DE19813642A1

DE19813642A1 - Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19813642A1
Application number: DE1998113642
Authority: DE
Inventors: Gerhard Scheidig; Dieter Goppelt
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, die innerhalb eines Steuertriebs von wenigstens einer Nockenwelle angeordnet ist, mit einem Drehübertragungsmittel, mit einer mit der Nockenwelle in drehfester Verbindung stehenden Führungseinrichtung und mit einer axial verschieblichen Ringkolbeneinrichtung (14), die mit der Führungseinrichtung und dem Antriebsmittel über Verzahnungsanordnungen gekoppelt ist, wobei wenigstens eine dieser Verzahnungsanordnungen schrägverzahnt ist, und die wenigstens eine Kolbenwirkfläche (52, 62) aufweist, über welche die Ringkolbeneinrichtung (14) hydraulisch beaufschlagbar ist, wobei sich wenigstens eine Kolbenwirkfläche (52, 62) der Ringkolbeneinrichtung (14) an die Führungseinrichtung entlang einer im wesentlichen geschlossenen Linie anschmiegt und wobei die Führungseinrichtung das einzige von der durch die geschlossene Linie eingeschlossenen Fläche durchdrungene Bauteil der Vorrichtung ist sowie ein Verfahren zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, die innerhalb eines Steuertriebs mit wenigstens einer Nockenwelle angeordnet ist, sowie ein Verfahren zum Verändern der Steuerzei ten einer Brennkraftmaschine.

Hintergrund der Erfindung

Aus der EP 0 793 003 A1 ist eine Vorrichtung zur Einstellung der Ventilzeiten einer Brennkraftmaschine bekannt, die ein antriebsseitig angeordnetes, axial verschieblich gelagertes Rotationselement mit einer an seiner zylindrischen Innenoberfläche angeordneten schrägverzahnten Innenverzahnung sowie drei an den Stirnflächen angeordneten Flächen zur Beaufschlagung mit hydraulischem Druck aufweist. Die Innenverzahnung greift in die Außenverzahnung eines verzahnten Rings ein, der zusätzlich eine schrägverzahnte Innenverzahnung aufweist, die in eine auf einem verzahnten inneren Ring angeordnete Außenver zahnung eingreift. Der verzahnte innere Ring ist zusammen mit einer Abdec kung über eine sich innen durch den verzahnten inneren Ring erstreckende Schraube mit einer Nockenwelle verspannt. Eine abgestimmte Fluidbeaufschla gung des verzahnten Rings sowie der drei Flächen ermöglicht eine geräusch reduzierte Drehwinkelverstellung zwischen einer antriebsseitigen Welle und der Nockenwelle.

Aus der US 5 469 818 ist eine Vorrichtung bekannt, in der ein mit einer hohl zylindrischen Muffe versehener Ringkolben an der Innen- und Außenoberfläche der Muffe jeweils eine Schrägverzahnung aufweist, wobei die außen angeord nete Schrägverzahnung in eine Schrägverzahnung eines Gehäuse eingreift und die innen angeordnete Schrägverzahnung in ein Verzahnungselement eingreift, das über einen Bolzen und einen Stift mit einer Nockenwelle gekoppelt ist. Eine als Antriebsmittel dienende Riemenscheibe ist mit dem verzahnten Gehäuseteil verschraubt und weist eine Muffe auf, auf der die innere Kolbenzylinderfläche verschieblich und drehbar gelagert ist. Zur Verstellung der axialen Kolbenposi tion wird der Ringkolben mit hydraulischem Druck beaufschlagt, so daß sich infolge der Schrägverzahnungen der Relativwinkel zwischen der Riemenscheibe und der Nockenwelle verstellt.

Diese bekannten Vorrichtungen sind insofern nachteilig, als sie sowohl in axialer als auch in radialer Richtung erheblichen Bauraum erfordern.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige, einfache und flexible Vorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welchem die Vorrichtung wenig Bauraum erfordert.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 21.

Zweckmäßigee Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter ansprüche.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine Vorrichtung zum Verändern der Steuer zeiten einer Brennkraftmaschine, die innerhalb eines Steuertriebs von wenig stens einer Nockenwelle angeordnet ist, mit einem Antriebsmittel, einer we nigstens eine erste Kolbenwirkfläche aufweisenden, axial verschieblichen Ringkolbeneinrichtung sowie einer um eine zentrale Achse drehbaren Führungs einrichtung zu versehen, wobei diese Ringkolbeneinrichtung eine im wesentli chen kreisringförmige Ausnehmung aufweist, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Führungseinrichtung im Verschiebebe reich dieser Ringkolbeneinrichtung.

Zwischen dem Antriebsmittel und der Ringkolbeneinrichtung sowie zwischen der Ringkolbeneinrichtung und der Führungseinrichtung bzw. der Nockenwelle ist jeweils ein Drehübertragungsmittel vorgesehen. Der Begriff des Drehüber tragungsmittels ist i.S.d. Erfindung weitgefaßt zu verstehen. Ein Drehübertra gungsmittel kann aus einer Mehrzahl von Bauteilen bestehen. Es umfaßt vor zugsweise eine Verzahnungsanordnung, wobei wenigstens eine dieser Ver zahnungsanordnungen schrägverzahnt ist, und kann sogar aus lediglich einer Verzahnungsanordnung bestehen. Der Begriff der Schrägverzahnung ist hierbei abstrakt zu verstehen; er erfaßt insbesondere auch Kopplungen, die bei axialer Bewegung eines ersten Bauteils eine rotatorische bzw. translatorisch-rotatori sche, d. h. also insbesondere eine schraubenartige Bewegung eines zweiten Bauteils hervorrufen.

Durch eine derartige Verzahnungsanordnung läßt sich durch axiale Verschie bung der Ringkolbeneinrichtung der Verdrehwinkel zwischen dem Antriebs mittel, das beispielsweise ein Antriebsrad, wie ein Zahnrad, beispielsweise in Form eines Kettenrades oder eines Zahnriemenrades, sein kann, und der Noc kenwelle verstellen bzw. steuern.

Zur axialen Verstellung bzw. zur Steuerung der Verstellbewegung der Ring kolbeneinrichtung ist eine Hydraulikanordnung vorgesehen, die auf die we nigstens eine Kolbenwirkfläche eine Kraft ausüben kann. Die Kolbenwirkfläche ist dabei der Oberflächenbereich der Hydraulikanordnung, der mit dem Hydrau likfluid der Hydraulikanordnung beaufschlagt ist und eine Kraftkomponente in der Richtung der zentralen Achse bewirkt.

Bevorzugt ist es auch, die Ringkolbeneinrichtung derart auszugestalten, daß sie einen sich im wesentlichen senkrecht zur zentralen Achse erstreckenden Ring kolben aufweist, der von den beiden im wesentlichen senkrecht zur zentralen Achse sich erstreckenden Flächen mit einem Fluid beaufschlagbar ist, so daß er zwei Kolbenwirkflächen aufweist.

Vorzugsweise ist die Führungseinrichtung das Bauteil, das im axialen Verschie bebereich des Kolbens und/oder der Kolbenwirkflächen die zur zentralen Achse am geringsten beabstandete Außenoberfläche aufweist, oder, anders ausge drückt, bei einer zylindrischen Gestaltung, die zylindrische Außenfläche mit dem geringsten Außendurchmesser innerhalb der Vorrichtung darstellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit durch den an der Füh rungseinrichtung anliegenden Ringkolben eine Reduzierung des Außendurch messers der Kolbenwirkfläche unter Beibehaltung der wirksamen Fläche der Kolbenwirkfläche. Damit läßt sich die bauliche Ausdehnung der Vorrichtung in radialer Richtung gegenüber bekannten Vorrichtungen deutlich reduzieren, so daß es möglich ist, derartige Vorrichtungen zum Verstellen der Steuerzeiten des Ventiltriebs auch bei solchen Motoren einzusetzen, bei denen dies bislang durch den begrenzten radialen Bauraum nicht möglich war.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Führungsein richtung einstückig ausgeführt. Besonders bevorzugterweise ist sie dabei mit der Nockenwelle unmittelbar, also ohne Zwischenschaltung bzw. Schaltung son stiger Bauelemente drehfest gekoppelt. Dieses wird beispielsweise dadurch reali siert, daß die Führungseinrichtung als Führungs- oder Zentralschraube mit einem Gewinde, vorzugsweise einem Außengewinde, ausgebildet ist, die mit einem an der Nockenwelle angeordneten Gegengewinde, vorzugsweise einem Innenge winde, im Eingriff steht. Bevorzugt ist es auch, wenigstens ein zusätzliches Ver drehsicherungselement zwischen der Führungseinrichtung und der Nockenwelle anzuordnen. Durch die Erfindung wird somit auch die Anzahl der Elemente der Vorrichtung gegenüber bekannten Vorrichtungen vermindert und der bauliche Aufwand weiter reduziert.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform umfaßt das erste Drehübertragungsmittel wenigstens einen Teil eines Gehäuses, das wenigstens einen Teil der Vorrichtung wenigstens teilweise umschließt und mit dem An triebsmittel drehfest in Verbindung steht. Das Gehäuse ist dabei an seiner der zentralen Achse zugewandten Innenoberfläche verzahnt und greift mit dieser Verzahnung in die Ringkolbeneinrichtung ein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das zweite Dreh übertragungsmittel ein Zwischenelement auf, das drehmomentfest mit der Führungseinrichtung und/oder der Nockenwelle gekoppelt ist. An einer der Ringkolbeneinrichtung zugewandten Seite weist das Zwischenelement eine Verzahnungsanordnung auf, die in eine Verzahnungsanordnung der Ringkol beneinrichtung eingreift.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ringkolbeneinrichtung einen Ringkolben auf, von dem sich koaxial zur Kol benachse ein ringzylindrischer Flansch erstreckt. Die zylindrische Flanschin nenoberfläche sowie die zylindrische Flanschaußenoberfläche weisen jeweils eine Verzahnungsanordnung auf. Über die an der Außenoberfläche angeordnete Verzahnungsanordnung läßt sich ein von dem Antriebsmittel eingeleitetes Drehmoment direkt und/oder indirekt auf die Ringkolbeneinrichtung übertragen und über die an der Innenoberfläche angeordnete Verzahnungsanordnung läßt sich ein Drehmoment von der Ringkolbeneinrichtung direkt und/oder indirekt auf die Nockenwelle übertragen.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Verzahnungsanordnungen konzentrisch zueinander angeordnet. Dabei weisen die Verzahnungsanordnungen in axialer Richtung, das heißt in Richtung der Längsachse, vorzugsweise im wesentlichen die gleiche Baulänge und, paral lel zur Längsachse gesehen, auch die gleiche axiale Position auf. Dies hat den wesentlichen Vorteil, daß die beiden Verzahnungen praktisch ineinander und mit gleicher axialer Erstreckung angeordnet sind, wodurch sich die axiale Baulänge der Vorrichtung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen erheblich verringert. Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Bauraum für neu zu entwickelnde Verbrennungsmotoren mit Nockenwellen verstellung zu vermindern bzw. die erfindungsgemäße Anordnung auch bei Verbrennungsmotoren einzusetzen, bei denen der begrenzte axiale Bauraum bisher verhindert hat, daß eine verstellbare Nockenwelle verwendet wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß dem vorstehenden Merkmal der konzentrisch ineinander angeordneten Schrägverzahnungen nicht nur als bevorzugte Aus führungsform im Rahmen der Offenbarung der vorliegenden Erfindung eine besondere Bedeutung zukommt, sondern daß dieses Merkmal auch mit Kom binationen der Merkmale des Anspruchs 1 zu verwirklichen ist, die nicht alle Merkmale dieses Anspruches umfassen, und bei dem insbesondere die Merk male des Kennzeichens nicht mit enthalten sind. Auch eine derartige Kom bination ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung als offenbart anzusehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt sich an die Kolbenwirkfläche bzw. die Kolbenwirkflächen jeweils eine Kammer zur Auf nahme eines Hydraulikfluids an. Über in diesen Kammern befindliches bzw. zu- und ableitbares Fluid läßt sich die Ringkolbeneinrichtung hydraulisch beauf schlagen, so daß sich die Ringkolben in Richtung der Resultierenden der auf die Ringkolbeneinrichtung wirkenden Axialkraft verschiebt.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausfüh rungsform weist der ringzylindrische Flansch Durchgangsöffnungen auf. Durch derartige Öffnungen wird eine Strömungsverbindung zwischen den in radialer Richtung gesehen innerhalb und außerhalb des Flansches angeordneten Berei chen der flanschseitig angeordneten Kammer ermöglicht. Dieses ermöglicht wie derum, daß das Hydraulikfluid auch dann, wenn der Flansch nicht an einem Kolbenende angeordnet ist, im wesentlichen die ganze stirnseitige Kolbenober fläche beaufschlagen kann. Diese Ausführungsform nutzt die Kolbenoberfläche optimal aus, so daß die radiale Bauraumausdehnung nach außen zur Erreichung der erforderlichen Kolbenwirkfläche weiter vermindert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung begrenzt der äußere Umfang des ringförmigen Kolbens die erste und oder die zweite Kolbenwirk fläche. Bevorzugt ist auch eine erfindungsgemäße Ausführungsform, nach der der Außenradius des im wesentlichen ringförmigen Kolbens im wesentlichen dem konstanten Abstand der Innenoberfläche der von der zentralen Achse abgewandten radialen Begrenzung der ersten und/oder der zweiten Kammer zur zentralen Achse entspricht. Zur Sicherstellung einer Drehbeweglichkeit ist hierbei allerdings ein geringer Unterschied zwischen Außendurchmesser und Kammerwand sicherzustellen, so daß sich ein geringer Spalt zwischen dem Kolbenumfang und dem Gehäuse erstreckt, der über Dichteinrichtungen, wie beispielsweise über einen Kolbenring, abgedichtet ist und somit an dieser Stelle einen Fluidaustausch zwischen den Kammern verhindert. Auch diese Ausfüh rungsform erhöht die Kompaktheit der Anordnung und vermindert die Aus dehnung in axialer sowie radialer Richtung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die erste Kammer wenigstens von Teilen des Gehäuses, des Kolbens sowie der Führungseinrichtung gebildet. Ein Bereich der durch das Gehäuse gebildeten Kammerbegrenzung kann dabei von einem Gehäusedeckel gebildet werden, der beispielsweise mit dem Restgehäuse verschraubt ist und beispielsweise aus Blech oder Kunststoff gefertigt ist. Zwischen Gehäusedeckel und Restgehäuse sind vorzugsweise Dichtelemente vorgesehen, wie beispielsweise eine Papier dichtung oder ein auf die Trennfläche aufvulkanisiertes Elastomer. Bevorzugt ist es auch, in dem Gehäusedeckel wenigstens teilweise eine Anschlagerkennung zu integrieren, mit welcher der Anschlag der Ringkolbeneinrichtung an den Gehäusedeckel erkennbar ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Führungseinrichtung, die beispielsweise als Führungsschraube oder Zentral schraube ausgeführt sein kann, einen zylindrischen, im wesentlichen unprofilier ten Gleitbereich auf, an dem der Ringkolben anliegt, wobei zwischen dem Ringkolben und dem unprofiliertem Gleitbereich zur Abdichtung der Kammer bzw. der Kammern gegeneinander vorzugsweise wenigstens ein Dichtelement angeordnet ist. Bevorzugt ist dieses Dichtelement als Kolbenring ausgeführt, der von einer in der inneren zylindrischen Kolbenfläche angeordneten Nut aufge nommen wird. Als Kolbenring bietet sich beispielsweise ein Elastomerformteil oder ein Kunststoffring (wie er z. B. unter der Bezeichnung Torlon erhältlich ist) an. Der Kolbenring kann beispielsweise vor der Montage der Ringkolbeneinrich tung auf der Führungseinrichtung in die Nut eingelegt werden und erfährt seine Vorspannung dann durch die Montage der Führungseinrichtung, ohne daß das Aufbringen einer gesonderten Vorspannung erforderlich ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Durch messer des zylindrischen Gleitbereichs maximal so groß wie der minimale Außendurchmesser der Nockenwelle. Hierdurch wird eine weitere Bauraumre duzierung der Vorrichtung in radialer Richtung ermöglicht, ohne daß der Flächeninhalt der Kolbenwirkfläche reduziert werden muß.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform der Erfindung, in der die Führungs einrichtung bzw. die Führungs- oder Zentralschraube einen zylindrischen Gleit bereich und einen Gewindeschaft zur Erzeugung einer Verbindung mit der Nockenwelle aufweist. Hierdurch werden die in den bekannten Vorrichtungen erforderlichen zusätzlichen Bauelemente zur Verbindungserzeugung mit der Nockenwelle eingespart und zusätzlich die Kolbenwirkfläche in Richtung der zentralen Achse gezogen, so daß der radiale Bauraum der Vorrichtung reduziert wird.

Bevorzugt ist die Kammer bzw. sind die Kammern zur Aufnahme eines Hy draulikfluids, mittels dem die Ringkolbeneinrichtung beaufschlagbar ist, mit einer wenigstens teilweise hydraulischen Steuereinrichtung verbunden. Hy draulische Zu- bzw. Abflußleitungen bzw. -kanäle können sich dabei in an sich bekannter Weise durch die Nockenwelle bzw. die Führungseinrichtung er strecken und in die Kammer(n) münden. Bevorzugterweise sind die Kammern - abgesehen von der Verbindung zum Hydraulikkreislauf - nach außen durch Dichtelemente abgedichtet.

In fertigungstechnischer Hinsicht bieten sich unterschiedliche Fertigungsver fahren zur Herstellung der Vorrichtung an. So ist es beispielsweise besonders bevorzugt, die Ringkolbeneinrichtung als Einzelteil mit Innenverzahnung zu sintern. Bei zweiteiligen Ringkolben bietet es sich aber auch an, die Innen verzahnung durch Verfahren wie Fließpressen, Räumen oder Stoßen zu erzeu gen. Die Außenverzahnung des Kolbens läßt sich bevorzugt durch Stoßen oder Fräsen erzeugen. Das Gehäuse läßt sich ebenfalls als Einzelteil mit Innenverzah nung sintern. Bei einem zweiteiligen Gehäuse ist es aber auch bevorzugt, die Innenverzahnung durch Räumen oder Stoßen zu erzeugen.

Das Antriebsmittel, also insbesondere das Ketten- bzw. das Zahnriemenrad, läßt sich bevorzugterweise durch Verstemmen mit dem Gehäuse koppeln. Die erfor derliche Verdrehsicherung läßt sich dabei bevorzugt durch Ausprägung einer Rändelung am Radinnendurchmesser realisieren.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Zusammenwirken der einzelnen erfindungs gemäßen Merkmale in jeder beliebigen Kombination bevorzugt ist. Es sei ferner erwähnt, daß der Begriff "Steuern" sowie davon abgeleitete Begriffe i.S.d.

Erfindung weitgefaßt zu verstehen sind und insbesondere die Begriffe des Steuerns und des Regelns umfassen.

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß über die hier dargestellten Ausführungs beispiele der Erfindung hinaus eine Vielzahl weiterer Modifikationen und Ausführungen denkbar sind, die von der Erfindung erfaßt sind. Die Erfindung beschränkt sich insbesondere nicht nur auf die hier dargestellten Ausführungs formen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand beispielhafter, nicht beschränkender Ausführungsformen näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten beispielhaften Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer dritten beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten beispielhaften Ausführungs form der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist gemäß dieser Ausführungsform ein Kettenrad 10 zur Aufnahme eines Drehmoments auf, die mit einem Gehäuseteil 12 drehfest in Verbindung steht. Das Gehäuseteil 12 dient der Drehmomentübertragung vom Kettenrad 10 auf die Ringkolbeneinrichtung 14 und weist auf seiner der zentralen Längsachse 16 zugewandten Gehäuseinnenoberfläche 18 eine Verzahnung 20 auf, die mit einer Verzahnung 22 der Ringkolbeneinrichtung 14 eine Verzahnungsanord nung bildet.

Die Ringkolbeneinrichtung 14 weist einen koaxial zur zentralen Längsachse 16 angeordneten Ringkolben 24 mit einer kreisförmigen Ausnehmung 25 sowie einen sich von diesem Ringkolben erstreckenden ringzylindrischen Flansch 26 auf, der in dieser Ausnehmung 2 konzentrisch zur zentralen Längsachse 16 angeordnet ist und an seiner Außenoberfläche die Verzahnung 22 aufweist. Im wesentlichen konzentrisch innerhalb der Verzahnung 22 angeordnet weist die der zentralen Längsachse 16 zugewandte Innenoberfläche des ringzylindrischen Flansches 26 eine Verzahnung 28 auf, die in die am Zwischenelement 30 angeordnete Verzahnung 32 eingreift. Das im wesentlichen zur zentralen Längsachse rotationssymmetrische Zwischenelement 30 legt sich drehmom entfest an den zylindrischen Vorsprung 34 der Führungs- oder Zentralschrau be 36 an.

Die Führungsschraube 36 weist einen Außengewindeschaft 38 auf, über den sich die Führungsschraube 36 an einer nicht dargestellten Nockenwelle, die die Ein- und/oder Auslaßventile einer Brennkraftmaschine steuert, fixieren läßt. Hierzu weist die nicht dargestellte Nockenwelle ein Innengewinde auf. Die Führungsschraube 36 weist ferner einen Gleitbereich 40 auf, um den sich der Ringkolben 24 erstreckt.

Die Führungsschraube 36 durchstößt einen Gehäusedeckel 42, der mit dem Gehäuseteil 12 mittels Schrauben 44 verschraubt und gegen das Gehäuseteil 12 über eine Papierdichtung 46 abgedichtet ist. Zwischen dem Gehäusedeckel 42 und der Führungsschraube 36 ist ein Dichtring 48 angeordnet. Ferner weist die Führungsschraube 36 eine Profilierung zur Aufnahme eines Montagewerkzeuges auf, mittels dem sich die Führungsschraube 36 an der nicht dargestellten Noc kenwelle fixieren läßt. Diese Profilierung ist hier als Innensechskant 50 darge stellt.

Von dem Gehäusedeckel 42, einem Teil des Gehäuseteils 12 einer Kolben wirkfläche 52 sowie einem Teil des Gleitbereichs 40 der Führungsschraube 36 wird eine erste Kammer 54 zur Aufnahme eines Hydraulikfluids begrenzt, die über die Hydraulikkanäle 56, 58 an ein im wesentlichen nicht dargestelltes gesteuertes Hydrauliksystem angeschlossen ist.

Ein zweite Kammer 60 wird von der Kolbenwirkfläche 62, einem Teil des Gehäuseteils 12, einem Teil des Zwischenelements 30 sowie einem Teil des Gleitbereichs 40 der Führungsschraube 36 begrenzt, wobei eine Verbindung zwischen den Bereichen 64 und 66 der zweiten Kammer 60 über in dem ringzylindrischen Flansch 26 angeordnete Durchgangsöffnungen 68 hergestellt ist. Über die Hydraulikkanäle 70, 72 ist die zweite Kammer 60 ebenfalls an das nicht dargestellte Hydrauliksystem angeschlossen.

Wenigstens eines der Verzahnungspaare 20, 22 bzw. 28, 32 ist schrägverzahnt ausgeführt, so daß eine durch eine hydraulische Beaufschlagung der Kolben wirkfläche 52 bzw. 62 hervorgerufene Bewegung der hier in zwei Positionen dargestellten Ringkolbeneinrichtung 14 parallel zur zentralen Längsachse 16 eine relative Verdrehwinkeländerung zwischen dem Kettenrad 10 und der Führungsschraube 36 bewirkt. Die erste Kammer 54 ist gegenüber der zweiten Kammer 60 durch jeweils einen Dichtring 74 bzw. 76 abgedichtet.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten beispielhaften Ausfüh rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Dieser unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß der Gehäusedeckel 42 nicht am Gehäuseteil 12 verschraubt ist, sondern sich von außen an das Gehäuseteil 12 anlegt und am Kettenrad 10 über Schrauben 44 drehmomentfest fixiert ist. Zwischen dem Gehäusedeckel 42 und dem Gehäuseteil 12 ist ein Dichtring 78 angeordnet. Ferner schließt der Gehäusedeckel 42 das mit dem Innensechskant 50 versehene Ende der Füh rungsschraube 36 mit ein.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die in Fig. 2 dargestellte Ausfüh rungsform im wesentlichen als Schweißkonstruktion dargestellt ist. Hierdurch soll verdeutlicht werden, daß eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit den unter schiedlichsten Herstellungsverfahren gefertigt werden kann.

Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer dritten beispielhaften Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese unterscheidet sich von den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß sich der Durchmesser der kreisförmigen Ausnehmung 25 des Ringkolbens 24 hier um einen kreisringförmigen Flansch 80 des Zwischen elements 30 erstreckt.

Im Gegensatz zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen der Erfindung erstreckt sich der Durchmesser der kreisförmigen Ausnehmung 25 des Ringkol bens 24 hier nicht direkt um einen Außendurchmesser der Führungsschraube 36, sondern direkt um einen Außendurchmesser des Zwischenelements 30, der im wesentlichen nicht im Drehmomentübertragungsfluß der Vorrichtung 1 an geordnet ist. Hierzu weist das Zwischenelement 30 einen ersten, mit einer Verzahnung versehenen Bereich 82 zur Aufnahme eines Drehmoments vom Ringkolben 24, einen zweiten, mit der Führungsschraube 36 sowie mit dem ersten Bereich 82 gekoppelten Bereich 84 zur Weiterleitung des Drehmoments an die Führungsschraube 36 sowie einen dritten, außerhalb des ersten und des zweiten Bereiches 82, 84 angeordneten Bereich auf. Der dritte Bereich, der hier als kreisringförmiger Flansch 80 ausgebildet ist, ist drehmomentfest mit dem ersten oder dem zweiten Bereich 82, 84 - hier mit dem ersten Bereich 82 - gekoppelt und weist ein freies Ende 86 auf. Über die Koppelung mit dem ersten bzw. zweiten Bereich 82, 84 hinaus wird in den kreisringförmigen Flansch 80 im wesentlichen keine Kraft eingeleitet, so daß dieser Bereich im wesentlichen mechanisch nicht belastet wird. Auf seinem Außenumfang ist der kreisringförmi ge Flansch 80 gegenüber dem Ringkolben 24 durch einen Dichtring 74 abge dichtet. Da der kreisringförmige Flansch 80 im wesentlichen mechanisch unbe lastet ist, kann er mit geringer Wanddicke ausgeführt werden, ohne daß die Gefahr einer Überbelastung besteht.

Der Durchmesser der kreisringförmigen Ausnehmung 25 des Ringkolbens 24 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser der Führungsschraube 36, was durch Vorsehen der geringen Wanddicke des kreisringförmigen Flansches 80 ermöglicht wird. Dabei liegt der Außendurchmesser des kreisringförmigen Flansches 80 sehr nahe am Durchmesser der kreisförmigen Ausnehmung 25 des Ringkolbens 24. Der Innendurchmesser des kreisringförmigen Flansches 80 liegt sehr nahe am Außendurchmesser der Führungsschraube 36 an.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform verdeutlicht ferner, daß eine Stirnsei te des Ringkolbens 24 auch mit einer Federkraft der Feder 88 beaufschlagt werden kann.

Bezugszeichenliste

1

erfindungsgemäße Vorrichtung

10

Kettenrad

12

Gehäuseteil

14

Ringkolbeneinrichtung

16

zentrale Längsachse

18

Gehäuseinnenoberfläche

20

Verzahnung

22

Verzahnung

24

Ringkolben

25

Ausnehmung

26

ringzylindrischer Flansch

28

Verzahnung

30

Zwischenelement

32

Verzahnung

34

zylindrischer Vorsprung

36

Führungsschraube

38

Gewindeschaft

40

Gleitbereich

42

Gehäusedeckel

44

Schraube

46

Papierdichtung

48

Dichtring

50

Innensechskant

52

Kolbenwirkfläche

54

erste Kammer

56

Hydraulikkanal

58

Hydraulikkanal

60

zweite Kammer

62

Kolbenwirkfläche

64

Bereich von

60

66

Bereich von

60

68

Durchgangsöffnung

70

Hydraulikkanal

72

Hydraulikkanal

74

Dichtring

76

Dichtring

78

Dichtring

80

kreisringförmiger Flansch

82

erster Bereich von

30

84

zweiter Bereich von

30

86

freies Ende von

80

88

Feder

Claims

1. Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, die innerhalb eines Steuertriebs von wenigstens einer Nockenwelle angeordnet ist, mit

- einem Antriebsmittel;
- einer drehbar gelagerten Führungseinrichtung, die mit der Nockenwelle in drehfester Verbindung steht und eine zentrale Längsachse (16) aufweist;
- wenigstens einer relativ zur Führungseinrichtung und/oder relativ zur Noc kenwelle in Richtung der zentralen Längsachse (16) verschieblichen Ringkol beneinrichtung (14) mit wenigstens einem Ringkolben (24), die wenigstens eine erste Kolbenwirkfläche (52) aufweist, über welche die Ringkolbenein richtung (14) hydraulisch beaufschlagbar ist;
- wenigstens einem ersten Drehübertragungsmittel zur schlupffreien Über tragung eines Drehmoments von dem Drehübertragungsmittel auf die Ring kolbeneinrichtung (14); und
- wenigstens einem zweiten Drehübertragungsmittel zur Übertragung eines Drehmoments von der Ringkolbeneinrichtung (14) auf die Nockenwelle oder die Führungseinrichtung; wobei wenigstens eines der Drehübertragungsmittel eine Einrichtung zur Wandlung einer im wesentlichen translatorischen Bewegung in eine rotatorische oder translatorisch-rotatorische Bewegung aufweist; und
- wobei diese Ringkolbeneinrichtung (14) eine im wesentlichen kreisringförmi ge Ausnehmung (25) aufweist, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Führungseinrichtung im Verschiebebereich dieser Ringkolbeneinrichtung (14).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs einrichtung einstückig ausgebildet ist und mit der Nockenwelle unmittelbar in Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das erste und das zweite Drehübertragungsmittel eine Zahnrad anordnung umfaßt und wenigstens eine der Zahnradanordnungen eine Schräg verzahnung aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß

- das erste Drehübertragungsmittel wenigstens einen Teil eines Gehäuses umfaßt, das wenigstens einen Teil der Vorrichtung (1) wenigstens teilweise umschließt; und
- der von dem ersten Drehübertragungsmittel umfaßte Gehäuseteil (12) an seiner von der zentralen Längsachse (16) abgewandten Außenoberfläche drehfest mit dem Drehübertragungsmittel gekoppelt ist und an seiner der zentralen Längsachse (16) zugewandten Innenoberfläche (18) eine Verzah nung (20) aufweist, die in eine von der Ringkolbeneinrichtung (14) umfaßte Verzahnung (22) eingreift.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das zweite Drehübertragungsmittel ein drehfest mit der Führungs einrichtung gekoppeltes Zwischenelement (30) aufweist, das mit einer Ver zahnung (32) versehen ist, die in eine mit der Ringkolbeneinrichtung (14) drehfest gekoppelte Verzahnung (28) eingreift.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ringkolbeneinrichtung (14) einen im wesentlichen ringzylin drischen Flansch (26) aufweist, der sich im wesentlichen koaxial zur zentralen Längsachse (16) sowie zum Ringkolben (24) erstreckt und an seiner im wesentli chen der zentralen Längsachse (16) zugewandten zylindrischen Innenfläche sowie an seiner im wesentlichen der zentralen Längsachse (16) abgewandten zylindrischen Außenfläche jeweils eine Verzahnung (22, 28) aufweist, wobei die an der Innenfläche angeordnete Verzahnung (28) in eine Gegenverzah nung (32) eingreift, die mit der Nockenwelle drehfest in Verbindung steht, und wobei die an der Außenfläche angeordnete Verzahnung (22) in eine Gegenver zahnung (20) eingreift, die mit dem Drehübertragungsmittel drehfest in Ver bindung steht.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die an der Ringkolbeneinrichtung (14) angeordneten Verzah nungen (22, 28) konzentrisch zueinander angeordnet sind und vorzugsweise in etwa die gleiche Längserstreckung in Längsrichtung aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß sich an die erste Kolbenwirkfläche (52) eine erste Kammer (54) zur Aufnahme eines Hydraulikfluids anschließt.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ringkolbeneinrichtung (14) eine zweite Kolbenwirkfläche (62) aufweist, über welche die Ringkolbeneinrichtung (14) hydraulisch beaufschlag bar ist, wobei zwischen der ersten (52) und der zweiten Kolbenwirkfläche (62) der von der Ringkolbeneinrichtung (14) umfaßte Ringkolben (24) angeordnet ist, so daß eine Beaufschlagung der ersten Kolbenwirkfläche (52) eine axiale Bewe gung der Ringkolbeneinrichtung (14) in Richtung einer ersten Orientierung hervorruft und eine Beaufschlagung der zweiten Kolbenwirkfläche (62) eine axiale Bewegung der Ringkolbeneinrichtung (14) in Richtung einer zweiten, der ersten, entgegengerichteten Orientierung hervorruft.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die zweite Kolbenwirkfläche (62) eine zweite Kammer (60) zur Aufnahme eines Hydraulikfluids anschließt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der ringzylindrische Flansch (26) im Bereich zwischen dem Ringkolben (24) und den Verzahnungen (22, 28) wenigstens eine Durchgangsöffnung (68) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kolbenwirkfläche (52) und die zweite Kolbenwirkfläche (62) im wesentlichen die gleiche wirksame Fläche aufweisen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Begrenzungslinie der ersten Kolbenwirkfläche (52) und die äußere Begrenzungs linie der zweiten Kolbenwirkfläche (62) im wesentlichen ringförmig ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (54) von einem Teil des Gehäuses, dem Ringkolben (24) und der Führungseinrichtung begrenzt wird.

15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Führungseinrichtung einen zylindrischen Gleitbereich (40) aufweist, an dem der Ringkolben (24) anliegt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ringkolben (24) und der Führungseinrichtung wenigstens ein Dichtelement angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeich net, daß der Durchmesser des zylindrischen Gleitbereichs (40) maximal so groß ist wie der minimale Außendurchmesser der Nockenwelle.

18. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Führungseinrichtung eine Führungsschraube (36) mit einem zylindrischen Gleitbereich (40) und einem Gewindeschaft (38) zur Verbindung mit der Nockenwelle ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kammer (54, 60) zur Aufnahme eines Hydraulikfluids mit einer wenigstens teilweise hydraulischen Steuereinrichtung in Verbindung steht und durch Dichtelemente nach außen abgedichtet ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß sich der Ringkolben (24) im wesentlichen konzentrisch um einen mit einem freien Ende (86) versehenen kreisringförmigen Flansch (80) geringer Wanddicke erstreckt, der von der Zwischeneinrichtung (30) umfaßt ist und außerhalb des Drehmomentflusses zwischen der Ringkolbeneinrichtung (14) und der Führungsschraube (36) angeordnet ist.

21. Verfahren zum Verändern der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch den Schritt:

- Beaufschlagen eines axial verschieblich gelagerten Kolbens (24) mit einem Hydraulikfluid auf einer Kolbenwirkfläche (52, 62), die sich an eine die Ring kolbeneinrichtung (14) durchdringende Führungseinrichtung anschmiegt, wobei die Führungseinrichtung im wesentlichen einstückig ausgebildet ist und mit der Nockenwelle in direkter Verbindung steht.