DE19727667A1 - Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von
Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach dem oberbegriffsbildenden
Merkmalen des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist gattungsbildend aus der DE-OS 195 02 496
vorbekannt. Aus dieser Veröffentlichung geht hervor, daß die Vorrichtung zum
einen aus einer drehfest mit einer Ein- oder Auslaßnockenwelle verbundenen
Abtriebseinheit sowie zum anderen aus einer über ein Zugmittel mit einer
Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden, drehbar auf der Abtriebseinheit
gelagerten Antriebseinheit besteht. Desweiteren weist die Vorrichtung zwei
durch einen axial verschiebbaren Verstellkolben begrenzte Druckräume auf, die
durch wechselweise oder gleichzeitige Druckbeaufschlagung mit einem hydrau
lischen Druckmittel sowie durch Schrägverzahnungen an der Antriebseinheit, an
der Abtriebseinheit und am Verstellkolben eine Relativverdrehung und/oder
eine stufenlose hydraulische Einspannung der Nockenwelle zur Kurbelwelle
bewirken. Dabei strömt der Vorrichtung das hydraulische Druckmittel über eine
drehfest mit der Abtriebseinheit verbundene sowie in einem Nockenwellen-
Gleitlager im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gehaltene, hohlzylindrische
Anschlußkonsole zu, welche den Endbereich der Nockenwelle koaxial um
schließt. An ihrer Mantelfläche weist die Anschlußkonsole mehrere mit in
Ringnuten aufgenommenen Dichtringen ausgebildete Ringflansche auf, die von
einem hohlzylindrischen Aufnahmeflansch an einem feststehenden Anschluß
bauteil für ein Steuerelement umschlossen werden und zwischen denen das
hydraulische Druckmittel in umlaufenden Ringkanälen geführt wird. Von diesen
Ringkanälen ist ein Ringkanal über eine oder mehrere Axialbohrung(en) in der
Zylinderwand der Anschlußkonsole und ein anderer Ringkanal über den Hohl
zylinder der Anschlußkonsole mit den Druckräumen der Vorrichtungen ver
bunden. Zur Abdichtung der druckmittelführenden Ringkanäle gegeneinander
dienen die in die Ringnuten in den Ringflanschen der Anschlußkonsole einge
setzten Stahldichtringe, die mit einer Sprengfuge sowie mit einer Vorspannung
versehen sind und somit an der Innenwandung des Aufnahmeflansches des
Anschlußbauteils dichtend anliegen.
In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß sich bei dieser Abdichtung die
Rotation der Abtriebseinheit auf die Stahldichtringe überträgt, wodurch sich
diese über ihre radiale Anlagefläche in die Innenwandung des Aufnahmeflan
sches "eingraben" bzw. durch welche sowohl die Stahldichtringe als auch der
Aufnahmeflansch einen beträchtlichem Verschleiß unterliegen. Dieses nachteili
ge Verhalten tritt aufgrund des Reibschlusses zwischen den Stahldichtringen und
der Innenwandung des Aufnahmeflansches auf, welcher aus dem in den Ringka
nälen herrschenden Druck des hydraulischen Druckmittels sowie aus der
radialen Vorspannung der Stahldichtringe resultiert. Durch das "Eingraben" der
Stahldichtringe in den Aufnahmeflansch können beispielsweise Abriebspäne
freigesetzt werden, die beim Eintritt in die Nockenwellen-Verstelleinrichtung
eine Funktionsstörung auslösen können. Weiterhin bedingt das "Eingraben" der
Stahldichtringe in den Aufnahmeflansch ein radiales Aufweiten der Stahldicht
ringe, wodurch sich die Trennfuge in den die Stahldichtringe aufnehmenden
Ringnuten und damit der Leckspalt der Stahldichtringe vergrößert. Dies hat
unter Umständen einen Druckmittelverlust in den Druckräumen der Nockenwel
len-Verstelleinrichtung beim Stillstand der Brennkraftmaschine zur Folge, so daß
der Verstellkolben in der Startphase der Brennkraftmaschine keine ausreichende
hydraulische Einspannung mehr erfährt und unter einer nachteiligen Geräusch
entwicklung ungehindert an seinen Endanschlägen anschlägt. Ebenso wurde
festgestellt, daß sich ab einer bestimmten Eingrabtiefe der Stahldichtringe in den
Aufnahmeflansch während des Motorbetriebes systemwichtige Kenngrößen, wie
beispielsweise die Verstellgeschwindigkeit der Nockenwellen-Verstelleinrich
tung, insbesondere bei kleinen Motordrehzahlen, stark verringert, da die hervor
gerufenen zusätzlichen Druckmittel-Leckagen bei begrenzter Leistung der
Druckmittelpumpe zum Absinken des Druckniveaus führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verändern der
Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu konzipieren,
bei welcher mit einfachen Mitteln das "Eingraben" der Dichtringe in die Innen
wandung eines Aufnahmeflansches vermieden ist und durch eine verbesserte
Abdichtung zwischen der rotierenden Anschlußkonsole und einem feststehen
den Anschlußbauteil die aufgezeigten Druckmittelleckagen auf ein Minimum
reduzierbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 1 derart gelöst, daß in der Zylinderwand der Anschlußkon
sole mindestens eine weitere Axialbohrung angeordnet und jede Ringnut in den
Ringflanschen der Anschlußkonsole über mindestens eine Radialbohrung mit
dieser weiteren Axialbohrung verbunden ist, wobei über eine zusätzliche, in der
Mantelfläche der Anschlußkonsole angeordnete umlaufende Ringnut und über
eine diese Ringnut mit der weiteren Axialbohrung verbindende Radialbohrung
ein hydraulisches Druckmittel den Ringnuten in den Ringflanschen der An
schlußkonsole zuleitbar ist, mit welchem eine die Dichtringe feststehend an die
Innenwandung des Aufnahmeflansches des Anschlußbauteiles anpreßende,
radiale Druckkraft auf die Innendurchmesserflächen jedes Dichtringes in den
Ringnuten übertragbar ist.
In Konkretisierung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird es
vorgeschlagen, die zusätzliche umlaufende Ringnut in der Mantelfläche der
Anschlußkonsole bevorzugt in Höhe des Nockenwellen-Gleitlagers im Zylin
derkopf der Brennkraftmaschine anzuordnen und das unter vollem Betriebsdruck
der Brennkraftmaschine stehende Motoröl aus dem Nockenwellen-Gleitlager als
hydraulisches Druckmittel zur Erzeugung der radialen Druckkraft auf die Dicht
ringe zu verwenden. Im Gegensatz zu den im gesamten Druckmittelsystem der
Nockenwellen-Verstelleinrichtung herrschenden gedrosselten Betriebsbrücken
wird somit in vorteilhafter Weise der von der Ölpumpe der Brennkraftmaschine
erzeugte und im Nockenwellen-Gleitlager anliegende volle Betriebsdruck des
Motoröls genutzt, um eine so hohe Druckkraft auf die Dichtringe aufzubringen,
das diese durch den Anpreßdruck an die Innenwandung des Aufnahmeflansches
des Anschlußbauteils am Mitrotieren mit der Anschlußkonsole gehindert werden
und eine feststehende Dichtstellung an der Innenwandung des Aufnahmeflan
sches einnehmen. Voraussetzung hierfür ist jedoch eine genügend große Breite
der Innendurchmesserflächen der Dichtringe, um eine entsprechende Druck
angriffsfläche für das Motoröl zu bieten sowie in ihrer Breite eng tolerierte
Ringnuten, um die Druckmittel-Leckagen entlang der Seitenflächen der Dicht
ringe in für deren feststehende Dichtstellung vernachlässigbaren Größen zu
halten. Die dennoch auftretenden Druckmittel-Leckagen haben sich dabei sogar
insofern als vorteilhaft erwiesen, daß diese die im Druckmittelsystem der
Nockenwellen-Verstelleinrichtung systembedingt auftretenden Druckmittel-
Leckagen teilweise wieder auffüllen.
Weiterhin wird es in Konkretisierung der erfindungsgemäß ausgebildeten
Vorrichtung vorgeschlagen, daß jede weitere Axialbohrung in der Zylinderwand
der Anschlußkonsole bevorzugt um 90° des Vollkreises von 360° versetzt zu
der den einen Ringkanal mit den Druckräumen der Vorrichtung verbindenden
Axialbohrung in der Zylinderwand der Anschlußkonsole angeordnet ist. Der
Versatz der weiteren Axialbohrung um 90° zu der den einen Ringkanal mit der
Vorrichtung verbindenden Axialbohrung stellt jedoch nur eine bevorzugte
Ausführungsform dar, da es auch möglich ist, die weitere Axialbohrung an jeder
anderen beliebigen Stelle neben der den einen Ringkanal mit der Vorrichtung
verbindenden Axialbohrung in der Zylinderwand der Anschlußkonsole anzuord
nen.
Schließlich wird es in Fortbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vor
richtung noch vorgeschlagen, daß jede weitere Axialbohrung in der Zylinder
wand der Anschlußkonsole bevorzugt als von der nockenwellenabgewandten
Seite der Anschlußkonsole ausgehende Sackbohrung ausgebildet ist, deren
offenes Ende durch einen Stopfen oder dergleichen druckmitteldicht verschlos
sen ist. Dies hat sich sowohl hinsichtlich des Fertigungsaufwandes als auch
hinsichtlich des Kostenaufwandes als vorteilhafteste Realisierungsmöglichkeit
der weiteren Axialbohrung erwiesen, wobei es jedoch auch möglich ist, die
weitere Axialbohrung als von der nockenwellenabgewandten Seite zur nocken
wellenzugewandten Seite der Anschlußkonsole durchgehende Bohrung oder
auch als von der nockenwellenzugewandten Seite der Anschlußkonsole ausge
hende Sackbohrung auszubilden. Das Verschließen der Axialbohrung mit einem
bzw. im Fall einer Durchgangsbohrung mit zwei Stopfen oder dergleichen ist
dabei fertigungsbedingt notwendig, da die Zuleitung des Druckmittels in die
Axialbohrung nicht über deren offene(s) Ende(n) sondern über die erwähnte
Ringnut mit Radialbohrung in der Mantelfläche der Anschlußkonsole erfolgt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher
erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei:
Fig. 1 eine Teilansicht der Draufsicht auf einen Zylinderkopf einer
Brennkraftmaschine mit einer quergeschnittenen erfindungs
gemäß ausgebildeten Vorrichtung zum Verändern der Steuer
zeiten;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der quergeschnittenen Anschluß
konsole der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zum
Verändern der Steuerzeiten.
Aus Fig. 1 geht eine Vorrichtung 1 zum Verändern der Steuerzeiten von
Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine hervor, welche in bekannter
Weise zum einen aus einer drehfest mit einer Ein- oder Auslaßnockenwelle 2
verbundenen Abtriebseinheit 6 sowie zum anderen aus einer über ein Zugmittel
mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kurbelwelle in Antriebsverbin
dung stehenden Antriebseinheit 7 besteht, die drehbar auf der Abtriebseinheit
6 gelagert ist. Desweiteren weist die Vorrichtung 1 zwei zwischen der Abtriebs
einheit 6 und der Antriebseinheit 7 angeordnete Druckräume 8, 9 auf, die
durch wechselweise oder gleichzeitige Druckbeaufschlagung mit einem hydrau
lischen Druckmittel eine Relativverdrehung und/oder eine stufenlose hydrauli
sche Einspannung der Nockenwelle 2 zur Kurbelwelle bewirken. Auf eine
nähere Beschreibung der Wirkungsweise dieser Vorrichtung 1 wird an dieser
Stelle jedoch verzichtet, da dies als allgemein bekannt vorausgesetzt wird.
Ferner ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß der Vorrichtung 1 zur Relativverdrehung
der Nockenwelle 2 zur Kurbelwelle das hydraulische Druckmittel über eine
drehfest mit der Abtriebseinheit 6 verbundene sowie in einen Nockenwelle-
Gleitlager 5 im Zylinderkopf 4 der Brennkraftmaschine gehaltene, hohlzylin
drische Anschlußkonsole 10 zuströmt, welche den Endbereich 3 der Nocken
welle 2 koaxial umschließt und an ihrer Mantelfläche mehrere Ringflansche 21,
22, 23 aufweist, zwischen denen das hydraulische Druckmittel in umlaufenden
Ringkanälen 24, 25 geführt wird. Diese Ringflansche 21, 22, 23 werden von
einem hohlzylindrischen Aufnahmeflansch 38 an einem feststehenden An
schlußbauteil 37 für ein Steuerelement 40 umschlossen, wobei in den Ringflan
schen 21, 22, 23 jeweils eine in Fig. 2 deutlich erkennbare Ringnut 12, 13, 14
angeordnet ist, in denen jeweils ein mit der Innenwandung 39 des Aufnahme
flansches 38 des Anschlußbauteils 37 in Wirkverbindung stehender und die
Ringkanäle 24, 25 gegeneinander abdichtender Dichtring 15, 16, 17 aufgenom
men ist. Darüber hinaus ist in Fig. 2 angedeutet, daß dabei der eine Ringkanal
25 über eine Axialbohrung 27 in der Zylinderwand 26 der Anschlußkonsole 10
und der andere Ringkanal 24 über den Hohlzylinder 28 der Anschlußkonsole
10 mit den Druckräumen 8, 9 der Vorrichtung 1 verbunden ist.
Weiterhin geht aus Fig. 2 hervor, daß in der Zylinderwand 26 der Anschluß
konsole 10 als Hauptmerkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung
1 eine weitere Axialbohrung 29 angeordnet ist und daß jede Ringnut 12, 13, 14
in den Ringflanschen 21, 22, 23 der Anschlußkonsole 10 über eine Radialboh
rung 32, 33, 34 mit dieser weiteren Axialbohrung 29 in Verbindung steht. Über
eine zusätzliche, in der Mantelfläche 11 der Anschlußkonsole 10 angeordnete
Ringnut 35 und über eine diese Ringnut 35 mit der weiteren Axialbohrung 29
verbindende Radialbohrung 36 kann somit ein hydraulisches Druckmittel den
Ringnuten 12, 13, 14 in den Ringflanschen 21, 22, 23 der Anschlußkonsole 10
zugeleitet werden, mit welchem eine die Dichtringe 15, 16, 17 feststehend an
die Innenwandung 39 des Aufnahmeflansches 38 des Anschlußbauteils 37
anpressende, radiale Druckkraft auf die Innendurchmesserflächen 18, 19, 20
jedes Dichtringes 15, 16, 17 in den Ringnuten 12, 13, 14 übertragbar ist. Die
zusätzliche umlaufende Ringnut 35 in der Mantelfläche 11 in der Anschlußkon
sole 10 ist dabei in Höhe des Nockenwellen-Gleitlagers 5 im Zylinderkopf 4
der Brennkraftmaschine angeordnet und das unter vollem Betriebsdruck der
Brennkraftmaschine stehende Motoröl aus dem Nockenwellen-Gleitlager 5 wird
als hydraulisches Druckmittel zur Erzeugung der radialen Druckkraft auf die
Dichtringe 15, 16, 17 verwendet.
Schließlich ist in Fig. 2 noch zu sehen, daß jede weitere Axialbohrung 29 in
der Zylinderwand 26 der Anschlußkonsole 10 um 90° des Vollkreises von 360°
versetzt zu der den einen Ringkanal 25 mit den Druckräumen 8, 9 der Vor
richtung 1 verbindenden Axialbohrung 27 in der Zylinderwand 26 der An
schlußkonsole 10 angeordnet ist und daß diese weitere Axialbohrung 29 als von
der nockenwellenabgewandten Seite der Anschlußkonsole 10 ausgehende
Sackbohrung ausgebildet ist, deren offenes Ende 30 durch einen Stopfen 31
druckmitteldicht verschlossen ist.
1
Vorrichtung
2
Nockenwelle
3
Endbereich
4
Zylinderkopf
5
Nockenwellen-Gleitlager
6
Abtriebseinheit
7
Antriebseinheit
8
Druckraum
9
Druckraum
10
Anschlußkonsole
11
Mantelfläche
12
Ringnut
13
Ringnut
14
Ringnut
15
Dichtring
16
Dichtring
17
Dichtring
18
Innendurchmesserfläche
19
Innendurchmesserfläche
20
Innendurchmesserfläche
21
Ringflansch
22
Ringflansch
23
Ringflansch
24
Ringkanal
25
Ringkanal
26
Zylinderwand
27
Axialbohrung
28
Hohlzylinder
29
Axialbohrung
30
Ende
31
Stopfen
32
Radialbohrung
33
Radialbohrung
34
Radialbohrung
35
Ringnut
36
Radialbohrung
37
Anschlußbauteil
38
Aufnahmeflansch
39
Innenwandung
40
Steuerelement
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer
Brennkraftmaschine, welche zum einen aus einer drehfest mit einer Ein- oder
Auslaßnockenwelle (2) verbundenen Abtriebseinheit (6) sowie zum anderen aus
einer über ein Zugmittel mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehen
den, drehbar auf der Abtriebseinheit (6) gelagerten Antriebseinheit (7) besteht
und desweiteren zwei oder mehrere zwischen der Abtriebseinheit (6) und der
Antriebseinheit (7) angeordnete Druckräume (8, 9) aufweist, die durch wechsel
weise oder gleichzeitige Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druck
mittel eine Relativverdrehung und/oder eine stufenlose hydraulische Einspan
nung der Nockenwelle (2) zur Kurbelwelle bewirken, wobei der Vorrichtung (1)
das hydraulische Druckmittel über eine drehfest mit der Abtriebseinheit (6) ver
bundene sowie in einem Nockenwellen-Gleitlager (5) im Zylinderkopf (4) der
Brennkraftmaschine gehaltene, hohlzylindrische Anschlußkonsole (10) zuströmt,
welche den Endbereich (3) der Nockenwelle (2) koaxial umschließt und an ihrer
Mantelfläche (11) mehrere mit in Ringnuten (12, 13, 14) aufgenommenen Dicht
ringen (15, 16, 17) ausgebildete Ringflansche (21, 22, 23) aufweist, die von
einem hohlzylindrischen Aufnahmeflansch (38) an einem feststehenden An
schlußbauteil (37) für ein Steuerelement (40) umschlossen werden und zwi
schen denen das hydraulische Druckmittel in umlaufenden Ringkanälen (24, 25)
geführt wird, von denen ein Ringkanal (25) über eine oder mehrere Axialboh
rung(en) (27) in der Zylinderwand (26) der Anschlußkonsole (10) und ein
anderer Ringkanal (24) über den Hohlzylinder (28) der Anschlußkonsole (10)
mit den Druckräumen (8, 9) der Vorrichtung (1) verbunden ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Zylinderwand (26) der Anschlußkonsole (10) mindestens
eine weitere Axialbohrung (29) angeordnet und jede Ringnut (12, 13, 14) in den
Ringflanschen (21, 22, 23) der Anschlußkonsole (10) über mindestens eine
Radialbohrung (32, 33, 34) mit dieser weiteren Axialbohrung (29) verbunden ist,
wobei über eine zusätzliche, in der Mantelfläche (11) der Anschlußkonsole (10)
angeordnete umlaufende Ringnut (35) und über eine diese Ringnut (35) mit der
weiteren Axialbohrung (29) verbindende Radialbohrung (36) ein hydraulisches
Druckmittel den Ringnuten (12, 13, 14) in den Ringflanschen (21, 22, 23) der
Anschlußkonsole (10) zuleitbar ist, mit welchem eine die Dichtringe (15, 16,
17) feststehend an die Innenwandung (39) des Aufnahmeflansches (38) des
Anschlußbauteils (37) anpressende, radiale Druckkraft auf die Innendurchmes
serflächen (18, 19, 20) jedes Dichtringes (15, 16, 17) in den Ringnuten (12, 13,
14) übertragbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche
umlaufende Ringnut (35) in der Mantelfläche (11) der Anschlußkonsole (10)
bevorzugt in Höhe des Nockenwellen-Gleitlagers (5) im Zylinderkopf (4) der
Brennkraftmaschine angeordnet ist und das unter vollem Betriebsdruck der
Brennkraftmaschine stehende Motoröl aus dem Nockenwellen-Gleitlager (5) als
hydraulisches Druckmittel zur Erzeugung der radialen Druckkraft auf die Dicht
ringe (15, 16, 17) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede wei
tere Axialbohrung (29) in der Zylinderwand (26) der Anschlußkonsole (10)
bevorzugt um 90 Grad des Vollkreises von 360 Grad versetzt zu der den einen
Ringkanal (25) mit den Druckräumen (8, 9) der Vorrichtung (1) verbindenden
Axialbohrung (27) in der Zylinderwand (26) der Anschlußkonsole (10) angeord
net ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede weitere
Axialbohrung (29) in der Zylinderwand (26) der Anschlußkonsole (10) bevorzugt
als von der nockenwellenabgewandten Seite der Anschlußkonsole (10) ausge
hende Sackbohrung ausgebildet ist, deren offenes Ende (30) durch einen Stopfen
(31) oder dergleichen druckmitteldicht verschlossen ist.
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DE (1) | DE19727667A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10013877A1 (de) * | 2000-03-21 | 2001-09-27 | Schaeffler Waelzlager Ohg | Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine |
DE10066262B4 (de) | 2000-03-21 | 2020-06-18 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine |
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1997
- 1997-06-30 DE DE1997127667 patent/DE19727667A1/de not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP 07208125 A, Patents Abstracts of Japan * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6382154B2 (en) | 2000-03-21 | 2002-05-07 | Ina Walzlager Schaeffler Ohg | Device for changing the timing of intake and exhaust valves in an internal combustion engine |
DE10066262B4 (de) | 2000-03-21 | 2020-06-18 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine |
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