DE19820653A1

DE19820653A1 - Vorrichtung zum Verstellen der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19820653A1
Application number: DE1998120653
Authority: DE
Inventors: Joachim Dietz; Andreas Straus
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 1999-11-11

Abstract

Es ist eine Vorrichtung (1) zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die radial und axial klein baut. Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß ein Schraubmittel (15) zur Befestigung der Vorrichtung (1) stirnseitig an einer Nockenwelle (13) vollständig in die Vorrichtung (1) integriert ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine mit folgenden Merkmalen:

a) die Vorrichtung besteht aus einem Antriebsrad, einem Antriebselement, einem Verstellkolben, einem Abtriebselement und einem Schraubmittel;
b) die Vorrichtung ist innerhalb eines Steuertriebs für zumindest eine Nockenwelle, vorzugsweise stirnseitig der Nockenwelle, angeordnet;
c) das Antriebsrad ist von einem Treibmittel wie einem Riemen oder einer Kette beaufschlagbar und bevorzugt radial innen mit dem Antriebselement drehfest gekoppelt, welches Antriebselement einen konzentrischen Ring ansatz mit einer ersten Schrägverzahnung besitzt;
d) der Verstellkolben ist als ringförmiger Axialkolben ausgebildet, dessen zwei Stirnseiten je eine Druckkammer für Hydraulikmittel begrenzen, wobei der Verstellkolben einen konzentrischen Axialansatz mit einem ersten und zweiten Abschnitt aufweist, welche Abschnitte zueinander gegenläufig verzahnt sind;
e) das Abtriebselement ist über das Schraubmittel mit der Nockenwelle ver spannt, wobei es mit einem weiteren konzentrischen Ringansatz mit einer zweiten Schrägverzahnung versehen oder als Ringansatz ausgebildet ist;
f) die erste Schrägverzahnung des Antriebselements ist mit dem ersten Ab schnitt des Verstellkolbens und die zweite Schrägverzahnung des Abtriebs elements ist mit dem zweiten Abschnitt des Verstellkolbens in Eingriff;

bzw. betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbe griffs des nebengeordneten Anspruchs 2.

Hintergrund der Erfindung

Eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der DE-PS 195 25 836 bekannt. Nachteilig ist es bei dieser, daß deren Schraub mittel die Vorrichtung stirnseitig überragt. Dadurch und durch die relativ große Länge des Schraubmittels baut die Vorrichtung radial und axial relativ groß. Soll sie daher beispielsweise in eine Brennkraftmaschine eingebaut werden, deren Zylinderkopf zwei obenliegende Nockenwellen enthält und diese Nockenwel len relativ eng aneinanderliegen sowie mit je einer Vorrichtung versehen werden sollen, so ist mit Einbauproblemen zu rechnen.

Auch geht aus dem vorgenannten Dokument hervor, daß eine Zuleitung über Hydraulikmittel über ein separates und der Vorrichtung benachbartes Anschluß stück hergestellt ist. Dieses erhöht unnötig den Bauaufwand und die Kosten der Vorrichtung, zumal aufwendige Abdichtmaßnahmen zur Weiterleitung des Hydraulikmittels zur Vorrichtung über Dichtringe getroffen sind.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs zitierten Art zu schaffen, bei welcher die genannten Nachteile beseitigt sind und die ins besondere einen relativ kleinen radialen und axialen Bauraum benötigt.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schraubmittel der Vorrichtung axial vollständig in diese integriert ist und an seinem Außenmantel zwei getrennte Gewinde aufweist, von denen ein nockenwellenseitiges Gewin de mit einem komplementären Gewinde der Nockenwelle und ein vorrichtungs seitiges Gewinde mit einem komplementären Gewinde des Abtriebselements verschraubbar oder verschraubt ist.

Der Schutzbereich dieser Erfindung erstreckt sich nach Anspruch 1 auf eine Vorrichtung mit einem ringförmigen Axialkolben und gemäß dem nebengeord neten Anspruch 2 auf eine Vorrichtung mit wenigstens einem sich radial vom Abtriebselement erstreckenden Flügel; auch Flügelzellen- oder Schwenkflügel versteller genannt. Bei zweitgenannter Vorrichtung erstreckt sich der Schutz bereich selbstverständlich auch auf eine derartige Lösung, bei welcher der wenigstens eine Flügel vom Antriebselement radial nach innen ausgeht.

Hierdurch ist eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche nur einen geringen radialen und axialen Bauraum benötigt. Das Schraubmittel überragt nicht mehr in nachteiliger Art und Weise mit seinem Kopf eine Stirnseite der Vorrichtung. Dadurch gelingt es erstmalig z. B. bei einer Vorrichtung nach Anspruch 1, die erste Schrägverzahnung des Antriebselements, die hier als Außenverzahnung nach einer weiteren zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung ausgestaltet sein soll, axial vor das Schraubmittel zu setzen und somit im Durchmesser stark verkleinert auszubilden. Durch die nun quasi radial nach innen gezogenen hydraulisch wirksamen Flächen vor Stirnseiten des Verstellkolbens erstreckt sich dieser radial nicht mehr, wie im Stand der Technik festzustellen, übermäßig radial nach außen.

In Fortbildung der Erfindung soll der Ringansatz des Antriebselements eine Bohrung aufweisen, die es von ihrem Durchmesser her lediglich ermöglichen soll, ein Verdrehmittel durch dieses zu stecken. Über das Verdrehmittel wird das vollständig in die Vorrichtung integrierte Schraubmittel bei Montage der Vorrichtung soweit gedreht, bis deren Steuerzeiten justiert sind und die Vor richtung an der Nockenwelle ordnungsgemäß befestigt ist.

Die im Kopf des Schraubmittels vorhandene Aussparung für das Verdrehmittel ist vorzugsweise als Sechskant oder zumindest als Mehrkant gefertigt. Denkbar ist jedoch auch eine schlitzartige Gestaltung.

Die zwei axial entfernten Gewinde des Schraubmittels an dessen Außenmantel können wahlweise gleichläufig oder gegenläufig gestaltet sein. Bei gleichläufi gen Gewinden ist es notwendig, das nockenwellenseitige Gewinde mit einer größeren Steigung zu versehen. Zweckmäßig ist es, nur eine geringe Steigungs differenz vorzusehen, wodurch eine extreme Feinjustierbarkeit der Steuerzeiten herstellbar ist.

Dadurch, daß in Konkretisierung der Erfindung eine Zuleitung des Hydraulik mittels zur Vorrichtung nicht über separate Anschlußstücke oder ähnliches hergestellt ist sondern über eine Lagerschale eines Quersteges des Zylinderkop fes, ist der Bauaufwand der Vorrichtung zusätzlich minimiert. Dabei wird erfindungsgemäß das Schraubmittel als eine Ableitung des Hydraulikmittels aus den Zuleitungen genutzt.

Vorgeschlagen ist es zudem, einen Außenmantel des Schraubmittels im Bereich der Ableitungen der Nockenwelle zu diesem mit einer mantelseitigen Dicht fläche zu versehen. Über diese Dichtfläche wird ein unerwünschter Hydrau likmittelaustritt aus den Ableitungen bzw. Radialkanälen des Schraubmittels ins Freie bzw. in Richtung der anderen Kanäle verhindert. Somit kann auf zusätzli che Dichtringe oder ähnliches verzichtet werden. Die Dichtfläche kann mit einer Dichtmasse versehen werden bzw. durch eine entsprechende Auswahl einer Passung ihre Dichtwirkung erhalten. Die Zuleitung des Hydraulikmittels über den Quersteg gestattet auch eine relativ kurze axiale Bauweise der Vor richtung.

Erfindungsbestandteil ist es ebenfalls, eine weitere Ableitung stirnseitig aus der Nockenwelle herauszuführen und mit einem an einer zugewandten Stirnseite des Abtriebselements anliegenden Kanal zu einer weiteren der Druckkammern zu verbinden. Somit wird zur Zuleitung einerseits das Schraubmittel und ande rerseits das Abtriebselement genutzt.

Eine einfache Maßnahme zum endgültigen hydraulikmitteldichten Verschluß der Vorrichtung ist dadurch vorgeschlagen, daß die Bohrung des Ringansatzes des Antriebselements an ihrer nockenwellenfernen Stirnseite durch einen geschraub ten oder gesteckten Verschlußstopfen verschlossen ist.

Eine Montage der Vorrichtung mit Schraubmittel ist dadurch denkbar, daß wahlweise das Schraubmittel mit seinem nockenwellenseitigen Gewindeab schnitt teilweise in das Gewinde der Nockenwelle geschraubt wird und die restliche Vorrichtung auf den vorrichtungsseitigen Gewindeabschnitt mit dem Gewinde des Abtriebselements verbunden oder daß das Schraubmittel über seinen vorrichtungsseitigen Gewindeabschnitt mit dem Gewinde des Abtriebs elements verbunden und anschließend die Vorrichtung mit Schraubmittel in die Nockenwelle geschraubt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es offenbart die einzige Figur einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem ringförmigen Axialkolben.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung 1, so wie sie von ihrem prinzipiellen Aufbau und ihrer Funktion her der Fachwelt an sich bekannt ist. Die Vorrich tung 1 besteht aus einem Antriebsrad 2, welches radial nach innen in ein An triebselement 3 übergeht. Das Antriebselement 3 besitzt einen konzentrischen Ringansatz 4 mit einer außenliegenden Schrägverzahnung 5. Mit der Schrägver zahnung 5 in Eingriff ist ein erster innenverzahnter Abschnitt 6 eines konzen trischen Axialansatzes 7 eines ringförmigen Verstellkolbens 8. Der Axialansatz 7 wiederum weist einen außenliegenden schrägverzahnten Abschnitt 9 auf, welcher mit einer innenliegenden Schrägverzahnung 10 eines Ringansatzes 11 eines Abtriebselements 12 zusammenwirkt.

Das Abtriebselement 12 weist auf seiner einer Nockenwelle 13 zugewandten Seite eine Bohrung mit einem innenliegenden Gewinde 14 auf. Über dieses Gewinde 14 ist die gesamte Vorrichtung 1 auf ein nachfolgend nähererläutertes zentrisches Schraubmittel 15 geschraubt. Das Schraubmittel 15 besitzt zwei axial getrennte Gewinde 16, 17. Dabei ist das Gewinde 14 des Abtriebsele ments 12 mit dem vorrichtungsseitigen Gewinde 16 des Schraubmittels 15 verschraubt. Über das nockenwellenseitige Gewinde 17 ist eine Verschraubung mit einem Gewinde 18 einer stirnseitigen Bohrung der Nockenwelle 13 reali siert.

Gleichzeitig ist zu erkennen, daß die Nockenwelle 13 endseitig in einer Lager schale 19 eines Quersteges 20 eines nicht näher gezeigten Zylinderkopfes verdrehbar gelagert ist. Die Lagerschale 19 ist radial von zwei Zuleitungen 21, 22 für Hydraulikmittel geschnitten. Über diese Zuleitungen 21, 22 ist ein Drehabgriff für das Hydraulikmittel zu Druckkammern 23, 24 vor Stirnseiten 25, 26 des ringförmigen Verstellkolbens 8 realisiert. Dabei korrespondiert die Zuleitung 21 mit einer radial verlaufenden Ableitung 27 in der Nockenwelle 13. Diese wiederum ist in Hydraulikverbindung mit einem Radialkanal 28 im Schraubmittel 15. Dieser Radialkanal 28 mündet in einen Zentralkanal 29 im Schraubmittel 15 und führt mittelbar zur Druckkammer 23.

Die Zuleitung 22 wiederum kommuniziert mit einer Ableitung 30 in der Nockenwelle 13. Die Ableitung 30 mündet stirnseitig aus der Nockenwelle 13 in einen Kanal 31. Dieser Kanal 31 liegt mit seinem Einlaß an einer der Nocken welle 13 zugewandten Stirnseite 32 des Abtriebselements 12 an. Von dem Kanal 31 wird das Hydraulikmittel mittelbar in die Druckkammer 24 geleitet.

Beidseits der Ableitung 27 besitzt das Schraubmittel 15 an seinem Außenmantel 33 eine Dichtfläche 34. Über diese Dichtfläche 34 wird ein unerwünschter Hy draulikmittelaustritt aus der Ableitung 27 bzw. dem Radialkanal 28 mittelbar ins Freie oder in Richtung der weiteren Ableitung 30 verhindert.

Wie zu erkennen ist, überragt das Schraubmittel 15 mit seinem Kopf 35 die Vorrichtung 1 stirnseitig nicht mehr. Der Kopf 35 ist vollständig in die Vor richtung 1 integriert. Gleichzeitig befindet sich der Ringansatz 4 des Antriebs elements 3 axial unmittelbar vor dem Kopf 35. Die Schrägverzahnung 5 des Antriebselements 3 kann hierdurch radial relativ weit nach innen gezogen werden. Trotz der hydraulisch gleich großen wirksamen Flächen der Stirnseiten 25, 26 des Verstellkolbens 8 mit bisherig ausgeführten Flächen ist die Vor richtung 1 nunmehr durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen radial sehr kleinbauend realisierbar.

Eine Justierung der Steuerzeiten und Befestigung der Vorrichtung 1 an der Nockenwelle 13 wird dadurch realisiert, daß der Ringansatz 4 eine Bohrung 36 aufweist. Durch diese Bohrung 36 kann ein Schraubmittel zum Kopf 35 geführt werden. Der Kopf 35 besitzt eine stirnseitige Aussparung 37, beispielsweise als Sechskant gefertigt. Dabei braucht die Bohrung 36 nur eine derartige Größe zu besitzen, daß das Verstellmittel für das Schraubmittel 15 ungehindert zum Kopf 35 geführt werden kann. Durch Verdrehen des Verstellmittels wird das Schraub mittel 15 im gewünschten Sinn verdreht und die Steuerzeiten können feinlu stiert werden.

Stirnseitig wird die Bohrung 36 durch einen einfachen Verschlußstopfen 38 hydraulikmitteldicht abgeschlossen.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Antriebsrad

3

Antriebselement

4

Ringansatz

5

Schrägverzahnung

6

Abschnitt

7

Axialansatz

8

Verstellkolben

9

Abschnitt

10

Schrägverzahnung

11

Ringansatz

12

Abtriebselement

13

Nockenwelle

14

Gewinde

15

Schraubmittel

16

Gewinde

17

Gewinde

18

Gewinde

19

Lagerschale

20

Quersteg

21

Zuleitung

22

Zuleitung

23

Druckkammer

24

Druckkammer

25

Stirnseite

26

Stirnseite

27

Ableitung

28

Radialkanal

29

Zentralkanal

30

Ableitung

31

Kanal

32

Stirnseite

33

Außenmantel

34

Dichtfläche

35

Kopf

36

Bohrung

37

Aussparung

38

Verschlußstopfen

Claims

1. Vorrichtung (1) zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine mit folgenden Merkmalen:

a) die Vorrichtung (1) besteht aus einem Antriebsrad (2), einem Antriebselement (3), einem Verstellkolben (8), einem Abtriebselement (12) und einem Schraub mittel (15);
b) die Vorrichtung (1) ist innerhalb eines Steuertriebs für zumindest eine Nockenwelle (13), vorzugsweise stirnseitig der Nockenwelle (13), angeordnet;
c) das Antriebsrad (2) ist von einem Treibmittel wie einem Riemen oder einer Kette beaufschlagbar und bevorzugt radial innen mit dem Antriebselement (3) drehfest gekoppelt, welches Antriebselement (3) einen konzentrischen Ring ansatz (4) mit einer ersten Schrägverzahnung (5) besitzt;
d) der Verstellkolben (8) ist als ringförmiger Axialkolben ausgebildet, dessen zwei Stirnseiten (25, 26) je eine Druckkammer (23, 24) für Hydraulikmittel begrenzen, wobei der Verstellkolben (8) einen konzentrischen Axialansatz (7) mit einem ersten und zweiten Abschnitt (6, 9) aufweist, welche Abschnitte (6, 9) zueinander gegenläufig verzahnt sind;
e) das Abtriebselement (12) ist über das Schraubmittel (15) mit der Nockenwelle (13) verspannt, wobei es mit einem weiteren konzentrischen Ringansatz (11) mit einer zweiten Schrägverzahnung (10) versehen oder als Ringansatz (11) ausge bildet ist;
f) die erste Schrägverzahnung (5) des Antriebselements (3) ist mit dem ersten Abschnitt (6) des Verstellkolbens (8) und die zweite Schrägverzahnung (10) des Abtriebselements (12) ist mit dem zweiten Abschnitt (9) des Verstellkolbens (8) in Eingriff;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

g) das Schraubmittel (15) ist axial vollständig in die Vorrichtung (1) integriert und hat an seinem Außenmantel (33) zwei getrennte Gewinde (17, 14), von denen ein nockenwellenseitiges Gewinde (17) mit einem komplementären Gewinde (18) der Nockenwelle (13) und ein vorrichtungsseitiges Gewinde (14) mit einem komplementären Gewinde (16) des Abtriebselements (12) verschraub bar oder verschraubt ist.

2. Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine mit folgenden Merkmalen:

h) die Vorrichtung besteht aus einem Antriebsrad, einem Antriebselement, wenigstens einem Flügel, einem Abtriebselement und einem Schraubmittel;
i) die Vorrichtung ist innerhalb eines Steuertriebs für zumindest eine Nocken welle, vorzugsweise stirnseitig der Nockenwelle, angeordnet;
j) das Antriebsrad ist von einem Treibmittel wie einem Riemen oder einer Kette beaufschlagbar und bevorzugt radial innen mit dem Antriebselement drehfest gekoppelt, welches Antriebselement als äußerer Rotor mit wenigstens einer segmentartigen Druckkammer gefertigt ist;
k) das Abtriebselement ist als innerer Rotor mit bevorzugt je einem Flügel je Druckkammer hergestellt, der in die Druckkammer ragt, wobei zwischen einem ersten Schenkel der Druckkammer und einer ersten Stirnseite des Flügels ein erster Druckraum und zwischen einem zweiten Schenkel der Druckkammer und einer zweiten Stirnseite des Flügels ein zweiter Druckraum für Hydraulikmittel in Umfangsrichtung begrenzt ist;
l) das Abtriebselement ist über das Schraubmittel mit der Nockenwelle ver spannt;
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
m) das Schraubmittel ist axial vollständig in die Vorrichtung integriert und hat an seinem Außenmantel zwei getrennte Gewinde, von denen ein nockenwellen seitiges Gewinde mit einem komplementären Gewinde der Nockenwelle und ein vorrichtungsseitiges Gewinde mit einem komplementären Gewinde des Abtriebselements verschraubbar oder verschraubt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringansatz (4) des Antriebselements (3) axial vor einem nockenwellenfernen Kopf (35) des Schraubmittels (15) angeordnet ist und eine Bohrung (36) aufweist, die gleich oder kleiner als ein Außendurchmesser des Kopfes (35) oder ein Außendurch messer eines Außenmantels (33) des Schraubmittels (15) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (35) des Schraubmittels (15) stirnseitig eine vorzugsweise zentrische Aussparung (37) als Eingriffsfläche für ein Verdrehmittel besitzt, wobei die Bohrung (36) des Ringansatzes (4) des Antriebselements (3) einen Durchmesser zumindest im Maß einer Größe der Aussparung (37) hat.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde (16, 17) des Schraubmittels (15) zueinander gleichläufig sind, wobei das nockenwellenseitige Gewinde (17) eine größere Steigung als das nocken wellenferne Gewinde (16) besitzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde (16, 17) des Schraubmittels (15) zueinander gegenläufig sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (13) vorrichtungsseitig in einer Lagerschale (19) eines Quersteges (20) eines Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine oder eines mit dem Zylin derkopf verbundenen Bauteils abgestützt ist, welcher Quersteg (20) von zwei Zuleitungen (21, 22) für das Hydraulikmittel radial geschnitten ist, wobei jede Zuleitung (21, 22) über einen Drehabgriff mit einer Ableitung (27, 30) in der Nockenwelle (13) kommuniziert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ableitung (27) radial durch die Nockenwelle (13) geführt und mit einem Radialkanal (28) im Schraubmittel (15) hydraulisch verbunden ist, welcher Radialkanal (28) in einen Zentralkanal (29) des Schraubmittels (15) zu einer der Druckkammern (23 oder 24) bzw. Druckräume mündet und wobei ein Außenmantel (33) des Schraubmittels (15) bevorzugt axial beidseitig des Radialkanals (28) als hydrauli sche Dichtfläche (34) hergestellt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Ableitung (30) stirnseitig aus der Nockenwelle (13) führt und mit einem an einer zugewandten Stirnseite (32) des Abtriebselements (12) anliegenden Kanal (31) zu einer der Druckkammern (24 oder 23) bzw. Druckräume kom muniziert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägver zahnung (5) des Antriebselements (3) als Außen- und der im Eingriff befindliche erste verzahnte Abschnitt (6) des Verstellkolbens (8) als Innenverzahnung gefertigt sind, wobei die Schrägverzahnung (10) des Abtriebselements (12) als Innen- und der im Eingriff befindliche zweite verzahnte Abschnitt (9) des Verstellkolbens (8) als Außenverzahnung hergestellt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (36) des Ringansatzes (4) des Antriebselements (3) an ihrer nockenwellenfernen Stirnseite durch einen geschraubten oder gesteckten Verschlußstopfen (38) hydraulikmitteldicht verschlossen ist.