WO1997043524A1 - Pressure-medium-dependent location of the adjusting piston of a camshaft setting - Google Patents

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WO1997043524A1
WO1997043524A1 PCT/EP1997/001499 EP9701499W WO9743524A1 WO 1997043524 A1 WO1997043524 A1 WO 1997043524A1 EP 9701499 W EP9701499 W EP 9701499W WO 9743524 A1 WO9743524 A1 WO 9743524A1
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WO
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piston
locking piston
section
seal
housing
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Application number
PCT/EP1997/001499
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jens Schäfer
Joachim Dietz
Original Assignee
INA Wälzlager Schaeffler oHG
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Application filed by INA Wälzlager Schaeffler oHG filed Critical INA Wälzlager Schaeffler oHG
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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
    • F01L1/34403—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 helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft
    • F01L1/34406—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 helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft the helically teethed sleeve being located in the camshaft driving pulley

Definitions

  • the invention relates to a device for a gas exchange valve-controlled internal combustion engine for continuously changing the rotational position of a crankshaft relative to at least one camshaft arranged in the cylinder head, which has a drive wheel which is driven by the crankshaft via a traction means and to which a housing is fastened in one piece, to the latter
  • a hydraulically double-acting actuating piston is sealingly guided, axially delimiting two pressure spaces, which can be switched alternately with a pressure medium inflow and a pressure medium outflow
  • the actuating piston being connected to a hollow-cylindrical sliding sleeve which is connected to the drive wheel by a first toothing and is positively connected by a second toothing to an output element, and the actuating piston is displaced into a basic position when the internal combustion engine is at a standstill and thereby lies against an end stop.
  • EP 0 335 083 B1 shows a generic device with which a linear movement of the actuating piston can be converted into a relative rotation, ie a change in the rotational position between the drive wheel and the camshaft.
  • the device according to the invention is accordingly provided with a rotation-fixing piston which, in the basic position of the device, bears against the housing in a fixed manner and thereby delimits a further pressure space.
  • the locking piston which is acted upon by spring force and is arranged between the actuating piston and the housing, is positively engaged with the toothed bushing and has a rotational fixation on the housing in the basic position.
  • the arrangement of the locking piston further provides that it is arranged to be axially displaceable relative to the tooth bushing in a manner dependent on pressure.
  • This arrangement ensures that in the starting phase there is a torque transmission from the drive wheel via the locking piston to the camshaft and the sliding sleeve is not acted upon. Due to the rigid arrangement of the Ver ⁇ egelungskolben, ie the rotational fixation on the housing, the causes not sufficiently hydraulically preloaded adjusting pistons, no noise emission.
  • the locking piston requires that a stepless camshaft adjustment only takes place when a sufficient pressure of the pressure medium, which displaces the locking piston axially, is built up, by means of which the adjusting piston is subjected to the required hydraulic preload, and thus does not have a degree of freedom which leads to a disadvantageous noise development can lead.
  • the device according to the invention used in internal combustion engines with separate intake and exhaust camshafts, further prevents the exhaust camshaft provided with an adjusting device according to the invention from being rotated into the "large valve overlap" stop position due to the camshaft friction torque.
  • This position is exactly the opposite of the starting position, which leads to an adverse impairment of the starting behavior of the internal combustion engine, since a start can only take place when the position "small valve overlap” favoring the start has been assumed.
  • a stepless camshaft adjustment device which is provided with the locking piston according to the invention, thus effectively prevents disadvantageous noise development and favors the starting behavior of the internal combustion engine, the measure according to the invention being cost-effective to present.
  • a phase-shifted pressurization between the locking piston and the actuating piston is advantageously achieved.
  • Pressure medium can only act on the actuating piston after a pressure medium pressure has been reached which enables the axial displacement piston to be displaced axially.
  • the temporally offset pressurization of the actuating piston can be varied by appropriate dimensioning of the loaded piston surface of the locking piston and / or the spring design, which displaces the locking piston in the direction of the housing.
  • a preferred embodiment of the invention provides a disk-shaped locking piston which has a sleeve-like section on one side and on the side facing the tooth bushing.
  • the device structure further comprises a reduced-diameter radial step. This step is adapted to an appropriately designed inner contour of the toothed bush.
  • the locking piston in the operating position, has a circular differential piston surface, the pressurization of which triggers a greater force than a force of the compression spring opposing the locking piston, which displaces the locking piston into the rest position.
  • the differential piston area is determined by a diameter difference of the section in the area of the radial step.
  • a differential piston area corresponding to the wall thickness of the section can be used. According to the invention, a simple constructional measure can influence the differential piston area and thus the stamina or positioning force of the locking piston be taken
  • a further advantageous embodiment of the invention provides a flow connection between the pressure chamber and a pressure medium reservoir when the internal combustion engine is at a standstill.
  • the toothed bushing is provided with a radial bore through which pressure medium can get into an annular space and from there without pressure via a longitudinal bore into a pressure medium guide and then into the reservoir.
  • This flow connection ensures at the same time a desired ventilation between the pressure chamber and the atmosphere.
  • the actuating piston can be provided with precisely defined cross holes.
  • bores between a pressure chamber and the camshaft or the cylinder head can ensure effective ventilation. This ensures that the actuating piston can assume its end position as quickly as possible when the internal combustion engine is at a standstill, so that a camshaft position is also set for a short repetition of the start, which promotes the start of the internal combustion engine.
  • the toothed bushing is provided with a further radial bore which establishes a connection between the longitudinal bore and a further pressure medium guide.
  • the corresponding holes in the fluid bushings in the toothed bushing can be dimensioned such that they enable a certain time-delayed, steamed unlocking in the start-up phase, due to a partial quantity of pressure medium that is controlled via the holes.
  • This simple design measure can consequently influence the unlocking speed
  • the radial and longitudinal bores according to the invention enable a desired return of the pressure fluid from the pressure spaces into the reservoir at a standstill and, when the internal combustion engine is started, a necessary ventilation, in particular of the annular spaces, so that the axial movement of the actuating piston is not hindered.
  • the device according to the invention comprises seals which are arranged between the section of the locking piston and the toothed bush. Sealing rings are advantageously provided for this purpose, which are located in a circumferential groove of the lateral surface in the area of the largest diameter of the section and the radially stepped region of the section.
  • the invention provides a seal inserted in the bore wall of the section, which lies sealingly on the outside on the cylindrical screw connection. This seal in conjunction with a further seal between the jacket surface of the section and the toothed bush ensures that the entire wall thickness of the section can be used as a differential piston surface, which advantageously increases the actuating force of the locking piston
  • the invention further provides for a positional correspondence between the seals and the radial bores in the operating position of the device, which improves the effectiveness of the seal. This effectively prevents a loss of pressure medium
  • the section of the locking piston which is shaped like a sleeve on one side is toothed on the outside, this toothing engaging in a corresponding internal toothing of the tooth bushing.
  • a multi-spline toothing can, for example, be provided as the toothing.
  • the sliding sleeve can be provided with a polygonal inner recess into which a corresponding polygonal sleeve section of the locking piston can be inserted
  • a longitudinal or linear guide by means of a roller body can also be used according to the invention.
  • Rolling bodies shaped as balls are preferably suitable for this purpose, which are introduced into corresponding longitudinal grooves of the section which is integrally connected to the locking pistons and of the toothed bush.
  • a seal is provided in an end zone of the roller body guide, between the section of the locking piston and the tooth bushing
  • a seal between the portion of the locking piston and the sliding sleeve is provided, which ensures that no loss of pressure medium, ie.
  • a bellows seal, a sealing ring or a sliding seal can be used as a seal.
  • the sliding seal can be designed as a gap or labyrinth seal.
  • a further seal is provided between the locking piston and the housing, which is intended to rule out a loss of pressure medium in the starting phase. This seal is provided in the outer radial area of the locking piston, whereby the area of the locking piston which can be acted upon by the pressure medium can be enlarged. It is advisable to use an elastomer body as the seal, which ensures the desired noise damping when the locking piston is displaced rapidly in the direction of the stop. Furthermore, the elastomer body avoids disadvantageous noise development in the starting phase of the internal combustion engine when the locking piston is possibly not yet acted upon by the pressure fluid and thus strikes the end stop.
  • the invention provides a positive locking on the housing.
  • This simple, inexpensive rotation lock causes a highly effective rotation fixation. Due to the function, the axial length of the pin or locking lug is smaller than that maximum stroke of the locking piston. A difference measure or protrusion measure arises.
  • This coordination ensures that the function of the adjusting device is not influenced after the internal combustion engine has been started and the locking piston has been in contact with the end face of the toothed bushing, and thus a change in the rotational position between the stuck to the drive gear housing and the non-rotatably arranged on the camshaft toothed bush is ensured.
  • FIG. 1 shows a half section of an adjustment device according to the invention in the locked position
  • FIG. 2 shows a simplified illustration of the locking piston with the housing lock according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows the adjustment device shown in FIG. 1 in an unlocked position
  • FIG. 4 shows the positioning of the locking piston for securing in the unlocked position according to FIG. 3;
  • Figure 5 shows the device shown in Figure 1 in a position corresponding to a maximum adjustment
  • FIG. 6 shows the positioning of the rotation lock for the locking piston according to FIG. 5 in the position of the maximum adjustment of the device
  • FIG. 7 shows an adjusting device largely corresponding to FIG. 1, with a toothed sleeve which has two radial bores;
  • FIG. 8 shows the device according to FIG. 7 in a position which corresponds to a maximum adjustment
  • FIG. 9 shows an adjustment device in which a longitudinal guide with roller bodies is provided between the locking piston and the toothed bush.
  • FIG. 1 shows a device provided with the reference number 1 for preferably continuously changing the rotational position of a crankshaft relative to a camshaft arranged in the cylinder head.
  • the device 1 is arranged in an axial continuation of a camshaft not shown in FIG. 1.
  • the structure of the device 1 comprises a drive wheel 2, which is provided in one piece with a radially inwardly directed ring section 3, which is engaged on the inside via a toothing 4, 5 with a sliding sleeve 6.
  • the sliding sleeve 6 is in turn engaged with a toothed bushing 9 via a toothing 7, 8 which is axially offset with respect to the toothing 4, 5 and which is arranged in a rotationally fixed manner via a screw connection 10 on the camshaft.
  • the device 1 further provides that the sliding sleeve 6 on the side facing away from the drive wheel 2 is provided in one piece on the front side with an adjusting piston 11, which lies on the outside and is sealed against an inner wall of a housing 12 integrally connected to the drive wheel 2.
  • the rotationally symmetrical housing 12 forms an annular cylindrical interior which is divided into two pressure spaces 13, 14 by the actuating piston 11.
  • the pressure spaces 13, 14 are alternately switchable with a pressure medium inflow and a pressure medium outflow to achieve an axial displacement of the Adjusting piston 1 1
  • the toothed bushing 9 can be rotated used in a guide sleeve 15, which is non-detachably connected to the ring section 3. In order to move the actuating piston 11 into the starting position shown in FIG.
  • a compression spring 16 is provided which is in the pressure chamber 13 is inserted between the ring section 3 and the actuating piston 11 for moving the actuating piston 11 into the starting position or for influencing the adjustment speed of the actuating piston 11. In the starting position, the adjusting piston 11 lies against a stop 46
  • the structure of the device 1 is also provided with a locking piston 17, which is axially displaceable between an end wall 18 of the housing 12 upstream of the toothed bushing 9 and the toothed bushing 9.
  • the locking piston 17 has a sleeve-like section 19, which via a toothing 20, 21, designed as a straight toothing, is in positive engagement with the toothed bush 9.
  • seals 22, 38 are preferably provided in the form of sealing rings between the locking piston 17 and the toothed bushing 9.
  • a bellows seal or a seal which slides between the section 19 of the locking piston 17 and the toothed bush 9 can be provided.
  • a compression spring 23 is inserted between the screw connection 10 and a holding member 42 fixed in position on the locking piston 17.
  • an attachment 24, which is arranged on the end wall 18 and projects into the pressure chamber 14, is used, which in the starting position of the device 1 locks into a corresponding recess 25 of the locking piston 17.
  • a seal 26 used in the locking piston 17 serves
  • the section 19 of the locking piston 17 is provided at the free end with a radial step 37, which forms a reduced-diameter section which projects into an annular space which is established between the screw connection 10 and the toothed bush 9.
  • the device 1 also provides measures which ensure that the actuating piston 11 reaches the end position shown in FIG. 1 quickly when the internal combustion engine is at a standstill.
  • the toothed bushing 9 is provided with corresponding bores according to the invention.
  • a radial bore 36 connects an intermediate space 31, which is separated from the pressure space 14 by the toothing 7, 8, with an annular space 39, which is enclosed by the section 19 and the toothed bushing 9 in the region of the radial step 37.
  • FIG. 7 a simplified illustration shows half of the locking piston 1 7 in FIG. 2, in whose recess 25 the shoulder 24 inserted in the end wall 18 of the housing 12 (see FIG. 1) is locked
  • the device 1 according to the invention is shown in different adjustment positions or other components compared to FIG. 1.
  • the components which correspond to FIG. 1 are provided with the same reference numbers.
  • the device 1 is shown in a position in which the unlocking has just taken place, in which the locking piston 17 has shifted in the direction of the end face of the toothed bush 9. It is clear that there is between an end face of the projection 24 and the locking piston 17 Protrusion dimension "X" is set, which ensures an unhindered rotation of the locking piston 17. Due to the axial displacement of the locking piston 17, the sealing effect of the seal 26 is deactivated, so that pressure medium can flow into the pressure chamber 14 through the recess 25 or through a plurality of recesses 25, for pressurizing the adjusting piston 11.
  • annular gap 29 between an outer contour of the locking piston 1 7 and the inner wall of the housing 1 2 is so closely tolerated that almost no pressure medium can get into the pressure chamber 14 via this.
  • the annular gap 29 can thus also be referred to as a gap seal. It can be seen from FIG. 4 that the adjusting piston 17 is positioned unchanged in comparison to FIG. 2 in the unlocked position
  • FIG. 5 shows the actuating piston 11 in a maximum adjustment position compared to the position shown in FIG.
  • the compression spring 16 is almost on the block.
  • the pressure chamber 14 must be filled with pressure medium, the pressure of the pressure medium having to trigger a force on the actuating piston 11 that exceeds a force of the compression spring 16.
  • the resulting adjustment angle i.e. the change in rotational position between the housing 12 and the locking piston 17 and thus between the drive wheel 2 and the camshaft is illustrated in FIG.
  • the angle "oc" between the neck 24 and the recess 25 corresponds to the maximum adjustment angle.
  • the device 1 shown in FIG. 7 is provided with a toothed bushing 9, which has a further radial bore 43 for the radial bore 36.
  • the radial bore 43 creates a connection between the longitudinal bore 40 and an annular space, which is established in a neutral position of the locking piston 17 between the screw connection 10 and the toothed bush 9.
  • the radial bore 43 effects a desired cutting le and safe unlocking of the locking piston 17, due to a pressure relief of the annular space 45.
  • the annular space 45 is delimited by the end face of the section 19, the toothed bush 9 and a screw head of the screw connection 10.
  • There is a narrow-tolerance annular gap in the form of a gap seal between the screw head and the axially displaceable section 19 are provided.
  • both the section 19 of the locking piston 17 and the toothed bush 9 are provided with corresponding longitudinal grooves 34, 35, in which roller bodies 32 are guided, to form a longitudinal guide 30, which can also be referred to as a linear guide.
  • a seal seal 22 is provided between the toothed bushing 9 and the section 19.
  • the seal 22 is fixed in position on one of these components and rests on the opposite component in a sealing manner and rubs against an axial movement of the locking piston 17.
  • a fuse 33 is used to form an axial stop of the rolling bodies 32, which is inserted under radial prestress in a circumferential groove of the toothed bush 9.
  • FIG. 9 also shows a modified seal of the section 19, which has a seal 44 inserted into a circumferential groove, which lies on the outside of the screw connection 10 in a sealing manner.
  • FIG. 1 the locked position of the device 1 is shown, in which a power flow, ie. the torque is transmitted from the drive wheel 2 to the housing 12 and from there via the shoulder 24 in connection with the recess 25 to the locking piston 17, which is in positive engagement with the toothed bush 9, which is rotationally fixed to the camshaft.
  • a power flow ie. the torque is transmitted from the drive wheel 2 to the housing 12 and from there via the shoulder 24 in connection with the recess 25 to the locking piston 17, which is in positive engagement with the toothed bush 9, which is rotationally fixed to the camshaft.
  • the position of the actuating piston 11 shown in FIG. 3 can be assumed by the device 1 when it is completely unlocked.
  • the pressure medium can be used to achieve an axial displacement of the actuating piston 11 in the direction of the camshaft from the pressure chamber 27 via the recesses 25 in the locking piston 1 7 flow into the pressure chamber 14 and act on the ring-shaped control piston 11.
  • a circular differential piston surface "D f " is used, which largely corresponds to a wall thickness of section 19 of the locking piston 17.
  • D F differential piston surface
  • the lock can be released by pressurizing the pressure chamber 13, whereby the actuating piston 11 is displaced in the direction of the end wall 18 until the recess 25 of the locking piston 17 faces the shoulder 24.
  • the force of the compression spring 23 brings about a positive connection between the projection 24 and the recess 25, as a result of which the locking piston 17 is fixed in position.

Abstract

The invention relates to a device fitted in internal combustion engines for the stepless adjustment of the rotary position of a crankshaft in relation to a camshaft, having a drive wheel to which a housing (12) is integrally fitted in which an adjusting piston (11) is hermetically guided and axially defines two pressure chambers (13, 14) which can be alternately connected to a pressure medium inlet and a pressure medium outlet and the adjusting piston (11) engages positively with the drive wheel (2) via a first set of teeth (4, 5) and to the toothed bush (9) via a second set of teeth (7, 8). According to the invention, in the housing (12) there is a locking piston (17) secured against rotation on the housing (12) and arranged between the adjusting piston (11) and the housing (12) which limits a further pressure chamber (27), where the locking piston (17) secured against rotation on the housing (12), arranged in the basic position between the adjusting piston (11) and the housing (12) and in positive engagement with the toothed bush (9), is axially movable depending on the pressure medium.

Description

Druckmittelabhängige Lagepositionierung des Stellkolbens einer Nocken wel lenverstel I ung Positioning of the actuating piston of a camshaft shaft adjustment depending on the pressure medium
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine gaswechsel ventilgesteuerte Brennkraftmaschine zur stufenlosen Drehlagenanderung einer Kurbelwelle gegenüber zumindest einer im Zylinderkopf angeordneten Nockenwelle, die ein Antriebsrad aufweist, das über ein Zugmittel einen Antrieb von der Kurbelwelle erfährt, und an dem einstückig ein Gehäuse befestigt ist, an dessen Innenwan¬ dung ein hydraulisch doppelt wirkender Stellkolben dichtend gefuhrt ist, der zwei Druckräume axial begrenzt, die wechselweise mit einem Druckmittel¬ zufluß und einem Druckmittelabfluß schaltbar sind, wobei der Stellkolben mit einer hohlzylindπsch gestalteten Schiebemuffe verbunden ist, die durch eine erste Verzahnung mit dem Antriebsrad und durch eine zweite Verzahnung mit einem Abtriebselement formschlüssig verbunden ist, und der Stellkolben bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine in eine Grundstellung verlagert wird und dabei an einem Endanschlag anliegt.The invention relates to a device for a gas exchange valve-controlled internal combustion engine for continuously changing the rotational position of a crankshaft relative to at least one camshaft arranged in the cylinder head, which has a drive wheel which is driven by the crankshaft via a traction means and to which a housing is fastened in one piece, to the latter Inside a hydraulically double-acting actuating piston is sealingly guided, axially delimiting two pressure spaces, which can be switched alternately with a pressure medium inflow and a pressure medium outflow, the actuating piston being connected to a hollow-cylindrical sliding sleeve which is connected to the drive wheel by a first toothing and is positively connected by a second toothing to an output element, and the actuating piston is displaced into a basic position when the internal combustion engine is at a standstill and thereby lies against an end stop.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Die EP 0 335 083 B1 zeigt eine gattungsbildende Vorrichtung, mit der eine lineare Bewegung des Stellkolbens in eine Relativdrehung, d. h. eine Drehla¬ genänderung zwischen dem Antriebsrad und der Nockenwelle umgewandelt werden kann. Im Stillstand der Brennkraftmaschine verlagert sich ein federkraft¬ beaufschlagter, den Druckmittelzufluß steuernder Steuerkolben in eine Position, in der ein Druckmittelabfluß weitestgehend unterbunden ist, aber dennoch über Leckspaltverluste ein Druckmittelrücklauf in das Schmierstoffreservoir der Brennkraftmaschine erfolgen kann. Dadurch bedingt erfährt der Stellkolben keine hydraulische Vorspannung, der folglich durch die Wechseldrehmomente der Nockenwelle und die davon ausgelöste Drehungleichformigkeit zu hoch¬ frequenten Linearbewegungen angeregt wird, die ein Anschlagen des Kolbens am Endanschlag auslöst. Das Anschlagen des Stellkolbens bewirkt eine starke Gerauschemission, die für heutige Brennkraftmaschinen keine Akzeptanz findet.EP 0 335 083 B1 shows a generic device with which a linear movement of the actuating piston can be converted into a relative rotation, ie a change in the rotational position between the drive wheel and the camshaft. When the internal combustion engine is at a standstill, a control piston acted upon by spring force and controlling the pressure medium inflow shifts to a position in which pressure medium outflow is largely prevented, but nevertheless a pressure medium return into the lubricant reservoir via leakage gap losses Internal combustion engine can be done. As a result, the actuating piston is not subjected to any hydraulic preload, which is consequently excited to high-frequency linear movements by the alternating torques of the camshaft and the rotational irregularity triggered thereby, which causes the piston to strike the end stop. Striking the control piston causes a strong noise emission that is not accepted for today's internal combustion engines.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Bauart so weiterzuentwickein, daß diese unter Beachtung eines kostengünstigen Auf¬ baus auch beim Start der Brennkraftmaschine eine Gerauschentwicklung unter¬ bindet sowie sich positiv auf das Startverhalten der Brennkraftmaschine aus¬ wirkt.It is an object of the invention to further develop a device of the type mentioned at the outset in such a way that, taking into account a cost-effective construction, it also prevents noise when the internal combustion engine starts and also has a positive effect on the starting behavior of the internal combustion engine.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen gelost.The object is achieved with the features listed in the characterizing part of claim 1.
Die erfindungsgemaße Vorrichtung ist demnach mit einem drehfixierten Ver¬ negelungskolben versehen, der in der Grundstellung der Vorrichtung durch¬ fixiert am Gehäuse anliegt und dabei einen weiteren Druckraum begrenzt. Der zwischen dem Stellkolben und dem Gehäuse angeordnete federkraftbeauf- schlagte Vernegelungskolben steht dabei formschlüssig mit der Zahnbuchse in Eingriff und verfügt in der Grundstellung über eine Drehfixierung am Gehäuse. Die Anordnung des Verriegelungskolbens sieht weiterhin vor, daß dieser druck¬ abhängig axial verschiebbar zur Zahnbuchse angeordnet ist.The device according to the invention is accordingly provided with a rotation-fixing piston which, in the basic position of the device, bears against the housing in a fixed manner and thereby delimits a further pressure space. The locking piston, which is acted upon by spring force and is arranged between the actuating piston and the housing, is positively engaged with the toothed bushing and has a rotational fixation on the housing in the basic position. The arrangement of the locking piston further provides that it is arranged to be axially displaceable relative to the tooth bushing in a manner dependent on pressure.
Diese Anordnung bewirkt, daß in der Startphase eine Drehmoment-Übertragung vom Antriebsrad über den Vernegelungskolben auf die Nockenwelle erfolgt und die Schiebemuffe dabei nicht beaufschlagt ist. Aufgrund der starren Anordnung des Verπegelungskolbens, d. h. der Drehfixierung am Gehäuse, verursacht der nicht ausreichend hydraulisch vorgespannte Stellkolben keine Gerauschemis¬ sion. Der Vernegelungskolben bedingt, daß eine stufenlose Nockenwellenver¬ stellung erst erfolgt, wenn ein ausreichender, den Vernegelungskolben axial verschiebender Druck des Druckmittels aufgebaut ist, durch den der Verstell- kolben die erforderliche hydraulische Vorspannung erfährt, und damit keinen Freiheitsgrad besitzt, der zu einer nachteiligen Gerauschentwicklung fuhren kann.This arrangement ensures that in the starting phase there is a torque transmission from the drive wheel via the locking piston to the camshaft and the sliding sleeve is not acted upon. Due to the rigid arrangement of the Verπegelungskolben, ie the rotational fixation on the housing, the causes not sufficiently hydraulically preloaded adjusting pistons, no noise emission. The locking piston requires that a stepless camshaft adjustment only takes place when a sufficient pressure of the pressure medium, which displaces the locking piston axially, is built up, by means of which the adjusting piston is subjected to the required hydraulic preload, and thus does not have a degree of freedom which leads to a disadvantageous noise development can lead.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, eingesetzt in Brennkraftmaschinen mit separaten Einlaß- und Auslaßnockenwellen, verhindert weiterhin, daß die mit einer erfindungsgemäßen VerStelleinrichtung versehene Auslaßnockeπwelle bedingt durch das Nockenwellenreibmoment in die Anschlagposition "große Ventilüberschneidung" verdreht werden kann. Diese Position ist genau die der Startposition gegenüberliegende, was zu einer nachteiligen Beeinträchtigung des Startverhaltens der Brennkraftmaschine führt, da ein Start erst erfolgen kann, wenn die den Start begünstigende Position "kleine Venttlüberschneidung" eingenommen ist. Eine stufenlose Nockenwellen-Verstellvorπchtung, die mit dem erfindungsgemaßen Vernegelungskolben versehen ist, verhindert somit wirksam eine nachteilige Geräuschentwicklung und begünstigt das Startverhal- ten der Brennkraftmaschine, wobei die erfindungsgemaße Maßnahme kosten¬ günstig darstellbar ist.The device according to the invention, used in internal combustion engines with separate intake and exhaust camshafts, further prevents the exhaust camshaft provided with an adjusting device according to the invention from being rotated into the "large valve overlap" stop position due to the camshaft friction torque. This position is exactly the opposite of the starting position, which leads to an adverse impairment of the starting behavior of the internal combustion engine, since a start can only take place when the position "small valve overlap" favoring the start has been assumed. A stepless camshaft adjustment device, which is provided with the locking piston according to the invention, thus effectively prevents disadvantageous noise development and favors the starting behavior of the internal combustion engine, the measure according to the invention being cost-effective to present.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der An¬ sprüche 2 bis 20, deren Vorteile nachfolgend erläutert werden.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of claims 2 to 20, the advantages of which are explained below.
Erfindungsgemäß wird in vorteilhafter Weise eine phasenverschobene Druck¬ beaufschlagung zwischen dem Verriegelungskolben und dem Stellkolben erreicht. Erst nach Erreichen eines Druckmitteldrucks, der eine Axialverschie- bung des Verneglungskolbens ermöglicht, kann Druckmittel den Stellkolben beaufschlagen. Dabei kann durch eine entsprechende Dimensionierung der beaufschlagten Kolbenfläche des Verriegelungskolbens und/oder der Feder¬ auslegung, die den Vernegelungskolben in Richtung des Gehäuses verlagert, die zeitliche versetzte Druckbeaufschlagung des Stellkolbens variiert werden. Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung sieht einen scheibenartig aufgebauten Vernegelungskolben vor, der einseitig, auf der zur Zahnbuchse gerichteten Seite einen hulsenartigen Abschnitt aufweist. Durch die Verwendung eines dünnwandigen scheibenartigen Aufbaus des Verπegelungskolbens wird in vorteilhafter Weise der Bauraum der Vorrichtung nicht nachteilig beeinflußtAccording to the invention, a phase-shifted pressurization between the locking piston and the actuating piston is advantageously achieved. Pressure medium can only act on the actuating piston after a pressure medium pressure has been reached which enables the axial displacement piston to be displaced axially. In this case, the temporally offset pressurization of the actuating piston can be varied by appropriate dimensioning of the loaded piston surface of the locking piston and / or the spring design, which displaces the locking piston in the direction of the housing. A preferred embodiment of the invention provides a disk-shaped locking piston which has a sleeve-like section on one side and on the side facing the tooth bushing. By using a thin-walled, disk-like structure of the locking piston, the installation space of the device is advantageously not adversely affected
Der Vorrichtungsaufbau umfaßt weiterhin am freien Ende des axial vorstehen¬ den Abschnitts vom Vernegelungskolben eine durchmesserreduzierte radiale Stufe. Diese Stufe ist an eine entsprechend gestaltete Innenkontur der Zahn- buchse angepaßt.At the free end of the axially projecting section of the locking piston, the device structure further comprises a reduced-diameter radial step. This step is adapted to an appropriately designed inner contour of the toothed bush.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Vernegelungskolben in der Betriebsstellung eine kreisπngformige Differenzkolbenflache auf, deren Druckbeaufschlagung eine größere Kraft auslost, als eine dem Verπegelungs- kolben entgegenstehende Kraft der Druckfeder, die den Vernegelungskolben in die Ruhestellung verlagert. Mit dieser Maßnahme wird die Funktion des Ver- πegelungskolbens bei laufender Brennkraftmaschine wirksam außer Kraft ge¬ setzt, zur Sicherstellung einer ungehinderten Funktion der Nockenwellen- Verstel I VorrichtungIn an advantageous embodiment of the invention, in the operating position, the locking piston has a circular differential piston surface, the pressurization of which triggers a greater force than a force of the compression spring opposing the locking piston, which displaces the locking piston into the rest position. With this measure, the function of the locking piston is effectively disabled when the internal combustion engine is running, in order to ensure an unimpeded function of the camshaft adjusting device
Die Differenzkolbenflache ist bestimmt durch eine Durchmesserdifferenz des Abschnitts im Bereich der radialen Stufe Als Größtmaß kann eine der Wand¬ dicke des Abschnitts entsprechende Differenzkolbenflache genutzt werden Erfindungsgemaß kann durch eine einfache konstruktive Maßnahme Einfluß auf die Differenzkolbenflache und damit auf das Stehvermögen bzw. die Stellkraft des Vernegelungskolbens genommen werdenThe differential piston area is determined by a diameter difference of the section in the area of the radial step. As a maximum dimension, a differential piston area corresponding to the wall thickness of the section can be used. According to the invention, a simple constructional measure can influence the differential piston area and thus the stamina or positioning force of the locking piston be taken
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Stromungsver¬ bindung zwischen dem Druckraum und einem Druckmittelreservoir vor, bei Stillstand der Brennkraftmaschine. Dazu ist die Zahnbuchse mit einer Radialboh- rung versehen, über die Druckmittel in einen Ringraum gelangen kann und von dort drucklos über eine Langsbohrung in eine Druckmittelfuhrung und anschlie¬ ßend in das Reservoir. Diese Stromungsverbindung gewährleistet gleichzeitig eine gewünschte Entlüftung zwischen dem Druckraum und der Atmosphäre. Zur Sicherstellung einer Entlüftung bzw eines Druckausgleichs zwischen den Druckraumen kann der Stellkolben mit genau definierten Querbohrungen versehen sein. Alternativ bietet es sich an, den zur Abdichtung des Stellkolbens gegenüber dem Gehäuse eingesetzten Stahldichtring mit einer Trennfuge zu versehen, die einen definierten Leckspalt bildet. Außerdem bzw. zusätzlich können Bohrungen zwischen einem Druckraum und der Nockenwelle bzw dem Zylinderkopf eine wirksame Entlüftung sicherstellen. Damit ist sicherge¬ stellt, daß der Stellkolben bei Stillstand der Brennkraftmaschine möglichst schnell seine Endlage einnehmen kann, damit sich auch für eine kurzzeitige Startwiederholung eine Nockenwellenlage einstellt, die den Start der Brenn¬ kraftmaschine begünstigt. Zur weiteren Verbesserung der Druckmittelruckstro- mung bei Stillstand der Brennkraftmaschine ist die Zahnbuchse mit einer weite¬ ren Radialbohrung versehen, die eine Verbindung zwischen der Langsbohrung und einer weiteren Druckmittelfuhrung hergestellt. Die in der Zahnbuchse eingebrachten Fluidkanalen entsprechenden Bohrungen, können dabei so dimensioniert sein, daß diese in der Startphase eine gewisse zeitverzogerte, gedampfte Entriegelung ermöglichen, aufgrund einer über die Bohrungen abgesteuerten Teilmenge des Druckmittels Durch diese einfache konstruktive Maßnahme kann folglich Einfluß auf die Entriegelungsgeschwindigkeit genom¬ men werden Die erfmdungsgemaßen Radial- und Langsbohrungen ermöglichen im Stillstand einen gewünschten Rucklauf des Druckfluids aus den Druckrau¬ men in das Reservoir und bei einem Start der Brennkraftmaschine eine erforder¬ liche Entlüftung insbesondere der Ringraume, so daß die Axialbewegung des Stellkolbens nicht behindert wird.A further advantageous embodiment of the invention provides a flow connection between the pressure chamber and a pressure medium reservoir when the internal combustion engine is at a standstill. For this purpose, the toothed bushing is provided with a radial bore through which pressure medium can get into an annular space and from there without pressure via a longitudinal bore into a pressure medium guide and then into the reservoir. This flow connection ensures at the same time a desired ventilation between the pressure chamber and the atmosphere. To ensure ventilation or pressure equalization between the pressure spaces, the actuating piston can be provided with precisely defined cross holes. Alternatively, it is possible to provide the steel sealing ring used to seal the actuating piston with respect to the housing with a parting line which forms a defined leakage gap. In addition, or in addition, bores between a pressure chamber and the camshaft or the cylinder head can ensure effective ventilation. This ensures that the actuating piston can assume its end position as quickly as possible when the internal combustion engine is at a standstill, so that a camshaft position is also set for a short repetition of the start, which promotes the start of the internal combustion engine. To further improve the pressure medium pressure flow when the internal combustion engine is at a standstill, the toothed bushing is provided with a further radial bore which establishes a connection between the longitudinal bore and a further pressure medium guide. The corresponding holes in the fluid bushings in the toothed bushing can be dimensioned such that they enable a certain time-delayed, steamed unlocking in the start-up phase, due to a partial quantity of pressure medium that is controlled via the holes. This simple design measure can consequently influence the unlocking speed The radial and longitudinal bores according to the invention enable a desired return of the pressure fluid from the pressure spaces into the reservoir at a standstill and, when the internal combustion engine is started, a necessary ventilation, in particular of the annular spaces, so that the axial movement of the actuating piston is not hindered.
Zur Sicherstellung, daß im Betriebszustand der Brennkraftmaschine über die Radialbohrung und die Langsbohrung kein Druckmittelverlust eintritt umfaßt die erfindungsgemaße Vorrichtung Abdichtungen, die zwischen dem Abschnitt des Verriegelungskolbens und der Zahnbuchse angeordnet sind Dazu sind vor¬ teilhaft Dichtringe vorgesehen, die in eine Umlaufnut der Mantelflache im Bereich des größten Durchmessers des Abschnitts eingesetzt sind sowie dem radial gestuften Bereich des Abschnitts. Zur Schaffung einer alternativen Ab- dichtung sieht die Erfindung eine in der Bohrungswandung des Abschnitts eingesetzte Abdichtung vor, die dichtend außenseitig an der zylindrischen Verschraubung anliegt. Diese Abdichtung in Verbindung einer weiteren Ab¬ dichtung zwischen der Mantelflache des Abschnitts und der Zahnbuchse stellt sicher, daß die gesamte Wandstarke des Abschnitts als Differenzkolbenflache nutzbar ist, wodurch sich vorteilhafte die Stellkraft des Verπegelungskolbens vergrößertTo ensure that no loss of pressure medium occurs in the operating state of the internal combustion engine via the radial bore and the longitudinal bore, the device according to the invention comprises seals which are arranged between the section of the locking piston and the toothed bush. Sealing rings are advantageously provided for this purpose, which are located in a circumferential groove of the lateral surface in the area of the largest diameter of the section and the radially stepped region of the section. To create an alternative seal, the invention provides a seal inserted in the bore wall of the section, which lies sealingly on the outside on the cylindrical screw connection. This seal in conjunction with a further seal between the jacket surface of the section and the toothed bush ensures that the entire wall thickness of the section can be used as a differential piston surface, which advantageously increases the actuating force of the locking piston
Die Erfindung sieht weiterhin eine Lageubereinstimmung zwischen den Dich- tungen und den Radialbohrungen in der Betriebsstellung der Vorrichtung vor, was die Wirksamkeit der Abdichtung verbessert Dadurch wird ein Druckmittel¬ verlust wirksam unterbundenThe invention further provides for a positional correspondence between the seals and the radial bores in the operating position of the device, which improves the effectiveness of the seal. This effectively prevents a loss of pressure medium
Zur Schaffung einer formschlussigen Verbindung zwischen dem Verπegelungs- kolben und der Zahnbuchse ist erfindungsgemaß vorgesehen, daß der einseitig hulsenartig geformte Abschnitt des Verπegelungskolbens außenseitig verzahnt ist, wobei diese Verzahnung in eine entsprechende Innenverzahnung der Zahnbuchse eingreift. Als Verzahnung kann dabei beispielsweise eine Vielkeil- verzahnung vorgesehen werden Als eine Alternative zu einer Verzahnung kann die Schiebemuffe mit einer mehrkantigen Innenausnehmung versehen sein, in die ein entsprechender mehrkantiger Hulsenabschnitt des Verπegelungskolbens eingefugt werden kannTo create a positive connection between the locking piston and the toothed bush, it is provided according to the invention that the section of the locking piston which is shaped like a sleeve on one side is toothed on the outside, this toothing engaging in a corresponding internal toothing of the tooth bushing. A multi-spline toothing can, for example, be provided as the toothing. As an alternative to a toothing, the sliding sleeve can be provided with a polygonal inner recess into which a corresponding polygonal sleeve section of the locking piston can be inserted
Zur Erreichung einer reibungsminimierten, formschlussigen Verbindung zwi- sehen dem Vernegelungskolben und der Zahnbuchse ist erfindungsgemaß weiterhin eine Längs- bzw. Linearfuhrung mittels Walzkorper einsetzbar. Dazu eignen sich vorzugsweise als Kugeln geformte Walzkorper, die in korrespondie¬ renden Langsnuten des emstuckig mit den Vernegelungskolben verbundenen Abschnitts und der Zahnbuchse eingebracht sind. Zur Abdichtung ist dazu eine in einer Eπdzone der Walzkorperfuhrung, zwischen dem Abschnitt des Ver- πegelungskolbens und der Zahnbuchse eine Dichtung vorgesehen In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Abdichtung zwischen dem Abschnitt des Vernegelungskolbens und der Schiebemuffe vorgesehen, wodurch sichergestellt ist, daß kein Druckmittelverlust, d h. Leckverlust über die formschlussige Verbindung, eintritt und dabei der Stellkolben bereits vor Erreichen einer Verschiebung des Vernegelungskolbens von einem Druckmittel beaufschlagt wird. Als Dichtung bietet sich beispielsweise eine Balgdichtung, ein Dichtring oder eine schleifende Dichtung an. Die schleifende Dichtung kann dabei als eine Spalt- oder Labyrinthdichtung gestaltet sein. Zwischen dem Vernegelungskolben und dem Gehäuse ist eine weitere Dichtung vorgesehen, die einen Druckmittelverlust in der Startphase ausschließen soll. Diese Dichtung ist dabei im äußeren radialen Bereich des Vernegelungskolbens vorgesehen, wodurch die vom Druckmittel beaufschlagbare Flache des Vernegelungskolbens vergrößert werden kann. Dabei bietet es sich an, als Dichtung einen Elastomer- korper zu verwenden, der eine gewünschte Geräuschdämpfung bei einer schnellen Verschiebung des Vernegelungskolbens in Richtung des Anschlags sicherstellt Weiterhin vermeidet der Elastomerkorper eine nachteilige Gerausch¬ entwicklung in der Startphase der Brennkraftmaschine, wenn der Vernegelungs¬ kolben eventuell noch nicht vom Druckfluid beaufschlagt ist und so an den Endanschlag anschlagt.In order to achieve a friction-minimized, form-fitting connection between the locking piston and the toothed bush, a longitudinal or linear guide by means of a roller body can also be used according to the invention. Rolling bodies shaped as balls are preferably suitable for this purpose, which are introduced into corresponding longitudinal grooves of the section which is integrally connected to the locking pistons and of the toothed bush. For this purpose, a seal is provided in an end zone of the roller body guide, between the section of the locking piston and the tooth bushing In a further embodiment of the invention, a seal between the portion of the locking piston and the sliding sleeve is provided, which ensures that no loss of pressure medium, ie. Leakage loss via the positive connection occurs and the actuating piston is acted upon by a pressure medium before the locking piston is displaced. A bellows seal, a sealing ring or a sliding seal can be used as a seal. The sliding seal can be designed as a gap or labyrinth seal. A further seal is provided between the locking piston and the housing, which is intended to rule out a loss of pressure medium in the starting phase. This seal is provided in the outer radial area of the locking piston, whereby the area of the locking piston which can be acted upon by the pressure medium can be enlarged. It is advisable to use an elastomer body as the seal, which ensures the desired noise damping when the locking piston is displaced rapidly in the direction of the stop. Furthermore, the elastomer body avoids disadvantageous noise development in the starting phase of the internal combustion engine when the locking piston is possibly not yet acted upon by the pressure fluid and thus strikes the end stop.
Als Maßnahme, mit der eine Drehfixierung des Vernegelungskolbens in der Startposition erreichbar ist, sieht die Erfindung eine formschlussige Sicherung am Gehäuse vor. Dazu bietet es sich an, am Gehäuse einen axial vorstehenden Stift, Ansatz oder eine Verπegelungsnase vorzusehen, die in eine Ausnehmung des Vernegelungskolbens greift Diese einfache, kostengünstig darstellbare Drehsicherung bewirkt eine hochwirksame Drehfixierung Funktionsbedingt ist dabei die axiale Lange des Stiftes oder der Verπegelungsnase kleiner als der maximale Hub des Vernegelungskolbens. Dabei stellt sich ein Differenzmaß bzw. Uberstandsmaß ein. Durch diese Abstimmung ist sichergestellt, daß nach einem erfolgten Start der Brennkraftmaschine und einer stirnseitigen Anlage des Vernegelungskolbens an der Zahnbuchse die Funktion der Verstellvorπchtung nicht beeinflußt ist und damit eine Drehlagenanderung zwischen dem ein- stuckig mit dem Antriebsrad verbundenen Gehäuse und der drehfest an der Nockenwelle angeordneten Zahnbuchse sichergestellt ist.As a measure by which the locking piston can be locked in the starting position, the invention provides a positive locking on the housing. For this purpose, it is advisable to provide an axially protruding pin, attachment or a locking lug that engages in a recess of the locking lobe. This simple, inexpensive rotation lock causes a highly effective rotation fixation. Due to the function, the axial length of the pin or locking lug is smaller than that maximum stroke of the locking piston. A difference measure or protrusion measure arises. This coordination ensures that the function of the adjusting device is not influenced after the internal combustion engine has been started and the locking piston has been in contact with the end face of the toothed bushing, and thus a change in the rotational position between the stuck to the drive gear housing and the non-rotatably arranged on the camshaft toothed bush is ensured.
Zur Sicherstellung einer stets gleichen Lageposition des Stellkolbens liegt dieser im Stillstand bzw. in der Startposition der Brennkraftmaschine an einem gehau¬ sefesten Anschlag an. Damit ist auch eine für die Funktion der Vernegelungs¬ kolben erforderliche Verrastung mit dem Ansatz gewährleistetTo ensure that the position of the actuating piston is always the same, it rests against a stop fixed to the housing when the internal combustion engine is at a standstill or in the starting position. This also ensures a latching with the shoulder, which is necessary for the function of the locking pistons
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem Ausfuhrungsbeispiel in sechs Figuren dargestellt und naher erläutert. Es zeigen-The invention is illustrated below with reference to an exemplary embodiment in six figures and explained in more detail. Show it-
Figur 1 in einem Halbschnitt eine erfindungsgemaße Verstell vorπch- tung in der verriegelten Position;1 shows a half section of an adjustment device according to the invention in the locked position;
Figur 2 in einer vereinfachten Darstellung den Vernegelungskolben mit der Gehausesicherung nach Figur 1 ,FIG. 2 shows a simplified illustration of the locking piston with the housing lock according to FIG. 1,
Figur 3 die in Figur 1 abgebildete Verstellvorπchtung in einer entrie¬ gelten Position;FIG. 3 shows the adjustment device shown in FIG. 1 in an unlocked position;
Figur 4 die Positionierung des Verπegelungskolbens zur Sicherung in entriegelter Position gemäß Figur 3;FIG. 4 shows the positioning of the locking piston for securing in the unlocked position according to FIG. 3;
Figur 5 die in Figur 1 abgebildete Vorrichtung in einer Position, die einer maximalen Verstellung entspricht;Figure 5 shows the device shown in Figure 1 in a position corresponding to a maximum adjustment;
Figur 6 die Positionierung der Drehsicherung für den Vernegelungs- kolben nach Figur 5 in der Position der maximalen Verstel¬ lung der Vorrichtung, Figur 7 eine weitestgehend der Figur 1 entsprechende Versteilvor¬ richtung, mit einer Zahnhülse, die über zwei Radialbohrungen verfügt;FIG. 6 shows the positioning of the rotation lock for the locking piston according to FIG. 5 in the position of the maximum adjustment of the device, FIG. 7 shows an adjusting device largely corresponding to FIG. 1, with a toothed sleeve which has two radial bores;
Figur 8 die Vorrichtung gemäß Figur 7 in einer Position, die einer maximalen Verstellung entspricht;FIG. 8 shows the device according to FIG. 7 in a position which corresponds to a maximum adjustment;
Figur 9 eine Verstell Vorrichtung, bei der zwischen dem Vernegelungs¬ kolben und der Zahnbuchse eine Langsfuhrung mit Wälzkor- pern vorgesehen ist.FIG. 9 shows an adjustment device in which a longitudinal guide with roller bodies is provided between the locking piston and the toothed bush.
Ausfuhrliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
In Figur 1 ist eine mit der Bezugsziffer 1 versehene Vorrichtung zur vorzugs- weisen stufenlosen Drehlagenanderung einer Kurbelwelle gegenüber einer im Zylinderkopf angeordneten Nockenwelle dargestellt. Dabei ist die Einrichtung 1 in einer axialen Fortsetzung einer in Figur 1 nicht abgebildeten Nockenwelle angeordnet. Der Aufbau der Vorrichtung 1 umfaßt ein Antriebsrad 2, das ein- stuckig mit einem radial nach innen gerichteten Ringabschnitt 3 versehen ist, der innenseitig über eine Verzahnung 4, 5 mit einer Schiebemuffe 6 in Eingriff steht. Die Schiebemuffe 6 steht wiederum über eine radial nach innen geord¬ nete zur Verzahnung 4, 5 axial versetzte Verzahnung 7, 8 mit einer Zahnbuchse 9 in Eingriff, welche über eine Verschraubung 10 an der Nockenwelle drehfi¬ xiert angeordnet ist.FIG. 1 shows a device provided with the reference number 1 for preferably continuously changing the rotational position of a crankshaft relative to a camshaft arranged in the cylinder head. The device 1 is arranged in an axial continuation of a camshaft not shown in FIG. 1. The structure of the device 1 comprises a drive wheel 2, which is provided in one piece with a radially inwardly directed ring section 3, which is engaged on the inside via a toothing 4, 5 with a sliding sleeve 6. The sliding sleeve 6 is in turn engaged with a toothed bushing 9 via a toothing 7, 8 which is axially offset with respect to the toothing 4, 5 and which is arranged in a rotationally fixed manner via a screw connection 10 on the camshaft.
Die Vorrichtung 1 sieht weiterhin vor, daß die Schiebemuffe 6 auf der vom Antriebsrad 2 abgewandten Seite stirnseitig einstuckig mit einem Stellkolben 1 1 versehen ist, der außenseitig abgedichtet an einer Innenwandung eines ein¬ stückig mit dem Antriebsrad 2 verbundenen Gehäuses 12 anliegt. Das rotations- symmetrisch ausgebildete Gehäuse 12 bildet einen ringzylindrischen Innen¬ raum, der von dem Stellkolben 1 1 in zwei Druckraume 13, 14 aufgeteilt ist. Die Druckraume 13, 14 sind dabei wechselweise mit einem Druckmittelzufluß und einem Druckmittelabfluß schaltbar zur Erreichung einer Axialverschiebung des Stellkolbens 1 1 Aufgrund der jeweils als Schragverzahnung ausgeführten, in Eingriff stehenden Verzahnungen 4, 5 und 7, 8 bewirkt eine Axialverschiebung des Stellkolbens 1 1 eine Relativverdrehung zwischen dem Antriebsrad 2 und der drehfixiert mit der Nockenwelle verbundenen Zahnbuchse 9. Dazu ist die Zahnbuchse 9 drehbar in einer Fuhrungshulse 15 eingesetzt, die unlösbar mit dem Ringabschnitt 3 verbunden ist Zur Verlagerung des Stellkolbens 1 1 in die in Figur 1 dargestellte Startposition, d. h. im drucklosen Zustand der Druck¬ raume 1 3, 14 ist eine Druckfeder 16 vorgesehen, welche im Druckraum 13 zwischen dem Ringabschnitt 3 und dem Stellkolben 1 1 eingesetzt ist, zur Ver- lagerung des Stellkolbens 1 1 in die Startposition bzw. zur Beeinflussung der Verstellgeschwindigkeit des Stellkolbens 1 1 . In der Startposition liegt der Stell¬ kolben 1 1 an einem Anschlag 46 anThe device 1 further provides that the sliding sleeve 6 on the side facing away from the drive wheel 2 is provided in one piece on the front side with an adjusting piston 11, which lies on the outside and is sealed against an inner wall of a housing 12 integrally connected to the drive wheel 2. The rotationally symmetrical housing 12 forms an annular cylindrical interior which is divided into two pressure spaces 13, 14 by the actuating piston 11. The pressure spaces 13, 14 are alternately switchable with a pressure medium inflow and a pressure medium outflow to achieve an axial displacement of the Adjusting piston 1 1 Due to the meshing teeth 4, 5 and 7, 8, each designed as a helical toothing, an axial displacement of the adjusting piston 1 1 causes a relative rotation between the drive wheel 2 and the toothed bushing 9, which is connected in a rotationally fixed manner to the camshaft. For this purpose, the toothed bushing 9 can be rotated used in a guide sleeve 15, which is non-detachably connected to the ring section 3. In order to move the actuating piston 11 into the starting position shown in FIG. 1, ie in the depressurized state of the pressure chambers 13, 14, a compression spring 16 is provided which is in the pressure chamber 13 is inserted between the ring section 3 and the actuating piston 11 for moving the actuating piston 11 into the starting position or for influencing the adjustment speed of the actuating piston 11. In the starting position, the adjusting piston 11 lies against a stop 46
Der Aufbau der Vorrichtung 1 ist außerdem mit einem Vernegelungskolben 1 7 versehen, der zwischen einer der Zahnbuchse 9 vorgelagerten Stirnwand 18 des Gehäuses 12 und der Zahnbuchse 9 axial verschiebbar ist. Der Vernegelungs¬ kolben 1 7 verfugt über einen hulsenartigen Abschnitt 19, der über eine Ver¬ zahnung 20, 21 , ausgeführt als eine Geradverzahung mit der Zahnbuchse 9 formschlüssig in Eingriff steht. Zur wirksamen Abdichtung, d. h zur Vermeidung von einem Druckmittelverlust aus dem Druckraum 14 in der Betriebsstellung der erfindungsgemaßen Vorrichtung 1 sind zwischen dem Vernegelungskolben 1 7 und der Zahnbuchse 9 Abdichtungen 22, 38 vorzugsweise in Form von Dichtringen vorgesehen. Alternativ zu einem Dichtring kann eine Balgdichtung oder eine zwischen dem Abschnitt 19 des Vernegelungskolbens 1 7 und der Zahnbuchse 9 schleifend eingesetzte Dichtung vorgesehen werden. Zur Ver¬ lagerung des Vernegelungskolbens 1 7 in die in Figur 1 abgebildete Startposition ist eine Druckfeder 23 zwischen der Verschraubung 10 und einem am Ver¬ negelungskolben 1 7 lagefixierten Halteglied 42 eingesetzt. Zur Erreichung einer Drehfixierung des Vernegelungskolbens 1 7 dient ein an der Stirnwand 18 angeordneter, in den Druckraum 14 ragender Ansatz 24, der in der Startposition der Vorrichtung 1 in eine entsprechende Ausnehmung 25 des Vernegelungs¬ kolbens 1 7 verrastet. Zur Erreichung einer Abdichtung eines Ringspaltes zwi¬ schen dem Vernegelungskolben 1 7 und der Stirnwand 18 des Gehäuses 1 2 in der Startposition, dient eine im Vernegelungskolben 1 7 eingesetzte Dichtung 26The structure of the device 1 is also provided with a locking piston 17, which is axially displaceable between an end wall 18 of the housing 12 upstream of the toothed bushing 9 and the toothed bushing 9. The locking piston 17 has a sleeve-like section 19, which via a toothing 20, 21, designed as a straight toothing, is in positive engagement with the toothed bush 9. For effective sealing, i.e. h To avoid loss of pressure medium from the pressure chamber 14 in the operating position of the device 1 according to the invention, seals 22, 38 are preferably provided in the form of sealing rings between the locking piston 17 and the toothed bushing 9. As an alternative to a sealing ring, a bellows seal or a seal which slides between the section 19 of the locking piston 17 and the toothed bush 9 can be provided. For the displacement of the locking piston 17 into the starting position shown in FIG. 1, a compression spring 23 is inserted between the screw connection 10 and a holding member 42 fixed in position on the locking piston 17. To achieve a rotational fixation of the locking piston 17, an attachment 24, which is arranged on the end wall 18 and projects into the pressure chamber 14, is used, which in the starting position of the device 1 locks into a corresponding recess 25 of the locking piston 17. To achieve a seal of an annular gap between the locking piston 17 and the end wall 18 of the housing 12 in the starting position, a seal 26 used in the locking piston 17 serves
Der Abschnitt 19 des Vernegelungskolbens 1 7 ist am freien Ende mit einer Radialstufe 37 versehen, die einen durchmesserreduzierten Abschnitt bildet, der in einen Ringraum ragt, der sich zwischen der Verschraubung 10 und der Zahnbuchse 9 einstellt. Die Vorrichtung 1 sieht weiterhin Maßnahmen vor, die sicherstellen, daß der Stellkolben 1 1 bei Stillstand der Brennkraftmaschine rasch in die in Figur 1 gezeigte Endlage gelangt. Als Maßnahme mit der ein schnelles Ruckstromen des Druckmittels aus dem Druckraum 14 in eine unmittelbar mit dem Druckmittelreservoir in Verbindung stehende Druckmittelfuhrung 41 gelangt ist erfindungsgemaß die Zahnbuchse 9 mit entsprechenden Bohrungen versehen. Eine Radialbohrung 36 verbindet einen Zwischenraum 31 der vom Druckraum 14 durch die Verzahnung 7, 8 getrennt ist mit einem vom Abschnitt 19 und der Zahnbuchse 9 umschlossenen im Bereich der Radialstufe 37 gebil¬ deten Ringraum 39. Über eine ebenfalls in die Zahnbuchse 9 eingebrachte Langsbohrung 40 ist eine Verbindung zwischen dem Ringraum 39 und der Druckmittelfuhrung 41 geschaffenThe section 19 of the locking piston 17 is provided at the free end with a radial step 37, which forms a reduced-diameter section which projects into an annular space which is established between the screw connection 10 and the toothed bush 9. The device 1 also provides measures which ensure that the actuating piston 11 reaches the end position shown in FIG. 1 quickly when the internal combustion engine is at a standstill. As a measure by which a rapid backflow of the pressure medium from the pressure chamber 14 reaches a pressure medium guide 41 which is directly connected to the pressure medium reservoir, the toothed bushing 9 is provided with corresponding bores according to the invention. A radial bore 36 connects an intermediate space 31, which is separated from the pressure space 14 by the toothing 7, 8, with an annular space 39, which is enclosed by the section 19 and the toothed bushing 9 in the region of the radial step 37. Via an elongated bore 40 likewise made in the toothed bushing 9 a connection between the annular space 39 and the pressure medium guide 41 is created
Zur Verdeutlichung der Lagefixierung des Vernegelungskolbens 1 7 ist in Figur 2 in einer vereinfachten Abbildung eine Hälfte des Vernegelungskolbens 1 7 abgebildet, in dessen Ausnehmung 25 der in der Stirnwand 18 des Gehäuses 12 (siehe Figur 1 ) eingesetzte Ansatz 24 verrastetTo clarify the position fixing of the locking piston 1 7, a simplified illustration shows half of the locking piston 1 7 in FIG. 2, in whose recess 25 the shoulder 24 inserted in the end wall 18 of the housing 12 (see FIG. 1) is locked
In den nachfolgenden Figuren 3 bis 9 ist die erfindungsgemaße Vorrichtung 1 im Vergleich zu Figur 1 in unterschiedlichen Verstellpositionen bzw. anderen Bauteilen abgebildet. Die mit der Figur 1 übereinstimmenden Bauteile sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.In the following FIGS. 3 to 9, the device 1 according to the invention is shown in different adjustment positions or other components compared to FIG. 1. The components which correspond to FIG. 1 are provided with the same reference numbers.
In Figur 3 ist die Vorrichtung 1 in einer Position abgebildet, in der die Entriege¬ lung gerade erfolgte, bei der sich der Vernegelungskolben 1 7 in Richtung der Stirnseite der Zahnbuchse 9 verlagert hat. Dabei wird deutlich, daß sich zwi¬ schen einer Stirnseite des Ansatzes 24 und dem Vernegelungskolben 1 7 ein Uberstandsmaß "X" einstellt, das eine ungehinderte Verdrehung des Vernege¬ lungskolbens 1 7 sicherstellt. Aufgrund der Axialverschiebung des Vernegelungs¬ kolbens 1 7 ist die Dichtwirkung der Dichtung 26 außer Kraft gesetzt, so daß Druckmittel durch die Ausnehmung 25 bzw. durch mehrere Ausnehmungen 25 in den Druckraum 14 einströmen kann, zur Druckbeaufschlagung des Stell¬ kolbens 1 1 . Ein sich einstellender Ringspalt 29 zwischen einer Außenkontur des Vernegelungskolbens 1 7 und der Innenwand des Gehäuses 1 2 ist dabei so eng toleriert, daß über diesen nahezu kein Druckmittel in den Druckraum 14 gelangen kann. Der Ringspalt 29 kann somit auch als Spaltdichtung bezeichnet werden. Aus der Figur 4 ist zu sehen, daß in der Entriegelungsposition der Verstellkolben 1 7 unverändert im Vergleich zu Figur 2 positioniert istIn FIG. 3, the device 1 is shown in a position in which the unlocking has just taken place, in which the locking piston 17 has shifted in the direction of the end face of the toothed bush 9. It is clear that there is between an end face of the projection 24 and the locking piston 17 Protrusion dimension "X" is set, which ensures an unhindered rotation of the locking piston 17. Due to the axial displacement of the locking piston 17, the sealing effect of the seal 26 is deactivated, so that pressure medium can flow into the pressure chamber 14 through the recess 25 or through a plurality of recesses 25, for pressurizing the adjusting piston 11. An emerging annular gap 29 between an outer contour of the locking piston 1 7 and the inner wall of the housing 1 2 is so closely tolerated that almost no pressure medium can get into the pressure chamber 14 via this. The annular gap 29 can thus also be referred to as a gap seal. It can be seen from FIG. 4 that the adjusting piston 17 is positioned unchanged in comparison to FIG. 2 in the unlocked position
Die Figur 5 zeigt den Stellkolben 1 1 in einer maximalen Verstellposition gegen¬ über der in Figur 1 abgebildeten Lage. Die Druckfeder 16 liegt dabei fast auf Block. Zur Erreichung dieser Position ist eine Auffüllung des Druckraums 14 mit Druckmittel erforderlich, wobei der Druck des Druckmediums eine Kraft auf den Stellkolben 1 1 auslosen muß, die eine Kraft der Druckfeder 16 übersteigt. Der sich dabei ergebende Verstellwinkel, d h. die Drehlagenanderung zwi¬ schen dem Gehäuse 12 und dem Vernegelungskolben 1 7 und damit zwischen dem Antriebsrad 2 und der Nockenwelle ist in Figur 6 verdeutlicht. Der Winkel " oc " zwischen dem Ansatz 24 und der Ausnehmung 25 entspricht dem maxima¬ len Verstellwinkel.FIG. 5 shows the actuating piston 11 in a maximum adjustment position compared to the position shown in FIG. The compression spring 16 is almost on the block. To achieve this position, the pressure chamber 14 must be filled with pressure medium, the pressure of the pressure medium having to trigger a force on the actuating piston 11 that exceeds a force of the compression spring 16. The resulting adjustment angle, i.e. the change in rotational position between the housing 12 and the locking piston 17 and thus between the drive wheel 2 and the camshaft is illustrated in FIG. The angle "oc" between the neck 24 and the recess 25 corresponds to the maximum adjustment angle.
Die in Figur 7 abgebildete Vorrichtung 1 ist abweichend zu der in Figur 1 abgebildeten Vorrichtung mit einer Zahnbuchse 9 versehen, die zur Radialboh- rung 36 eine weitere Radialbohrung 43 aufweist. Mit der Radialbohrung 43 ist eine Verbindung zwischen der Längsbohrung 40 und einem Ringraum geschaf¬ fen, der sich in einer Neutrallage des Vernegelungskolbens 1 7 zwischen der Verschraubung 10 und der Zahnbuchse 9 einstellt. Mit dieser Radialbohrung 43 kann bei Stillstand der Brennkraftmaschine das im Druckraum 14 eingeschlosse¬ ne Druckmittel noch schneller entweichen, und der Stellkolben 1 1 damit seine Ausgangsposition schneller erreichen, was eine kurzfristige Startwiederholung ermöglicht. Gleichzeitig bewirkt die Radialbohrung 43 eine gewünschte schnei- le und sichere Entriegelung des Vernegelungskolbens 17, bedingt durch eine Druckentlastung des Ringraums 45. Der Ringraum 45 ist begrenzt durch die Stirnseite des Abschnitts 19, der Zahnbuchse 9 sowie einem Schraubenkopf der Verschraubung 10. Dabei ist ein engtoleπerter Ringspalt in Form einer Spalt- dichtung zwischen dem Schraubenkopf und dem dazu axial verschiebbaren Abschnitt 19 vorgesehen.In contrast to the device shown in FIG. 1, the device 1 shown in FIG. 7 is provided with a toothed bushing 9, which has a further radial bore 43 for the radial bore 36. The radial bore 43 creates a connection between the longitudinal bore 40 and an annular space, which is established in a neutral position of the locking piston 17 between the screw connection 10 and the toothed bush 9. With this radial bore 43, when the internal combustion engine is at a standstill, the pressure medium enclosed in the pressure chamber 14 can escape even faster, and the actuating piston 11 can thus reach its starting position more quickly, which enables a short repetition of the start. At the same time, the radial bore 43 effects a desired cutting le and safe unlocking of the locking piston 17, due to a pressure relief of the annular space 45. The annular space 45 is delimited by the end face of the section 19, the toothed bush 9 and a screw head of the screw connection 10. There is a narrow-tolerance annular gap in the form of a gap seal between the screw head and the axially displaceable section 19 are provided.
In Figur 8 ist der Stellkolben 1 1 in einer der Figur 5 entsprechenden Position abgebildet. Dabei kommt es zu einer Lageübereinstimmung der Abdichtung 22 und der Dichtung 38 mit den Radialbohrungen 36, 43, wodurch ein Druck- mittelverlust in der Betriebsstellung unterbleibt. Damit ergeben sich im Druck¬ raum 14 stabile Druckverhaltnisse, die sich forderlich auf die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 auswirken.In Figure 8, the adjusting piston 1 1 is shown in a position corresponding to Figure 5. This results in a position match of the seal 22 and the seal 38 with the radial bores 36, 43, as a result of which there is no loss of pressure medium in the operating position. This results in stable pressure conditions in the pressure chamber 14, which have a necessary effect on the mode of operation of the device 1 according to the invention.
Aus Figur 9 ist eine alternative formschlüssige Verbindung zwischen dem Verπeglungskolben 1 7 und der Zahnbuchse 9 zu entnehmen. Sowohl der Abschnitt 19 des Vernegelungskolbens 1 7 als auch die Zahnbuchse 9 sind dazu mit korrespondierenden Längsnuten 34, 35 versehen, in denen Walzkorper 32 geführt sind, zur Bildung einer Längsführung 30, die auch als Linearführung zu bezeichnen ist. Zur Abdichtung der Langsfuhrung 30 ist eine Dichtung Ab¬ dichtung 22 zwischen der Zahnbuchse 9 und dem Abschnitt 19 vorgesehen. Dazu ist die Abdichtung 22 an einem dieser Bauteile lagefixiert und liegt an dem gegenüberliegenden Bauteil abdichtend und bei einer Axialbewegung des Verriegelungskolbens 17 schleifend an. Zur Bildung eines Axialanschlages der Wälzkörper 32 dient eine Sicherung 33, die unter radialer Vorspannung in einer Umlaufnut der Zahnbuchse 9 eingesetzt ist.An alternative form-fitting connection between the locking piston 17 and the toothed bushing 9 can be seen from FIG. For this purpose, both the section 19 of the locking piston 17 and the toothed bush 9 are provided with corresponding longitudinal grooves 34, 35, in which roller bodies 32 are guided, to form a longitudinal guide 30, which can also be referred to as a linear guide. To seal the longitudinal guide 30, a seal seal 22 is provided between the toothed bushing 9 and the section 19. For this purpose, the seal 22 is fixed in position on one of these components and rests on the opposite component in a sealing manner and rubs against an axial movement of the locking piston 17. A fuse 33 is used to form an axial stop of the rolling bodies 32, which is inserted under radial prestress in a circumferential groove of the toothed bush 9.
Aus der Figur 9 ist weiterhin eine geänderte Abdichtung des Abschnitts 19 zu entnehmen, der in eine Umlaufnut eingesetzte Dichtung 44 aufweist, die außen- seitig an der Verschraubung 10 dichtend anliegt. Mit dieser Maßnahme ist eine vorteilhaft vergrößerte Differenzkolbenflache "DF" erzielbar. Die sich dabei ergebende Differenzkolbenfläche "DF" entspricht damit unmittelbar der Wand¬ stärke des Abschnitts 19. Ein im Druckraum 45 eingetretenes Druckfluid kann in der Startphase, d. h. bei einer Axialverschiebung des Vernegelungskolbens 1 7, über die Radialbohrung 43 und die Langsbohrung 40 entweichenFIG. 9 also shows a modified seal of the section 19, which has a seal 44 inserted into a circumferential groove, which lies on the outside of the screw connection 10 in a sealing manner. With this measure, an advantageously enlarged differential piston area "D F " can be achieved. The resulting differential piston surface "D F " thus corresponds directly to the wall thickness of section 19. A pressure fluid that has entered the pressure chamber 45 can in the start phase, ie when the locking piston 1 7 is axially displaced, via the radial bore 43 and the longitudinal bore 40
Funktionsbeschreibunε:Functional description:
In Figur 1 ist die verriegelte Position der Vorrichtung 1 abgebildet, bei der ein Kraftfluß, d h. die Übertragung des Drehmomentes vom Antriebsrad 2 auf das Gehäuse 12 und von dort über den Ansatz 24 in Verbindung mit der Aus¬ nehmung 25 auf den Vernegelungskolben 1 7 erfolgt, welcher formschlüssig mit der Zahnbuchse 9 in Eingriff steht, die an der Nockenwelle drehfixiert ist. Damit ist sichergestellt, daß in dieser Position keine Drehlagenanderung zwischen dem Antriebsrad 2 und der Nockenwelle erfolgt, was sich in der Startphase der Brennkraftmaschine als positiv erweist, da in dieser Phase aufgrund des nicht vorhandenen Drucks des Druckmediums, die hydraulische Vorspannung des Stellkolbens 1 1 nicht ausreicht für eine definierte Lagepositionierung des Stell¬ kolbens 1 1. Damit wird in vorteilhafter Weise eine Gerauschanregung des Stellkolbens vermieden, die entstehen kann, wenn dieser nicht ausreichend hydraulisch vorgespannt ist. Nach einem Start der Brennkraftmaschine erfolgt eine axiale Druckmittelzustromung beispielsweise über eine Nockenwellen- lagerung und einer der hohlgebohrten Verschraubung 10 vorgelagerten Ring¬ raum 28, der mit einem Druckraum 27 korrespondiert Sobald der auf den Vernegelungskolben 1 7 wirkende Druck des Druckmittels eine Kraft ausübt, die großer ist als die Kraft der Druckfeder 23, erfolgt eine Axialverschiebung des Vernegelungskolbens 1 7 bis an die Stirnseite der Zahnbuchse 9, wodurch die Vorrichtung 1 entriegelt ist, siehe Figur 3 In dieser Stellung des Vernegelungs¬ kolbens 1 1 besteht keine Uberdeckung zwischen dem Ansatz 24 und der Ausnehmung 25 besteht, wodurch der Vernegelungskolben 1 7 einschließlich der Zahnbuchse 9 sich relativ zum Gehäuse 12 und damit dem Antriebsrad 2 verdrehen kann. Die in Figur 3 abgebildete Position des Stellkolbens 1 1 kann die Vorrichtung 1 bei einer vollständigen Entriegelung einnehmen. Das Druck¬ mittel kann dabei zur Erreichung einer Axialverschiebung des Stellkolbens 1 1 in Richtung der Nockenwelle vom Druckraum 27 über die Ausnehmungen 25 im Vernegelungskolben 1 7 in den Druckraum 14 einströmen und den ringför¬ mig gestalteten Stellkolben 1 1 beaufschlagen.In Figure 1, the locked position of the device 1 is shown, in which a power flow, ie. the torque is transmitted from the drive wheel 2 to the housing 12 and from there via the shoulder 24 in connection with the recess 25 to the locking piston 17, which is in positive engagement with the toothed bush 9, which is rotationally fixed to the camshaft. This ensures that there is no change in the rotational position between the drive wheel 2 and the camshaft in this position, which proves to be positive in the starting phase of the internal combustion engine, since in this phase the hydraulic preload of the actuating piston 1 1 is not due to the pressure of the pressure medium not being present sufficient for a defined position positioning of the adjusting piston 11. This advantageously avoids noise excitation of the adjusting piston which can arise if the latter is not sufficiently hydraulically pre-tensioned. After the internal combustion engine has started, an axial pressure medium flow takes place, for example, via a camshaft bearing and an annular space 28 located upstream of the hollow screw connection 10, which corresponds to a pressure chamber 27 As soon as the pressure of the pressure medium acting on the locking piston 17 exerts a force which is greater is as the force of the compression spring 23, there is an axial displacement of the locking piston 1 7 up to the end face of the toothed bush 9, whereby the device 1 is unlocked, see Figure 3 In this position of the locking piston 11 there is no overlap between the shoulder 24 and of the recess 25, whereby the locking piston 1 7 including the toothed bush 9 can rotate relative to the housing 12 and thus the drive wheel 2. The position of the actuating piston 11 shown in FIG. 3 can be assumed by the device 1 when it is completely unlocked. The pressure medium can be used to achieve an axial displacement of the actuating piston 11 in the direction of the camshaft from the pressure chamber 27 via the recesses 25 in the locking piston 1 7 flow into the pressure chamber 14 and act on the ring-shaped control piston 11.
Zur Vermeidung einer selbstätigen Rückstellung des Vernegelungskolbens 1 7 in die in Figur 1 gezeigte Stellung bei einem Druckausgleich, d. h. bei einem vollständig mit Druckmittel gefüllten Druckraums 14 dient eine kreisπngformige Differenzkolbenflache "Df ", die weitestgehend einer Wandstarke vom Abschnitt 19 des Verriegelungskolbens 17 entspricht. Erfindungsgemäß ergibt sich bei einer Druckbeaufschlagung des Vernegelungskolbens 1 7 eine Kraftkomponente aufgrund der Differenzkolbenfläche "DF", die in der Betriebsstellung eine stirnseitige Anlage des Vernegelungskolben 1 7 an der Zahnbuchse 9 sicherstellt. Die Kraftkomponente ist dabei großer als die Kraft der Druckfeder 23, deren Kraft zur Stirnwand 18 gerichtet ist.To avoid an automatic return of the locking piston 1 7 to the position shown in FIG. 1 with a pressure equalization, ie with a pressure chamber 14 completely filled with pressure medium, a circular differential piston surface "D f " is used, which largely corresponds to a wall thickness of section 19 of the locking piston 17. According to the invention, when the locking piston 17 is pressurized, a force component results due to the differential piston surface "D F ", which in the operating position ensures that the locking piston 17 is in contact with the toothed bush 9 at the end. The force component is greater than the force of the compression spring 23, the force of which is directed towards the end wall 18.
Die Verriegelung ist auslosbar durch eine Druckmittelbeaufschlagung des Druckraums 13, wodurch der Stellkolben 1 1 in Richtung der Stirnwand 18 verlagert wird, bis die Ausnehmung 25 des Vernegelungskolbens 1 7 dem Ansatz 24 gegenübersteht. Einen Formschluß zwischen dem Ansatz 24 und der Ausnehmung 25 bewirkt die Kraft der Druckfeder 23, wodurch der Verπege- lungskolben 1 7 eine Lagefixierung erfährt. The lock can be released by pressurizing the pressure chamber 13, whereby the actuating piston 11 is displaced in the direction of the end wall 18 until the recess 25 of the locking piston 17 faces the shoulder 24. The force of the compression spring 23 brings about a positive connection between the projection 24 and the recess 25, as a result of which the locking piston 17 is fixed in position.
BezugszahlenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
I Vorrichtung 25 Ausnehmung 2 Antriebsrad 26 DichtungI device 25 recess 2 drive wheel 26 seal
3 Rtngabschnitt 27 Druckraum3 Routing section 27 pressure chamber
4 Verzahnung 28 Ringraum4 teeth 28 annulus
5 Verzahnung 29 Ringspalt5 toothing 29 annular gap
6 Schiebemuffe 30 Längsführung 7 Verzahnung 31 Zwischenraum6 sliding sleeve 30 longitudinal guide 7 toothing 31 space
8 Verzahnung 32 Walzkorper8 teeth 32 rolling elements
9 Zahnbuchse 33 Sicherung9 Tooth bushing 33 Fuse
10 Verschraubung 34 Langsnut10 screw connection 34 longitudinal slot
I I Stellkolben 35 Längsnut 12 Gehäuse 36 RadialbohrungI I adjusting piston 35 longitudinal groove 12 housing 36 radial bore
1 3 Druckraum 37 Radialstufe1 3 Pressure chamber 37 radial stage
14 Druckraum 38 Dichtung14 pressure chamber 38 seal
15 Fuhrungshülse 39 Ringraum15 guide sleeve 39 annulus
16 Druckfeder 40 Langsbohrung 1 7 Vernegelungskolben 41 Druckmittelfuhrung16 compression spring 40 longitudinal bore 1 7 locking piston 41 pressure medium guide
18 Stirnwand 42 Halteglied18 end wall 42 holding member
1 9 Abschnitt 43 Radialbohrung1 9 Section 43 radial bore
20 Verzahnung 44 Dichtung20 toothing 44 seal
21 Verzahnung 45 Ringraum 22 Abdichtung 46 Anschlag21 Toothing 45 Annulus 22 Sealing 46 Stop
23 Druckfeder x Uberstandsmaß23 compression spring x projection dimension
24 Ansatz oc Verstellwinkel DF Differenzkolbenfläche 24 approach oc adjustment angle D F differential piston surface

Claims

Ansprüche Expectations
1 . An einer gaswechselventilgesteuerten Brennkraftmaschine eingesetzte Vor¬ richtung zur stufenlosen Drehlagenanderung einer Kurbelwelle gegenüber zumindest einer vorzugsweise im Zylinderkopf angeordneten Nockenwelle, die ein Antriebsrad (2) aufweist, das insbesondere über ein Zugmittel, einen Antrieb von der Kurbelwelle erfährt, an dem ein Gehäuse (12) befestigt ist, an dessen Innenwandung ein hydraulisch doppelt wirkender Stellkolben (1 1 ) dichtend geführt ist, der zwei Druckräume (1 3, 14) axial begrenzt, die wechselweise mit einem Druckmittelzufluß und einem Druckmittelabfluß schaltbar sind, wobei der Stellkolben (1 1 ) einstückig mit einer hohlzylindrisch gestalteten Schiebemuf¬ fe (6) verbunden ist, die durch eine erste Verzahnung (4, 5) mit dem Antriebsrad und durch eine zweite Verzahnung (7, 8) mit einem Abtriebselement, einer Zahnbuchse (9) formschlüssig verbunden ist, und wobei der Stellkolben (1 1 ) bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine in eine Grundstellung verlagert wird, in der er an einem Endanschlag anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckraum (14) ein in der Grundstellung der Vorrichtung (1 ) drehfixiert am Gehäuse (1 2) anliegender Verriegelungskolben (1 7) vorgesehen ist, der einen weiteren Druckraum (27) begrenzt, und daß der formschlüssig mit der Zahn¬ buchse (9) in Eingriff stehende, federkraftbeaufschlagte Verriegelungskolben ( 1 7) druckmittelabhängig axial verschiebbar ist.1 . Device used on a gas exchange valve-controlled internal combustion engine for the stepless change of rotational position of a crankshaft relative to at least one camshaft, preferably arranged in the cylinder head, which has a drive wheel (2), which in particular receives a drive from the crankshaft via a traction means, on which a housing (12) is attached, on the inner wall of which a hydraulically double-acting control piston (1 1) is sealingly guided, which axially delimits two pressure chambers (1 3, 14), which can be switched alternately with a pressure medium inflow and a pressure medium outflow, the actuating piston (1 1) being in one piece is connected to a hollow cylindrical sliding sleeve (6) which is positively connected by a first toothing (4, 5) to the drive wheel and by a second toothing (7, 8) to an output element, a toothed bush (9), and the adjusting piston (1 1) when the internal combustion engine is at a standstill is displaced, in which it rests against an end stop, characterized in that in the pressure chamber (14) there is a locking piston (1 7) which is rotationally fixed to the housing (1 2) in the basic position of the device (1) and which has another pressure chamber (27) and that the locking piston (17), which is positively engaged with the toothed bushing (9) and is spring-loaded, can be axially displaced depending on the pressure medium.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (1 1 ) eine phasenverschobene bzw. zeitverzögerte Druckbeaufschlagung zum Verriegelungskolben (1 7) erfährt.2. Device according to claim 1, characterized in that the actuating piston (1 1) experiences a phase-shifted or time-delayed pressurization to the locking piston (1 7).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Verriege- lungskolben (1 7) im wesentlichen scheibenartig gestaltet ist und einseitig in Richtung der Zahnbuchse (9) zeigend mit einem axial vorstehenden Abschnitt (19) versehen ist. 3. Device according to claim 1, characterized in that the locking piston (1 7) is designed substantially disc-like and is provided on one side in the direction of the toothed bush (9) with an axially projecting section (19).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (19) an dem zum Antriebsrad (2) weisenden Ende eine durchmesserreduzierte Radialstufe (37) aufweist.4. The device according to claim 3, characterized in that the section (19) at the end facing the drive wheel (2) has a reduced-diameter radial step (37).
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriege¬ lungskolben (1 7) in der Betriebsstellung eine kreisringförmige Differenzkolben¬ fläche "DF" bildet, deren Druckbeaufschlagung eine größere Kraft auslöst als eine dem Verriegelungskolben (1 7) entgegenstehende Kraft, wozu insbesondere eine Druckfeder (23) einsetzbar ist (Figur 1 ).5. The device according to claim 3, characterized in that the locking piston (1 7) in the operating position forms an annular differential piston surface "D F ", the pressurization of which triggers a greater force than a force opposing the locking piston (1 7), for which purpose in particular a compression spring (23) can be used (FIG. 1).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz¬ kolbenfläche "DF" bestimmt ist durch eine Durchmesserdifferenz des Abschnitts (19) im Bereich der Radialstufe (37).6. The device according to claim 5, characterized in that the Differenz¬ piston surface "D F " is determined by a diameter difference of the section (19) in the region of the radial step (37).
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine kreisringförmige Differenzkolbenfläche "DF" einstellt, die der größten Wanddic¬ ke des Abschnitts (19) entspricht (Figur 9).7. The device according to claim 5, characterized in that an annular differential piston surface "D F " is set, which corresponds to the largest wall thickness ke of the section (19) (Figure 9).
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaffung einer Strömungsverbiπdung zwischen dem Druckraum (14) und einer Druck¬ mittelführung (41 ) bei Stillstand der Brennkraftmaschine die Zahnbuchse (9) mit Bohrungen, zumindest einer Radialbohrung (36) und einer Längsbohrung (40), versehen ist.8. The device according to claim 4, characterized in that to create a flow connection between the pressure chamber (14) and a Druck¬ medium guide (41) when the internal combustion engine is stationary, the toothed bush (9) with bores, at least one radial bore (36) and a longitudinal bore (40) is provided.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Längs¬ bohrung (40) eine zusätzliche Radialbohrung (43) zugeordnet ist, die eine Verbindung zum Ringraum (28) herstellt (Figur 7).9. The device according to claim 8, characterized in that the longitudinal bore (40) is associated with an additional radial bore (43) which connects to the annular space (28) (Figure 7).
10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (19) über eine Abdichtung (22) und eine Dichtung (38) gegenüber der Zahn¬ buchse (9) abgedichtet ist, wobei die Abdichtmittel jeweils in einer Umlaufnut des Abschnitts (19) im Bereich des größten Durchmessers sowie im Bereich der Radialstufe (37) angeordnet sind. 10. The device according to claim 3, characterized in that the section (19) via a seal (22) and a seal (38) with respect to the Zahn¬ bushing (9) is sealed, the sealing means in each case in a circumferential groove of the section (19th ) are arranged in the area of the largest diameter and in the area of the radial step (37).
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (19) gegenüber der Zahnbuchse (9) durch die Abdichtung (22) und gegenüber der Verschraubung (10) mittels einer Dichtung (44) abgedichtet ist (Figur 9)1 1. Device according to Claim 3, characterized in that the section (19) is sealed off from the toothed bush (9) by the seal (22) and from the screw connection (10) by means of a seal (44) (Figure 9)
12 Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Be- tπebsstellung der Vorrichtung (1 ) eine Lageubereinstimmung zwischen den Radialbohrungen (36, 43) und der Abdichtung (22) bzw. der Dichtung (38) besteht (Figur 8)12. The device according to claim 10, characterized in that in the operating position of the device (1) there is a positional correspondence between the radial bores (36, 43) and the seal (22) or the seal (38) (FIG. 8)
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (19) über eine Verzahnung (20, 21 ) mit der Zahnbuchse (9) in Eingriff steht13. The apparatus according to claim 1, characterized in that the section (19) via a toothing (20, 21) with the toothed bush (9) is engaged
14. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abschnitt (19) und der Zahnbuchse (9) eine Vielkeilverzahnung vorgesehen ist.14. The apparatus according to claim 3, characterized in that a multi-spline toothing is provided between the section (19) and the toothed bush (9).
1 5 Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnbuchse (9) über ein Mehrkantprofi I verfugt, in die ein entspre¬ chend profilierter Abschnitt (1 9) des Vernegelungskolbens (1 7) eingreift1 5 Device according to claim 1 and claim 2, characterized in that the toothed bushing (9) has a polygonal professional I, in which a correspondingly profiled section (1 9) of the locking piston (1 7) engages
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Abschnitt (1 9) des Vernegelungskolbens (1 7) und die Zahn¬ buchse (9) über korrespondierende Langsnuten (34, 35) verfugen, die in Ver¬ bindung von Zwischengliedern, z. B. Profilkorpern oder Walzkorper (32) eine Langsfuhrung (30) bilden.16. Device according to one of the preceding claims, characterized gekenn¬ characterized in that the section (1 9) of the locking piston (1 7) and the Zahn¬ bushing (9) have corresponding longitudinal grooves (34, 35), which in connection of pontics, e.g. B. profile bodies or rolling bodies (32) form a longitudinal guide (30).
1 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdich¬ tung des Druckraums (27) zwischen dem Vernegelungskolben (1 7) und einer Stirnwand (18) des Gehäuses (1 2) eine Dichtung (26) vorgesehen ist1 7. Device according to claim 1, characterized in that a seal (26) is provided for sealing the pressure chamber (27) between the locking piston (1 7) and an end wall (18) of the housing (1 2)
18. Vorrichtung nach Anspruch 1 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (26), ausgebildet als ein Elastomerkorper, für den Vernegelungskolben (1 7) bei Verschiebung in eine Endlage eine Gerauschdämpfung bewirkt 18. The apparatus according to claim 1 7, characterized in that the seal (26), designed as an elastomer body, causes noise damping for the locking piston (1 7) when displaced into an end position
19. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Vernege¬ lungskolben (1 7) in der Startposition über eine am Gehäuse (12) angeordnete formschlüssige Sicherung drehfixiert ist.19. The apparatus according to claim 1, characterized in that the Vernege¬ tion piston (1 7) is rotationally fixed in the starting position via a positive locking arranged on the housing (12).
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Sicherung ein am Gehäuse (12) axial vorstehender Ansatz (24) dient, der in eine Aus¬ nehmung (25) des Vernegelungskolbens (17) eingreift.20. The apparatus according to claim 18, characterized in that serves as a fuse on the housing (12) axially projecting projection (24) which engages in a recess (25) of the locking piston (17).
21 . Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Axialver- Schiebung des Stellkolbens (1 1 ) ausgelöst werden kann, nach dem sich der Ver¬ riegelungskolben (1 7) in Richtung der Zahnbuchse (9) verschiebt und sich dabei ein Hub des Vernegelungskolbens (1 7) einstellt, der eine axiale Lange des Ansatzes (24) übertrifft.21. Apparatus according to claim 19, characterized in that an axial displacement of the actuating piston (1 1) can be triggered, after which the locking piston (1 7) shifts in the direction of the toothed bush (9) and thereby a stroke of the locking piston ( 1 7), which exceeds an axial length of the extension (24).
22. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (1 1 ) in einer Startposition an einem Anschlag (46) anliegt (Figur 1 ). 22. The apparatus according to claim 1, characterized in that the actuating piston (1 1) bears in a starting position against a stop (46) (Figure 1).
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