WO2010043462A1 - Vorrichtung zur variablen einstellung der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur variablen einstellung der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2010043462A1
WO2010043462A1 PCT/EP2009/061944 EP2009061944W WO2010043462A1 WO 2010043462 A1 WO2010043462 A1 WO 2010043462A1 EP 2009061944 W EP2009061944 W EP 2009061944W WO 2010043462 A1 WO2010043462 A1 WO 2010043462A1
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WO
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spring cover
spring
locking element
drive
internal combustion
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Application number
PCT/EP2009/061944
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Döppling
Josef Janitschek
Robert Kergassner
Jürgen Weber
Original Assignee
Schaeffler Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force

Definitions

  • the invention relates to a device for the variable adjustment of the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine with a drive element, an output element and a spring cover, wherein the drive element can be brought into drive connection with a crankshaft of the internal combustion engine, wherein the output element can be brought into driving connection with a camshaft of the internal combustion engine and is arranged pivotably to the drive element, wherein the spring cover radially and axially at least partially overlaps the device and thus at least partially delimits a spring space in which a torsion spring is arranged, wherein the spring cover is formed with at least one positive locking element, wherein the device with at least one counter-form-locking element is formed on an outer circumferential surface and the spring cover is fixed by means of the positive-locking element and the counter-form-locking element to the device.
  • the device In modern internal combustion engines devices for variable adjustment of the timing of gas exchange valves are used to make the phase relation between crankshaft and camshaft in a defined angular range, between a maximum early and a maximum late position variable.
  • the device is integrated in a drive train via which torque from the crankshaft to the Camshaft is transmitted.
  • This drive train can be realized for example as a belt, chain or gear drive.
  • Such a device is known for example from DE 10 2006 039 371 A1.
  • the device comprises an output element which is arranged rotatably to a drive element, wherein the drive element is in drive connection with the crankshaft and the output element is non-rotatably connected to the camshaft.
  • the device is limited by a respective side cover.
  • the output element, the drive element and the two side covers define a plurality of pressure chambers, wherein each of the pressure chambers is divided by a wing into two counteracting pressure chambers.
  • a torsion spring is provided, which is designed as a flat spiral spring.
  • a first end of the torsion spring acts on the output element.
  • the other end of the torsion spring acts on the drive element.
  • the torsion spring is biased so that it exerts a torque on the output element relative to the drive element.
  • the task of the torsion spring can be, on the one hand, a friction torque which acts on the camshaft and urges the driven element in the direction of later control times to compensate.
  • the torsion spring can be provided to urge the output element in insufficient supply of pressure medium of the device in a base position, in which the output element can be mechanically locked to the drive element.
  • the torsion spring is arranged in a spring chamber, which is bounded on the one hand by the side cover and on the other hand by a spring cover.
  • the spring cover engages over the side cover in the radial and axial direction and is formed with a positive locking element.
  • the positive-locking element abuts against the camshaft zugwandten side surface of the side cover of this and thus secures the spring cover against loss.
  • a disadvantage of this embodiment is that the spring cover in the direction of the device has a degree of freedom of movement. During operation of the internal combustion engine, this can strike the torsion spring and thus damage it. In addition, this leads to additional noise emissions and may affect the function of the torsion spring.
  • the invention has for its object to provide a device for variable adjustment of the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine, wherein a torsion spring is received in a spring space which is at least partially limited by a spring cover, the spring cover should not affect the function of the torsion spring , The cost and installation cost of the device should not be increased.
  • the object is achieved in that the positive locking element and the counter-form-locking element are designed such that they secure the spring cover against movement relative to the device both in the mounting direction of the spring cover and against its mounting direction.
  • the device has at least one drive element and at least one output element.
  • the drive element is in the mounted state of the device via a traction drive, such as a belt drive, with the crankshaft in drive connection.
  • the output element is arranged in an angular range pivotally relative to the drive element.
  • the device acts on a camshaft, in which the phase angle of the arranged on this cam is fixed to each other.
  • the camshaft consists of at least two concentrically arranged waves, for example a hollow shaft and an inner shaft arranged therein, and a first group of cams with the hollow shaft and a second group of cams with the inner one Shaft is rotatably connected.
  • the cams act on gas exchange valves of the internal combustion engine.
  • At least one pressure chamber is provided, by the pressurization of which the output element can be pivoted relative to the drive element.
  • one or more pairs of mutually acting pressure chambers are provided. This increases the pressure ratio.
  • a pivoting movement in the direction of rotation of the drive element and counter to the direction of rotation of the drive element can be caused hydraulically.
  • an electromechanical device having a three-shaft gear (for example, a planetary gear). One of the shafts is driven by the crankshaft. A second shaft is drivingly connected to the camshaft.
  • an adjusting device such as an electric motor or a brake, rotational energy supplied or removed from the system.
  • the device may for example have a first side cover which forms an axial end face of the device and limits at least one of the pressure chambers arranged within the device. It can be provided that the first side cover is rotatably connected to the output element or the drive element.
  • the side cover may be integrally formed with the output element or the drive element or manufactured separately and rotatably connected to one of these components.
  • the device comprises a spring element designed as a torsion spring, which cooperates on the one hand with the output element and on the other hand with the drive element. In this case, the spring element is usually under pretension, so that this causes a torque between the output element and the drive element. This torque can compensate, for example, a friction torque acting on the camshaft.
  • This friction torque is caused, for example, by the bearing friction or the friction between the cams and the cam followers.
  • the spring element can serve to urge the driven element, in the event of failure of the drive means (for example pressure medium or electric motor), into an emergency running position relative to the drive element.
  • the drive means for example pressure medium or electric motor
  • the spring can impart a torque between the drive element and the output element over the entire adjustment range of the device or only in areas of the adjustment range, for example between a maximum late position and an emergency or base position, which lies between the maximum end positions of the adjustment.
  • the torsion spring may for example be a cylindrical helical spring, with axially or radially projecting ends, which serve for attachment to the output element and the drive element.
  • a coil spring may be provided.
  • the positive-locking element is formed as a bulge on an inner circumferential surface of the spring cover.
  • the Federde- disgust may for example be cup-shaped, wherein the bulge is formed on the inner wall of the cylindrical portion.
  • the counter-form-locking element is formed as a recess.
  • the counter-form-locking element can, for example, be formed on a cylindrical outer circumferential surface of one of the side covers, the driven element or the drive element.
  • the form-locking element and the counter-form-locking element can be designed circumferentially in the circumferential direction of the device. Due to the rotationally symmetrical design of the form-fitting element and the counter-form-fitting element complex alignment measures in the circumferential direction can be omitted during assembly of the spring cover on the device and incorrect assembly can be avoided.
  • the positive-locking element and the counter-form-locking element may be formed as local deformations of the respective lateral surface. Due to the only locally formed deformations of the spring cover is fixed not only in the axial direction, but also in the circumferential direction relative to the device. placed. During operation of the device, there is no relative movement between the spring cover and the device.
  • the interlocking element in a further development of the invention, it is proposed to form the interlocking element as a lug with a free end, wherein the lug is formed integrally with the lateral surface of the spring cover and the free end of the lug rests against a stop of the device.
  • the form-fitting element is formed as a bead on a lateral surface of the spring cover.
  • the spring cover can be inexpensively manufactured by a non-cutting shaping process, for example by a deep-drawing process, from a sheet metal blank.
  • the interlocking element may for example be formed by partial blanking (in the case of the tab) or rolling (in the case of the bead) during this process.
  • the spring cover encapsulates the torsion spring and prevents damage during assembly and operation of the device. Furthermore, this represents a captive.
  • the positive-locking element and the counter-form-locking element in the designated type, a simple mounting of the spring cover is made possible on the device. This is done by axial joining of the spring cover to the device. There are no additional costs.
  • the interlocking element and the counter-form-fitting element fix the axial position of the spring cover relative to the device.
  • the spring cover is firmly connected to the device, at the same time preventing it from striking during operation or assembly on the torsion spring.
  • the installation is simplified cost-neutral, increases the life of the torsion spring and reduces noise emissions.
  • FIG. 1 shows very schematically an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through an embodiment according to the invention of a device for changing the control times of
  • FIG. 4 shows the detail Z from FIG. 2,
  • FIG. 5 shows a perspective view of a first spring cover
  • Figure 6 is a perspective view of a second spring cover.
  • Crankshaft 2 and the camshafts 6, 7 can provide.
  • Cams 8 of the camshafts 6, 7 actuate one or more inlet gas exchange valves 9 or one or more exhaust gas exchange valves 10. Equally, only one of the camshafts 6, 7 can be provided with a device 11, or only one camshaft 6, 7 can be provided is provided with a device 11.
  • FIGS 2 and 3 show an embodiment of a device 11 according to the invention in longitudinal or in cross section.
  • the device 11 has a drive element 12 and an output element 14.
  • the drive element 12 has a housing 13 and two side covers 15, 16, which are arranged on the axial side surfaces of the housing 13.
  • the output element 14 is designed in the form of an impeller and has a substantially cylindrically designed hub member 17, extend from the outer cylindrical surface in the illustrated embodiment, five wings 18 in the radial direction outwards. Starting from an outer peripheral wall 19 of the housing 13, five projections 20 extend radially inwardly. In the illustrated embodiment, the projections 20 and the wings 18 are integrally formed with the peripheral wall 19 and the hub member 17, respectively.
  • the drive element 12 is arranged by means of radially inner peripheral walls of the projections 20 relative to the output member 14 rotatable thereto.
  • a sprocket 21 is arranged, via which by means of a chain drive, not shown, torque from the crankshaft 2 to the drive member 12 can be transmitted.
  • the output element 14 is connected by means of a central screw, not shown, with a camshaft 6, 7.
  • the central screw passes through a central bore of the output element 14 and is screwed to the camshaft 6, 7.
  • a fastening element 23 (in the illustrated embodiment, a screw) engages through an opening of the second side cover 16, an axial opening 22 and an opening of the first side cover 15. In this case engages a threaded portion of the screw 23 in a threaded portion in the opening of the second side cover 16 is formed.
  • a pressure chamber 24 is formed between each two circumferentially adjacent projections 20.
  • Each of the pressure chambers 24 is circumferentially bounded by opposing, substantially radially extending boundary walls 25 of adjacent projections 20, in the axial direction of the side covers 15, 16, radially inwardly of the hub member 17 and radially outwardly of the peripheral wall 19.
  • In each of the pressure chambers 24 protrudes a wing 18, wherein the wings 18 are formed such that they rest against both the side covers 15, 16, and on the peripheral wall 19.
  • Each vane 18 thus divides the respective pressure chamber 24 into two oppositely acting pressure chambers 26, 27.
  • the output element 14 is rotatably arranged in a defined Winkeibreich to the drive element 12.
  • the angular range is limited in one direction of rotation of the driven element 14 in that the wings 18 come into contact with a corresponding boundary wall 25 (early stop 28) of the pressure chambers 24.
  • the angular range in the other direction of rotation is limited by the fact that the wings 18 come to rest on the other boundary walls 25 of the pressure chambers 24, which serve as a late stop 29.
  • phase position of the drive element 12 to the output element 14 (and thus the phase angle of the camshaft 6, 7 to the crankshaft 2) can be varied.
  • phase position can be kept constant.
  • the device 11 further comprises a torsion spring 31, which is formed in the illustrated embodiment as a spiral spring.
  • the torsion spring 31 is arranged axially offset from the second side cover 16.
  • the outer end 32 of the torsion spring 31 is hook-shaped and engages around a pin 44.
  • the pin 44 is formed in this embodiment as an extension of one of the fasteners 23.
  • pins or form-locking elements which are integrally formed with the second side cover 16.
  • flat coil spring and coil springs can be used as torsion springs 31.
  • the inner end of the torsion spring 31, not shown, includes a second pin, also not shown, which is connected to the output element 14 and engages through a long groove of the second side cover 16 in the axial direction.
  • the torsion spring 31 is under prestress, so that a torque acts on the output element 14 relative to the drive element 12.
  • the torsion spring 31 is arranged axially offset from the second side cover 16 within a spring chamber 34, which is bounded by the second side cover 16 and a spring cover 33.
  • the spring cover 33 is cup-shaped, wherein the inner diameter of the cylindrical outer surface 35 of the outer diameter of an outer circumferential surface 36 of the second seede- 16 is adapted.
  • the spring cover 33 engages over the second side cover 16 in the radial and axial directions.
  • the inner cylindrical lateral surface 35 of the spring cover 33 is provided with a positive-locking element 37 (FIG. 5).
  • the form-locking element 37 is formed as a bead 38 on the cylindrical lateral surface 35 of the spring cover 33, which extends along the entire circumference thereof.
  • the lateral surface 36 of the second side cover 16 has a counter-form-locking element 39 which corresponds to the positive-locking element 37 and, in the illustrated embodiment, is formed as an indentation 40 of the outer lateral surface 36 of the second side cover 16.
  • the assembly of the spring cover 33 is effected by axial joining to the second side cover 16. In this case, the spring cover 33 is positioned axially to the second side cover 16 and pushed in the axial direction on this.
  • the cylindrical lateral surface 35 of the spring cover 33 is elastically expanded in the radial direction until the interlocking element 37 reaches the axial position of the counter-form-locking element 39.
  • the spring force of the cylindrical lateral surface 35 urges the positive-locking element 37 into the counter-form-locking element 39.
  • the counter-form-locking element ment 39 formed such that the positive-locking element 37 completely comes to rest on this.
  • the spring cover 33 is secured by means of this positive connection against relative movement relative to the device 11 both in and against the mounting direction 41 of the spring cover 33.
  • the counter-form-locking element 39 is formed on the housing 13.
  • two or more local form-fitting elements 37 and / or counter-form-fitting elements 39 may also be provided.
  • interlocking elements 37 which are not formed as beads, but on or bulges on the otherwise completely cylindrical lateral surface 35.
  • FIG. 6 shows an alternative embodiment of a spring cover 33.
  • this spring cover 33 is designed with local form-fitting elements 37.
  • the interlocking elements 37 are formed as tabs 42, which are formed from the cylindrical lateral surface 35. These can be produced, for example, by means of a stamping process from the cylindrical jacket surface 35.
  • the tabs 42 are connected on the side facing away from the second side cover 16 side with the cylindrical lateral surface 35 and provided on the second side cover 16 side facing with a free end 43.
  • the positive locking element 37 cooperate in the assembled state of the spring cover 33 with the counter-form-locking elements 39 in such a way that movement of the spring cover 33 relative to the second side cover 16 against the mounting direction 41 is prevented.
  • the free ends 43 of the interlocking elements 37 are applied to one or more axial stops, which prevent movement of the spring cover 33 in the mounting direction 41.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (11) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Antriebselement (12), einem Abtriebselement (14) und einem Federdeckel (33), wobei das Antriebselement (12) in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) bringbar ist, wobei das Abtriebselement (14) in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle (6, 7) der Brennkraftmaschine (1) bringbar ist und schwenkbar zu dem Antriebselement (12) angeordnet ist, wobei der Federdeckel (33) die Vorrichtung (11) radial und übergreift axial zumindest teilweise und somit einen Federraum (34) zumindest teilweise begrenzt, in dem eine Drehfeder (31) angeordnet ist, wobei der Federdeckel (33) mit zumindest einem Formschlusselement (37) ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung (11) mit zumindest einem Gegenformschlusselement (39) an einer äußeren Mantelfläche (36) ausgebildet ist und der Federdeckel (33) mittels des Formschlusselements (37) und des Gegenformschlusselements (39) an der Vorrichtung (11) befestigt ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebselement, einem Abtriebselement und einem Federdeckel, wobei das Antriebselement in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bringbar ist, wobei das Abtriebselement in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine bringbar ist und schwenkbar zu dem Antriebselement angeordnet ist, wobei der Federdeckel die Vorrichtung radial und axial zumindest teilweise übergreift und somit einen Federraum zumindest teilweise begrenzt, in dem eine Drehfeder angeordnet ist, wobei der Federdeckel mit zumindest einem Formschlusselement ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung mit zumindest einem Gegenformschlusselement an einer äußeren Mantelfläche ausgebildet ist und der Federdeckel mittels des Formschlusselements und des Gegenformschlusselements an der Vorrichtung befestigt ist.
Hintergrund der Erfindung
In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenrela- tion zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung in einen Antriebsstrang integriert, über welchen Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2006 039 371 A1 bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein Abtriebselement welches drehbar zu einem Antriebselement angeordnet ist, wobei das Antriebselement in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle steht und das Abtriebselement drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist. In axialer Richtung wird die Vorrichtung durch je einen Seitendeckel begrenzt. Das Abtriebselement, das Antriebselement und die zwei Seitendeckel begrenzen mehrere Druckräume, wobei jeder der Druckräume mittels eines Flügels in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt wird. Durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von den Druckkammern werden die Flügel innerhalb der Druckräume verschoben, wodurch eine gezielte Verdrehung des Abtriebselements zu dem Antriebselement und somit der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt werden kann.
Des Weiteren ist eine Drehfeder vorgesehen, die als flache Spiralfeder ausgebildet ist. Ein erstes Ende der Drehfeder greift an dem Abtriebselement an. Das andere Ende der Drehfeder greift an dem Antriebselement an. Die Drehfeder steht unter Vorspannung, so dass diese ein Drehmoment auf das Abtriebsele- ment relativ zu dem Antriebselement ausübt. Aufgabe der Drehfeder kann zum einen sein, ein Reibmoment, welches auf die Nockenwelle wirkt und das Abtriebselement in Richtung später Steuerzeiten drängt, zu kompensieren. Ebenso kann die Drehfeder vorgesehen sein das Abtriebselement bei ungenügender Druckmittelversorgung der Vorrichtung in eine Basisposition, zu drängen, in der das Abtriebselement mit dem Antriebselement mechanisch verriegelt werden kann.
Die Drehfeder ist in einem Federraum angeordnet, welcher einerseits von dem Seitendeckel und andererseits von einem Federdeckel begrenzt ist. Der Federdeckel übergreift den Seitendeckel in radialer und axialer Richtung und ist mit einem Formschlusselement ausgebildet. Das Formschlusselement liegt an der der Nockenwelle zugwandten Seitenfläche des Seitendeckel an diesem an und sichert so den Federdeckel gegen Verlust. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, dass der Federdeckel in Richtung der Vorrichtung einen Bewegungsfreiheitsgrad aufweist. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine kann dieser an der Drehfeder anschlagen und diese somit schädigen. Zusätzlich führt dies zu zusätzlichen Geräuschemissionen und kann die Funktion der Drehfeder beeinträchtigen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur variablen Ein- Stellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei eine Drehfeder in einem Federraum aufgenommen ist, der zumindest teilweise von einem Federdeckel begrenzt wird, wobei der Federdeckel die Funktion der Drehfeder nicht beeinträchtigen soll. Dabei sollen die Kosten und der Montageaufwand der Vorrichtung nicht erhöht werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Formschlusselement und das Gegenformschlusselement derart ausgebildet sind, dass diese den Federdeckel gegen eine Bewegung relativ zur Vorrichtung sowohl in Montagerichtung des Federdeckels als auch entgegen dessen Montagerichtung sichern.
Die Vorrichtung weist zumindest ein Antriebselement und zumindest ein Abtriebselement auf. Das Antriebselement steht im montierten Zustand der Vorrichtung über einen Zugmitteltrieb, beispielsweise einem Riementrieb, mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung. Das Abtriebselement ist in einem Winkelbereich schwenkbar relativ zu dem Antriebselement angeordnet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung auf eine Nockenwelle wirkt, bei der die Phasenlage der auf dieser angeordneten Nocken zueinander fest ist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Nockenwelle aus mindestens zwei konzen- trisch zueinander angeordneten Wellen besteht, beispielsweise einer Hohlwelle und einer in dieser angeordneten inneren Welle, und eine erste Gruppe von Nocken mit der Hohlwelle und eine zweite Gruppe von Nocken mit der inneren Welle drehfest verbunden ist. Die Nocken wirken auf Gaswechselventile der Brennkraftmaschine.
Innerhalb der Vorrichtung ist zumindest eine Druckkammer vorgesehen, durch deren Druckbeaufschlagung das Abtriebselement relativ zum Antriebselement verschwenkt werden kann. Vorteilhafterweise sind ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkender Druckkammern vorgesehen. Dadurch wird die Druckübersetzung erhöht. Des Weiteren kann eine Schwenkbewegung in Drehrichtung des Antriebselements und entgegen der Drehrichtung des Antriebselements hydraulisch hervorgerufen werden. Ebenso denkbar ist der Einsatz einer elektromechanischen Vorrichtung, die ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe) aufweist. Dabei wird eine der Wellen von der Kurbelwelle angetrieben. Eine zweite Welle steht in Antriebsverbindung mit der Nockenwelle. Über die dritte Welle kann dem System mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise einem Elektromotor oder einer Bremse, Rotationsenergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden.
Die Vorrichtung kann beispielsweise einen ersten Seitendeckel aufweisen, der eine axiale Stirnseite der Vorrichtung bildet und zumindest eine der innerhalb der Vorrichtung angeordneten Druckkammern begrenzt. Dabei kann vorgesehen sein, dass der erste Seitendeckel drehfest mit dem Abtriebselement oder dem Antriebselement verbunden ist. Der Seitendeckel kann einteilig mit dem Abtriebselement oder dem Antriebselement ausgebildet oder separat hergestellt und mit einem dieser Bauteile drehfest verbunden sein. Die Vorrichtung umfasst ein als Drehfeder ausgebildetes Federelement, das einerseits mit dem Abtriebselement und andererseits mit dem Antriebselement zusammenwirkt. Dabei steht das Federelement üblicherweise unter Vorspannung, so dass dieses ein Drehmoment zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement hervorruft. Dieses Drehmoment kann beispielsweise ein Reibmoment, das auf die Nockenwelle wirkt, kompensieren. Dieses Reibmoment wird beispielsweise durch die Lagerreibung oder die Reibung zwischen den Nocken und den Nockenfolgern hervorgerufen. Alternativ oder zusätzlich kann das Federelement dazu dienen, das Abtriebselement, bei Ausfall des Antriebsmittels (beispielsweise Druckmittel oder Elektromotor) in eine Notlaufposition relativ zu dem Antriebselement zu drängen. In diesem Fall kann eine Ver- riegelung vorgesehen sein, die das Abthebselement mechanisch mit dem An- triebselement verbindet, sobald diese Position erreicht ist. Die Feder kann über den gesamten Verstellbereich der Vorrichtung ein Drehmoment zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement vermitteln oder nur in Bereichen des Verstellbereichs, beispielsweise zwischen einer maximalen Spätposition und einer Notlauf- oder Basisposition, die zwischen den maximalen Endlagen des Verstellbereichs liegt.
Die Drehfeder kann beispielsweise eine zylinderförmige Schraubenfeder sein, mit axial oder radial abstehenden Enden, die zur Befestigung an dem Abtriebs- element und dem Antriebselements dienen. Alternativ kann beispielsweise auch eine Spiralfeder vorgesehen sein.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Formschlusselement als Ausbuchtung an einer inneren Mantelfläche des Federdeckels ausgebildet ist. Der Federde- ekel kann beispielsweise topfförmig ausgebildet sein, wobei die Ausbuchtung an der Innenwandung dessen zylindrischen Abschnittes ausgebildet ist.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Gegenformschlusselement als Einbuchtung ausgebildet ist. Das Gegenformschlusselement kann beispiels- weise an einer zylindrischen Außenmantelfläche eines der Seitendeckel, des Abtriebselements oder des Antriebselements ausgebildet sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, das Formschlusselement und das Gegenformschlusselement in Umfangsrichtung der Vorrich- tung umlaufend auszubilden. Durch die rotationssymmetrische Ausbildung des Formschlusselements und des Gegenformschlusselements können aufwändige Ausrichtungsmaßnahmen in Umfangsrichtung während der Montage des Federdeckels an der Vorrichtung entfallen und Fehlmontagen vermieden werden.
Alternativ können das Formschlusselement und das Gegenformschlusselement als lokale Verformungen der jeweiligen Mantelfläche ausgebildet sein. Durch die nur lokal ausgebildeten Verformungen wird der Federdeckel nicht nur in axialer Richtung, sondern auch in Umfangsrichtung relativ zur Vorrichtung fest- gelegt. Während des Betriebs der Vorrichtung tritt keine Relativbewegung zwischen Federdeckel und der Vorrichtung auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen das Formschlussele- ment als Lasche mit einem freien Ende auszubilden, wobei die Lasche einteilig mit der Mantelfläche des Federdeckels ausgebildet ist und das freie Ende der Lasche an einem Anschlag der Vorrichtung anliegt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Formschlusselement als Sicke an einer Mantelfläche des Federdeckels ausgebildet ist. In beiden Fällen kann der Federdeckel kostengüns- tig durch einen spanlosen Formgebungsprozess, beispielsweise durch ein Tiefziehverfahren, aus einem Blechrohling gefertigt werden. Das Formschlusselement kann beispielsweise durch teilweises Ausstanzen (im Fall der Lasche) oder Rollieren (im Fall der Sicke) während dieses Prozesses ausgeformt werden.
Der Federdeckel kapselt die Drehfeder und verhindert Beschädigungen während der Montage und des Betriebs der Vorrichtung. Des Weiteren stellt dieser eine Verliersicherung dar. Durch die Ausbildung des Formschlusselements und des Gegenformschlusselement in der bezeichneten Art, wird eine einfache Montage des Federdeckels an der Vorrichtung ermöglicht. Diese erfolgt durch axiales Fügen des Federdeckels an der Vorrichtung. Dabei fallen keine Zusatzkosten an. Gleichzeitig legen das Formschlusselement und das Gegenformschlusselement die axiale Position des Federdeckels relativ zu der Vorrichtung fest. Der Federdeckel ist fest mit der Vorrichtung verbunden, wobei gleichzeitig verhindert wird, dass dieser im Betrieb oder der Montage an der Drehfeder anschlägt. Somit wird die Montage kostenneutral vereinfacht, die Lebensdauer der Drehfeder erhöht und die Geräuschemissionen verringert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen: Figur 1 nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,
Figur 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungs- form einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von
Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine,
Figur 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung aus Figur 2 entlang der
Linie IM-III1
Figur 4 die Einzelheit Z aus Figur 2,
Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines ersten Federdeckels,
Figur 6 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Federdeckels.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 skizziert, wobei ein auf einer Kurbel- welle 2 sitzender Kolben 3 in einem Zylinder 4 angedeutet ist. Die Kurbelwelle
2 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 5 mit einer Einlassnockenwelle 6 bzw. Auslassnockenwelle 7 in Verbindung, wobei eine erste und eine zweite Vorrichtung 11 für eine Relativdrehung zwischen
Kurbelwelle 2 und den Nockenwellen 6, 7 sorgen können. Nocken 8 der No- ckenwellen 6, 7 betätigen ein oder mehrere Einlassgaswechselventile 9 bzw. ein oder mehrere Auslassgaswechselventile 10. Ebenso kann vorgesehen sein nur eine der Nockenwellen 6, 7 mit einer Vorrichtung 11 auszustatten, oder nur eine Nockenwelle 6, 7 vorzusehen, welche mit einer Vorrichtung 11 versehen ist.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 im Längs- bzw. im Querschnitt. Dabei handelt es sich um eine hydraulisch betätigte Vorrichtung 11. Die Erfindung kann aber auch in Vorrich- tungen 11 mit anderen Wirkprinzipien Anwendung finden. Die Vorrichtung 11 weist ein Antriebselement 12 und ein Abtriebselement 14 auf. Das Antriebselement 12 weist ein Gehäuse 13 und zwei Seitendeckel 15, 16 auf, die an den axialen Seitenflächen des Gehäuses 13 angeordnet sind. Das Abtriebselement 14 ist in Form eines Flügelrades ausgeführt und weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Nabenelement 17 auf, von dessen äußerer zylindrischer Mantelfläche sich in der dargestellten Ausführungsform fünf Flügel 18 in radialer Richtung nach außen erstrecken. Ausgehend von einer äußeren Umfangswand 19 des Gehäuses 13 erstrecken sich fünf Vorsprünge 20 radial nach innen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Vorsprünge 20 und die Flügel 18 einteilig mit der Umfangswand 19 bzw. dem Nabenelement 17 ausgebildet. Das Antriebselement 12 ist mittels radial innen liegender Umfangswände der Vorsprünge 20 relativ zu dem Abtriebselement 14 drehbar zu diesem angeordnet.
An einer äußeren Mantelfläche des Gehäuses 13 ist ein Kettenrad 21 angeordnet, über das mittels eines nicht dargestellten Kettentriebs Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf das Antriebselement 12 übertragen werden kann. Im montierten Zustand ist das Abtriebselement 14 mittels einer nicht dargestellten Zentralschraube mit einer Nockenwelle 6, 7 verbunden. Dazu durchgreift die Zentralschraube eine zentrale Bohrung des Abtriebselements 14 und ist mit der Nockenwelle 6, 7 verschraubt.
Je einer der Seitendeckel 15, 16 ist an einer der axialen Seitenflächen des Gehäuses 13 angeordnet und drehfest an diesem fixiert. Zu diesem Zweck ist in jedem Vorsprung 20 eine Axialöffnung 22 vorgesehen. Des Weiteren sind in den Seitendeckeln 15,16 jeweils fünf Öffnungen vorgesehen, die derart angeordnet sind, dass diese mit den Axialöffnungen 22 fluchten. Jeweils ein Befestigungselement 23 (in der dargestellten Ausführungsform eine Schraube) durchgreift eine Öffnung des zweiten Seitendeckels 16, eine Axialöffnung 22 und eine Öffnung des ersten Seitendeckels 15. Dabei greift ein Gewindeabschnitt der Schraube 23 in einen Gewindeabschnitt ein, der in der Öffnung des zweiten Seitendeckels 16 ausgebildet ist. Innerhalb der Vorrichtung 11 ist zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Vorsprüngen 20 ein Druckraum 24 ausgebildet. Jeder der Druck- räume 24 wird in Umfangsrichtung von gegenüberliegenden, im Wesentlichen radial verlaufenden Begrenzungswänden 25 benachbarter Vorsprünge 20, in axialer Richtung von den Seitendeckeln 15, 16, radial nach innen von dem Nabenelement 17 und radial nach außen von der Umfangswand 19 begrenzt. In jeden der Druckräume 24 ragt ein Flügel 18, wobei die Flügel 18 derart ausgebildet sind, dass diese sowohl an den Seitendeckeln 15, 16, als auch an der Umfangswand 19 anliegen. Jeder Flügel 18 teilt somit den jeweiligen Druckraum 24 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 26, 27.
Das Abtriebselement 14 ist in einem definierten Winkeibreich drehbar zu dem Antriebselement 12 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Drehrichtung des Abtriebselements 14 dadurch begrenzt, dass die Flügel 18 an je einer korrespondierenden Begrenzungswand 25 (Frühanschlag 28) der Druckräume 24 zum Anliegen kommen. Analog wird der Winkelbereich in der anderen Drehrichtung dadurch begrenzt, dass die Flügel 18 an den anderen Begrenzungswänden 25 der Druckräume 24, die als Spätanschlag 29 dienen, zum Anliegen kommen.
Durch Druckbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 26, 27 und Druckentlastung der anderen Gruppe kann die Phasenlage des Antriebselements 12 zum Abtriebselement 14 (und damit die Phasenlage der Nockenwelle 6, 7 zur Kurbelwelle 2) variiert werden. Durch Druckbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 26, 27 kann die Phasenlage konstant gehalten werden.
Die Vorrichtung 11 weist weiterhin eine Drehfeder 31 auf, die in der dargestellten Ausführungsform als Spiralfeder ausgebildet ist. Die Drehfeder 31 ist axial versetzt zu dem zweiten Seitendeckel 16 angeordnet. Das äußere Ende 32 der Drehfeder 31 ist hakenförmig ausgebildet und umgreift einen Stift 44. Der Stift 44 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Verlängerung eines der Befestigungselemente 23 ausgebildet. Ebenso denkbar sind separat zu den Befestigungs- elementen 23 ausgebildete Stifte oder Formschlusselemente, die einteilig mit dem zweiten Seitendeckel 16 ausgebildet sind. Neben der dargestellten, flachen Spiralfeder können auch Schraubenfedern als Drehfedern 31 zum Einsatz kommen. Das nicht dargestellte innere Ende der Drehfeder 31 umfasst einen ebenfalls nicht dargestellten zweiten Stift, der mit dem Abtriebselement 14 verbunden ist und eine Langnut des zweiten Seitendeckels 16 in axialer Richtung durchgreift. Die Drehfeder 31 steht unter Vorspannung, so dass auf das Abtriebselement 14 ein Drehmoment relativ zu dem Antriebselement 12 wirkt. Die Drehfeder 31 ist axial versetzt zu dem zweiten Seitendeckel 16 innerhalb eines Federraums 34 angeordnet, der von dem zweiten Seitendeckel 16 und einem Federdeckels 33 begrenzt ist. Der Federdeckel 33 ist topfförmig ausgebildet, wobei der Innendurchmesser von dessen zylindrischer Mantelfläche 35 dem Außendurchmesser einer äußeren Mantelfläche 36 des zweiten Seitende- ckels 16 angepasst ist. Der Federdeckel 33 übergreift den zweiten Seitendeckel 16 in radialer und axialer Richtung.
Die innere zylindrische Mantelfläche 35 des Federdeckels 33 ist mit einem Formschlusselement 37 versehen (Figur 5). In der dargestellten Ausführungs- form ist das Formschlusselement 37 als Sicke 38 an der zylindrischen Mantelfläche 35 des Federdeckels 33 ausgebildet, welche sich entlang deren gesamten Umfang erstreckt. Die Mantelfläche 36 des zweiten Seitendeckels 16 weist ein zu dem Formschlusselement 37 korrespondierendes Gegenformschluss- element 39 auf, das in der dargestellten Ausführungsform als Einbuchtung 40 der äußeren Mantelfläche 36 des zweiten Seitendeckels 16 ausgebildet ist. Die Montage des Federdeckels 33 erfolgt durch axiales Fügen an dem zweiten Seitendeckel 16. Dabei wird der Federdeckel 33 axial zu dem zweiten Seitendeckel 16 positioniert und in axialer Richtung auf diesen aufgeschoben. Während des Fügeprozesses wird die zylindrische Mantelfläche 35 des Federde- ckels 33 in radialer Richtung elastisch aufgeweitet, bis das Formschlusselement 37 die axiale Position des Gegenformschlusselements 39 erreicht. Die Federkraft der zylindrischen Mantelfläche 35 drängt das Formschlusselement 37 in das Gegenformschlusselement 39. Dabei ist das Gegenformschlussele- ment 39 derart ausgebildet, dass das Formschlusselement 37 vollständig an diesem zur Anlage kommt. Somit ist der Federdeckel 33 mittels dieser formschlüssigen Verbindung gegen Relativbewegungen gegenüber der Vorrichtung 11 sowohl in als auch entgegen der Montagerichtung 41 des Federdeckels 33 gesichert.
Neben der dargestellten Ausführungsform sind beispielsweise auch Ausführungsformen denkbar, in denen das Gegenformschlusselement 39 an dem Gehäuse 13 ausgebildet ist. Neben einem entlang der gesamten Umfangshchtung umlaufenden Formschlusselement 37 bzw. Gegenformschlusselement 39 können auch zwei oder mehrere lokale Formschlusselemente 37 und oder Gegen- formschlusselemente 39 vorgesehen sein. Ebenso denkbar sind Ausbuchtungen an der äußeren Mantelfläche 36 des zweiten Seitendeckels 16 und Sicken 38 an der zylindrischen Mantelfläche 35, die sich radial nach außen erstrecken. Ebenfalls denkbar sind Formschlusselemente 37, die nicht als Sicken, sondern Ein- oder Ausbuchtungen an der ansonsten komplett zylindrischen Mantelfläche 35 ausgebildet sind.
Figur 6 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Federdeckels 33. Im Ge- gensatz zu der in Figur 5 dargestellten ersten Ausführungsform ist dieser Federdeckel 33 mit lokalen Formschlusselementen 37 ausgeführt. Die Formschlusselemente 37 sind als Laschen 42 ausgebildet, die aus der zylindrischen Mantelfläche 35 ausgeformt sind. Diese können beispielsweise mittels eines Stanzprozesses aus der zylindrischen Mantelfläche 35 hergestellt werden. Die Laschen 42 sind auf der dem zweiten Seitendeckel 16 abgewandten Seite mit der zylindrischen Mantelfläche 35 verbunden und auf der dem zweiten Seitendeckel 16 zugewandten Seite mit einem freien Ende 43 versehen. Die Formschlusselement 37 wirken in montiertem Zustand des Federdeckels 33 mit den Gegenformschlusselementen 39 derart zusammen, dass eine Bewegung des Federdeckels 33 relativ zum zweiten Seitendeckel 16 entgegen der Montagerichtung 41 verhindert wird. Die freien Enden 43 der Formschlusselemente 37 liegen an einem oder mehreren Axialanschlägen an, die eine Bewegung des Federdeckels 33 in Montagerichtung 41 verhindern. Bezugszeichen
1 Brennkraftmaschine
2 Kurbelwelle
3 Kolben
4 Zylinder
5 Zugmitteltrieb
6 Einlassnockenwelle
7 Auslassnockenwelle
8 Nocken
9 Einlassgaswechselventil
10 Auslassgaswechselventil
11 Vorrichtung
12 Antriebselement
13 Gehäuse
14 Abtriebselement
15 Seitendeckel
16 Seitendeckel
17 Nabenelement
18 Flügel
19 Umfangswand
20 Vorsprung
21 Kettenrad
22 Axialöffnung
23 Befestigungselement / Schraube
24 Druckraum
25 Begrenzungswand
26 erste Druckkammer
27 zweite Druckkammer
28 Frühanschlag
29 Spätanschlag
31 Drehfeder 32 äußeres Ende
33 Federdeckel
34 Federraum
35 Mantelfläche 36 Mantelfläche
37 Formschlusselement
38 Sicke
39 Gegenformschlusselement
40 Einbuchtung 41 Montagerichtung
42 Lasche
43 freies Ende
44 Stift

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (11 ) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1 ) mit - einem Antriebselement (12), einem Abtriebselement (14) und einem Federdeckel (33),
- wobei das Antriebselement (12) in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1 ) bringbar ist,
- wobei das Abtriebselement (14) in Antriebsverbindung mit einer Nockenwel- Ie (6, 7) der Brennkraftmaschine (1 ) bringbar ist und schwenkbar zu dem
Antriebselement (12) angeordnet ist,
- wobei der Federdeckel (33) die Vorrichtung (1 1 ) radial und übergreift axial zumindest teilweise und somit einen Federraum (34) zumindest teilweise begrenzt, in dem eine Drehfeder (31 ) angeordnet ist, - wobei der Federdeckel (33) mit zumindest einem Formschlusselement (37) ausgebildet ist,
- wobei die Vorrichtung (11 ) mit zumindest einem Gegenformschlusselement (39) an einer äußeren Mantelfläche (36) ausgebildet ist und der Federdeckel (33) mittels des Formschlusselements (37) und des Gegenform- Schlusselements (39) an der Vorrichtung (11 ) befestigt ist,
- dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement (37) und das Gegenformschlusselement (39) derart ausgebildet sind, dass diese den Federdeckel (33) gegen eine Bewegung relativ zur Vorrichtung (11 ) sowohl in Montagerichtung (41 ) des Federdeckels (33) als auch entgegen dessen Montagerichtung (41 ) sichern.
2. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement (37) als Ausbuchtung an einer inneren Mantelfläche (35) des Federdeckels (33) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenformschlusselement (39) als Einbuchtung (40) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement (37) und das Gegenformschlusselement (39) in Um- fangsrichtung der Vorrichtung (11 ) umlaufend ausgebildet sind.
5. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement (37) und das Gegenformschlusselement (39) als lokale Verformungen der jeweiligen Mantelfläche (35, 36) ausgebildet sind.
6. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement (37) als Lasche (42) mit einem freien Ende (43) ausgebildet ist, wobei die Lasche (42) einteilig mit der Mantelfläche (35) des Federdeckels (33) ausgebildet ist und das freie Ende (43) der Lasche (42) an einem Anschlag (44) der Vorrichtung (11 ) anliegt.
7. Vorrichtung (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement (37) als Sicke (38) an einer Mantelfläche (35) des Federdeckels (33) ausgebildet ist.
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