WO2001061154A1 - Vorrichtung zum verändern der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum verändern der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2001061154A1
WO2001061154A1 PCT/EP2000/013091 EP0013091W WO0161154A1 WO 2001061154 A1 WO2001061154 A1 WO 2001061154A1 EP 0013091 W EP0013091 W EP 0013091W WO 0161154 A1 WO0161154 A1 WO 0161154A1
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WO
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camshaft
crankshaft
fixed component
component
internal combustion
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/013091
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Trappe
Eduard Golovatai-Schmidt
Original Assignee
Ina-Schaeffler Kg
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/3445—Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34483—Phaser return springs

Definitions

  • the invention relates to a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine according to the preamble-forming features of claim 1, and it is particularly advantageously applicable to hydraulic camshaft adjusting devices.
  • Such a device is known from EP 0 806 550.
  • This device which is essentially designed as a hydraulic actuator of the type of a rotary piston adjuster, is arranged at the drive end of a camshaft mounted in the cylinder head of the internal combustion engine and consists of a component fixed to the crankshaft in a drive connection with the crankshaft of the internal combustion engine and of a component fixed to the camshaft in a rotationally fixed manner.
  • the component fixed to the crankshaft is formed by a drive wheel designed as a device housing, while the component fixed to the camshaft is designed as an impeller with a plurality of radial vanes inserted into the drive wheel.
  • the crankshaft-fixed component is also in power transmission connection with the camshaft-fixed component via a plurality of pressure chambers formed within the device, which, by alternating or simultaneous application of a hydraulic pressure medium, causes relative rotation or hydraulic clamping of the camshaft-fixed component compared to the component fixed to the crankshaft and thus the camshaft relative to the crankshaft.
  • an impulse wheel is also arranged on an axial side outside of the device, which is non-rotatably connected to the camshaft-fixed component by a central fastening screw of the device.
  • a spring means connected to the crankshaft-fixed component and the camshaft-fixed component is arranged within the device, which is designed as a torsion coil spring and rotates the camshaft when the internal combustion engine is switched off into a position preferred for starting the internal combustion engine, in which it is held on the device by an additional locking device.
  • this spring means it is also known to design this spring means as a spiral spring arranged in the device within an additional spring space or as a compression coil spring arranged within the unidirectional pressure chambers.
  • the invention is therefore based on the object of designing a device for changing the control times of gas exchange valves of an internal combustion engine, in which the spring means required for rotating the camshaft into a position preferred for starting the internal combustion engine are distinguished by simple, inexpensive assembly and are neither subject to high mechanical loads nor require an increased axial length of the device.
  • this object is achieved in a device according to the preamble of claim 1 such that the spring means is arranged outside the device in a cavity formed between the pulse generator wheel and the opposite axial side of the device and is enclosed at least on two sides by the pulse generator wheel.
  • the spring means preferably as a single or multiple spiral flat spiral spring, the inner end of which is fixed in a rotationally fixed manner to the pulse generator wheel and the outer end of which is attached to the component of the device which is fixed to the crankshaft is.
  • a single or multiple spiral flat spiral spring is wound at least once coaxially around its longitudinal axis and can be wound as often as required depending on the radial space available for the spring means.
  • the spring means it is also possible to design the spring means as a single or multiple spiral coil spring with a round or other winding cross-section, or instead to use a torsion coil spring which, depending on the axial space available for the spring means, can also be wound one or more times can.
  • the pulse generator wheel preferably be designed as a disk-shaped sheet metal part which has a coaxial fastening flange which extends to the device. With this mounting flange, the pulse generator wheel is screwed together with the camshaft-fixed component of the device by means of a central fixing screw on the camshaft, although separate attachment of the pulse generator wheel to the camshaft-fixed component of the device is also conceivable. It is also possible to design the pulse generator wheel alternatively as a disk-shaped or spoke wheel-shaped component produced in another suitable manner, for example as a machined component, as a sintered part or also as a plastic or ceramic part with inserted pulse marks.
  • the coaxial mounting flange of the pulse generator wheel along its axial length on the one hand as a hollow cylinder lying against the camshaft-fixed component and on the other hand as a hollow square, on which the at least partially complementary inner end of the flat spiral spring is positively fastened.
  • the inner end of the flat spiral spring is preferably shaped in such a way that it surrounds at least three sides of the hollow square on the fastening flange of the pulse generator wheel and thus locks the flat spiral spring in a torsionally fixed manner on the fastening flange of the pulse generator wheel.
  • the diameter of the hollow cylinder and the side length of the hollow square of the mounting flange are preferably identical and approximately correspond to the diameter of the screw head of the central fastening screw with which the pulse generator wheel is screwed to the camshaft-fixed component of the device.
  • the diameter of the hollow cylinder and the side length of the hollow square of the fastening flange with different dimensions. It is also conceivable to design the mounting flange for a flat spiral spring as described above as a hollow square, or to provide it in part or in total with another polygonal hollow profile cross-section to which the inner end of the flat spiral spring is then complementarily adapted for the form-fitting fastening on the mounting flange.
  • fastening flange as a hollow cylinder over its entire axial length and to fasten the inner end of the flat spiral spring, which is formed without additional deformations, to the fastening flange by means of a rivet or screw connection or the like.
  • the outer end of the flat spiral spring is preferably bent in the form of a hook and is positively attached to an axially projecting suspension point on the crankshaft-fixed component of the device. It has proven to be particularly advantageous to form this suspension point for the outer end of the flat spiral spring by a component which is arranged anyway on the crankshaft-fixed component of the device, such as, for example, in the case of rotary piston adjusters by means of an extended housing screw or the like, but also specifically for the spring fastening provided suspension points can be arranged on the crankshaft-fixed component. It is also possible here to form the outer end of the flat spiral spring without additional deformations and to secure it to the crankshaft-fixed component of the device by means of a rivet or screw connection or the like.
  • the pulse generator wheel on its rotating The edge of the disk preferably has to be designed with a plurality of local anglings designed as pulse marks, with which it encloses the flat spiral spring on three sides.
  • the number of such pulse marks usually depends on the number of cylinders of the internal combustion engine, and their arrangement can be symmetrical or asymmetrical.
  • These pulse marks are in operative connection with a pulse reading device arranged radially to the pulse generator wheel and have the effect that the flat spiral spring is at least largely also enclosed radially and is thus integrated into the pulse generator wheel in a space-saving manner.
  • the device designed according to the invention for changing the control times of gas exchange valves of an internal combustion engine thus has the advantage over the devices known from the prior art that the arrangement of the spring means necessary for rotating the camshaft in a position preferred for starting the internal combustion engine is outside the device completely problem-free, inexpensive installation of this spring means on the device.
  • a spring means arranged outside the device is no longer subject to the wear-promoting high mechanical loads of a spring means arranged inside the device and, as a flat spiral spring used in the previously unused cavity between the pulse generator wheel and the device, also has the advantage that it does not have an increased axial overall length the device requires more.
  • FIG. 1 shows a cross section through a device of the type of a rotary piston adjuster designed according to the invention and mounted on a camshaft;
  • Figure 2 shows the individual parts of the inventive device according to Figure 1 in an exploded view.
  • FIG. 1 clearly shows a device 1 designed as a rotary piston adjuster for changing the control times of gas exchange valves of an internal combustion engine, which is arranged at the drive end 2 of a camshaft 3 mounted in the cylinder head of the internal combustion engine and is essentially designed as a hydraulic actuator.
  • This device as can also be seen in FIG.
  • crankshaft-fixed component 4 which is in drive connection with a crankshaft, not shown, of the internal combustion engine, and of a camshaft-fixed component 5, which is non-rotatably connected to the camshaft 3 and which, in the rotary piston adjuster shown, by a Sprocket with a plurality of hydraulic working spaces 6 formed in a cavity and an impeller with a plurality of vanes 7 arranged radially on its circumference.
  • the crankshaft-fixed component 4 designed as a drive wheel is in power transmission connection with the camshaft-fixed component 5 designed as an impeller by the flights!
  • each hydraulic working space 6 in the drive wheel into two pressure chambers 8, 9, which, in the case of alternating or simultaneous pressurization with a hydraulic pressure medium, cause relative rotation or hydraulic clamping of the camshaft-fixed component 5 with respect to the crankshaft-fixed component 4 and thus the camshaft 3 with respect to the crankshaft
  • the axial sides 10, 11 of the device 1 are formed by two disk-shaped covers, with a pulse generator wheel 12 being arranged on the axial side 10 outside the device 1 so as to be non-rotatably connected to the camshaft-fixed component 5
  • the camshaft position is determined relative to the crankshaft position during operation of the internal combustion engine.
  • the device 1 has a spring means 13 connected to the crankshaft-fixed component 4 and the camshaft-fixed component 5, with which the camshaft 3 when the engine is switched off Internal combustion engine is rotated into a position preferred for starting it and held in the depressurized state of the device 1 by an additional locking device 14
  • the spring means 13 is arranged outside the device 1 in a cavity formed between the pulse generator wheel 12 and the opposite axial side 10 of the device 1 Figures 1 and 2 can be seen, the spring means 13 is designed as a multi-wound flat spiral spring 16, the inner end 17 of which is non-rotatably attached to the pulse generator wheel 12 and the outer end 18 of which is fixed to the crankshaft-fixed component 4 of the device 1.
  • the pulse generator wheel 12 is in the form of a disk-shaped sheet metal part with a coaxial, to the device 1 extending mounting flange 19 is formed, with which it is screwed together with the camshaft-fixed component 5 of the device 1 by a central fastening screw 20 on the camshaft 3
  • This mounting flange 19 of the encoder wheel 12 is, as in Figure 2 de shown, formed on a part of its axial length as a hollow cylinder 21, with which it rests through the axial side 10 of the device 1 through its camshaft-fixed component 5 designed as a hollow square 22, on which the inner end 17 of the flat spiral spring 16 is positively attached.
  • the inner end 17 of the flat spiral spring 16 is shaped such that it surrounds three sides of the hollow square 22 on the fastening flange 19 of the pulse generator wheel 12 and thus locks the flat spiral spring 16 in a rotationally fixed manner on the pulse generator wheel 12.
  • the outer end 18 of the flat spiral spring 16 is bent in a hook-shaped manner and is positively attached to an axially projecting suspension point 23 on the crankshaft-fixed component 4 of the device 1, which is formed by an elongated housing screw in the rotary piston adjuster shown in FIGS. 1 and 2.
  • the pulse generator wheel 12 has a plurality of local bends 24 on its circumferential disk edge, through which the pulse generator wheel 12 also largely radially encloses the flat spiral spring 16. These bends 24 are at the same time designed as symmetrically arranged pulse marks which are operatively connected to a pulse reading device, not shown, arranged radially to the pulse generator wheel 12.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, die aus einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil (4) und aus einem drehfest mit einer Nockenwelle (3) verbundenen nockenwellenfesten Bauteil (5) besteht. Das kurbelwellenfeste Bauteil (4) steht mit dem nockenwellenfesten Bauteil (5) über mindestens zwei innerhalb der Vorrichtung (1) gebildete Druckkammern in Kraftübertragungsverbindung, die bei Druckbeaufschlagung eine Relativverdrehung oder eine hydraulische Einspannung des nockenwellenfesten Bauteils (5) gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil (4) bewirken. Außerdem weist die Vorrichtung (1) ein mit dem nockenwellenfesten Bauteil (5) drehfest verbundenes Impulsgeberrad (12) zur Feststellung der Nockenwellenposition und ein sowohl mit dem kurbelwellenfesten Bauteil (4) und dem nockenwellenfesten Bauteil (5) verbundenes Federmittel (13) zum Verdrehen der Nockenwelle (3) in eine für den Start der Brennkraftmaschine bevorzugte Stellung auf. Erfindungsgemäß ist das Federmittel (13) außerhalb der Vorrichtung (1) in einem zwischen dem Impulsgeberrad (12) und der gegenüberliegenden Axialseite (10 oder 11) der Vorrichtung (1) gebildeten Hohlraum (15) angeordnet und durch das Impulsgeberrad (12) zumindest zweiseitig umschlossen.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer
Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1 , und sie ist insbesondere vorteilhaft an hydrauli- sehen Nockenwellen-Versteileinrichtungen anwendbar.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Vorrichtung ist gattungsbildend aus der EP 0 806 550 vorbe- kannt. Diese im wesentlichen als hydraulischer Stellantrieb vom Typ eines Rotationskolbenverstellers ausgebildete Vorrichtung ist am antriebsseitigen Ende einer im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle angeordnet und besteht aus einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil sowie aus einem drehfest mit der Nockenwelle verbundenem nockenwellenfesten Bauteil. Das kurbelwellenfeste Bauteil wird dabei durch ein als Vorrichtungsgehäuse ausgebildetes Antriebsrad gebildet, während das nockenwellenfeste Bauteil als in das Antriebsrad eingesetztes Flügelrad mit mehreren radialen Flügeln ausgebildet ist. Das kurbelwellenfeste Bauteil steht desweiteren mit dem nockenwel- lenfesten Bauteil über mehrere innerhalb der Vorrichtung gebildete Druckkammern in Kraftübertragungsverbindung, die durch wechselweise oder gleichzeitige Beaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel eine Relativverdrehung oder eine hydraulische Einspannung des nockenwellenfesten Bauteils gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil und damit der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle bewirken. Zur Feststellung der Nockenwellenposition gegenüber der Kurbelwellenposition während des Betriebes der Brennkraftmaschine ist darüber hinaus an einer Axialseite außerhalb der Vorrichtung ein Impulsgeberrad angeordnet, welches durch eine zentrale Befestigungsschraube der Vorrichtung drehfest mit dem nockenwellenfesten Bauteil verbunden ist. Außerdem ist innerhalb der Vorrichtung in einem zusätzlich gebildeten Hohlraum ein mit dem kurbelwellenfesten Bauteil und dem nockenwellenfesten Bauteil verbundenes Federmittel angeordnet, welches als Torrsionsschrau- benfeder ausgebildet ist und die Nockenwelle beim Abschalten der Brennkraftmaschine in eine für den Start der Brennkraftmaschine bevorzugte Stellung verdreht, in der sie durch eine zusätzliche Verriegelungseinrichtung an der Vorrichtung gehalten wird. Aus der DE 197 26 300 A1 ist es dabei auch bekannt, dieses Federmittel als innerhalb eines zusätzlichen Federraumes in der Vorrichtung angeordnete Spiralfeder oder als innerhalb der in eine Richtung wirkenden Druckkammern angeordnete Druckschraubenfedern auszubilden.
Nachteilig bei diesen bekannten Vorrichtungen ist es jedoch, dass einerseits die in den Druckkammern der Vorrichtung angeordneten Druckschraubenfedern durch ihre bogenförmige Anordnung einer hohen mechanischen Belastung und damit einem hohen Verschleiß unterliegen und andererseits die innerhalb von zusätzlichen Federräumen in der Vorrichtung angeordneten Torr- sionsschraubenfedern oder Spiralfedern eine vergrößerte axiale Baulänge der Vorrichtung erfordern, die jedoch mit dem zumeist sehr begrenzten Bauraum im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine oder im Motorraum des Fahrzeuges nicht mehr im Einklang steht. Ebenso hat sich die relativ aufwändige Fertigung und Montage solcher Vorrichtungen mit intern angeordneten Federmitteln als nachteilig im Hinblick auf deren Herstellungskosten erwiesen. Bei den Vor- richtungen mit in zusätzlichen Federräumen angeordneten Federmitteln ist es zudem noch von Nachteil, dass diese üblicherweise an Einlassnockenwellen eingesetzten Vorrichtungen, die zum Verdrehen der Nockenwelle in ihre Startposition mit ihren Federmitteln den vom Ventiltrieb der Brennkraftmaschine verursachten Schleppmomenten entgegenwirken müssen, nicht einfach durch Weglassen der Federmittol baugleich an Auslassnockenwellen bzw. an kombinierten
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einsetzbar sind, ohne die durch die zusätzlichen Federräume in der Vorrichtung bedingten Bauraumnachteile in Kauf nehmen zu müssen. Anderenfalls ist eine aufwändige Konstruktion und Fertigung einer speziell für Auslassnockenwellen bzw. kombinierte Ein-/Aus- lassnockenwellen geeigneten Variante solcher Vorrichtungen notwendig, die sich jedoch wiederum negativ auf die in aller Regel angestrebte Verwendung von Gleichteilen für beide Einsatzfälle und somit auch negativ auf die Herstel- lungskosten beider Varianten der Vorrichtung auswirkt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Ver- ändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu konzipieren, bei der die notwendigen Federmittel zum Verdrehen der Nockenwelle in eine für den Start der Brennkraftmaschine bevorzugte Stellung sich durch eine einfache, kostengünstige Montierbarkeit auszeichnen und weder hohen mechanischen Belastungen unterliegen noch eine vergrößerte axiale Baulänge der Vorrichtung erfordern.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbe- griff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass das Federmittel außerhalb der Vorrichtung in einem zwischen dem Impulsgeberrad und der gegenüberliegenden Axialseite der Vorrichtung gebildeten Hohlraum angeordnet und durch das Impulsgeberrad zumindest zweiseitig umschlossen ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird es desweiteren vorgeschlagen, das Federmittel bevorzugt als ein- oder mehrfach gewundene Flachspiralfeder auszubilden, deren inneres Ende drehfest am Impulsgeberrad und deren äußeres Ende am kurbelwellenfesten Bauteil der Vorrichtung befestigt ist. Eine solche ein- oder mehrfach gewundene Flachspiralfeder ist dabei mindesten einmal koaxial um ihre Längsachse gewickelt und kann je nach dem zur Verfügung stehenden Radialbauraum für das Federmittel beliebig oft gewickelt sein. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, das Federmittel als ein- oder mehrfach gewundene Spiralfeder mit einem runden oder einem anderen Windungsquerschnitt auszubilden oder statt dessen eine Torrsionsschraubenfeder einzusetzen, die in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Axialbauraumes für das Federmittel ebenfalls ein- oder mehrfach gewunden sein kann.
Als weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es vorgeschlagen, dass Impulsgeberrad bevorzugt als scheibenförmiges Blechformteil auszubilden, welches einen koaxialen, sich zur Vorrichtung erstreckenden Befestigungsflansch aufweist. Mit diesem Befestigungsflansch ist das Impulsgeberrad zusammen mit dem nockenwellenfesten Bauteil der Vorrichtung durch eine zentrale Befestigungsschraube an der Nockenwelle verschraubt, wobei jedoch auch eine separate Befestigung des Impuisgeberrades am nockenwellenfesten Bauteil der Vorrichtung denkbar ist. Ebenso ist es möglich, das Impulsgeberrad alternativ als in anderer geeigneter Weise hergestelltes scheibenförmiges oder speichenradförmiges Bauteil auszubilden, beispielsweise als spanend herge- stelltes Bauteil, als Sinterteil oder auch als Kunststoff- oder Keramikteil mit eingesetzten Impulsmarken.
Weiterhin wird es in Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, den koaxialen Befestigungsflansch des Impulsgeberrades auf seiner axialen Länge zum einen als am nockenwellenfesten Bauteil anliegenden Hohlzylinder und zum anderen als Hohlvierkant auszubilden, auf welchen das zumindest teilweise komplementäre ausgebildete innere Ende der Flachspiralfeder formschlüssig befestigt ist. Dies bedeutet, dass das innere Ende der Flachspiralfeder bevorzugt derart geformt, dass es zumindest drei Seiten des Hohlvierkantes am Befestigungsflansch des Impulsgeberrades umschließt und somit die Flachspiralfeder durch Formschluss verdrehfest auf dem Befestigungsflansch des Impulsgeberrades arretiert. Der Durchmesser des Hohlzylin- ders und die Seitenlänge des Hohlvierkantes des Befestigungsflansches sind dabei bevorzugt identisch ausgebildet und entsprechen etwa dem Durchmesser des Schraubenkopfes der zentralen Befestigungsschraube, mit der das Impulsgeberrad am nockenwellenfesten Bauteil der Vorrichtung verschraubt ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Durchmesser des Hohlzylinders und die Seitenlänge des Hohlvierkantes des Befestigungsflansches mit unterschiedlichen Maßen auszubilden. Denkbar ist es auch, den Befestigungsflansch für eine wie oben beschriebene Flachspiralfeder insgesamt als Hohlvierkant auszubilden oder auch teilweise oder insgesamt mit einem anderen mehrkantigen Hohlprofilquerschnitt zu versehen, an den das innere Ende der Flachspiralfeder dann zur formschlüssigen Befestigung auf dem Befestigungsflansch jeweils komplementär angepasst wird. Ebenso ist es auch möglich, den Befestigungsflansch auf seiner gesamten axialen Länge als Hohlzylinder auszubilden und das ohne zusätzliche Verformungen ausgebildete innere Ende der Flachspiralfeder durch eine Niet- oder Schraubverbindung oder derglei- chen kraftschlüssig am Befestigungsflansch zu befestigen.
Das äußere Ende der Flachspiralfeder ist dagegen in weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt hakenförmig abgebogen ausgebildet und an einem axial wegragenden Aufhängungspunkt am kurbelwel- lenfesten Bauteil der Vorrichtung formschlüssig befestigt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, diesen Aufhängungspunkt für das äußere Ende der Flachspiralfeder durch ein ohnehin am kurbelwellenfesten Bauteil der Vorrichtung angeordnetes Bauteil, wie beispielsweise bei Rotationskolbenverstel- lern durch eine verlängerte Gehäuseschraube oder dergleichen, zu bilden, wobei jedoch auch speziell für die Federbefestigung vorgesehene Aufhängungspunkte am kurbelwellenfesten Bauteil angeordnet werden können. Ebenso ist es hier möglich, das äußere Ende der Flachspiralfeder ohne zusätzliche Verformungen auszubilden und durch eine Niet- oder Schraubverbindung oder dergleichen kraftschlüssig am kurbelwellenfesten Bauteil der Vorrichtung zu befestigen.
Schließlich wird es in weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch vorgeschlagen, dass Impulsgeberrad an seinem umlaufenden Scheibenrand bevorzugt mit mehreren, als Impulsmarken ausgebildete örtlichen Abwinkelungen auszubilden, mit denen es die Flachspiralfeder dreiseitig umschließt. Die Anzahl derartiger Impulsmarken richtet sich dabei üblicherweise nach der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei deren Anord- nung zueinander symmetrisch oder unsymmetrisch ausgebildet sein kann. Diese Impulsmarken stehen mit einer radial zum Impulsgeberrad angeordneten Impulsleseeinrichtung in Wirkverbiπdung und bewirken, dass die Flachspiralfeder zumindest größtenteils auch radial umschlossen wird und somit platzsparend in das Impulsgeberrad integriert ist. Denkbar ist es jedoch auch, den um- laufenden Scheibenrand des Impulsgeberrades nicht nur örtlich sondern komplett umlaufend abzuwinkein und mit Radialbohrungen oder dergleichen als Impulsmarken zu versehen, so dass die Flachspiralfeder radial vollständig vom Impulsgeberrad umschlossen wird.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen den Vorteil auf, dass die Anordnung des zum Verdrehen der Nockenwelle in eine für den Start der Brennkraftmaschine bevorzugte Stellung notwendigen Federmittels außerhalb der Vorrichtung eine völlig problemlose, kostengünstige Montage dieses Federmittels an der Vorrichtung ermöglicht. Darüber hinaus unterliegt ein außerhalb der Vorrichtung angeordnetes Federmittel nicht mehr den verschleißfördernden hohen mechanischen Belastungen eines innerhalb der Vorrichtung angeordneten Federmittels und weist als in den bisher ungenutzten Hohlraum zwischen dem Impulsgeberrad und der Vorrichtung eingesetzte Flachspiralfeder zudem noch den Vorteil auf, dass es keine vergrößerte axiale Baulänge der Vorrichtung mehr erfordert. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise auch möglich, eine mit einem derart angeordneten Federmittel üblicherweise an Einlassnok- kenwellen von Brennkraftmaschine eingesetzte erfiπdungsgemäße Vorrichtung einfach durch Weglassen des Federmittels auch baugleich an Auslassnockenwellen bzw. an kombinierten EinJAuslassnockenwellen von Brennkraftmaschinen einzusetzen, ohne die durch zusätzliche Federräume in der Vorrichtung bedingten Bauraumnachteile hinnehmen zu müssen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher er- läutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei in:
Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete, an einer Nockenwelle montierte Vorrichtung vom Typ eines Rotationskolbenverstellers;
Figur 2 die Einzelteile der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung gemäß Figur 1 in Sprengdarstellung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus Figur 1 geht deutlich eine als Rotationskolbenversteller ausgebildete Vorrichtung 1 zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine hervor, die am antriebsseitigen Ende 2 einer im Zyiinder- kopf der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle 3 angeordnet und im wesentlichen als hydraulischer Stellantrieb ausgebildet ist. Diese Vorrichtung 1 besteht, wie auch in Figur 2 erkennbar ist, aus einem mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil 4 und aus einem drehfest mit der Nockenwelle 3 verbundenen nockenwellenfesten Bauteil 5, die bei dem dargestellten Rotati- onskolbenversteller durch ein Kettenrad mit mehreren in einem Hohlraum gebildeten hydraulischen Arbeitsräumen 6 und durch ein Flügelrad mit mehreren radial an dessen Umfang angeordneten Flügeln 7 gebildet werden. Das als Antriebsrad ausgebildete kurbelwellenfeste Bauteil 4 steht dabei mit dem als Flügelrad ausgebildeten nockenwellenfesten Bauteil 5 in Kraftübertragungs- Verbindung, indem die Flüge! 7 des Flügelrades jeden hydraulischen Arbeitsraum 6 im Antriebsrad in jeweils zwei Druckkammern 8, 9 unterteilen, die bei wechselweiser oder gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel eine Relativverdrehung oder eine hydraulische Einspannung des nockenwellenfesten Bauteils 5 gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil 4 und damit der Nockenwelle 3 gegenüber de/ Kurbelwelle bewirken
Weiterhin ist in den Figuren 1 und 2 zu sehen, dass die Axialseiten 10, 11 der Vorrichtung 1 durch zwei scheibenförmige Deckel gebildet werden, wobei an der Axialseite 10 außerhalb der Vorrichtung 1 ein mit dem nockenwellenfesten Bauteil 5 drehfest verbundenes Impulsgeberrad 12 angeordnet ist, mit dem in an sich bekannter Weise die Feststellung der Nockenwellenposition gegenüber der Kurbelwellenposition wahrend des Betriebes der Brennkraftmaschine er- folgt Außerdem weist die Vorrichtung 1 ein mit dem kurbelwellenfesten Bauteil 4 und dem nockenwellenfesten Bauteil 5 verbundenes Federmittel 13 auf, mit dem die Nockenwelle 3 beim Abschalten der Brennkraftmaschine in eine für deren Start bevorzugte und im drucklosen Zustand der Vorrichtung 1 durch eine zusatzliche Verπegelungseinrichtung 14 gehaltene Stellung verdreht wird
Um insbesondere die für derartige Federmittel 13 bisher notwendige vergrößerte axiale Baulange der Vorrichtung 1 zu vermeiden, ist das Federmittel 13 erfindungsgemaß außerhalb der Vorrichtung 1 in einem zwischen dem Impulsgeberrad 12 und der gegenüberliegenden Axialseite 10 der Vorrichtung 1 ge- bildeten Hohlraum angeordnet Wie dabei aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, ist das Federmittel 13 als mehrfach gewundene Flachspiralfeder 16 ausgebildet, deren inneres Ende 17 drehfest am Impulsgeberrad 12 und deren äußeres Ende 18 am kurbelwellenfesten Bauteil 4 der Vorrichtung 1 befestigt ist Das Impulsgeberrad 12 ist dabei als scheibenförmiges Blechformteil mit einem koaxialen, sich zur Vorrichtung 1 erstreckenden Befestigungsflansch 19 ausgebildet, mit dem es zusammen mit dem nockenwellenfesten Bauteil 5 der Vorrichtung 1 durch eine zentrale Befestigungsschraube 20 an der Nockenwelle 3 verschraubt ist Dieser Befestigungsflansch 19 des Impulsgeberrades 12 ist, wie in Figur 2 deutlich dargestellt, auf einem Teil seiner axialen Lange als Hohizylinder 21 ausgebildet, mit dem er durch die Axialseite 10 der Vorrichtung 1 hindurch an deren nockenwellenfesten Bauteil 5 anliegt Auf dem an das Impulsgeberrad 12 angrenzenden Teil seiner axialen Lange ist der Befestigungsflansch 19 des Impulsgeberrades 12 dagegen als Hohlvierkant 22 ausgebildet, auf welchem das innere Ende 17 der Flachspiralfeder 16 formschlüssig befestigt ist. Zu diesem Zweck ist das innere Ende 17 der Flachspiralfeder 16 derart geformt, dass es drei Seiten des Hohlvierkantes 22 am Befestigungsflansch 19 des Impulsgeberrades 12 umschließt und somit die Flachspiralfeder 16 durch Formschluss verdrehfest auf dem Impulsgeberrad 12 arretiert. Das äußere Ende 18 der Flachspiralfeder 16 ist dagegen hakenförmig abgebogen ausgebildet und an einem axial wegragenden Aufhängungspunkt 23 am kurbelwellenfesten Bauteil 4 der Vorrichtung 1 , der bei dem in den Figuren 1 und 2 abgebildeten Rotationskolbenversteller durch eine verlängerte Gehäuseschraube gebildet wird, formschlüssig befestigt. Zusätzlich weist das Impulsgeberrad 12 an seinem umlaufenden Scheibenrand mehrere örtliche Abwinkelungen 24 auf, durch die das Impulsgeberrad 12 die Flachspiralfeder 16 größtenteils auch radial umschließt. Diese Abwinkelungen 24 sind zugleich als symmetrisch zueinander angeordnete Impulsmarken ausgebildet, die mit einer nicht dargestellten, radial zum Impulsgeberrad 12 angeordneten Impulsleseeinrichtung in Wirkverbindung stehen.
Bezugszahlenliste
Vorrichtung antriebsseitiges Ende
Nockenwelle kurbelwellenfestes Bauteil nockenwellenfestes Bauteil hydraulischer Arbeitsraum
Flügel
Druckkammer
Druckkammer
Axialseite
Axialseite
Impulsgeberrad
Federmittel
Verriegelungseinrichtung
Hohlraum
Flachspiralfeder inneres Ende äußeres Ende
Befestigungsflansch
Befestigungsschraube
Hohizylinder
Hohlvierkant
Aufhängungspunkt
Abwinkelungen

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit folgenden Merkmalen:
■ die Vorrichtung (1) ist am antriebsseitigen Ende (2) einer im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle (3) angeordnet und im wesent- liehen als hydraulischer Stellantrieb ausgebildet,
■ die Vorrichtung (1) besteht aus einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbindung stehenden kurbelwellenfesten Bauteil (4) und aus einem drehfest mit der Nockenwelle (3) verbundenen nockenwel- lenfesten Bauteil (5),
■ das kurbelwellenfeste Bauteil (4) steht mit dem nockenwellenfesten Bauteil (5) über mindestens zwei innerhalb der Vorrichtung (1 ) gebildete, wechselweise oder gleichzeitig mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbare Druckkammern (8, 9) in Kraftübertragungsverbindung,
■ bei Druckbeaufschlagung der Druckkammern (8, 9) erfolgt eine Relativverdrehung oder eine hydraulische Einspannung des nockenwellenfesten Bauteils (5) gegenüber dem kurbelwellenfesten Bauteil (4) und damit der Nockenwelle (3) gegenüber der Kurbelwelle,
■ die Feststellung der Nockenwellenposition gegenüber der Kurbelwellenposition erfolgt über ein an einer Axialseite (10 oder 11 ) außerhalb der Vorrichtung (1 ) angeordnetes, mit dem nockenwellenfesten Bauteil (5) drehfest verbundenes Impulsgeberrad (12),
■ beim Abschalten der Brennkraftmaschine wird die Nockenwelle (3) durch ein mit dem kurbelwellenfesten Bauteil (4) und dem nockenwellenfesten Bauteil (5) verbundenes Federmittel (13) in eine für den Start der Brennkraftmaschine bevorzugte Stellung verdreht, dadurch gekennzeichnet, dass
■ das Federmittel (13) außerhalb der Vorrichtung (1 ) in einem zwischen dem Impulsgeberrad (12) und der gegenüberliegenden Axialseite (10 oder 11 ) der Vorrichtung (1 ) gebildeten Hohlraum (15) angeordnet und durch das Impulsgeberrad (12) zumindest zweiseitig umschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Feder- mittel (13) bevorzugt als ein- oder mehrfach gewundene Flachspiralfeder
(16) ausgebildet ist, deren inneres Ende (17) drehfest am Impulsgeberrad
(12) und deren äußeres Ende (18) am kurbelwellenfesten Bauteil (4) der
Vorrichtung (1 ) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Impulsgeberrad (12) bevorzugt als scheibenförmiges Blechformteil mit einem koaxialen, sich zur Vorrichtung (1 ) erstreckenden Befestigungsflansch (19) ausgebildet ist, mit dem es zusammen mit dem nockenwellenfesten Bauteil (5) der Vorrichtung (1 ) durch eine zentrale Befestigungsschraube (20) an der Nockenwelle (3) verschraubt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der koaxiale Befestigungsflansch (19) des Impulsgeberrades (12) auf seiner axialen Länge zum einen als am nockenwellenfesten Bauteil (5) anliegender Hohlzylin- der (21 ) und zum anderen als Hohlvierkant (22) ausgebildet ist, auf welchem das zumindest teilweise komplementär ausgebildete innere Ende (17) der Flachspiralfeder (16) formschlüssig befestigt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende (18) der Flachspiralfeder (16) bevorzugt hakenförmig abgebogen ausgebildet und an einem axial wegragenden Aufhängungspunkt (23) am kurbelwellenfesten Bauteil (4) der Vorrichtung (1 ), beispielsweise an einer verlängerten Gehäuseschraube od. dgl., formschlüssig befestigt ist. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulsgeberrad (12) an seinem umlaufende Scheibenrand bevorzugt mehrere, als Impulsmarken ausgebildete örtliche Abwinkelungen (24) aufweist, mit denen es die Flachspiralfeder (16) dreiseitig umschließt.
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