DE102010009393A1

DE102010009393A1 - Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010009393A1
Application number: DE201010009393
Authority: DE
Inventors: Jürgen Weber; Rainer Ottersbach
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-09-01
Also published as: WO2011104054A3; CN102782263B; US8978607B2; EP2539555B1; CN102782263A; WO2011104054A2; EP2539555A2; US20130047943A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (11) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Antriebselement (13), das in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) bringbar ist, einem Abtriebselement (14), das in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle (6, 7) der Brennkraftmaschine (1) bringbar und schwenkbar zu dem Antriebselement (13) angeordnet ist, und mindestens einem Seitendeckel (15), der an einer axialen Seitenfläche des Abtriebselements (14) oder des Antriebselements (13) angeordnet und drehfest mit dem Antriebselement (13) oder dem Abtriebselement (14) verbunden ist und einen scheibenförmigen Abschnitt (33) aufweist, wobei der scheibenförmige Abschnitt (33) eine zu dem An- oder dem Abtriebselement (13, 14) offene Kulissenvertiefung (36c) aufweist, in der ein Anschlagelement (40) angeordnet ist, und wobei die Kulissenvertiefung (36c) und das Anschlagselement (40) eine Kulisse ausbilden, in die ein Verriegelungselement (38) eingreifen kann.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebselement, das in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bringbar ist, einem Abtriebselement, das in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine bringbar und schwenkbar zu dem Antriebselement angeordnet ist, und mindestens einem Seitendeckel, der an einer axialen Seitenfläche des Abtriebselements oder des Antriebselements angeordnet und drehfest mit dem Antriebselement oder dem Abtriebselement verbunden ist und einen scheibenförmigen Abschnitt aufweist, wobei der scheibenförmige Abschnitt eine zu dem An- oder dem Abtriebselement offene Kulissenvertiefung aufweist, in der ein Anschlagelement angeordnet ist, und wobei die Kulissenvertiefung und das Anschlagselement eine Kulisse ausbilden, in die ein Verriegelungselement eingreifen kann.
Hintergrund der Erfindung
In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel einstellen zu können. Die Vorrichtung ist in einen Antriebsstrang integriert, über welchen Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein. Darüber hinaus ist die Vorrichtung drehfest mit einer Nockenwelle verbunden und kann beispielsweise eine oder mehrere Druckkammern aufweisen, mittels derer die Phasenrelation zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle durch Druckmittelbeaufschlagung gezielt verändert werden kann.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2006 020 314 A1 bekannt. Die Vorrichtung weist ein Antriebselement, ein Abtriebselement und zwei Seitendeckel auf, wobei das Antriebselement in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle steht und das Abtriebselement drehfest an einer Nockenwelle befestigt ist. Das Abtriebselement ist in einem definierten Winkelintervall schwenkbar zu dem Antriebselement angeordnet. Das Antriebselement, das Abtriebselement und die Seitendeckel begrenzen mehrere Druckräume, die von Flügeln in gegeneinander wirkende Druckkammern geteilt werden. Die Druckkammern bilden einen hydraulischen Stellantrieb aus, mittels dem die Phasenlage zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement variabel eingestellt werden kann. Die Seitendeckel sind an den axialen Seitenflächen des Abtriebselements und des Antriebselements angeordnet und mittels Schrauben drehfest mit dem Antriebselement verbunden. Zur Druckmittelversorgung der Druckkammern sind Bohrungen in das Abtriebselement eingebracht, die ausgehend von einer zentralen Öffnung des Abtriebselements in radialer Richtung verlaufen und in die Druckkammern münden.
Die Vorrichtung weist einen Verriegelungsmechanismus auf, der eine Kulisse und ein federbeaufschlagtes Verriegelungselement umfasst. Die Kulisse wird durch eine Vertiefung in dem als massives Gussteil ausgebildeten Seitendeckel und ein in der Vertiefung angeordnetes, gehärtetes Einlegeelement gebildet. Um einen bündigen Abschluss zwischen der axiale Seitenfläche des Seitendeckels und dem Einlegeelement zu gewährleisten muss die Vertiefung spanend nachbearbeitet werden. Das Verriegelungselement ist innerhalb einer Aufnahme, die innerhalb des Abtriebselements ausgebildet ist, axial verschiebbar angeordnet. Stehen sich die Kulisse und das Verriegelungselement in axialer Richtung gegenüber, so kann das Verriegelungselement in die Kulisse eingreifen und das Abtriebselement mechanisch mit dem Antriebselement koppeln. Zum Lösen der Verriegelung wird der Kulisse Druckmittel zugeführt, das das Verriegelungselement in die Aufnahme zurückdrängt. Das Einlegeelement stellt eine Anschlagfläche für das Verriegelungselement bereit, so dass lediglich das Einlegelement eine hohe Festigkeit aufweisen muss und der Seitendeckel aus kostengünstigeren Materialien gefertigt werden kann. Die Krafteinleitung von dem Einlegeelement auf den Seitendeckel erfolg über einen flächigen Kontakt, so dass die Belastung an dieser Stelle geringer ausfällt als bei dem Linienkontakt zwischen dem Verriegelungselement und dem Einlegeelement.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und gewichtsoptimierte Vorrichtung vorzuschlagen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Boden der Kulissenvertiefung eine plane Anlagefläche aufweist, an der das Anschlagelement anliegt, wobei die Anlagefläche von einem Rand der Kulissenvertiefung beabstandet angeordnet und die Tiefe der Anlagefläche geringer als eine maximale Tiefe der Kulissenvertiefung ausgeführt ist.
Die Vorrichtung weist ein Antriebselement und ein Abtriebselement auf, wobei das Antriebselement von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird und das Abtriebselement eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine antreibt. Das Antriebselement kann beispielsweise mittels eines Zugmittel- oder Zahnradtriebs in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle stehen. Das Abtriebselement kann beispielsweise drehfest mit der Nockenwelle verbunden sein. Das Abtriebselement ist in einem vorgegebenen Winkelintervall verschwenkbar zu dem Antriebselement. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung beispielsweise einen hydraulischen Stellantrieb mit zumindest einem Druckraum aufweisen. An einer axialen Seitenfläche des Antriebselements oder des Abtriebselements ist ein Seitendeckel vorgesehen der drehfest mit einem dieser Bauteile verbunden ist. Dabei weist der Seitendeckel einen scheibenförmigen Abschnitt, gegebenenfalls mit einer zentralen Öffnung, auf, der beispielsweise die Druckräume in axialer Richtung abdichtet. Der scheibenförmige Abschnitt weist eine Kulissenvertiefung auf, in der ein separat gefertigtes Anschlagelement fixiert ist. Die Kulissenvertiefung und das Anschlagelement bilden eine Kulisse aus, in die ein Verriegelungselement eingreifen kann, das in einem zu dem Seitendeckel verschwenkbaren Bauteil der Vorrichtung angeordnet ist. Greift das Verriegelungselement in die Kulisse ein, ist das Abtriebselement mechanisch mit dem Antriebselement gekoppelt. Dabei wird das Antriebsmoment der Kurbelwelle über das Verriegelungselement und das Anschlagelement von dem Antriebselement auf das Abtriebselement übertragen. Die Krafteinleitung erfolgt einerseits zwischen dem Verriegelungselement und dem Anschlagelement, in der Regel über einen Linienkontakt, und dem Anschlagelement und einer axial verlaufenden Begrenzungswand der Kulissenvertiefung über einen flächigen Kontakt. Somit sind lediglich das Verriegelungselement und das Anschlagselement zu härten, der Seitendeckel kann aus kostengünstigeren Materialien gefertigt werden, da die Belastung auf Grund des flächigen Kontaktes zwischen dem Anschlagelement und dem Seitendeckel geringer ist.
Der Boden der Kulissenvertiefung weist eine plane Anlagefläche auf, an der das Anschlagelement anliegt. Die Anlagefläche ist beabstandet zu einem Rand der Kulissenvertiefung angeordnet, wobei die Tiefe der Anlagefläche geringer als eine maximale Tiefe der Kulissenvertiefung ausgeführt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Tiefe der Anlagefläche geringer als eine Tiefe im Randbereich der Kulissenvertiefung ausgebildet ist. Unter dem Rand der Kulissenvertiefung ist der sich an die axial erstreckenden Begrenzungswände der Kulissenvertiefung angrenzende Bereich der Kulissenvertiefung zu verstehen. Unter der Tiefe ist der axiale Abstand zwischen der dem Abtriebselement und oder dem Antriebselement zugewandten Seitenfläche des scheibenförmigen Abschnitts und dem jeweiligen Punkt des Bodens der Kulissenvertiefung zu verstehen. Durch die plateauartig aus dem Boden der Kulissenvertiefung herausragende Anlagefläche ist sichergestellt, dass das Anschlagelement bündig mit der Seitenfläche des scheibenförmigen Abschnitts abschließt. Die Anlagefläche kann in dem Herstellungsprozess des scheibenförmigen Abschnitts mit hoher Maßgenauigkeit ausgebildet werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein den scheibenförmigen Abschnitt mittels eines Tiefziehverfahrens herzustellen, mittels dem gleichzeitig die Kulissenvertiefung und die Anlagefläche ausgebildet sind. Alternativ kann der scheibenförmige Abschnitt mittels eines Tiefziehverfahrens hergestellt werden, mittels dem gleichzeitig die Kulissenvertiefung ausgebildet ist und die Anlagefläche anschließend mittels eines Prägeverfahrens auszubilden. Die Maße können während des Herstellungsverfahrens prozesssicher realisiert werden, so dass aufwändige spanende Nachbearbeitungsschritte der Kulissenvertiefung entfallen können und das Anschlagelement trotzdem bündig mit der Seitenfläche des ersten Seitendeckels abschließt. Durch die zu dem Rand der Kulissenvertiefung beabstandete und aus deren Boden hervorstehende Anlagefläche ist gewährleistet, dass das Anschlagelement während dessen Montage nicht in den Bereich eines Radius eintaucht, der im Übergangsbereich zwischen dem Boden und der axial verlaufenden Begrenzungswand der Kulissenvertiefung ausgebildet ist. Somit ist eine exakte Positionierung des Anschlagelements in der Kulissenvertiefung möglich, wobei eine Schädigung der Wandung vermieden wird. Gleichzeitig kann eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der axial verlaufenden Begrenzungswand und dem Anschlagelement hergestellt werden. Ebenfalls denkbar sind stoff- oder formschlüssige Verbindungen. Im Vergleich zu massiv ausgebildeten (Guss-)Seitendeckeln kann so ein dünnwandiger Blechdeckel oder ein Kunststoffdeckel Einsatz finden, wodurch das Gewicht und die Herstellungskosten reduziert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kulissenvertiefung auf der dem Antriebselement abgewandten Seite des scheibenförmigen Abschnitts eine Ausbuchtung ausbildet. Durch die Erhöhung der (Außen-)Fläche wird die Kühlung des Seitendeckels verbessert und damit die thermische Belastung gesenkt.
Vorteilhafterweise überragt das Anschlagselement die Anlagefläche in Richtung der Kulisse. Das Anschlagelement wird durch die Anlage an der Anlagefläche positioniert, wobei die Anlagefläche sich nicht bis in den Kontaktbereich zwischen dem Anschlagelement und dem Verriegelungselement erstreckt. Somit ist sichergestellt, dass das Verriegelungselement ausschließlich an dem Anschlagelement zur Anlage kommt und die Kraftübertragung nicht direkt zwischen dem Seitendeckel und dem Verriegelungselement erfolgt.
Das Anschlagselement kann an der an der Anlagefläche anliegenden Seitenfläche zumindest eine Nut zur Druckmittelführung aufweisen, so dass beispielsweise die Kulisse oder eine Druckmittelleitung zu einer der Druckräume mit Druckmittel versorgt werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
1 nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,
2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäßen Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine,
3 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der Linie III-III in 2,
4 einen Draufsicht auf eine an dem Antriebselement anliegende Seitenfläche des Seitendeckels,
5 eine perspektivische Darstellung der Außenseite des Seitendeckels aus 4,
6 einen Längsschnitt durch den Seitendeckel entlang der Linie VI-VI in 4,
7 eine Darstellung des Seitendeckels gemäß 4 ohne Anschlagelement.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 1 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 2 sitzender Kolben 3 in einem Zylinder 4 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 2 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 5 mit einer Einlassnockenwelle 6 bzw. Auslassnockenwelle 7 in Verbindung, wobei eine erste und eine zweite Vorrichtung 11 zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen 9, 10 für eine Relativdrehung zwischen Kurbelwelle 2 und den Nockenwellen 6, 7 sorgen können. Nocken 8 der Nockenwellen 6, 7 betätigen ein oder mehrere Einlassgaswechselventile 9 bzw. ein oder mehrere Auslassgaswechselventile 10.
Die 2 und 3 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung 11 im Längs- bzw. Querschnitt. Die Vorrichtung 11 weist ein Antriebselement 13, ein Abtriebselement 14 und zwei Seitendeckel 15, 16 auf, die an axialen Seitenflächen des Antriebselements 13 angeordnet und mittels Schrauben 12 an diesem befestigt sind. Das Abtriebselement 14 ist in Form eines Flügelrades ausgeführt und weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Nabenelement 17 auf, von dessen äußerer zylindrischer Mantelfläche sich Flügel 18 in radialer Richtung nach außen erstrecken.
Ausgehend von einer äußeren Umfangswand 19 des Antriebselements 13 erstrecken sich Vorsprünge 20 radial nach innen. Das Antriebselement 13 ist mittels radial innen liegender Umfangswände der Vorsprünge 20 relativ zu dem Abtriebselement 14 drehbar auf diesem gelagert.
Das Antriebselement 13 ist mit einem Riemenrad 21 versehen, über das mittels eines nicht dargestellten Riementriebs Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf das Antriebselement 13 übertragen werden kann. Das Abtriebselement 14 ist mittels einer Zentralschraube 22 drehfest mit der Nockenwelle 6, 7 verbunden.
Innerhalb der Vorrichtung 11 sind zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Vorsprüngen 20 Druckräume 23 ausgebildet. Jeder der Druckräume 23 wird in Umfangsrichtung von benachbarten Vorsprünge 20, in axialer Richtung von den Seitendeckeln 15, 16, radial nach innen von dem Nabenelement 17 und radial nach außen von der Umfangswand 19 begrenzt. In jeden der Druckräume 23 ragt ein Flügel 18, wobei die Flügel 18 sowohl an den Seitendeckeln 15, 16, als auch an der Umfangswand 19 anliegen. Jeder Flügel 18 teilt somit den jeweiligen Druckraum 23 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 24, 25.
Das Abtriebselement 14 ist in einem definierten Winkelbreich drehbar zu dem Antriebselement 13 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Drehrichtung des Abtriebselements 14 dadurch begrenzt, dass jeder der Flügel 18 an einem Frühanschlag 26 zum Anliegen kommt. Analog wird der Winkelbereich in der anderen Drehrichtung dadurch begrenzt, dass jeder der Flügel 18 an einem Spätanschlag 27 zum Anliegen kommt.
Durch Druckbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 24, 25 und Druckentlastung der anderen Gruppe kann die Phasenlage des Antriebselements 13 zum Abtriebselement 14 (und damit die Phasenlage der Nockenwelle 6, 7 zur Kurbelwelle 2) variiert werden. Durch Druckbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 24, 25 kann die Phasenlage konstant gehalten werden.
Die Nockenwelle 6, 7 weist eine zentrale Druckmittelleitung 28 und mehrere achsparallele Druckmittelleitungen 29 auf, die sich in axialer Richtung erstrecken. Die Druckmittelleitungen 28, 29 kommunizieren über Ringnuten 30a, b, die an einer Außenmantelfläche der Nockenwelle 6, 7 ausgebildet sind, mit einem nicht dargestellten Steuerventil. Die achsparallelen Druckmittelleitungen 29 kommunizieren über radiale Bohrungen 39 mit einer ersten Gruppe von Druckkammern 24.
Die zentrale Druckmittelleitung 28 erstreckt sich durch die Zentralschraube 22 hindurch zu der der Nockenwelle 6, 7 abgewandten Seite des Abtriebselements 14 und mündet in einen abgeschlossenen Raum 31, der von einem Verschlußstopfen 32 abgedichtet wird.
Die 4 bis 6 zeigen den ersten Seitendeckels 15 in verschiedenen Ansichten. Der erste Seitendeckel 15 weist einen scheibenförmigen Abschnitt 33 mit einer zentralen Öffnung 34 auf und besteht aus einem Stahlblech. An dem scheibenförmigen Abschnitt 33 sind auf der dem Abtriebselement 14 abgewandten Seitenfläche mehrere Ausbuchtungen 35a–c ausgebildet (5). Eine erste Ausbuchtung 35a erstreckt sich ringförmig um die zentrale Öffnung 34. Darüber hinaus sind fünf zweite Ausbuchtungen 35b vorgesehen, die rippenförmig ausgebildet sind und sich ausgehend von der ersten Ausbuchtung 35a radial nach außen erstrecken. Eine dritte Ausbuchtung 35c schließt sich im Bereich einer der zweiten Ausbuchtungen 35b an die erste Ausbuchtung 35a an und überdeckt einen Teilbereich des scheibenförmigen Abschnitts 33 zwischen zwei der zweiten Ausbuchtungen 35b. Durch die Ausbuchtungen 35a–c wird die Oberfläche des ersten Seitendeckels 15 vergrößert, so dass die Kühlung der Vorrichtung 11 verbessert wird. Darüber hinaus erzeugen die Ausbuchtungen 35a–c während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 Luftverwirbelungen im Bereich des ersten Seitendeckels 15, wodurch dessen Kühlung weiter verbessert wird. Insgesamt führt dies zu einer geringeren thermischen Belastung des ersten Seitendeckels 15 und zu einer effektiveren Kühlung des in der Vorrichtung 11 vorhandenen Druckmittels, in der Regel Motoröl der Brennkraftmaschine 1.
Gleichzeitig erhöhen die Ausbuchtungen 35a–c die Steifigkeit des ersten Seitendeckels 15, wodurch die Abdichtung der Druckkammern 24, 25 verbessert oder der erste Seitendeckel 15 dünnwandiger ausgebildet werden kann.
Im Bereich der Ausbuchtungen 35a–c sind an der dem Abtriebselement 14 zugewandten Seitenfläche des scheibenförmigen Abschnitts 33 eine korrespondierende erste Vertiefungen 36a, korrespondierende zweite Vertiefungen 36b und eine Kulissenvertiefung 36c ausgebildet (4). Die erste Vertiefung 36a ist in Form eines Ringkanals ausgebildet, und kommuniziert über den Raum 31 mit der zentralen Druckmittelleitung 28. Die zweiten Vertiefungen 36b sind in Form von sich radial erstreckenden Nuten ausgebildet, die in die erste Vertiefung 36a münden und mit einer zweiten Gruppe von Druckkammern 25 kommunizieren.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 wird über eine nicht dargestellte Druckmittelpumpe Druckmittel zu dem nicht dargestellten Steuerventil gefördert. Wird von der Motorsteuerung eine Phasenverstellung in Richtung früher Steuerzeiten angefordert, so gelangt Druckmittel von dem nicht dargestellten Steuerventil über die Ringnut 30a, die achsparallelen Druckmittelleitungen 29 und die radialen Bohrungen 39 zu den ersten Druckkammern 24. Gleichzeitig wird Druckmittel aus den zweiten Druckkammern 25 über die zweiten Vertiefungen 36b, die erste Vertiefung 36a, den Raum 31, die zentrale Druckmittelleitung 28 und die Ringnut 30b zu dem Steuerventil abgeführt und von dort in einen Tank der Brennkraftmaschine 1 ausgestoßen. Somit werden die Flügel 18 in Richtung der Frühanschläge 26 gedrängt und die Steuerzeiten in Richtung früh verstellt.
Wird von der Motorsteuerung eine Phasenverstellung in Richtung später Steuerzeiten angefordert, so gelangt Druckmittel von dem nicht dargestellten Steuerventil über die Ringnut 30b, die zentrale Druckmittelleitung 28, den Raum 31, die erste Vertiefung 36a und die zweiten Vertiefungen 36b in die zweiten Druckkammern 25. Gleichzeitig wird Druckmittel aus den ersten Druckkammern 24 über die radialen Bohrungen 39, die achsparallelen Druckmittelleitungen 29 und die Ringnut 30a zu dem Steuerventil abgeführt und von dort in einen Tank der Brennkraftmaschine 1 ausgestoßen. Somit werden die Flügel 18 in Richtung der Spätanschläge 27 gedrängt und die Steuerzeiten in Richtung spät verstellt. Die Druckmittelzufuhr zu bzw. die Druckmittelabfuhr von den zweiten Druckkammern 25 erfolgt somit über die ersten und zweiten Vertiefungen 36a, b, die an dem scheibenförmigen Abschnitt 33 des ersten Seitendeckels 15 ausgebildet sind. Die sonst üblichen radialen Bohrungen innerhalb des Abtriebselements 14, die mittels spanender Nachbearbeitungsschritte in einen Rohling eingebracht werden müssen, können entfallen, wodurch dessen Herstellungsaufwand signifikant verringert wird.
Die Vorrichtung 11 weist des Weiteren einen Verrieglungsmechanismus auf, mittels dem eine lösbare mechanische Verbindung zwischen dem Abtriebselement 14 und dem Antriebselement 13 hergestellt werden kann. Zu diesem Zweck weist das Abtriebselement 14 eine Aufnahme 37 auf, in der ein axial verschiebbares Verriegelungselement 38 aufgenommen ist. Das Verriegelungselement 38 wird mittels einer Druckfeder mit einer Kraft in Richtung des scheibenförmigen Abschnitts 33 beaufschlagt.
Die Kulissenvertiefung 36c ist mit Übermaß zu dem Verriegelungselement 38 gefertigt und nimmt ein Anschlagelement 40 auf. Das Anschlagelement 40 und die Kulissenvertiefung 36c begrenzen eine Kulisse, in die das Verriegelungselement 38 eingreifen kann, wenn dieses der Kulisse in axialer Richtung gegenübersteht. Somit wird die mechanische Kopplung zwischen dem Abtriebselement 14 und dem Antriebselement 13 hergestellt. Soll die Kopplung gelöst werden, wird der Kulisse Druckmittel zugeführt, das das Verriegelungselement 38 in die Aufnahme 37 zurückdrängt.
Der Boden der topfförmigen Kulissenvertiefung 36c weist eine plane Anlagefläche 43 (7) auf. Die Anlagefläche 43 ist von dem Rand der Kulissenvertiefung 36c, d. h. von den axial verlaufenden Begrenzungswänden der Kulissenvertiefung 36c, beabstandet ausgeführt. Dabei ist die Tiefe der Anlagefläche 43, d. h. der axiale Abstand von der dem Abtriebselement 14 zugewandten Seitenfläche des scheibenförmigen Abschnitts 33, geringer ausgeführt als die Tiefe der Kulissenvertiefung 36c in den angrenzenden Randbereichen, so dass eine um die Anlagefläche 43 umlaufende nutförmige Einbuchtung ausgebildet ist. Das Anschlagelement 40 ist kraftschlüssig mit der Kulissenvertiefung 36c verbunden, wobei eine axiale Seitenfläche des Anschlagelements 40 an der Anlagefläche 43 anliegt. Durch die plateauförmige Anlagefläche 43 ist sichergestellt, dass das das Anschlagelement 40 nicht in den Randbereich der Kulissenvertiefung 36c eingreift, der typischerweise einen Radius aufweist. Dabei überragt die Anlagefläche 43 vorteilhafterweise den Radiusbereich, so dass das Anschlagelement 40 bündig zu der Seitenfläche des scheibenförmigen Abschnitts 33 gefügt werden kann, ohne die Kulissenvertiefung 36c zu beschädigen, wobei eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlagelement 40 und den axial verlaufenden Wänden der Kulissenvertiefung 36c hergestellt werden kann. Das Anschlagelement 40 überragt die Anlagefläche 43 in Richtung der Kulisse, so dass das Verriegelungselement 38 lediglich an dem Anschlagelement 40 und nicht an der Anlagefläche 43 zum Anliegen kommen kann. Greift das Verriegelungselement 38 in die Kulisse ein, so erfolgt die Krafteinleitung in der Regel über einen Linienkontakt. In der dargestellten Ausführungsform ist dieser Linienkontakt zwischen dem Verriegelungselement 38 und dem Anschlagelement 40 hergestellt, das eine höhere Festigkeit als der scheibenförmige Abschnitt 33 aufweist. Von dem Anschlagelement 40 erfolgt die Krafteinleitung auf den scheibenförmigen Abschnitt 33 über einen flächigen Kontakt, so dass die Belastung an dieser Stelle geringer ist. Somit kann der scheibenförmige Abschnitt 33 aus einem kostengünstigeren Material hergestellt werden und lediglich das Anschlagelement 40 ist mit einer höheren Festigkeit auszustatten. Da das Anschlagelement 40 die Anlagefläche 43 in Richtung der Kulisse überragt ist sichergestellt, dass die Kraft von dem Verriegelungselement 38 ausschließlich auf das Anschlagelement 40 übertragen wird.
Das Anschlagelement 40 weist auf einer der Anlagefläche 43 zugewandten Seitenfläche zwei Nuten 41, 42 auf. Die erste Nut 41 verbindet die erste Vertiefung 36a mit der zweiten Vertiefung 36b, die sich an die Kulissenvertiefung 36c 40 anschließt, so dass die Druckmittelversorgung dieser zweiten Vertiefung 36b und damit der korrespondierenden Druckkammer 25 über die erste Nut 41 erfolgt. Die zweite Nut 42 verbindet die erste Nut 41 mit der Kulisse und stellt somit deren Druckmittelversorgung, zum Lösen der mechanischen Verbindung zwischen dem Antriebselement 13 und dem Abtriebselement 14, sicher. Die Nuten 41, 42 können alternativ oder zusätzlich in der Kulissenvertiefung 36c im Bereich des Anschlagselements 40 ausgebildet sein.
Wird der erste Seitendeckel 15 mittels eines spanlosen Umformverfahrens oder eines Metall- oder Kunststoffspritzgussverfahrens hergestellt, so können die Ausbuchtungen 35a–c und die korrespondierenden Vertiefungen 36a–c kostenneutral gefertigt werden. Der erste Seitendeckel 15 kann beispielsweise mittels eines Tiefziehverfahrens aus einem Blechrohling hergestellt werden, wobei mit diesem Verfahren gleichzeitig die Kulissenvertiefung 36c und die Anlagefläche 43 ausgebildet werden kann. Alternativ kann der erste Seitendeckel 15 inklusive der Kulissenvertiefung 36c durch einen Tiefziehprozess hergestellt werden und die Anlagefläche 43 mittels Prägen in einem weiteren Arbeitsschritt ausgebildet werden.
Bezugszeichenliste

1: Brennkraftmaschine
2: Kurbelwelle
3: Kolben
4: Zylinder
5: Zugmitteltrieb
6: Einlassnockenwelle
7: Auslassnockenwelle
8: Nocken
9: Einlassgaswechselventil
10: Auslassgaswechselventil
11: Vorrichtung
12: Schraube
13: Antriebselement
14: Abtriebselement
15: Seitendeckel
16: Seitendeckel
17: Nabenelement
18: Flügel
19: Umfangswand
20: Vorsprung
21: Riemenrad
22: Zentralschraube
23: Druckraum
24: erste Druckkammer
25: zweite Druckkammer
26: Frühanschlag
27: Spätanschlag
28: zentrale Druckmittelleitung
29: achsparallele Druckmittelleitung
30ab: Ringnut
31: Raum
32: Verschlußstopfen
33: scheibenförmiger Abschnitt
34: Öffnung
35abc: Ausbuchtungen
36ab: Vertiefung
36c: Kulissenvertiefung
37: Aufnahme
38: Verriegelungselement
39: radiale Bohrung
40: Anschlagelement
41: erste Nut
42: zweite Nut
43: Anlagefläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006020314 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung (11) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1) mit – einem Antriebselement (13), das in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) bringbar ist, – einem Abtriebselement (14), das in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle (6, 7) der Brennkraftmaschine (1) bringbar und schwenkbar zu dem Antriebselement (13) angeordnet ist, – und mindestens einem Seitendeckel (15), der an einer axialen Seitenfläche des Abtriebselements (14) oder des Antriebselements (13) angeordnet und drehfest mit dem Antriebselement (13) oder dem Abtriebselement (14) verbunden ist und einen scheibenförmigen Abschnitt (33) aufweist, – wobei der scheibenförmige Abschnitt (33) eine zu dem An- oder dem Abtriebselement (13, 14) offene Kulissenvertiefung (36c) aufweist, in der ein Anschlagelement (40) angeordnet ist, und wobei die Kulissenvertiefung (36c) und das Anschlagselement (40) eine Kulisse ausbilden, in die ein Verriegelungselement (38) eingreifen kann, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Boden der Kulissenvertiefung (36c) eine plane Anlagefläche (43) aufweist, an der das Anschlagelement (40) anliegt, wobei die Anlagefläche (43) von einem Rand der Kulissenvertiefung (36c) beabstandet angeordnet und die Tiefe der Anlagefläche (43) geringer als eine maximale Tiefe der Kulissenvertiefung (36c) ausgeführt ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Anlagefläche (43) geringer als eine Tiefe im Randbereich der Kulissenvertiefung (36c) ausgebildet ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenvertiefung (36c) auf der dem Antriebselement (14) abgewandten Seite des scheibenförmigen Abschnitts (33) eine Ausbuchtung (35c) ausbildet.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagselement (40) kraftschlüssig mit der Kulissenvertiefung (36c) verbunden ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagselement (40) die Anlagefläche (43) in Richtung der Kulisse überragt.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagselement (40) an der an der Anlagefläche (43) anliegenden Seitenfläche zumindest eine Nut (41, 42) zur Druckmittelführung aufweist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Abschnitt (33) mittels eines Tiefziehverfahrens hergestellt ist, mittels dem gleichzeitig die Kulissenvertiefung (36c) und die Anlagefläche (43) ausgebildet sind.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Abschnitt (33) mittels eines Tiefziehverfahrens hergestellt ist, mittels dem gleichzeitig die Kulissenvertiefung (36c) ausgebildet ist und die Anlagefläche (43) anschließend mittels eines Prägeverfahrens ausgebildet wird.