DE19724989A1

DE19724989A1 - Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten in einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19724989A1
Application number: DE19724989A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Straus; Joachim Dietz
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1998-12-17
Also published as: US5875751A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten in einer Brennkraftmaschine, die innerhalb eines Steuertriebs von zumindest einer in einem Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle angeordnet ist.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 29 09 803 vorbekannt. Nach dem Start der Brennkraftmaschine tritt bei dieser das Problem auf, daß der jeweilige Verstellkolben mit hoher Geschwindigkeit in eine maximale Verstellposition eilt und dort unter erheblicher Geräuschemission mehrfach anschlägt. Dies rührt daher, daß nach einem Außerbetriebsetzen der Brennkraftmaschine das in der Vorrichtung befindliche hydraulische Mittel allmählich aus dieser entweicht und somit der Verstellkolben hydraulisch nicht mehr ausreichend eingespannt ist. Hervorgerufen durch die Drehungleichförmigkeit der Nockenwelle wird nach Wiederbefeuerung der Brennkraftmaschine der Verstellkolben, da dieser nun hydraulisch nicht mehr eingespannt ist, in eine Endlage unter der erwähnten erheblichen Geräuschentwicklung 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 der vor genannten Gattung zu schaffen, bei der die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und insbesondere mit einfachen Mitteln, d. h. mit geringem konstruktiven Aufwand, das angezeigte Startklappern vermieden ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruchs gelöst, wobei zweckmäßige Konkretisierungen der Erfindung Gegenstand der Unteransprüche sind.

Durch die im Anspruch 1 aufgezeigten erfindungsgemäßen Mittel ist auf ein fache Art und Weise das aus dem Stand der Technik bekannte Startklappern vermieden. Sobald es nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine zu einem Druckabfall im entsprechenden Druckraum kommt, wird der Sperrkolben über die Kraft seines Beaufschlagungsmittels wie einer Schraubenfeder in Richtung zum Ringkolben verlagert und dessen Koppelmittel kommen hier formschlüssig in Eingriff mit komplementären Koppelmitteln des Topfes bzw. der Abtriebs einheit. Eine Axialverlagerung des Druckkolbens ist erst nach Wiederbefeuerung der Brennkraftmaschine im Zustand nach Befüllung des Druckraumes bzw. der Druckräume mit Hydraulikmittel möglich; also dann, wenn man von einer weitestgehenden hydraulischen Einspannung des Ringkolbens sprechen kann.

Außerdem ist durch die hier vorgeschlagenen Mittel garantiert, daß eine große hydraulisch wirksame Kraft zur Verlagerung des Sperrkolbens aus seiner Koppel position in seine Entkoppelposition am Sperrkolben zur Verfügung steht. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß ein axial zwischen einer der druckraumseiti gen Stirnseite des Sperrkolbens abgewandten weiteren Stirnseite und einem Boden des Topfes befindlicher Druckraum einen Ableitpfad ins Freie besitzt. Somit muß bei Befüllung des entsprechenden Druckraumes nach Wiederbefeue rung der Brennkraftmaschine durch den Sperrkolben keine Kompressionsarbeit im eben genannten Druckraum verrichtet werden bzw. ist diese Kompressions arbeit extrem gering. Gleichzeitig ist eine dem entsprechenden Druckraum zugewandte Stirnseite des Sperrkolbens mit einer relativ groß ausgebildeten hydraulischen Fläche versehen, so daß nur geringe Drücke an Hydraulikmittel zur Verlagerung des Sperrkolbens in seine Entkoppelposition erforderlich sind.

In Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, den Ableitpfad entlang einer die Abtriebseinheit mit der Nockenwelle verbindenden Schraube zu legen. Denkbar sind jedoch auch weitere Ableitpfade, wie derartige direkt am Topf angebrachte. Entlang dieses Ableitpfades bzw. dieser Ableitpfade kann auch sich im Druckraum axial zwischen Topf und Sperrkolben unerwünscht akkumulie rendes Hydraulikmittel einfach abgeleitet werden.

Der die eigentliche Vorrichtung umschließende Topf, welcher Topf vorteilhafter weise mit dem Radialflansch verbunden ist, erweist sich deshalb bei einer einem Riemenrad zugeordneten Vorrichtung als notwendig, da ein das Riemen rad treibender Riemen im Gegensatz zur Kette keinesfalls in Kontakt mit dem Hydraulikmittel kommen darf.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der einzigen Figur näher erläutert.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung 1 zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, so wie sie von ihrem prinzipiellen Aufbau und ihrer Wirkungsweise her der Fachwelt an sich bekannt ist. Die Vorrichtung 1 ist stirnseitig einer Nockenwelle 2 vorgelagert. Sie weist ein über einen nicht dargestellten Steuerriemen getriebenes Riemenrad 3 auf. Das Riemenrad 3 besitzt radial innen einen Radialflansch 4, welcher fest (hier einteilig) mit einem Ring 5 verbunden ist. Der Ring 5 weist radial außen eine erste Verzahnung 6 (Schrägverzahnung) auf, welche Verzahnung 6 mit einem ersten Zahnabschnitt 7 eines Axialansatzes 8 in Eingriff ist. Der Axialansatz 8 ist Bestandteil eines Ringkolbens 9. Des weiteren besitzt der Axialansatz 8 radial außen einen zweiten Zahnabschnitt 10. Mit diesem zweiten Zahnabschnitt 10 in Eingriff ist eine komplementäre und radial innen liegende zweite Verzahnung 11 einer Abtriebseinheit 12. Die Abtriebseinheit 12 ist über eine Schraube 13 verdrehfest mit der Nockenwelle 2 verbunden.

Der Ringkolben 9 besitzt einen axial äußeren Druckraum 14 für Hydraulik mittel. An diesen Druckraum 14 grenzt ein hier ringförmig ausgebildeter Sperr kolben 15. Dieser Sperrkolben 15 ist über eine nicht näher zu beschreibende Längsführung 16 radial innen mit der Abtriebseinheit 12 gekoppelt. Radial innere und äußere Mantelflächen 17, 18 des Sperrkolbens 15 besitzen Dicht mittel 19, 20. Diese Dichtmittel 19, 20 dichten weitestgehend den Druckraum 14 axial nach außen ab. Axial nach innen ist der Sperrkolben 15 über ein separates Beaufschlagungsmittel 21 wie eine Feder vorgespannt (Funktion des Sperrkolbens 15 siehe Beschreibungseinleitung). Wird nun Hydraulikmittel in den Druckraum 14 und somit vor den Ringkolben 9 und eine Stirnseite 22 des Sperrkolbens 15 geleitet, wird der Sperrkolben 15 axial nach außen, d. h. von der Nockenwelle 2 weg, verlagert.

Ein die Vorrichtung 1 hydraulikmitteldicht umschließender Topf 23, welcher Topf 23 am Radialflansch 4 befestigt ist, begrenzt axial zwischen einer der druckraumseitigen Stirnseite 22 abgewandten weiteren Stirnseite 24 des Sperr kolbens 5 und seinem Boden 25 einen weiteren Druckraum 26. Um nun eine möglichst hohe hydraulisch wirksame Kraft des Hydraulikmittels vor der Stirnsei te 22 des Sperrkolbens 15 zu erzielen, besitzt der Druckraum 26 erfindungs gemäß einen Ableitpfad 27 durch die Schraube 13 zumindest mittelbar ins Freie. Somit wird bei der hydraulisch verursachten Verschiebebewegung des Sperrkolbens 15 in Entkoppelrichtung (in Richtung zum Boden 25) die im Druckraum 26 angehäufte Luft nicht mehr komprimiert, sondern ausgeschoben.

Gleichzeitig ist eine Fläche der Stirnseite 22 des Sperrkolbens 15 relativ groß ausgebildet, so daß nur geringe hydraulische Kräfte zur Verschiebung des Sperrkolbens 15 notwendig sind.

Am Rande sei noch vermerkt, daß die Stirnseite 22 des Sperrkolbens 15 ein nicht näher zu erläuterndes Koppelmittel 30 aufweist. Dieses Koppelmittel 30 greift bei der in der oberen Bildhälfte der Fig. 1 gezeigten Verschiebestellung des Sperrkolbens 15 in ein komplementäres Koppelmittel 31 des Topfes 23 ein. Somit wird bis zur Wiederbefüllung des Druckraumes 26 mit Hydraulikmittel das Riemenrad 3 an einer Drehbewegung relativ zur Nockenwelle 2 gehindert.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Nockenwelle

3

Riemenrad

4

Radialflansch

5

Ring

6

erste Verzahnung

7

erster Zahnabschnitt

8

Axialansatz

9

Ringkolben

10

zweiter Zahnabschnitt

11

zweite Verzahnung

12

Abtriebseinheit

13

Schraube

14

Druckraum

15

Sperrkolben

16

Längsführung

17

Mantelfläche

18

Mantelfläche

19

Dichtmittel

20

Dichtmittel

21

Beaufschlagungsmittel (Feder)

22

Stirnseite

23

Topf

24

Stirnseite

25

Boden

26

Druckraum

27

Ableitpfad

28

Seite

29

nicht vergeben

30

Koppelmittel

31

Koppelmittel

Claims

1. Vorrichtung (1) zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, die innerhalb eines Steuertriebs von zumindest einer in einem Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle (2) angeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die Vorrichtung (1) weist ein über einen Steuerriemen getriebenes Riemenrad (3) mit einem Radialflansch (4) auf;
- innerhalb der Vorrichtung (1) ist ein über ein Servomittel wie Hydraulikmittel in wenigstens eine Axialrichtung verlagerbares Stellglied wie ein Ringkolben (9) mit zumindest einem Axialansatz (8) angeordnet, welcher Ringkolben (9) in Axialrichtung gesehen zumindest einseitig einen Druckraum (14) für das Hy draulikmittel begrenzt;
- der Axialansatz (8) besitzt zwei Zahnabschnitte (7, 10), von denen ein erster Zahnabschnitt (7) mit einer ersten Verzahnung (6) eines mit dem Radialflansch (4) fest verbundenen Ringes (5) kommuniziert und ein zweiter Zahnabschnitt (10) mit einer zweiten Verzahnung (11) einer mit der Nockenwelle (2) drehfest verbundenen Abtriebseinheit (12) in Eingriff ist;
- die Vorrichtung (1) ist stirnseitig und radial von einem Topf (23) begrenzt, welcher am Riemenrad (3) oder dessen Radialflansch (4) befestigt ist und die Vorrichtung (1) nach außen hydraulikmitteldicht verschließt;
- auf der Seite (28) des Ringkolbens, welche an den Druckraum (14) grenzt, ist ein Sperrkolben (15) angeordnet, der wahlweise Ringform aufweisen kann;
- der Sperrkolben (15) ist über eine Längsführung (16) radial innen mit der Ab triebseinheit (12) oder radial außen mit dem Topf (23) gekoppelt, wobei er über die Kraft eines separaten Beaufschlagungsmittels (21) wie einer Feder bei nach lassendem bzw. fehlendem Druck an Hydraulikmittel im angrenzenden Druck raum (14) derart in Richtung zum Ringkolben (9) verlagerbar ist, daß er mit seinem an einer druckraumseitigen Stirnseite (22) angeordneten Koppelmittel (30) in ein komplementäres zweites Koppelmittel (31) des Topfes (23) oder bei radial außen liegender Längsführung (16) in ein Koppelmittel der Abtriebseinheit (12) formschlüssig eingreift und
- daß ein axial zwischen einer der druckraumseitigen Stirnseite (22) des Sperr kolbens (15) abgewandten weiteren Stirnseite (24) des Sperrkolbens (15) und einem Boden (25) des Topfes (23) befindlicher Druckraum (26) zumindest einen Ableitpfad (27) wenigstens mittelbar ins Freie aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableitpfad (27) stirnseitig in die Nockenwelle (2) und axial entlang dieser geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableitpfad (27) integraler Bestandteil einer die Abtriebseinheit (12) mit der Nockenwelle (2) verbindenden Schraube (13) ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die druckraumseitige Stirnseite (22) des Sperrkolbens (15) in etwa einer 0,5-fachen Fläche einer Fläche der ihr zugewandten Seite (28) des Ring kolbens (9) entspricht.