WO2005061860A1 - Vorrichtung zum verändern der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine, insbesondere rotationskolben-verstelleinrichtung zur drehwinkelverstellung einer nockenwelle gegenüber einer kurbelwelle - Google Patents

Vorrichtung zum verändern der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine, insbesondere rotationskolben-verstelleinrichtung zur drehwinkelverstellung einer nockenwelle gegenüber einer kurbelwelle Download PDF

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WO2005061860A1
WO2005061860A1 PCT/EP2004/011850 EP2004011850W WO2005061860A1 WO 2005061860 A1 WO2005061860 A1 WO 2005061860A1 EP 2004011850 W EP2004011850 W EP 2004011850W WO 2005061860 A1 WO2005061860 A1 WO 2005061860A1
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impeller
pressure medium
drive wheel
locking element
combustion engine
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Inventor
Dirk Heintzen
Rudolf Eydam
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Ina-Schaeffler Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force

Definitions

  • a rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft relative to a crankshaft
  • the invention relates to a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine according to the precharacterizing features of claim 1, and it can be realized particularly advantageously on a rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft relative to a crankshaft.
  • a generic device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine which is attached to the drive end of a camshaft mounted in the cylinder head of an internal combustion engine and is designed in principle as a hydraulic actuator that can be controlled as a function of various operating parameters of the internal combustion engine
  • This device essentially consists of a drive wheel which is in drive connection with the crankshaft of the internal combustion engine and an impeller which is connected in a rotationally fixed manner to the camshaft of the internal combustion engine, which are in power transmission connection with one another and transmit the torque of the crankshaft to the camshaft of the internal combustion engine.
  • the drive wheel has a hollow cylindrical peripheral wall and two side walls.
  • the impeller has on the circumference of its wheel hub five vanes which extend radially into the work spaces and which divide the work spaces into an A pressure chamber and a B pressure chamber, which, with optional or simultaneous pressurization with a hydraulic pressure medium, pivots or fixes the impeller against the drive wheel and thus the camshaft relative to the crankshaft.
  • the impeller can be mechanically coupled to the drive wheel by means of a separate locking element in a preferred base position within its adjustment range, in particular when the internal combustion engine is restarted until the required one is built up Pressure medium pressure to avoid a rattling of the impeller on the boundary walls of the drive wheel resulting from the alternating torques of the camshaft.
  • This locking element which is designed as a sleeve-like cylindrical pin, is arranged in a continuous axial bore in the wheel hub of the impeller and, by means of a spring element designed as a compression coil spring, which is supported on the one hand on the rear side of the locking element and on the other hand on a counterholder also inserted into the axial bore Locking position within a receptacle in the side wall of the drive wheel facing away from the camshaft.
  • the inclusion of the locking element is connected to one of the A pressure chambers of the device via a pressure medium feed groove incorporated into the side surface facing away from the inner side of the camshaft, so that when the A pressure chambers are pressurized, the locking element is hydraulically moved into an unlocking position within the axial bore in the wheel hub of the Impeller is movable.
  • a disadvantage of this known device is that the locking element for mechanically coupling the impeller to the drive wheel in its unlocked position also outside the base position of the impeller. gelrades via the pressure medium feed groove for receiving it in the side wall of the drive wheel is constantly in pressure medium connection with the corresponding A pressure chamber of the device, so that when the A pressure chambers are pressurized, the pressure medium pressure present and the pressure peaks of the pressure medium occurring also on the locking element or act on the entire locking mechanism.
  • the pressurized locking element is supported on its counter-holder arranged in the axial bore of the wheel hub, and the counter-holder, which is usually made of plastic, is supported on the side wall of the drive wheel that closes the axial bore, the pressure medium pressure permanently acting on the locking element leads through the constant rotation between the relative values Impeller and the drive wheel thus increased wear on the counter holder and on the side wall of the drive wheel.
  • this wear adversely affects the function of the locking mechanism and can lead to the failure of the function over the life of the device.
  • the invention is therefore based on the object of designing a device for changing the control times of gas exchange valves of an internal combustion engine, in particular a rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft relative to a crankshaft, in which this results from the constant pressure medium connection of the locking element with one of the pressure chambers of the device or the adverse effects resulting from the permanent pressurization of the locking element on the entire locking mechanism can be avoided in a simple manner.
  • this object is achieved in a device according to the preamble of claim 1 such that within the pressure medium incorporated into the inner surface of the respective side wall of the drive wheel Feed groove a local lock is arranged through which the pressure medium supply for receiving the locking element is permanently interrupted when the impeller is pivoted out of the base position.
  • a bypass is additionally arranged in the side surface of the wheel hub of the impeller opposite the pressure medium supply groove in such a way that only when the impeller is pivoted into the base position can the local lock be bridged and a pressure medium supply for receiving the locking element is possible.
  • the locking element is designed in a known manner as a sleeve-like cylinder pin, which is arranged in a continuous axial bore in the wheel hub of the impeller and by a spring element designed as a compression coil spring, which is located on the one hand on the back of the locking element and on the other hand also in the axial bore supports the counterholder used, is displaceable in its locking position in the receptacle in one of the side walls of the drive wheel.
  • the receptacle of the locking element is accordingly also formed in a known manner as a local depression in the inner surface of the side wall opposite the locking element, which has a preferably square-shaped contour that is larger than the cross-sectional area of the locking element by a defined clearance and in which the preferably has an arcuate course Pressure medium supply groove opens.
  • the receptacle of the locking element designed in this way and its pressure medium supply groove are preferably arranged in the side wall facing away from the inner surface of the camshafts and are produced without cutting by stamping into this side wall, the local barrier in the pressure medium supply groove being preferred is formed as a material web remaining during embossing.
  • stamping it is also possible to produce the receptacle of the locking element and its pressure medium supply groove by milling into the corresponding side wall of the drive wheel, and also to form the local lock in the pressure medium supply groove as a remaining material web.
  • the bypass for the local lock in the pressure medium supply groove also in the side face of the wheel hub of the impeller facing away from the camshaft to be arranged and designed as an elongated hole-like depression. It has proven to be particularly advantageous to mold this slot-like depression in the usually powder-metallurgical manufacture of the wheel hub of the impeller into the corresponding side surface of the wheel hub, that is to say to design the press mold for the wheel hub of the impeller in such a way that no reworking of the bypass forming part is carried out Deepening are more necessary.
  • the slot-like depression forming the bypass is subsequently machined into the corresponding side surface by machining processes, such as milling the wheel hub of the impeller.
  • machining processes such as milling the wheel hub of the impeller.
  • it is also advantageous when dimensioning the bypass if it is at least twice as long as that Width of the material web forming the local barrier is formed in the pressure medium feed groove, the width and depth of which have approximately the same width and depth as the pressure medium supply groove in the side wall of the drive wheel.
  • the hydraulic pressure medium When pressure is applied to those pressure chambers of the device, one of which is also connected to the pressure medium supply groove for receiving the locking element, such as when the internal combustion engine is restarted, the hydraulic pressure medium thus initially reaches the local lock in the pressure medium supply groove and then flows within the bypass in the wheel hub of the impeller over the local lock into the receptacle of the locking element and then shifts the locking element into its unlocked position within the axial bore in the wheel hub of the impeller.
  • the now unlocked impeller then pivots out of its base position due to the further pressurization of the pressure chambers, so that the bypass in its wheel hub also moves away from its bridging position to the local lock in the pressure medium supply groove and a further pressure medium supply for receiving the locking element by the is now interrupted at the local lock flat side surface of the wheel hub of the impeller.
  • the device designed according to the invention for changing the control times of gas exchange valves of an internal combustion engine in particular a rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft relative to a crankshaft, thus has the advantage over the devices known from the prior art that the locking element ent for the mechanical coupling of the impeller to the drive wheel outside the base position of the impeller by the arrangement of a simple local lock in the pressure medium feed groove for its reception in the side wall of the drive wheel is no longer in pressure medium connection with the corresponding pressure-loaded pressure chamber of the device.
  • FIG. 1 shows a cross section through a device designed according to the invention for changing the control times of gas exchange valves of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows the section A-A according to FIG. 1 through the device designed according to the invention with the impeller pivoted in the base position;
  • FIG. 3 is an enlarged view of section DD of Figure 2;
  • FIG. 4 shows the section AA according to FIG. 1 through the device designed according to the invention with the impeller pivoted out of the base position by approximately 5 °;
  • Figure 5 is an enlarged view of section E-E of Figure 4.
  • FIG. 6 shows a plan view of the inner surface of the side wall of the drive wheel facing away from the camshaft of the device designed according to the invention
  • FIG. 7 shows a plan view of the side surface of the wheel hub of the impeller facing away from the camshaft of the device designed according to the invention.
  • FIG. 1 clearly shows a device 1 for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine, which is designed as a rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft, not shown, in relation to a crankshaft of an internal combustion engine, also not shown.
  • This device 1 is fastened to the drive-side end of the camshaft mounted in the cylinder head of the internal combustion engine, which is also not shown, and is in principle designed as a hydraulic actuator which is controlled as a function of various operating parameters of the internal combustion engine by the hydraulic valve designated by 22 in FIG.
  • the device 1 essentially consists of a drive wheel 2 which is in drive connection with the crankshaft and an impeller 3 which is connected in a rotationally fixed manner to the camshaft, the impeller 3 being pivotable in the drive wheel 2 is stored and is in power transmission connection with this.
  • the drive wheel 2 has a cavity formed by a hollow cylindrical peripheral wall 4 and two side walls 5, 6, in which five evenly circumferentially distributed hydraulic working spaces 9 are formed by five radial boundary walls 7 and 8 directed towards the longitudinal center axis of the device 1.
  • the impeller 3 accordingly has on the circumference of its wheel hub 10 five evenly circumferentially distributed vanes 11, each extending into a working space 9 of the drive wheel 2, which subdivide the working spaces 9 into an A-pressure chamber 12 and a B-pressure chamber 13, which optionally or simultaneous pressurization with a hydraulic pressure medium cause a pivoting movement or fixation of the impeller 3 relative to the drive wheel 2 and thus a rotation angle adjustment or a hydraulic clamping of the camshaft relative to the crankshaft.
  • the device 1 for avoiding a rattling of the impeller 3 resulting from the alternating torques of the camshaft has a separate locking element 14 with which the impeller 3 in a pressure drop when the pressure falls below a pressure required for adjustment preferred base position within its adjustment range with the drive wheel 2 can be mechanically coupled.
  • This locking element 14 which is designed as a sleeve-like cylindrical pin, is arranged in a through axial bore 15 in the wheel hub 10 of the impeller 3 and by a spring element 16 designed as a compression coil spring, which is located on the one hand on the rear side of the locking element 14 and on the other hand on a counter-holder also inserted into the axial bore 15 17 supports, in a locking position indicated in Figure 1 within a receptacle 19 in the side facing away from the camshaft 5 of the drive wheel 2 displaceable.
  • the receptacle 19 is, as can be seen in FIGS.
  • the device 1 additionally has a clearly shown in FIG. 6 within the pressure medium supply groove 18 incorporated into the inner surface of the side wall 5 of the drive wheel 2 local lock 20 is arranged, the receptacle 19 of the locking element 14 and its pressure medium supply groove 18 being produced by stamping into the inner surface of the side wall and the local lock 20 being designed as a web of material remaining during stamping.
  • FIG. 5 clearly shows that the local lock 20 within the pressure medium supply groove 18 with the impeller 3 pivoted out of the basic position permanently interrupts the pressure medium supply for receiving 19 the locking element 14 and the pressure medium pressure therefore has no negative effects on the locking element 14 can exercise.
  • FIG. 7 Bypass 21 shown is arranged, with which a bridging of the local lock 20 and thus a pressure medium supply for receiving 19 of the locking element 14 is possible only when the impeller 3 is pivoted into the base position.
  • This bypass 21 for the local lock 20 is clearly shown in FIG.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, welche aus einem mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad (2) und aus einem drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Flügelrad (3) besteht. Das Antriebsrad (2) weist eine durch eine Umfangswand (4) und zwei Seitenwände gebildeten Hohlraum auf, in dem durch mindestens zwei radiale Begrenzungswände (7, 8) mindestens ein hydraulischer Arbeitsraum (9) gebildet wird, der durch mindestens einen Flügel (11) am Flügelrad (3) in eine A-Druckkammer (12) und eine B-Druckkammer (13) unterteilt wird. Das Flügelrad (3) ist mit dem Antriebsrad (2) durch ein Verriegelungselement (14) mechanisch koppelbar, welches in eine Verriegelungsstellung innerhalb einer Aufnahme (19) in der Seitenwand (5) des Antriebsrades (2) verschiebbar ist. Die Aufnahme (19) ist über eine in die Seitenwand (5) eingearbeitete Druckmittel-Zuführnut (18) mit einer A-Druckkammer (12) hydraulisch verbunden, so dass bei Druckbeaufschlagung dieser A-Druckkammer (12) das Verriegelungselement (14) hydraulisch in eine Entriegelungsstellung innerhalb der Radnabe (10) des Flügelrades (3) bewegbar ist. Erfindungsgemäß ist innerhalb der in die Seitenwand (5) eingearbeiteten Druckmittel-Zuführnut (18) eine örtliche Sperre (20) angeordnet, welche nur bei in Basisposition verschwenktem Flügelrad (3) durch einen in die Radnabe (10) des Flügelrades (3) eingearbeiteten Bypass (21) überbrückbar ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Rotationskolben-Versteileinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1, und sie ist insbesondere vorteilhaft an einer Ro- tationskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle realisierbar. Hintergrund der Erfindung
Aus der DE 101 50 856 A1 ist eine gattungsbildende Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine bekannt, die am antriebsseitigen Ende einer im Zylinderkopf einer Brennkraftma- schine gelagerten Nockenwelle befestigt und im Prinzip als in Abhängigkeit verschiedener Betriebsparameter der Brennkraftmaschine steuerbarer hydraulischer Stellantrieb ausgebildet ist. Diese Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad und aus einem drehfest mit der Nockenwelle der Brenn- kraftmaschine verbundenen Flügelrad, welche miteinander in Kraftübertragungsverbindung stehen und das Drehmoment der Kurbelwelle auf die Nockenwelle der Brennkraftmaschine übertragen. Das Antriebsrad weist dabei einen durch eine hohlzylindrische Umfangswand und zwei Seitenwände gebil- deten Hohlraum auf, in dem durch fünf sich zur Längsmittelachse der Vorrichtung erstreckende radiale Begrenzungswände fünf hydraulische Arbeitsräume gebildet werden. Das Flügelrad weist dementsprechend am Umfang seiner Radnabe fünf sich radial in die Arbeitsräume erstreckende Flügel auf, welche die Arbeitsräume in jeweils eine A-Druckkammer und eine B-Druckkammer unterteilen, die bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel eine Schwenkbewegung oder Fixierung des Flügelrades gegenüber dem Antriebsrad und damit der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle bewirken. Darüber hinaus ist das Flügelrad bei Unter- schreitung eines zur Verstellung erforderlichen Druckmitteldrucks, wie beispielsweise beim Abschalten der Brennkraftmaschine, durch ein gesondertes Verriegelungselement in einer bevorzugten Basisposition innerhalb seines Verstellbereiches mit dem Antriebsrad mechanisch koppelbar, um insbesondere beim Neustart der Brennkraftmaschine bis zum Aufbau des erforderlichen Druckmitteldrucks ein aus den Wechselmomenten der Nockenwelle resultierendes Anschlagklappern des Flügelrades an den Begrenzungswänden des Antriebsrades zu vermeiden. Dieses, als hülsenartiger Zylinderstift ausgebildete Verriegelungselement ist in einer durchgehenden Axialbohrung in der Radnabe des Flügelrades angeordnet und durch ein als Druckschraubenfeder aus- gebildetes Federelement, welches sich einerseits an der Rückseite des Verriegelungselementes und andererseits an einem ebenfalls in die Axialbohrung eingesetzten Gegenhalter abstützt, in eine Verriegelungsstellung innerhalb einer Aufnahme in der Nockenwelle abgewandten Seitenwand des Antriebsrades verschiebbar. Die Aufnahme des Verriegelungselementes ist dabei über eine in die Innenfläche der Nockenwelle abgewandten Seitenwand eingearbeitete Druckmittel-Zuführnut mit einer der A-Druckkammern der Vorrichtung verbunden, so dass bei Druckbeaufschlagung der A-Druckkammern das Verriegelungselement hydraulisch in eine Entriegelungsstellung innerhalb der Axialbohrung in der Radnabe des Flügelrades bewegbar ist.
Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist es jedoch, dass das Verriegelungselement zur mechanischen Kopplung des Flügelrades mit dem Antriebsrad in seiner Entriegelungsstellung auch außerhalb der Basisposition des Flü- gelrades über die Druckmittel-Zuführnut zu seiner Aufnahme in der Seitenwand des Antriebsrades ständig in Druckmittelverbindung mit der entsprechenden A- Druckkammer der Vorrichtung steht, so dass bei Druckbeaufschlagung der A- Druckkammem permanent der anliegende Druckmitteldruck sowie die dabei auftretenden Druckspitzen des Druckmittels auch auf das Verriegelungselement bzw. auf den gesamten Verriegelungsmechanismus wirken. Da das dmckbeaufschlagte Verriegelungselement sich dabei an seinem in der Axialbohrung der Radnabe angeordneten Gegenhalter abstützt und der zumeist aus Kunststoff bestehende Gegenhalter sich seinerseits an der die Axialbohrung verschließenden nockenwellenzugewandten Seitenwand des Antriebsrades abstützt, führt der permanent auf das Verriegelungselement wirkende Druckmitteldruck durch die ständige Relatiwerdrehung zwischen dem Flügelrad und dem Antriebsrad somit zu einem erhöhten Verschleiß am Gegenhalter und an der Seitenwand des Antriebsrades. Dieser Verschleiß beeinträchtigt jedoch in nachteiliger Weise die Funktion des Verriegelungsmechanismus und kann über die Lebensdauer der Vorrichtung bis hin zum Ausfall der Funktion führen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Rotationskolben-Versteileinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle, zu konzipieren, bei welcher dies aus der ständigen Druckmittelverbindung des Verriegelungselementes mit einer der Druckkammern der Vorrichtung bzw. die aus der permanenten Druckbeaufschlagung des Verriegelungselementes resultierenden nachteiligen Wirkungen auf den gesamten Verriegelungsmechanismus in einfacher Weise vermieden werden. Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass innerhalb der in die Innenfläche der jeweiligen Seitenwand des Antriebsrades eingearbeiteten Druckmittel- Zuführnut eine örtliche Sperre angeordnet ist, durch welche die Druckmittelzuführung zur Aufnahme des Verriegelungselementes bei aus der Basisposition verschwenktem Flügelrad permanent unterbrochen ist. Um jedoch weiterhin eine hydraulische Entriegelung des Verriegelungselementes zu ermöglichen, ist dabei in der der Druckmittel-Zuführnut gegenüberliegenden Seitenfläche der Radnabe des Flügelrades zusätzlich ein Bypass derart angeordnet, dass nur bei in Basisposition verschwenkten Flügelrad eine Überbrückung der örtlichen Sperre und eine Druckmittelzuführung zur Aufnahme des Verriegelungselementes möglich ist.
Das Verriegelungselement ist dabei in an sich bekannter Weise als hülsenartiger Zylinderstift ausgebildet, der in einer durchgehenden Axialbohrung in der Radnabe des Flügelrades angeordnet ist und durch ein als Druckschraubenfeder ausgebildetes Federelement, welches sich einerseits an der Rückseite des Verriegelungselementes und andererseits an einem ebenfalls in die Axialbohrung eingesetzten Gegenhalter abstützt, in seine Verriegelungsstellung in der Aufnahme in einer der Seitenwände des Antriebsrades verschiebbar ist.
Die Aufnahme des Verriegelungselementes ist dementsprechend in ebenfalls bekannter Weise als örtliche Vertiefung in der Innenfläche der dem Verriegelungselement gegenüberliegenden Seitenwand ausgebildet, die eine bevorzugt viereckförmige und um eine definiertes Spiel größer als die Querschnittsfläche des Verriegelungselementes ausgebildete Kontur aufweist und in welche die bevorzugt einen bogenförmigen Verlauf aufweisende Druckmittel-Zuführnut mündet.
In zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung sind die derart ausgebildete Aufnahme des Verriegelungselementes und deren Druckmittel-Zuführnut dabei bevorzugt in der Innenfläche der Nocken- wellen abgewandten Seitenwand angeordnet und spanlos durch Einprägen in diese Seitenwand hergestellt, wobei die örtliche Sperre in der Druckmittel-Zufuhrnut bevorzugt als beim Einprägen verbleibender Materialsteg ausgebildet ist. Bei entsprechend entgegengesetzter Anordnung des Verriegelungselemen- tes in der Axialbohrung in der Radnabe des Flügelrades ist es jedoch auch möglich, die Aufnahme des Verriegelungselementes und deren Druckmittel-Zufuhrnut in der Nockenwellen zugewandten Seitenwand des Antriebsrades anzuordnen. Alternativ zum Einprägen ist es auch möglich, die Aufnahme des Verriegelungselementes und deren Druckmittel-Zufuhrnut durch Einfräsen in die entsprechende Seitenwand des Antriebsrades herzustellen und dabei die örtliche Sperre in der Druckmittel-Zuführnut ebenfalls als verbleibenden Materialsteg auszubilden. Darüber hinaus kann es auch insbesondere bei der Nachrüstung nicht erfindungsgemäß ausgebildeter Vorrichtungen von Vorteil sein, die örtliche Sperre durch nachträgliches Einsetzen eines entsprechenden Passstiftes in eine Bohrung innerhalb der in üblicherweise durchgehend ausgebildeten Druckmittel-Zuführnut zu bilden.
Entsprechend der bevorzugten Anordnung der Aufnahme des Verriegelungs- elementes in der nockenwellenabgewandten Seitenwand des Antriebsrades wird es schließlich als weitere zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung noch vorgeschlagen, den Bypass für die örtliche Sperre in der Druckmittel-Zuführnut ebenfalls in der nockenwellenabgewandten Seitenfläche der Radnabe des Flügelrades anzuordnen und als lang- lochartige Vertiefung auszubilden. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, diese langlochartige Vertiefung bei der üblicherweise pulvermetallurgischen Herstellung der Radnabe des Flügelrades werkzeugfallend in die entsprechende Seitenfläche der Radnabe miteinzuformen, das heißt, die Pressform für die Radnabe des Flügelrades derart auszubilden, dass keinerlei Nacharbeiten an der den Bypass bildenden Vertiefung mehr notwendig sind. Auch hierbei ist es natürlich insbesondere bei der Verwendung anderer geeigneter Werkstoffe für die Radnabe des Flügelrades oder auch bei der Nachrüstung nicht erfindungsgemäß ausgebildeter Vorrichtungen möglich, die den Bypass bildende langlochartige Vertiefung nachträglich durch spanende Ferti- gungsverfahren, wie zum Beispiel Fräsen, in die entsprechende Seitenfläche der Radnabe des Flügelrades einzuarbeiten. Zur Vermeidung zusätzlicher Drosselstellen für das Druckmittel ist es bei der Dimensionierung des Bypasses darüber hinaus von Vorteil, wenn dieser mindestens doppelt so lang wie die Breite des die örtliche Sperre bildenden Materialsteges in der Druckmittel- Zuführnut ausgebildet ist, während dessen Breite und Tiefe etwa die gleiche Breite und Tiefe wie die Druckmittel-Zuführnut in der Seitenwand des Antriebsrades aufweisen.
Mit einem derart ausgebildeten Bypass in der Seitenfläche der Radnabe des Flügelrades ist es somit möglich, die örtliche Sperre in der Druckmittel-Zufuhrnut zur Aufnahme des Verriegelungselementes in der Seitenwand des Antriebsrades zu überbrücken, wenn das Flügelrad der Vorrichtung, wie bei- spielsweise beim Abschalten der Brennkraftmaschine, in seine Basisposition verschwenkt und das Verriegelungselement der Vorrichtung in dieser Position in seine Aufnahme in der Seitenwand des Antriebsrades verschoben wurde. Bei Druckbeaufschlagung derjenigen Druckkammern der Vorrichtung, von denen eine auch mit der Druckmittel-Zuführnut zur Aufnahme des Verriegelungs- elementes verbunden ist, wie beispielsweise beim Neustart der Brennkraftmaschine, gelangt das hydraulische Druckmittel somit zunächst bis zur örtlichen Sperre in der Druckmittel-Zuführnut, fließt danach innerhalb des Bypasses in der Radnabe des Flügelrades über die örtliche Sperre hinweg in die Aufnahme des Verriegelungselementes und verschiebt dann das Verriegelungselement in seine Entriegelungsstellung innerhalb der Axialbohrung in der Radnabe des Flügelrades. Das nunmehr entriegelte Flügelrad schwenkt dann durch die weitere Druckbeaufschlagung der Druckkammern aus seiner Basisposition heraus, so dass sich auch der Bypass in dessen Radnabe aus seiner Überbrückungs- stellung zur örtlichen Sperre in der Druckmittel-Zuführnut wegbewegt und eine weitere Druckmittelzuführung zur Aufnahme des Verriegelungselementes durch die nunmehr an der örtlichen Sperre anliegende ebene Seitenfläche der Radnabe des Flügelrades unterbrochen wird.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Verändern der Steuerzei- ten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Rotati- onskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle, weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen den Vorteil auf, dass das Verriegelungsele- ent zur mechanischen Kopplung des Flügelrades mit dem Antriebsrad außerhalb der Basisposition des Flügelrades durch die Anordnung einer einfachen örtlichen Sperre in der Druckmittel-Zuführnut zu dessen Aufnahme in der Seitenwand des Antriebsrades nicht mehr in Druckmittelverbindung mit der ent- sprechend druckbeaufschlagten Druckkammer der Vorrichtung steht. Durch eine solche örtliche Sperre ist es somit in jeder Stellung des Flügelrades außerhalb seiner Basisposition ausgeschlossen, dass bei Druckbeaufschlagung der mit der Druckmittel-Zuführnut verbundenen Druckkammer weder der normal anliegende Druck des hydraulischen Druckmittels noch dessen Druckspit- zen auf den Verriegelungsmechanismus eine negative Wirkung ausüben. Insbesondere der Gegenhalter des Verriegelungselementes und die den Gegenhalter abstützende Seitenwand des Antriebsrades unterliegen dadurch keinem erhöhten Verschleiß mehr, so dass deren Funktion über die Lebensdauer der Vorrichtung sicher gewährleistet ist. Gleichzeitig ist es durch den in der Rad- nabe des Flügelrades angeordneten Bypass nach wie vor möglich, dass das Verriegelungselement bei in Basisposition verschwenktem Flügelrad in an sich bekannter Weise hydraulisch in seine Entriegelungsstellung in der Radnabe des Flügelrades verschoben werden kann. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wir nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und ist in den zugehörigen Zeichnungen schematisch dargestellt. Dabei zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine; Figur 2 den Schnitt A-A nach Figur 1 durch die erfindungsgemäß aus- gebildete Vorrichtung bei in Basisposition verschwenktem Flügelrad;
Figur 3 eine vergrößerte Darstellung des Schnittes D-D nach Figur 2; Figur 4 den Schnitt A-A nach Figur 1 durch die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung bei um ca. 5° aus der Basisposition heraus verschwenktem Flügelrad;
Figur 5 eine vergrößerte Darstellung des Schnittes E-E nach Figur 4;
Figur 6 eine Draufsicht auf die Innenfläche der nockenwellenabgewandten Seitenwand des Antriebsrades der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung;
Figur 7 eine Draufsicht auf die nockenwellenabgewandte Seitenfläche der Radnabe des Flügelrades der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus Figur 1 geht deutlich eine Vorrichtung 1 zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine hervor, die als Rotations- kolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer nicht dargestellten Nockenwelle gegenüber einer ebenfalls nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Diese Vorrichtung 1 ist am antriebsseitigen Ende der im ebenfalls nicht dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle befestigt und im Prinzip als hydraulischer Stellantrieb ausgebildet, der in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine durch das in Figur 1 mit 22 bezeichnete Hydraulikventil gesteuert wird.
Des weiteren ist in den Figuren 1 , 2 und 4 zu sehen, dass die Vorrichtung 1 im Wesentlichen aus einem mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad 2 und aus einem drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Flügelrad 3 besteht, wobei das Flügelrad 3 im Antriebsrad 2 schwenkbar gelagert ist und mit diesem in Kraftübertragungsverbindung steht. Das Antriebsrad 2 weist dabei einen durch eine hohlzylindrische Umfangswand 4 und zwei Seitenwände 5, 6 gebildeten Hohlraum auf, in dem durch fünf zur Längsmittelachse der Vorrichtung 1 gerichtete radiale Begrenzungswände 7 und 8 fünf gleichmäßig umfangsverteilte hydraulische Arbeitsräume 9 gebildet werden. Das Flügelrad 3 weist dementsprechend am Umfang seiner Radnabe 10 fünf gleichmäßig umfangsverteilte und sich jeweils in einen Arbeitsraum 9 des Antriebsrades 2 erstreckende Flügel 11 auf, welche die Arbeitsräume 9 in jeweils eine A-Druckkammer 12 und eine B-Druckkammer 13 unterteilen, die bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel eine Schwenkbewegung oder Fixierung des Flügelrades 3 gegenüber dem Antriebsrad 2 und damit eine Drehwinkelverstellung oder eine hydraulische Einspannung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle bewirken.
Ebenfalls aus Figur 1 ist ersichtlich, dass die Vorrichtung 1 zur Vermeidung eines aus den Wechselmomenten der Nockenwelle resultierenden Anschlag- klapperns des Flügelrades 3 beim Start der Brennkraftmaschine ein gesondertes Verriegelungselement 14 aufweist, mit dem das Flügelrad 3 bei Unterschreitung eines zur Verstellung erforderlichen Druckmitteldrucks in einer bevorzugten Basisposition innerhalb seines Verstellbereiches mit dem Antriebs- rad 2 mechanisch koppelbar ist. Dieses, als hülsenartiger Zylinderstift ausgebildete Verriegelungselement 14 ist einer durchgehenden Axialbohrung 15 in der Radnabe 10 des Flügelrades 3 angeordnet und durch ein als Druckschraubenfeder ausgebildetes Federelement 16, welches sich einerseits an der Rückseite des Verriegelungselementes 14 und andererseits an einem ebenfalls in die Axialbohrung 15 eingesetzten Gegenhalter 17 abstützt, in eine in Figur 1 angedeutete Verriegelungsstellung innerhalb einer Aufnahme 19 in der nockenwellenabgewandten Seitenwand 5 des Antriebsrades 2 verschiebbar. Die Aufnahme 19 ist dabei, wie den Figuren 2, 4 und 6 entnehmbar ist, über eine in die Innenfläche der nockenwellenabgewandten Seitenwand 5 des Antriebsra- des 2 eingearbeitete, kreisbogenförmige Druckmittel-Zuführnut 18 mit einer der A-Druckkammern 12 der Vorrichtung 1 verbunden, so dass bei Druckbeaufschlagung der A-Druckkammern 12 das Verriegelungselement 14 in eine Ent- riegelungsstellung innerhalb der Axialbohrung 15 in der Radnabe 10 des Flügelrades 3 bewegbar ist.
Damit das Verriegelungselement 14 bei Druckbeaufschlagung der A-Druckkam- mern 12 nicht permanent dem anliegenden Druckmitteldruck ausgesetzt ist, ist bei der Vorrichtung 1 erfindungsgemäß innerhalb der in die Innenfläche der Seitenwand 5 des Antriebsrades 2 eingearbeiteten Druckmittel-Zuführnut 18 zusätzlich eine in Figur 6 deutlich dargestellte örtliche Sperre 20 angeordnet, wobei die Aufnahme 19 des Verriegelungselementes 14 und deren Druckmittel-Zuführnut 18 durch Einprägen in die Innenfläche der Seitenwand hergestellt sind und die örtliche Sperre 20 als beim Einprägen verbleibender Materialsteg ausgebildet ist. In Figur 5 ist dabei anschaulich dargestellt, dass durch die örtliche Sperre 20 innerhalb der Druckmittel-Zuführnut 18 bei aus der Basisposition herausgeschwenktem Flügelrad 3 die Druckmittelzuführung zur Aufnahme 19 des Verriegelungselemen- tes 14 permanent unterbrochen ist und der Druckmitteldruck somit keinerlei negative Wirkungen auf das Verriegelungselement 14 ausüben kann. Um jedoch in der in Figur 3 dargestellten Basisposition des Flügelrades 3 nach wie vor eine hydraulische Entriegelung des in dieser Position verriegelten Verriegelungselementes 14 zu ermöglichen, ist in der der Druckmittel-Zuführnut 18 gegenüberliegenden Sei- tenfläche der Radnabe 10 des Flügelrades 3 ein in Figur 7 abgebildeter Bypass 21 angeordnet, mit dem nur bei in Basisposition verschwenktem Flügelrad 3 eine Ü- berbrückung der örtlichen Sperre 20 und somit eine Druckmittelzuführung zur Aufnahme 19 des Verriegelungselementes 14 möglich ist. Dieser Bypass 21 für die örtliche Sperre 20 ist in Figur 7 deutlich sichtbar als langlochartige Vertiefung in der Radnabe 10 des Flügelrades 3 ausgebildet, die bei der pulvermetallurgischen Herstellung der Radnabe 10 des Flügelrades 3 werkzeugfallend miteingeformt wird und welche sich mit dem Verschwenken des Flügelrades 3 aus dessen Basisposition aus ihrer Überbrückungsstellung zur örtlichen Sperre 20 in der Druckmittel- Zuführnut 18 wegbewegt. Bezugszahlenliste
Vorrichtung
Antriebsrad
Flügelrad
Umfangswand
Seitenwand
Seitenwand
Begrenzungswand
Begrenzungswand
Arbeitsraum
Radnabe
Flügel
A-Druckkammer
B-Druckkammer
Verriegelungselement
Axial bohrung
Federelement
Gegenhalter
Druckmittel-Zuführnut
Aufnahme
Sperre
Bypass
Hydraulikventil

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Rotationskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle, mit folgenden Merkmalen:
- die Vorrichtung (1) ist am antriebsseitigen Ende einer im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle befestigt und im Prinzip als in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine steuerbarer hydraulischer Stellantrieb ausgebildet,
" die Vorrichtung (1) besteht im Wesentlichen aus einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehendem Antriebsrad (2) und aus einem drehfest mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenem Flügelrad (3),
■ das Antriebsrad (2) weist einen durch eine hohlzylindrische Umfangswand (4) und zwei Seitenwände (5, 6) gebildeten Hohlraum auf, in dem durch mindestens zwei radiale Begrenzungswände (7, 8) mindestens ein hydraulischer Arbeitsraum (9) gebildet wird,
■ das Flügelrad (3) weist am Umfang seiner Radnabe (10) mindestens einen sich radial in einen Arbeitsraum (9) des Antriebsrades (2) erstreckenden Flügel (11) auf, der diesen in jeweils eine A-Druckkammer (12) und eine B- Druckkammer (13) unterteilt, ■ die Druckkammern (12, 13) bewirken bei wahlweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel eine Schwenkbewegung oder Fixierung des Flügelrades (3) gegenüber dem Antriebsrad (2) und damit der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle, das Flügelrad (3) ist bei Unterschreitung eines zur Verstellung erforderlichen Druckmitteldrucks durch ein gesondertes Verriegelungselement (14) in einer bevorzugten Basisposition innerhalb seines Verstellbereiches mit dem Antriebsrad (2) mechanisch koppelbar, das Verriegelungselement (14) ist in einer Axialbohrung (15) in der Radnabe (10) des Flügelrades (3) angeordnet und durch ein Federelement (16) in eine Verriegelungsstellung innerhalb einer Aufnahme (19) in einer der Seitenwände (5, 6) des Antriebsrades (2) verschiebbar,
■ die Aufnahme (19) des Verriegelungselementes (14) ist über eine in die Innenfläche der jeweiligen Seitenwand (5, 6) des Antriebsrades (2) eingearbeitete Druckmittel-Zuführnut (18) mit zumindest einer Druckkammer (12 oder 13) innerhalb der Vorrichtung (1) hydraulisch verbunden,
■ bei Druckbeaufschlagung der mit der Druckmittel-Zufuhrnut (18) verbundenen Druckkammer (12 oder 13) ist das Verriegelungselement (14) hydraulisch in eine Entriegelungsstellung innerhalb der Axialbohrung (15) in der Radnabe (10) des Flügelrades (3) bewegbar,
dadurch gekennzeichnet, dass
■ innerhalb der in die Innenfläche der jeweiligen Seitenwand (5, 6) des Antriebsrades (2) eingearbeiteten Druckmittel-Zuführnut (18) eine örtliche Sperre (20) angeordnet ist, durch welche die Druckmittelzuführung zur Aufnahme (19) des Verriegelungselementes (14) bei aus der Basisposition verschwenktem Flügelrad (3) permanent unterbrochen ist,
■ wobei in der der Druckmittel-Zuführnut (18) gegenüberliegenden Seiten- fläche der Radnabe (10) des Flügelrades (3) ein Bypass (21) derart angeordnet ist, dass nur bei in Basisposition verschwenktem Flügelrad (3) eine Überbrückung der örtliche Sperre (20) und eine Druckmittelzuführung zur Aufnahme (19) des Verriegelungselementes (14) möglich ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (19) des Verriegelungselementes (14) und deren Druckmittel-Zuführnut (18) bevorzugt in der Innenfläche der nockenwellenabgewandten Seiten- wand (5) des Antriebsrades (2) angeordnet und durch Einprägen hergestellt sind, wobei die örtliche Sperre (20) in der Druckmittel-Zuführnut (18) bevorzugt als beim Einprägen (5) verbleibender Materialsteg ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (21) für die örtliche Sperre (20) in der Druckmittel-Zuführnut (18) bevorzugt in der nockenwellenabgewandten Seitenfläche der Radnabe (10) des Flügelrades (3) angeordnet und als langlochartige Vertiefung ausgebildet ist, die bei der bevorzugt pulvermetallurgischen Herstellung der Radnabe (10) des Flügelrades (3) werkzeugfallend einformbar ist.
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