EP2313619A1

EP2313619A1 - Vorrichtung zur variablen einstellung der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: EP2313619A1
Application number: EP09779705A
Authority: EP
Inventors: Ahmet Deneri
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-12
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2011-04-27
Also published as: US20110120400A1; CN102089503A; DE102008032948A1; WO2010006856A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (11) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Antriebselement (12), einem Abtriebselement (14) und einer Nockenwelle (6, 7), wobei das Antriebselement (12) in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) bringbar ist, wobei das Abtriebselement (14) drehfest mit der Nockenwelle (6, 7) verbunden ist und schwenkbar zu dem Antriebselement (12) angeordnet ist, wobei zumindest eine erste Druckkammer (26a) vorgesehen ist, wobei durch Zufuhr von Druckmittel zu oder Abfuhr von Druckmittel aus der ersten Druckkammer (26a) eine Phasenlage zwischen dem Abtriebselement (14) und dem Antriebselement (12) veränderbar ist, wobei eine axiale Seitenfläche (36) der Nockenwelle (6, 7) an einer axialen Seitenfläche (37) des Abtriebselements (14) anliegt, wobei die Nockenwelle (6, 7) zumindest eine erste Druckmittelleitung (30) mit einer ersten Öffnung (31) an deren axialen Seitenfläche (36) aufweist, wobei das Abtriebselement (14) zumindest eine zweite Druckmittelleitung (32) mit einer zweiter Öffnung (33) an dessen axialen Seitenfläche (37) aufweist und in die erste Druckkammer (26a) mündet und wobei die erste Öffnung (31) der zweiten Öffnung (33) axial gegenübersteht.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebselement, einem Abtriebselement und einer Nockenwelle, wobei das Antriebsele- ment in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bringbar ist, wobei das Abtriebselement drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist und schwenkbar zu dem Antriebselement angeordnet ist, wobei zumindest eine erste Druckkammer vorgesehen ist, wobei durch Zufuhr von Druckmittel zu oder Abfuhr von Druckmittel aus der ersten Druckkammer eine Pha- senlage zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement veränderbar ist, wobei eine axiale Seitenfläche der Nockenwelle an einer axialen Seitenfläche des Abtriebselements anliegt, wobei die Nockenwelle zumindest eine erste Druckmittelleitung mit die einer ersten Öffnung an deren axialen Seitenfläche aufweist, wobei das Abtriebselement zumindest eine zweite Druckmittelleitung mit einer zweiten Öffnung an dessen axialen Seitenfläche aufweist und in die erste Druckkammer mündet und wobei die erste Öffnung der zweiten Öffnung axial gegenübersteht.

Hintergrund der Erfindung

In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung in einen Antriebsstrang integriert, über welchen Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Rie- men-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 5,901 ,674 A bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein Abtriebselement welches drehbar zu einem Antriebselement angeordnet ist, wobei das Antriebselement in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle steht und das Abtriebselement drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist. In axialer Richtung wird die Vorrichtung durch je einen Seitendeckel begrenzt. Das Abtriebselement, das Antriebselement und die zwei Seitendeckel begrenzen fünf Druckräume, wobei jeder der Druckräume mittels eines Flügels in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt wird. Durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von den Druckkammern werden die Flügel innerhalb der Druckräume in Umfangsrichtung der Vorrichtung verschoben, wodurch eine gezielte Verdrehung des Abtriebselements zu dem Antriebselement und somit der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt wird. Innerhalb der Nockenwelle sind mehrere axiale Druckmittelleitung vorgesehen, die als Bohrungen ausgebildet sind. Über diese kann den Druckkammern Druckmittel zugeführt werden. Jede der Druckmittelleitungen, die innerhalb der Nockenwelle ausgebildet sind, mündet an der axialen Seitenfläche der Nockenwelle in eine korrespondierende Druckmittelleitung, die als Bohrungen in dem Abtriebselement ausgebildet sind und mit zumindest einer der Druckkam- mern kommunizieren. Dabei liegt die Öffnung der einen Druckmittelleitung in axialer Richtung direkt gegenüber der Öffnung der zweiten Druckmittelleitung.

Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, dass während der Montage des Abtriebselements an die Nockenwelle dafür gesorgt werden muss, dass die Boh- rungen des Abtriebselements mit den Bohrungen der Nockenwelle fluchten. Abweichungen der Ausrichtung in Umfangsrichtung führen zu Fluchtungsfehlern, wodurch eine Drosselstelle an der Schnittstelle zwischen der Nockenwelle und dem Abtriebselement entsteht. Dies beeinträchtigt die Verstellgeschwindigkeit und die Dynamik der Phasenverstellung. Bei zu großen Abweichungen keit und die Dynamik der Phasenverstellung. Bei zu großen Abweichungen kann der Fluchtungsfehler auch zur völligen Funktionsuntüchtigkeit der Vorrichtung führen.

Üblicherweise wird die Orientierung der Bauteile zueinander durch Einpress- stifte sichergestellt. Dazu ist sowohl in der Nockenwelle als auch in dem Abtriebselement eine Bohrung vorgesehen. Während der Montage des Abtriebselements an die Nockenwelle wird in die Bohrung des Abtriebselements ein Stift eingepresst, welcher anschließend ebenfalls kraftschlüssig in der Bohrung der Nockenwelle fixiert wird. Dies ist allerdings ein aufwändiges und kostenin- tensives, mehrstufiges Herstellungsverfahren. Zudem können auf Grund des doppelten Presssitzes des Stiftes Toleranzabweichungen der Öffnungen zueinander nicht ausgeglichen werden. Dadurch können trotz der Ausrichtung der Bauteile zueinander Drosseleffekte an der Schnittstelle zwischen Abtriebselement und Nockenwelle auftreten.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei eine Schnittstelle zwischen der Nockenwelle und dem Abtriebselement geschaffen werden soll, die eine verlustfreie Druckmittelübergabe ermöglicht. Dabei sollen kostenintensive und fehleranfällige Ausrichtungsmaßnahmen während der Montage des Abtriebselements an die Nockenwelle vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Durchflussfläche der ersten oder der zweiten Öffnung (größere Öffnung) größer ausgeführt ist als die Durchflussfläche der Druckmittelleitung der anderen Öffnung.

Die Vorrichtung weist zumindest ein Antriebselement und zumindest ein Abtriebselement auf. Das Antriebselement steht im montierten Zustand der Vorrichtung über einen Zugmitteltrieb, beispielsweise einem Riemen- oder Kettentrieb, oder einem Zahnradtrieb mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung. Das Abtriebselement ist in einem definierten Winkelbereich schwenkbar relativ zu dem Antriebselement angeordnet und drehfest mit der Nockenwelle verbunden. Dabei liegt eine axiale Seitenfläche der Nockenwelle an einer axialen Seitenfläche des Abtriebselements an. Die drehfeste Verbindung zwischen der No- ckenwelle und dem Abtriebselement kann beispielsweise mittels einer Zentralschraube hergestellt sein, die das Abtriebselement durchgreift und in einen Gewindeabschnitt der Nockenwelle eingreift, so dass eine reibschlüssige Verbindung zwischen den aneinanderlegenden Seitenflächen hergestellt wird. Innerhalb der Vorrichtung sind zumindest zwei gegeneinander wirkende Druck- kammern vorgesehen, durch deren Druckbeaufschlagung das Abtriebselement relativ zum Antriebselement verschwenkt werden kann. Vorteilhafterweise sind mehrere Paare gegeneinander wirkender Druckkammern vorgesehen wodurch die Druckübersetzung erhöht wird. Die Druckmittelzufuhr zu und die Druckmittelabfuhr von den Druckkammern erfolgt über eine oder mehrere erste Druckmittelleitungen, die an oder in der Nockenwelle ausgebildet sind und im Wesentlichen in axialer Richtung auf deren abtriebselementseitige axiale Seitenfläche zu verlaufen. Diese können beispielsweise als Bohrungen in der Nockenwelle ausgebildet oder durch einen Druckmittelleiteinsatz realisiert sein. Die ersten Druckmittelleitungen münden mittels Öffnungen an der abtriebselementseitigen axialen Seitenfläche.

Die ersten Druckmittelleitungen kommunizieren mit zweiten Druckmittelleitungen, welche an oder innerhalb des Abtriebselements ausgebildet sind. Dabei kann es sich beispielsweise um radial verlaufende Nuten in der nockenwellen- seitigen Seitenfläche des Abtriebselements handeln, wobei jede dieser Nuten in eine korrespondierende Druckkammer mündet. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen axial verlaufende Druckmittelleitungen vorgesehen sind, die sich von der Seitenfläche des Abtriebselements in dieses hinein erstrecken und jeweils mit einer radialen Bohrung kommunizieren, von denen jede in eine korrespondierende Druckkammer mündet. Dabei ist unter dem Begriff Bohrung ein Druckmittelpfad beliebigen Querschnitts innerhalb des Bauteils zu verstehen, der auf verschiedenste Weisen herstellbar ist. Beispielsweise kann die Bohrung bereits während der Formgebung des Abtriebselements ausgebildet werden. Ist das Abtriebselement beispielsweise als Sinterbauteil ausgeführt kann die Bohrung bereits in dem Formgebungswerkzeug berücksichtigt werden und somit während des Sintervorgangs ohne zusätzliche Verfahrensschritte hergestellt werden. Ebenso denkbar ist das nachträgliche Einbringen dieser Bohrungen durch spanende Verfahrensschritte.

Die zweiten Druckmittelleitungen münden mittels zweiten Öffnungen an der nockenwellenseitigen axialen Seitenfläche des Abtriebselements. Jede der ersten Öffnungen steht einer der zweiten Öffnungen axial gegenüber. Dabei sind die Durchflussflächen (Querschnitte) der ersten oder der zweiten Öffnungen oder beider Öffnungen größer ausgebildet, als die Durchflussfläche der jeweils anderen Druckmittelleitung. Als Durchflussfläche ist die Fläche senkrecht zur Strömungsrichtung des Druckmittels zu verstehen. Unter Durchflussfläche der Druckmittelleitung ist im Fall gleichförmiger Druckmittelleitungen die Durchflussfläche, bei Druckmittelleitung mit variierender Durchflussfläche deren minimale Durchflussfläche zu verstehen. Durch die größere Ausbildung einer der Öffnungen wird sichergestellt, dass deren Überdeckungsfläche mindestens dem minimalen Durchflussquerschnitt der Druckmittelleitungen entspricht. Somit ist eine Schnittstelle zwischen der Nockenwelle und dem Abtriebsele- ment dargestellt, die Orientierungsfehler des Abtriebselements zur Nockenwelle toleriert ohne den Druckmittelstrom zwischen den Bauteilen zu behindern. Des Weiteren können die Bauteile mit höheren Toleranzen hergestellt werden und kostenaufwändige Nachbearbeitungsschritte entfallen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Durchflussfläche der ersten Öffnung größer ausgeführt ist als die Durchflussfläche der zweiten Druckmittelleitung und dass die Durchflussfläche der zweiten Öffnung größer ausgeführt ist als die Durchflussfläche der ersten Druckmittelleitung. In einer Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Durchflussfläche der ersten oder der zweiten Öffnung (größere Öffnung) größer ausgeführt ist als die Durchflussfläche der anderen Öffnung. Somit ist selbst bei größeren Fehlorientierungen sichergestellt, dass eine drosselfreie Verbindung zwischen den ersten und zweiten Druckmittelleitungen hergestellt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Erstreckung der größeren Öffnung in radialer Richtung der Nockenwelle größer ist, als die Erstreckung der anderen Öffnung in radialer Richtung der Nockenwelle. Zusätzlich oder alternativ kann die Erstreckung der größeren Öffnung in Umfangsrichtung der Nockenwelle größer sein, als die Erstreckung der anderen Öffnung in Umfangsrichtung der Nockenwelle. Somit werden Fehlorientierungen sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung ausgeglichen.

In einer Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass die größere Öffnung zur Seitenfläche des gegenüberliegenden Bauteils eine trichterförmige Vergrößerung aufweist. Alternativ kann die größere Öffnung als Nut ausgebildet sein. Dies ist beispielsweise während eines Sinterherstellungsverfahrens leicht und ohne Zusatzkosten zu realisieren. Ebenso denkbar sind aber auch spanende Nachbearbeitungsschritte.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abtriebselement oder die Nockenwelle ein Formschlusselement und das andere Bauteil ein Gegenformschlusselement zur Aufnahme des Formschlussele- ments aufweist, wobei das Formschlusselement einteilig mit dem jeweiligen Bauteil ausgebildet ist. Das Formschlusselement bildet einen axialen Vorsprung an der Seitenfläche des jeweiligen Bauteils. Dabei kann es sich beispielsweise um einen frei stehenden Vorsprung handeln oder als Abweichung einer ansonsten rotationssymmetrischen Struktur ausgebildet sein. Diese ein- teilige Ausbildung des Formschlusselements mit dem Abtriebselement oder der Nockenwelle stellt eine kostengünstige Alternative zu den im Stand der Technik vorgesehenen, separat hergestellten und kraftschlüssig mit den Bauteilen verbundenen Stiften dar. Auf Grund der Vergrößerten ersten und oder zweiten Öffnungen, kann das Formschlusselement mit größeren Toleranzen behaftet sein, ohne die Druckmittelübergabe zu behindern. Aufwändige Nachbearbeitungsschritte sind nicht nötig. In einer Konkretisierung kann vorgesehen sein, das Formschlusselement an dem Abtriebselement auszubilden und als lokale axiale Erhebung auszuführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

Figur 1 nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,

Figur 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine,

Figur 3 eine Draufsicht auf das Abtriebselement aus Figur 2,

Figur 4 eine Draufsicht auf das abtriebselementseitige Ende einer Nockenwelle.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 2 sitzender Kolben 3 in einem Zylinder 4 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 2 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 5 mit einer Einlassnockenwelle 6 bzw. Auslassnockenwelle 7 in Verbindung, wobei eine erste und eine zweite Vorrichtung 11 für eine Relativdrehung zwischen Kurbelwelle 2 und den Nockenwellen 6, 7 sorgen können. Nocken 8 der Nockenwellen 6, 7 betätigen ein oder mehrere Einlassgaswechselventile 9 bzw. ein oder mehrere Auslassgaswechselventile 10. Ebenso kann vorgesehen sein, nur eine der Nockenwellen 6, 7 mit einer Vorrichtung 11 auszustatten, oder nur eine Nockenwelle 6, 7 vorzusehen, und diese mit einer Vorrichtung 11 auszustatten. Die Figur 2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 im Längsschnitt. Die Vorrichtung 11 weist ein Antriebselement 12 und ein Abtriebselement 14 auf. Das Antriebselement 12 weist ein Gehäuse 13 und zwei Seitendeckel 15, 16 auf, die an den axialen Seitenflächen des Gehäuses 13 angeordnet sind. Ausgehend von einer äußeren Umfangswand 19 des Gehäuses 13 erstrecken sich fünf Vorsprünge 20 radial nach innen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Vorsprünge 20 einteilig mit der Umfangswand 19 ausgebildet. Das Antriebselement 12 ist mittels radial innen liegender Lagerflächen 20a der Vorsprünge 20 relativ zu dem Abtriebselement 14 drehbar zu diesem angeordnet.

Das in Figur 3 dargestellte Abtriebselement 14 ist in Form eines Flügelrades ausgebildet und weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Nabenelement 17 auf, von dessen äußerer zylindrischer Mantelfläche sich in der dargestellten Ausführungsform fünf Flügel 18 in radialer Richtung nach außen erstrecken. Die Flügel 18 sind einteilig mit dem Nabenelement 17 ausgebildet.

An einer äußeren Mantelfläche des ersten Seitendeckels 15 ist ein Kettenrad 21 ausgebildet, über das mittels eines nicht dargestellten Kettentriebs Dreh- moment von der Kurbelwelle 2 auf das Antriebselement 12 übertragen werden kann. Das Abtriebselement 14 ist mittels einer Zentralschraube 22 mit der Nockenwelle 6, 7 verbunden. Dazu durchgreift die Zentralschraube 22 eine zentrale Bohrung 22a des Abtriebselements 14 und ist mit der Nockenwelle 6, 7 verschraubt.

Je einer der Seitendeckel 15, 16 ist an einer der axialen Seitenflächen des Gehäuses 13 angeordnet und drehfest an diesem befestigt. Zu diesem Zweck sind Befestigungselemente vorgesehen, die jeweils einen Vorsprung 20 und beide Seitendeckel 15, 16 durchgreifen und aneinander fixieren.

Innerhalb der Vorrichtung 11 ist zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Vorsprüngen 20 ein Druckraum 24 ausgebildet. Jeder der Druckräume 24 wird in Umfangsrichtung von gegenüberliegenden, im Wesentlichen radial verlaufenden Begrenzungswänden benachbarter Vorsprünge 20, in axialer Richtung von den Seitendeckeln 15, 16, radial nach innen von dem Naben- element 17 und radial nach außen von der Umfangswand 19 begrenzt. In jeden der Druckräume 24 ragt ein Flügel 18, wobei die Flügel 18 derart ausgebildet sind, dass diese sowohl an den Seitendeckeln 15, 16, als auch an der Umfangswand 19 anliegen. Jeder Flügel 18 teilt somit den jeweiligen Druckraum 24 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 26a, 26b, deren Lage in Figur 3 angedeutet ist.

Das Abtriebselement 14 ist in einem definierten Winkeibreich drehbar zu dem Antriebselement 12 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Drehrichtung des Abtriebselements 14 dadurch begrenzt, dass die Flügel 18 an je einer korrespondierenden Begrenzungswand (Frühanschlag) der Druckräume 24 zum Anliegen kommen. Analog wird der Winkelbereich in der anderen Drehrichtung dadurch begrenzt, dass die Flügel 18 an den anderen Begrenzungswänden der Druckräume 24, die als Spätanschlag dienen, zum Anliegen kommen. Durch Druckbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 26a, 26b und Druckentlastung der anderen Gruppe kann die Phasenlage des Antriebselements 12 zum Abtriebselement 14 (und damit die Phasenlage der Nockenwelle 6, 7 zur Kurbelwelle 2) variiert werden. Durch Druckbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 26a, 26b kann die Phasenlage konstant gehalten werden.

Das Abtriebselement 14 weist einen Zentrierbund 25 auf, der an einer nocken- wellenzugewandten axialen Seitenfläche 37 ausgebildet ist. In der dargestellten Ausführungsform wird der Zentrierbund 25 durch eine Vertiefung 27 des Abtriebselements 14 im Bereich um dessen Drehachse ausgebildet. Der Zentrierbund 25 verläuft entlang der Umfangsrichtung des Abtriebselements 14, wobei dessen Durchmesser dem Außendurchmesser des Endbereichs der No- ckenwelle 6, 7 angepasst ist. Somit ist eine Aufnahme für die Nockenwelle 6, 7 an der nockenwellenseitigen axialen Seitenfläche 37 des Abtriebselements 14 zur zentrierten Aufnahme der Nockenwelle 6, 7 in radialer Richtung ausgebildet. Ebenfalls denkbar sind beispielsweise Zentrierbünde, die aus der axialen Seitenfläche 37 hervorstehen und beispielsweise in Umfangshchtung Unterbrechungen aufweisen.

Der Zentrierbund 25 weist ein Formschlusselement 28 auf, das mit einem an der Nockenwelle 6, 7 ausgebildeten Gegenformschlusselement 29 (Figur 4) zusammenwirkt. Dabei sind das Formschlusselement 28 und das Gegenformschlusselement 29 derart ausgebildet und angeordnet, dass die Nockenwelle 6, 7 nur in einer bestimmten Orientierung relativ zu dem Abtriebselement 14 in den Zentrierbund 25 eingeführt werden kann, nämlich dann, wenn sich das Formschlusselement 28 und das Gegenformschlusselement 29 axial direkt gegenüberstehen. Das Formschlusselement 28 ist einteilig mit dem Abtriebselement 14 ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform ist dieses als Ausbuchtung des Zentrierbundes 25 radial nach innen und das Gegenformschlusselement 29 als Aussparung an einer äußeren Mantelfläche der Nockenwelle 6, 7 ausgeführt. Selbstverständlich kann auch eine Ausbuchtung an der äußeren Mantelfläche der Nockenwelle 6, 7 und eine korrespondierende Ausbuchtung des Zentrierbundes 25 radial nach außen vorgesehen sein. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen das Formschlusselement 28 als axiale Ausbuchtung im Bereich der Anlagefläche der Nockenwelle 6, 7 an dem Abtriebselement 14 ausgebildet ist, während das Gegenformschluss- element 29 als Vertiefung an einer abtriebselementseitigen Seitenfläche 36 der Nockenwelle 6, 7 ausgebildet ist. Auch hier kann natürlich der umgekehrte Fall vorliegen.

Durch die einteilige Ausbildung des Formschlusselements 28 oder des Gegen- formschlusselements 29 mit dem Abtriebselement 14 bzw. der Nockenwelle 6, 7 wird die lagegenaue Montage der Nockenwelle 6, 7 erheblich erleichtert. Es sind keine Stifte mehr nötig, die kraft- oder stoffschlüssig mit den jeweiligen Bauteilen verbunden werden müssen. Vielmehr können die axialen bzw. radialen Ausbuchtungen während des Herstellungsprozesses der Bauteile ausgeformt werden. Im Falle des Abtriebselements 14 kann beispielsweise die radia- Ie Ausbuchtung des Zentrierbundes 25 oder eine axiale Erhebung an der Anlagefläche der Nockenwelle 6, 7 während des Sinterprozesses ohne zusätzliche Verfahrensschritte ausgebildet werden. Dazu sind diese Merkmale lediglich im Formgebungswerkzeug zu berücksichtigen, so dass keine Zusatzkosten ent- stehen. Somit wird die Anzahl der Bauteile der Vorrichtung 11 verringert und deren Herstellungsaufwand und Herstellungskosten gesenkt.

Innerhalb der Nockenwelle 6, 7 sind erste Druckmittelleitungen 30 ausgebildet, die im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufen und an der axialen Seitenfläche 36 der Nockenwelle 6, 7 über erste Öffnungen 31 münden. Die ersten Druckmittelleitungen 30 kommunizieren über erste radiale Stichbohrungen 35 mit einem nicht dargestellten Druckmittelüberträger, der an der äußeren Mantelfläche der Nockenwelle 6, 7 angeordnet ist. Innerhalb des Abtriebselements 14 sind zweite Druckmittelleitungen 32 ausgebildet, die jeweils einerseits in eine der ersten Druckkammern 26a münden und andererseits eine zweite Öffnung 33 aufweisen, die an der axialen Seitenfläche 37 des Abtriebselements 14 ausgebildet sind. Dabei stehen sich die ersten und zweiten Öffnungen 31 , 33 in axialer Richtung gegenüber.

In einer ersten Ausführungsform, die in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, entspricht die Durchflussfläche (Querschnittsfläche) der ersten Öffnungen 31 der Durchflussfläche der ersten Druckmittelleitungen 30. In Figur 3 sind mehrere Möglichkeiten der Ausbildung der zweiten Öffnungen 33 der zweiten Druck- mittelleitungen 32 dargestellt. Diese können beispielsweise als Nuten 34, im vorliegenden Fall Nuten 34 in Umfangsrichtung des Abtriebselements 14, ausgebildet sein, wobei zwei benachbarte erste Druckmittelleitungen 30 und zwei benachbarte zweite Druckmittelleitungen 32 nicht mit der gleichen Nut 34 kommunizieren. Ebenso denkbar ist es die zweiten Öffnungen 33 mit einer trichter- förmigen Vergrößerung 38 auszubilden, wobei die trichterförmige Vergrößerung 38 sich ausgehend von der axialen Seitenfläche 37 des Abtriebselements 14 auf die zweite Druckmittelleitung 32 zu kontinuierlich verjüngt, bis diese deren Querschnittsfläche annimmt. Ebenso denkbar sind beispielsweise elliptische oder rechteckige zweiten Öffnungen 33. Vorteilhafterweise ist die Durchflussfläche jeder zweiten Öffnung 33 größer ausgebildet als die Durchflussfläche der ersten Druckmittelleitungen 30. Vorteilhafterweise ist die Erstreckung jeder zweiten Öffnung 33 sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung größer ausgebildet als die korrespondie- rende Erstreckung der korrespondierenden ersten Öffnung 31. Durch die größere Erstreckung in radialer Richtung wird sichergestellt, dass Toleranzen ausgeglichen werden. Durch die größere Erstreckung in Umfangsrichtung können Orientierungsfehler des Abtriebselements 14 zur Nockenwelle 6, 7 in Um- fangsrichtung ausgeglichen werden. Dies führt dazu, dass bei dem Formschlusselement 28 größere Toleranzen toleriert werden könne und dieses somit nach dem Formgebungsprozess nicht aufwändig nachbearbeitet werden muss. Durch eine derartige Ausbildung ist sichergestellt, dass selbst bei Vorliegen hoher Toleranzen jede zweite Öffnung 33 die korrespondierende erste Öffnung 31 komplett überdeckt. Dadurch werden Drosselstellen an der Übergabestelle zwischen Nockenwelle 6, 7 und Abtriebselement 14 sicher vermieden und aufwändige Nachbearbeitungsschritte bei der Herstellung der Nockenwelle 6 ,7 und des Abtriebselements 14 überflüssig.

Zusätzlich können die ersten Öffnungen 31 ebenfalls mit einer vergrößerten Querschnittsfläche ausgebildet sein.

Ebenso denkbar ist eine Umkehrung der ersten Ausführungsform. In diesem Fall umfassen die zweiten Druckmittelleitungen 32 neben der radialen Boh- rung, zusätzlich eine als Sacklochbohrung ausgebildete axiale Bohrung, die einerseits in die radiale Bohrung und andererseits als zweite Öffnung 33 an der axialen Seitenfläche 37 des Abtriebselements 14 mündet. Dabei sind die ersten Öffnungen 31 wie oben beschrieben vergrößert ausgebildet (Figur 4).

In allen Ausführungsformen sind Fehlorientierungen der Nockenwelle 6, 7 zu dem Abtriebselement 14 in Umfangsrichtung für die Funktion der Vorrichtung 11 unschädlich. Der erweiterte Bereich der jeweiligen Öffnungen 31 , 33 garantiert eine ausreichende Überlappungsfläche zwischen jeder ersten und zweiten Druckmittelleitung 30, 32.

Die Nockenwelle 6, 7 weist des Weiteren zweite Stichbohrungen 42 auf, die in einen Ringraum 43 münden, der zwischen einer Nockenwellenbohrung 44 der Nockenwelle 6, 7 und der Zentralschraube 22 angeordnet ist. Der Ringraum 43 mündet in die zentrale Bohrung 22a des Abtriebselements 14 und kommuniziert über dritte Druckmittelleitungen 45 mit den zweiten Druckkammern 26b.

Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 wird der Druckmittelstrom zu und von den Druckkammern 26a, 26b mittels eines Steuerventils 46 gesteuert. Das Steuerventil 46 weist einen Zulaufanschluss P einen Ablaufanschluss T und zwei Arbeitsanschlüsse A, B auf.

Über den Zulaufanschluss P wird dem Steuerventil 46 Druckmittel von einer Druckmittelpumpe 47 zugeführt, während der Ablaufanschluss T mit einem Druckmittelreservoir 48 verbunden ist. Der erste Arbeitsanschluss A kommuniziert mit den ersten Stichbohrungen 35, der zweite Arbeitsanschluss B mit den zweiten Stichbohrungen 42.

Das Steuerventil 46 kann drei Steuerstellungen einnehmen. In einer ersten Steuerstellung ist der Zulaufanschluss P mit dem zweiten Arbeitsanschluss B und der erste Arbeitsanschluss A mit dem Ablaufanschluss T verbunden. Somit gelangt Druckmittel von der Druckmittelpumpe 47 über die zweiten Stichbohrungen 42, den Ringraum 43 und den dritten Druckmittelleitungen 45 zu den zweiten Druckkammern 26b. Gleichzeitig wird Druckmittel von den ersten Druckkammern 26a über die zweiten Druckmittelleitungen 32, die Öffnungen 31 , 33, die ersten Druckmittelleitungen 30, die ersten Stichbohrungen 35 und dem ersten Arbeitsanschluss A des Steuerventils 46 zum Druckmittelreservoir 48 abgeleitet. Somit dehnen sich die zweiten Druckkammern 26b auf Kosten der ersten Druckkammern 26a aus, wodurch das Abtriebselement 14 in der Darstellung von Figur 3 entgegen dem Uhrzeigersinn relativ zu dem Antriebselement 12 verdreht wird.

In einer zweiten Steuerstellung ist keiner der Arbeitsanschlüsse A, B mit dem Zulaufanschluss P oder dem Ablaufanschluss T verbunden. In diesem Fall wird der Druck in den Druckkammern 26a, 26b aufrechterhalten, wodurch die Phasenlage des Abtriebselements 14 relativ zum Antriebselement 12 in Umfangs- richtung konstant gehalten wird. In einer dritten Steuerstellung ist der Zulaufanschluss P mit dem ersten Ar- beitsanschluss A und der zweite Arbeitsanschluss B mit dem Ablaufanschluss T verbunden. Somit gelangt Druckmittel von der Druckmittelpumpe 47 über das Steuerventil 46, die ersten Stichbohrungen 35, die ersten Druckmittelleitungen 30, die Öffnungen 31 , 33 und die zweiten Druckmittelleitungen 32 zu den ersten Druckkammern 26a. Gleichzeitig wird Druckmittel von den zweiten Druckkammern 26b über die dritten Druckmittelleitungen 45, den Ringraum 43, die ersten Stichbohrungen 35 und dem zweiten Arbeitsanschluss B des Steuerventils 46 zum Druckmittelreservoir 48 abgeleitet. Somit dehnen sich die ersten Druckkammern 26a auf Kosten der zweiten Druckkammern 26b aus, wodurch das Abtriebselement 14 in der Darstellung von Figur 3 im Uhrzeigersinn relativ zu dem Antriebselement 12 verdreht wird.

Bezugszeichen

1 Brennkraftmaschine

2 Kurbelwelle

3 Kolben

4 Zylinder

5 Zugmitteltrieb

6 Einlassnockenwelle

7 Auslassnockenwelle

8 Nocken

9 Einlassgaswechselventil

10 Auslassgaswechselventil

11 Vorrichtung

12 Antriebselement

13 Gehäuse

14 Abtriebselement

15 Seitendeckel

16 Seitendeckel

17 Nabenelement

18 Flügel

19 Umfangswand

20 Vorsprung

20a Lagerfläche

21 Kettenrad

22 Zentralschraube

22a zentrale Bohrung

24 Druckraum

25 Zentrierbund

26a erste Druckkammer

26b zweite Druckkammer

27 Vertiefung

28 Formschlusselement 29 Gegenformschlusselement

30 erste Druckmittelleitung

31 erste Öffnung

32 zweite Druckmittelleitung 33 zweite Öffnung

34 Nut

35 Erste Stich bohrung

36 Axiale Seitenfläche der Nockenwelle

37 Axiale Seitenfläche des Abthebselements 38 trichterförmige Vergrößerung

42 Zweite Stichbohrung

43 Ringraum

44 Nockenwellenbohrung

45 Dritte Druckmittelleitung 46 Steuerventil

47 Druckmittelpumpe

48 Druckmittel reservoir

A erster Arbeitsanschluss B zweiter Arbeitsanschluss

P Zulaufanschluss

T Ablaufanschluss

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (11 ) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1 ) mit - einem Antriebselement (12), einem Abtriebselement (14) und einer Nockenwelle (6, 7),

- wobei das Antriebselement (12) in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1 ) bringbar ist,

- wobei das Abtriebselement (14) drehfest mit der Nockenwelle (6, 7) verbun- den ist und schwenkbar zu dem Antriebselement (12) angeordnet ist,

- wobei zumindest eine erste Druckkammer (26a) vorgesehen ist,

- wobei durch Zufuhr von Druckmittel zu oder Abfuhr von Druckmittel aus der ersten Druckkammer (26a) eine Phasenlage zwischen dem Abtriebselement (14) und dem Antriebselement (12) veränderbar ist, - wobei eine axiale Seitenfläche (36) der Nockenwelle (6, 7) an einer axialen Seitenfläche (37) des Abtriebselements (14) anliegt,

- wobei die Nockenwelle (6, 7) zumindest eine erste Druckmittelleitung (30) mit einer ersten Öffnung (31 ) an deren axialen Seitenfläche (36) aufweist,

- wobei das Abtriebselement (14) zumindest eine zweite Druckmittelleitung (32) mit einer zweiter Öffnung (33) an dessen axialen Seitenfläche (37) aufweist und in die erste Druckkammer (26a) mündet und

- wobei die erste Öffnung (31 ) der zweiten Öffnung (33) axial gegenübersteht,

- dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussfläche der ersten oder der zweiten Öffnung (31 , 33) (größere Öffnung) größer ausgeführt ist als die

Durchflussfläche der Druckmittelleitung (30, 32) der anderen Öffnung (31 , 33).

2. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussfläche der ersten Öffnung (31 ) größer ausgeführt ist als die

Durchflussfläche der zweiten Druckmittelleitung (32) und dass die Durchflussfläche der zweiten Öffnung (33) größer ausgeführt ist als die Durchflussfläche der ersten Druckmittelleitung (30).

3. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussfläche der ersten oder der zweiten Öffnung (31 , 33) (größere Öffnung) größer ausgeführt ist als die Durchflussfläche der anderen Öffnung (31 , 33).

4. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung der größeren Öffnung (31 , 33) in radialer Richtung der Nockenwelle (6, 7) größer ist, als die Erstreckung der anderen Öffnung (31 , 33) in ra- dialer Richtung der Nockenwelle (6, 7).

5. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung der größeren Öffnung (31 , 33) in Umfangsrichtung der Nockenwelle (6, 7) größer ist, als die Erstreckung der anderen Öffnung (31 , 33) in Um- fangsrichtung der Nockenwelle (6, 7).

6. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die größere Öffnung (31 , 33) zur Seitenfläche (36, 37) des gegenüberliegenden Bauteils eine trichterförmige Vergrößerung aufweist.

7. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die größere Öffnung (31 , 33) als Nut (34) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (14) oder die Nockenwelle (6, 7) ein Formschluss (28) und das andere Bauteil ein Gegenformschlusselement (29) zur Aufnahme des Formschlusselements (28) aufweist, wobei das Formschlusselement (28) einteilig mit dem jeweiligen Bauteil (6, 7, 14) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement (28) an dem Abtriebselement (14) ausgebildet und als lokale axiale Erhebung ausgeführt ist.