DE19721209A1

DE19721209A1 - Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19721209A1
Application number: DE19721209A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Straus
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 1998-11-26
Also published as: US5836279A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, welche zum einen aus einer drehfest mit einer Ein- oder Auslaßnockenwelle verbundenen, durch eine Nabe mit einer Schrägverzahnung gebildeten Abtriebseinheit sowie zum anderen aus einer über ein Zugmittel mit einer Kurbelwelle in Antriebsver bindung stehenden, durch ein Antriebsrad mit einem drehfest an diesem befe stigten Gehäuse und einer weiteren Schrägverzahnung gebildeten, drehbar auf der Abtriebseinheit gelagerten Antriebseinheit besteht und desweiteren einen über ein hydraulisches Druckmittel zwischen zwei Endstellungen innerhalb des Gehäuses axial verschiebbaren Verstellkolben aufweist, der zwei wechselweise oder gleichzeitig mit einem Druckmittelzufluß und einem Druckmittelabfluß schaltbare Druckräume axial begrenzt sowie einstückig mit einer hohlzylin drisch ausgebildeten Schiebemuffe verbunden ist, welche mit zwei axial zuein ander beabstandten, gegenläufig schrägverzahnten Abschnitten versehen ist, von denen der erste Abschnitt mit der komplementären Schrägverzahnung an der Abtriebseinheit und der zweite Abschnitt mit der komplementären Schrägver zahnung an der Antriebseinheit in Wirkverbindung steht, wobei die Druck räume einerseits durch einen Kolbendichtring an der Stirnseite des Verstell kolbens und andererseits durch eine die Nabe der Abtriebseinheit umschließen de Dichtscheibe, die zwischen zwei einander zugewandten Stirnflächen der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit angeordnet ist und mit ihrem Außen umfang am Innenumfang der Schiebemuffe anliegt, gegeneinander abgedichtet sind.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist gattungsbildend aus der DE-OS 43 21 003 vor bekannt. Bei dieser Verstelleinrichtung ist zwischen zwei einander zugewandten Stirnflächen der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit ein mit seinem Außen umfang dichtend am Innenumfang der Schiebemuffe anliegender sowie mit seinem Innenumfang schwimmend auf der Abtriebseinheit gelagerter Kolben dichtring angeordnet, mit dem als Abdichtmaßnahme vermieden werden soll, daß das Druckmittel zur wechselseitigen oder gleichzeitigen Beaufschlagung der Verstelleinrichtung unerwünscht bzw. im zu großen Umfang von dem ersten in den zweiten Druckraum gelangt.

In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß eine derartig ausgebildete Verstell einrichtung, insbesondere in einer der Endstellungen des Verstellkolbens, stark überhöhte Druckmittel-Leckagen aufweist, die darauf zurückzuführen sind, daß bei anliegendem Öldruck in der jeweils druckbeaufschlagten Druckkammer und dem an dieser angeschlossenen Druckmittelzufluß durch den Öldruck der Kolbendichtring axial an die Stirnfläche der Antriebseinheit gedrückt wird. Dadurch kann das Druckmittel entlang dem entstehenden Ringspalt zwischen dem Kolbendichtring und der Stirnfläche der Abtriebseinheit sowie unter dem durch seine schwimmende Lagerung einen Radialspalt zur Abtriebseinheit aufweisenden Kolbenring hindurch in den jeweils drucklosen Druckraum bzw. über das Lagerspiel der Antriebseinheit zur Abtriebseinheit in dessen Druck mittelzufluß abfließen.

Diese Druckmittel-Leckagen haben ein Absinken des Versorgungsdrucks des Druckmittels und somit verzögerte Verstellzeiten sowie eine zu weiche hydrau lische Einspannung des Verstellkolbens zum Halten des Verstellwinkels der Nockenwelle zur Folge, was sich beispielsweise durch einen instabilen Leerlauf der Brennkraftmaschine äußern kann. Insbesondere bei hohen Druckmittel temperaturen wirken sich die Druckmittel-Leckagen besonders nachteilig aus, da dort die Viskosität und der Versorgungsdruck des Druckmittels besonders gering sind, so daß die vom Kennfeld der Motorsteuerung vorgegebene Verstellposition der Nockenwelle häufig nachgeregelt werden muß und/oder höhere Druck mittelfördermengen zur Verfügung gestellt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu konzipieren, bei welcher mit einfachen und kostengün stigen Maßnahmen Druckmittel-Leckagen zwischen den Druckräumen im Gehäuse der Vorrichtung auf ein Minimum reduzierbar sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, daß neben der ersten Dichtscheibe zwischen den Stirnflächen der Abtriebseinheit und der Antriebs einheit eine weitere, die Nabe der Abtriebseinheit umschließende Dichtscheibe angeordnet ist, deren Innenumfangspiel zur Nabe kleiner als das Lagerspiel der Antriebseinheit zur Nabe der Abtriebseinheit ausgebildet ist und mit welcher Druckmittel-Leckagen zwischen den Druckräumen der Vorrichtung über das Innenumfangsspiel der ersten Dichtscheibe abgedichtet sind. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4, welche jedoch auch selbständige, schutzfähige Merkmale enthalten können.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung weist somit gegenüber den bekannten Vorrichtungen aus dem Stand der Technik den Vorteil auf, daß durch die Anordnung einer einfach zu montierenden, kostengünstigen zweiten Dicht scheibe neben der zwischen den Stirnflächen der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit vorhandenen ersten Dichtscheibe die über das Innenumfangs spiel dieser ersten Dichtscheibe auftretenden Leckagewerte zwischen den Druckräumen der Vorrichtung weitestgehend minimiert werden. Zwar wird auch bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung bei anliegendem Öldruck im jeweils druckbeaufschlagten Druckraum die erste Dichtscheibe axial von der Stirnseite der Abtriebseinheit weggedrückt, so daß das Druckmittel in den entstehenden Ringspalt zwischen der ersten Dichtscheibe und der Stirnseite der Abtriebseinheit eindringen kann, ein Abfließen des Druckmittels unter der ersten Dichtscheibe hindurch in den jeweils drucklosen Druckraum wird jedoch durch die die Nabe der Abtriebseinheit relativ eng umschließende zweite Dichtscheibe wirksam vermieden. Dadurch ist jederzeit ein stabiler Versor gungsdruck des Druckmittels sowie eine ausreichende hydraulische Einspan nung des Verstellkolbens zum Halten des Verstellwinkels der Nockenwelle gewährleistet.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist dabei sowohl der Innenumfang als auch der Außenumfang der weiteren Dichtscheibe kleiner ausgebildet als der Innenumfang und der Außenumfang der ersten Dichtscheibe. Die erste Dichtscheibe, die mit ihrem Außenumfang am Innenumfang der Schiebemuffe der Vorrichtung dichtend anliegt, bildet somit gewissermaßen eine obere Dichtung zwischen den Stirnseiten der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit, während die weitere Dichtscheibe lediglich eine untere Dichtung zwischen den genannten Stirnseiten darstellt, deren Außenumfang keine funktionelle Bedeu tung zukommt.

Da die nachteiligen Druckmittel-Leckagen vorwiegend bei anliegendem Öldruck im jeweils druckbeaufschlagten Druckraum der Vorrichtung entstehen, ist die weitere Dichtscheibe in weiterer Konkretisierung der Erfindung bevorzugt als zwischen der ersten Dichtscheibe und der Stirnfläche der Antriebseinheit angeordneter Stahldichtring ausgebildet, der durch eine Preßpassung fest oder durch eine Spielpassung lose mit der Nabe der Antriebseinheit verbunden ist. Die derart angeordnete weitere Dichtscheibe stützt sich dann bei anliegendem Öldruck mit einer Seitenfläche an der Stirnfläche der Antriebseinheit ab, wäh rend die, bevorzugt ebenfalls als Stahldichtring ausgebildete und bisher an der Stirnfläche der Antriebseinheit anliegende erste Dichtscheibe an die andere Seitenfläche der weiteren Dichtscheibe gedrückt wird. Eine Verbindung der weiteren Dichtscheibe mit der Nabe der Abtriebseinheit durch eine Spielpas sung hat sich dabei hinsichtlich der ausreichenden Dichtwirkung dieser Dicht scheibe und der relativ einfachen Montage als am vorteilhaftesten erwiesen. Es ist jedoch auch möglich, für eine der beiden Dichtscheiben oder für beide Dichtscheiben nichteisen- oder nichtmetallische Werkstoffe wie Kunststoffe, Messing, Kupfer oder Legierung derselben, zu verwenden.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird es schließlich noch vorgeschlagen, die sich gegenüberliegenden Seitenflächen der ersten Dichtscheibe und der weiteren Dichtscheibe als Dichtflächen beider Dichtscheiben zueinander auszubilden. Zu diesem Zweck sind die sich gegen überliegenden und, wie bereits erwähnt, bei anliegendem Öldruck im nocken wellenzugewandten Druckraum der Vorrichtung aneinandergedrückten Seiten flächen beider Dichtscheiben bevorzugt planparallel und eben ausgebildet, um einen möglichst engen Dichtspalt und damit eine gute Dichtwirkung zwischen beiden Dichtscheiben zu erreichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß abgedichtete Vorrichtung;

Fig. 2 die Einzelheit "Z" nach Fig. 1.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus Fig. 1 geht eine mit der Bezugsziffer 1 versehene Vorrichtung 1 zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine hervor. Diese Vorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einer drehfest mit einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Ein- oder Aus laßnockenwelle verbundenen Abtriebseinheit 2 sowie aus einer über ein Zug mittel mit einer ebenfalls nicht dargestellten Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Antriebseinheit 8. Die Abtriebseinheit 2 wird dabei durch eine Nabe 3 mit einer Schrägverzahnung 5 gebildet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel an einem drehfest auf der Nabe 3 befestigten Zahnring 4 angeordnet ist. Die Antriebseinheit 8 besteht dagegen aus einem Antriebsrad 9 mit einem drehfest an diesem befestigten Gehäuse 10 und einer weiteren Schrägverzahnung 16. In Fig. 1 ist dabei deutlich zu sehen, daß das Gehäuse 10 im konkreten Fall einen U-förmigen Profilquerschnitt aufweist, dessen Schenkel 11, 12 parallel und dessen Steg 13 senkrecht zur Längsmittelachse der Vorrichtung 1 angeord net sind. Der eine Schenkel 12 des Gehäuses 10 ist an seinem freien Ende verkürzt ausgebildet und weist an seiner inneren Mantelfläche 15 die Schrägver zahnung 16 der Antriebseinheit 8 auf. Mit der äußeren Mantelfläche 14 um schließt der verkürzte Schenkel 12 des Gehäuses 10 darüber hinaus radial die Nabe 3 der Abtriebseinheit 2, so daß die Antriebseinheit 8 drehbar auf der Abtriebseinheit 2 gelagert ist.

Weiterhin ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß die Vorrichtung 1 desweiteren einen über ein hydraulisches Druckmittel zwischen zwei Endstellungen innerhalb des Gehäuses 10 axial verschiebbaren Verstellkolben 19 aufweist, der zwei wech selweise oder gleichzeitig mit einem Druckmittelzufluß 7, 18 und einem Druck mittelabfluß schaltbare Druckräume 22, 23 axial begrenzt sowie einstückig mit einer hohlzylindrisch ausgebildeten Schiebemuffe 24 verbunden ist. Diese Schiebemuffe 24 ist mit zwei axial zueinander beabstandeten, gegenläufig schrägverzahnten Abschnitten 26, 28 versehen, von denen der erste Abschnitt 26 an der Randpartie 25 ihres Außenumfangs 30 angeordnet ist und mit der komplementären Schrägverzahnung 5 an der Abtriebseinheit 2 korrespondiert. Der zweite Abschnitt 28 ist dagegen an der Randpartie 27 des Innenumfangs 29 der Schiebemuffe 24 angeordnet und steht mit der komplementären Schrägver zahnung 16 an der Antriebseinheit 8 in Wirkverbindung. Durch Druckbeauf schlagung einer der beiden Druckräume 22, 23 ist dann über den Verstell kolben 19 eine axiale Bewegung auf die Schiebemuffe 24 übertragbar, so daß durch die schrägverzahnten Abschnitte 26, 28 an der Schiebemuffe 24 und durch die Schrägverzahnungen 5, 16 am Gehäuse 10 und am Zahnring 4 die Antriebseinheit 8 relativ zur Abtriebseinheit 2 verdrehbar ist.

Den Fig. 1 und 2 ist darüber hinaus entnehmbar, daß die Druckräume 22, 23 einerseits durch einen Kolbendichtring 21 an der Stirnseite 20 des Verstell kolbens 19 und andererseits durch eine die Nabe 3 der Abtriebseinheit 2 umschließende Dichtscheibe 31 gegeneinander abgedichtet sind. Die Dicht scheibe 31 ist dabei zwischen zwei einander zugewandten Stirnflächen 6, 17 der Abtriebseinheit 2 und der Antriebseinheit 8 angeordnet und liegt mit ihrem Außenumfang 33 am Innenumfang 29 der Schiebemuffe 24 an.

Als zusätzliche Dichtmaßnahme ist erfindungsgemäß neben der ersten Dicht scheibe 31 zwischen den Stirnflächen 6, 17 der Abtriebseinheit 2 und der Antriebseinheit 8 eine weitere, in Fig. 2 deutlich erkennbare, die Nabe 3 der Abtriebseinheit 2 umschließende Dichtscheibe 36 angeordnet. Das Innenum fangsspiel dieser weiteren Dichtscheibe 36 zur Nabe 3 der Abtriebseinheit 2 ist dabei kleiner als das Lagerspiel der Antriebseinheit 8 zur Nabe 3 der Abtriebs einheit 2 ausgebildet, so daß Druckmittel-Leckagen zwischen den Druckräumen 22, 23 der Vorrichtung 1 über das Innenumfangsspiel der ersten Dichtscheibe 31 abgedichtet sind. Zu diesem Zweck ist sowohl der Innenumfang 37 als auch der Außenumfang 38 der weiteren Dichtscheibe 36 kleiner ausgebildet als der Innenumfang 32 und der Außenumfang 33 der ersten Dichtscheibe 31, wobei die weitere Dichtscheibe 36 als zwischen der ersten Dichtscheibe 31 und der Stirnfläche 17 der Antriebseinheit 8 angeordneter Stahldichtring ausgebildet ist, der durch eine Spielpassung lose mit der Nabe 3 der Abtriebseinheit 2 ver bunden ist. Die sich gegenüberliegenden Seitenflächen 35 und 39 der ersten Dichtscheibe 31 und der weiteren Dichtscheibe 36 sind im übrigen, wie eben falls aus Fig. 2 ersichtlich ist, als Dichtflächen beider Dichtscheiben 31, 36 zueinander ausgebildet, indem diese planparallel und eben ausgebildet sind. Bei anliegendem Öldruck stützt sich die erfindungsgemäß angeordnete weitere Dichtscheibe 36 mit einer Seitenfläche 40 an der Stirnfläche 17 der Antriebsein heit 8 ab, während die mit einer Seitenfläche 34 an der Stirnfläche 6 des Zahnrings 4 der Abtriebseinheit 2 anliegende Dichtscheibe 31 mit ihrer Seiten fläche 35 an die andere Seitenfläche 39 der weiteren Dichtscheibe 36 gedrückt wird. Ein Abfließen des Druckmittels durch den in Fig. 2 nicht näher bezeich neten Spalt zwischen der Dichtscheibe 31 und der Stirnfläche 6 des Zahnrings 4 sowie unter der Dichtscheibe 31 hindurch in den nockenwellenabgewandten Druckraum 22 der Vorrichtung 1 ist somit durch das Zusammenwirken der Dichtscheibe 31 mit der weiteren Dichtscheibe 36 wirksam vermieden.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Abtriebseinheit

3

Nabe

4

Zahnring

5

Schrägverzahnung

6

Stirnfläche

7

Druckmittelzufluß

8

Antriebseinheit

9

Antriebsrad

10

Gehäuse

11

Schenkel

12

Schenkel

13

Steg

14

Mantelfläche

15

Mantelfläche

16

Schrägverzahnung

17

Stirnfläche

18

Druckmittelzufluß

19

Verstellkolben

20

Stirnseite

21

Kolbendichtring

22

Druckraum

23

Druckraum

24

Schiebemuffe

25

Randpartie

26

schrägverzahnter Abschnitt

27

Randpartie

28

schrägverzahnter Abschnitt

29

Innenumfang

30

Außenumfang

31

Dichtscheibe

32

Innenumfang

33

Außenumfang

34

Seitenfläche

35

Seitenfläche

36

Dichtscheibe

37

Innenumfang

38

Außenumfang

39

Seitenfläche

40

Seitenfläche

Claims

1. Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswech selventilen einer Brennkraftmaschine, welche zum einen aus einer drehfest mit einer Ein- oder Auslaßnockenwelle verbundenen, durch eine Nabe (3) mit einer Schrägverzahnung (5) gebildeten Abtriebseinheit (2) sowie zum anderen aus einer über ein Zugmittel mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehen den, durch ein Antriebsrad (9) mit einem drehfest an diesem befestigten Gehäu se (10) und einer weiteren Schrägverzahnung (16) gebildeten, drehbar auf der Abtriebseinheit (2) gelagerten Antriebseinheit (8) besteht und desweiteren einen über ein hydraulisches Druckmittel zwischen zwei Endstellungen innerhalb des Gehäuses (10) axial verschiebbaren Verstellkolben (19) aufweist, der zwei wechselweise oder gleichzeitig mit einem Druckmittelzufluß (7, 18) und einem Druckmittelabfluß schaltbare Druckräume (22, 23) axial begrenzt sowie ein stückig mit einer hohlzylindrisch ausgebildeten Schiebemuffe (24) verbunden ist, welche mit zwei axial zueinander beabstandeten, gegenläufig schrägver zahnten Abschnitten (26, 28) versehen ist, von denen der erste Abschnitt (26) mit der komplementären Schrägverzahnung (5) an der Abtriebseinheit (2) und der zweite Abschnitt (28) mit der komplementären Schrägverzahnung (16) an der Antriebseinheit (8) in Wirkverbindung steht, wobei die Druckräume (22, 23) einerseits durch einen Kolbendichtring (21) an der Stirnseite (20) des Verstell kolbens (19) und andererseits durch eine die Nabe (3) der Abtriebseinheit (2) umschließende Dichtscheibe (31), die zwischen zwei einander zugewandten Stirnflächen (6, 17) der Abtriebseinheit (2) und der Antriebseinheit (8) angeord net ist und mit ihrem Außenumfang (33) am Innenumfang (29) der Schiebemuffe (24) anliegt, gegeneinander abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß neben der ersten Dichtscheibe (31) zwischen den Stirnflächen (6, 17) der Abtriebseinheit (2) und der Antriebseinheit (8) eine weitere, die Nabe (3) der Abtriebseinheit (2) umschließende Dichtscheibe (36) angeordnet ist, deren Innenumfangsspiel zur Nabe (3) kleiner als das Lagerspiel der Antriebseinheit (8) zur Nabe (3) der Abtriebseinheit (2) ausgebildet ist und mit welcher Druck mittel-Leckagen zwischen den Druckräumen (22, 23) der Vorrichtung (1) über das Innenumfangsspiel der ersten Dichtscheibe (31) abgedichtet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der In nenumfang (37) als auch der Außenumfang (38) der weiteren Dichtscheibe (36) kleiner ausgebildet ist als der Innenumfang (32) und der Außenumfang (33) der ersten Dichtscheibe (31).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Dichtscheibe (36) bevorzugt als zwischen der ersten Dichtscheibe (31) und der Stirnfläche (17) der Antriebseinheit (8) angeordneter Stahldichtring ausgebildet ist, der durch eine Preßpassung fest oder durch eine Spielpassung lose mit der Nabe (3) der Abtriebseinheit (2) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegen überliegenden Seitenflächen (35 und 39) der ersten Dichtscheibe (31) und der weiteren Dichtscheibe (36) als Dichtflächen beider Dichtscheiben (31, 36) zueinander ausgebildet sind.