DE19860418A1

DE19860418A1 - Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Nockenwellen-Verstelleinrichtung mit Flügelrad

Info

Publication number: DE19860418A1
Application number: DE19860418A
Authority: DE
Inventors: Martin Scheidt; Andreas Straus
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2018-12-29
Also published as: DE19860418B4; US6192844B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, die aus einem mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad (2), welches einen durch eine hohlzylindrische Umfangswand (3) und zwei Seitenwänden (4, 5) gebildeten Hohlraum aufweist, und aus einem mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Flügelrad, welches in den Hohlraum des Antriebsrades (2) eingesetzt ist und mindestens einen radial angeordneten Flügel aufweist, besteht. Von der Umfangswand (3) des Antriebsrades (2) erstrecken sich mindestens zwei zur Längsmittelachse des Antriebsrades (2) gerichtete Begrenzungswände (13) in den Hohlraum, die zusammen mit der Umfangswand (3) des Antriebsrades (2) und der Radnabe (10) des Flügelrades innerhalb der Vorrichtung mindestens eine hydraulische Arbeitskammer (17) bilden. Mindestens eine Arbeitskamer (17) der Vorrichtung wird durch jeweils einen Flügel des Flügelrades in jeweils zwei gegeneinander wirkende hydraulische Druckräume unterteilt, die bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel eine Schwenkbewegung oder Fixierung des Flügelrades gegenüber dem Antriebsrad (2) innerhalb eines maximalen Verschwenkwinkels bewirken. DOLLAR A Erfindunsgemäß weist die Vorrichtung zwischen dem Flügelrad und dem Antriebsrad (2) eine zusätzliche Winkelbegrenzungseinrichtung (26) auf, mit welcher der an sich durch die ...

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1, und sie ist insbesondere vorteilhaft an Nocken wellen-Verstelleinrichtungen mit Flügelrad realisierbar.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist gattungsbildend aus der DE-OS 196 23 818 vor bekannt. Diese Vorrichtung besteht zum einen aus einem als Außenrotor aus gebildeten, mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über eine Antriebs kette in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad, welches einen durch eine hohlzylindrische Umfangswand und zwei Seitenwände gebildeten Hohlraum aufweist und an einer seiner Seitenwände mit einer Verzahnung für die An triebskette ausgebildet ist. Zum anderen besteht die Vorrichtung aus einem als Innenrotor ausgebildeten, drehfest mit einer Nockenwelle der Brennkraftma schine verbundenen Flügelrad, welches in den Hohlraum des Antriebsrades eingesetzt ist und an der Umfangsfläche seiner Radnabe zwei oder mehr radial angeordnete Flügel aufweist. Von der Innenmantelfläche der Umfangswand des Antriebsrades erstrecken sich darüber hinaus zwei oder mehr zur Längs mittelachse des Antriebsrades gerichtete und mit der Radnabe des Flügelrades in Wirkverbindung stehende radiale Begrenzungswände in den Hohlraum des Antriebsrades, so daß durch die Seitenflächen der Begrenzungswände und durch die Innenmantelfläche der Umfangswand des Antriebsrades zusammen mit der Umfangsfläche der Radnabe des Flügelrades innerhalb der Vorrichtung zwei oder mehr hydraulische Arbeitskammern gebildet werden. Jede Arbeits kammer der Vorrichtung wird dabei durch jeweils einen sich in die Arbeitskam mer hinein erstreckenden Flügel des Flügelrades wiederum in jeweils zwei ge geneinander wirkende hydraulische Druckräume unterteilt, die bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel innerhalb eines maximale Verschwenkwinkels eine Schwenkbewegung oder Fixierung des Flügelrades gegenüber dem Antriebsrad und damit der Nocken welle gegenüber der Kurbelwelle bewirken.

Zusätzlich ist die Vorrichtung gemäß DE-OS 196 23 818 derart ausgebildet, daß bei fehlender Druckbeaufschlagung jeweils eines Druckraumes der Vor richtung das Flügelrad und das Antriebsrad in einer bevorzugten Stellung zu einander durch ein Verriegelungselement miteinander koppelbar sind, welches im konkreten Fall als sogenannter Axialpin ausgebildet und zusammen mit ei ner Druckfeder in einer Axialbohrung im Flügelrad angeordnet ist. Dieser Axialpin ist durch die Kraft der Druckfeder in eine Koppelstellung in einer Arre tierungsbohrung verschiebbar, die in die gegenüberliegende Innenseite einer Seitenwand des Antriebsrades eingearbeitet und mit einem der Druckräume der Vorrichtung derart hydraulisch verbunden ist, daß sich der Axialpin bei Druckbeaufschlagung dieses Druckraumes durch das hydraulische Druckmittel wieder in seine Entkoppelstellung in der Axialbohrung im Flügelrad bewegt. Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist es, daß der durch die Seitenflä chen der Begrenzungswände im Antriebsrad begrenzte maximale Verschwenk winkel des Flügelrades gegenüber dem Antriebsrad jeweils entsprechend den motorspezifischen Bedingungen einer bestimmten Bauart einer Brennkraftma schine durch eine bestimmte Anzahl und Größe der Begrenzungswände und der Flügel der Vorrichtung festgelegt und nicht mehr veränderbar ist. Da durch die jeweiligen motorspezifischen Bedingungen an jeder Brennkraftmaschine dem maximalen Verschwenkwinkel derartiger Vorrichtungen somit Grenzen gesetzt sind und bei unterschiedlichen Bauarten von Brennkraftmaschinen auch unterschiedliche maximale Verschwenkwinkel der Vorrichtungen erfor dern, ist der Einsatz einer Vorrichtung mit einem einheitlichen Verschwenkwin kel für mehrere Bauarten von Brennkraftmaschinen nicht möglich und für jede einzelne Bauart einer Brennkraftmaschine eine aufwendige Adaption der Vor richtung notwendig. Dies beeinträchtigt jedoch bei der Herstellung derartiger Vorrichtungen für unterschiedliche Bauarten von Brennkraftmaschinen die Verwendung von Gleichteilen und macht somit eine kostenaufwendige Ferti gung einer Vielzahl ähnlicher Bauteile zur Realisierung unterschiedlicher ma ximaler Verschwenkwinkel notwendig. Erfolgt dabei die Herstellung dieser Bauteile beispielsweise durch Sintern, werden die erhöhten Herstellungskosten derartiger Vorrichtungen zusätzlich noch dadurch negativ beeinflußt, daß für jede Vorrichtung mit einem anderen maximalen Verschwenkwinkel jeweils ge sonderte Sinterwerkzeuge notwendig sind.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ver ändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Nockenwellen-Verstelleinrichtungen mit Flügelrad, zu konzipie ren, welche durch die Möglichkeit einer einfachen Adaption des maximalen Verschwenkwinkels des Flügelrades gegenüber dem Antriebsrad unter Ver wendung möglichst vieler Gleichteile bei deren Herstellung an unterschiedli chen Bauarten von Brennkraftmaschine einsetzbar ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1 derart gelöst, daß die Vorrichtung zwischen dem Flügel rad und dem Antriebsrad eine zusätzliche Winkelbegrenzungseinrichtung auf weist, mit welcher der an sich durch die Seitenflächen der Begrenzungswände im Antriebsrad begrenzte, maximale Verschwenkwinkel des Flügelrades ge genüber dem Antriebsrad auf einen kleineren Verschwenkwinkel reduzierbar ist. Dabei ist lediglich durch Austausch eines Bauteiles der Vorrichtung oder eines Elementes dieser Winkelbegrenzungseinrichtung gegen ein anderes, den Verschwenkwinkel ebenfalls reduzierendes Bauteil der Vorrichtung oder Element der Winkelbegrenzungseinrichtung eine nahezu stufenlose Reduzie rung des Verschwenkwinkels möglich und die Vorrichtung unter Beibehaltung aller übrigen Bauteilen an allen Bauarten von Brennkraftmaschinen einsetzbar, bei denen die mögliche relative Winkelverdrehung zwischen deren Nocken welle und deren Kurbelwelle kleiner oder gleich dem durch die Seitenflächen der Begrenzungswände im Antriebsrad begrenzten maximalen Verschwenk winkel des Flügelrades gegenüber dem Antriebsrad ist.

In zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die zusätzliche Winkelbegrenzungseinrichtung zum einen aus einer in die In nenseite einer Seitenwand des Antriebsrades eingearbeiteten kreisringseg mentförmigen Winkelbegrenzungsnut, deren Radius-Ausgangspunkt auf der Längsmittelachse der Vorrichtung angeordnet ist, und zum anderen aus einem an der dieser Seitenwand gegenüberliegenden Axialseite des Flügelrades an geordneten Anschlagbolzen, der in die Winkelbegrenzungsnut in der Seiten wand des Antriebsrades hineinragt. Die Nutenden der Winkelbegrenzungsnut sind dabei als Winkelbegrenzungsanschläge ausgebildet, an denen der An schlagbolzen in den maximalen Verschwenkstellungen des Flügelrades ge genüber dem Antriebsrad anliegt.

Die vom Oberbegriff des Anspruchs 1 umfaßten Vorrichtungen sind jedoch in ansich bekannter Weise zusätzlich derart ausgebildet, daß bei fehlender Druck beaufschlagung jeweils eines Druckraumes der Vorrichtung das Flügelrad und das Antriebsrad in mindestens einer bevorzugten Stellung zueinander durch ein Ver riegelungselement miteinander koppelbar sind, wobei das Verriegelungselement als Axialpin ausgebildet ist, der zusammen mit einer Druckfeder in einer Axialboh rung im Flügelrad angeordnet und durch die Federkraft in eine Koppelstellung in einer Arretierungsbohrung in der gegenüberliegenden Innenseite einer Seiten wand des Antriebsrades verschiebbar ist. Die Arretierungsbohrung in der Sei tenwand des Antriebsrades ist dabei mit einem Druckraum der Vorrichtung derart hydraulisch verbunden, daß der Axialpin bei Druckbeaufschlagung die ses Druckraumes durch das hydraulische Druckmittel wieder in eine Entkop pelstellung in der Axialbohrung im Flügelrad bewegbar ist.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich tung ist deshalb der Anschlagbolzen der Winkelbegrenzungseinrichtung inner halb einer axialen Grundbohrung in der Radnabe des Flügelrades befestigt, die wahlweise in eine der beiden Axialseiten der Radnabe eingearbeitet und radial gegenüber dem ebenfalls in der Radnabe des Flügelrades angeordneten Ver riegelungselement der Vorrichtung angeordnet ist. Der Anschlagbolzen ragt dabei mit einem Teil seiner Länge aus dieser Grundbohrung heraus und ist bevorzugt als Paßstift ausgebildet, der durch eine Preßpassung oder durch eine Übergangspassung in der Grundbohrung befestigt oder lose geführt ist. Alternativ dazu ist es auch möglich, den Anschlagbolzen und die Grundboh rung mit einem Gewinde auszubilden und den Anschlagbolzen in der Grund bohrung zu verschrauben oder auch den Anschlagbolzen in der Grundbohrung zu verschweißen. Die zugehörige Winkelbegrenzungsnut der Winkelbegren zungseinrichtung ist dementsprechend ebenfalls radial gegenüber dem Verrie gelungselement in der jeweils einen oder anderen Seitenwand des Antriebsra des angeordnet, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen hat, den Anschlagbol zen an der gleichen Axialseite der Radnabe des Flügelrades wie das Verriege lungselement und die Winkelbegrenzungsnut in der gleichen Seitenwand wie die Arretierungsbohrung des Verriegelungselementes anzuordnen. Bei ent sprechend massiv ausgebildeten Flügeln des Flügelrades und ausreichenden Platzverhältnissen ist es jedoch auch möglich, die axiale Grundbohrung des Anschlagbolzens in einen Flügel des Flügelrades einzuarbeiten und den An schlagbolzen in der beschriebenen Weise in der Grundbohrung zu befestigen und/oder auch beide in anderer Weise als radial gegenüber dem Verriege lungselement anzuordnen. Dabei ist es ebenfalls erfindungsunwesentlich, an welcher Axialseite des Flügelrades der Anschlagbolzen befestigt bzw. in wel che Seitenwand des Antriebsrades die Winkelbegrenzungsnut eingearbeitet ist.

Als zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es dagegen vorgeschlagen, den Anschlagbolzen der Winkelbegrenzungs einrichtung nicht in einer gesonderten Grundbohrung sondern in vorteilhafter Weise innerhalb der bereits vorhandenen, als Durchgangsbohrung ausgebil deten und in der Radnabe des Flügelrades angeordneten Axialbohrung für das Verriegelungselement der Vorrichtung zu befestigen und dabei ebenfalls mit einem Teil seiner Länge aus dieser Axialbohrung herausragend anzuordnen. Dies bedeutet, daß sowohl das Verriegelungselement der Vorrichtung als auch der Anschlagbolzen der Winkelbegrenzungseinrichtung in ein und derselben Bohrung in der Radnabe des Flügelrades angeordnet sind, wobei der An schlagbolzen wahlweise an einer der beiden Axialseiten der Radnabe jeweils axial gegenüber dem Verriegelungselement angeordnet und rückseitig zugleich als Abstützelement für dessen Druckfeder ausgebildet ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann der Anschlagbolzen dabei als Paßstift ausgebildet sein, der durch eine Preßpassung oder durch eine Übergangspassung in der Axial bohrung befestigt oder lose geführt ist, oder er kann mit einem Gewinde verse hen sein, mit dem er in die ebenfalls mit einem Gewinde ausgebildete Axial bohrung eingeschraubt ist. Möglich ist es jedoch auch, den Anschlagbolzen in der Axialbohrung zu verschweißen oder auch den Anschlagbolzen ganz oder teilweise als rückseitig offenen Hohlstift auszubilden, der in die Axialbohrung eingepreßt oder eingeschraubt ist und dessen Hohlraum zur Führung und Ab stützung der Druckfeder des Verriegelungselementes genutzt wird. In jedem Fall sind jedoch der Anschlagbolzen der Winkelbegrenzungsnut und das Ver riegelungselement der Vorrichtung an den jeweils entgegengesetzten Enden der Axialbohrung in der Radnabe angeordnet, so daß die zugehörige Winkel begrenzungsnut der Winkelbegrenzungseinrichtung immer in der jeweils der Seitenwand mit der Arretierungsbohrung für das Verriegelungselement axial gegenüberliegenden Seitenwand des Antriebsrades angeordnet ist. Darüber hinaus ist es ebenso wie bei der beschriebenen ersten Ausführungsform auch bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, bei entsprechend massiv ausgebildeten Flügeln des Flügelrades und ausreichen den Platzverhältnissen die Axialbohrung für das Verriegelungselement und für den Anschlagbolzen in einem Flügel des Flügelrades anzuordnen, wobei es erfindungsunwesentlich ist, an welcher Axialseite des Flügels der Anschlagbol zen der Winkelbegrenzungseinrichtung und an welcher Axialseite des Flügels das Verriegelungselement der Vorrichtung angeordnet ist.

Unabhängig von der Realisierung der beschriebenen ersten oder zweiten Ausführungsform ist es ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrich tung, daß jeweils die mit der Winkelbegrenzungsnut ausgebildete Seitenwand des Antriebsrades als das zur nahezu stufenlosen Reduzierung des Ver schwenkwinkels zwischen dem Flügelrad und dem Antriebsrad der Vorrichtung vorgesehene austauschbare Teil der Vorrichtung vorgesehen ist. Die nahezu stufenlose Reduzierung des Verschwenkwinkels erfolgt dabei lediglich durch Veränderung der Länge der Winkelbegrenzungsnut über deren Radius bzw. durch Verkürzung des Abstandes der als Winkelbegrenzungsanschläge aus gebildeten Nutenden der Winkelbegrenzungsnut, so daß unter Beibehaltung aller übrigen Bauteile der Vorrichtung lediglich eine Seitenwand des Antriebs rades geändert werden muß, um die gesamte Vorrichtung von den für den je weils maximalen Verschwenkwinkel ausschlaggebenden motorspezifischen Bedingungen der einen Bauart einer Brennkraftmaschine auf die motorspezifi schen Bedingungen einer anderen Bauart einer Brennkraftmaschine umzu stellen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es schließlich noch vorgeschlagen, die Breite der kreisringförmigen Winkelbe grenzungsnut und den doppelten Radius ihrer Nutenden geringfügig größer als den Durchmesser des Anschlagbolzens sowie die Winkelbegrenzungsnut ge ringfügig tiefer als den aus der Grundbohrung oder aus der Axialbohrung in der Radnabe des Flügelrades herausragenden Teil der Länge des Anschlagbol zens auszubilden. Dadurch kann sich der Anschlagbolzen der Winkelbegren zungseinrichtung während des Verstellbetriebes der Vorrichtung absolut berüh rungsfrei zur Seitenwand des Antriebsrades innerhalb der Winkelbegren zungsnut bewegen und es treten keinerlei Reibungsverluste durch die zusätzli che Winkelbegrenzungseinrichtung auf. Die in ihrem Radius vergrößerten Nu tenden der Winkelbegrenzungsnut bewirken darüber hinaus, daß der im Durchmesser kleinere Anschlagbolzen in den maximalen Verschwenkstellun gen des Flügelrades an diesen Nutenden jeweils lediglich punkt- oder linien förmig anliegt und sich ohne Überwindung eventuell, auftretender Adhäsions kräfte zu diesen Nutenden wieder von den Nutenden der Winkelbegrenzungs nut wegbewegen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gas wechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Nockenwellen-Ver stelleinrichtung mit Flügelrad, weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen den Vorteil auf, daß sie durch eine zusätzli che Winkelbegrenzungseinrichtung zur Reduzierung des an sich durch die Seitenflächen der Begrenzungswände im Antriebsrad begrenzten maximalen Verschwenkwinkels des Flügelrad gegenüber dem Antriebsrad die Möglichkeit einer einfachen und kostengünstigen Adaption des maximalen Verschwenk winkels entsprechend den motorspezifischen Bedingungen unterschiedlicher Bauarten von Brennkraftmaschinen aufweist. Diese Winkelbegrenzungseinrich tung erfordert dabei nur ein Minimum an zusätzlichen Bauteilen und Maßnah men und ist in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, daß lediglich durch die Veränderung einer Seitenwand des Antriebsrades der Vorrichtung unter Bei behaltung einer Vielzahl von Gleichteilen einer Anpassung der gesamten Vor richtung an mehrere Bauarten von Brennkraftmaschinen möglich ist. Dadurch ist es nur noch notwendig, einen einzigen Grundtyp einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für ein breites Spektrum verschiedener Bauarten von Brennkraft maschinen zu konzipieren, so daß der konstruktive Aufwand zur Adaption einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an den jeweiligen Anwendungsfall auf ein Mi nimum reduziert wird. Gleichzeitig werden auch die Herstellungskosten für jede erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung erheblich gesenkt, da der Einsatz kostenaufwendiger gesonderter Werkzeuge für jede Vorrichtung mit einem anderen maximalen Verschwenkwinkel des Flügelrades gegenüber dem An triebsrad entfallen kann und nur noch gleichartige Seitenwände mit unter schiedlich langen Winkelbegrenzungsnuten hergestellt werden müssen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfin dungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung bei entfernten Seitenwänden des Antriebsrades;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer er findungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung bei entfernten Seitenwänden des Antriebsrades;

Fig. 3 den Schnitt A-A durch die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung nach Fig. 1 mit montierten Seitenwänden des Antriebsrades;

Fig. 3a eine Draufsicht auf die Innenseite der einen Seitenwand des Antriebsrades der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung nach Fig. 3;

Fig. 4 den Schnitt B-B durch die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung nach Fig. 2 mit montierten Seitenwänden des Antriebsrades;

Fig. 4a eine Draufsicht auf die Innenseite der einen Seitenwand des Antriebsrades der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung nach Fig. 4;

Fig. 4b eine Draufsicht auf die Innenseite der anderen Seitenwand des Antriebsrades der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung nach Fig. 4.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus den Fig. 1 und 2 geht jeweils eine als Nockenwellen-Verstelleinrich tung mit Flügelrad ausgebildete Vorrichtung 1 hervor, mit welcher die Öff nungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine variiert werden können. Diese Vorrichtung 1 besteht aus einem als Außenrotor ausgebildeten Antriebsrad 2, das mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über ein Zugmittel in Antriebsverbindung steht. Das An triebsrad 2 weist dabei einen durch eine hohlzylindrische Umfangswand 3 und zwei in den Fig. 3 und 4 sichtbare Seitenwände 4, 5 gebildeten Hohlraum 6 auf, wobei die Seitenwand 5 zusätzliche eine Verzahnung 7 für das im konkre ten Fall als Antriebskette ausgebildete Zugmittel der Vorrichtung 1 aufweist. Weiterhin besteht die Vorrichtung 1 aus einem als Innenrotor ausgebildeten, drehfest mit einer ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle der Brennkraftma schine verbundenen Flügelrad 8, welches in den Hohlraum des Antriebsrades 2 eingesetzt ist und an der Umfangsfläche 9 seiner Radnabe 10 fünf in gleich mäßigen Abständen angeordnete Flügel 11 aufweist.

Darüber hinaus ist den Fig. 1 und 2 entnehmbar, daß von der Innenmantel fläche 12 der Umfangswand 3 des Antriebsrades 2 sich ebenfalls fünf zur Längsmittelachse des Antriebsrades 2 gerichtete radiale Begrenzungswände 13 in den Hohlraum 6 des Antriebsrades 2 erstrecken, die mit der Radnabe 10 des Flügelrades 8 in Wirkverbindung stehen. Durch die Seitenflächen 15, 16 dieser Begrenzungswände 13 und durch die Innenmantelfläche 12 der Um fangswand 3 werden somit zusammen mit der Umfangsfläche 9 der Radnabe 10 des Flügelrades 8 innerhalb der Vorrichtung 1 fünf hydraulische Arbeits kammern 17 gebildet, die durch jeweils einen sich in jede Arbeitskammer 17 hinein erstreckenden Flügel 11 des Flügelrades 8 wiederum in jeweils zwei gegeneinander wirkende hydraulische Druckräume 18, 19 unterteilt werden.

Diese Druckräume 18, 19 bewirken bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druck beaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel innerhalb eines maxima len Verschwenkwinkels eine Schwenkbewegung oder Fixierung des Flügelra des 8 gegenüber dem Antriebsrad 2 und damit eine Relativverdrehung oder hydraulische Einspannung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine.

Bei fehlender Druckbeaufschlagung jeweils eines Druckraumes 18 oder 19 der Vorrichtung 1, wie beispielsweise im Stillstand der Brennkraftmaschine, sind das Flügelrad 8 und das Antriebsrad 2 zusätzlich in mindestens einer bevor zugten Stellung zueinander, beispielsweise in einer für den Start der Brenn kraftmaschine günstigen Frühstellung der Nockenwelle gegenüber der Kurbel welle, durch ein Verriegelungselement 20 miteinander koppelbar. Dieses Ver riegelungselement 20 ist, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, als Axialpin ausgebildet, der zusammen mit einer Druckfeder 21 in einer Axialbohrung 22 im Flügelrad 8 angeordnet und durch die Kraft der Druckfeder 21 in eine Kop pelstellung in einer in den Fig. 3a und 4b sichtbaren Arretierungsbohrung 23 in der gegenüberliegenden Innenseite 24 der Seitenwand 5 des Antriebsra des verschiebbar ist. Die Arretierungsbohrung 23 in dieser Seitenwand 5 ist dabei mit dem Druckraum 19 der Vorrichtung derart hydraulisch verbunden, daß der Axialpin bei Druckbeaufschlagung dieses Druckraumes 19, wie bei spielsweise nach dem Start der Brennkraftmaschine, durch das hydraulische Druckmittel wieder in eine Entkoppelstellung in der Axialbohrung 22 im Flügel rad 8 bewegt wird.

Aus den Fig. 3 und 4 ist desweiteren deutlich ersichtlich, daß die Vorrich tung 1 erfindungsgemäß zwischen dem Flügelrad 8 und dem Antriebsrad 2 eine zusätzliche Winkelbegrenzungseinrichtung 26 aufweist, mit welcher der an sich durch die Seitenflächen 15, 16 der Begrenzungswände 13 im Antriebs rad 2 begrenzte, maximale Verschwenkwinkel des Flügelrades 8 gegenüber dem Antriebsrad 2 auf einem kleineren Verschwenkwinkel reduzierbar ist, wo bei lediglich durch Austausch eines Bauteiles der Vorrichtung 1 gegen ein an deres, den Verschwenkwinkel ebenfalls reduzierendes gleichartiges Bauteil der Vorrichtung 1 eine nahezu stufenlose Reduzierung des Verschwenkwinkels ermöglicht wird. Diese Winkelbegrenzungseinrichtung 26 besteht zum einen aus einer kreisringsegmentförmigen Winkelbegrenzungsnut 27, welche bei der in den Fig. 1, 3 und 3a gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung in die Innenseite 24 der Seitenwand 5 und bei der in den Fig. 2, 4, 4a und 4b gezeigten zweiten Ausführungsform der Erfindung in die Innenseite 25 der Seitenwand 5 des Antriebsrades 2 eingearbeitet und deren Radius-Ausgangs punkt jeweils auf der Längsmittelachse der Vorrichtung 1 angeordnet ist. Zum anderen besteht die Winkelbegrenzungseinrichtung 26 aus einem Anschlag bolzen 28, der je nach Ausführungsform der Erfindung an der der Seitenwand 4 oder 5 gegenüberliegenden Axialseite des Flügelrades 8 angeordnet ist und in die Winkelbegrenzungsnut 27 in der Seitenwand 4 oder 5 des Antriebsrades 2 hineinragt. Die in den Fig. 3a und 4a sichtbaren Nutenden 29, 30 der Win kelbegrenzungsnut 27 sind dabei als Winkelbegrenzungsanschläge ausgebil det, an denen der Anschlagbolzen 28 in den maximalen Verschwenkstellungen des Flügelrades 8 gegenüber dem Antriebsrad 2 anliegt.

Die in den Fig. 1, 3 und 3a dargestellte erste Ausführungsform der erfin dungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung 1 zeichnet sich im übrigen dadurch aus, daß der Anschlagbolzen 28 der Winkelbegrenzungseinrichtung 26 inner halb einer axialen Grundbohrung 31 in der Radnabe 10 des Flügelrades 8 be festigt und mit einem Teil seiner Länge aus dieser Grundbohrung 31 herausra gend angeordnet ist. Die Grundbohrung 31 ist dabei radial gegenüber dem ebenfalls in der Radnabe 10 des Flügelrades 8 angeordneten Verriegelungs element 20 der Vorrichtung 1 angeordnet sowie in die gleiche Axialseite der Radnabe 10 eingearbeitet, an der auch das Verriegelungselement 20 wirkt. Dementsprechend ist die zugehörige Winkelbegrenzungsnut 27 der Winkelbe grenzungseinrichtung 26, wie aus Fig. 3a deutlich zu sehen ist, ebenfalls ra dial gegenüber dem Verriegelungselement 20 in der gleichen Seitenwand 5 wie dessen Arretierungsbohrung 23 angeordnet.

Die in den Fig. 2, 4, 4a und 4b dargestellte zweite Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung 1 unterscheidet sich demgegen über dadurch, daß der Anschlagbolzen 28 der Winkelbegrenzungseinrichtung 26 innerhalb der als Durchgangsbohrung ausgebildeten und in der Radnabe 10 des Flügelrades 8 angeordneten Axialbohrung 22 für das Verriegelungsele ment 20 der Vorrichtung 1 befestigt und ebenfalls mit einem Teil seiner Länge aus dieser Axialbohrung 22 herausragend angeordnet ist. Der Anschlagbolzen 28 ist dabei an der dem Verriegelungselement 20 axial gegenüberliegenden Axialseite der Radnabe 10 angeordnet und, wie in Fig. 4 angedeutet, rücksei tig zugleich als Abstützelement für die Druckfeder 21 des Verriegelungsele mentes 20 ausgebildet. Die Fig. 4a und 4b zeigen darüber hinaus deutlich, daß bei dieser Ausführungsform die zugehörige Winkelbegrenzungsnut 27 der Winkelbegrenzungseinrichtung 26 in der der Seitenwand 5 mit der Arretie rungsbohrung 23 für das Verriegelungselement 20 axial gegenüberliegenden Seitenwand 4 des Antriebsrades 2 angeordnet ist. Somit bildet bei dieser Aus führungsform die mit der Winkelbegrenzungsnut 27 ausgebildete Seitenwand 4 des Antriebsrades 2 das zur nahezu stufenlosen Reduzierung des Ver schwenkwinkels zwischen dem Flügelrad 8 und dem Antriebsrad 2 der Vor richtung 1 vorgesehene austauschbare Bauteil, während dies bei der ersten Ausführungsform die mit der Winkelbegrenzungsnut 27 ausgebildete Seiten wand 5 des Antriebsrades 2 ist.

In den Fig. 3 und 3a sowie 4 und 4a ist schließlich noch angedeutet, daß die Breite der Winkelbegrenzungsnut 27 und der doppelte Radius ihrer Nuten den 29, 30 geringfügig größer als der Durchmesser des Anschlagbolzens 28 und gleichzeitig die Winkelbegrenzungsnut 27 geringfügig tiefer als der aus der Grundbohrung 31 oder aus der Axialbohrung 22 in der Radnabe 10 des Flügel rades 8 herausragende Teil des Anschlagbolzens 28 ausgebildet ist, so daß der Anschlagbolzen 28 sich berührungsfrei in der Winkelbegrenzungsnut 27 bewegen kann und keine Reibungsverluste durch die zusätzliche Winkelbe grenzungseinrichtung 26 während des Verstellbetriebes der Vorrichtung 1 auf treten. 1 Vorrichtung
2 Antriebsrad
3 Umfangswand
4 Seitenwand
5 Seitenwand
6 Hohlraum
7 Verzahnung
8 Flügelrad
9 Umfangsfläche
10 Radnabe
11 Flügel
12 Innenmantelfläche
13 Begrenzungswand
14 (nicht vergeben)
15 Seitenfläche
16 Seitenfläche
17 Arbeitskammer
18 Druckraum
19 Druckraum
20 Verriegelungselement
21 Druckfeder
22 Axialbohrung
23 Arretierungsbohrung
24 Innenseite
25 Innenseite
26 Winkelbegrenzungseinrichtung
27 Winkelbegrenzungsnut
28 Anschlagbolzen
29 Nutende
30 Nutende
31 Grundbohrung

Claims

1. Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Nockenwellen-Verstelleinrichtung mit Flügel rad, mit folgenden Merkmalen:

- die Vorrichtung (1) besteht aus einem als Außenrotor ausgebildeten, mit ei ner Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über ein Zugmittel in Antriebsver bindung stehenden Antriebsrad (2),
- das Antriebsrad (2) weist einen durch eine hohlzylindrische Umfangswand (3) und zwei Seitenwände (4, 5) gebildeten Hohlraum (6) auf, wobei an einer der Seitenwände (4 oder 5) oder an der Umfangswand (3) eine Verzahnung (7) für das Zugmittel angeordnet ist,
- die Vorrichtung (1) besteht weiterhin aus einem als Innenrotor ausgebil deten, drehfest mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbunde nen Flügelrad (8), welches in den Hohlraum (6) des Antriebsrades (2) ein gesetzt ist und an der Umfangsfläche (9) seiner Radnabe (10) mindestens einen radial angeordneten Flügel (11) aufweist,
- von der Innenmantelfläche (12) der Umfangswand (3) des Antriebsrades (2) erstrecken sich mindestens zwei zur Längsmittelachse des Antriebsrades (2) gerichtete und mit der Radnabe (10) des Flügelrades (8) in Wirkverbindung stehende radiale Begrenzungswände (13) in den Hohlraum (6) des Antriebs rades (2),
- durch die Seitenflächen (15, 16) der Begrenzungswände (13) und durch die Innenmantelfläche (12) der Umfangswand (3) des Antriebsrades (2) wird zu sammen mit der Umfangsfläche (9) der Radnabe (10) des Flügelrades (8) in nerhalb der Vorrichtung (1) mindestens eine hydraulische Arbeitskammer (17) gebildet,
- mindestens eine Arbeitskammer (17) der Vorrichtung (1) wird durch jeweils einen sich in diese Arbeitskammer (17) hinein erstreckenden Flügel (11) des Flügelrades (8) wiederum in jeweils zwei gegeneinander wirkende hydrauli sche Druckräume (18, 19) unterteilt,
- die Druckräume (18, 19) bewirken bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druck beaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel innerhalb eines maxi malen Verschwenkwinkels eine Schwenkbewegung oder Fixierung des Flü gelrades (8) gegenüber dem Antriebsrad (2) und damit der Nockenwelle ge genüber der Kurbelwelle,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Vorrichtung (1) zwischen dem Flügelrad (8) und dem Antriebsrad (2) eine zusätzliche Winkelbegrenzungseinrichtung (26) aufweist, mit welcher der ansich durch die Seitenflächen (15, 16) der Begrenzungswände (13) im Antriebsrad (2) begrenzte, maximale Verschwenkwinkel des Flügelra des (8) gegenüber dem Antriebsrad (2) auf einen kleineren Verschwenk winkel reduzierbar ist,
- wobei lediglich durch Austausch eines Bauteils der Vorrichtung (1) oder eines Elementes dieser Winkelbegrenzungseinrichtung (26) gegen ein anderes, den Verschwenkwinkel ebenfalls reduzierendes gleichartiges Bauteil der Vorrichtung (1) oder Element der Winkelbegrenzungseinrich tung (26) eine nahezu stufenlose Reduzierung des Verschwenkwinkels möglich und
- die Vorrichtung (1) unter Beibehaltung aller übrigen Bauteile an allen Brennkraftmaschinen einsetzbar ist, bei denen die mögliche relative Win kelverdrehung zwischen deren Nockenwelle und deren Kurbelwelle klei ner oder gleich dem durch die Seitenflächen (15, 16) der Begrenzungs wände (13) im Antriebsrad (2) begrenzten maximalen Verschwenkwinkel des Flügelrades (8) gegenüber dem Antriebsrad (2) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbe grenzungseinrichtung (26)

- zum einen aus einer in die Innenseite (24 oder 25) einer Seitenwand (4 oder 5) des Antriebsrades (2) eingearbeiteten kreisringsegmentförmigen Winkelbegrenzungsnut (27) besteht, deren Radius-Ausgangspunkt auf der Längsmittelachse der Vorrichtung (1) angeordnet ist, und
- zum anderen aus einem an der dieser Seitenwand (4 oder 5) gegenüber liegenden Axialseite des Flügelrades (8) angeordneten Anschlagbolzen (28) besteht, der in die Winkelbegrenzungsnut (27) in der Seitenwand (4 oder 5) des Antriebsrades (2) hineinragt,
- wobei die Nutenden (29, 30) der Winkelbegrenzungsnut (27) als Winkel begrenzungsanschläge ausgebildet sind, an denen der Anschlagbolzen (28) in den maximalen Verschwenkstellungen des Flügelrades (8) gegen über dem Antriebsrad (2) anliegend angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher

- bei fehlender Druckbeaufschlagung jeweils eines Druckraumes (18 oder 19) der Vorrichtung (1) das Flügelrad (8) und das Antriebsrad (2) zusätzlich in mindestens einer bevorzugten Stellung zueinander durch ein Verriegelungs element (20) miteinander koppelbar sind, wobei
- das Verriegelungselement (20) als Axialpin ausgebildet ist, der zusammen mit einer Druckfeder (21) in einer Axialbohrung (22) im Flügelrad (8) ange ordnet und durch die Federkraft in eine Koppelstellung in einer Arretierungs bohrung (23) in der gegenüberliegenden Innenseite (24 oder 25) einer Sei tenwand (4 oder 5) des Antriebsrades (2) verschiebbar ist, und wobei
- die Arretierungsbohrung (23) in der Seitenwand (4 oder 5) des Antriebs rades (2) mit einem Druckraum (18 oder 19) der Vorrichtung (1) derart hydraulisch verbunden ist, daß der Axialpin bei Druckbeaufschlagung dieses Druckraumes (18 oder 19) durch das hydraulische Druckmittel wieder in eine Entkoppelstellung in der Axialbohrung (22) im Flügelrad (8) bewegbar ist,dadurch gekennzeichnet, daß
- der Anschlagbolzen (28) der Winkelbegrenzungseinrichtung (26) bevor zugt innerhalb einer axialen Grundbohrung (31) in der Radnabe (10) des Flügelrades (8) befestigt und mit einem Teil seiner Länge aus dieser Grundbohrung (31) herausragend angeordnet ist, wobei
- die Grundbohrung (31) des Anschlagbolzens (28) wahlweise in eine der beiden Axialseiten der Radnabe (10) eingearbeitet und radial gegenüber dem bevorzugt ebenfalls in der Radnabe (10) des Flügelrades (8) ange ordneten Verriegelungselement (20) der Vorrichtung (1) angeordnet ist,
- sowie die zugehörige Winkelbegrenzungsnut (27) der Winkelbegren zungseinrichtung (26) ebenfalls radial gegenüber dem Verriegelungsele ment (20) in der jeweils einen oder anderen Seitenwand (4 oder 5) des Antriebsrades (2) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher

- bei fehlender Druckbeaufschlagung jeweils eines Druckraumes (18 oder 19) der Vorrichtung (1) das Flügelrad (8) und das Antriebsrad (2) zusätzlich in mindestens einer bevorzugten Stellung zueinander durch ein Verriegelungs element (20) miteinander koppelbar sind, wobei
- das Verriegelungselement (20) als Axialpin ausgebildet ist, der zusammen mit einer Druckfeder (21) in einer Axialbohrung (22) im Flügelrad (8) ange ordnet und durch die Federkraft in eine Koppelstellung in einer Arretierungs bohrung (23) in der gegenüberliegenden Innenseite (24 oder 25) einer Sei tenwand (4 oder 5) des Antriebsrades (2) verschiebbar ist, und wobei
- die Arretierungsbohrung (23) in der Seitenwand (4 oder 5) des Antriebs rades (2) mit einem Druckraum (18 oder 19) der Vorrichtung (1) derart hydraulisch verbunden ist, daß der Axialpin bei Druckbeaufschlagung dieses Druckraumes (18 oder 19) durch das hydraulische Druckmittel wieder in eine Entkoppelstellung in der Axialbohrung (22) im Flügelrad (8) bewegbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Anschlagbolzen (28) der Winkelbegrenzungseinrichtung (26) bevor zugt innerhalb der als Durchgangsbohrung ausgebildeten und in der Radnabe (10) des Flügelrades (8) angeordneten Axialbohrung (22) für das Verriegelungselement (20) der Vorrichtung (1) befestigt und mit ei nem Teil seiner Länge aus dieser Axialbohrung (22) herausragend ange ordnet ist, wobei
- der Anschlagbolzen (28) wahlweise an einer der beiden Axialseiten der Radnabe (10) jeweils axial gegenüber dem Verriegelungselement (20) angeordnet und rückseitig zugleich als Abstützelement für dessen Druck feder (21) ausgebildet ist,
- sowie die zugehörige Winkelbegrenzungsnut (27) der Winkelbegren zungseinrichtung (26) in der jeweils der Seitenwand (4 oder 5) mit der Ar retierungsbohrung (23) für das Verriegelungselement (20) axial gegen überliegenden Seitenwand (4 oder 5) des Antriebsrades (2) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

- die mit der Winkelbegrenzungsnut (27) ausgebildete Seitenwand (4 oder 5) des Antriebsrades (2) als das zur nahezu stufenlosen Reduzierung des Verschwenkwinkels zwischen dem Flügelrad (8) und dem Antriebsrad (2) der Vorrichtung (1) vorgesehene austauschbare Bauteil der Vorrichtung (1) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Breite der kreisringsegmentförmigen Winkelbegrenzungsnut (27) und der doppelte Radius ihrer Nutenden (29, 30) bevorzugt geringfügig größer als der Durchmesser des Anschlagbolzens (28), und
- die Winkelbegrenzungsnut (27) bevorzugt geringfügig tiefer als der aus der Grundbohrung (31) oder aus der Axialbohrung (22) in der Radnabe (10) des Flügelrades (8) herausragende Teil der Länge des Anschlagbol zens (28) ausgebildet ist.