DE102008019745A1 - Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (11) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Antriebselement (15), einem Abtriebselement (17) und einem ersten Seitendeckel (18), wobei das Antriebselement (15) in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) bringbar ist, wobei das Abtriebselement (17) schwenkbar zu dem Antriebselement (15) angeordnet ist, wobei zumindest eine Druckkammer (31, 32) vorgesehen ist, durch deren Druckbeaufschlagung das Abtriebselement (17) relativ zum Antriebselement (15) verschwenkt werden kann und wobei der erste Seitendeckel (18) die Druckkammer (31, 32) in axialer Richtung begrenzt. Aufgabe der Erfindung ist dabei Abdichtung der Vorrichtungen zu verbessern und die Lebensdauer der Abdichtung zu erhöhen.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebselement, einem Abtriebselement und einem ersten Seitendeckel, wobei das Antriebselement in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bringbar ist, wobei das Abtriebselement schwenkbar zu dem Antriebselement angeordnet ist, wobei zumindest eine Druckkammer vorgesehen ist, durch deren Druckbeaufschlagung das Abtriebselement relativ zum Antriebselement verschwenkt werden kann und wobei der erste Seitendeckel die Druckkammer in axialer Richtung begrenzt,
• Hintergrund der Erfindung
• In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenrelati on zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle oder zumindest einem Nocken einer 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 Riementrieb realisiert sein. In diesem Fall ist die Vorrichtung außerhalb eines Zylinderkopfes angeordnet, wobei die Nockenwelle aus diesem herausragt und mit der Vorrichtung verbunden ist. Um zu verhindern, dass Motoröl aus der Vorrichtung in den Motorraum austritt und auf den Riemen oder in die Umwelt gelangt sind hohe Anforderungen bezüglich der Dichtheit der Vorrichtung zu stellen.
• Es sind Vorrichtungen bekannt, die auf die Phasenlage aller Nocken einer Nockenwelle wirken. Ebenso sind Vorrichtungen bekannt, die an einer Nockenwelle angebracht sind, die aus einer äußeren Hohlwelle und einer konzentrisch dazu angeordneten inneren Welle bestehen. Dabei ist eine erste Gruppe von Nocken drehfest mit der Hohlwelle verbunden, während eine zweite Gruppe von Nocken drehfest mit der inneren Welle verbunden ist. Die Vorrichtung kann in dieser Ausführungsform beispielsweise nur auf eine der beiden Gruppen von Nocken wirken, während die Phasenlage der anderen Nocken konstant bleibt. Ebenso denkbar sind Vorrichtungen, die es ermöglichen die Phasenlage beider Gruppen von Nocken unabhängig voneinander zu variieren.
• Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der GB 2 421 557 A bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein Abtriebselement welches drehbar zu einem Antriebselement angeordnet ist, wobei das Antriebselement in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle steht. Die Nockenwelle besteht aus einer äußeren Hohlwelle und einer konzentrisch zu dieser angeordneten inneren Welle. Das Abtriebselement ist mittels einer Zentralschraube drehfest mit der inneren Welle verbunden. Dabei liegt ein Schraubenkopf der Schraube an einem Seitendeckel des Abtriebselements an, wobei deren Gewindeabschnitt mit der inneren Welle verschraubt ist. Das Antriebselement ist mittels eines Gewindes mit der Hohlwelle verbunden.
• Um bei riemengetriebenen Vorrichtungen Leckageöl, welches zwischen der Vorrichtung und der Nockenwelle aus der Vorrichtung austritt, in den Zylinderkopf zurückzuleiten, ist beispielsweise aus der US 5,836,277 A bekannt einen Seitendeckel der Vorrichtung mit einem axialen Kragen auszubilden. Der axiale Kragen ist drehbar auf der Nockenwelle gelagert. An dessen äußerer Mantelfläche liegt ein Radialwellendichtring an, der in einer Zylinderkopföffnung angeordnet ist. Die Nockenwelle durchgreift die Zylinderkopföffnung und ist mittels eines Dichtspalts gegenüber dem axialen Kragen abgedichtet. Diese wiederum ist über den Radialwellendichtring gegenüber der Zylinderkopföffnung abgedichtet. Zwischen der Nockenwelle und dem axialen Kragen austretendes Leckageöl wird somit in den Zylinderkopf zurückgeleitet und von dem Radialwellendichtring am Austritt aus dem Zylinderkopf gehindert.
• Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, dass eine Abdichtung zwischen den zueinander verschwenkbaren Bauteilen Nockenwelle-Seitendeckel nötig ist, wodurch die Leckage aus der Vorrichtung relativ hoch ist. Des Weiteren ist an dem Seitendeckel ein axialer Kragen auszubilden, der die Komplexität des Bauteils erhöht, wodurch die Herstellungskosten negativ beeinflusst werden. Der üblicherweise durch ein Sinterverfahren hergestellte Seitendeckel weist eine hohe Porosität auf, auch an der Außenmantelfläche des axialen Kragens, die mit dem Radialwellendichtring zusammenwirkt. Als Folge davon tritt erhöhter Verschleiß sowohl an dem Radialwellendichtring als auch an dem axialen Kragen auf. Dadurch besteht die Gefahr, dass Öl aus dem Zylinderkopf in den Motorraum austritt und auf den Riemen oder in die Umwelt gelangt.
• Aufgabe der Erfindung
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die Abdichtung der Vorrichtungen verbessert und die Lebensdauer der Abdichtung erhöht werden soll.
• In einer ersten Ausführungsform wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Seitendeckel mittels zumindest eines Befestigungsele ments drehfest an einem Anschlussflansch einer Nockenwelle befestigt ist und im Bereich des Anschlussflansches an diesem anliegt, wobei an der Kontaktfläche zwischen dem Anschlussflansch und dem ersten Seitendeckel ein in sich geschlossenes Dichtelement angeordnet ist, welches in Umfangsrichtung des Anschlussflansches verläuft.
• Dabei kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement zumindest im Bereich des Befestigungselementes radial außerhalb des Befestigungselementes verläuft. Das Dichtelement kann beispielsweise als O-Ring ausgebildet sein.
• In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nockenwelle eine Zylinderkopföffnung durchgreift, wobei der Anschlussflansch im Bereich der Zylinderkopföffnung angeordnet ist und ein Radialwellendichtring in der Zylinderkopföffnung angeordnet ist, der mit einer zweiten Dichtfläche zusammenwirkt, die an dem Anschlussflansch ausgebildet ist.
• In einer weiteren Ausführungsform wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Seitendeckel mittels zumindest eines Befestigungselements drehfest an einem Anschlussflansch einer Nockenwelle befestigbar und im Bereich des Anschlussflansches an diesem zur Anlage bringbar ist, wobei an dem ersten Seitendeckel in dem Bereich, der in Kontakt mit dem Anschlussflansch bringbar ist, in Umfangsrichtung eine erste Dichtfläche zum Zusammenwirken mit einem in sich geschlossenes Dichtelement vorgesehen ist.
• Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste Dichtfläche zumindest im Bereich des Befestigungselementes radial außerhalb des Befestigungselementes verläuft.
• Vorteilhafterweise ist in beiden Ausführungsformen das Befestigungselement exzentrisch zur Drehachse der Nockenwelle angeordnet.
• 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 konzentrisch 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.
• Die Vorrichtung weist einen ersten Seitendeckel auf, 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 die gesamte Vorrichtung in einer axialen Richtung begrenzt. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der erste Seitendeckel nur einen Teilbereich der Vorrichtung in axialer Richtung begrenzt und andere Bauteile, beispielsweise ein Antriebsrad, den Seitendeckel in dieser axialen Richtung überragt. In dieser Ausführungsform bildet der erste Seitendeckel die axiale Begrenzung der Vorrichtung in dem Bereich, der im montierten Zustand der Vorrichtung an der Nockenwelle an dem Anschlussflansch zur Anlage kommt.
• Des Weiteren ist ein Befestigungselement vorgesehen, beispielsweise eine Schraube, eine Niete, ein Bolzen oder dergleichen, mittels welchem der erste Seitendeckel mit dem Anschlussflansch drehfest verbunden ist. Dazu durchgreift dieses eine in dem Seitendeckel ausgebildete axiale Öffnung des Seitendeckels in Richtung des Anschlussflansches. Selbstverständlich können auch mehrere Befestigungselemente vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung der Vorrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Die Öffnungen und die Befes tigungselemente könne in radialer Richtung versetzt zur Drehachse (exzentrisch zur Drehachse) der Vorrichtung angeordnet sein.
• Der Anschlussflansch kann beispielsweise einteilig mit der Nockenwelle ausgebildet sein. Alternativ ist auch eine separate Herstellung des Anschlussflansches möglich, wobei dieser anschließend drehfest mit der Nockenwelle befestigt wird. Die Verbindung kann beispielsweise kraft-, form- oder stoffschlüssig erfolgen. Vorteilhafterweise ist die Verbindung derart ausgebildet, dass Leckagen entlang der Fügestelle nicht auftreten.
• Alternativ kann der Anschlussflansch drehbar auf der Hohlwelle gelagert und beispielsweise mittels Stiften mit der inneren Welle drehfest verbunden sein. Durch die drehfesten Befestigung des ersten Seitendeckels an dem Nockenwellenflansch wird erreicht, dass die abzudichtende Fläche zwischen zwei nicht zueinander bewegbaren Bauteilen lokalisiert ist. Dabei ist ein Dichtmittel vorgesehen, welches beispielsweise in einer Nut des Seitendeckels oder des Anschlussflansches angeordnet ist. Das jeweils andere Bauteil weist eine Dichtfläche auf, an der das Dichtmittel zur Anlage kommt. Dabei ist vorgesehen, dass das Dichtmittel in Umfangsrichtung des Anschlussflansches beziehungsweise des Seitendeckels die Drehachse der Vorrichtung beziehungsweise der Nockenwelle vollständig umfasst. Da während des Betriebs der Brennkraftmaschine keine Relativbewegung zwischen der Dichtfläche und dem Dichtmittel Auftritt, wird die Wirksamkeit der Abdichtung in dieser Stelle erhöht und der Verschleiß an dem Dichtmittel beziehungsweise der Dichtfläche deutlich verringert. Ist die das Dichtmittel aufnehmende Nut an einer axialen Stirnfläche des Anschlussflansches angeordnet, so kann der Seitendeckel als einfaches ringförmiges Bauteil ausgebildet sein und kann beispielsweise mittels Stanzen oder Feinstanzen aus einem Blechrohling hergestellt werden.
• Leckageöl, welches zwischen dem ersten Seitendeckel und der Nockenwelle vorhanden ist, wird von dem Dichtmittel und dem druckdicht auf der Nockenwelle befestigten Anschlussflansch am Austritt aus der Vorrichtung gehindert. Dadurch, dass das Dichtelement beziehungsweise die Dichtfläche zumindest im Bereich der Befestigungselemente radial außerhalb dieser verläuft wird verhindert, dass zwischen den Befestigungselementen und der Öffnung austretendes Leckageöl in den Motorraum gelangt.
• Der erste Seitendeckel kann beispielsweise drehfest mit dem Antriebselement verbunden sein, wodurch das Antriebsmoment der Kurbelwelle über das Antriebselement und den ersten Seitendeckel direkt auf den Anschlussflansch übertragen werden kann. In Ausführungsformen mit konzentrischen Wellen ist die Phasenlage des Anschlussflansches und der mit diesem verbundenen Welle immer konstant zu dem Antriebselement. Das Abtriebselement kann mit der anderen Welle verbunden sein, deren Phasenlage somit variabel einstellbar ist. In Ausführungsformen, in denen die Nockenwelle nur aus einer Welle besteht kann die Vorrichtung genutzt werden um die Phasenlage dieser Nockenwelle konstant zu halten, während das Abtriebselement über einen weiteren Zugmittel- oder Zahnradtrieb mit einer zweiten Nockenwelle in Verbindung steht, deren Phasenlage über die Vorrichtung variiert werden kann.
• In Ausführungsformen, in denen das Antriebselement durch einen Riementrieb angetrieben wird, ist die Vorrichtung üblicherweise außerhalb des Zylinderkopfes angeordnet. Dabei durchgreift die Nockenwelle eine Zylinderkopföffnung, die beispielsweise an einem Zylinderkopf und oder einen Zylinderkopfdeckel ausgebildet sein kann. Dabei ist vorteilhafterweise der Anschlussflansch im Bereich der Zylinderkopföffnung angeordnet. In der Zylinderkopföffnung ist ein Radialwellendichtring angeordnet, der eine Dichtstelle zwischen der Zylinderkopföffnung und der Nockenwelle abdichtet. Dabei ist vorgesehen, dass der Anschlussflansch, der sich während des Betriebs der Brennkraftmaschine relativ zu dem Radialwellendichtring dreht, eine in dessen Umfangsrichtung verlaufende zweite Dichtfläche aufweist, die mit einem Radialwellendichtring zusammenwirkt. Der Radialwellendichtring dichtet somit gegenüber dem Anschlussflansch und nicht, im Stand der Technik beschrieben, gegenüber einem axialen Kragen des ersten Seitendeckels. Der Seitendeckel ist üblicherweise in einem Sinterverfahren hergestellt und somit porös ausgebildet. Dadurch liegt ein hoher Verschleiß an der zweiten Dichtfläche und dem Radialwellendichtring vor, wodurch die Lebensdauer der Dichtung erheblich beeinträchtigt wird. Der Nockenwelleflansch kann kostengünstig aus einem hochlegierten Stahl hergestellt werden, wobei die zweite Dichtfläche auf einfache Art und Weise ausgebildet werden kann. Somit wird der Verschleiß an dieser Stelle verringert und die Lebensdauer der Dichtung erhöht.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
• 1 nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,
• 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine,
• 3 die Vorrichtung aus 2 in der Draufsicht entlang des Pfeils III.
• Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
• In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 2 sitzender Kolben 3 in einem Zylinder 4 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 2 steht in der dargestellten Ausführungsform über einen Riementrieb 5, mit einer Nockenwelle 6 in Antriebsverbindung. An der Nockenwelle 6 ist zumindest ein erster und ein zweiter Nocken 7, 8 angeordnet. Die Nockenwelle 6 besteht, wie in 2 dargestellt, aus einer Hohlwelle 12 und einer in der Hohlwelle 12 angeordneten Weile 13, wobei die Welle 13 konzentrisch zur Hohlwelle 12 angeordnet ist. Die Nocken 7, 8 sind an der äußeren Mantelfläche der Hohlwelle 12 angeordnet. Dabei sind die ersten Nocken 7 drehfest mit der Hohlwelle 12 verbunden, während die zweiten Nocken 8 drehbar auf dieser gelagert sind. Des Weiteren ist eine drehfeste Verbindung zwischen den zweiten Nocken 8 und der Welle 13 hergestellt, so dass diese als eine Einheit rotieren. Zu diesem Zweck ist ein Mitnahmeglied, in der dargestellten Ausführungsform ein Stift 14, vorgesehen, das die Welle 13 drehfest mit dem zweiten Nocken 8 verbindet.
• Der Stift 14 durchgreift die Welle 13 senkrecht zu deren Drehachse 45 und ist mit dieser verbunden. Die Hohlwelle 12 ist im Bereich des Stiftes 14 mit einer Öffnung versehen, die der Stift 14 durchgreift. Die aus der Hohlwelle 12 hervorstehenden Bereiche der Stifte 14 greifen in Aufnahmeöffnungen ein, die an den zweiten Nocken 8 ausgebildet sind. Die Öffnungen der Hohlwelle 12 sind in Umfangsrichtung größer ausgebildet als die Außenkontur der Stifte 14, so dass die zweiten Nocken 8 drehbar auf der Hohlwelle 12 gelagert sind.
• Die Nocken 7, 8 der Nockenwelle 6 betätigen jeweils ein Gaswechselventil 9, 10, beispielsweise ein Einlassgaswechselventile 9 oder ein Auslassgaswechselventile 10. In der Regel sind mehrere erste Nocken 7 und mehrere zweite Nocken 8 auf der Nockenwelle 6 angeordnet. Dabei wirkt die eine Gruppe der Nocken 7, 8 (die ersten oder die zweiten Nocken 7, 8) auf Einlassgaswechselventile 9, während die andere Gruppe von Nocken 7, 8 auf Auslassgaswechselventile, 10 wirken.
• Der Antrieb der Nockenwelle 6 mittels des Riementriebes 5 erfolgt über eine Vorrichtung 11 zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen 9, 10 einer Brennkraftmaschine 1. Die Vorrichtung 11 ist an dem antriebsseitigen Ende der Nockenwelle 6 angeordnet und ermöglicht, wie im folgenden dargestellt wird, eine Veränderung der Phasenlage zwischen der Kurbelwelle 2 und der Welle 13. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Vorrichtung 11 derart auszubilden, dass die Phasenlage der ersten und der zweiten Nocken 7, 8 relativ zu der Kurbelwelle 2 und gleichzeitig die Phasenlage der ersten und der zweiten Nocken 7, 8 zueinander variiert werden kann. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der EP 1 234 954 B1 offenbart, auf die Bezug genommen wird.
• Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 11 im Längsschnitt. Die Vorrichtung 11 weist ein Antriebselement 15 und ein Abtriebselement 17 auf. Das Antriebselement 15 setzt sich aus einem Gehäuse 16 und zwei Seitendeckel 18, 19 zusammen, die an den axialen Seitenflächen des Gehäuses 16 angeordnet sind.
• Die 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 11 in der Draufsicht, wobei nur das Antriebselement 15 und das Abtriebselement 17 dargestellt sind. Das Abtriebselement 17 ist in Form eines Flügelrades ausgeführt und weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Nabenelement 20 auf, von dessen äußerer zylindrischer Mantelfläche sich in der dargestellten Ausführungsform vier Flügel 21 in radialer Richtung nach außen erstrecken.
• Ausgehend von einer äußeren Umfangswand 22 des Gehäuses 16 erstrecken sich mehrere Seitenwände 23 radial nach innen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Seitenwände 23 einteilig mit der Umfangswand 22 ausgebildet. Das Antriebselement 15 ist mittels radial innen liegender Umfangswände der Seitenwände 23 relativ zu dem Abtriebselement 17 drehbar auf diesem gelagert.
• An einer äußeren Mantelfläche der Umfangswand 22 ist ein Antriebsrad, in der dargestellten Ausführungsform ein Riemenrad 24, angeordnet, über das mittels eines nicht dargestellten Riementriebs Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf das Antriebselement 15 übertragen werden kann. In der dargestellten Ausführungsform ist das Antriebsrad einteilig mit dem Gehäuse 16 ausgebildet. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen in denen das Antriebsrad einteilig mit einem der Seitendeckel 18, 19 oder als separates Bauteil ausgebildet ist.
• Je einer der Seitendeckel 18, 19 ist an einer der axialen Seitenflächen des Gehäuses 16 angeordnet und drehfest an diesem fixiert. Zu diesem Zweck sind an dem Gehäuse 16 vier Axialöffnungen 25 vorgesehen, die mit Axialöffnungen der Seitendeckel 18, 19 fluchten. Je ein Bolzen 26, in der dargestellten Ausführungsform eine Schraube, durchgreift fluchtende Axialöffnungen 25 des Gehäuses 16 und der Seitendeckel 18, 19 und stellen somit die drehfeste Verbindung der Bauteile her.
• Innerhalb der Vorrichtung 11 ist zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Seitenwänden 23 ein Druckraum 27 ausgebildet. Jeder der Druckräume 27 wird in Umfangsrichtung von gegenüberliegenden, im Wesentlichen radial verlaufenden Begrenzungswänden 28 benachbarter Seitenwände 23, in axialer Richtung von den Seitendeckeln 18, 19, radial nach innen von dem Nabenelement 20 und radial nach außen von der Umfangswand 22 begrenzt. In jeden der Druckräume 27 ragt ein Flügel 21, wobei die Flügel 21 derart ausgebildet sind, dass diese sowohl an den Seitendeckeln 18, 19, als auch an der Umfangswand 22 anliegen. Jeder Flügel 21 teilt somit den jeweiligen Druckraum 27 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 31, 32.
• Das Abtriebselement 17 ist in einem definierten Winkelbreich drehbar zu dem Antriebselement 15 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Drehrichtung des Abtriebselements 17 dadurch begrenzt, dass die Flügel 21 an je einer korrespondierenden Begrenzungswand 28 (Frühanschlag 29) der Druckräume 27 zum Anliegen kommen. Analog wird der Winkelbereich in der anderen Drehrichtung dadurch begrenzt, dass die Flügel 21 an den anderen Begrenzungswänden 28 der Druckräume 27, die als Spätanschlag 30 dienen, zum Anliegen kommen.
• Durch Druckbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 31, 32 und Druckentlastung der anderen Gruppe kann die Phasenlage des Antriebselements 15 zu dem Abtriebselement 17 variiert werden. Durch Druckbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 31, 32 kann die Phasenlage konstant gehalten werden.
• Das Abtriebselement 17 ist mittels einer Zentralschraube 33 mit der Welle 13 drehfest verbunden. Die Zentralschraube 33 durchgreift eine zentrale Bohrung 34 des Abtriebselements 17, wobei deren Schraubenkopf an einer der Welle 13 abgewandten axialen Anlagefläche des Abtriebselements 17 anliegt. Ein Gewindeabschnitt der Zentralschraube 33 greift unter Herstellung einer Schraubverbindung in die Welle 13 ein.
• Das Antriebselement 15 ist mittels mehrerer Befestigungselemente 35, in der dargestellten Ausführungsform mittels drei Schrauben 35, drehfest mit der Hohlwelle 12 verbunden. Die Schrauben 35 durchgreifen jeweils eine Öffnung 36, die an dem ersten Seitendeckel 18 ausgebildet sind. Dabei liegt der Kopf 46 des Befestigungselements 35, in der dargestellten Ausführungsform ein Schraubenkopf 46, an der dem Nabenelement 20 zugewandten Seite des ersten Seitendeckels 18 an. Das andere Ende der Schraube 35 greift in einen An schlussflansch 37 ein, der drehfest mit der Hohlwelle 12 verbunden ist. Der Anschlussflansch 37 kann beispielsweise einteilig mit der Hohlwelle 12 ausgebildet sein. In der dargestellten Ausführungsform ist der Anschlussflansch 37 als separates Bauteil ausgebildet und drehfest, beispielsweise form-, kraft- oder stoffschlüssig, derart mit der Hohlwelle 12 verbunden, dass ein Druckmittelfluss zwischen dem Anschlussflansch 37 und der Hohlwelle unterbunden ist.
• Der erste Seitendeckel 18 ist im Bereich der Öffnungen 36 in axialer Richtung breiter ausgebildet als der Rest des ersten Seitendeckels 18. Dabei ist in dem ersten Seitendeckel 18 auf der Seite des Abtriebselements 17 eine Aufnahme 38 ausgebildet, die sich an die Öffnung 36 anschließt. Die Aufnahme 38 ist derart ausgebildet, dass der Schraubenkopf 46 der Schraube 35 vollständig in dieser versenkt werden kann.
• Das Abtriebselement 17 weist pro Schraube 35 eine erste Montageöffnung 39 auf, die sich über die gesamte axiale Länge des Nabenelements 20 erstreckt. Des Weiteren ist an dem zweiten Seitendeckel 19 pro Schraube 35 eine zweite Montageöffnung 40 vorgesehen, die diesen in axialer Richtung durchdringt. Die zweite Montageöffnung 40 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass diese in axialer Richtung der Öffnung 36 gegenüberliegt. Die erste Montageöffnung 39 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass diese fluchtend zu der zweiten Montageöffnung 40 und gleichzeitig fluchtend zu der Öffnung 36 positioniert werden kann, auch wenn die Vorrichtung 11 komplett montiert ist.
• Die erste und die zweite Montageöffnung 39, 40 sind derart ausgebildet, dass durch diese ein Werkzeug zu der Schraube 35 durch die Vorrichtung 11 geführt werden kann, um diese an dem Anschlussflansch 37 zu befestigen.
• Des Weiteren ist ein Verschlussdeckel 42 vorgesehen, der auf der dem Abtriebselement 17 abgewandten Seite des zweiten Seitendeckels 19 angeordnet und mittels einer Schraubverbindung 43 an diesem befestigt ist. Der Verschlussdeckel 42 trägt ein erstes Dichtmittel 44, beispielsweise einen O-Ring, um zu verhindern, dass Leckageöl, welches zwischen dem Abtriebselement 17 und dem zweiten Seitendeckel 19 vorhanden sein kann, aus der Vorrichtung 11 austritt. Zu diesem Zweck erstreckt sich der Verschlussdeckel 42 ausgehend von der Drehachse 45 der Vorrichtung 11 in radialer Richtung bis über die zweite Montageöffnungen 40 hinaus. Das erste Dichtmittel 44 ist derart angeordnet, dass die zweiten Montageöffnungen 40 innerhalb des von diesem abgedichteten Bereichs angeordnet sind. Somit ist sichergestellt, dass Leckageöl, welches zwischen dem zweiten Seitendeckel 19 und dem Abtriebselement 17 in die erste oder zweite Montageöffnung 39, 40 gelangt ist, aus der Vorrichtung 11 austritt. Die Dichtflächen des ersten Dichtmittels 44 liegen zum einen an dem Verschlussdeckel 42 und zum anderen einem zweiten Seitendeckel 19 an. Somit wird die Abdichtung der Vorrichtung 11 zwischen zwei nicht zueinander verschwenkbaren Bauteilen hergestellt.
• Das Gehäuse 16 trägt an jeder axialen Seitenfläche ein zweites Dichtmittel 48, wobei jedes der zweiten Dichtmittel 48 einen Leckagefluss zwischen dem Gehäuse 16 und jeweils einem der Seitendeckel 18, 19 aus der Vorrichtung 11 heraus unterbindet. Auch hier erfolgt die Abdichtung zwischen nicht zueinander verschwenkbaren Bauteilen.
• An der Kontaktfläche zwischen dem Anschlussflansch 37 und dem ersten Dichtdeckel 18 ist ein Dichtelement 49 in einer ringförmigen Nut 50 angeordnet. Das Dichtelement 49 und die Nut 50 erstrecken sich in Umfangsrichtung des Anschlussflansches 37 bzw. des ersten Dichtdeckels 18. Dabei wird die Nockenwelle 6 in Umfangsrichtung vollständig von diesen umfasst. Das Dichtelement 49 ist in sich geschlossen ausgeführt. In der dargestellten Ausführungsform ist dieses als O-Ring ausgebildet. Der erste Seitendeckel 18 weist eine Dichtfläche 51 auf, an der das Dichtelement 49 im montierten Zustand anliegt. In der dargestellten Ausführungsform sind das Dichtelement 49 und die Dichtfläche 51 derart angeordnet, dass diese die Befestigungselemente 35 umfassen. Somit ist zum einen gewährleistet, dass Leckageöl, welches sich zwischen dem Anschlussflansch 37 und dem ersten Seitendeckel 18 befindet, nicht an dieser Stelle aus der Vorrichtung 11 austritt. Des Weiteren wird verhindert, dass durch die Öffnungen 36 aus den Druckkammern 31, 32 austretendes Leckageöl aus der Vorrichtung 11 austritt.
• Auch hier erfolgt die Abdichtung zwischen nicht zueinander verschwenkbaren Bauteilen.
• Die Abdichtung der gesamten Vorrichtung 11 gegenüber deren Außenraum erfolgt der dargestellten Ausführungsform durch die Dichtmittel 44, 48 bzw. dass Dichtelement 49 zwischen Bauteilen, die sich nicht zueinander bewegen. Somit wird der Verschleiß der Dichtmittel 44, 48 bzw. des Dichtelements 49 minimiert und die Lebensdauer der Vorrichtung 11 verlängert. Leckageöl kann nur über die Nockenwelle 6 entweichen und wird somit in den Zylinderkopf zurückgeführt. Des Weiteren wird kein axial abstehender Kragen mehr an dem ersten Seitendeckel 18 benötigt, wodurch dessen Herstellungskosten gesenkt werden. Der erste Dichtdeckel 18 kann als ringförmige Scheibe ausgeführt und somit kostengünstig aus einem Blechteil hergestellt werden.
• Die Nockenwelle 6 durchgreift eine Zylinderkopföffnung 54, die an einem Zylinderkopf 52 oder einem Zylinderkopfdeckel 52 ausgebildet ist. In dieser ist ein Radialwellendichtring 53 angeordnet. Der Radialwellendichtring 53 liegt an einer zweiten Dichtfläche 55 an, die an einer Außenumfangsfläche des Anschlussflansches 37 ausgebildet ist.
• Vorteilhafterweise ist der Anschlussflansch 37 aus einem hochlegierten Stahl ausgebildet, wodurch der Verschleiß sowohl der zweiten Dichtfläche 55 als auch des Radialwellendichtrings 53 verringert wird. Somit entfällt die Abdichtung zwischen dem Radialwellendichtring 53 an einem axialen Kragen des ersten Seitendeckels, wie in dem Stand der Technik beschrieben. Dadurch wird der Verschleiß der Abdichtung zwischen dem radial Wellendichtringes 53 und dem axialen Kragen, der üblicherweise als Sinterbauteil ausgebildet ist, minimiert.
• Somit ist eine funktionssichere Abdichtung der Vorrichtung 11 und der Zylinderkopföffnungen 54 dargestellt, die zu den herkömmlichen Vorrichtungen eine deutlich verlängerte Lebensdauer aufweist. In einer alternativen Ausführungsform kann der Radialwellendichtring 53 auch mit einer zweiten Dichtfläche 55 zusammenwirken, die direkt auf einer Außenmantelfläche der Nockenwelle 6 ausgebildet ist. Dadurch wird die Dichtlänge minimiert.
• Im Folgenden wird die Wirkungsweise der Vorrichtung 11 beschrieben. Über das Riemenrad 24 wird Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf das Antriebselement 15 und damit auf den ersten Seitendeckel 18, den Anschlussflansch 37 und damit auf die Hohlwelle 12 übertragen. Dies stellt eine direkte Verbindung zwischen der Kurbelwelle 2 und der Hohlwelle 12 beziehungsweise den ersten Nocken 7 dar, eine Veränderung der Phasenlage dieser Nocken 7 relativ zur Kurbelwelle 2 ist nicht möglich.
• Über den in den Druckkammern 31, 32 herrschenden Druck wird das Drehmoment der Kurbelwelle 2 über das Antriebselement 15 auch auf das Abtriebselement 17 und damit auf die Welle 13 und die zweiten Nocken 8 übertragen. Durch Druckbeaufschlagung der einen Gruppe von Druckkammern 31, 32, bei gleichzeitiger Entleerung der anderen Gruppe von Druckkammern 32, 31 kann die Phasenlage des Abtriebselements 17 relativ zum Antriebselement 15 und damit der Welle 13 zur Kurbelwelle 2 variiert werden. Durch Druckbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 31, 32 kann eine konstante Phasenlage zwischen der Welle 13 der Kurbelwelle 2 erreicht werden.

1

Brennkraftmaschine

2

Kurbelwelle

3

Kolben

4

Zylinder

5

Riementrieb

6

Nockenwelle

7

erster Nocken

8

zweiter Nocken

9

erstes Gaswechselventil

10

zweites Gaswechselventil

11

Vorrichtung

12

Hohlwelle

13

Welle

14

Stift

15

Antriebselement

16

Gehäuse

17

Abtriebselement

18

Seitendeckel

19

Seitendeckel

20

Nabenelement

21

Flügel

22

Umfangswand

23

Seitenwand

24

Riemenrad

25

Axialöffnung

26

Bolzen

27

Druckraum

28

Begrenzungswand

29

Frühanschlag

30

Spätanschlag

31

erste Druckkammer

32

zweite Druckkammer

33

Zentralschraube

34

Bohrung

35

Befestigungselement

36

Öffnung

37

Anschlussflansch

38

Aufnahme

39

erste Montageöffnung

40

zweite Montageöffnung

42

Verschlussdeckel

43

Schraubverbindung

44

erstes Dichtmittel

45

Drehachse

46

Kopf

48

zweites Dichtmittel

49

Dichtelement

50

Nut

51

erste Dichtfläche

52

Zylinderkopf/Zylinderkopfdeckel

53

Radialwellendichtring

54

Zylinderkopföffnung

55

zweite Dichtfläche

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - GB 2421557 A [0004]
• - US 5836277 A [0005]
• - EP 1234954 B1 [0030]

Claims (7)

1. Vorrichtung (11) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1) mit – einem Antriebselement (15), einem Abtriebselement (17) und einem ersten Seitendeckel (18), – wobei das Antriebselement (15) in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) bringbar ist, – wobei das Abtriebselement (17) schwenkbar zu dem Antriebselement (15) angeordnet ist, – wobei zumindest eine Druckkammer (31, 32) vorgesehen ist, durch deren Druckbeaufschlagung das Abtriebselement (17) relativ zum Antriebselement (15) verschwenkt werden kann und – wobei der erste Seitendeckel (18) die Druckkammer (31, 32) in axialer Richtung begrenzt, – dadurch gekennzeichnet, dass der erste Seitendeckel (18) mittels zumindest eines Befestigungselements (35) drehfest an einem Anschlussflansch (37) einer Nockenwelle (6) befestigt ist und im Bereich des Anschlussflansches (37) an diesem anliegt, – wobei an der Kontaktfläche zwischen dem Anschlussflansch (37) und dem ersten Seitendeckel (18) ein in sich geschlossenes Dichtelement (49) angeordnet ist, welches in Umfangsrichtung des Anschlussflansches (37) verläuft.
2. Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (49) zumindest im Bereich des Befestigungselementes (35) radial außerhalb des Befestigungselementes (35) verläuft.
3. Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtelement (49) als O-Ring ausgebildet ist.
4. Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (6) eine Zylinderkopföffnung (54) durchgreift, wobei der Anschlussflansch (37) im Bereich der Zylinderkopföffnung (54) angeordnet ist und ein Radialwellendichtring (53) in der Zylinderkopföffnung (54) angeordnet ist, der mit einer zweiten Dichtfläche (55) zusammenwirkt, die an dem Anschlussflansch (37) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung (11) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1) mit – einem Antriebselement (15), einem Abtriebselement (17) und einem ersten Seitendeckel (18), – wobei das Antriebselement (15) in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle (2) der Brennkraftmaschine (1) bringbar ist, – wobei das Abtriebselement (17) schwenkbar zu dem Antriebselement (15) angeordnet ist, – wobei zumindest eine Druckkammer (31, 32) vorgesehen ist, durch deren Druckbeaufschlagung das Abtriebselement (17) relativ zum Antriebselement (15) verschwenkt werden kann und – wobei der erste Seitendeckel (18) die Druckkammer (31, 32) in axialer Richtung begrenzt, – dadurch gekennzeichnet, dass der erste Seitendeckel (18) mittels zumindest eines Befestigungselements (35) drehfest an einem Anschlussflansch (37) einer Nockenwelle (6) befestigbar und im Bereich des Anschlussflansches (37) an diesem zur Anlage bringbar ist, – wobei an dem ersten Seitendeckel (18) in dem Bereich, der in Kontakt mit dem Anschlussflansch (37) bringbar ist, in Umfangsrichtung eine erste Dichtfläche (51) zum Zusammenwirken mit einem in sich geschlossenes Dichtelement (49) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtfläche (51) zumindest im Bereich des Befestigungselementes (35) radial außerhalb des Befestigungselementes (35) verläuft.
7. Vorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (35) exzentrisch zur Drehachse (45) der Nockenwelle (6) angeordnet ist.