Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, in dem eine Schmierung über einen Schmiermittelstrom erfolgt, insbesondere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 12, 17, 18 oder 20.
Nockenwellenversteller lassen sich wie folgt grob klassifizieren:
Bei Systemen gemäß B. a. bis B. c sind Aktuator und Stellglied mittels einer Verstellwelle miteinander verbunden. Die Verbindung kann schaltbar oder nicht schaltbar sein, lösbar oder unlösbar, spielfrei oder mit Spiel behaftet und weich oder steif ausgeführt sein. Unabhängig von der Bauform kann die Verstellenergie in Form einer Bereitstellung durch eine Antriebs- und/oder eine Bremsleistung sowie unter Ausnutzung von Verlustleistungen des Wellensystems (z. B. Reibung) und/oder Trägheiten und/oder Fliehkräfte erfolgen. Ein Bremsen, vorzugsweise in Verstellrichtung "spät" kann auch unter vollständiger Ausnutzung oder Mitbenutzung der Reibleistung der Nockenwelle erfolgen. Ein Nockenwellenversteller kann mit oder ohne eine mechanische Begrenzung des Verstellbereiches ausgestattet sein. Als Getriebe in einem Nockenwellenversteller finden ein- oder mehrstufige Drei-Wellen-Getriebe und/oder Mehrgelenk bzw. Koppelgetriebe Einsatz, beispielsweise in Bauform als Taumelscheibengetriebe, Exzentergetriebe, Planetengetriebe, Wellgetriebe, Kurvenscheibengetriebe, Mehrgelenk- bzw. Koppfelgetriebe oder Kombinationen der einzelnen Bauformen bei einer mehrstufigen Ausbildung.
Für einen Betrieb des Nockenwellenverstellers ist eine Zufuhr eines Schmiermittels zu Schmierstellen, insbesondere Lagerstellen und/oder wälzenden Verzahnungen, erforderlich, wobei das Schmiermittel einer Schmierung und/oder Kühlung relativ zueinander bewegter Bauelemente des Nockenwellenverstellers dient. Hierzu besitzen Nockenwellenversteller einen Schmiermittelkreislauf, der beispielsweise mit dem Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine gekoppelt sein kann.
Ein gattungsgemäßer Nockenwellenversteller ist in
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenversteller mit einem verbesserten Schmiermittelkreislauf vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass für bekannte Nockenwellenversteller die Durchsatzmenge des Schmiermittels in dem Nockenwellenversteller durch die Leitungsquerschnitte, das Fördervolumen einer Pumpe im jeweiligen Betriebszustand, die Umgebungstemperatur und die gerade verwendete Sorte des Schmiermittels und den Grad der Verschmutzung bestimmt wird, Die gewählten Strömungsquerschnitte, insbesondere im Bereich des Zulaufes und des Ablaufes werden durch fertigungstechnische Belange bestimmt. Im Betrieb der Nockenwellenversteller hat die Anmelderin festgestellt, dass ein Getriebe eines Nockenwellenverstellers unter Umständen mit einem Schmiermittel nahezu "überschwemmt" wird, insbesondere
Hierdurch geht übermäßig viel Energie in dem Nockenwellenversteller infolge einer zu leistenden Panscharbeit verloren. Das Schmiermittel wird unter Umständen stark verschäumt. Weiterhin kann infolge des großen Durchsatzes des Schmiermittels durch den Nockenwellenversteller der Schmiermitteldruck der Brennkraftmaschine absinken, was eine verschlechterte Schmierung anderer Pfade des Schmiermittelkreislaufes zur Folge haben kann. Weiterhin kann sich ein schlechterer Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine infolge hoher hydraulischer Verlustleistung ergeben, wodurch sich ein erhöhter Kraftstoffverbrauch ergeben kann.
Die nicht vorveröffentlichte Anmeldung der Anmelderin mit dem Titel "
Andererseits zeigt sich im Betrieb eines Nockenwellenverstellers, dass in einem Schmiermittel des Motors enthaltene Verbrennungs- und Verschmutzungsrückstände zu temporären oder bleibenden Funktionsstörungen im Verstellmechanismus führen können. Es kann zu einem Verschlammen oder Verschmutzen eines Getriebes des Nockenwellenverstellers kommen. Infolge der Verschmutzungen kann sich ein erhöhter Verschleiß ergeben sowie eine erhöhte Verlustleistung infolge der Schmutzpartikel in den Funktionsflächen bei einer Verstellung des Nockenwellenverstellers.
Zieht man in Erwägung, eine Blende oder eine Drossel durch eine gezielte Gestaltung der Querschnitte von Strömungskanälen in dem Nockenwellenversteller bereitzustellen, so erfordert dies eine aufwendige Fertigung der Querschnitte im Bereich der Drosseln oder Blenden. Ist beispielsweise eine Blende mit einem geringen Öffnungsquerschnitt bereitzustellen, so erfordert dies einen Durchmessersprung auf einen geringen Durchmesser im Bereich der Blende, der durch einen Bohrer mit einem geringen Durchmesser hergestellt werden kann, was nur unter erhöhten Fertigungsanforderungen und der Gefahr eines Bruchs des Bohrers bei rauen Einsatzbedingungen möglich ist.
Derart komplizierte Fertigungsmöglichkeiten für eine Blende oder eine Drossel werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass zunächst ein Strömungskanal des Nockenwellenverstellers ohne eine Blende oder Drossel gefertigt werden kann, beispielsweise mit einem großen und/oder konstanten Durchmesser oder Ringkanal. Der Strömungskanal kann damit mit einfachen Fertigungsverfahren und prozesssicher bereitgestellt werden. Nach der Fertigung des Strömungskanals wird in diesen ein Strömungselement eingesetzt, welches separat von den den Strömungskanal begrenzenden Bauelementen ausgebildet ist. Das Strömungselement besitzt eine derartige Kontur, dass eine Blende oder eine Drossel geschaffen ist. Die Kontur der Blende oder Drossel kann damit separat von den übrigen Bauelementen gefertigt werden, wobei für das räumlich begrenzte Strömungselement gesonderte Fertigungsverfahren und/oder Materialien eingesetzt werden können. Für eine Ausbildung des Strömungselements kann vorzugsweise das Strömungselement im Inneren Durchtrittsöffnungen für die Blende oder Drosseln besitzen und/oder im Bereich einer Innen- oder Außenkontur eine Blende oder Drossel einseitig begrenzen, während eine andere Begrenzung der Blende oder Drossel durch ein den Strömungskanal begrenzendes Bauelement gewährleistet ist.
Durch den Einsatz des Strömungselements ist u. U. ein Austausch der Blende oder Drossel ermöglicht, da dieses in den Strömungskanal eingesetzt wird und wieder aus diesem entfernt werden kann.
Andererseits ist eine vergrößerte Variabilität der Strömungsverhältnisse gegeben, da, u. U. für unterschiedliche Einsatzzwecke desselben Nockenwellenverstellers, bei einem grundsätzlich übereinstimmenden Bohrbild für die Ausbildung der Strömungskanäle unterschiedliche Strömungselemente zur Anpassung an unterschiedliche Bauelemente des Schmiermittelkreislaufs oder des Motor-Ölkreislaufs eingesetzt werden können.
Weiterhin liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass für Strömungskanäle mit verhältnismäßig großen Strömungsquerschnitten mit einem Anstieg der Temperatur des Schmiermittels der Schmiermittelstrom exponentiell ansteigt. Im Gegensatz hierzu ist unter Einsatz eines Strömungselements in Form einer Blende oder Drossel der Einfluss der Temperatur auf den Schmiermittelstrom bei ansonsten unveränderten Strömungsbedingungen verringert oder nahezu beseitigt.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Strömungselement im Eintrittsbereich des Schmiermittels in das Getriebe und/oder im Austrittsbereich des Schmiermittels aus dem Getriebe angeordnet, so dass eine Drosselung gezielt in dem interessierenden Bereich erfolgen kann. Erfolgt eine Drosselung bereits im Eintrittsbereich des Schmiermittels, so können erhöhte Drücke infolge der Drosselung von dem Getriebe ferngehalten werden, wodurch die Dichtanforderungen in dem Getriebe nicht unnötig erhöht werden.
Das Strömungselement ist insbesondere
Als hinsichtlich der Strömungsverhältnisse im Bereich der Oberfläche, der elastischen Eigenschaften, der chemischen Wechselwirkung mit dem Schmiermittel und/oder der form-, reib- oder stoffschlüssigen Anbindung an den Strömungskanal vorteilhaftes Strömungselement haben sich solche aus Kunststoff oder einem Elastomer herausgestellt.
Der Strömungskanal besitzt in dem Bereich, in den das Strömungselement eingesetzt ist, einen kreisringförmigen Querschnitt. Im Gegensatz zu Drosseln oder Blenden, die in Form von Bohrungen mit kreisförmigem Querschnitt gebildet sind, können die kreisringförmigen Querschnitte infolge der vergrößerten Erstreckung in Umfangsrichtung nicht so leicht verstopfen, da sich allenfalls Teilumfangsbereiche zusetzen können.
Der kreisringförmige Querschnitt ist für einen Strömungskanal zwischen einer Mantelfläche einer stirnseitig in die Nockenwelle eingeschraubten Zentralschraube und einer nockenwellenfesten Innenfläche, beispielsweise einer Hohlwelle oder eines Getriebeelements, gebildet, so dass für den Strömungskanal ohnehin vorhandene Bauelemente genutzt werden und die den Strömungskanal begrenzenden Flächen durch Außen- und Innenkonturen der Bauelemente mit verhältnismäßig großen Durchmessern gebildet werden können,
Vorzugsweise ist in einem erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller das Strömungselement radial elastisch und unter radialer Anpressung gegen eine Begrenzung des Strömungskanals gepresst, wobei eine derartige Anpressung radial innenliegend und/oder radial außenliegend erfolgen kann.
Die Drosseln oder Blenden bilden infolge der verringerten Strömungsquerschnitte Bereiche, die die Gefahr einer vorrangigen Verstopfung mit Schmutzpartikeln oder Schlämmen in sich bergen. Dem kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch Rechnung getragen werden, dass stromaufwärts des Strömungselements ein Filterelement angeordnet ist. Hierbei kann das Filterelement auswärts des Nockenwellenverstellers oder in diesem angeordnet sein. Für den Fall, dass das Filterelement in einem Strömungskanal des Nockenwellenverstellers angeordnet ist, kann das Filterelement separat von der Drossel ausgebildet sein oder aber als integrales Element des Strömungselements, Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass das Filterelement ebenfalls eine Drosselwirkung erzeugt, so dass eine Drossel und/oder Blende unter Berücksichtigung der Drosselwirkung des Filterelements dimensioniert werden muss.
Vorzugsweise wird die Blende oder Drossel durch eine Querschnittsveränderung quer zur Strömungsrichtung des Schmiermittels geschaffen. Für den Fall einer kreisförmigen Blende bedeutet dies, dass im Bereich der Blende der Kreisdurchmesser gegenüber dem übrigen Strömungsquerschnitt verringert ist. Für den Fall eines kreisringförmigen Strömungsquerschnitts bedeutet dies, dass die radiale Erstreckung des Kreisrings im Bereich der Blende oder Drossel verringert wird.
In alternativer oder kumulativer Ausgestaltung der Erfindung ist die Blende oder Drossel durch eine Querschnittsveränderung in Umfangsrichtung zur Strömungsrichtung des Schmiermittels geschaffen. Beispielsweise kann für einen kreisringförmigen Querschnitt durch das Strömungselement eine Unterteilung des Strömungsquerschnitts in einzelne Kreissegmente erfolgen, deren Gesamtfläche kleiner ist als die ursprüngliche Kreisfläche des Strömungsquerschnitts. Für einen kreisringförmigen Strömungsquerschnitt kann beispielsweise das Strömungselement einzelne Umfangsbereiche des kreisringförmigen Strömungskanals sperren.
Weiterhin schlägt die Erfindung vor, mehrere Strömungselemente hintereinander zu schalten oder parallel zu schalten. Durch eine Hintereinanderschaltung kann für einen Pfad des Schmiermittels der Bereich der Beeinflussung der Strömung vergrößert werden. Bei einer Parallelschaltung mehrerer Strömungselemente in unterschiedlichen Strömungspfaden zu unterschiedlichen Schmierstellen kann durch gleiche oder unterschiedliche Strömungselemente gezielt der Schmiermittelstrom zu den Schmierstellen entsprechend den jeweiligen Anforderungen an der Schmierstelle beeinflusst werden, so dass Schmierstellen mit einem erhöhten Schmiermittelbedarf mit mehr Schmiermittel versorgt werden können und umgekehrt.
Entsprechend einer weiteren Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird der Strom des Schmiermittels durch ein Strömungselement beeinflusst, dessen Strömungseigenschaften im Betrieb der Brennkraftmaschine veränderbar sind. Hierbei kann das Strömungselement als integraler Bestandteil des Strömungskanals ausgebildet sein oder als separates Strömungselement, wie dies zuvor beschrieben worden ist. Über eine Veränderung der Strömungseigenschaften kann beispielsweise einer Veränderung des Schmiermittelstroms infolge einer Erwärmung des Schmiermittels entgegengewirkt werden. Andererseits ist es über eine Veränderung der Strömungseigenschaften des Strömungselements möglich, den Druck, die Geschwindigkeit und den Schmiermittelstrom im Bereich der Schmierstelle oder im Zuführbereich zu dieser gezielt zu verändern, wenn mit veränderten Betriebsbedingungen ein erhöhter oder verringerter Schmiermittel- und/oder Kühlbedarf besteht, so dass den individuellen Betriebsbedingungen verbessert Rechnung getragen werden kann.
Eine Veränderung des Strömungselements unter Beeinflussung der Strömungseigenschaften kann selbsttätig, beispielsweise in Form eines Thermoelements oder in Form mechanisch selbstverstellender Lösungen erfolgen. Ebenfalls möglich ist der Einsatz einer Stelleinrichtung zur Veränderung des Strömungselements, welche von einer geeigneten Steuer- oder Regeleinrichtung beaufschlagt wird.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers ist das Strömungselement temporär vollständig verschließbar. Ein derartiges Strömungselement kann beispielsweise für einen Motorstop vollständig geschlossen werden. Ebenfalls möglich ist eine wiederholte Verschließung des Strömungselements im Betrieb, wodurch Pulsationen des Schmiermittels erzeugt werden, die u. U. eine erzielte Schmier- und Kühlwirkung verstärken können und den von dem Schmiermittel überdeckten Bereich vergrößern können. Weiterhin ist es möglich, dass die Strömungseigenschaften des Strömungselements bewegungsgesteuert durch die Verdrehung der Nockenwelle, des Nockenwellenverstellers oder des Getriebes verändert werden. Beispielsweise kann eine Zentrifugalkraftregelung der Strömungseigenschaften des Strömungselements mit der Verdrehung der Nockenwelle erfolgen. In alternativer Ausgestaltung kann im Zuführbereich zwischen zwei Bohrungen relativ zueinander bewegter Bauelemente, beispielsweise des Zylinderkopfs und der Nockenwelle, über die ein Schmiermittelübertritt gewährleistet wird, der Übertrittsquerschnitt nur in ausgewählten Relativstellungen gewährleistet sein, während für andere Relativstellungen der Übertrittsquerschnitt teilweise und/oder vollständig geschlossen wird, so dass das Schmiermittel- nur intermittierend übertreten kann.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe nutzt einen ohnehin zwischen einer Zentralschraube und einer Ausnehmung der Nockenwelle vorhandenen hohlzylinderförmigen Zwischenraum aus, in dem ein erster Teilbereich dieses Zwischenraums einen ersten Strömungskanal bildet, wobei die Fertigungsmaße für den Außendurchmesser der Zentralschraube und den Innendurchmesser der Ausnehmung die Spalthöhe des ringförmigen Strömungskanals bestimmen. In einem außenliegende zweiten Teilbereich des Zwischenraums ist eine Hohlwelle angeordnet, die radial außenliegend und/oder radial innenliegend einen zweiten Strömungskanal ausbildet. Infolge der Abmessungen der Hohlwelle ist der zweite Strömungskanal mit einem kleineren Strömungsquerschnitt ausgestattet als der erste Strömungskanal. Eine zusätzliche Drossel oder Blende ist dadurch geschaffen, dass im Übertrittsquerschnitt zwischen erstem Strömungskanals und zweitem Strömungskanal ein Vorsprung, beispielsweise der Zentralschraube, der Hohlwelle oder der Nockenwelle oder eines zusätzlichen Bauelementes, vorhanden ist, der den zweiten Strömungskanal in diesem Bereich nochmals verringert und somit eine Drossel oder Blende schafft. Dieses stellt eine besonders einfache Realisierungsmöglichkeit für eine Blende oder Drossel dar, die die ohnehin vorhandenen Bauelemente nutzt und die Fertigung der Blende oder Drossel mit geringem Öffnungsquerschnitt mit dennoch großen Abmessungen der beteiligten Bauelemente ermöglicht.
Für eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist in dem vorgenannten Zwischenraum ein radialer Einstich in der Nockenwelle vorgesehen. In diesem Fall ist eine Blende dadurch geschaffen, dass der Übertrittsquerschnitt von dem ersten Teilbereich zu dem radialen Einstich durch eine Stirnfläche der ebenfalls in dem Zwischenraum angeordneten Hohlwelle teilweise verschlossen ist. Auch in diesem Fall kann die Blende ohne die Notwendigkeit einer Fertigung geringer Öffnungsquerschnitte durch eine Bohrung geringen Durchmessers o. ä. durch die Formgebung der Zentralschraube und der Ausnehmung der Nockenwelle sowie des Einstichs und der Hohlwelle ermöglicht werden.
Eine multifunktionale Nutzung des Einstichs ist dann gegeben, wenn der Einstich einen radial außenliegenden Totraum aufweist, in dem sich infolge einer auf das Schmiermittel ausgeübten Zentrifugalwirkung Partikel ablagern können.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe beschäftigt sich mit dem Übertritt des Schmiermittels von einem zylinderkopffesten Bauelement, beispielsweise einem Nockenwellenlager, zu der Nockenwelle. Für einen derartigen Übertritt weist das zylinderlcopffeste Bauelement mindestens eine Austrittsöffnung auf, aus der das Schmiermittel in mindestens eine Eintrittsöffnung der Nockenwelle eintritt. In diesem Fall kann auf einfache Weise - ohne Notwendigkeit der Fertigung einer Drossel oder Blende mit einem geringen Bohrungsdurchmesser, einer geringen Nutbreite o. ä. eine Drossel oder Blende dadurch geschaffen werden, dass die Eintrittsöffnung der Nockenwelle und die Austrittsöffnung des zylinderkopffesten Bauelements nicht miteinander fluchten, so dass der Übertrittsquerschnitt durch den größeren Querschnitt von der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung gegeben ist, sondern dass die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung zueinander versetzt angeordnet sind, so dass der Öffnungsquerschnitt der Blende durch die nur teilweise Überlappung der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung gegeben ist. Bei einem derartigen Versatz handelt es sich beispielsweise um einen Versatz von Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung in Umfangsrichtung und/oder einen axialen Versatz in Richtung der Längsachse der Nockenwelle.
Eine derartige Ausgestaltung ist auch dann möglich, wenn die Eintrittsöffnung oder die Austrittsöffnung als eine teilweise oder vollständig in Umfangsrichtung verlaufende Nut ausgebildet ist, während die andere Öffnung als Bohrung ausgebildet ist.
Vorzugsweise finden die erfindungsgemäßen Maßnahmen Einsatz für einen Nockenwellenversteller in einer Bauart mit Taumelscheibengetriebe.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft, ohne dass diese zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
In den Figuren sind Bauelemente, die sich hinsichtlich ihrer Gestaltung und/oder Funktion entsprechen, teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Verstellwelle 4 ist von einem Elektromotor 7 angetrieben oder steht mit einer Bremse in Wirkverbindung. Der Elektromotor 7 ist gegenüber der Umgebung, beispielsweise dem Zylinderkopf 8 oder einem anderen motorfesten Teil, abgestützt.
Für das in
Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß
Das Filterelement 35 kann bspw. als
Gemäß
Für das in
Toträume gemäß Totraum 37 können an beliebiger Stelle im Getriebe angeordnet sein sowie im Bereich der Nockenwelle, wodurch erreicht werden kann, dass wichtige Funktionsflächen, beispielsweise in unmittelbarer Nachbarschaft der Toträume, durch auszentrifugierten Schmutz im Getriebe nicht "verschlammen". Die Zentrifugalwirkung wird verstärkt durch eine Vergrößerung des Abstands der Toträume von der Längsachse 21-21.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung besitzt der Totraum keinen zusätzlichen Abfluss, so dass auszentrifugierte Schmutzpartikel dauerhaft in dem Totraum 37 abgelagert werden. Entsprechend der in
Für eine alternative Ausgestaltung erfolgt eine Schmutzabscheidung dadurch, dass das Schmiermittel in einem Strömungskanal labyrinthartig oder zickzackförmig geführt wird. Eine Schmutzabscheidung durch einen derartigen labyrinthartigen Schmutzabscheider beruht auf der unterschiedlichen Trägheit des Schmiermittels und störender Partikel in dem Schmiermittel. Insbesondere für große Fließgeschwindigkeiten kann eine starke Umlenkung des Schmiermittelstroms dazu führen, dass die Partikel nicht umgelenkt werden, sondern sich an den Begrenzungen des Labyrinths ablagern. Für den Fall, dass einzelne Kanäle des Labyrinths in radialer Richtung orientiert sind, kann in derartigen Kanälen sowie ebenfalls in axialen Kanälen eine Ablagerung in dem Labyrinth an radial außenliegenden Flächen infolge der zuvor beschriebenen Zentrifugalwirkung erfolgen. Eine alternative oder kumulative Abscheidewirkung kann entstehen, wenn das Schmiermittel abgebremst und beschleunigt wird, wobei sich das leichtere Schmiermittel leichter beschleunigen lässt, während Schmutzpartikel zurückbleiben.
Neben einer Erzeugung der Zentrifugalwirkung infolge einer Verdrehung des Gehäuses 9 oder anderer Teile des Nockenwellenverstellers 1 kann die Zentrifugalwirkung zumindest teilweise dadurch erzeugt werden, dass die das Schmiermittel führenden Strömungskanäle kreis- oder spiralförmig orientiert sind, so dass sich allein durch die Bewegung des Schmiermittels durch die gekrümmten Strömungskanäle eine Ablagerung an außenliegenden Begrenzungen der Strömungskanäle bilden kann.
Abweichend zu den in den
Über die Blenden 41, 43 und Drosseln 42, 44 kann eine Drosselung des Volumenstroms zu dem Nockenwellenversteller erfolgen. Eine zusätzliche Drosselung kann sich durch Einsatz des Filterelements 35 ergeben. Vorteilhafterweise ist das Filterelement in Strömungsrichtung stromaufwärts der Strömungselemente angeordnet, damit die Strömungselemente nicht durch Partikel verstopfen oder im Laufe der Zeit zugesetzt werden.
Neben dem Einsatz von Strömungselementen mit konstanten Strömungseigenschaften kann ein kontinuierlich oder in Stufen veränderbares Strömungselement eingesetzt werden. Möglich ist der Einsatz eines Strömungselements, dessen Strömungswirkung
Eine Veränderung des Strömungselements erfolgt beispielsweise derart, dass der Volumenstrom des Schmiermittels auf einem konstanten Wert gehalten wird, unabhängig von einer Temperatur des Schmiermittels. Ebenfalls möglich ist, dass der Volumenstrom durch eine Beeinflussung des Strömungselements vergrößert oder verkleinert wird in Betriebsbereichen, in denen ein höherer Schmiermittel- oder Kühlbedarf oder ein niedriger derartiger Bedarf besteht,
Für die Ausgestaltung der Strömungselemente in Form von Drosseln 42, 44 und Blenden 41, 43 sind u. U. Ausführungsformen einzusetzen, in denen Ringspalte oder ringförmige Querschnitte anstelle von Bohrungen mit beispielsweise kreisförmiger Querschnittsfläche eingesetzt werden, da eine Bohrung u. U. leichter verstopfen kann als ein Ringspalt.
Für das in
Ein Teil des über die Bohrung 45 und Bohrung 46 dem Einstich 48 zugeführten Schmiermittels gelangt über eine axiale Bohrung 49 der Nockenwelle 6, die in den Einstich 48 einmündet, und eine mit einer gewissen Überdeckung, aber radial versetzte axiale Bohrung 50 des Gehäuses 9 in den Innenraum des Getriebes 2 zu den Schmierstellen, beispielsweise zu dem Lagerelement 17, dem Lagerelement 14, den wälzenden Zahnverbindungen der Taumelscheibe 15 und/oder der Lagerung 19.
Der andere Teil des dem Einstich 48 zugeführten Schmiermittels gelangt über einen zwischen der inneren Mantelfläche der Hohlwelle 16 und der äußeren Mantelfläche der Zentralschraube 22 gebildeten Strömungskanal 51 mit kreisringförmigem Querschnitt zu mindestens einer radialen Bohrung 52 zu einer Schmierstelle, beispielsweise der Lagerstelle 17 oder in den Innenraum des Getriebes 2. Der Einstich 48 ist mit einer radialen Erstreckung ausgebildet, die über die Bohrung 49 hinausgeht, so dass radial außenliegend ein umlaufender ringförmiger Totraum 37 gebildet ist. Zwischen den Bohrungen 49, 50 kann ein Übergangsbereich 53 in Form einer Ausnehmung, einer radialen Nut o. ä. ausgebildet sein, um den Übertritt zwischen den radial zueinander versetzten Bohrungen 49, 50 zu ermöglichen. In Form der nicht miteinander fluchtenden Bohrungen 49, 50 kann für eine teilweise Überlappung der Bohrungen eine Art Blende geschaffen werden mit einem kleinen Übergangsquerschnitt oder Blendenquerschnitt, obwohl die Bohrungen 49, 50 an sich mit verhältnismäßig großen Durchmessern und damit groben Werkzeugen gefertigt werden können.
Bei ansonsten
Bei ansonsten den vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen entsprechender Ausgestaltung besitzt die Nockenwelle 6 gemäß
In abweichender Ausgestaltung kann das Strömungselement 59 beispielsweise radial nach außen gegen die Bohrung 46 verspannt sein, wobei in diesem Fall ein Ringspalt 60 zwischen der Innenfläche des Strömungselements und der Zentralschraube gebildet ist. Auch eine formschlüssige Aufnahme des Strömungselements 59, beispielsweise in einer geeigneten Nut der Nockenwelle oder der Zentralschraube, ist denkbar. Eine beliebige Ausgestaltung der Kontur des Strömungselements 59 im Bereich des Ringspalts 60 zur Beeinflussung der Strömungsverhältnisse ist möglich, beispielsweise mit stufenweisen Übergängen oder kontinuierlichen Übergängen.
Für das in
Die Nockenwelle 6 wird aus einer Schmiermittelgalerie des Zylinderkopfs 8 mit einem Schmiermittel versorgt. Die Übertragung des Schmiermittels vom motorfesten Zylinderkopf 8 auf die rotierende Nockenwelle 6 erfolgt in der Regel mittels an sich bekannter Drehübertrager. Hierbei handelt es sich üblicherweise um eine Ringnut 64 der äußeren Mantelfläche der Nockenwelle 6. Die Ringnut 64 wird von einer entsprechenden zylinderförmigen Mantelfläche 65 des Zylinderkopfs 8 umschlossen, zu der eine axial zur Ringnut 64 ausgerichtete Stichbohrung 66 aus der Schmiermittelgalerie führt. Die Stichbohrung 66 kann die Mantelfläche 65, wie in
Ein Drehübertrager kann in einem Radiallager für die Nockenwelle 6 oder auf einem separaten Absatz angeordnet sein. Bei letzterem sind jedoch wegen des meist größeren Radialspalts oftmals Dichtringe 67, 68, beispielsweise ein Stahl-, Guss-, Kunststoffdichtring, erforderlich. Bei einer Anordnung des Drehübertragers in einem Radiallager der Nockenwelle 6 ist zu beachten, dass die Lagerbreite um die Breite der Ringnut reduziert wird.
In einer weiteren Ausführungsform können Ringnuten zylinderkopffest, beispielsweise in dem Lager, der Lagerbrücke oder einer eingelegten Lagerbuchse, ausgeführt sein. In der Nockenwelle sind dann keine Ringnuten 64 erforderlich.
Die Verwendung eines zuvor beschriebenen Drehübertragers bewirkt infolge der umlaufenden Ringnut und der radialen Bohrungen 69, die die Ringnut 64 mit der Bohrung 46 verbinden, einen kontinuierlichen Strom des Schmiermittels vom Zylinderkopf 8 in die Nockenwelle 6.
Für eine besondere Ausgestaltung werden die Stichbohrung 66 und die Ringnut 64 in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet, wodurch bereits beim Übertritt des Schmiermittels von der Stichbohrung 66 zu der Ringnut 64 eine Art Drossel geschaffen ist, deren Öffnungsquerschnitt kleiner wird, je größer der Versatz in axialer Richtung zwischen Stichbohrung 66 und Ringnut 64 ist. Eine Drosselwirkung kann hierbei erzielt werden auch für einen verhältnismäßig großen Durchmesser der Stichbohrung 66 und eine große Breite der Ringnut 64, so dass keine schmutzempfindlichen und fertigungssensiblen kleinen Bohrungen oder Nuten geschaffen werden müssen.
Gemäß einer besonderen weiteren Ausgestaltung erfolgt eine Zufuhr des Schmiermittels über eine zyklische Schmiermittelversorgung. In einem derartigen Fall entfällt die Ringnut 64, so dass eine Schmiermittelverbindung zwischen der Stichbohrung 66 und den Bohrungen 69 nur für derartige Drehstellungen der Nockenwelle 6 gegeben ist, für die die Bohrungen 66, 69 miteinander fluchten oder eine Überdeckung aufweisen. Sind vergrößerte Übertrittszeiten gewünscht, so kann im Übergangsbereich zwischen Stichbohrung 66 und Bohrung 69 der Zylinderkopf 8 oder die Mantelfläche der Nockenwelle 6 eine über einen Teilumfang verlaufende Nut aufweisen, so dass ein Übertritt von der Stichbohrung 66 zu der Bohrung 69 so lange möglich ist, wie diese Bohrungen 66, 69 durch die Nut miteinander verbunden sind. Über die Gestaltung des Breitenverlaufes der Nut kann des Weiteren die Übergabe des Schmiermittels variabel gestaltet werden. Somit kann ein Volumenstrom und Massenstrom des Schmiermittels konstruktiv und zyklisch vorgegeben werden. Ferner kann ein pulsierender Schmiermittelstrom bewirkt werden, der Druckschwankungen zur Folge hat, die beispielsweise für eine bessere Durchmischung und Benetzung der Schmierstellen mit dem Schmiermittel genutzt werden kann. Weiterhin kann durch pulsierende Schmiermittelströme die Gefahr von Verstopfungen beispielsweise von Blenden oder Drosseln, gemindert werden. Führen derartige Schmiermittelpulsationen zu Pulsationsschwingungen in dem Schmiermittelkreislauf, so kann im Schmiermittelkreislauf, insbesondere im Bereich des Zylinderkopfs 8, im Bereich der Nockenwelle und/oder in dem Getriebe ein Rückschlagventil angeordnet werden.
Für das in
Neben den konstruktiven Maßnahmen zur Gestaltung der Strömungsquerschnitte im Zylinderkopf sowie in der Nockenwelle ist eine Einflussnahme auf die Strömungsverhältnisse im Schmiermittelkreislauf im Getriebe möglich. Hierbei kann eine Drosselung der Zulaufbohrung durch den Einsatz einer Drossel oder Blende erfolgen. Alternativ oder kumulativ ist die Drosselung des Ablaufs durch ein rückseitiges Verschließen des Getriebes, beispielsweise mit einem Blechdeckel, möglich, der zusammen mit der Verstellwelle einen ringförmigen Spalt, insbesondere mit einer Spalthöhe im Bereich von 0,1 bis 2 mm, bildet.
Darüber hinaus ist es möglich, Lager in dem Getriebe einzusetzen, die mit Dichtelemente ausgestattet sein. Gemäß
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung eines Nockenwellenverstellers 1 besitzt die äußere Mantelfläche des Gehäuses 9 Ausnehmungen oder Fenster 77, die gleichmäßig oder ungleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sein können, vgl.
Zusätzlich kann durch die Anordnung der Öffnungen 77, 78 des Getriebegehäuses das Schmiermittel unmittelbar auf eine Verzahnung oder andere Schmiermittelstellen aufgespritzt werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Bespritzung mit Schmiermittel mit der Schmiermittelversorgung anderer Motorbauteile, beispielsweise einer Kette oder einem Spanner, kombiniert wird. Ebenfalls denkbar ist, dass ein Punkt oder eine Fläche außerhalb des Getriebes 2m mit dem Schmiermittel bespritzt wird. Eine Schmierung wird dann durch das abprallende oder reflektierte Schmiermittel oder einen hierdurch erzeugten Schmiermittelnebel gewährleistet,
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann eine Schmiermittelversorgung über den in einem Kettenkasten ohnehin vorhandenen Schmiermittelnebel erfolgen, der durch die Öffnungen 77, 78 in den Nockenwellenversteller eindringen kann.
Bei einer weiteren Ausgestaltung einer Schmiermittelversorgung gemäß
Um bei der Schmierung mit einem Schmiermittelnebel, mit Schmiermitteltropfen oder mit einem Schmiermittelstrahl auch bei niedrigen Temperaturen des Schmiermittels oder bei einem Kaltstart die Funktion zuverlässig zu gewährleisten, sind die Schmierstellen, beispielsweise Gleitlager und/oder Verzahnungen, mit Notlaufeigenschaften auszustatten. Derartige Notlaufeigenschaften können beispielsweise
Zur Schmierung kann weiterhin auch ein von einem ölgeschmierten Zugmittel (Steuerkette) abtropfendes Öl eingesetzt werden, welches durch eine Öffnung des Gehäuses hindurchtritt. Das Zugmittel wird u. U. über eine Tauch- oder Spritzbeölung geschmiert oder durch Abstreifen von Öl von beölten Kettenspanner- oder Umlenkschiene. Ein Teil des so von der Kette beförderten Öls kann oberhalb des Antriebsrades (kettenrad) des Getriebes abtropfen und so in darunterliegende Öffnungen des Getriebes gelangen. Des Weiteren ist es möglich, Öl durch Kapilarwirkung zum Getriebe oder zu darüber liegenden Abtropfstellen zu befördern. Möglich ist auch, dass Öl durch Luftströmungen, die z.B. aus der Antriebsbewegung von Steuertriebs- oder Verstellerteilen resultieren, quasi zur Schmierstelle "gepustet" wird.
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.