DE10013877A1

DE10013877A1 - Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10013877A1
Application number: DE10013877A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dietz; Andreas Straus
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2001-09-27
Also published as: US6382154B2; US20010027761A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, die aus einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil (6) und aus einem drehfest mit einer Nockenwelle (5) verbundenen nockenwellenfesten Bauteil (7) besteht. Das nockenwellenfeste Bauteil (7) ist gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil (6) hydraulisch verdreh- und fixierbar und bewirkt somit eine Relativverdrehung oder eine hydraulische Einspannung der Nockenwelle (5) gegenüber der Kurbelwelle. Die Zu- und Abführung des hydraulischen Druckmittels zu und von der Vorrichtung (1) erfolgt über einen an deren nockenwellenabgewandter Axialseite (8) angeordneten Druckmitteladapter (9), an dem zusätzlich ein Impulsgeberrad (15) zur Feststellung der Nockenwellenposition gegenüber der Kurbelwellenposition angeordnet ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß weist der Druckmitteladapter (9) an seiner nockenwellenabgewandten Stirnseite (14) einen durchmessererweiterten Anschlußflansch (16) auf, der einerseits zugleich das Impulsgeberrad (15) der Vorrichtung (1) bildet und andererseits zusammen mit einer zwischen dem Druckmitteladapter (9) und dem nockenwellenfesten Bauteil (7) angeordneten, gegenüber dem Druckmitteladapter (9) ebenfalls durchmesservergrößerten Unterlegscheibe (17) als Axiallager der Nockenwelle (5) ausgebildet ist.

Description

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 hydrauli schen Nockenwellen-Verstelleinrichtungen anwendbar.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist gattungsbildend aus der DE 197 45 670 A1 vor bekannt. Diese im wesentlichen als hydraulischer Stellantrieb ausgebildete Vorrichtung ist am antriebsseitigen Ende einer im Zylinderkopf einer Brenn kraftmaschine gelagerten Nockenwelle angeordnet und besteht aus einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil sowie aus einem drehfest mit der Nockenwelle ver bundenen nockenwellenfesten Bauteil. Das nockenwellenfeste Bauteil ist dabei gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil hydraulisch verdreh- und fixierbar und bewirkt somit eine Relativverdrehung oder eine hydraulische Einspannung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle. Die Zu- und Abführung des hy draulischen Druckmittels zu und von der Vorrichtung erfolgt über einen an de ren nockenwellenabgewandter Axialseite angeordneten und am nockenwel lenfesten Bauteil befestigten, zylindrischen Druckmitteladapter, der mehrere in Axial-, in Radial- und in Umfangsrichtung verlaufende Druckmittelleitungen aufweist und in einem Gleitlager am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ge lagert ist, welches mit dem Druckmittelkreislauf verbunden und zugleich als Radiallager der Nockenwelle ausgebildet ist. Zusätzlich ist an der nockenwel lenabgewandten Stirnseite des Druckmitteladapters axial zur Nockenwelle ein Impulsgeberrad befestigt, welches mit einer geeigneten Impulsleseeinrichtung in Wirkverbindung steht und zusammen mit dieser zur Feststellung der Noc kenwellenposition gegenüber der Kurbelwellenposition während des Betriebes der Brennkraftmaschine dient.

Bei dieser bekannten Lösung ist es jedoch von Nachteil, dass die in jedem Fall notwendige axiale Lagerung der mit der Vorrichtung verbundenen Nockenwelle durch ein gesondertes Axiallager an der Nockenwelle gebildet werden muss, so dass eine präzise Bearbeitung der Nockenwelle und somit ein relativ hoher Fertigungs- und Kostenaufwand für deren Herstellung notwendig ist. Darüber hinaus erfordert ein solches Axiallager im Zusammenhang mit dem an der Vor richtung befestigten Impulsgeberrad eine vergrößere axiale Baulänge der Noc kenwelle und damit des gesamten Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine, die jedoch mit den zumeist sehr beengten Platzverhältnissen im Motorraum des Fahrzeuges häufig nicht mehr in Einklang zu bringen ist.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Ver ändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu konzipieren, mit welcher der hohe Fertigungs- und Kostenaufwand für ein Axiallager an der Nockenwelle sowie die für dieses Axiallager und für das an der Vorrichtung befestigte Impulsgeberrad notwendige axiale Baulänge der Nockenwelle auf ein Minimum reduzierbar sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des An spruchs 1 gelöst, nach denen der Druckmitteladapter an seiner nockenwellen abgewandten Stirnseite einen durchmessererweiterten Abschlußflansch auf weist, der einerseits zugleich das Impulsgeberrad der Vorrichtung bildet und andererseits zusammen mit einer zwischen dem Druckmitteladapter und dem nockenwellenfesten Bauteil angeordneten, gegenüber dem Druckmitteladapter ebenfalls durchmesservergrößerten Unterlegscheibe als Axiallager der Noc kenwelle gebildet ist.

Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, den durch die Unterlegscheibe ge bildeten Teil des Axiallagers der Nockenwelle durch einen an der nockenwel lenabgewandten Axialseite des nockenwellenfesten Bauteils angeformten Di stanzring oder durch einen weiteren, an der nockenwellenzugewandten Stirn seite des Druckmitteladapters angeordneten durchmessererweiterten Ab schlußflansch zu bilden.

In zweckmäßiger Ausgestaltung dieser erfindungsgemäß ausgebildeten Vor richtung wird es darüber hinaus noch vorgeschlagen, zusätzlich den Kopf der axialen Befestigungsschraube der Vorrichtung zumindest teilweise in einer Senkbohrung in der nockenwellenabgewandten Stirnseite des Druckmitte ladapters anzuordnen, um die axiale Baulänge der mit der Vorrichtung ausge bildeten Nockenwelle noch weiter zu reduzieren. Als besonders vorteilhaft hatte sich dabei erwiesen, die Befestigungsschraube als Innensechskant schraube auszubilden, deren Kopf einen durchmesservergrößerten Anlage bund aufweist und etwa zur Hälfte seiner axialen Länge in der Senkbohrung des Druckmitteladapters angeordnet ist.

Das durch den Abschlußflansch am Druckmitteladapter gebildete Impulsgeber rad ist bei dieser Lösung im Übrigen als flache Kreisringscheibe ausgebildet, dessen Impulsmarken durch symmetrisch oder unsymmetrisch zueinander an dessen Umfang oder an dessen Axialseite verteilte Einkerbungen oder Boh rungen oder dergleichen gebildet werden und welches mit einer ortsfest an der Brennkraftmaschine sowie axial zu diesem angeordneten Impulsleseeinrich tung in Wirkverbindung steht.

Möglich ist es jedoch auch, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 2 zu lösen, nach denen das an der nockenwellenabgewandten Stirnseite des Druckmitteladapters befestigte Impulsgeberrad der Vorrichtung einen größeren Durchmesser als der Druckmitteladapter aufweist und zusammen mit einer zwi schen diesem und dem nockenwellenfesten Bauteil angeordneten, gegenüber dem Druckmitteladapter ebenfalls durchmesservergrößerten Unterlegscheibe zugleich als Axiallager der Nockenwelle ausgebildet ist.

Auch bei dieser Lösung ist es alternativ dazu möglich, den durch die Unterleg scheibe gebildeten Teil des Axiallagers der Nockenwelle durch einen an der nockenwellenabgewandten Axialseite des nockenwellenfesten Bauteils ange formten Distanzring oder durch einen an der nockenwellenzugewandten Stirn seite des Druckmitteladapters angeordneten durchmessererweiterten Ab schlußflansch wie bei der oben beschriebenen Lösung zu bilden.

Als zweckmäßige Ausgestaltung dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es zudem noch vorgeschlagen, das Impulsgeberrad bevorzugt als topfförmiges Blechformteil auszubilden, welches durch eine zusätzliche Mutter auf dem Kopf der axialen Befestigungsschraube der Vorrichtung gesondert befestigt ist und diese Mutter radial umschließt. Diese gesonderte Befestigung des Impulsge berrades an der Vorrichtung hat sich besonders vorteilhaft hinsichtlich seiner damit möglichen separaten Justierbarkeit bei der Montage der Vorrichtung an der Nockenwelle der Brennkraftmaschine erwiesen, da somit bei zunächst nur leicht angezogener Befestigungsschraube zuerst die erforderliche Startposition des nockenwellenfesten Bauteils bzw. der Nockenwelle zum kurbelwellenfesten Bauteil bzw. der Kurbelwelle eingestellt werden kann und anschließend bei fest angezogener Befestigungsschraube das Impulsgeberrad entsprechend geson dert justiert werden kann. Denkbar wäre es jedoch auch, das Impulsgeberrad mit der axialen Befestigungsschraube der Vorrichtung am Druckmitteladapter zu befestigen und die Justierung des nockenwellenfesten Bauteils gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil der Vorrichtung sowie die Justierung des Im pulsgeberrades gleichzeitig auszuführen. Ebenso ist es auch bei dieser erfin dungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung möglich, das Impulsgeberrad als fla che Kreisringscheibe auszubilden und/oder den Kopf der axialen Befestigungs schraube zumindest teilweise in einer Senkbohrung des Druckmitteladapters anzuordnen, um die axiale Baulänge der mit der Vorrichtung ausgebildeten Nockenwelle zu reduzieren.

Das bei dieser Vorrichtung als Teil des Axiallagers der Nockenwelle ausgebil dete und bevorzugt topfförmige Impulsgeberrad, welches in gleicher Anord nung und Wirkung auch speichenradähnlich mit umfangsseitig abgewinkelten Speichenenden ausgebildet sein kann, weist im Übrigen auch hier an dessen Umfang symmetrisch oder unsymmetrisch verteilte, als Einkerbungen, Bohrun gen oder dergleichen ausgebildete Impulsmarken auf und steht in diesem Fall mit einer ortsfest an der Brennkraftmaschine sowie radial zu diesem angeord neten Impulsleseeinrichtung in Wirkverbindung.

Die beiden erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtungen weisen somit ge genüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung den Vorteil auf, dass durch die Integration des Axiallagers der Nockenwelle bzw. des Axiallagers der Nockenwelle und des Impulsgeberrades der Vorrichtung in die vorhandenen Bauteile der Vorrichtung die Bildung eines gesonderten Axialla gers an der Nockenwelle entfallen kann. Dadurch reduziert sich in vorteilhafter Weise der Fertigungs- und Kostenaufwand einer mit solchen Vorrichtung aus gebildeten Nockenwelle erheblich. Gleichzeitig wird die axiale Baulänge der mit diesen Vorrichtungen ausgebildeten Nockenwellen derart verringert, dass die erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch an Brennkraftmaschinen mit sehr be engten Platzverhältnissen im Motorraum des Fahrzeuges einsetzbar sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei:

Fig. 1 die Draufsicht auf eine erste erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung, die an einer im Zylinderkopf einer Brennkraftma schine gelagerten Nockenwelle befestigt ist;

Fig. 2 die Draufsicht auf eine zweite erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung, die an einer im Zylinderkopf einer Brennkraftma schine gelagerten Nockenwelle befestigt ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus den Fig. 1 und 2 geht jeweils die schematische Darstellung einer Vor richtung 1 zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine hervor, die mittels einer axialen Befestigungsschraube 2 am antriebsseitigen Ende 3 einer im Zylinderkopf 4 der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle 5 befestigt und im wesentlichen als hydraulischer Stellantrieb ausgebildet ist. Des Weiteren ist in den Fig. 1 und 2 angedeu tet, dass die Vorrichtung 1 aus einem mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil 6 und aus einem drehfest mit der Nockenwelle 5 verbundenen nocken wellenfesten Bauteil 7 besteht, welches gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil 6 hydraulisch verdreh- und fixierbar ist und somit eine Relativverdre hung oder eine hydraulische Einspannung der Nockenwelle 5 gegenüber der Kurbelwelle bewirkt. Die Zu- und Abführung des hydraulischen Druckmittels zu und von der Vorrichtung 1 erfolgt dabei über einen an deren nockenwellenab gewandter Axialseite 8 angeordneten und am nockenwellenfesten Bauteil 7 befestigten, zylindrischen Druckmitteladapter 9, 9', der mehrere in Axial-, in Radial- und in Umfangsrichtung verlaufende Druckmittelleitungen 10, 11, 12 aufweist und in einem Gleitlager 13 am Zylinderkopf 4 der Brennkraftmaschine gelagert ist, welches mit dem Druckmittelkreislauf verbunden und zugleich als Radiallager der Nockenwelle 5 ausgebildet ist. Außerdem weist die Vorrichtung 1, wie ebenfalls in beiden Figuren angedeutet, jeweils an der nockenwellenab gewandten Stirnseite 14 des Druckmitteladapters 9, 9' ein axial zur Nocken welle 5 angeordnetes Impulsgeberrad 15, 15' auf, welches mit einer nicht dar gestellten Impulsleseeinrichtung während des Betriebes der Brennkraftmaschi ne zur Feststellung der Nockenwellenposition gegenüber der Kurbelwellenpo sition in Wirkverbindung steht.

Um den hohen Fertigungs- und Kostenaufwand für ein gesondertes Axiallager der Nockenwelle 5 zu reduzieren und gleichzeitig die axiale Baulänge der mit der Vorrichtung 1 ausgebildeten Nockenwelle 5 zu verringern, weist der Druck mitteladapter 9 der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 1 an seiner nocken wellenabgewandten Stirnseite 14 erfindungsgemäß einen durchmessererwei terten Abschlußflansch 16 auf, der einerseits zugleich das Impulsgeberrad 15 der Vorrichtung 1 bildet und andererseits zusammen mit einer zwischen dem Druckmitteladapter 9 und dem nockenwellenfesten Bauteil 7 angeordneten sowie gegenüber dem Druckmitteladapter 9 ebenfalls durchmesservergrößer ten Unterlegscheibe 17 als Axiallager der Nockenwelle 5 ausgebildet ist. Dabei ist, wie deutlich aus Fig. 1' erkennbar, der Kopf 18 der axialen Befestigungs schraube 2 der Vorrichtung 1 zusätzlich teilweise in einer Senkbohrung 19 in der nockenwellenabgewandten Stirnseite 14 des Druckmitteladapters 9 ange ordnet, um die axiale Baulänge der mit der Vorrichtung ausgebildeten Nocken welle 5 noch weiter zu reduzieren.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung 1 weist dagegen das an der noc kenwellenabgewandten Stirnseite 14 des Druckmitteladapters 9' angeordnetes Impulsgeberrad 15' zur Reduzierung des Fertigungs- und Kostenaufwandes für ein gesondertes Axiallager an der Nockenwelle 5 erfindungsgemäß einen grö ßeren Durchmesser als der Druckmitteladapter 9' auf, so dass es zusammen mit einer ebenfalls zwischen diesem und dem nockenwellenfesten Bauteil 7 angeordneten sowie gegenüber dem Druckmitteladapter 9' ebenfalls durch messervergrößerten Unterlegscheibe 17 zugleich als Axiallager der Nockenwelle 5 ausgebildet ist. Das Impulsgeberrad 15' ist dabei, wie deutlich aus Fig. 2 ersichtlich ist, als topfförmiges Blechformteil ausgebildet, welches durch eine zusätzliche Mutter 20 auf dem Kopf 18 der axialen Befestigungsschraube 2 der Vorrichtung 1 gesondert befestigt ist und die Mutter 20 radial umschließt.

Bezugszahlen

1

Vorrichtung

2

Befestigungsschraube

3

antriebsseitiges Ende

4

Zylinderkopf

5

Nockenwelle

6

kurbelwellenfestes Bauteil

7

nockenwellenfestes Bauteil

8

nockenwellenabgewandte Axialseite

9

Druckmitteladapter

9

' Druckmitteladapter

10

Druckmittelleitungen

11

Druckmittelleitungen

12

Druckmittelleitungen

13

Gleitlager

14

nockenwellenabgewandte Stirnseite

15

Impulsgeberrad

15

' Impulsgeberrad

16

Abschlußflansch

17

Unterlegscheibe

18

Kopf

19

Senkbohrung

20

Mutter

Claims

1. Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit folgenden Merkmalen:

- die Vorrichtung (1) ist mit mindestens einer axialen Befestigungsschraube (2) am antriebsseitigen Ende (3) einer im Zylinderkopf (4) der Brennkraftma schine gelagerten Nockenwelle (5) befestigt und im wesentlichen als hydrau lischer Stellantrieb ausgebildet,
- die Vorrichtung (1) besteht aus einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraft maschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil (6) und aus einem drehfest mit der Nockenwelle (5) verbundenen nockenwel lenfesten Bauteil (7),
- das nockenwellenfeste Bauteil (7) ist gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil (6) hydraulisch verdreh- und fixierbar und bewirkt somit eine Relativ verdrehung oder eine hydraulische Einspannung der Nockenwelle (5) ge genüber der Kurbelwelle,
- die Zu- und Abführung des hydraulischen Druckmittels zu und von der Vorrichtung (1) erfolgt über einen an deren nockenwellenabgewandter Axialseite (8) angeordneten und am nockenwellenfesten Bauteil (7) befe stigen, zylindrischen Druckmitteladapter (9, 9'),
- der Druckmitteladapter (9) weist mehrere Druckmittelleitungen (10, 11, 12) auf und ist in einem mit dem Druckmittelkreislauf verbundenen sowie zugleich als Radiallager der Nockenwelle (5) ausgebildeten Gleitlager (13) im oder am Zylinderkopf (4)der Brennkraftmaschine gelagert,
- an der nockenwellenabgewandten Stirnseite (14) des Druckmitteladapters (9, 9') ist axial zur Nockenwelle (5) ein Impulsgeberrad (15, 15') zur Fest stellung der Nockenwellenposition gegenüber der Kurbelwellenposition angeordnet,

dadurch gekennzeichnet, dass

- der Druckmitteladapter (9) an seiner nockenwellenabgewandten Stirnseite (14) einen durchmessererweiterten Abschlussflansch (16) aufweist, der einerseits zugleich das Impulsgeberrad (15) der Vorrichtung (1) bildet und andererseits zusammen mit einer zwischen dem Druckmitteladapter (9) und dem nockenwellenfesten Bauteil (7) angeordneten, gegenüber dem Druckmitteladapter (9) ebenfalls durchmesservergrößerten Unterlegschei be (17) als Axiallager der Nockenwelle (5) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (18) der axialen Befestigungsschraube (2) der Vorrichtung (1) zumindest teilwei se in einer Senkbohrung (19) in der nockenwellenabgewandten Stirnseite (14) des Druckmitteladapters (9) angeordnet ist.

3. Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- das an der nockenwellenabgewandten Stirnseite (14) des Druckmittel adapters (9') angeordnete Impulsgeberrad (15') der Vorrichtung (1) einen größeren Durchmesser als der Druckmitteladapter (9') aufweist und zu sammen mit einer zwischen diesem und dem nockenwellenfesten Bauteil (7) angeordneten, gegenüber dem Druckmitteladapter (9') ebenfalls durchmesservergrößerten Unterlegscheibe (17) zugleich als Axiallager der Nockenwelle (5) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Impuls geberrad (15') bevorzugt als topfförmiges Blechformteil ausgebildet ist, wel ches durch eine zusätzliche Mutter (20) auf dem Kopf (18) der axialen Befe stigungsschraube (2) der Vorrichtung (1) gesondert befestigt ist und diese Mutter (20) radial umschließt.