DE19727667A1

DE19727667A1 - Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19727667A1
Application number: DE1997127667
Authority: DE
Inventors: Hans-Christian Dipl Ing Peter
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-07

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach dem oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist gattungsbildend aus der DE-OS 195 02 496 vorbekannt. Aus dieser Veröffentlichung geht hervor, daß die Vorrichtung zum einen aus einer drehfest mit einer Ein- oder Auslaßnockenwelle verbundenen Abtriebseinheit sowie zum anderen aus einer über ein Zugmittel mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden, drehbar auf der Abtriebseinheit gelagerten Antriebseinheit besteht. Desweiteren weist die Vorrichtung zwei durch einen axial verschiebbaren Verstellkolben begrenzte Druckräume auf, die durch wechselweise oder gleichzeitige Druckbeaufschlagung mit einem hydrau lischen Druckmittel sowie durch Schrägverzahnungen an der Antriebseinheit, an der Abtriebseinheit und am Verstellkolben eine Relativverdrehung und/oder eine stufenlose hydraulische Einspannung der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirken. Dabei strömt der Vorrichtung das hydraulische Druckmittel über eine drehfest mit der Abtriebseinheit verbundene sowie in einem Nockenwellen- Gleitlager im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gehaltene, hohlzylindrische Anschlußkonsole zu, welche den Endbereich der Nockenwelle koaxial um schließt. An ihrer Mantelfläche weist die Anschlußkonsole mehrere mit in Ringnuten aufgenommenen Dichtringen ausgebildete Ringflansche auf, die von einem hohlzylindrischen Aufnahmeflansch an einem feststehenden Anschluß bauteil für ein Steuerelement umschlossen werden und zwischen denen das hydraulische Druckmittel in umlaufenden Ringkanälen geführt wird. Von diesen Ringkanälen ist ein Ringkanal über eine oder mehrere Axialbohrung(en) in der Zylinderwand der Anschlußkonsole und ein anderer Ringkanal über den Hohl zylinder der Anschlußkonsole mit den Druckräumen der Vorrichtungen ver bunden. Zur Abdichtung der druckmittelführenden Ringkanäle gegeneinander dienen die in die Ringnuten in den Ringflanschen der Anschlußkonsole einge setzten Stahldichtringe, die mit einer Sprengfuge sowie mit einer Vorspannung versehen sind und somit an der Innenwandung des Aufnahmeflansches des Anschlußbauteils dichtend anliegen.

In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß sich bei dieser Abdichtung die Rotation der Abtriebseinheit auf die Stahldichtringe überträgt, wodurch sich diese über ihre radiale Anlagefläche in die Innenwandung des Aufnahmeflan sches "eingraben" bzw. durch welche sowohl die Stahldichtringe als auch der Aufnahmeflansch einen beträchtlichem Verschleiß unterliegen. Dieses nachteili ge Verhalten tritt aufgrund des Reibschlusses zwischen den Stahldichtringen und der Innenwandung des Aufnahmeflansches auf, welcher aus dem in den Ringka nälen herrschenden Druck des hydraulischen Druckmittels sowie aus der radialen Vorspannung der Stahldichtringe resultiert. Durch das "Eingraben" der Stahldichtringe in den Aufnahmeflansch können beispielsweise Abriebspäne freigesetzt werden, die beim Eintritt in die Nockenwellen-Verstelleinrichtung eine Funktionsstörung auslösen können. Weiterhin bedingt das "Eingraben" der Stahldichtringe in den Aufnahmeflansch ein radiales Aufweiten der Stahldicht ringe, wodurch sich die Trennfuge in den die Stahldichtringe aufnehmenden Ringnuten und damit der Leckspalt der Stahldichtringe vergrößert. Dies hat unter Umständen einen Druckmittelverlust in den Druckräumen der Nockenwel len-Verstelleinrichtung beim Stillstand der Brennkraftmaschine zur Folge, so daß der Verstellkolben in der Startphase der Brennkraftmaschine keine ausreichende hydraulische Einspannung mehr erfährt und unter einer nachteiligen Geräusch entwicklung ungehindert an seinen Endanschlägen anschlägt. Ebenso wurde festgestellt, daß sich ab einer bestimmten Eingrabtiefe der Stahldichtringe in den Aufnahmeflansch während des Motorbetriebes systemwichtige Kenngrößen, wie beispielsweise die Verstellgeschwindigkeit der Nockenwellen-Verstelleinrich tung, insbesondere bei kleinen Motordrehzahlen, stark verringert, da die hervor gerufenen zusätzlichen Druckmittel-Leckagen bei begrenzter Leistung der Druckmittelpumpe zum Absinken des Druckniveaus führen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu konzipieren, bei welcher mit einfachen Mitteln das "Eingraben" der Dichtringe in die Innen wandung eines Aufnahmeflansches vermieden ist und durch eine verbesserte Abdichtung zwischen der rotierenden Anschlußkonsole und einem feststehen den Anschlußbauteil die aufgezeigten Druckmittelleckagen auf ein Minimum reduzierbar sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1 derart gelöst, daß in der Zylinderwand der Anschlußkon sole mindestens eine weitere Axialbohrung angeordnet und jede Ringnut in den Ringflanschen der Anschlußkonsole über mindestens eine Radialbohrung mit dieser weiteren Axialbohrung verbunden ist, wobei über eine zusätzliche, in der Mantelfläche der Anschlußkonsole angeordnete umlaufende Ringnut und über eine diese Ringnut mit der weiteren Axialbohrung verbindende Radialbohrung ein hydraulisches Druckmittel den Ringnuten in den Ringflanschen der An schlußkonsole zuleitbar ist, mit welchem eine die Dichtringe feststehend an die Innenwandung des Aufnahmeflansches des Anschlußbauteiles anpreßende, radiale Druckkraft auf die Innendurchmesserflächen jedes Dichtringes in den Ringnuten übertragbar ist.

In Konkretisierung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird es vorgeschlagen, die zusätzliche umlaufende Ringnut in der Mantelfläche der Anschlußkonsole bevorzugt in Höhe des Nockenwellen-Gleitlagers im Zylin derkopf der Brennkraftmaschine anzuordnen und das unter vollem Betriebsdruck der Brennkraftmaschine stehende Motoröl aus dem Nockenwellen-Gleitlager als hydraulisches Druckmittel zur Erzeugung der radialen Druckkraft auf die Dicht ringe zu verwenden. Im Gegensatz zu den im gesamten Druckmittelsystem der Nockenwellen-Verstelleinrichtung herrschenden gedrosselten Betriebsbrücken wird somit in vorteilhafter Weise der von der Ölpumpe der Brennkraftmaschine erzeugte und im Nockenwellen-Gleitlager anliegende volle Betriebsdruck des Motoröls genutzt, um eine so hohe Druckkraft auf die Dichtringe aufzubringen, das diese durch den Anpreßdruck an die Innenwandung des Aufnahmeflansches des Anschlußbauteils am Mitrotieren mit der Anschlußkonsole gehindert werden und eine feststehende Dichtstellung an der Innenwandung des Aufnahmeflan sches einnehmen. Voraussetzung hierfür ist jedoch eine genügend große Breite der Innendurchmesserflächen der Dichtringe, um eine entsprechende Druck angriffsfläche für das Motoröl zu bieten sowie in ihrer Breite eng tolerierte Ringnuten, um die Druckmittel-Leckagen entlang der Seitenflächen der Dicht ringe in für deren feststehende Dichtstellung vernachlässigbaren Größen zu halten. Die dennoch auftretenden Druckmittel-Leckagen haben sich dabei sogar insofern als vorteilhaft erwiesen, daß diese die im Druckmittelsystem der Nockenwellen-Verstelleinrichtung systembedingt auftretenden Druckmittel- Leckagen teilweise wieder auffüllen.

Weiterhin wird es in Konkretisierung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung vorgeschlagen, daß jede weitere Axialbohrung in der Zylinderwand der Anschlußkonsole bevorzugt um 90° des Vollkreises von 360° versetzt zu der den einen Ringkanal mit den Druckräumen der Vorrichtung verbindenden Axialbohrung in der Zylinderwand der Anschlußkonsole angeordnet ist. Der Versatz der weiteren Axialbohrung um 90° zu der den einen Ringkanal mit der Vorrichtung verbindenden Axialbohrung stellt jedoch nur eine bevorzugte Ausführungsform dar, da es auch möglich ist, die weitere Axialbohrung an jeder anderen beliebigen Stelle neben der den einen Ringkanal mit der Vorrichtung verbindenden Axialbohrung in der Zylinderwand der Anschlußkonsole anzuord nen.

Schließlich wird es in Fortbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vor richtung noch vorgeschlagen, daß jede weitere Axialbohrung in der Zylinder wand der Anschlußkonsole bevorzugt als von der nockenwellenabgewandten Seite der Anschlußkonsole ausgehende Sackbohrung ausgebildet ist, deren offenes Ende durch einen Stopfen oder dergleichen druckmitteldicht verschlos sen ist. Dies hat sich sowohl hinsichtlich des Fertigungsaufwandes als auch hinsichtlich des Kostenaufwandes als vorteilhafteste Realisierungsmöglichkeit der weiteren Axialbohrung erwiesen, wobei es jedoch auch möglich ist, die weitere Axialbohrung als von der nockenwellenabgewandten Seite zur nocken wellenzugewandten Seite der Anschlußkonsole durchgehende Bohrung oder auch als von der nockenwellenzugewandten Seite der Anschlußkonsole ausge hende Sackbohrung auszubilden. Das Verschließen der Axialbohrung mit einem bzw. im Fall einer Durchgangsbohrung mit zwei Stopfen oder dergleichen ist dabei fertigungsbedingt notwendig, da die Zuleitung des Druckmittels in die Axialbohrung nicht über deren offene(s) Ende(n) sondern über die erwähnte Ringnut mit Radialbohrung in der Mantelfläche der Anschlußkonsole erfolgt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei:

Fig. 1 eine Teilansicht der Draufsicht auf einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einer quergeschnittenen erfindungs gemäß ausgebildeten Vorrichtung zum Verändern der Steuer zeiten;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der quergeschnittenen Anschluß konsole der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus Fig. 1 geht eine Vorrichtung 1 zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine hervor, welche in bekannter Weise zum einen aus einer drehfest mit einer Ein- oder Auslaßnockenwelle 2 verbundenen Abtriebseinheit 6 sowie zum anderen aus einer über ein Zugmittel mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kurbelwelle in Antriebsverbin dung stehenden Antriebseinheit 7 besteht, die drehbar auf der Abtriebseinheit 6 gelagert ist. Desweiteren weist die Vorrichtung 1 zwei zwischen der Abtriebs einheit 6 und der Antriebseinheit 7 angeordnete Druckräume 8, 9 auf, die durch wechselweise oder gleichzeitige Druckbeaufschlagung mit einem hydrau lischen Druckmittel eine Relativverdrehung und/oder eine stufenlose hydrauli sche Einspannung der Nockenwelle 2 zur Kurbelwelle bewirken. Auf eine nähere Beschreibung der Wirkungsweise dieser Vorrichtung 1 wird an dieser Stelle jedoch verzichtet, da dies als allgemein bekannt vorausgesetzt wird.

Ferner ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß der Vorrichtung 1 zur Relativverdrehung der Nockenwelle 2 zur Kurbelwelle das hydraulische Druckmittel über eine drehfest mit der Abtriebseinheit 6 verbundene sowie in einen Nockenwelle- Gleitlager 5 im Zylinderkopf 4 der Brennkraftmaschine gehaltene, hohlzylin drische Anschlußkonsole 10 zuströmt, welche den Endbereich 3 der Nocken welle 2 koaxial umschließt und an ihrer Mantelfläche mehrere Ringflansche 21, 22, 23 aufweist, zwischen denen das hydraulische Druckmittel in umlaufenden Ringkanälen 24, 25 geführt wird. Diese Ringflansche 21, 22, 23 werden von einem hohlzylindrischen Aufnahmeflansch 38 an einem feststehenden An schlußbauteil 37 für ein Steuerelement 40 umschlossen, wobei in den Ringflan schen 21, 22, 23 jeweils eine in Fig. 2 deutlich erkennbare Ringnut 12, 13, 14 angeordnet ist, in denen jeweils ein mit der Innenwandung 39 des Aufnahme flansches 38 des Anschlußbauteils 37 in Wirkverbindung stehender und die Ringkanäle 24, 25 gegeneinander abdichtender Dichtring 15, 16, 17 aufgenom men ist. Darüber hinaus ist in Fig. 2 angedeutet, daß dabei der eine Ringkanal 25 über eine Axialbohrung 27 in der Zylinderwand 26 der Anschlußkonsole 10 und der andere Ringkanal 24 über den Hohlzylinder 28 der Anschlußkonsole 10 mit den Druckräumen 8, 9 der Vorrichtung 1 verbunden ist.

Weiterhin geht aus Fig. 2 hervor, daß in der Zylinderwand 26 der Anschluß konsole 10 als Hauptmerkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung 1 eine weitere Axialbohrung 29 angeordnet ist und daß jede Ringnut 12, 13, 14 in den Ringflanschen 21, 22, 23 der Anschlußkonsole 10 über eine Radialboh rung 32, 33, 34 mit dieser weiteren Axialbohrung 29 in Verbindung steht. Über eine zusätzliche, in der Mantelfläche 11 der Anschlußkonsole 10 angeordnete Ringnut 35 und über eine diese Ringnut 35 mit der weiteren Axialbohrung 29 verbindende Radialbohrung 36 kann somit ein hydraulisches Druckmittel den Ringnuten 12, 13, 14 in den Ringflanschen 21, 22, 23 der Anschlußkonsole 10 zugeleitet werden, mit welchem eine die Dichtringe 15, 16, 17 feststehend an die Innenwandung 39 des Aufnahmeflansches 38 des Anschlußbauteils 37 anpressende, radiale Druckkraft auf die Innendurchmesserflächen 18, 19, 20 jedes Dichtringes 15, 16, 17 in den Ringnuten 12, 13, 14 übertragbar ist. Die zusätzliche umlaufende Ringnut 35 in der Mantelfläche 11 in der Anschlußkon sole 10 ist dabei in Höhe des Nockenwellen-Gleitlagers 5 im Zylinderkopf 4 der Brennkraftmaschine angeordnet und das unter vollem Betriebsdruck der Brennkraftmaschine stehende Motoröl aus dem Nockenwellen-Gleitlager 5 wird als hydraulisches Druckmittel zur Erzeugung der radialen Druckkraft auf die Dichtringe 15, 16, 17 verwendet.

Schließlich ist in Fig. 2 noch zu sehen, daß jede weitere Axialbohrung 29 in der Zylinderwand 26 der Anschlußkonsole 10 um 90° des Vollkreises von 360° versetzt zu der den einen Ringkanal 25 mit den Druckräumen 8, 9 der Vor richtung 1 verbindenden Axialbohrung 27 in der Zylinderwand 26 der An schlußkonsole 10 angeordnet ist und daß diese weitere Axialbohrung 29 als von der nockenwellenabgewandten Seite der Anschlußkonsole 10 ausgehende Sackbohrung ausgebildet ist, deren offenes Ende 30 durch einen Stopfen 31 druckmitteldicht verschlossen ist.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Nockenwelle

3

Endbereich

4

Zylinderkopf

5

Nockenwellen-Gleitlager

6

Abtriebseinheit

7

Antriebseinheit

8

Druckraum

9

Druckraum

10

Anschlußkonsole

11

Mantelfläche

12

Ringnut

13

Ringnut

14

Ringnut

15

Dichtring

16

Dichtring

17

Dichtring

18

Innendurchmesserfläche

19

Innendurchmesserfläche

20

Innendurchmesserfläche

21

Ringflansch

22

Ringflansch

23

Ringflansch

24

Ringkanal

25

Ringkanal

26

Zylinderwand

27

Axialbohrung

28

Hohlzylinder

29

Axialbohrung

30

Ende

31

Stopfen

32

Radialbohrung

33

Radialbohrung

34

Radialbohrung

35

Ringnut

36

Radialbohrung

37

Anschlußbauteil

38

Aufnahmeflansch

39

Innenwandung

40

Steuerelement

Claims

1. Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, welche zum einen aus einer drehfest mit einer Ein- oder Auslaßnockenwelle (2) verbundenen Abtriebseinheit (6) sowie zum anderen aus einer über ein Zugmittel mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehen den, drehbar auf der Abtriebseinheit (6) gelagerten Antriebseinheit (7) besteht und desweiteren zwei oder mehrere zwischen der Abtriebseinheit (6) und der Antriebseinheit (7) angeordnete Druckräume (8, 9) aufweist, die durch wechsel weise oder gleichzeitige Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druck mittel eine Relativverdrehung und/oder eine stufenlose hydraulische Einspan nung der Nockenwelle (2) zur Kurbelwelle bewirken, wobei der Vorrichtung (1) das hydraulische Druckmittel über eine drehfest mit der Abtriebseinheit (6) ver bundene sowie in einem Nockenwellen-Gleitlager (5) im Zylinderkopf (4) der Brennkraftmaschine gehaltene, hohlzylindrische Anschlußkonsole (10) zuströmt, welche den Endbereich (3) der Nockenwelle (2) koaxial umschließt und an ihrer Mantelfläche (11) mehrere mit in Ringnuten (12, 13, 14) aufgenommenen Dicht ringen (15, 16, 17) ausgebildete Ringflansche (21, 22, 23) aufweist, die von einem hohlzylindrischen Aufnahmeflansch (38) an einem feststehenden An schlußbauteil (37) für ein Steuerelement (40) umschlossen werden und zwi schen denen das hydraulische Druckmittel in umlaufenden Ringkanälen (24, 25) geführt wird, von denen ein Ringkanal (25) über eine oder mehrere Axialboh rung(en) (27) in der Zylinderwand (26) der Anschlußkonsole (10) und ein anderer Ringkanal (24) über den Hohlzylinder (28) der Anschlußkonsole (10) mit den Druckräumen (8, 9) der Vorrichtung (1) verbunden ist, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Zylinderwand (26) der Anschlußkonsole (10) mindestens eine weitere Axialbohrung (29) angeordnet und jede Ringnut (12, 13, 14) in den Ringflanschen (21, 22, 23) der Anschlußkonsole (10) über mindestens eine Radialbohrung (32, 33, 34) mit dieser weiteren Axialbohrung (29) verbunden ist, wobei über eine zusätzliche, in der Mantelfläche (11) der Anschlußkonsole (10) angeordnete umlaufende Ringnut (35) und über eine diese Ringnut (35) mit der weiteren Axialbohrung (29) verbindende Radialbohrung (36) ein hydraulisches Druckmittel den Ringnuten (12, 13, 14) in den Ringflanschen (21, 22, 23) der Anschlußkonsole (10) zuleitbar ist, mit welchem eine die Dichtringe (15, 16, 17) feststehend an die Innenwandung (39) des Aufnahmeflansches (38) des Anschlußbauteils (37) anpressende, radiale Druckkraft auf die Innendurchmes serflächen (18, 19, 20) jedes Dichtringes (15, 16, 17) in den Ringnuten (12, 13, 14) übertragbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche umlaufende Ringnut (35) in der Mantelfläche (11) der Anschlußkonsole (10) bevorzugt in Höhe des Nockenwellen-Gleitlagers (5) im Zylinderkopf (4) der Brennkraftmaschine angeordnet ist und das unter vollem Betriebsdruck der Brennkraftmaschine stehende Motoröl aus dem Nockenwellen-Gleitlager (5) als hydraulisches Druckmittel zur Erzeugung der radialen Druckkraft auf die Dicht ringe (15, 16, 17) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede wei tere Axialbohrung (29) in der Zylinderwand (26) der Anschlußkonsole (10) bevorzugt um 90 Grad des Vollkreises von 360 Grad versetzt zu der den einen Ringkanal (25) mit den Druckräumen (8, 9) der Vorrichtung (1) verbindenden Axialbohrung (27) in der Zylinderwand (26) der Anschlußkonsole (10) angeord net ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede weitere Axialbohrung (29) in der Zylinderwand (26) der Anschlußkonsole (10) bevorzugt als von der nockenwellenabgewandten Seite der Anschlußkonsole (10) ausge hende Sackbohrung ausgebildet ist, deren offenes Ende (30) durch einen Stopfen (31) oder dergleichen druckmitteldicht verschlossen ist.