DE10143862A1

DE10143862A1 - Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Rotationskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle

Info

Publication number: DE10143862A1
Application number: DE10143862A
Authority: DE
Inventors: Mike Kohrs
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-27
Also published as: US20030070639A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Rotationskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle (5) gegenüber einer Kurbelwelle, welche mittels einer zentralen Befestigungsschraube (2) an einer im Zylinderkopf (4) der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle (5) befestigt ist. Die Vorrichtung (1) beseht im Wesentlichen aus einem mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Stator (6) mit zwei Seitendeckeln (7, 8) und aus einem drehfest mit der Nockenwelle (5) verbundenen Rotor (9), wobei im Stator (6) durch mindestens zwei radiale Begrenzungswände (11) mindestens zwei hydraulische Arbeitsräume gebildet werden, die durch mindestens zwei radiale Flügel (14) am Rotor (9) in jeweils zwei gegeneinander wirkende hydraulische Druckkammern unterteilt werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist der Stator (6) und der eine Seitendeckel (7) der Vorrichtung (1) als einteilige Statoreinheit (17) sowie der Rotor (9) und der andere Seitendeckel (8) der Vorrichtung (1) als einteilige Rotoreinheit (18) ausgebildet, welche axial und radial lediglich durch die zentrale Befestigungsschraube (2) und durch zusätzliche Formschlusselemente am antriebsseiten Ende (3) der Nockenwelle (5) oder am Kopf der Befestigungsschraube (2) zueinander und an der Nockenwelle (5) fixiert sind.

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 einer Rotationskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle realisierbar.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist gattungsbildend aus der EP 0 799 976 A1 vorbekannt. Diese Vorrichtung ist mittels einer zentralen Befestigungsschraube am antriebsseitigen Ende einer im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle befestigt und im Prinzip als hydraulischer Stellantrieb ausgebildet, der im Wesentlichen aus einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden Stator mit zwei axialen Seitendeckeln und aus einem drehfest mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbunden Rotor besteht. Der Stator der Vorrichtung besteht dabei aus einer hohlzylindrischen Umfangswand, an deren Außenseite ein Kettenkranz befestigt ist und an deren Innenseite vier zur Längsmittelachse der Vorrichtung gerichtete, gleichmäßig umfangsverteilte Begrenzungswände angeordnet sind, zwischen denen vier hydraulische Arbeitsräume gebildet werden. Der Rotor der Vorrichtung besteht dementsprechend aus einer Radnabe mit vier gleichmäßig umfangsverteilten radialen Flügeln, die sich in die Arbeitsräume des Stators erstrecken und diese in jeweils zwei gegeneinander wirkende hydraulische Druckkammern unterteilen. Diese Druckkammern sind über ein hydraulisches Steuerventil und verschiedene Druckmittelkanäle wahlweise oder gleichzeitig mit einem hydraulischen Druckmittel derart beaufschlagbar, dass eine Relativverdrehung oder Fixierung des Rotors gegenüber dem Stators und damit der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erfolgt.

Diese, als sogenannter Schwenkflügelversteller ausgebildete Vorrichtung hat sich jedoch ebenso wie die als Flügelzellenversteller bekannten Vorrichtungen bei denen der Rotor noch in eine Radnabe und einzelne, zumeist federunterstützte Flügel zerlegbar ist, insofern als nachteilig erwiesen, dass sie in Differentialbauweise hergestellt ist und sich somit aus einer relativ großen Anzahl von Einzelteilen zusammensetzt. Dadurch müssen für jedes Einzelteil die Schnittstellen zu den jeweils kommunizierenden Teilen genau definiert werden, um die fertigungsbedingt entstehenden Toleranzketten und die damit verbundene große Toleranzbreite bei Funktionsspielen und Leckspalten innerhalb der Vorrichtung auf ein Minimum zu reduzieren. Derartige Maßnahmen beinhalten jedoch zumeist ein hohes Fehlerrisiko und setzen eine aufwendige Logistik und Lagerhaltung sowie eine präzise Einzelteilfertigung voraus. Außerdem ist mit der Vielzahl von Einzelteilen ein hoher Montageaufwand und das Risiko von Funktionsstörungen der Vorrichtung durch das Fehlen von Einzelteilen verbunden, so dass insgesamt mit einem hohen Kostenaufwand für derartige Vorrichtungen zu rechnen ist. Darüber hinaus ist es bei der bekannten Vorrichtung noch von Nachteil, dass der Stator und die Seitendeckel der Vorrichtung durch gesonderte Deckelschrauben kraftschlüssig miteinander verbunden sind, da durch die von den Deckelschrauben eingeleiteten Kräfte sich radiale und axiale Verformungen bzw. Bauteilspannungen ergeben, die bei der Definition der Schnittstellen hinsichtlich einzuhaltender Axial- und Radialspiele sowie geringstmöglicher Leckspalte innerhalb der Vorrichtung ebenfalls zu berücksichtigen sind. Im ungünstigsten Fall können diese Bauteilspannung in den Einzelteilen der Vorrichtung so hoch sein, dass die Schraubverbindung der Seitendeckel am Stator mit der Folge von Motorschäden versagt.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Rotationskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle, zu konzipieren, die sich aus einem Minimum an Einzelteilen zusammensetzt sowie durch einen geringen Fertigungs- und Montageaufwand und durch niedrige Herstellungskosten auszeichnet und bei welcher von Verbindungselementen zwischen den Einzelteilen verursachte Bauteilspannungen vermeidbar sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass der Stator und der eine axiale Seitendeckel der Vorrichtung als einteilige Statoreinheit sowie der Rotor und der andere axiale Seitendeckel der Vorrichtung als einteilige Rotoreinheit ausgebildet sind, welche axial und radial lediglich durch die zentrale Befestigungsschraube der Vorrichtung und durch zusätzliche Formschlusselemente am antriebsseitigen Ende der Nockenwelle oder am Kopf der Befestigungsschraube zueinander und an der Nockenwelle fixiert sind.

Eine derartige Ausbildung der Vorrichtung entspricht der sogenannten Integralbauweise im Metallbau und begrenzt die Anzahl der wesentlichen Einzelteile der Vorrichtung somit auf zwei Baueinheiten und die zentrale Befestigungsschraube. Da bei einer solchen Integralbauweise jedoch an der Statoreinheit und an der Rotoreinheit konstruktionsbedingte Hohlecken entstehen, die in spanabhebender Fertigung nur äußerst aufwendig herstellbar wären, sind sowohl die Statoreinheit als auch die Rotoreinheit in zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung bevorzugt als Sinterstahl-Formpressteile spanlos hergestellt, wobei an die Umfangswand der Statoreinheit zugleich der Ketten- oder Riemenkranz für die Antriebsverbindung zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeformt ist. Für in Leichtbauweise konzipierte Vorrichtungen ist es dagegen vor Vorteil, die Statoreinheit und die Rotoreinheit oder wahlweise auch nur eine der beiden Baueinheiten als Aluminium- bzw. Magnesium-Druckgussteile oder als Kunststoff-Spritzgussteile spanlos herzustellen und einen gesonderten Ketten- oder Riemenkranz aus Stahl an der Statoreinheit zu befestigen. Das Anschlagen der Flügel der Rotoreinheit an den dennoch herstellungsbedingt entstehenden Radien in den Hohlecken der Statoreinheit kann darüber hinaus in einfacher Weise dadurch vermieden werden, dass an den axialen und radialen Kanten der Flügel entsprechende Fasen angeformt werden.

Die bei der Fixierung beider Baueinheiten der Vorrichtung durch die zentrale Befestigungsschraube notwendigen Formschlusselemente sind darüber hinaus in konkreter Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung bevorzugt am antriebsseitigen Ende der Nockenwelle angeordnet und derart ausgebildet, dass an der Stirnseite der Nockenwelle ein durchmesserverringerter Zapfen angeformt und in die Stirnseite der Nockenwelle ein stufenförmiger Absatz eingearbeitet ist. Der stufenförmige Absatz hat dabei bevorzugt einen größeren Durchmesser als der Zapfen an der Stirnseite der Nockenwelle und weist eine Breite auf, die geringfügig größer als die Dicke des Seitendeckels der Statoreinheit ist. Der Zapfen an der Stirnseite der Nockenwelle weist demgegenüber wieder einen größeren Durchmesser als die Axialbohrung in der Radnabe der Rotoreinheit auf und ist mit einer zur Radialfixierung der Rotoreinheit ausreichenden beliebigen Länge ausgebildet. Durch diesen Zapfen hindurch ist dann in das antriebsseitige Ende der Nockenwelle die für die zentrale Befestigungsschraube notwendige Gewindebohrung eingearbeitet, die in ansich bekannter Weise mittels einer eingesetzten Öltrennhülse zugleich zur Druckmittelzu- und -abführung zu und von den Druckkammern der Vorrichtung nutzbar ist. Möglich ist es jedoch auch, die Vorrichtung genau umgekehrt dazu an der ohne Zapfen und stufenförmigen Absatz ausgebildeten Stirnseite der Nockenwelle zu befestigen und durch identisch oder ähnlich ausgebildete Formschlusselemente am Kopf der Befestigungsschraube axial und radial an der Nockenwelle zu fixieren.

Entsprechend der beschriebenen Formschlusselemente am antriebsseitigen Ende der Nockenwelle ist die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung desweiteren durch das Merkmal gekennzeichnet, dass die Rotoreinheit mit der nockenwellenseitig auf den Durchmesser des Zapfens an der Stirnseite der Nockenwelle erweiterten Axialbohrung ihre Radnabe auf dem Zapfen der Nockenwelle radial formschlüssig fixiert ist, während sie zugleich mit der nockenwellenseitigen Seitenfläche ihre Radnabe an der Stirnseite der Nockenwelle anliegt und axial durch das Anschraubmoment der zentralen Befestigungsschraube kraftschlüssig an der Nockenwelle fixiert ist. Das Anschraubmoment der zentralen Befestigungsschraube sollte dabei so bemessen sein, dass die Rotoreinheit zugleich auch in Umfangsrichtung drehfest an der Nockenwelle fixiert ist und das von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über die Statoreinheit auf die Rotoreinheit der Vorrichtung wirkende Drehmoment sicher auf die Nockenwelle übertragen kann. Zur Sicherstellung einer solchen auch in Umfangsrichtung verdrehfesten Fixierung der Rotoreinheit der Nockenwelle kann es deshalb auch von Vorteil sein, den Zapfen an der Nockenwelle und die erweiterte Axialbohrung in der Radnabe der Rotoreinheit entweder zusätzlich konisch auszubilden, um den Kraftschluss zwischen der Rotoreinheit und der Nockenwelle zu erhöhen, oder mit einer zusätzlichen Keilverzahnung oder dergleichen zu versehen, um den Kraftschluss zwischen der Rotoreinheit und der Nockenwelle durch zusätzlichen Formschluss abzusichern.

Demgegenüber liegt die Statoreinheit als weiteres Merkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung lediglich mit den entsprechend konkav ausgebildeten Innenstirnseiten ihrer radialen Begrenzungswände auf der Mantelfläche der Radnabe der Rotoreinheit auf und ist dadurch drehbar auf der Rotoreinheit gelagert sowie über diese bereits radial formschlüssig an der Nockenwelle fixiert. Die axiale Fixierung der Statoreinheit an der Nockenwelle erfolgt dagegen derart, dass der zur Nockenwelle gerichtete Seitendeckel der Statoreinheit mit seiner Innenseite an der nockenwellenseitigen Seitenfläche der Radnabe der Rotoreinheit anliegt und damit in nockenwellenabgewandter Axialrichtung fixiert ist. Darüber hinaus weist der Seitendeckel der Statoreinheit eine im Durchmesser geringfügig größer als der stufenförmige Absatz an der Nockenwelle ausgebildete Axialöffnung auf, mit welcher der Seitendeckel den Absatz an der Nockenwelle derart umschließt, dass die Statoreinheit durch die vertikale Ringfläche des Absatzes an der Nockenwelle auch in nockenwellenzugewandte Axialrichtung nicht mehr beweglich ist. Die Statoreinheit ist demzufolge mit ihrem Seitendeckel zwischen der nockenwellenseitigen Seitenfläche der Radnabe der Rotoreinheit und der vertikalen Ringfläche des stufenförmigen Absatzes in der Stirnseite der Nockenwelle angeordnet und somit auch axial formschlüssig an der Nockenwelle fixiert. Die geringfügig breitere Ausbildung des stufenförmigen Absatzes an der Nockenwelle gegenüber der Dicke des Seitendeckels der Statoreinheit gewährleistet dabei, dass die Statoreinheit nicht zwischen der Rotoreinheit und der Nockenwelle eingeklemmt wird und jederzeit in Umfangsrichtung frei auf der Rotoreinheit beweglich ist. Ebenso hat die im Durchmesser größer als der stufenförmige Absatz an der Nockenwelle ausgebildete Axialöffnung im Seitendeckel der Statoreinheit den Hintergrund, dass neben der internen Lagerung der Statoreinheit auf der Rotoreinheit keine weitere externe Lagerstelle für die Statoreinheit entsteht. Grundsätzlich ist jedoch anstelle der internen Lagerung der Statoreinheit auf der Rotoreinheit auch eine externe Lagerung möglich.

Hinsichtlich der übrigen Verbindung zwischen der Statoreinheit und der Rotoreinheit wird es in weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung noch vorgeschlagen, die Umfangswand der Statoreinheit an ihrer nockenwellenabgewandten Seite mit einer gegenüber der Breite ihrer radialen Begrenzungswände axial verlängerten Randpartie auszubilden, die mit ihrer Innenfläche die Umfangsfläche des Seitendeckels der Rotoreinheit umschließt und mit ihrer Stirnfläche einen zusätzlich auf der Umfangsfläche des Seitendeckels der Rotoreinheit angeordneten Ringsteg gegenüberliegt. Mit dieser Ausbildung werden die Rotoreinheit und die Statoreinheit der Vorrichtung vorteilhaft gegeneinander verschlossen, wobei die verlängerte Randpartie der Umfangswand der Statoreinheit wieder zwecks Vermeidung einer externen Lagerstelle ebenso wenig direkt auf der Umfangsfläche des Seitendeckels der Rotoreinheit aufliegt wie deren Stirnseite zwecks Vermeidung axialer Überbestimmungen zwischen der Rotoreinheit und der Statoreinheit an dem Ringsteg auf der Umfangsfläche des Seitendeckels der Rotoreinheit direkt anliegt. In einer vereinfachten Variante ist es diesbezüglich jedoch auch möglich, den Ringsteg an der Umfangsfläche des Seitendeckels der Rotoreinheit gänzlich wegzulassen und die Umfangswand der Statoreinheit mit einer über die gesamte Breite der Umfangsfläche des Seitendeckels der Rotoreinheit reichenden verlängernden Randpartie auszubilden.

Als letztes Merkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird es schließlich noch vorgeschlagen, zwischen der Umfangsfläche des Seitendeckels der Rotoreinheit und der Innenfläche der verlängerten Randpartie der Umfangswand der Statoreinheit ein zusätzliches Dichtelement anzuordnen, um externe Druckmittelleckagen an der Vorrichtung weitestgehend zu vermeiden. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei beispielsweise ein in eine Ringnut in der Umfangsfläche des Seitendeckels der Rotoreinheit eingesetzter Stahldichtring erwiesen, an dessen Stelle jedoch auch alternativ ein O-Dichtring oder ein anderer geeigneter Formdichtring verwendbar ist. Ferner sind auch zusätzliche Dichtelemente in axialer und/oder radialer Richtung an den Flügeln der Rotoreinheit, wie zum Beispiel einfache oder auch winklige Dichtleisten, denkbar, um auch interne Druckmittelleckagen zwischen den Druckkammern der Vorrichtung weitestgehend zu vermeiden.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Rotationskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle, weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen den Vorteil auf, dass sie durch die Einbindung der Seitendeckel der Vorrichtung in den Stator und in den Rotor der Vorrichtung nunmehr in Integralbauweise hergestellt ist und sich somit die Anzahl der Einzelteile der Vorrichtung im Wesentlichen auf eine Statoreinheit, eine Rotoreinheit und eine zentrale Befestigungsschraube reduziert. Dadurch entfällt die bei der Differentialbauweise aufwendige Definierung der Schnittstellen zwischen den jeweils kommunizierenden Einzelteilen, so dass sich auch die Toleranzbreite bei Funktionsspielen innerhalb der Vorrichtung verringert und der Aufwand für Logistik, Lagerhaltung und Einzelteilfertigung auf ein Minimum reduziert wird. Darüber hinaus hat die Reduzierung der Einzelteile der Vorrichtung noch zur Folge, dass sich der Montageaufwand für die Vorrichtung sowie das Risiko von Funktionsstörungen der Vorrichtung durch das Fehlen von Einzelteilen minimiert und die Vorrichtung somit äußerst kostengünstig hergestellt werden kann. Da bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung außerdem auch keine Deckelschrauben zur Anbindung der Seitendeckel am Stator mehr nötig sind, ergibt sich zusätzlich noch ein Gewichtsvorteil gegenüber den bekannten Vorrichtungen und es können keine Verformungen oder Bauteilspannungen mehr auftreten, die aus den Anschraubkräften dieser Deckelschrauben resultieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und ist in den zugehörigen Zeichnungen schematisch dargestellt. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt B-B nach Fig. 2 durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung;
Fig. 2 einen Querschnitt A-A nach Fig. 1 durch die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus den Fig. 1 und 2 geht deutlich eine Vorrichtung 1 zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine hervor, die als Rotationskolben-Verstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle 5 gegenüber einer nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Diese Vorrichtung 1 ist mittels einer zentralen Befestigungsschraube 2 am antriebsseitigen Ende 3 einer im Zylinderkopf 4 der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle 5 befestigt und im Prinzip als hydraulischer Stellantrieb ausgebildet, der in Abhängigkeit verschiedener Betriebsparameter der Brennkraftmaschine durch das in Fig. 1 nicht näher bezeichnete Hydraulikventil gesteuert wird. Des weiteren ist in den Fig. 1 und 2 zu sehen, dass die Vorrichtung 1 im Wesentlichen aus einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden Stator 6 mit zwei axialen Seitendeckeln 7, 8 und aus einem drehfest mit der Nockenwelle 5 der Brennkraftmaschine verbundenen Rotor 9 besteht, wobei der Stator 6 der Vorrichtung 1 aus einer hohlzylindrischen Umfangswand 10 und fünf zur Längsmittelachse der Vorrichtung 1 gerichteten Begrenzungswänden 11 besteht, zwischen denn fünf gleichmäßig umfangsverteilte Arbeitsräume 12 gebildet werden. Der besonders in Fig. 2 klar erkennbare Rotor 9 der Vorrichtung 1 besteht dementsprechend aus einer Radnabe 13 mit fünf gleichmäßig umfangsverteilten Flügeln 14 die sich in die Arbeitsräume 12 des Stators 6 erstrecken und diese in jeweils zwei gegeneinander wirkende hydraulische Druckkammern 15, 16 unterteilen. Diese Druckkammern 15, 16 sind über die in den Zeichnungen angedeuteten Druckmittelkanäle wahlweise oder gleichzeitig mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar, mit der Wirkung, dass während des Betriebes der Brennkraftmaschine eine Relativverdrehung oder Fixierung des Rotors 9 gegenüber dem Stator 6 und damit eine Drehwinkelverstellung oder hydraulische Einspannung der Nockenwelle 5 gegenüber der Kurbelwelle erfolgt.
Weiterhin ist insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, dass bei der abgebildeten Vorrichtung 1 zur Minimierung der Anzahl der Einzelteile erfindungsgemäß der Stator 6 und der eine axiale Seitendeckel 7 als einteilige Statoreinheit 17 sowie der Rotor 9 und der andere axiale Seitendeckel 8 als einteilige Rotoreinheit 18 ausgebildet sind, welche axial und radial lediglich durch die zentrale Befestigungsschraube 2 der Vorrichtung 1 und durch zusätzliche Formschlusselemente am antriebsseitigen Ende 3 der Nockenwelle 5 zueinander und an der Nockenwelle 5 fixiert sind. Sowohl die Statoreinheit 17 als auch die Rotoreinheit 18 der Vorrichtung 1 sind dabei als Sinterstahl-Formpressteile spanlos hergestellt, wobei an die Umfangswand 10 der Statoreinheit 17 zugleich der in den Zeichnungen nicht näher bezeichnete Kettenkranz für die Antriebsverbindung zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeformt ist.
Die zur Fixierung der Statoreinheit 17 und der Rotoreinheit 18 zueinander und an der Nockenwelle 5 notwendigen Formschlusselemente am antriebsseitigen Ende 3 der Nockenwelle 5 sind darüber hinaus ebenfalls in Fig. 1 dargestellt und werden konkret durch einen an der Stirnseite 19 der Nockenwelle 5 angeformten Zapfen 20 und durch einen in die Stirnseite 19 der Nockenwelle 5 eingearbeiteten stufenförmigen Absatz 21 gebildet. Die Rotoreinheit 18 der Vorrichtung 1 weist dementsprechend in ihrer Radnabe 13 eine nockenwellenseitig auf den Durchmesser des Zapfens 20 an der Nockenwelle 5 erweiterte Axialbohrung 22 auf, mit der sie auf den Zapfen 20 aufgesteckt und somit radial formschlüssig an der Nockenwelle 5 fixiert werden kann. Dabei wird die Rotoreinheit 18 soweit auf den Zapfen 20 aufgeschoben, bis sie mit der nockenwellenseitigen Seitenfläche 25 ihre Radnabe 13 an der Stirnseite 16 der Nockenwelle 5 anliegt und durch das Anschraubmoment der zentralen Befestigungsschraube 2 auch in axiale Richtung und zugleich in Umfangsrichtung kraftschlüssig an der Nockenwelle 5 fixiert werden kann.
Die Statoreinheit 17 ist dagegen, wie in Fig. 2 deutlich sichtbar ist, mit den Radialstirnseiten 24 ihrer Begrenzungswände 11 auf der Mantelfläche 25 der Radnabe 13 der Rotoreinheit 18 aufliegend drehbar auf der Rotoreinheit 18 gelagert und somit bereits in radialer Richtung formschlüssig an der Nockenwelle 5 fixiert. In axialer Richtung erfolgt die Fixierung der Statoreinheit 17 dabei derart, dass deren Seitendeckel 8 an der nockenwellenseitigen Seitenfläche 23 der Radnabe 13 der Rotoreinheit 18 anliegt und eine im Durchmesser geringfügig größer als der stufenförmige Absatz 21 an der Nockenwelle 5 ausgebildete Axialöffnung 26 aufweist, mit welcher der Seitendeckel 8 den Absatz 21 an der Nockenwelle 5 umschließt. Dadurch ist die Statoreinheit 17 mit ihrem Seitendeckel 8 zwischen der nockenwellenseitigen Seitenfläche 23 der Radnabe 13 der Rotoreinheit 18 und der vertikalen Ringfläche 27 des stufenförmigen Absatzes 21 in der Stirnseite 19 der Nockenwelle 5 angeordnet und somit auch axial formschlüssig an der Nockenwelle 5 fixiert.
Schließlich ist aus der Zeichnung gemäß Fig. 1 noch erkennbar, dass die Umfangswand 10 der Statoreinheit 17 zur Verbindung mit der Rotoreinheit 18 an ihrer nockenwellenabgewandten Seite eine gegenüber der Breite ihrer radialen Begrenzungswände axial verlängerte Randpartie 28 aufweist, die mit ihrer Innenfläche 29 die Umfangsfläche 30 des Seitendeckels 7 der Rotoreinheit 18 umschließt und mit ihrer Stirnfläche 31 einen zusätzlich auf der Umfangsfläche 30 des Seitendeckels 7 der Rotoreinheit 18 angeordneten Ringsteg 32 gegenüberliegt. Zur Vermeidung von externen Druckmittel-Leckagen ist dabei zwischen der Umfangsfläche 30 des Seitendeckels 7 der Rotoreinheit 18 und der Innenfläche 29 der Randpartie 28 der Umfangswand 10 der Statoreinheit 17 ein zusätzliches Dichtelement 33 angeordnet, welches in Fig. 1 als in eine Ringnut 34 in der Umfangsfläche 30 des Seitendeckels 7 der Rotoreinheit 18 eingesetzter Stahl-Dichtring angedeutet ist. Bezugszeichenliste 1 Vorrichtung
2 Befestigungsschraube
3 antriebsseitiges Ende
4 Zylinderkopf
5 Nockenwelle
6 Stator
7 Seitendeckel
8 Seitendeckel
9 Rotor
10 Umfangswand
11 Begrenzungswände
12 Arbeitsräume
13 Radnabe
14 Flügel
15 Druckkammer
16 Druckkammer
17 Statoreinheit
18 Rotoreinheit
19 Stirnseite von 5
20 Zapfen an 19
21 Absatz in 19
22 Axialbohrung in 13
23 Seitenfläche von 13
24 Radialstirnseiten von 11
25 Mantelfläche von 13
26 Axialöffnung in 8
27 Ringfläche von 21
28 Randpartie von 10
29 Innenfläche von 28
30 Umfangsfläche von 7
31 Stirnfläche von 28
32 Ringsteg an 30
33 Dichtelement
34 Ringnut in 30

Claims

1. 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 mittels einer zentralen Befestigungsschraube (2) am antriebsseitigen Ende (3) einer im Zylinderkopf (4) der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle (5) befestigt und im Prinzip hydraulischer Stellantrieb ausgebildet,

- die Vorrichtung (1) besteht im Wesentlichen aus einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden Stator (6) mit zwei axialen Seitendeckeln (7, 8) und aus einem drehfest mit der Nockenwelle (5) der Brennkraftmaschine verbundenen Rotor (9),

- der Stator (6) der Vorrichtung (1) besteht aus einer hohlzylindrischen Umfangswand (10) und mindestens zwei radial zur Längsmittelachse der Vorrichtung (1) gerichteten Begrenzungswänden (11), zwischen denen mindestens zwei hydraulische Arbeitsräume (12) gebildet werden,

- der Rotor (9) der Vorrichtung (1) besteht aus einer Radnabe (13) mit mindestens zwei radialen Flügeln (14), die sich in die Arbeitsräume (12) des Stators (6) erstrecken und diese in jeweils zwei gegeneinander wirkende hydraulische Druckkammern (15, 16) unterteilen,

- bei wahlweiser oder gleichzeitiger Beaufschlagung der Druckkammern (15, 16) mit einem hydraulischen Druckmittel erfolgt eine Relatiwerdrehung oder Fixierung des Rotors (9) gegenüber dem Stator (6) und damit der Nockenwelle (5) gegenüber der Kurbelwelle,

dadurch gekennzeichnet, dass
der Stator (6) und der eine axiale Seitendeckel (7) der Vorrichtung (1) als einteilige Statoreinheit (17) sowie der Rotor (9) und der andere axiale Seitendeckel (8) der Vorrichtung (1) als einteilige Rotoreinheit (18) ausgebildet sind,
welche axial und radial lediglich durch die zentrale Befestigungsschraube (2) der Vorrichtung (1) und durch zusätzliche Formschlusselemente am antriebsseitigen Ende (3) der Nockenwelle (5) oder am Kopf der Befestigungsschraube (2) zueinander und an der Nockenwelle (5) fixiert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoreinheit (17) und die Rotoreinheit (18) bevorzugt als Sinterstahl- Formpressteile oder als Aluminium- bzw. Magnesium-Druckgussteile oder auch als Kunststoff-Spritzgussteile spanlos hergestellt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Formschlusselemente bevorzugt am antriebsseitigen Ende (3) der Nockenwelle (5) angeordnet und als an deren Stirnseite (19) angeformter, durchmesserverringerter Zapfen (20) sowie als in deren Stirnseite (19) eingearbeiteter, stufenförmiger Absatz (21) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Rotoreinheit (18) mit der nockenwellenseitig auf den Durchmesser des Zapfens (20) an der Nockenwelle (5) erweiterten Axialbohrung (22) ihrer Radnabe (13) auf dem Zapfen (20) der Nockenwelle (5) radial formschlüssig an der Nockenwelle (5) fixiert ist,
während sie zugleich mit der nockenwellenseitigen Seitenfläche (23) ihrer Radnabe (13) an der Stirnseite (19) der Nockenwelle (5) anliegend durch das Anschraubmoment der zentralen Befestigungsschraube (2) axial kraftschlüssig an der Nockenwelle (5) fixiert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Statoreinheit (17) mit den Radialstirnseiten (24) ihrer Begrenzungswände (11) auf der Mantelfläche (25) der Radnabe (13) der Rotoreinheit (18) aufliegend drehbar auf der Rotoreinheit (18) gelagert und dadurch radial formschlüssig an der Nockenwelle (5) fixiert ist,
wobei deren Seitendeckel (8) mit einer Axialöffnung (26) den stufenförmigen Absatz (21) an der Nockenwelle (5) umschließend zwischen dessen vertikaler Ringfläche (27) und der nockenwellenseitigen Seitenfläche (23) der Radnabe (13) der Rotoreinheit (18) angeordnet und die Statoreinheit (17) somit auch axial formschlüssig an der Nockenwelle (5) fixiert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Umfangswand (10) der Statoreinheit (17) an ihrer nockenwellenabgewandten Seite eine gegenüber der Breite ihrer radialen Begrenzungswände (11) axial verlängerte Randpartie (28) aufweist,
die mit ihrer Innenfläche (29) die Umfangsfläche (30) des Seitendeckels (7) der Rotoreinheit (18) umschließt und mit ihrer Stirnfläche (31) einem zusätzlich auf der Umfangsfläche (30) des Seitendeckels (7) der Rotoreinheit (18) angeordneten Ringsteg (32) gegenüberliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Umfangsfläche (30) des Seitendeckels (7) der Rotoreinheit (18) und der Innenfläche (29) der Randpartie (28) der Umfangswand (10) der Statoreinheit (17) ein zusätzliches Dichtelement (33) angeordnet ist, beispielsweise ein in eine Ringnut (34) in der Umfangsfläche (30) des Seitendeckels (7) der Rotoreinheit (18) eingesetzter Stahl- oder O-Dichtring.