EP1646769A1 - Vorrichtung zum verändern der steuerzeiten von gaswechselven tilen einer brennkraftmaschine, insbesondere rotationskolben-verstelleinrichtung zur drehwinkelverstellung einer nockenwelle gegenüber einer kurbelwelle - Google Patents

Vorrichtung zum verändern der steuerzeiten von gaswechselven tilen einer brennkraftmaschine, insbesondere rotationskolben-verstelleinrichtung zur drehwinkelverstellung einer nockenwelle gegenüber einer kurbelwelle

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EP1646769A1
EP1646769A1 EP04734221A EP04734221A EP1646769A1 EP 1646769 A1 EP1646769 A1 EP 1646769A1 EP 04734221 A EP04734221 A EP 04734221A EP 04734221 A EP04734221 A EP 04734221A EP 1646769 A1 EP1646769 A1 EP 1646769A1
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EP
European Patent Office
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impeller
coil spring
compression coil
hole
hollow cylindrical
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EP04734221A
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English (en)
French (fr)
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EP1646769B1 (de
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Mike Kohrs
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IHO Holding GmbH and Co KG
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Schaeffler KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force

Definitions

  • a rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft relative to a crankshaft
  • the invention relates to a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine according to the precharacterizing features of claim 1, and it can be realized particularly advantageously on a rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft relative to a crankshaft.
  • the impeller has on the circumference of its wheel hub five vanes which extend radially into the working spaces and which divide the working spaces into two hydraulic pressure chambers which act against one another and which, when selectively or simultaneously pressurized with a hydraulic pressure medium, swivel or fix the impeller relative to the Drive wheel and thus the camshaft with respect to the crankshaft.
  • the impeller can be mechanically coupled to the drive wheel by means of a separate locking element in a preferred base position within its adjustment range, in particular when the internal combustion engine is restarted until the required pressure medium pressure builds up to avoid the rattling of the impeller on the boundary walls of the drive wheel resulting from the alternating torques of the camshaft.
  • This locking element which is designed as a cylindrical locking pin, can be displaced into a locking position within a receptacle in the side wall of the drive wheel facing away from the camshaft and is arranged together with the spring element in a through bore in the wheel hub of the impeller, which is parallel to the longitudinal center axis of the device, by means of a spring element designed as a compression coil spring.
  • the locking pin has on its rear side an axial basic bore in which one end of the compression coil spring is fixed, while the other end of the compression coil spring is supported on a plastic counter-holder inserted into the through-hole with a centering tip, which in turn is in contact with the back through contact Side wall of the drive wheel is axially fixed.
  • a disadvantage of this known device is that the locking mechanism used is only suitable for a certain width of the impeller due to the fixing of the counter-holder for the compression coil spring on a side wall of the drive wheel, if the compression coil spring always has the same defined spring force on the locking pin should work.
  • the invention is therefore based on the object of designing a device for changing the control times of gas exchange valves of an internal combustion engine, in particular a rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft relative to a crankshaft, the locking mechanism of which for avoiding frictional contact of the counter holder for the compression coil spring of the locking pin a side wall of the drive wheel without adjusting the length of this counter-holder ensures compliance with a defined spring force acting on the locking pin even when used in devices with different widths of the impeller.
  • this object is achieved in a device according to the preamble of claim 1 in such a way that the counter-holder for the other End of the compression coil spring of the locking pin is designed as a hollow cylindrical cartridge which can be locked in any axial position within the through hole in the wheel hub of the impeller by force or positive locking.
  • the counter-holder as a freely positionable cartridge thus makes it possible to always position the counter-holder in exactly the axial position within the through-hole in the one with the compression coil spring, regardless of the width of the impeller or regardless of the axial length of the through-hole in the impeller the desired defined spring force is achieved on the locking pin.
  • the hollow cylindrical cartridge is designed as a stamped and drawn part made of sheet steel, which has a plate-shaped axial recess in its bottom end face for fixing the other end of the compression coil spring.
  • the diameter of this axial depression corresponds approximately to the outer diameter of the spring turns of the compression coil spring and the depth of the axial depression is preferably designed such that somewhat two spring turns of the compression coil spring are supported radially in the axial depression.
  • the cartridge has a ventilation bore opening into the longitudinal cavity of the cartridge, through which the hydraulic pressure medium accumulating behind the locking pin in the through bore in the impeller is discharged to a further ventilation bore in the adjacent side wall of the drive wheel.
  • An alternative development of the device designed according to the invention is also to design the hollow cylindrical cartridge with a peg-shaped axial extension for fixing the other end of the compression coil spring to its bottom end face.
  • the diameter of this axial extension corresponds approximately to the inside diameter of the spring turns of the compression coil spring and the length of the axial extension is in turn designed such that approximately two spring turns of the compression coil spring are supported radially on the axial extension.
  • a cartridge designed in this way can also be produced as a stamped and drawn part from a sheet steel and has no cutting as well as the first-mentioned embodiment, axially in the axial extension, a vent hole opening into the cavity of the cartridge for discharging the hydraulic pressure medium accumulating behind the locking pin in the through hole.
  • Such a first embodiment for locking the hollow cylindrical cartridge in the through bore is, for example, to design the cartridge on its outer surface with a slightly larger diameter than the through bore in the wheel hub of the impeller and to fix it in a force-fitting manner by press fit in this through bore.
  • the cartridge is pressed into the through bore from the camshaft-side bore opening until it reaches the position in the through bore defined by an auxiliary stop, which is inserted into the through bore, in which the compression coil spring exerts the desired defined spring force on the locking pin.
  • Another possible form of implementation to press-fit the cartridge into the through hole in the wheel hub of the impeller would also be to design the cartridge in the manner of a dowel pin with a longitudinal axial slot in its lateral surface and without a bottom, and to design the cartridge designed in this way Press the slot together into the through hole.
  • the other end of the compression coil spring is designed such that its first spring turn is supported on the then annular bottom surface before this cartridge.
  • the hollow cylindrical cartridge has a slight to form a smaller diameter than the through hole in the wheel hub of the impeller and to fix it positively by engaging its end edge on a circlip inserted in a circumferential groove in the through hole in the through hole.
  • the position of the cartridge in the through bore, in which the compression coil spring exerts the desired defined spring force on the locking pin is determined by taking into account the axial length of the cartridge by the circumferential groove in the through bore.
  • a third embodiment of the locking of the hollow cylindrical cartridge in the through bore is to design the hollow cylindrical cartridge also with a slightly smaller diameter than the through bore in the wheel hub of the impeller and with several open axial slots in its outer surface and an end edge that is angled outwards with which the cartridge is positively attached by clipping its end edge into a circumferential groove in the through hole in the same.
  • the cartridge designed in this way like that in accordance with the second embodiment, is inserted into the through-bore from the bore opening remote from the camshaft, the axial slots in the outer surface of the cartridge allowing the angled end edge to deflect into the through-bore.
  • the position of the cartridge in the through hole, in which the compression coil spring exerts the desired defined spring force on the locking pin is also determined in this embodiment by the positioning of the circumferential groove in the through hole, taking into account the axial length of the cartridge.
  • the device designed according to the invention for changing the control times of gas exchange valves of an internal combustion engine in particular a rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft relative to a crankshaft, thus has the advantage over the devices known from the prior art that their locking mechanism is formed by forming the counterhold of the Compression coil spring of the locking pin as a hollow cylindrical cartridge, which is fastened in the through hole in the wheel hub of the impeller by a force or form fit, can now be used in any device with different widths of the impeller without any adjustment work, and at the same time compliance with a defined, on the locking pin acting spring force guaranteed.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a device designed according to the invention
  • Figure 2 is an enlarged view of the detail Z of Figure 1 with a first embodiment of the fixation of the compression coil spring of the locking pin on its counter support and a first embodiment of the fixation of the counter holder in the through hole in the wheel hub of the impeller;
  • Figure 3 is an enlarged view of the detail Z of Figure 1 with a second embodiment of the fixing of the compression coil spring of the locking pin on its counter holder and the first embodiment of the fixing of the counter holder in the through hole in the wheel hub of the impeller;
  • Figure 4 is an enlarged view of the detail Z of Figure 1 with the second embodiment of the fixing of the compression coil spring of the locking pin on its counter-holder and a second embodiment of the fixing of the counter-holder in the through hole in the wheel hub of the impeller;
  • FIG. 5 shows an enlarged view of the detail Z according to FIG. 1 with the second embodiment of fixing the compression coil spring of the locking pin to its counter-holder and a third embodiment of fixing the counter-holder in the through hole in the wheel hub of the impeller.
  • this device 1 clearly shows a device 1 for changing the control times of gas exchange valves of an internal combustion engine, which is designed specifically as a rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft relative to a crankshaft and is fastened to the drive-side end of a camshaft, not shown, mounted in the cylinder head of the internal combustion engine is.
  • this device 1 is designed as a hydraulic actuator which can be controlled as a function of various operating parameters of the internal combustion engine and essentially consists of a drive wheel 2 which is in drive connection with the crankshaft of the internal combustion engine and an impeller 3 which is non-rotatably connected to the camshaft of the internal combustion engine has, as can also be seen from FIG.
  • the impeller 3 on the circumference of its wheel hub 8 has the same number of vanes 9 which extend radially into a working space of the drive wheel and which divide the working spaces into two hydraulic pressure chambers 10, 11 which act against one another and which, when selectively or simultaneously pressurized with a hydraulic pressure medium cause a pivoting movement or fixation of the impeller 3 with respect to the drive wheel 2 and thus the camshaft with respect to the crankshaft.
  • FIG. 1 it can be seen in FIG.
  • the device 1 has a separate locking element with which the impeller 3 can be mechanically coupled to the drive wheel 2 in a preferred base position within its adjustment range when the pressure of the pressure medium required for adjustment is undershot.
  • This locking element is clearly visible as a cylindrical locking pin 12 which can be moved by a spring element into a locking position within a receptacle 13 in the side wall 5 of the drive wheel 2.
  • the spring element is designed as a compression coil spring 14, which together with the locking pin 12 in a through hole parallel to the longitudinal central axis of the device 1 15 is arranged in the wheel hub 8 of the impeller and one end 17 of which can be fixed in an axial basic bore 16 on the rear side of the locking pin 12.
  • the other end 18 of the compression coil spring 14 for the locking pin 12 is supported on a counter-holder which is arranged in the through-bore 15 and is also clearly visible in FIG. 1 and which according to the invention as a force or form fit in any axial position within the through-bore 15 in the wheel hub 8 of the impeller 3 lockable hollow cylindrical cartridge 19 is formed.
  • the hollow cylindrical cartridge 19 is designed as a stamped and drawn part made of sheet steel, which has a plate-shaped axial recess 21 in its bottom end face 20 for fixing the other end 18 of the compression coil spring 14 , whose diameter corresponds to the outside diameter of the spring windings 22 of the compression coil spring 14.
  • the hollow cylindrical cartridge 19 can also be designed as a stamped and drawn part made of sheet steel, which, in order to fix the other end 18 of the compression coil spring 14 to its bottom end face 20, has a peg-shaped axial extension 23 whose diameter corresponds to the inside diameter of the spring windings 22 corresponds to the compression coil spring 14.
  • FIG. 2 and FIG. 3 also show a first embodiment of the fixing of the counter-holder in the through bore 15 in the wheel hub 8 of the impeller 3, which consists in the hollow cylindrical cartridge 19 having a slightly larger diameter on its outer surface 24. knife than the through hole 15 in the wheel hub 8 of the impeller 3 and is non-positively fixed by press fit in this through hole 15.
  • the second embodiment of fixing the counter-holder in the through-bore 15 in FIG. 4 differs in that the hollow cylindrical cartridge 19 has a slightly smaller surface area 24 ′ Diameter than the through hole 15 in the wheel hub 8 of the impeller 3 and is positively attached by abutment of its end edge 25 to a snap ring 27 inserted into a circumferential groove 26 in the through hole 15 in the through hole 15.
  • a likewise form-fitting fixation of the counter-holder in the through hole 15 is finally shown alternatively as a third embodiment in FIG. 5.
  • the hollow cylindrical cartridge 19 formed on its lateral surface 24 " likewise with a slightly smaller diameter than the through bore 15 in the wheel hub 8 of the impeller 3, has a plurality of open axial slots 28 in its lateral surface 24" as well as an outwardly angled end edge 25 'on, with which the cartridge 19 is fastened by clipping its end edge 25' into a circumferential groove 29 in the through hole 15 in the same.
  • Boundary wall 23 axial extension
  • Wheel hub 24 outer surface
  • Compression coil spring 27 snap ring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Das Flügelrad (3) ist mit dem Antriebsrad (2) durch einen Verriegelungsstift (12) mechanisch koppelbar, der durch eine Druckschraubenfeder (14) in eine Aufnahme (13) in einer der Seitenwände (5, 6) des Antriebsrades (3) verschiebbar ist und zusammen mit dieser in einer Durchgangsbohrung (15) in der Radnabe (8) des Flügelrades (3) angeordnet ist. Dabei wird ein Ende der Druckschraubenfeder (14) in einer axialen Grundbohrung an der Rückseite des Verriegelungsstiftes (12) fixiert, während das andere Ende sich an einem in der Durchgangsbohrung (15) angeordneten Gegenhalter abstützt. Erfindungsgemäß ist der Gegenhalter für das andere Ende der Druckschraubenfeder (14) als hohlzylindrische Patrone (19) ausgebildet, die durch Kraft- oder Formschluß in einer beliebigen Axialposition innerhalb der Durchgangsbohrung (15) in der Radnabe (8) des Flügelrades (3) arretierbar ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Rotationskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle
Beschreibung
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 einer Ro- tationskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle realisierbar. Hintergrund der Erfindung
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 50 856 A1 ist eine gattungsbildende Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechsel ventilen einer Brennkraftmaschine bekannt, die am antriebsseitigen Ende einer im Zy- linderkopf der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle befestigt ist und im Prinzip als in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine steuerbarer hydraulischer Stellantrieb ausgebildet ist. Diese Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad und aus einem drehfest mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Flügelrad, wobei das Antriebsrad einen durch eine hohlzylindrische Umfangs- wand und zwei Seitenwände gebildeten Hohlraum aufweist, in dem durch fünf radiale Begrenzungswände fünf hydraulische Arbeitsräume gebildet werden. Das Flügelrad weist dementsprechend am Umfang seiner Radnabe fünf sich radial in die Arbeitsräume erstreckende Flügel auf, welche die Arbeitsräume in jeweils zwei gegeneinander wirkende hydraulische Druckkammern unterteilen, die bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydrau- lischen Druckmittel eine Schwenkbewegung oder Fixierung des Flügelrades gegenüber dem Antriebsrad und damit der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle bewirken. Darüber hinaus ist das Flügelrad bei Unterschreitung eines zur Verstellung erforderlichen Druckmitteldrucks, wie beispielsweise beim Abschalten der Brennkraftmaschine, durch ein gesondertes Verriegelungselement in einer bevorzugten Basisposition innerhalb seines Verstellbereiches mit dem Antriebsrad mechanisch koppelbar, um insbesondere beim Neustart der Brennkraftmaschine bis zum Aufbau des erforderlichen Druckmitteldrucks ein aus den Wechselmomenten der Nockenwelle resultierendes Anschlagklappern des Flügelrades an den Begrenzungswänden des Antriebsrades zu vermeiden. Dieses, als zylindrischer Verriegelungsstift ausgebildete Verriegelungselement ist durch ein als Druckschraubenfeder ausgebildetes Federelement in eine Verriegelungsstellung innerhalb einer Aufnahme in der nockenwellenabgewandten Seitenwand des Antriebsrades verschiebbar und zusammen mit dem Federelement in einer zur Längsmittelachse der Vorrichtung parallelen Durchgangs- bohrung in der Radnabe des Flügelrades angeordnet. Dabei weist der Verriegelungsstift an seiner Rückseite eine axiale Grundbohrung auf, in der das eine Ende der Druckschraubenfeder fixiert wird, während das andere Ende der Druckschraubenfeder sich an einem in die Durchgangsbohrung eingesetzten Kunststoff-Gegenhalter mit einer Zentrierspitze abstützt, der seinerseits durch rückseitigen Kontakt mit einer Seitenwand des Antriebsrades axial fixiert wird.
Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist es jedoch, dass der verwendete Verriegelungsmechanismus durch die Fixierung des Gegenhalters für die Druckschraubenfeder an einer Seitenwand des Antriebsrades nur für eine be- stimmte Breite des Flügelrades geeignet ist, wenn die Druckschraubenfeder immer mit der gleichen definierten Federkraft auf den Verriegelungsstift wirken soll. Die Verwendung einer solchen Verriegelung an anderen Vorrichtungen mit jeweils unterschiedlicher Breite des Flügelrades macht somit zur Einhaltung der auf den Verriegelungsstift wirkenden definierten Federkraft immer eine Anpassung der Verriegelung an das jeweilige Flügelrad erforderlich, die in der Regel durch Ausführung des Gegenhalters der Druckschraubenfeder mit unterschiedlichen Längen erfolgt. Dadurch ist für jede Breite eines Flügelrades ein separater Gegenhalter für die Druckschraubenfedern notwendig, der bei einer entsprechenden Anzahl unterschiedlicher Vorrichtungen die ohnehin vorhandene Teilevielfalt und Fehlerhäufigkeit noch weiter erhöht und somit zu einer nachteiligen Erhöhung der Herstellungskosten für jede Vorrichtung beiträgt. Darüber hinaus hat sich die Fixierung des Gegenhalters für die Druckschrau- benfeder an einer Seitenwand des Antriebsrades auch dahingehend als nachteilig erwiesen, dass der Gegenhalter durch die Schwenkbewegungen des Flügelrades und den damit verbundenen Reibkontakt zur Seitenwand des Antriebsrades einem erhöhten Verschleiß unterliegt, durch den sich die auf den Verriegelungsstift wirkende Federkraft der Druckschraubenfeder stetig verrin- gert und somit die Einriegelzeit des Verriegelungsstiftes erhöht.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ver- ändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Rotationskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle, zu konzipieren, deren Verriegelungsmechanismus bei Vermeidung eines Reibkontaktes des Gegenhalters für die Druckschraubenfeder des Verriegelungsstiftes zu einer Seitenwand des Antriebsrades ohne Anpassung der Länge dieses Gegenhalters auch bei einem Einsatz in Vorrichtungen mit jeweils unterschiedlicher Breite des Flügelrades die Einhaltung einer definierten, auf den Verriegelungsstift wirkenden Federkraft gewährleistet. Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass der Gegenhalter für das andere Ende der Druckschraubenfeder des Verriegelungsstiftes als hohlzylindrische Patrone ausgebildet ist, die durch Kraft- oder Formschluss in einer beliebigen Axialposition innerhalb der Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades arretierbar ist. Eine derartige Ausbildung des Gegenhalters als frei positio- nierbare Patrone ermöglicht es somit, den Gegenhalter unabhängig von der Breite des Flügelrades bzw. unabhängig von der axialen Länge der Durchgangsbohrung im Flügelrad immer in genau derjenigen Axialposition innerhalb der Durchgangsbohrung zu positionieren, in der mit der Druckschraubenfeder die erwünschte definierte Federkraft auf den Verriegelungsstift erzielt wird.
In zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist die hohlzylindrische Patrone dabei als Stanzziehteil aus einem Stahlblech ausgebildet, welche zu Fixierung des anderen Endes der Druckschraubenfeder in ihrer Bodenstirnfläche eine tellerförmige Axialvertiefung aufweist. Der Durchmesser dieser Axialvertiefung entspricht ungefähr dem Außendurchmesser der Federwindungen der Druckschraubenfeder und die Tiefe der Axialvertiefung ist bevorzugt derart ausgebildet, dass etwas zwei Federwindungen der Druckschraubenfeder in der Axialvertiefung radial abgestützt sind. Zusätzlich weist die Patrone längsaxial in der Axialvertiefung eine in den Hohlraum der Patrone mündende Entlüftungsbohrung auf, durch welche hindurch sich das hinter dem Verriegelungsstift in der Durchgangsbohrung im Flügelrad ansammelnde hydraulische Druckmittel zu einer weiteren Entlüftungsbohrung in der angrenzenden Seitenwand des Antriebsrades abgeführt wird.
Eine alternative Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist es auch, die hohlzylindrische Patrone zur Fixierung des anderen Endes der Druckschraubenfeder an ihrer Bodenstirnfläche mit einer zapfenförmigen Axialverlängerung auszubilden. Der Durchmesser dieser Axialverlängerung entspricht dabei ungefähr den Innendurchmesser der Federwindungen der Druck- schraubenfeder und die Länge der Axialverlängerung ist wiederum so ausgebildet, dass etwa zwei Federwindungen der Druckschraubenfeder auf der Axialverlängerung radial abgestützt werden. Auch eine derart ausgebildete Patrone ist als Stanzziehteil aus einem Stahlblech spanlos herstellbar und weist ebenso wie die erstgenannte Ausführung längsaxial in der Axialverlängerung eine in den Hohlraum der Patrone mündende Entlüftungsbohrung zur Abführung des sich hinter dem Verriegelungsstift in der Durchgangsbohrung ansammelnden hydraulischen Druckmittels auf.
Als weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung werden darüber hinaus nachfolgend beispielhaft mehrere Ausführungsformen zu Arretierung des Gegenhalters der Druckschraubenfeder des Verriegelungsstiftes in der Durchgangsbohrung im Flügelrad vorgeschlagen, die sich unter der Vielzahl denkbarer Arretierungsmöglichkeiten als am kostengünstigsten erwiesen haben.
Eine solche erste Ausführungsform zur Arretierung der hohlzylindrischen Patrone in der Durchgangsbohrung ist es beispielsweise, die Patrone an ihrer Mantelfläche mit einem geringfügig größeren Durchmesser als die Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades auszubilden und kraftschlüssig durch Presssitz in dieser Durchgangsbohrung zu befestigen. Dabei wird die Patrone von der nockenwellenseitigen Bohrungsöffnung der Durchgangsbohrung aus soweit in diese hineingepresst, bis sie die durch einen hilfsweise in die Durchgangsbohrung eingesetzten Gegenanschlag definierte Position in der Durchgangsbohrung erreicht, in der die Druckschraubenfeder die erwünschte definierte Federkraft auf den Verriegelungsstift ausübt. Eine ebenfalls mögliche Realisierungsform, die Patrone durch Presssitz in der Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades zu befestigen wäre es darüber hinaus, die Pat- rone in der Art eines Spannstiftes mit einem längsaxialen Schlitz in ihrer Mantelfläche sowie ohne Boden auszubilden und die derart ausgebildete Patrone durch Zusammenpressen des Schlitzes in die Durchgangsbohrung einzuführen. Das andere Ende der Druckschraubenfeder ist dabei derart ausgebildet, dass sich deren erste Federwindung auf der dann ringförmigen Bodenstimflä- ehe dieser Patrone abstützt.
Alternativ zur ersten Ausführungsform wird es als zweite Ausführungsform der Arretierung der hohlzylindrischen Patrone in der Durchgangsbohrung vorgeschlagen, die hohlzylindrische Patrone an ihrer Mantelfläche mit einem gering- fügig kleineren Durchmesser als die Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades auszubilden und formschlüssig durch Anlage ihres Abschlussrandes an einem in eine umlaufende Nut in der Durchgangsbohrung eingesetzten Sprengring in der Durchgangsbohrung zu befestigen. Bei dieser Ausführungs- form wird die Position der Patrone in der Durchgangsbohrung, in der die Druckschraubenfeder die erwünschte definierte Federkraft auf den Verriegelungsstift ausübt, unter Berücksichtigung der axialen Länge der Patrone durch die umlaufende Nut in der Durchgangsbohrung bestimmt.
Eine dritte Ausführungsform der Arretierung der hohlzylindrischen Patrone in der Durchgangsbohrung ist es schließlich noch, die hohlzylindrische Patrone ebenfalls mit einem geringfügig kleineren Durchmesser als die Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades sowie mit mehreren offenen Axialschlitzen in ihrer Mantelfläche und einem nach außen abgewinkelten Ab- schlussrand auszubilden, mit welchen die Patrone formschlüssig durch Einklip- sen ihres Abschlussrandes in eine umlaufende Nut in der Durchgangsbohrung in selbiger befestigt wird. Die derart ausgebildete Patrone wird dabei ebenso wie die gemäß der zweiten Ausführungsform von der nockenwellenfernen Bohrungsöffnung der Durchgangsbohrung aus in diese eingeführt, wobei die Axial- schlitze in der Mantelfläche der Patrone ein Einfedern des abgewinkelten Abschlussrandes in die Durchgangsbohrung ermöglichen. Die Lage der Patrone in der Durchgangsbohrung, in der die Druckschraubenfeder die erwünschte definierte Federkraft auf den Verriegelungsstift ausübt, wird auch bei dieser Ausführungsform durch die Positionierung der umlaufenden Nut in der Durch- gangsbohrung unter Berücksichtigung der axialen Länge der Patrone bestimmt.
Lediglich erwähnt werden soll noch, dass neben der Befestigung der hohlzylindrischen Patrone in der Durchgangsbohrung durch reinen Kraft- oder Form- schluss jedoch auch sogenannte Mischbefestigungsarten denkbar sind, bei denen die Patrone, beispielsweise durch Einkeilen in einer definierten Position in der Durchgangsbohrung, sowohl durch Kraftschluss als auch durch Form- schluss in der Durchgangsbohrung befestigt wird. Ebenso ist es möglich, die hohlzylindrische Patrone durch stoffschlüssige Verbindungen, wie sie zum Bei- spiel beim Schweißen, Löten und Kleben entstehen, in der Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades zu befestigen. Darüber hinaus ist es auch denkbar, die Patrone nicht hohlzylindrisch sondern vollzylindrisch auszubilden und mit den genannten Möglichkeiten zur Fixierung des anderen Endes der Druckschraubenfeder auszustatten. Die Montage einer solchen vollzylindri- schen Patrone in der Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades erfolgt dann durch Einpressen oder durch stoffschlüssige Verbindungen oder auch in der Art eines Kerbstiftes und die Entlüftung der Durchgangsbohrung kann durch eine oder mehrere zentrische oder exzentrische Axialbohrungen oder durch eine oder mehrere Axialnuten am Umfang der Patrone realisiert werden.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Rotati- onskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle, weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen den Vorteil auf, dass deren Verriegelungsmechanismus durch Ausbildung des Gegenhalters der Druckschraubenfeder des Verriegelungsstiftes als hohlzylindrische Patrone, die durch Kraft- oder Formschluss in der Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades befestigt wird, ohne jegliche Anpassungsarbeiten nunmehr auch in Vorrichtung mit jeweils unterschiedlicher Breite des Flügelrades einsetzbar ist und dabei jederzeit die Einhaltung einer definierten, auf den Verriegelungsstift wirkenden Federkraft gewährleistet. Da die Fixierung des Gegenhalters für die Druck- schraubenfeder zudem nicht mehr an einer Seitenwand des Antriebsrades sondern innerhalb der Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades erfolgt, haben die Schwenkbewegungen des Flügelrades auch keinen Einfluss mehr auf den Verriegelungsmechanismus, so dass der Gegenhalter der Druckschraubenfeder des Verriegelungsstiftes praktisch verschleißfrei ist. Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert und ist in den dazugehörigen Zeichnungen schematisch dargestellt. Dabei zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße ausgebildete Vorrichtung; Figur 2 eine vergrößere Darstellung der Einzelheit Z nach Figur 1 mit einer ersten Ausführungsform der Fixierung der Druckschraubenfeder des Verriegelungsstiftes an deren Gegenhaltung und einer ersten Ausführungsform der Fixierung des Gegenhalters in der Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades;
Figur 3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z nach Figur 1 mit einer zweiten Ausführungsform der Fixierung der Druckschraubenfeder des Verriegelungsstiftes an deren Gegenhalter und der ersten Ausführungsform der Fixierung des Gegenhalters in der Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades;
Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z nach Figur 1 mit der zweiten Ausführungsform der Fixierung der Druckschraubenfeder des Verriegelungsstiftes an deren Gegenhalter und einer zweiten Ausführungsform der Fixierung des Gegenhalters in der Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades;
Figur 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z nach Figur 1 mit der zweiten Ausführungsform der Fixierung der Druckschrau- benfeder des Verriegelungsstiftes an deren Gegenhalter und einer dritten Ausführungsform der Fixierung des Gegenhalters in der Durchgangsbohrung in der Radnabe des Flügelrades. Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Aus Figur 1 geht deutlich eine Vorrichtung 1 zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine hervor, die konkret als Ro- tationskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle ausgebildet und am antriebsseitigen Ende einer im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagerten, nicht näher dargestellten Nockenwelle befestigt ist. Diese Vorrichtung 1 ist im Prinzip als in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine steuerbarer hydraulischer Stellantrieb ausgebildet und besteht im Wesentlichen aus einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad 2 sowie aus einem drehfest mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Flügelrad 3. Das Antriebsrad 2 weist dabei, wie ebenfalls aus Figur 1 ersichtlich ist, einen durch eine hohlzylindrische Umfangswand 4 und zwei Seitenwände 5, 6 gebildeten Hohlraum auf, in dem durch mehrere radiale Begrenzungswände 7 mehrere hydraulische Arbeitsräume gebildet werden. Das Flügelrad 3 weist dementsprechend am Umfang seiner Radnabe 8 die gleiche Anzahl sich radial in einen Arbeitsraum des Antriebsrades erstreckende Flügel 9 auf, welche die Arbeitsräume in jeweils zwei gegeneinander wirkende hydraulische Druckkammern 10, 11 unterteilen, die bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel eine Schwenkbewegung oder Fixierung des Flügelrades 3 gegenüber dem Antriebsrad 2 und damit der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle bewirken. Darüber hinaus ist in Figur 1 zu sehen, dass die Vorrichtung 1 ein gesondertes Verriegelungselement aufweist, mit dem das Flügelrad 3 bei Unterschreitung eines zur Verstellung erforderlichen Druckmitteldrucks in einer bevorzugten Basisposition innerhalb seines Verstellbereiches mit dem Antriebsrad 2 mechanisch koppelbar ist. Dieses Verriegelungselement ist deutlich sichtbar als zylindrischer Verriegelungsstift 12 ausgebildet, der durch ein Federelement in eine Verriegelungsstellung innerhalb einer Aufnahme 13 in der Seitenwand 5 des Antriebsrades 2 verschiebbar ist. Das Federelement ist dabei als Druckschraubenfeder 14 ausgebildet, die zusammen mit dem Verriegelungsstift 12 in einer zur Längsmittelachse der Vorrichtung 1 parallelen Durchgangsbohrung 15 in der Radnabe 8 des Flügelrades angeordnet ist und deren eines Ende 17 in einer axialen Grundbohrung 16 an der Rückseite des Verriegelungsstiftes 12 fixierbar ist. Das andere Ende 18 der Druckschraubenfeder 14 für den Verriegelungsstift 12 stützt sich dagegen an einem in der Durchgangsbohrung 15 angeordneten, ebenfalls in Figur 1 deutlich sichtbaren Gegenhalter ab, der erfindungsgemäß als durch Kraft- oder Formschluss in einer beliebigen Axialposition innerhalb der Durchgangsbohrung 15 in der Radnabe 8 des Flügelrades 3 arretierbare hohlzylindrische Patrone 19 ausgebildet ist.
Durch die in Figur 2 gezeigte vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z nach Figur 1 wird dabei deutlich, dass die hohlzylindrische Patrone 19 als Stanzziehteil aus einem Stahlblech ausgebildet ist, welche zur Fixierung des anderen Endes 18 der Druckschraubenfeder 14 in ihrer Bodenstirnfläche 20 eine tellerförmige Axialvertiefung 21 aufweist, deren Durchmesser dem Außen- durchmesser der Federwindungen 22 der Druckschraubenfeder 14 entspricht. Alternativ dazu ist in Figur 3 dargestellt, dass die hohlzylindrische Patrone 19 auch als Stanzziehteil aus einem Stahlblech ausgebildet sein kann, welche zur Fixierung des anderen Endes 18 der Druckschraubenfeder 14 an ihrer Bodenstirnfläche 20 eine zapfenförmige Axialverlängerung 23 aufweist, deren Durchmesser dem Innendurchmesser der Federwindungen 22 der Druckschraubenfeder 14 entspricht.
Sowohl aus Figur 2 als auch aus Figur 3 ist darüber hinaus eine erste Ausführungsform der Fixierung des Gegenhalters in der Durchgangsbohrung 15 in der Radnabe 8 des Flügelrades 3 ersichtlich, die darin besteht, dass die hohlzylindrische Patrone 19 an ihrer Mantelfläche 24 einen geringfügig größeren Durch-messer als die Durchgangsbohrung 15 in der Radnabe 8 des Flügelrades 3 aufweist und kraftschlüssig durch Presssitz in dieser Durchgangsbohrung 15 befestigt ist.
Die in Figur 4 zweite Ausführungsform der Fixierung des Gegenhalters in der Durchgangsbohrung 15 unterscheidet sich dagegen dadurch, dass die hohlzylindrische Patrone 19 an ihrer Mantelfläche 24' einen geringfügig kleineren Durchmesser als die Durchgangsbohrung 15 in der Radnabe 8 des Flügelrades 3 aufweist und formschlüssig durch Anlage ihres Abschlussrandes 25 an einem in eine umlaufende Nut 26 in der Durchgangsbohrung 15 eingesetzten Sprengring 27 in der Durchgangsbohrung 15 befestigt ist.
Eine ebenfalls formschlüssige Fixierung des Gegenhalters in der Durchgangsbohrung 15 wird schließlich alternativ noch als dritte Ausführungsform in Figur 5 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform weist die an ihrer Mantelfläche 24" e- benfalls mit einem geringfügig kleineren Durchmesser als die Durchgangsboh- rung 15 in der Radnabe 8 des Flügelrades 3 ausgebildete hohlzylindrische Patrone 19 mehrere offene Axialschlitze 28 in ihrer Mantelfläche 24" sowie einen nach außen abgewinkelten Abschlussrand 25' auf, mit welchen die Patrone 19 durch Einklipsen ihres Abschlussrandes 25' in eine umlaufende Nut 29 in der Durchgangsbohrung 15 in selbiger befestigt ist.
Bezugszahlenliste
Vorrichtung 17 ein Ende
Antriebsrad 18 anderes Ende
Flügelrad 19 Patrone
Umfangswand 20 Bodenstirnfläche
Seitenwand 21 Axialvertiefung
Seitenwand 22 Federwindungen
Begrenzungswand 23 Axialverlängerung
Radnabe 24 Mantelfläche
Flügel 24' Mantelfläche
Druckkammer 24" Mantelfläche
Druckkammer 25 Abschlussrand
Verriegelungsstift 25' Abschlussrand
Aufnahme 26 Nut
Druckschraubenfeder 27 Sprengring
Durchgangsbohrung 28 Axialschlitze
Grundbohrung 29 Nut

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Rotationskolben-Versteileinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle, mit folgenden Merkmalen:
» die Vorrichtung (1 ) ist am antriebsseitigen Ende einer im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle befestigt und im Prinzip als in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine steuerbarer hydraulischer Stellantrieb ausgebildet,
» die Vorrichtung (1 ) besteht im Wesentlichen aus einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehendem Antriebsrad (2) und aus einem drehfest mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenem Flügelrad (3),
» das Antriebsrad (2) weist einen durch eine hohlzylindrische Umfangswand (4) und zwei Seitenwände (5, 6) gebildeten Hohlraum auf, in dem durch mindestens eine radiale Begrenzungswand (7) mindestens ein hydraulischer Arbeitsraum gebildet wird,
■ das Flügelrad (3) weist am Umfang seiner Radnabe (8) mindestens einen sich radial in einen Arbeitsraum des Antriebsrades (2) erstreckenden Flügel (9) auf, der diesen in jeweils zwei gegeneinander wirkende hydraulische Druckkammern (10, 11 ) unterteilt,
■ die Druckkammern (10, 11 ) bewirken bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel eine Schwenkbewegung oder Fixierung des Flügelrades (3) gegenüber dem Antriebsrad (2) und damit der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle, ■ das Flügelrad (3) ist bei Unterschreitung eines zur Verstellung erforderlichen Druckmitteldrucks durch ein gesondertes Verriegelungselement in einer bevorzugten Basisposition innerhalb seines Verstellbereiches mit dem Antriebsrad (2) mechanisch koppelbar,
■ das Verriegelungselement ist als zylindrischer Verriegelungsstift (12) ausgebildet, der durch ein Federelement in eine Verriegelungsstellung innerhalb einer Aufnahme (13) in einer der Seitenwände (5, 6) des An- triebsrades (2) verschiebbar ist,
■ das Federelement ist als Druckschraubenfeder (14) ausgebildet und zusammen mit dem Verriegelungsstift (12) in einer zur Längsmittelachse der Vorrichtung (1) parallelen Durchgangsbohrung (15) in der Radnabe (8) des Flügelrades (3) angeordnet,
■ ein Ende (17) der Druckschraubenfeder (14) ist in einer axialen Grundbohrung (16) an der Rückseite des Verriegelungsstiftes (12) fixierbar, während das andere Ende (18) der Druckschraubenfeder (14) sich an ei- nem in der Durchgangsbohrung (15) angeordneten Gegenhalter abstützt,
dadurch gekennzeichnet, dass
■ der Gegenhalter für das andere Ende (18) der Druckschraubenfeder (14) des Verriegelungsstiftes (12) als hohlzylindrische Patrone (19) ausgebildet ist, die durch Kraft- oder Formschluss in einer beliebigen Axialposition innerhalb der Durchgangsbohrung (15) in der Radnabe (8) des Flügelrades (3) arretierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die hohlzylindrische Patrone (19) als Stanzziehteil aus einem Stahlblech ausgebildet ist und zur Fixierung des anderen Endes (18) der Druckschraubenfeder (14) in ihrer Bodenstirnfläche (20) eine tellerförmige Axialvertiefung (21 ) aufweist, deren Durchmesser dem Außendurchmesser der Federwindungen (22) der Druckschraubenfeder (14) entspricht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die hohlzylindrische Patrone (19) als Stanzziehteil aus einem Stahlblech ausgebildet ist und zur Fixierung des anderen Endes (18) der Druckschraubenfeder (14) an ihrer Bodenstirnfläche (20) eine zapfenförmige Axialverlängerung (23) aufweist, deren Durchmesser dem Innendurchmesser der Federwindungen (22) der Druckschraubenfeder (14) entspricht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hohlzylindrische Patrone (19) an ihrer Mantelfläche (24) einen geringfügig größeren Durchmesser als die Durchgangsbohrung (15) in der Radnabe (8) des Flügelrades (3) aufweist und kraftschlüssig durch Presssitz in dieser Durchgangsbohrung (15) befestigt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hohlzylindrische Patrone (19) an ihrer Mantelfläche (24') einen geringfügig kleineren Durchmesser als die Durchgangsbohrung (15) in der Radnabe (8) des Flügelrades (3) aufweist und formschlüssig durch Anlage ihres Abschlussrandes (25) an einem in eine umlaufende Nut (26) in der Durch- gangsbohrung (15) eingesetzten Sprengring (27) in der Durchgangsbohrung (15) befestigt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hohlzylindrische Patrone (19) an ihrer Mantelfläche (24") einen geringfügig kleineren Durchmesser als die Durchgangsbohrung (15) in der Radnabe (8) des Flügelrades (3) aufweist sowie mit mehreren offenen Axialschlitzen (28) in ihrer Mantelfläche (24") und einem nach außen abgewinkelten Abschlussrand (25') ausgebildet ist, mit welchem die Patrone (19) formschlüssig durch Einklipsen ihres Abschlussrandes (25') in eine umlaufende Nut (29) in der Durchgangsbohrung (15) in selbiger befestigt ist.
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