DE102008019746A1 - 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 der erste Seitendeckel (18) mittels zumindest eines Befestigungselements (35) drehfest an einem Anschlussflansch (37) einer Nockenwelle (6) befestigbar ist, wobei der erste Seitendeckel (18) eine axiale Stirnseite der Vorrichtung (11) bildet und benachbart zu dem Anschlussflansch (37) angeordnet werden kann, wobei der erste Seitendeckel (18) zumindest eine zur Drehachse (45) der Vorrichtung (11) versetzt angeordnete Öffnung (36) aufweist, die von dem Befestigungselement (35) durchgriffen wird, wobei ein Kopf (46) des Befestigungselements (35) an der dem Anschlussflansch (37) abgewandten Seite des ersten Seitendeckels (18) zur Anlage bringbar ist.

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 der erste Seitendeckel mittels zumindest eines Befestigungselements drehfest an einem Anschlussflansch einer Nockenwelle befestigbar ist, wobei der erste Seitendeckel eine axiale Stirnseite der Vorrichtung bildet und benachbart zu dem Anschlussflansch angeordnet werden kann, wobei der erste Seitendeckel zumindest eine zur Drehachse der Vorrichtung versetzt angeordnete Öffnung aufweist, die von dem Befestigungselement durchgriffen wird, wobei ein Kopf des Befestigungselements an der dem Anschlussflansch abgewandten Seite des ersten Seitendeckels zur Anlage bringbar ist.
• Hintergrund der Erfindung
• In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenrelation 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 Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein. Dabei 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 EP 1 234 954 A2 bekannt. Die Vorrichtung umfasst zwei Abtriebselemente welche drehbar zu einem Antriebselement angeordnet sind, 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 erste Abtriebselement ist mittels Schrauben mit einem Anschlussflansch der Hohlwelle verbunden. Dabei liegt ein Schraubenkopf der Schraube an einem ersten Seitendeckel an, wobei deren Gewindeabschnitt eine Öffnung des Seitendeckels in axialer Richtung durchgreift und mit dem Anschlussflansch ver schraubt ist. Das zweite Abtriebselement ist mittels einer Schraubenmutter drehfest mit der inneren Welle verbunden.
• Nachteilig an dieser Ausführungsform ist die aufwändige Montage der Vorrichtung an der Nockenwelle. Aufgrund der Befestigung des ersten Abtriebselements an dem Anschlussflansch mittels exzentrisch angeordneter Schrauben kann die Vorrichtung nicht als Baugruppe an die Montagelinie der Nockenwelle geliefert werden. Um die Verbindung zwischen der Vorrichtung und der Nockenwelle herzustellen muss zunächst das erste Abtriebselement mittels der Schrauben mit dem Anschlussflansch verschraubt werden. Erst dann kann der Rest der Vorrichtung zusammengesetzt werden und anschließend das zweite Abtriebselement drehfest mit der inneren Welle verbunden werden. Dies führt zu einem erheblichen Mehraufwand, da der Zusammenbau der Vorrichtung erst dann erfolgen kann, wenn ein Teil dieser Vorrichtung bereits mit der Nockenwelle verbunden ist. Eine getrennte Herstellung der Nockenwelle und der komplett vormontierten Vorrichtung mit einem anschließenden Zusammenbau der beiden Bauteile ist nicht möglich.
• Aufgabe der Erfindung
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die Montage der Vorrichtung an eine Nockenwelle vereinfacht werden soll.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Abtriebselement zumindest eine erste Montageöffnung aufweist, die mit dem Kopf des Befestigungselements fluchtend ausrichtbar ist, so dass ein Werkzeug durch das Abtriebselement geführt werden kann und der Angriff des Werkzeuges an dem Befestigungselement ermöglicht wird, um die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Seitendeckel und dem Anschlussflansch herzustellen.
• Die Vorrichtung weist zumindest ein Antriebselement und zumindest ein Abtriebselement auf. Das Antriebselement steht im montierten Zustand der Vor richtung beispielsweise über einen Zugmittel- oder Zahnradtrieb mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung. Das Abtriebselement oder die Abtriebselemente sind 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 Vorrichtung weist einen ersten Seitendeckel auf, der eine axiale Stirnseite der Vorrichtung bildet. 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, das einen vergrößerten Kopf und einen sich axiale erstreckenden Bereich aufweist. Der sich axial erstreckende Bereich durchgreift eine Öffnung des ersten Seitendeckels und greift unter Herstellung einer festen, lös- oder unlösbaren Verbindung in den Anschlussflansch ein. Die Öffnung ist kleiner ausgebildet, als der Kopf des Befestigungselements. Der Kopf liegt an der dem Anschlussflansch abgewandten Seite des ersten Seitendeckels an diesem an. Selbstverständlich können auch mehrere Befestigungselemente vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung der Vorrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Die Öffnungen und die Befestigungselemente sind in radialer Richtung versetzt zur Drehachse der Vorrichtung angeordnet.
• Das Abtriebselement weist zumindest eine erste Montageöffnung auf, die dieses in axialer Richtung vollständig durchdringt. Die Montageöffnung ist derart angeordnet, dass unter Verdrehung des Abtriebselements zum ersten Seitendeckel die erste Montageöffnung mit dem Kopf des Befestigungselements fluchtend ausgerichtet werden kann. Dies gilt für Ausführungsformen, in denen das Abtriebselement drehbar zum ersten Seitendeckel angeordnet ist. Liegt eine drehfeste Verbindung zwischen dem Abtriebselement und dem ersten Seitendeckel vor, ist die erste Montageöffnung fluchtend mit dem Kopf des Befestigungselements auszubilden. Des Weiteren ist die erste Montageöffnung derart ausgebildet, dass ein Montagewerkzeug durch diese zu dem Befestigungselement geführt und die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Seitendeckel und dem Anschlussflansch hergestellt werden kann. Die Montageöffnung kann beispielsweise als Axialbohrung in dem Abtriebselement ausgebildet sein. Ebenso denkbar sind beispielsweise axial durchgängige Umfangsnuten oder ähnliches.
• 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 in dieser Ausführungsform 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.
• Alternativ kann der erste Seitendeckel auch drehfest mit dem Abtriebselement verbunden sein. In Ausführungsformen, in denen die Nockenwelle nur aus einer Welle besteht, ist das Abtriebselement drehfest mit der Nockenwelle verbundenen, wodurch die Phasenlage der Nockenwelle variabel einstellbar ist.
• In Ausführungsformen mit zwei konzentrischen Wellen kann das Abtriebselement drehfest mit der inneren oder äußeren Welle verbunden sein, wodurch die Phasenlage dieser Welle relativ zum Antriebsrad variabel einstellbar ist. Dabei kann das Antriebselement mit der anderen Welle verbunden sein oder ein weiteres Abtriebselement vorgesehen sein, welches mit der anderen Welle verbunden ist, wodurch die Phasenlage beider Wellen unabhängig zueinander gegenüber dem Antriebsrad einstellbar ist.
• Um einen Angriff des Montagewerkzeuges an das Befestigungselement zu ermöglichen ist vorgesehen, dass sich die erste Montageöffnung entlang der gesamten axialen Länge des Abtriebselements erstreckt.
• Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Erfindung wird ermöglicht, dass die Vorrichtung getrennt von der Nockenwelle hergestellt und komplett vormontiert werden kann. Zu diesem Zweck werden Antriebselement und Abtriebselement zueinander positioniert, die Befestigungselemente durch die Öffnungen des ersten Seitendeckels geführt und anschließend die Seitendeckel montiert. Dadurch, dass der Kopf des Befestigungselements an der dem Anschlussflansch abgewandten Seite des ersten Seitendeckels zur Anlage bringbar ist, ist gewährleistet dass das Befestigungselement nach dem Einlegen in den ersten Seitendeckel und der Montage des Seitendeckels verliersicher in der Vorrichtung aufgenommen ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Kopf des Befestigungselements größer als die Öffnung ausgebildet ist. Anschließend kann die komplett vormontierte Vorrichtung an der Nockenwelle positioniert werden und durch den Eingriff der Montagewerkzeuge durch die Montageöffnungen an Nockenwelle montiert werden. Ein Zusammenbau der Vorrichtung erst an der Nockenwelle ist somit nicht mehr vonnöten. Dadurch wird die Montagekomplexität deutlich verringert.
• In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein zweiter Seitendeckel vorgesehen ist, der an der dem ersten Seitendeckel abgewandten axialen Seite der Vorrichtung angeordnet ist, wobei der zweite Seitendeckel zumindest eine zweite Montageöffnung aufweist, die mit der ersten Montageöffnung fluchtend ausrichtbar ist und den Eingriff des Montagewerkzeuges in die erste Montageöffnung ermöglicht.
• In dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zweite Seitendeckel derart ausgeführt ist, dass dieser die erste Montageöffnung überdeckt. Dadurch wird die Dichtlänge zwischen dem Seitendeckel und beispielsweise dem Abtriebselement größer, wodurch die Leckagen aus der Vorrichtung heraus verringert wird. In Vorrichtungen, in denen die beiden Seitendeckel drehfest miteinander verbunden sind, ist die zweite Montageöffnung fluchtend zu der Öffnung beziehungsweise dem Befestigungselement auszuführen. In Ausführungsformen, in denen das Abtriebselement drehbar zu dem zweiten Seitendeckel angeordnet ist, sind die erste und zweite Montageöffnung so auszubilden dass diese in eine Position gebracht werden können, so dass diese zueinander und mit dem Befestigungselement fluchten. Ist das Abtriebselement nicht drehbar zu dem zweiten Seitendeckel angeordnet, so sind die Montageöffnungen so auszubilden und der zweite Seitendeckel und das Abtriebselement so zu montieren, dass die ersten und zweiten Montageöffnungen fluchten.
• Die zweite Montageöffnung kann beispielsweise als Bohrung in dem zweiten Seitendeckel ausgebildet sein. Dabei ist unter einer Bohrung jegliche Öffnung zu verstehen, die von einer geschlossenen Mantelfläche umgeben ist, ungeachtet dessen, wie diese hergestellt ist. Alternativ kann der zweite Seitendeckel eine zentrale Öffnung aufweisen und die zweite Montageöffnung als radiale Aussparung ausgehend von der zentralen Öffnung ausgebildet sein. Denkbar ist jede Öffnung, die den Eingriff eines Montagewerkzeugs in erste Montageöffnung ermöglicht.
• In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Montageöffnung derart ausgebildet ist, dass die Befestigungselemente in diese hinein verlagerbar sind. Zu diesem Zweck ist die Kontur der ersten Montageöffnung zumindest im Bereich des ersten Seitendeckels größer ausgeführt als der Kopf des Befestigungselements. Somit ist das Befestigungselement in der Vorrichtung verliersicher aufgenommen, und trotzdem in axialer Richtung beweglich angeordnet. Sind mehrere Befestigungselemente vorgesehen, wird dadurch verhindert, dass während der Herstellung der Verbindung zwischen den Befestigungselementen und dem Anschlussflansch die Befestigungselemente verklemmen. Die Befestigungselemente können zunächst in die Vorrichtung zurück verlagert werden und einzelnen in den Anschlussflansch eingeführt werden. Ein gleichzeitiges befestigen der Befestigungselement ist nicht nötig.
• Vorteilhafterweise weist die erste Montageöffnung einen Anschlag auf, der die axiale Verlagerung des Befestigungselements begrenzt, wobei der Anschlag derart angeordnet ist, dass das Befestigungselement die Öffnung zumindest teilweise durchgreift, wenn der Kopf des Befestigungselements an dem Anschlag anliegt. Dadurch wird verhindert, dass das Befestigungselement vollständig in die Vorrichtung zurück verlagert wird. D. h., das Befestigungselement durchgreift selbst dann zumindest teilweise die Öffnung, wenn der Kopf des Befestigungselement an dem Anschlag anliegt. Dadurch wird eine Führung des Befestigungselements erreicht, die sicherstellt, dass ein Teil des Befestigungselements immer durch die Öffnung ragt.
• Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste Montageöffnung als gestufte Bohrung ausgebildet ist, wobei der Durchmesser des dem ersten Seitendeckel benachbarte Abschnitts der Bohrung größer ausgebildet ist, als der Durchmesser des sich an diesen Abschnitt anschließenden zweiten Abschnitts.
• In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Seitendeckel benachbart zu der Öffnung eine Aufnahme aufweist, die derart ausgebildet ist, dass diese den Kopf des Befestigungselements vollständig aufnehmen kann. Somit ragt der Kopf des Befestigungselements nicht in den Bereich des Abtriebselements, wenn die Vorrichtung an der Nockenwelle montiert ist. In dem Fall, dass das Abtriebselement drehbar zu dem ersten Seitendeckel angeordnet ist, können die ersten Montageöffnungen somit als kreisförmige Bohrungen ausgebildet sein. Ringförmige oder teilringförmige Aussparungen an dem Abtriebselement sind nicht nötig um eine Verdrehung zwischen dem ersten Seitendeckel und dem Abtriebselement zuzulassen.
• Vorteilhafterweise ist das Abtriebselement mittels einer Zentralschraube mit der Nockenwelle verbindbar, wobei die erste Montageöffnung derart ausgebildet ist, dass ein Montagewerkzeug in diese einführbar ist, wobei über das Montagewerkzeug das Drehmoment, welches während des Anziehens der Zentralschraube auf das Abtriebselement wirkt, abstützbar ist. Somit erfüllt die erste Montageöffnung zwei Funktionalitäten. Zum einen ist sichergestellt, dass die komplett vormontierte Vorrichtung an der Nockenwelle befestigbar ist. Des Weiteren können die gleichen Montageöffnungen dazu genutzt werden das Anziehdrehmoment bei der Befestigung der Zentralschraube am Rotor abzustützen. Somit sind keine gesonderten Montagefeatures nötig.
• 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:
• 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,
• 4 einen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine.
• 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 Zugmitteltrieb 5, beispielsweise ein Ketten- oder Riementrieb, mit einer Nockenwelle 6 in Antriebsverbindung. Alternativ kann der Zugmitteltrieb 5 durch einen Zahnradtrieb ersetzt sein. 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 Welle 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 einer inneren Mantelfläche einer Bohrung der zweiten Nocken 8 ausgebildet sind, wodurch eine drehfeste Verbindung zwischen den Stiften 14 und dem zweiten Nocken 8 hergestellt ist. 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 Zugmitteltriebes 5 erfolgt über eine Vorrichtung 11 zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen 9, 10 einer Brennkraftmaschine 1. Die Vorrichtung 11 ist an dem antriebssei tigen Ende der Nockenwelle 6 angeordnet und ermöglicht, wie im folgenden dargestellt wird, eine Veränderung der Phasenlage zwischen der Kurbelwelle 2 und der Nockenwelle 6. Alternativ kann die Vorrichtung 11 auch dazu genutzt werden lediglich die Phasenlage der ersten oder der zweiten Nocken 7, 8 in Bezug auf die Kurbelwelle 2 zu ändern, während die Phasenlage der anderen Nocken 7, 8 konstant gehalten wird. 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 die Phasenlage der ersten und der zweiten Nocken 7, 8 zueinander variiert werden kann.
• 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. Eben so denkbar sind Ausführungsformen in denen das Antriebsrad einteilig mit einem der Seitendeckel 18, 19 oder als separates Bauteil ausgebildet ist. Neben dem dargestellten Riemenrad 24 sind auch Ketten- oder Zahnräder denkbar.
• 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 Antriebsele ments 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 Anschlussflansch 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, mit der Hohlwelle 12 verbunden.
• 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 Montageöffnung 39 ist in dem Bereich, der sich an den ersten Seitendeckel 18 axial anschließt derart ausgebildet, dass der Schraubenkopf 46 in diese eingreifen kann. Zusätzlich ist in der ersten Montageöffnung 39 ein Anschlag 41 vorgesehen, der derart ausgebildet und angeordnet ist, dass dieser eine Bewegung der Schrauben 35 in das Abtriebselement 17 hinein beschränkt. Dabei ist der Abstand zwischen dem Anschlag 41 und dem ersten Seitendeckel 18 kleiner ausgebildet als die Länge der Schraube 35, so dass diese selbst dann in die Öffnung 36 eingreift, wenn der Schraubenkopf 46 der Schraube 35 an dem Anschlag 41 zur Anlage kommt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Anschlag 41 dadurch realisiert, dass die erste Montageöffnung 39 als Stufenbohrung ausgeführt ist, wobei der Durchmesser der Bohrung, der dem zweiten Seitendeckel 19 zugewandt ist, kleiner ausgebildet ist als der Durchmesser der Bohrung, der dem ersten Seitendeckel 18 zugewandt ist. Alternativ kann die erste Montageöffnung 39 entlang ihrer gesamten axialen Erstreckung einheitlich, d. h. ohne einen Anschlag, ausgeführt sein. Alternativ dazu kann in dieser einheitlich ausgebildeten ersten Montageöffnung 39 ein separat gefertigtes Bauteil befestigt sein, welches die Aufgabe des Anschlags 41 übernimmt.
• 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 Dichtelement 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 Dichtelement 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.
• Im Folgenden wird die Montage der Vorrichtung 11 und deren Befestigung an der Nockenwelle 6 erläutert. Zunächst wird das Abtriebselement 17 in das Antriebselement 15 eingelegt und die Schrauben 35 durch die Öffnungen 36 des ersten Seitendeckels 18 geführt. Anschließend werden die Seitendeckeln 18, 19 zu dem Antriebselement 15 positioniert und mittels der Bolzen 26 fixiert. Die Schrauben 35 sind dadurch verliersicher innerhalb der Vorrichtung 11 aufgenommen. Gleichzeitig können diese jedoch in die erste Montageöffnung 39 zurück verschoben werden, wobei die Anschläge 41 verhindern, dass die Schraubenschäfte der Schrauben 35 die jeweilige Öffnung 36 komplett verlassen und vollständig in das Abtriebselement 17 rutschen.
• Anschließend wird die Vorrichtung 11 an der Nockenwelle 6 positioniert und der erste Seitendeckel 18 mittels der Schrauben 35 mit dem Anschlussflansch 37 verschraubt. Zu diesem Zweck wird das Abtriebselement 17 derart positioniert, dass jede erste Montageöffnung 39 mit einer der zweiten Montageöffnungen 40 und einer Öffnung 36 fluchtend angeordnet ist. Vorteilhafterweise sind die Montageöffnungen 39, 40 derart angeordnet, dass diese fluchtende Anordnung in einem verriegelten Zustand der Vorrichtung 11 vorliegt.
• Durch die fluchtenden Montageöffnungen 39, 40 wird ein Montagewerkzeug zu jeder Schraube 35 geführt und diese fest mit dem Anschlussflansch 43 verbunden. Somit kann die Vorrichtung 11 als komplett vormontierte Einheit hergestellt und anschließend einer Nockenwelle 6 befestigt werden. Das sequenzielle Befestigen der verschiedenen Bauteile der Vorrichtung 11 an der Nockenwelle 6 kann entfallen. Die komplett vormontierte Vorrichtung 11 kann direkt an die Montagelinie der Nockenwelle 6 geliefert und an dieser befestigt werden. Dadurch, dass die Schrauben 35 in axialer Richtung in das Abtriebselement 17 eintauchen können, wird die Montage der Vorrichtung 11 erheblich vereinfacht. Ein Verklemmen der Schrauben 35, welches auftreten kann, wenn die axiale Position der Schrauben 35 festgelegt ist, wird vermieden und somit der Montageaufwand erheblich reduziert. Die Schrauben 35 können nacheinander angezogen werden.
• Anschließend wird das Abtriebselement 17 mittels der Zentralschraube 33 mit der Welle 13 verschraubt. Dabei kann zunächst ein weiteres Montagewerkzeug durch die zweiten Montageöffnungen 40 in die ersten Montageöffnungen 39 eingeführt werden. Dabei ist die Außenkontur der eingreifenden Teile des Montagewerkzeugs der Kontur der ersten Montageöffnung 39 angepasst. Anschließend wird die Zentralschraube 33 fest gezogen. Das Montagewerkzeug dient dazu das Abtriebselement 17 während des Festziehens der Zentralschraube 33 gegenzuhalten, so dass das Anzugsmoment nicht auf das Abtriebselement 17 übertragen wird. Würde auf die Gegenhalterung verzichtet werden, so würde das Anzugsmoment entweder über die Flügel 21 oder einen Verriegelungspin auf das Antriebselement 15 übertragen werden. Da die Anzugsmomente deutlich höher sind als die im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 auftretenden Momente, würde ohne Gegenhalterung die Gefahr der Schädigung dieser Bauteile bestehen. Anschließend wird der Verschlussdeckel 42 an dem zweiten Seitendeckel 19 befestigt.
• 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 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 Abtriebsele ment 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.
• 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung 11. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist eine zentrale Öffnung 47 des zweiten Seitendeckels 19 so groß ausgeführt, dass der zweite Seitendeckel 19 die erste Montageöffnung 39 nicht überdeckt.

1

Brennkraftmaschine

2

Kurbelwelle

3

Kolben

4

Zylinder

5

Zugmitteltrieb

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

41

Anschlag

42

Verschlussdeckel

43

Schraubverbindung

44

Dichtelement

45

Drehachse

46

Kopf

47

zentrale Öffnung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• - EP 1234954 A2 [0003]

Claims (10)

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 der erste Seitendeckel (18) mittels zumindest eines Befestigungselements (35) drehfest an einem Anschlussflansch (37) einer Nockenwelle (6) befestigbar ist, – wobei der erste Seitendeckel (18) eine axiale Stirnseite der Vorrichtung (11) bildet und benachbart zu dem Anschlussflansch (37) angeordnet werden kann, – wobei der erste Seitendeckel (18) zumindest eine zur Drehachse (45) der Vorrichtung (11) versetzt angeordnete Öffnung (36) aufweist, die von dem Befestigungselement (35) durchgriffen wird, – wobei ein Kopf (46) des Befestigungselements (35) an der dem Anschlussflansch (37) abgewandten Seite des ersten Seitendeckels (18) zur Anlage bringbar ist, – dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (17) zumindest eine erste Montageöffnung (39) aufweist, die mit dem Kopf (46) des Befesti gungselements (35) fluchtend ausrichtbar ist, so dass ein Werkzeug durch das Abtriebselement (17) geführt werden kann und der Angriff des Werkzeuges an dem Befestigungselement (35) ermöglicht wird, um die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Seitendeckel (18) und dem Anschlussflansch (37) herzustellen.
2. Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Seitendeckel (19) vorgesehen ist, der an der dem ersten Seitendeckel (18) abgewandten axialen Seite der Vorrichtung (11) angeordnet ist, wobei der zweite Seitendeckel (19) zumindest eine zweite Montageöffnung (40) aufweist, die mit der ersten Montageöffnung (39) fluchtend ausrichtbar ist und den Eingriff des Montagewerkzeuges in die erste Montageöffnung (39) ermöglicht.
3. Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Montageöffnung (39) entlang der gesamten axialen Länge des Abtriebselements (17) erstreckt.
4. Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Montageöffnung (39) derart ausgebildet ist, dass die Befestigungselemente (35) in diese hinein verlagerbar sind.
5. Vorrichtung (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Montageöffnung (39) einen Anschlag (41) aufweist, der die axiale Verlagerung des Befestigungselements (35) begrenzt, wobei der Anschlag (41) derart angeordnet ist, dass das Befestigungselement (35) die Öffnung (36) zumindest teilweise durchgreift, wenn der Kopf (46) des Befestigungselements (35) an dem Anschlag (41) anliegt.
6. Vorrichtung (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Montageöffnung (39) als gestufte Bohrung ausgebildet ist, wobei der Durchmesser des dem ersten Seitendeckel (18) benachbarte Abschnitts der Bohrung größer ausgebildet ist, als der Durchmesser des sich an diesen Abschnitt anschließenden zweiten Abschnitts.
7. Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Seitendeckel (18) benachbart zu der Öffnung (36) eine Aufnahme (38) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass diese den Kopf (46) des Befestigungselements (35) vollständig aufnehmen kann.
8. Vorrichtung (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Montageöffnung (40) als Bohrung in dem zweiten Seitendeckel (19) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Seitendeckel (19) eine zentrale Öffnung (47) aufweist und die zweite Montageöffnung (40) als radiale Aussparung ausgehend von der zentralen Öffnung (47) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (17) mittels einer Zentralschraube (33) mit der Nockenwelle (6) verbindbar ist, wobei die erste Montageöffnung (39) derart ausgebildet ist, dass ein Montagewerkzeug in diese einführbar ist, wobei über das Montagewerkzeug das Drehmoment, welches während des Anziehens der Zentralschraube (33) auf das Abtriebselement (17) wirkt, abstützbar ist.