelastischen Ebenen im rechten Winkel.
Des Weiteren wird die Montage der Vorrichtung 1 mit derartigen Dichtelemente 9 durch deren erleichterte Zuführung erheblich vereinfacht.
Neben der dargestellten Ausführungsform der Dichtelemente 9 mit einer kreisrunden Grundfläche, sind auch elliptische oder mehreckige Ausführungsformen denkbar. Ebenso sind massiv ausgebildete Dichtelemente 9 denkbar. Als Material bieten sich beispielsweise Kunststoff, beispielsweise ein Polymerwerkstoff, Stahl oder Federstahl an. Hohl ausgebildete Dichtelemente 9 können zusätzlich, zur Erhöhung der Stabilität oder der Federkonstante, mit einem geeigneten, vorzugsweise flexiblen Material befüllt werden.
Die Nuten 8 in denen die Dichtelemente 9 angeordnet sind können in einer Ebene senkrecht zur Längsachse beispielsweise kreisförmig, elliptisch, trapezförmig, 3-, 4- oder n-eckig, mit n > 4, ausgeführt sein.
3b zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Im Unterschied zu der in 3a dargestellten Ausführungsform sind die an den Flügeln 3a und an dem Nabenteil 3b ausgebildeten Nuten 8 ebenso, wie die darin angeordneten Dichtelemente 9 einteilig ausgebildet. Im Bereich der Flügel 3a verlaufen die ansonsten ringförmig ausgebildeten Nuten 8 und Dichtelemente 9 meanderförmig in der Bereich der Flügel 3a hinein, wodurch die Dichtwirkung nochmals verbessert werden kann.

1: Vorrichtung
1a: Stellvorrichtung
2: Nockenwelle
3: Innenrotor
3a: Flügel
3b: Nabenteil
4: Außenrotor
5: erster Seitendeckel
6: zweite Seitendeckel
7: Hydraulikkammer
7a: Ausnehmung
7b: Backe
7c: Gehäuseelement
8: Nut
8a: Flügelnut
9: Dichtelement
10: erste Druckkammer
11: zweite Druckkammer
12: Nutgrund
12a: Flügelnutgrund
14: Dichtspalt
19: Drehachse
20: Antriebsrad
21: Zentralschraube
24: Lagerfläche
100: Brennkraftmaschine
101: Kurbelwelle
102: Kolben
103: Zylinder
104: Zugmitteltrieb
105: Zugmitteltrieb
106: Einlassnockenwelle
107: Auslassnockenwelle
108: Nocken
109: Nocken
110: Einlassgaswechselventil
111: Auslassgaswechselventil
b: Breite des Flügels bzw. des Nutgrunds

Claims

Vorrichtung (1) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (110, 111) einer Brennkraftmaschine (100) mit – einem Außenrotor (4), einem Innenrotor (3) und zwei Seitendeckeln (5, 6), – wobei ein Innendurchmesser des Außenrotors (4) im Wesentlichen einem Außendurchmesser des Innenrotors (3) angepasst und der Innenrotor (3) radial innerhalb des Außenrotors (4) angeordnet ist, – wobei jeder der Seitendeckel (5, 6) an einer axialen Seitenfläche des Innenrotors (3) und des Außenrotors (4) angeordnet ist, – wobei an einer Innenmantelfläche des Außenrotors (4) Ausnehmungen (7a) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung durch Backen (7b) voneinander getrennt sind und von dem Innenrotor (3), dem Außenrotor (4) und den Seitendeckeln (5, 6) druckdicht begrenzt werden, – wobei an einer Außenmantelfläche des Innenrotors (3) radial nach außen ragende Flügel (3a) vorgesehen sind, – wobei jeder der Flügel (3a) in eine der Ausnehmungen (7a) eingreift und diese in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern (10, 11) teilt, – wobei zumindest an einer Fläche des Innenrotors (3) oder des Außenrotors (4) oder eines der Seitendeckel (5, 6), die bewegbar zu einer Gegenfläche eines der anderen Bauteile angeordnet ist, mindestens eine Nut (8) vorgesehen ist, in der ein Dichtelement (9) aufgenommen ist, – wobei das Dichtelement (9) sowohl an einer Fläche innerhalb der Nut (8) als auch an der Gegenfläche anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass – das Dichtelement (9) in einer Ebene senkrecht zu einer zwischen dem Dichtelement (9) und der Gegenfläche ausgebildeten Dichtlinie eine geschlossene Außenmantelfläche aufweist und in dieser Ebene federelastisch ausgeführt ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) in einer im Wesentlichen axial verlaufenden Nut (8) angeordnet ist, die an einer radial außen liegenden Begrenzungsfläche zumindest eines Flügels (3a) ausgebildet ist, wobei das Dichtelement (9) gleichzeitig am Außenrotor (4) anliegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) in einer im Wesentlichen axial verlaufenden Nut (8) angeordnet ist, die an einer radial innen liegenden Begrenzungsfläche zumindest eines Backens (7b) ausgebildet ist, wobei das Dichtelement (9) gleichzeitig am Innenrotor (3) anliegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) in einer im Wesentlichen radial verlaufenden Nut (8) angeordnet ist, die an einer axialen Seitenfläche mindestens eines Flügels (3a) oder mindestens eines Backens (7b) ausgebildet ist, wobei das Dichtelement (9) gleichzeitig an einem der Seitendeckel (5, 6) anliegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) in einer im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Nut (8) angeordnet ist, die an einer axialen Seitenfläche des Innenrotors (3) ausgebildet ist, wobei das Dichtelement (9) gleichzeitig an einem der Seitendeckel (5, 6) anliegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) in einer Endlosnut (8) angeordnet ist, die an einer axialen Seitenfläche des Innenrotors (3) ausgebildet ist, wobei das Dichtelement (9) gleichzeitig an einem der Seitendeckel (5, 6) anliegt, wobei die Endlosnut (8) im Bereich zwischen den Flügeln (3a) im Wesentlichen in Umfangsrichtung verläuft und im Bereich der Flügel (3a) im Wesentlichen radial verlaufende Bereiche aufweist, die sich in den Bereich der Flügel (3a) erstrecken.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) in der federelastischen Ebene kreisförmig, ellipsenförmig oder n-eckig mit n > 2 ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (110, 111) einer Brennkraftmaschine (100) mit – einem Außenrotor (4), einem Innenrotor (3) und zwei Seitendeckeln (5, 6), – wobei ein Innendurchmesser des Außenrotors (4) im Wesentlichen einem Außendurchmesser des Innenrotors (3) angepasst ist, – wobei an einer Innenmantelfläche des Außenrotors (4) Ausnehmungen (7a) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung durch Backen (7b) voneinander getrennt sind, und in axialer Richtung druckdicht von den Seitendeckeln (5, 6) begrenzt werden, – wobei an einer Außenmantelfläche des Innenrotors (3) radial nach außen ragende Flügel (3a) vorgesehen sind, – wobei jeder der Flügel (3a) in eine der Ausnehmungen (7a) eingreift und diese in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern (10, 11) teilt, – wobei am radial äußeren Ende zumindest eines Flügels (3a) und/oder dem radial inneren Ende zumindest eines Backes mindestens eine axial verlaufende Nut ausgebildet ist, in der ein Dichtelement (9) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Dichtelement (9) in einer Ebenen senkrecht zu einer axialen Längsachse der Nut (8) mit einer geschlossenen Außenmantelfläche ausgebildet und in dieser Ebene federelastisch ausgeführt ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) als zylindrischer Körper ausgeführt und derart angeordnet ist, dass dessen Zylinderachse parallel zur Längsachse der Nut (8) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtelement (9) im montierten Zustand in radialer Richtung aus der Nut (8) herausragt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) aus einem Kunststoff besteht.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) aus einem Polymerwerkstoff besteht.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) in der federelastischen Ebene massiv ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) in der federelastischen Ebene hohl ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) aus Stahl besteht.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) aus einem Federstahl besteht.
Vorrichtung (1) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (110, 111) einer Brennkraftmaschine (100) mit – einem Außenrotor (4), einem Innenrotor (3) und zwei Seitendeckeln (5, 6), – wobei der Außenrotor (4) relativ zum Innenrotor (3) mittels einer hydraulischen Stelleinrichtung verdrehbar angeordnet ist und – jeder der Seitendeckel (5, 6) mit einem der beiden Rotoren (3, 4) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – an zumindest einer Dichtfläche zweier zueinander verdrehbarer Bauteile eine Nut (8) ausgebildet ist, in dem ein rohrförmiges oder zumindest rohrähnliches Dichtelement (9) angeordnet ist, welches an zumindest einer Fläche der Nut (8) und einer Gegenfläche des zu dem die Nut (8) aufweisenden Bauteils verdrehbaren Bauteils anliegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) entlang jeder Ebene, die senkrecht zu der Tangente an die Nut (8) steht, federelastisch ausgeführt ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) aus Stahl besteht.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) aus einem Federstahl besteht.