EP2531702B1 - Vorrichtung zum verändern der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum verändern der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine Download PDF

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EP2531702B1
EP2531702B1 EP11700264.2A EP11700264A EP2531702B1 EP 2531702 B1 EP2531702 B1 EP 2531702B1 EP 11700264 A EP11700264 A EP 11700264A EP 2531702 B1 EP2531702 B1 EP 2531702B1
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EP
European Patent Office
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latching
spring
radial
cover
latching hook
Prior art date
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Active
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EP11700264.2A
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English (en)
French (fr)
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EP2531702A2 (de
Inventor
Christian Bösel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2531702A2 publication Critical patent/EP2531702A2/de
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Publication of EP2531702B1 publication Critical patent/EP2531702B1/de
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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

  • the invention relates to a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine, comprising a stator and a rotor therein, which is adjustable by a pressure medium in the circumferential direction relative to the stator, wherein the rotor is connectable to a camshaft, further comprising a front cover plate and a rear cover plate, between which the stator and the rotor are received, wherein the rear cover plate is provided with a connectable with a crankshaft drive wheel, and a torsion spring for rotating the rotor relative to the stator.
  • a camshaft adjusting device with the same structure is known from DE 10 2009 005 114 A1 known.
  • the device In modern internal combustion engines devices for changing the timing of gas exchange valves are used to make the phase relation between the crankshaft and the camshaft in a defined angular range, between a maximum early and a maximum late position variable.
  • the device is integrated in a drive train via which torque is transmitted from the crankshaft to the camshaft.
  • This powertrain can be used, for example, as belt, chain or gear drive to be realized.
  • Such a device usually comprises an output element (rotor) which is arranged rotatably to a drive element (stator), wherein the stator is in driving connection with the crankshaft and the rotor is rotatably connected to the camshaft.
  • the concentric arrangement of stator and rotor is axially limited by two cover plates.
  • the stator, the rotor and the two cover plates define a plurality of pressure chambers, wherein each of the pressure chambers is divided by means of a wing into two counteracting pressure chambers.
  • pressure medium supply or pressure fluid discharge from the pressure chambers the wings are moved within the pressure chambers, whereby a targeted rotation of the rotor to the stator and thus the camshaft is caused to the crankshaft.
  • springs are sometimes used. Often flat spiral torsion springs are used, which are typically attached to the rotor and stator by means of pins or screws.
  • a spring cover is provided for fixing the spring.
  • the spring is arranged between the spring cover and a front cover, wherein a plurality of bolts pass through the spring cover, the front cover, the stator and the rear cover.
  • spring covers are mainly made of sheet steel or plastic. In order to be able to fulfill their task, it is particularly important that they do not become detached from the device when operating loads occur.
  • the invention has for its object to enable a simple and safe installation of a spring cover on a device for changing the timing of gas exchange valves.
  • a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine comprising a stator and a rotor therein, which is adjustable by a pressure medium in the circumferential direction relative to the stator, wherein the rotor is connectable to a camshaft, further comprising a front cover and a rear cover, between which the stator and the rotor are received, wherein the rear cover is provided with a connectable with a crankshaft drive wheel, and a torsion spring for rotating the rotor relative to the stator, wherein the spring between the rear cover and a spring cover is arranged and wherein the spring cover is fixed to the front side of the drive wheel.
  • the invention is based on the consideration that a simple attachment of the spring cover is ensured on the device via a positive connection of the spring cover with the end face of the drive wheel, with the spring cover facing the end face.
  • the rear cover plate is preferably the cover plate, which faces the camshaft or from which the camshaft extends axially.
  • the drive wheel is in this case, for example, a pulley, a sprocket or a gear and is in a plane with the rear cover.
  • the drive wheel which extends radially further than the other components of the device, provides sufficient surface to which the spring cover is mounted.
  • the advantage here is that thanks to the frontal connection, the size of the spring cover is set to a required minimum for grasping the spring.
  • the attachment of the spring cover is independent of the attachment of the cover plates on the stator and is carried out in a simple manner in a separate step.
  • the spring is arranged in particular directly between the rear cover and the drive wheel and the spring cover.
  • the spring cover is in this case configured approximately pot-shaped, so that it bounds the spring axially on one side and surrounds in the circumferential direction.
  • fasteners are provided exclusively for the attachment of the spring cover and adapted to the appropriate requirements.
  • latching elements are on the spring cover and the drive wheel recordings are provided for the latching elements, with the aid of a snap connection between the spring cover and the drive wheel is made.
  • the snap connection is thereby produced by the latching elements are guided from the inside to the outside, ie from a side facing the camshaft to a side facing away from the camshaft side of the drive wheel through the slots, so that the latching elements engage on the outside.
  • a snap connection offers a number of advantages, for example, the latching elements are in particular formed integrally with the spring cover in the same manufacturing step and the latching elements have a relatively simple geometry, with no further fasteners, such as adhesives, solvents, welding or special equipment are required.
  • the receptacles are provided on the drive wheel, which are preferably designed as elongated holes.
  • the oblong holes in particular follow a circular arc, but may alternatively be straight.
  • Slotted holes are characterized by their particularly simple shape and manufacture. The design of the images according to Art Slots allow for an elongated shape of the snap-in elements so that the loads they absorb are distributed over a larger area.
  • anti-rotation pins are preferably provided on the spring cover, which prevent rotation of the spring cover relative to the drive wheel.
  • the anti-rotation pins are preferably arranged adjacent to the latching elements and extend axially, so that both the latching elements and the anti-rotation pins are inserted into the slots on the drive wheel. By their stop against the edges of the slots they prevent rotation locking pins rotation of the lid in the circumferential direction.
  • the latching elements comprise a radial latching hook for radial engagement with the drive wheel.
  • the latched radial latching hook extends in particular radially outward with respect to the oblong hole, so that the radially outer edge is covered by the radial latching hook. So that the radial latching hook does not break during assembly, it advantageously covers a contour of the receptacle up to a maximum of 1 mm.
  • the size of the radial latching hook and thus the size of the overlapped contour of the slot varies depending on the size of the spring cover, the size of the spring force and the number of latching elements.
  • the latching elements comprise a tangential latching hook for engagement with the drive wheel in the circumferential direction.
  • the spring cover When used, the spring cover is exposed to temperatures in the range of -40 ° C to + 130 ° C. Due to the thermal expansion of the spring cover in the higher temperature range, it may come at the radial latching hooks, which rest against the edge of the slots, to deformations. In the cold state, after the spring cover has shrunk again, there is a risk that the spring cover radially no longer locked. This danger is counteracted by the tangential latching hooks cause a locking of the spring cover in the circumferential direction and thus prevent its release.
  • the radial latching hook is larger than the tangential latching hook, in particular two to five times larger.
  • the radial latching hook is made more massive than the tangential latching hook and carries the main burden. This means that the forces that are introduced by the spring in the spring cover are taken in the first place by the radial latching hook.
  • the tangential latching hook is mainly used for additional protection in cold operation, so that even with a deformation of the radial latching hook of the spring cover does not come off the drive wheel.
  • each radial latching hook is arranged between a tangential latching hook and an anti-rotation pin.
  • the radial latching hook which has the largest volume of all introduced into the slot elements, extends almost completely along one longitudinal side of the elongated hole and engages behind its edge.
  • On one side of the radial latching hook is the tangential latching hook and on the other side of the anti-rotation pin is arranged, which engage in the semi-circular narrow sides of the slot and fulfill their function by their interaction with the contour of the slot.
  • all two anti-rotation pins are advantageously arranged mirror-symmetrically about a radial axis with respect to the radial latching hooks.
  • the latching elements are grouped in particular in pairs and the side of two such latching elements is ever arranged a rotation locking pin, wherein the one anti-rotation pin on the left and the other anti-rotation pin is positioned to the right of the respective latching element. Due to the mirror-symmetrical arrangement of the anti-rotation pins against the latching elements an anti-rotation is ensured both clockwise and counterclockwise.
  • the spring cover is expediently made of plastic.
  • Plastic is a very light material, which is also particularly easy to deform.
  • the latching elements can also be formed integrally with the spring cover.
  • the spring cover is in particular a sheet metal part made of metal.
  • a device 1 for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine is shown.
  • the device 1 is provided for mounting on a camshaft not shown in detail.
  • the camshaft extends in the axial direction to the rear, ie perpendicular to the plane of the drawing to the rear, so that in Fig. 1 a front or an outside of the device 1 is shown.
  • the device 1 essentially comprises a stator 3 (see Fig. 3 ), a rotor 5 and a front cover 7 and a rear cover 9.
  • the stator 3, which is the drive element is connected to a crankshaft, not shown in detail and concentrically about the rotor 5, the output element disposed.
  • the rotor 5 is rotatably connected to the camshaft and arranged pivotally with respect to the stator 5.
  • the stator 5 and the rotor are received between the front and the rear cover 7, 9. By means of screws 10, the two cover elements 7, 9 are screwed to the stator 3.
  • pressure chambers are formed, which are axially limited by the cover plates 7, 9. With the help of likewise not shown here blades of the rotor 5, the pressure chambers are divided into two oppositely acting pressure chambers.
  • a pressure means e.g. Oil, directed into the pressure chambers.
  • the front cover 7 is designed as a sealing cover and serves for the axial sealing of the pressure chambers.
  • the rear cover 9 also has a sealing function, circumferentially it is also provided with a drive wheel, here a pulley 11, which is connectable to the crankshaft.
  • the pulley is in the same plane as the rear cover 9 and thus represents a radial extension of the rear cover 9 is.
  • a spring 13 which returns the rotor 5 in a rest or initial position.
  • the spring 13 is positioned between the rear cover 9 and the spring cover 15, which in Fig. 3 and Fig. 4 is shown.
  • the spring cover 15 limits the spring 13 axially to the rear and also surrounds them circumferentially.
  • the spring cover 15 is in the illustrated embodiment made of plastic, but may also be made of metal. The use of plastic makes it easier to achieve desired geometric shapes.
  • the spring cover 15 is positively secured via latching elements 17 on the end face of the pulley 11.
  • the latching elements 17 comprise in the illustrated embodiment each have a radial latching hook 21 and a tangential latching hook 23.
  • the radial latching hook 21 is engaged with a radially outer longitudinal side of the slot 19.
  • the tangential latching hook 23 is disposed laterally of the radial latching hook 21 and has a width, which substantially corresponds to the width of the slot 19.
  • the radial latching hook 21 is formed solid than the tangential latching hooks 23.
  • the radial latching hook 21 is about three times larger than the tangential latching hook 23 and carries the main load. If the spring cover 15 expands during operation at elevated temperatures, it may happen that deforms the radial latching hook 21 and that after cooling, when the spring cover 15 is shrunk again, the radial latching hook 21 no longer locked. In this case, prevents the tangential latching hook 21, which acts in the circumferential direction U, that the spring cover 15 from the pulley 11 dissolves. So that the radial latching hook 21 does not break during assembly, it is designed so that the overlap of the contour of the oblong hole 19 is limited to a maximum of 1 mm.
  • rotation locking pins 25 are formed, which are arranged in the region of the latching elements 17 and are also guided in the axial direction A through the slots 19.
  • Each radial latching hook 21 is positioned between a tangential latching hook 23 and an anti-rotation pin 25.
  • By its abutment against the wall of the slot 19 prevents the anti-rotation pin 25, a rotation of the spring cover 15 relative to the pulley 11.
  • the anti-rotation pin 25 of the tangential latching hook 23 is not against the wall of the slot 19 and the tangential locking hooks 23 covers the slot 19 slightly smaller than the radial latching hooks 21st

Landscapes

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

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Stator und einen darin aufgenommenen Rotor, der durch ein Druckmittel in Umfangsrichtung relativ zum Stator verstellbar ist, wobei der Rotor mit einer Nockenwelle verbindbar ist, weiterhin umfassend eine vordere Abdeckscheibe und eine hintere Abdeckscheibe, zwischen denen der Stator und der Rotor aufgenommen sind, wobei die hintere Abdeckscheibe mit einem mit einer Kurbelwelle verbindbaren Antriebsrad versehen ist, sowie eine Drehfeder zum Drehen des Rotors relativ zum Stator. Eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit dem gleichen Aufbau ist aus der DE 10 2009 005 114 A1 bekannt.
    • Hintergrund der Erfindung
  • In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung in einen Antriebsstrang integriert, über den ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein. Eine solche Vorrichtung umfasst in der Regel ein Abtriebselement (Rotor) welches drehbar zu einem Antriebselement (Stator) angeordnet ist, wobei der Stator in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle steht und der Rotor drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist.
  • Gemäß der DE 10 2009 005 114 A1 ist die konzentrische Anordnung von Stator und Rotor axial durch zwei Abdeckscheiben begrenzt. Der Stator, der Rotor und die zwei Abdeckscheiben begrenzen mehrere Druckräume, wobei jeder der Druckräume mittels eines Flügels in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt wird. Durch Druckmittelzufuhr bzw. Druckmittelabfuhr von den Druckkammern werden die Flügel innerhalb der Druckräume verschoben, wodurch eine gezielte Verdrehung des Rotors zu dem Stator und somit der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt wird.
  • Um den Rotor wieder zurück in eine Ruhe- oder Ausgangsstellung relativ zum Stator zu verschieben, finden manchmal auch Federn Anwendung. Häufig werden flache Spiraldrehfedern eingesetzt, die typischerweise am Rotor und am Stator mittels Stifte oder Schrauben befestigt sind.
  • Damit die Feder während des Betriebs nicht aus der vorgesehenen Halterung springt, ist zur Fixierung der Feder ein Federdeckel vorgesehen. In der DE 10 2009 005 114 A1 ist die Feder zwischen dem Federdeckel und einer vorderen Abdeckscheibe angeordnet, wobei mehrere Bolzen den Federdeckel, die vordere Abdeckscheibe, den Stator und die hintere Abdeckscheibe durchgreifen. Federdeckel werden je nach Kosten und Funktion überwiegend aus Stahlblech oder aus Kunststoff gefertigt. Um ihre Aufgabe erfüllen zu können, ist es besonders wichtig, dass sie sich bei den auftretenden Betriebsbelastungen nicht von der Vorrichtung lösen.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und sichere Montage eines Federdeckels an einer Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen zu ermöglichen.
    • Lösung der Aufgabe
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Stator und einen darin aufgenommenen Rotor, der durch ein Druckmittel in Umfangsrichtung relativ zum Stator verstellbar ist, wobei der Rotor mit einer Nockenwelle verbindbar ist, weiterhin umfassend eine vordere Abdeckscheibe und eine hintere Abdeckscheibe, zwischen denen der Stator und der Rotor aufgenommen sind, wobei die hintere Abdeckscheibe mit einem mit einer Kurbelwelle verbindbaren Antriebsrad versehen ist, sowie eine Drehfeder zum Drehen des Rotors relativ zum Stator, wobei die Feder zwischen der hinteren Abdeckscheibe und einem Federdeckel angeordnet ist und wobei der Federdeckel stirnseitig am Antriebsrad befestigt ist.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine einfache Befestigung des Federdeckels an der Vorrichtung über eine formschlüssige Verbindung des Federdeckels mit der Stirnseite des Antriebsrads gewährleistet ist, und zwar mit der dem Federdeckel zugewandten Stirnseite. Als hintere Abdeckscheibe ist vorzugsweise die Abdeckscheibe bezeichnet, die der Nockenwelle zugewandt ist bzw. von der aus sich die Nockenwelle axial erstreckt. Das Antriebsrad ist hierbei z.B. ein Riemenrad, ein Kettenrad oder ein Zahnrad und liegt in einer Ebene mit der hinteren Abdeckscheibe. Das Antriebsrad, welches sich radial weiter als die anderen Komponenten der Vorrichtung erstreckt, bietet ausreichend Fläche, an der der Federdeckel montiert wird. Der Vorteil hierbei ist, dass dank der stirnseitigen Verbindung die Größe des Federdeckels auf einem erforderlichen Minimum zum Umgreifen der Feder eingestellt wird. Außerdem sind keine konstruktiven Veränderungen des Antriebsrads, wie z.B. eine axiale Verschiebung des Antriebsrads gegenüber der hinteren Abdeckscheibe, um Umfangsseitig eine Befestigungsfläche zu Bilden, erforderlich. Ebenso sind keine Veränderungen des Aufbaus und der Anordnung der weiteren Komponenten der Vorrichtung erbehrlich. Die Befestigung des Federdeckels erfolgt unabhängig von der Befestigung der Abdeckscheiben am Stator und wird auf einfache Weise in einem separaten Schritt durchgeführt. Die Feder ist insbesondere unmittelbar zwischen der hinteren Abdeckscheibe bzw. dem Antriebsrad und dem Federdeckel angeordnet. Der Federdeckel ist hierbei etwa topfförmig ausgestaltet, so dass er die Feder axial an einer Seite begrenzt und in Umfangsrichtung umgreift. Am Antriebsrad und am Federdeckel sind zueinander korrespondierende Befestigungselemente vorgesehen, die ineinander greifen und somit eine insbesondere formschlüssige Verbindung zwischen dem Federdeckel und dem Antriebsrad herstellen. Diese Befestigungselemente sind ausschließlich für die Befestigung des Federdeckels vorgesehen und an die entsprechenden Erfordernisse angepasst.
  • Bevorzugt sind am Federdeckel Einrastelemente und am Antriebsrad sind Aufnahmen für die Einrastelemente vorgesehen, mit deren Hilfe eine Schnappverbindung zwischen dem Federdeckel und dem Antriebsrad hergestellt wird. Die Schnappverbindung wird dabei hergestellt, indem die Einrastelemente von innen nach außen, d.h. von einer der Nockenwelle zugewandten Seite zu einer der Nockenwelle abgewandten Seite des Antriebsrads durch die Langlöcher geführt sind, so dass die Einrastelemente außenseitig verrasten. Eine Schnappverbindung bietet eine Reihe von Vorteilen, z.B. sind die Einrastelemente insbesondere einstückig mit dem Federdeckel im selben Herstellungsschritt ausgebildet und die Einrastelemente weisen eine relativ einfache Geometrie auf, wobei keine weiteren Befestigungselemente, wie Klebstoffe, Lösungsmittel, Schweißen oder Spezialeinrichtungen erforderlich sind. Korrespondierend zu den Einrastelementen am Federdeckel sind am Antriebsrad die Aufnahmen vorgesehen, die vorzugsweise als Langlöcher ausgebildet sind. Die Langlöcher folgen insbesondere einem Kreisbogen, können alternativ auch gerade ausgestaltet sein. Langlöcher zeichnen sich durch ihre besonders einfache Form und Herstellung aus. Die Ausgestaltung der Aufnahmen nach Art von Langlöchern ermöglicht eine längliche Form der Einrastelemente, so dass die Lasten, die sie aufnehmen, über eine größere Fläche verteilt sind.
  • Im Hinblick auf einen besonders sicheren Betrieb der Vorrichtung sind am Federdeckel vorzugsweise Drehsicherungsstifte vorgesehen, die eine Verdrehung des Federdeckels gegenüber dem Antriebsrad verhindern. Die Drehsicherungsstifte sind bevorzugt angrenzend an die Einrastelemente angeordnet und erstrecken sich axial, so dass sowohl die Einrastelemente als auch die Drehsicherungsstifte in die Langlöcher am Antriebsrad eingeführt werden. Durch ihren Anschlag gegen die Ränder der Langlöcher verhindern sie Drehsicherungsstifte eine Verdrehung des Deckels in Umfangsrichtung.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Einrastelemente einen radialen Rasthaken zum radialen Eingriff mit dem Antriebsrad. Der verrastete radiale Rasthaken erstreckt sich insbesondere radial nach außen in Bezug auf das Langloch, so dass die radial äußere Kante, vom radialen Rasthaken überdeckt ist. Damit der radiale Rasthaken bei der Montage nicht bricht, überdeckt er vorteilhafterweise eine Kontur der Aufnahme bis maximal 1 mm. Die Größe des radialen Rasthakens und somit die Größe der überdeckten Kontur des Langlochs, variiert dabei in Abhängigkeit von der Größe des Federdeckels, der Größe der Federkraft sowie der Anzahl der Einrastelemente.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Einrastelemente einen tangentialen Rasthaken zum Eingriff mit dem Antriebsrad in Umfangsrichtung. Bei seinem Einsatz ist der Federdeckel Temperaturen im Bereich von -40°C bis +130°C ausgesetzt. Durch die Wärmeausdehnung des Federdeckels im höheren Temperaturbereich kann es bei den radialen Rasthaken, die an den Rand der Langlöcher anliegen, zu Verformungen kommen. Im kalten Zustand, nachdem der Federdeckel wieder geschrumpft ist, besteht dabei die Gefahr, dass der Federdeckel radial nicht mehr verrastet. Dieser Gefahr wird entgegengewirkt, indem die tangentialen Rasthaken eine Arretierung des Federdeckels in Umfangsrichtung bewirken und somit sein Lösen verhindern.
  • Bevorzugt ist der radiale Rasthaken größer als der tangentiale Rasthaken, insbesondere zwei bis fünf Mal größer. Hierbei ist der radiale Rasthaken massiver als der tangentiale Rasthaken ausgestaltet und trägt die Hauptbelastung. Dies bedeutet, dass die Kräfte, die von der Feder in den Federdeckel eingeleitet werden, an erster Stelle vom radialen Rasthaken aufgenommen werden. Der tangentiale Rasthaken dient hauptsächlich zur zusätzlichen Sicherung im Kaltbetrieb, so dass selbst bei einer Verformung des radialen Rasthakens der Federdeckel sich vom Antriebsrad nicht löst.
  • Nach einer bevorzugten Variante ist jeder radiale Rasthaken zwischen einem tangentialen Rasthaken und einem Drehsicherungsstift angeordnet. Der radiale Rasthaken, der von allen in das Langloch eingeführten Elementen das größte Volumen aufweist, erstreckt sich hierbei fast vollständig entlang einer Längsseite des Langloches und hintergreift seinen Rand. Auf der einen Seite des radialen Rasthakens ist der tangentiale Rasthaken und auf der anderen Seite ist der Drehsicherungsstift angeordnet, die in die halbkreisförmigen schmalen Seiten des Langlochs eingreifen und durch ihre Wechselwirkung mit der Kontur des Langloches ihre Funktion erfüllen.
  • Da in jedem Langloch nur ein Drehsicherungsstift aufgenommen ist, der nur an einer Seite des Langlochs anschlägt, wird durch diesen Drehsicherungsstift ein Verdrehen des Federdeckels gegenüber dem Antriebsrad nur in eine Richtung vorbeugt. Damit eine Verdrehsicherung in beiden Richtungen gewährleistet ist, sind alle zwei Drehsicherungsstifte vorteilhafterweise um eine radiale Achse spiegelsymmetrisch in Bezug auf die radialen Rasthaken angeordnet. Die Einrastelemente sind insbesondere zu zweit gruppiert und seitlich von zwei solchen Einrastelementen ist je ein Drehsicherungsstift angeordnet, wobei der eine Drehsicherungsstift links und der andere Drehsicherungsstift rechts vom jeweiligen Einrastelement positioniert ist. Durch die spiegelsymmetrische Anordnung der Drehsicherungsstifte gegenüber den Einrastelementen wird eine Verdrehsicherung sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn gewährleistet.
  • Aus Gewichts- und fertigungstechnischen Gründen ist der Federdeckel zweckdienlicherweise aus Kunststoff. Kunststoff ist ein sehr leichtes Material, das außerdem besonders leicht verformbar ist. Durch die Verwendung von Kunststoff lassen sich die Einrastelemente außerdem einstückig mit dem Federdeckel ausbilden. Alternativ ist der Federdeckel insbesondere ein Blechteil aus Metall.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
    • Fig. 1
    in einer Vorderansicht eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine,
    Fig. 2
    eine Vergrößerung des Ausschnittes I gemäß Fig. 1,
    Fig. 3
    einen Längsschnitt in Axialrichtung durch die Ebene II gemäß Fig. 2, und
    Fig. 4
    einen Querschnitt durch die Ebene III gemäß Fig. 2.
  • In den verschiedenen Figuren haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung.
    • Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
  • In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Vorrichtung 1 ist zum Montieren auf einer nicht näher gezeigten Nockenwelle vorgesehen. Die Nockenwelle erstreckt sich dabei in Axialrichtung nach hinten, d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene nach hinten, so dass in Fig. 1 eine Vorderseite oder eine Außenseite der Vorrichtung 1 dargestellt ist.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst im Wesentlichen einen Stator 3 (siehe Fig. 3), einen Rotor 5 sowie eine vordere Abdeckscheibe 7 und eine hintere Abdeckscheibe 9. Der Stator 3, der das Antriebselement ist, ist mit einer nicht näher gezeigten Kurbelwelle verbunden und konzentrisch um den Rotor 5, das Abtriebselement, angeordnet. Der Rotor 5 ist drehfest mit der Nockenwelle verbunden und schwenkbar in Bezug auf den Stator 5 angeordnet. Der Stator 5 und der Rotor sind zwischen der vorderen und der hinteren Abdeckscheibe 7, 9 aufgenommen. Mittels Schrauben 10 sind die beiden Abdeckelemente 7, 9 am Stator 3 verschraubt.
  • Zwischen dem Rotor 5 und dem Stator 3 sind nicht gezeigte Druckräume ausgebildet, die axial durch die Abdeckscheiben 7, 9 begrenzt sind. Mit Hilfe von ebenfalls hier nicht näher gezeigten Flügeln des Rotors 5 sind die Druckräume in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt. Um eine Winkelverschiebung des Rotors 5 relativ zum Stator 3 zu bewirken, wird ein Druckmittel, wie z.B. Öl, in die Druckkammern geleitet.
  • Die vordere Abdeckscheibe 7 ist als Dichtdeckel ausgebildet und dient zur axialen Abdichtung der Druckräume. Die hintere Abdeckscheibe 9 hat ebenfalls eine Dichtfunktion, umfangsseitig ist sie außerdem mit einem Antriebsrad, hier ein Riemenrad 11, versehen, welches mit der Kurbelwelle verbindbar ist. Das Riemenrad liegt in derselben Ebene als die hintere Abdeckscheibe 9 und stellt somit eine radiale Verlängerung der hinteren Abdeckscheibe 9 dar.
  • Wie aus Fig. 3 ersichtlich, in Axialrichtung A hinter der hinteren Abdeckscheibe 9 ist eine Feder 13 vorgesehen, welche den Rotor 5 in eine Ruhe- oder Ausgangsstellung zurückführt. Die Feder 13 ist zwischen der hinteren Abdeckscheibe 9 und dem Federdeckel 15 positioniert, der in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt ist. Der Federdeckel 15 begrenzt die Feder 13 axial nach hinten und umgreift sie außerdem umfangseitig. Der Federdeckel 15 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Kunststoff, kann jedoch auch aus Metall sein. Durch den Einsatz von Kunststoff lassen sich einfacher gewünschte geometrische Formen erreichen.
  • Der Federdeckel 15 ist über Einrastelemente 17 formschlüssig an der Stirnseite des Riemenrads 11 befestigt. Zur Aufnahme der Einrastelemente 17 sind am Riemenrad 11 mehrere langlochförmige Aufnahmen 19 ausgebildet. Die Einrastelemente 17 umfassen im gezeigten Ausführungsbeispiel je einen radialen Rasthaken 21 sowie einen tangentialen Rasthaken 23. Der radiale Rasthaken 21 steht im Eingriff mit einer radial äußeren Längsseite des Langlochs 19. Der tangentiale Rasthaken 23 ist seitlich des radialen Rasthakens 21 angeordnet und hat eine Breite, welche im Wesentlichen der Breite des Langlochs 19 entspricht.
  • Wie insbesondere aus der Vergrößerung des Ausschnitts I in Fig. 2 ersichtlich ist, ist der radiale Rasthaken 21 massiver als der tangentiale Rasthaken 23 ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der radiale Rasthaken 21 ca. drei Mal größer als der tangentiale Rasthaken 23 und trägt die Hauptlast. Wenn sich der Federdeckel 15 während des Betriebs bei erhöhten Temperaturen ausdehnt, kann es dazu kommen, dass sich der radiale Rasthaken 21 verformt und dass nach dem Abkühlen, wenn der Federdeckel 15 wieder geschrumpft ist, der radiale Rasthaken 21 nicht mehr verrastet. In diesem Fall verhindert der tangentiale Rasthaken 21, der in Umfangsrichtung U wirkt, dass sich der Federdeckel 15 vom Riemenrad 11 löst. Damit der radiale Rasthaken 21 bei der Montage nicht bricht, ist er dafür ausgebildet, dass die Überdeckung der Kontur des Langlochs 19 auf maximal 1 mm beschränkt ist.
  • Am Federdeckel 15 sind außerdem Drehsicherungsstifte 25 ausgebildet, die im Bereich der Einrastelemente 17 angeordnet sind und ebenfalls in Axialrichtung A durch die Langlöcher 19 geführt sind. Dabei ist jeder radiale Rasthaken 21 zwischen einem tangentialen Rasthaken 23 und einem Drehsicherungsstift 25 positioniert. Durch seinen Anschlag an die Wandung des Langloches 19 verhindert der Drehsicherungsstift 25 ein Verdrehen des Federdeckels 15 gegenüber dem Riemenrad 11. Im Gegensatz zum Drehsicherungsstift 25 liegt der tangentiale Rasthaken 23 nicht an die Wandung des Langlochs 19 an und der tangentiale Rasthaken 23 überdeckt das Langloch 19 geringfügiger als der radiale Rasthaken 21.
  • Damit eine Verdrehung des Federdeckels 15 sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn verhindert wird, sind mindestens zwei Drehsicherungsstifte 25 erforderlich, welche in entgegengesetzte Richtungen wirken. Aus diesem Grund ist eine gerade Anzahl von Einrastelementen 17 mit Drehsicherungsstiften 25 am Federdeckel 15 bzw. von Langlöchern 19 am Riemenrad 11 vorgesehen, wobei je zwei solche Schnappverbindungen räumlich nah aneinander positioniert sind und um eine radiale Achse R spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Diese Anordnung ist in Fig. 1 gezeigt. Einer der Drehsicherungsstifte 25 einer solchen Zweiergruppe wird dabei im Uhrzeigersinn und der andere Drehsicherungsstift 25 wirkt gegen den Uhrzeigersinn.
  • Möglich ist auch, bei zwei miteinander gruppierten Schnappverbindungen die Positionen der tangentialen Rasthaken 23 mit denen der Drehsicherungsstifte 25 zu tauschen. In diesem Fall sind die Drehsicherungsstifte 25 näher an die Radialachse R angeordnet, wobei sie trotzdem in entgegengesetzte Richtungen wirken und somit ein Verdrehen des Federdeckels 15 sicher verhindern.
    • Liste der Bezugszahlen
    • 1
    Vorrichtung
    3
    Stator
    5
    Rotor
    7
    vordere Abdeckscheibe
    9
    hintere Abdeckscheibe
    10
    Schraube
    11
    Riemenrad
    13
    Feder
    15
    Federdeckel
    17
    Einrastelemente
    19
    Langloch
    21
    radialer Rasthaken
    23
    tangentialer Rasthaken
    25
    Drehsicherungsstift
    A
    Axialrichtung
    R
    Achse
    U
    Umfangsrichtung

Claims (9)

  1. Vorrichtung (1) zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, umfassend
    - einen Stator (3) und einen darin aufgenommenen Rotor (5), der durch ein Druckmittel in Umfangsrichtung (U) relativ zum Stator (3) verstellbar ist, wobei der Rotor (5) mit einer Nockenwelle verbindbar ist,
    - eine vordere Abdeckscheibe (7) und eine hintere Abdeckscheibe (9), zwischen denen der Stator (3) und der Rotor (5) aufgenommen sind, wobei die hintere Abdeckscheibe (9) mit einem mit einer Kurbelwelle verbindbaren Antriebsrad (11) versehen ist,
    - eine Feder (13) zum Drehen des Rotors (5) relativ zum Stator (3),
    dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (13) zwischen der hinteren Abdeckscheibe (9) und einem Federdeckel (15) angeordnet ist, wobei der Federdeckel (15) stirnseitig am Antriebsrad (11) befestigt ist, wobei am Federdeckel (15) Einrastelemente (17) und am Antriebsrad (11) Aufnahmen (19) für die Einrastelemente (17) vorgesehen sind, am Federdeckel (15) Drehsicherungsstifte (25) vorgesehen sind und der Drehsicherungsstift (25) angrenzend an das Einrastelement (17) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (19) als Langlöcher ausgebildet sind.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einrastelemente (17) einen radialen Rasthaken (21) zum radialen Eingriff mit dem Antriebsrad (11) umfassen.
  4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Rasthaken (21) eine Kontur der Aufnahme (19) bis maximal 1 mm überdeckt.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einrastelemente (17) einen tangentialen Rasthaken (23) zum Eingriff mit dem Antriebsrad (11) in Umfangsrichtung (U) umfassen.
  6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 und Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Rasthaken (21) größer als der tangentiale Rasthaken (23) ist, insbesondere zwei bis fünf Mal größer.
  7. Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1, 3 und 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass jeder radiale Rasthaken (21) zwischen einem tangentialen Rasthaken (23) und einem Drehsicherungsstift (25) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass alle zwei Drehsicherungsstifte (25) um eine radiale Achse (R) spiegelsymmetrisch in Bezug auf die radialen Rasthaken (21) angeordnet sind.
  9. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Federdeckel (15) aus Kunststoff oder Metall ist.
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