DE19716203A1

DE19716203A1 - Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19716203A1
Application number: DE19716203A
Authority: DE
Inventors: Dieter Goppelt; Mike Dipl Ing Kohrs; Jochen Dipl Ing Auchter; Joachim Dipl Ing Matuschka
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1998-10-22
Also published as: US6089198A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, welche aus einer über ein Zugmittel mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Antriebseinheit sowie einer drehfest mit einer Ein- oder Auslaßnockenwelle verbundenen Abtriebseinheit besteht, wobei die Antriebseinheit aus einem Antriebsrad und einem an diesem befestigten Gehäuse gebildet wird, an dessen Innenwandung ein über ein hydraulisches Druckmittel zwischen zwei End stellungen axial verschiebbarer Verstellkolben dichtend geführt wird, der zwei wechselweise oder gleichzeitig mit einem Druckmittelzufluß und einem Druck mittelabfluß schaltbare Druckräume axial begrenzt sowie einstückig mit einer hohlzylindrisch ausgebildeten Schiebemuffe verbunden ist, welche an ihrer inneren Mantelfläche mit zwei axial zueinander beabstandeten, gegenläufig schrägverzahnten Abschnitten versehen ist, von denen der erste Abschnitt mit einer komplementären Außenverzahnung einer drehfest mit dem Antriebsrad verbundenen Radnabe und der zweite Abschnitt mit einer komplementären Außenverzahnung an der Abtriebseinheit kommuniziert.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 43 21 003 vorbekannt. Nach dem Start der Brennkraftmaschine tritt bei einer derartigen Vorrichtung das Problem auf, daß der jeweilige Verstellkolben mit hoher Geschwindigkeit in eine maxi male Verstellposition eilt und dort unter erheblicher Geräuschemission mehr fach anschlägt. Dies rührt daher, daß nach Außerbetriebsetzung der Brenn kraftmaschine das in der Vorrichtung befindliche hydraulische Druckmittel allmählich aus dieser entweicht und somit der Verstellkolben hydraulisch nicht mehr ausreichend eingespannt ist, wobei in aller Regel ein gewisses Restvolu men an hydraulischem Druckmittel verbleibt. Hervorgerufen durch die Dre hungleichförmigkeit der Nockenwelle wird nach Wiederbefeuerung der Brenn kraftmaschine der Verstellkolben, da dieser nun hydraulisch nicht mehr einge spannt ist, in eine Endlage unter der erwähnten erheblichen Geräuschentwick lung verschoben. Dieser Zustand ist im Zeitraum zwischen Befeuerung der Brennkraftmaschine und Befüllung der Druckkammern festzustellen, d. h. wenige Sekunden nach dem Start des Motors.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ver ändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brenn kraftmaschine zu konzipieren, bei der die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und insbesondere mit einfachen Mitteln, d. h. mit geringem konstruktiven Aufwand, das angezeigte Startklappern und ein Schwingen des Verstellwinkels zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle vermieden ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1 derart gelöst, daß innerhalb der Vorrichtung mindestens ein Koppelelement vorgesehen ist, mit welchem bei Unterschreitung eines zur Verschiebung des Verstellkolbens notwendigen Druckes des hydraulischen Druckmittels durch eine Hilfsenergie zum einen eine verstellkolbenunabhängige verdrehsichere Kraftübertragungsverbindung zwischen der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit in einer oder mehreren Drehstellung(en) dieser zueinander herstellbar sowie zum anderen eine Verschiebung des Verstellkolbens in eine ungewünschte Verstellrichtung blockierbar ist. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 14, welche jedoch auch selbständig schutzfähige Maßnahmen enthalten kön nen.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung weist somit gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf daß während ihres weitgehend drucklosen Zustandes beim Stillstand der Brennkraftmaschine durch eine Hilfsenergie die Antriebseinheit mit der Abtriebseinheit formschlüssig miteinander verbunden und somit eine Startverriegelung geschaffen wird, mit welcher eine Relativver drehung zwischen Antriebseinheit und der Abtriebseinheit nicht mehr möglich ist. Dies hat die vorteilhafte Wirkung, daß jegliche axiale Bewegung des Ver stellkolbens aus der Position, die er beim Eintreten des drucklosen Zustandes in der Vorrichtung eingenommen hat, blockiert ist. Dadurch werden zum einen die bei Vorrichtungen des Standes der Technik bei Wiederbefeuerung der Brennkraftmaschine auftretenden Klappergeräusche, die aus dem hochfrequen ten Anschlagen des Verstellkolbens an den seine Endstellungen begrenzenden Bauteilen resultieren, vermieden. Zum anderen wird durch die Blockierung des Verstellkolbens erreicht, daß dieser sich unmittelbar nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine in eine unerwünschte Verstellrichtung bewegt und eine Startposition erreicht, die ein Starten der Brennkraftmaschine erschwert oder gar unmöglich macht.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrich tung besteht darin, daß sämtliche für die Koppelung von An- und Abtriebs einheit bzw. für die Verriegelung des Verstellkolbens notwendigen Einzelteile konstruktiv einfach aufgebaut sind und sich daher durch geeignete Fertigungs verfahren kostengünstig herstellen lassen.

Zum Erreichen einer vorteilhaften Startposition des Verstellkolbens werden bei der erfindungsgemäßen Lösung die von der Nockenwelle auf die Vorrichtung wirkenden Schlepp- oder Wechselmomente der Nockenwelle genutzt, welche bewirken, daß der Verstellkolben eine seiner Endstellungen ("spätes" oder "frühes" Öffnen der betroffenen Gaswechselventile) einnimmt und erst dann durch die formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit blockierbar ist. Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung bei spielsweise an einer Einlaßnockenwelle appliziert, so sollte der Verstellkolben für die Startposition der Brennkraftmaschine seine "späte" Endstellung einge nommen haben, welche eine geringe Ventilüberschneidung und somit einen geringen Restgasanteil im Zylinder bewirkt. Bei mit der Auslaßnockenwelle ver bundenen Vorrichtungen soll demgegenüber eine Startposition erreicht werden, die ein frühes Öffnen und Schließen der betreffenden Gaswechselventile be wirkt. Zwar soll unmittelbar vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine durch hydraulische Beaufschlagung der betreffenden Druckkammer der Verstellkolben bereits vorab in seine gewünschte Startposition verlagert werden, es sind jedoch auch Betriebszustände denkbar, bei denen es nicht gelingt diesen Zustand herzustellen. Diese wäre zum Beispiel dann der Fall, wenn die Brennkraftma schine lediglich kurz in Betrieb ist bzw. unerwünscht zum Stillstand kommt ("Abwürgen") und nicht sofort neu gestartet wird. In diesem Fall ist auch eine Verbindung zwischen der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit durch das Koppelelement nicht möglich, so daß der Verstellkolben unmittelbar nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine noch kurzzeitig axial beweglich ist. Sobald der Verstellkolben jedoch das erste Mal nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine seine gewünschte Startposition erreicht hat, treten auch die Antriebseinheit und die Abtriebseinheit in Verbindung und der Verstellkolben wird so lange in seiner Startposition gehalten, bis die Druckräume der Vor richtung wieder ausreichend mit dem hydraulischen Druckmittel befüllt sind und der Verstellkolben hydraulisch eingespannt ist.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist das Koppelelement dabei bevorzugt in einem der beiden Druckräume oder einem angrenzenden Bereich innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung angeordnet sowie als Verriegelungs kolben ausgebildet, der hydraulisch mit dem jeweiligen Druckraum verbunden und über eine Axialführung in vorrichtungsferne Richtung hydraulisch verlager bar ist. In Druckraumrichtung ist der Verriegelungskolben dagegen durch die bevorzugt von einem Federmittel erzeugte Hilfsenergie axial verschiebbar, so daß bei anliegendem Druck des hydraulischen Druckmittels der Verriegelungs kolben in einer vorrichtungsfernen Stellung gehalten und bei fehlendem Druck durch das Federmittel in Druckraumrichtung verschoben wird. Das Federmittel ist dabei bevorzugt als die Antriebseinheit umschließende Druck- oder Well feder ausgebildet, welche sich einerseits gegen die vorrichtungsferne Innen stirnseite des Gehäuses und andererseits gegen die dem Verstellkolben abge wandte Kolbenfläche des Verriegelungskolbens abstützt. Als besonders vor teilhaft hat es sich dabei erwiesen, die Druckfeder derart zu dimensionieren, daß ein auf den Verriegelungskolben aufgebrachter Druck des Druckmittels von maximal 0,5 Bar die Koppelung zwischen Antriebseinheit und Abtriebseinheit wieder aufhebt und der Verstellkolben wieder axial verschiebbar wird. Anstatt der Druck- oder Wellfeder zur Verlagerung des Verriegelungskolbens können jedoch auch andere Hilfsenergien verwendet werden, wichtig ist lediglich, daß beim Start der Brennkraftmaschine und bei fehlendem Druck des hydraulischen Druckmittels die erfindungsgemäß angestrebte Koppelung zwischen Antriebsein heit und Abtriebseinheit bzw. die Blockierung des Verstellkolbens realisiert wird.

Weiterhin wird es vorgeschlagen, den Verriegelungskolben als konzentrischen Ring mit T-profilförmigen Querschnitt auszubilden, der an der Innendurch messerfläche seines Flansches zumindest teil- oder bereichsweise eine axiale Gerad- oder Schrägverzahnung als Teil seiner Axialführung aufweist. Dieser Verriegelungskolben ist dann auf einem starr mit der Abtriebseinheit verbunde nen sowie die Abtriebseinheit teilweise umschließenden Gleitring gelagert, welcher an seiner äußeren Umfangsfläche zumindest teil- oder bereichsweise eine zur Gerad- oder Schrägverzahnung des Verriegelungskolbens komplemen täre Gerad- oder Schrägverzahnung als weiteren Teil seiner Axialführung auf weist. Der Verriegelungskolben gleitet somit mit einem nicht verzahnten Teil der Innendurchmesserfläche seines Flansches auf einem nicht verzahnten Teil der Umfangsfläche des Gleitringes und wird durch seinen verzahnten Teil, der in den verzahnten Teil des Gleitringes eingreift, axial gerade oder mit einer leichten Drehbewegung geführt. Die Art der Ausführung der Axialführung als Gerad- oder Schrägverzahnung richtet sich dabei nach der Art der Vermeidung des Radialspiels des Verriegelungskolbens in seiner Verriegelungsposition, auf die an anderer Stelle noch näher eingegangen wird. Unabhängig davon ist für die Verzahnung jedoch eine Wellenverzahnung oder eine Keilwellenverbindung am geeignetsten, welche an den jeweiligen Flächen auch nur abschnittsweise und nicht über den Gesamtdurchmesser eingearbeitet werden muß, um ihre Funktion zu erfüllen.

In weiterer Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, den Verriege lungskolben an seiner dem Verstellkolben zugewandten Kolbenfläche bevorzugt mit mehreren konzentrischen Ansätzen auszubilden, welche bei Unterschrei tung des zur Verlagerung des Verstellkolbens notwendigen Druckes des hydrau lischen Druckmittels mit komplementären Ausnehmungen eines starr an der Innenseite des Gehäuses befestigten Arretierungsringes formschlüssig verbunden sind. Der Arretierungsring weist dabei in bevorzugter Ausgestaltung die Quer schnittsform eines Winkelprofils auf, dessen einer Schenkel die Ausnehmungen für die Ansätze am Verriegelungskolben aufweist und dessen anderer Schenkel bevorzugt durch Laserschweißen mit dem Gehäuse verbunden ist und zugleich als axiale Wegbegrenzung des Verstellkolbens in einer seiner Endstellung ausgebildet sein kann. Die Ansätze am Verriegelungskolben und die Ausneh mungen im Arretierungsring stellen somit die formschlüssige Verbindung der Antriebseinheit zur Abtriebseinheit der Vorrichtung her und sind bevorzugt derart in gleicher Anzahl und gleicher Teilung an der Kolbenfläche des Ver riegelungskolbens und am Arretierungsring verteilt, daß diese Verbindung nur in einer der die bevorzugte Startposition darstellenden Endstellungen des Verstellkolbens möglich ist. Durch die Anordnung weiterer Ausnehmungen am Arretierungsring ist es jedoch auch möglich, den Verstellkolben in einer zwi schen den Endstellungen liegenden Position zu blockieren, wenn dies das Startverhalten der Brennkraftmaschine zuläßt. Ebenso ist es in äquivalenter Ausbildung der Vorrichtung möglich den Verriegelungskolben anstelle der Ansätze mit geeigneten Ausnehmung und umgekehrt den Arretierungsring anstelle der Ausnehmungen mit entsprechenden Ansätzen auszubilden. Eine Einstellmöglichkeit zwischen der Antriebseinheit, dem Verriegelungskolben und der Abtriebseinheit zum Zwecke des exakten Verriegelns in der bevorzugten Startposition kann dabei durch Langlöcher für die das Antriebsrad mit dem Gehäuse verbindenden Schrauben realisiert werden.

Da die Ausnehmungen am Arretierungsring jedoch funktionsbedingt ein be stimmtes Radialspiel zu den Ansätzen am Verriegelungskolben aufweisen müssen, kann es auch in der Verriegelungsposition der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Start der Brennkraftmaschine noch zu geringfügigen Klapper geräuschen kommen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird es deshalb vorgeschlagen, als Axialführung des Verriegelungskolbens bevorzugt eine Geradverzahnung vorzusehen und in Verbindung damit die konzentrischen Ansätze am Verriegelungskolben sowie die Ausnehmungen des Arretierungs ringes derart konisch auszubilden, daß sie nach geradliniger Annäherung in ihrer Verriegelungsposition in beiden möglichen Radialrichtungen radial spielfrei miteinander verbunden sind. Zur Sicherstellung der Spielfreiheit der Verriege lung sollte der Konuswinkel dabei im Selbsthemmungsbereich ausgelegt sein, da ansonsten eine Selbstlösung der Verriegelung durch die aus den Wechselmo menten der Nockenwelle resultierende Axialkraft möglich ist.

Alternativ dazu kann es jedoch auch, insbesondere in fertigungstechnischer Hinsicht, von Vorteil sein, als Axialführung des Verriegelungskolbens eine leichte Schrägverzahnung vorzusehen, da die konzentrischen Ansätze am Verriegelungskolben sowie die Ausnehmungen des Arretierungsringes somit in leichter zu fertigender Art bevorzugt quadratisch oder rechteckig hergestellt werden können. Die Spielfreiheit der Verriegelung ist dann mittels der sich in die Ausnehmungen des Arretierungsringes leicht hineindrehenden Ansätze des Verriegelungskolbens in der einen Radialrichtung durch den eintretenden direkten Wirkkontakt zwischen jeweils einer der Seitenflächen der Ausnehmun gen und der Ansätze sowie in der anderen Radialrichtung durch den in An schlagstellung ("früh" oder "spät") befindlichen und das Gehäuse mit dem Arretierungsring blockierenden Verstellkolben der Vorrichtung herstellbar.

In beiden Fällen ist die Verriegelungsposition des Verriegelungskolbens zusätz lich derart ausgelegt, daß sowohl die sich gegenüberliegenden Radialflächen der Ansätze des Verriegelungskolbens und der Ausnehmungen des Arretierringes als auch die dem Verstellkolben zugewandte Kolbenfläche des Verriegelungskol bens und der eine Schenkel des Arretierungsringes einen Abstand zueinander aufweisen, durch welchen betriebsbedingte Verschleißerscheinungen im Kon taktbereich der Ansätze zu den Ausnehmungen selbsttätig, d. h. durch den Druck der mit dem Verriegelungskolben in Wirkverbindung stehenden Druckfe der, ausgleichbar sind.

Schließlich wird es noch vorgeschlagen, den Verriegelungskolben in an sich bekannter Weise radial außen und innen über Dichtmittel zu den angrenzenden Bauteilen, wie dem Gehäuse der Vorrichtung und dem ihn tragenden Gleitring abzudichten, um die hydraulische Einspannung des Verstellkolbens auch bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung weitgehend ohne Leckagen zu gewährleisten. Die Abdichtung des Verriegelungskolbens zum Gehäuse erfolgt dabei bevorzugt über einen in einer stirnseitigen Ringnut angeordneten Kolbendichtring, der auch wahlweise durch eine Elastomerdichtung ersetzt werden kann. Bei der Abdichtung des Verriegelungskolbens zum Gleitring haben sich dagegen enge Dichtspalte als am Vorteilhaftesten erwiesen. Alterna tiv dazu ist jedoch auch die Verwendung eines elastischen Doppellippendicht ringes möglich, welcher in einer umlaufenden Nut in der Innendurchmesser fläche des diesem Fall etwas stärker ausgebildeten vorrichtungsfernen Teil des Flansches des Verriegelungskolbens angeordnet wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung für einen Ketten trieb mit erfindungsgemäßer Startverriegelung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung für einen Riemen trieb mit erfindungsgemäßer Startverriegelung;

Fig. 3 den Schnitt A-A nach Fig. 1;

Fig. 4 den Schnitt B-B nach Fig. 3 bei geradverzahnter Axialführung eines Verriegelungskolbens;

Fig. 5 den Schnitt B-B nach Fig. 3 bei schrägverzahnter Axialfüh rung eines Verriegelungskolbens.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus den Fig. 1 und 2 geht jeweils eine Vorrichtung 1 zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine hervor. Diese Vorrichtung 1 besteht aus einer über ein nicht näher dargestelltes Zugmittel mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Antriebseinheit 2 sowie einer drehfest mit einer ebenfalls nicht dargestellten Ein- oder Aus laßnockenwelle verbundenen Abtriebseinheit 14, wobei die Antriebseinheit 2 aus einem Antriebsrad 3 und einem an diesem befestigten Gehäuse 6 gebildet wird. An der Innenwandung 7 des Gehäuses 6 wird ein über ein hydraulisches Druckmittel zwischen zwei Endstellungen axial verschiebbarer Verstellkolben 9 dichtend geführt, der zwei wechselweise oder gleichzeitig mit einem Druck mittelzufluß und einem Druckmittelabfluß schaltbare Druckräume 16, 17 axial begrenzt sowie einstückig mit einer hohlzylindrisch ausgebildeten Schiebemuffe 10 verbunden ist. Die Endstellungen des Verstellkolbens 9 sind dabei in den Fig. 1 und 3 jeweils in der oberen und unteren Hälfte der Zeichnung dargestellt. Die Schiebemuffe 10 ist an ihrer inneren Mantelfläche 11 mit zwei axial zueinander beabstandeten, gegenläufig schrägverzahnten Abschnitten 12, 13 versehen, von denen der erste Abschnitt 12 mit einer komplementären Außenverzahnung 5 einer drehfest mit dem Antriebsrad 3 verbundenen Radna be 4 und der zweite Abschnitt 13 mit einer komplementären Außenverzahnung 15 an der Abtriebseinheit 14 kommuniziert.

Wie in den Vorteilsangaben zu den Ansprüchen näher ausgeführt, ist es not wendig, bei Start der Brennkraftmaschine den Verstellkolben 9 in einer vor teilhaften Startposition so lange zu halten, bis die Vorrichtung 1 wieder aus reichend mit hydraulischem Druckmittel befüllt ist. Diese bevorzugte Startposi tion ist hier eine seiner axialen Endstellungen und im konkreten Fall die in Fig. 1 in der oberen und in Fig. 2 in der unteren Hälfte der Zeichnung dargestellte Endstellung.

Zum Halten des Verstellkolbens 9 in dieser Endstellung ist in der Vorrichtung 1 erfindungsgemäß mindestens ein Koppelelement 18 vorgesehen mit welchem bei Unterschreitung eines zur Verschiebung des Verstellkolbens 9 notwendigen Druckes des hydraulischen Druckmittels durch eine Hilfsenergie zum einen eine verstellkolbenunabhängige verdrehsichere Kraftübertragungsverbindung zwischen der Antriebseinheit 2 und der Abtriebseinheit 14 in einer oder mehre ren Drehstellung(en) dieser zueinander herstellbar sowie zum anderen eine Ver schiebung des Verstellkolbens 9 in eine ungewünschte Verstellrichtung blockier bar ist.

In den Fig. 1 und 2 ist dabei deutlich zu sehen, daß das Koppelelement 18 in dem an den Druckraum 16 angrenzenden Bereich innerhalb des Gehäuses 6 der Vorrichtung 1 angeordnet sowie als Verriegelungskolben 19 ausgebildet ist, der hydraulisch mit dem Druckraum 16 verbunden und über eine Axialführung 20 in vorrichtungsferne Richtung hydraulisch verlagerbar ist. In Druckraumrich tung ist der Verriegelungskolben 19 dagegen durch die von einem Federmittel 21 erzeugte Hilfsenergie axial verschiebbar, so daß bei anliegendem Druck des hydraulischen Druckmittels der Verriegelungskolben 19 in der in Fig. 1 in der unteren Hälfte und in Fig. 2 in der oberen Hälfte dargestellten vorrichtungs fernen Stellung gehalten und bei fehlendem Druck durch das Federmittel 21 in Richtung Druckraum 16 verschoben wird. Als Federmittel 21 zur Erzeugung der Hilfsenergie für den Verriegelungskolben 19 kommt hier eine die Abtriebs einheit 14 umschließende Druckfeder zur Anwendung, welche sich einerseits gegen die vorrichtungsferne Innenstirnseite 8 des Gehäuses 6 und andererseits gegen die den Verstellkolben 9 abgewandte Kolbenfläche 25 des Verriegelungs kolbens 19 abstützt.

Des weiteren ist aus den Zeichnungen erkennbar, daß der Verriegelungskolben 19 als konzentrischer Ring mit T-profilförmigem Querschnitt ausgebildet ist und an der Innendurchmesserfläche 22 seines Flansches 23 zumindest teil- oder bereichsweise eine axiale Gerad- oder Schrägverzahnung 24 als Teil seiner Axialführung 20 aufweist. Ein weiterer Teil seiner Axialführung 20 ist an einem starr mit der Antriebseinheit 14 verbundenen sowie die Antriebseinheit 14 teilweise umschließenden Gleitring 31 angeordnet, auf welchem der Verriege lungskolben 19 gelagert ist und welcher an seiner äußeren Umfangsfläche 32 zumindest teil- oder bereichsweise eine zur Gerad- oder Schrägverzahnung 24 des Verriegelungskolbens 19 komplementäre Gerad- oder Schrägverzahnung 33 aufweist. Zur Herstellung der verstellkolbenunabhängigen verdrehsicheren Kraftübertragungsverbindung zwischen der Antriebseinheit 2 und der Abtriebs einheit 14 in einer oder mehreren Drehstellungen dieser zueinander weist der Verriegelungskolben 19 an seiner dem Verstellkolben 9 zugewandten Kolben fläche 26 die insbesondere in Fig. 3 sichtbaren Ansätze 27 auf, welche bei Unterschreitung des zur Verlagerung des Verstellkolbens 9 notwendigen Druc kes des hydraulischen Druckmittels mit komplementären Ausnehmungen 35 eines starr an der Innenwandung 7 des Gehäuses 6 befestigten Arretierungs ringes 34 formschlüssig verbunden sind. Dieser Arretierungsring 34 weist die Querschnittsform eines Winkelprofils auf, dessen einer Schenkel 36 mit den Ausnehmungen 35 für die Ansätze 27 am Verriegelungskolben 19 ausgebildet und dessen anderer Schenkel 37 mit dem Gehäuse 6 durch eine in den Fig. 1 und 2 angedeutete Laserschweißung verbunden ist.

Aus Fig. 4 geht darüber hinaus hervor, daß die konzentrischen Ansätze 27 am Verriegelungskolben 19 sowie die Ausnehmungen 35 des Arretierungsringes 34 in Verbindung mit der Ausbildung der Axialführung 20 des Verriegelungskol bens 19 als Geradverzahnung zur Vermeidung eines Radialspiels zwischen ihnen derart konisch ausgebildet sind, daß sie nach geradliniger Annäherung in ihrer Verriegelungsposition bei Auslegung des Konuswinkels im Selbsthem mungsbereich in beiden Radialrichtungen radial spielfrei miteinander verbunden sind.

Ist als Axialführung 20 des Verriegelungskolbens 19 dagegen eine Schrägver zahnung vorgesehen, sind die konzentrischen Ansätze 27 am Verriegelungs kolben 19 sowie die Ausnehmungen 35 des Arretierungsringes 34, wie aus Fig. 5 ersichtlich, quadratisch oder rechteckig ausgebildet. Diese Ansätze 27 und Ausnehmungen 35 sind dann in der dargestellten Verriegelungsposition einerseits durch direkten Wirkkontakt zwischen jeweils einer ihrer Seitenflächen 27b, 35b und andererseits durch den in Anschlagstellung befindlichen und das Gehäuse 6 mit dem Arretierungsring 34 blockierenden Verstellkolben 9 radial spielfrei miteinander verbunden.

In beiden Fällen weisen dabei sowohl die sich gegenüberliegenden geraden Radialflächen 27a, 35a der Ansätze 27 des Verriegelungskolbens 19 und der Ausnehmungen 35 des Arretierungsringes 34 als auch die dem Verstellkolben 9 zugewandte Kolbenfläche 26 des Verriegelungskolbens 19 und der eine Schenkel 36 des Arretierungsringes 34 in Verriegelungsposition der Vorrichtung 1 einen in den Fig. 4 und 5 jeweils nur einmal dargestellten Abstand X zueinander auf, durch welchen betriebsbedingte Verschleißerscheinungen im Kontaktbereich der Ansätze 27 zu den Ausnehmungen 35 selbsttätig ausgleich bar sind.

Um die hydraulische Einspannung des Verstellkolbens 19 bei einer erfindungs gemäß ausgebildeten Vorrichtung 1 weitgehend ohne Leckagen zu gewähr leisten, ist der Verriegelungskolben 19 darüber hinaus radial außen und innen über Dichtmittel mit den angrenzenden Bauteilen, wie Gehäuse 6 und Gleitring 31, leckagefrei verbunden. Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, erfolgt dabei die Abdichtung des Verriegelungskolbens 19 zum Gehäuse 6 über einen Kolben dichtring 28. Die Abdichtung des Verriegelungskolbens 19 zum Gleitring 31 erfolgt dagegen entweder, wie in Fig. 1 dargestellt, über einen Doppellippen dichtring 30 oder, wie aus Fig. 2 entnehmbar ist, über Dichtspalte 29.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Antriebseinheit

3

Antriebsrad

4

Radnabe

5

Außenverzahnung

6

Gehäuse

7

Innenwandung

8

Innenstirnseite

9

Verstellkolben

10

Schiebemuffe

11

Mantelfläche

12

Abschnitt

13

Abschnitt

14

Abtriebseinheit

15

Außenverzahnung

16

Druckraum

17

Druckraum

18

Koppelelement

19

Verriegelungskolben

20

Axialführung

21

Federmittel

22

Innendurchmesserfläche

23

Flansch

24

Geradverzahnung

25

Kolbenfläche

26

Kolbenfläche

27

Ansätze

27

a Radialfläche

27

b Seitenfläche

28

Kolbendichtring

29

Dichtspalte

30

Doppellippendichtring

31

Gleitring

32

Umfangsfläche

33

Geradverzahnung

34

Arretierungsring

35

Ausnehmungen

35

a Radialfläche

35

b Seitenfläche

36

der eine Schenkel

37

der andere Schenkel

Claims

1. Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswech selventilen einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einer über ein Zugmittel mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Antriebseinheit (2) sowie einer drehfest mit einer Ein- oder Auslaßnockenwelle verbundenen Abtriebs einheit (14), wobei die Antriebseinheit (2) aus einem Antriebsrad (3) und einem an diesem befestigten Gehäuse (6) gebildet wird, an dessen Innenwandung (7) ein über ein hydraulisches Druckmittel zwischen zwei Endstellungen axial verschiebbarer Verstellkolben (9) dichtend geführt wird, der zwei wechselweise oder gleichzeitig mit einem Druckmittelzufluß und einem Druckmittelabfluß schaltbare Druckräume (16, 17) axial begrenzt sowie einstückig mit einer hohlzylindrisch ausgebildeten Schiebemuffe (10) verbunden ist, welche an ihrer inneren Mantelfläche (11) mit zwei axial zueinander beabstandeten, gegenläufig schrägverzahnten Abschnitten (12, 13) versehen ist, von denen der erste Ab schnitt (12) mit einer komplementären Außenverzahnung (5) einer drehfest mit dem Antriebsrad (3) verbundenen Radnabe (4) und der zweite Abschnitt (13) mit einer komplementären Außenverzahnung (15) an der Abtriebseinheit (14) kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Vorrichtung (1) mindestens ein Koppelelement (18) vorgesehen ist, mit welchem bei Unter schreitung eines zur Verschiebung des Verstellkolbens (9) notwendigen Druckes des hydraulischen Druckmittels durch eine Hilfsenergie zum einen eine verstell kolbenunabhängige verdrehsichere Kraftübertragungsverbindung zwischen der Antriebseinheit (2) und der Abtriebseinheit (14) in einer oder mehreren Dreh stellung(en) dieser zueinander herstellbar sowie zum anderen eine Verschiebung des Verstellkolbens (9) in eine ungewünschte Verstellrichtung blockierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsein heit (2) und die Abtriebseinheit (14) durch das Koppelelement (18) bevorzugt in einer der Endstellungen des Verstellkolbens (9) koppelbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelele ment (18) in einem der beiden Druckräume (16, 17) oder einem angrenzenden Bereich innerhalb des Gehäuses (6) angeordnet, hydraulisch mit dem jeweiligen Druckraum (16 oder 17) verbunden und über eine Axialführung (20) axial be weglich ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kop pelelement (18) bevorzugt als in vorrichtungsferne Richtung hydraulisch ver lagerbarer und in Druckraumrichtung durch die bevorzugt von einem Feder mittel (21) erzeugte Hilfsenergie verschiebbarer Verriegelungskolben (19) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungskolben (19) bevorzugt als konzentrischer Ring mit T-profilförmi gem Querschnitt ausgebildet ist und an der Innendurchmesserfläche (22) seines Flansches (23) zumindest teil- oder bereichsweise eine axiale Gerad- oder Schrägverzahnung (24) als Teil seiner Axialführung (20) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verrie gelungskolben (19) auf einem starr mit der Abtriebseinheit (14) verbundenen sowie die Abtriebseinheit (14) teilweise umschließenden Gleitring (31) gelagert ist, welcher an seiner äußeren Umfangsfläche (32) zumindest teil- oder bereichs weise eine zur Gerad- oder Schrägverzahnung (24) des Verriegelungskolbens (19) komplementäre Gerad- oder Schrägverzahnung (33) als weiterer Teil seiner Axialführung (20) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verrie gelungskolben (19) an seiner dem Verstellkolben (9) zugewandten Kolbenfläche (26) bevorzugt ein oder mehrere konzentrisch angeordnete Ansätze (27) auf weist, welche bei Unterschreitung des zur Verlagerung des Verstellkolbens (9) notwendigen Druckes des hydraulischen Druckmittels mit komplementären Ausnehmungen (35) eines starr an der Innenwandung (7) des Gehäuses (6) befestigten Arretierungsringes (34) formschlüssig verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verrie gelungskolben (19) radial außen und innen über Dichtmittel mit den angrenzen den Bauteilen, wie Gehäuse (6) und Gleitring (31), leckagefrei verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung des Verriegelungskolbens (19) zum Gehäuse (6) bevorzugt über einen Kolben dichtring (28) und die Abdichtung zum Gleitring (31) bevorzugt über Dicht spalte (29) oder über einen Doppellippendichtring (30) erfolgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federmittel (21) zur Erzeugung der Hilfsenergie des Verriegelungskolbens (19) bevorzugt als die Abtriebseinheit (14) umschließende Druck- oder Wellfeder ausgebildet ist, welche sich einerseits gegen die vorrichtungsferne Innenstirnseite (8) des Ge häuses (6) und andererseits gegen die dem Verstellkolben (9) abgewandte Kolbenfläche (25) des Verriegelungskolbens (19) abstützt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Arretie rungsring (34) bevorzugt die Querschnittsform eines Winkelprofils aufweist, des sen einer Schenkel (36) mit den Ausnehmungen (35) für die Ansätze (27) am Verriegelungskolben (19) ausgebildet und dessen anderer Schenkel (37) mit dem Gehäuse (6) bevorzugt verschweißt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Axial führung (20) des Verriegelungskolbens (19) eine Geradverzahnung vorgesehen ist und die konzentrischen Ansätze (27) am Verriegelungskolben (19) sowie die Ausnehmungen (35) des Arretierungsringes (34) bevorzugt derart konisch ausgebildet sind, daß sie nach geradliniger Annäherung in ihrer Verriegelungs position bei Auslegung des Konuswinkels im Selbsthemmungsbereich in beiden Radialrichtungen radialspielfrei miteinander verbunden sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Axial führung (20) des Verriegelungskolbens (19) eine Schrägverzahnung vorgesehen ist und die konzentrischen Ansätze (27) am Verriegelungskolben (19) sowie die Ausnehmungen (35) des Arretierungsringes (34) bevorzugt quadratisch oder rechteckig ausgebildet sind, welche in ihrer Verriegelungsposition einerseits durch direkten Wirkkontakt zwischen jeweils einer ihrer Seitenflächen (27b, 35b) und andererseits durch den in Anschlagstellung das Gehäuse (6) mit dem Arretierungsring (34) blockierenden Verstellkolben (9) radialspielfrei miteinander verbunden sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß so wohl die sich gegenüberliegenden geraden Radialflächen (27a, 35a) der Ansätze (27) des Verriegelungskolbens (19) und der Ausnehmungen (35) des Arretie rungsringes (34) als auch die dem Verstellkolben zugewandte Kolbenfläche (26) des Verriegelungskolbens (19) und der eine Schenkel (36) des Arretierungsringes (34) in der Verriegelungsposition der Vorrichtung (1) einen Abstand (x) zuein ander aufweisen, durch welchen betriebsbedingte Verschleißerscheinungen im Kontaktbereich der Ansätze (27) zu den Ausnehmungen (35) selbsttätig aus gleichbar sind.