DE102005059884A1

DE102005059884A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102005059884A1
Application number: DE102005059884A
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl.-Ing. Schäfer; Mike Dipl.-Ing. Kohrs
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-07-05
Also published as: EP1963626A1; EP1963626B1; JP2009519401A; US8141526B2; CN201206482Y; US20080283009A1; WO2007068561A1; DE502006007612D1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schmiermittelkreislauf eines Nockenwellenverstellers. DOLLAR A Bei herkömmlichen Nockenwellenverstellern kann es zu Verunreinigungen des Schmiermittels kommen, die Beeinträchtigungen der Funktion oder Lebensdauer des Nockenwellenverstellers zur Folge haben können. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind im Schmiermittelkreislauf Strömungskanalbereiche vorgesehen, die einen Todraum (37) aufweisen, in dem sich infolge einer Zentrifugalkraft Verunreinigungen ablagern können. Alternativ oder zusätzlich kann ein Labyrinthbereich zur Ablagerung von Verunreinigungen ausgenutzt werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, in dem eine Schmierung über einen Strom eines Schmiermittels erfolgt, insbesondere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 3 oder 5.

Hintergrund der Erfindung

Nockenwellenversteller lassen sich wie folgt grob klassifizieren:

A. Phasenversteller mit einem Stellglied, also einer Funktionseinheit, die in den Massenstrom oder Energiefluss eingreift, welches beispielsweise hydraulisch, elektrisch oder mechanisch ausgebildet ist, und sich mit Getriebeelementen des Nockenwellenverstellers mitdreht.
B. Phasenversteller mit einem separaten Steller, also einer Funktionseinheit, in der aus der Reglerausgangsgröße die zur Aussteuerung des Stellgliedes erforderliches Stellgröße gebildet wird, und einem separa a. Phasenversteller mit einem mitdrehenden Aktuator und einem mitdrehenden Stellglied, beispielsweise ein hochübersetzendes Getriebe, dessen Verstellwelle durch einen mitdrehenden Hydraulikmotor oder Fliehkraftmotor vorverstellt werden kann und mittels einer Feder rückverstellt werden kann. b. Phasenversteller mit einem mitdrehenden Stellglied und einem stationären, motorfesten Aktuator, beispielsweise einem Elektromotor oder einer elektrischen oder mechanischen Bremse, s. a. DE 100 38 354 A1 , DE 102 05 034 A1 , EP 1 043 482 B1 . c. Phasenversteller mit einer richtungsabhängigen Kombination der Lösungen gemäß a. und b., beispielsweise eine motorfeste Bremse, bei der ein Teil der Bremsleistung beispielsweise zum Verstellen nach früh genutzt wird, um eine Feder zu spannen, welche nach Abschaltung der Bremse die Rückverstellung ermöglicht, s. a. DE 102 24 446 A1 , WO 03-098010, US 2003 0226534 , DE 103 17 607 A1 .

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 Versiellbereiches 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.

Aus DE 696 06 613 T2 ist es bekannt, dass ein Stellfluid für einen Nockenwellenversteller in Flügelzellenbauweise Fremdstoffe enthalten kann. Lagern sich derartige Fremdstoffe zwischen Flügeln und einer eine Endlage des Flügels definierenden Wandung einer Kammer ab, ergibt sich eine Veränderung der Endlage des Flügels. Dies hat zur Folge, dass ein maximal voreilender oder nacheilender Zustand des Nockenwellenverstellers nicht mehr exakt erreicht werden kann, wodurch es unmöglich werden kann, die Ventilsteuerzeiten wie gewünscht zu regeln. Des Weiteren können Fremdstoffe zwischen den oberen Abschnitt eines Flügels und eine äußere Umfangswand der Kammer geraten, wodurch sich die Stellkräfte für eine Betätigung des Nockenwellenverstellers vergrößern und/oder die Fluiddichtigkeit zwischen auf gegenüberliegenden Seiten des Flügels angeordneten Druckkammern verschlechtert. Dies kann zu einer Abnahme des Ansprechverhaltens des Nockenwellenverstellers führen.

Weiterhin ist es aus DE 40 07 981 C2 bekannt, in einem Nockenwellenversteller zwischen eine Riemenscheibe und eine Nockenwelle einen Dämpfer zwischenzuschalten, der einer Aufnahme oder Absorption von Drehmomentänderungen der Nockenwelle dient. Der Dämpfer kann hierbei als Viskositätsdämpfer ausgebildet sein, der ringförmige Labyrinthkehlen umfasst, die mit einem viskosen Fluid gefüllt sind.

Aufgabe der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenversteller vorzuschlagen, der sich auch für ein verunreinigtes Schmiermittel in den Schmiermittelkreislauf durch eine hohe Betriebssicherheit und/oder Funktionalität auszeichnet.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ergibt sich entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3. Eine alternative oder kumulative Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 5 gegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Verunreinigungen zu Funktionsstörungen im Verstellmechanismus führen können. Bei den Verunreinigungen kann es sich bspw. um Partikel oder Ablagerungen in dem Schmiermittel oder um die im Motoröl enthaltenen Verbrennungs- und Verschmutzungsrückstände handeln. Bei den durch die Verschmutzungen hervorgerufenen Funktionsstörungen oder -beeinträchtigungen kann es sich beispielsweise um

– solche gemäß DE 696 06 613 T2 ,
– eine Verstopfung eines Schmiermittelkanals,
– eine Veränderung der Strömungsquerschnitte eines Schmiermittelkanals,
– einen erhöhten Verschleiß und/oder
– eine höhere Verlustleistung in Folge von Schmutzpartikeln in den Funktionsflächen beim Verstellen

handeln. Weiterhin werden die Verunreinigungen in dem Verstellmechanismus unter Umständen quasi zentrifugiert, so dass ein Getriebe gemäß dem Stand der Technik verschlammen oder verschmutzen kann.

Weiterhin beruht eine Ausgestaltung der Erfindung auf der Erkenntnis, dass Strömungskanalbereiche in Bauelementen des Nockenwellenverstellers gebildet sind, die im Zuge der Antriebsbewegung der Nockenwelle und/oder im Zuge der Verstellbewegung des Nockenwellenverstellers in Rotation versetzt werden. Dies hat zur Folge, dass sich in dem Schmiermittel befindende Verunreinigungen mit höherer Dichte als die Dichte des Schmiermittels selbst radial von der Drehachse des den Strömungskanal beinhaltenden Bauelementes weg bewegen und sich radial außenliegend von der Drehachse an einer Begrenzung des Strömungskanalbereiches ablagern.

– Dies kann einerseits zur Folge haben, dass sich die Verunreinigungen dauerhaft in dem Strömungskanalbereich ablagern, wodurch sich der konstruktiv vorgegebene und unter Umständen gezielt ausgewählte Querschnitt des Strömungskanalbereiches verändert. Hierdurch kann eine die Funktion des Nockenwellenverstellers beeinträchtigende Veränderung der Strömungsverhältnisse hervorgerufen werden.
– Andererseits ist es ebenfalls möglich, dass die sich lediglich temporär ablagernden Verunreinigungen von dem Strom des Schmiermittels mitgerissen werden und zu Funktionsflächen des Nockenwellenverstellers gefördert werden, an denen diese zu Beeinträchtigungen führen. Hierbei kann die Ablagerung an der Begrenzung des Strömungskanalbereiches auch eine "Klumpenbildung" zur Folge haben, was eine Verstärkung der unerwünschten Beeinträchtigungen zur Folge hat.

Erfindungsgemäß kann die zuvor erläuterte Erkenntnis dadurch ausgenutzt werden, dass ein Totraum vorgesehen ist, der gezielt zur Aufnahme der unerwünschten Verunreinigungen des Schmiermittels dient. Der Totraum steht hierbei mit einer Eintrittsöffnung, insbesondere zur Speisung, sowie einer Austrittsöffnung, insbesondere zur Weiterleitung des Schmiermittels zu einer Funktionsfläche, in Schmiermittelverbindung. Weiterhin ist der Totraum, zumindest teilweise, radial außenliegend von der Drehachse des beteiligten Bauelementes hinsichtlich der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung gebildet. Eine derartige Ausgestaltung hat zur Folge, dass bei einem Strom eines Schmiermittels durch den Strömungskanalbereich von der Eintrittsöffnung zu der Austrittsöffnung die Verunreinigungen in Folge einer Zentrifugalbeschleunigung radial nach außen in den Totraum beschleunigt werden und sich in diesem ablagern können. Hierdurch ist vermieden, dass die Verunreinigungen über die Austrittsöffnung weiteren Funktionsflächen zugeführt werden.

Vorzugsweise stellt der Totraum zwischen Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung in dem Strömungskanalbereich eine Querschnittserweiterung desselben dar, was u. U. die zusätzliche Folge hat, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Schmiermittels im Bereich des Totraums und zwischen Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung verringert ist, wodurch der Effekt der Zentrifugalbeschleunigung und der Förderung der Verunreinigungen in den Totraum verstärkt sein kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Totraum kann es sich beispielsweise um eine Querschnittserweiterung des Strömungskanales, radial außenliegende Taschen, einen umlaufenden Einstich, eine radial nach außen orientierte Ausnehmung oder ähnliches handeln. Ist eine Bewegung der Verunreinigungen in Umfangsrichtung um die Drehachse zu verhindern, können für in Umfangsrichtung umlaufende Toträume zusätzliche radial orientierte Trennwände vorgesehen sein.

Der Totraum kann geeignet gestaltet sein, um während der gesamten Betriebsdauer des Nockenwellenverstellers Verunreinigungen aufzunehmen. In alternativer Ausgestaltung besitzt der Totraum radial außenliegend von der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung eine zusätzliche Austrittsöffnung. Diese zusätzliche Austrittsöffnung dient einer Abfuhr von Schmiermittel mit einer erhöhten Konzentration der Verunreinigungen und/oder einer Abfuhr der in dem Totraum angeordneten Verunreinigungen. Demgemäß dienen die radial innenliegenden Bereiche des Totraums einer Weiterleitung des Schmiermittels zu der Austrittsöffnung, von der das Schmiermittel zu den Funktionsflächen und der Stelleinheit gelangt, während der radial außenliegende Bereich des Totraums einer Sammlung und Abfuhr des Schmiermittels dient. Hierbei kann die Abfuhr zu anderen Teilbereichen des Nockenwellenverstellers erfolgen, für die die Gefahr von Beeinträchtigungen in Folge von Verunreinigungen zumindest vermindert ist, so dass im Bereich des Totraums eine Verzweigung des Schmiermittelstroms erfolgt. Alternativ ist es ebenfalls möglich, dass über die zusätzliche Austrittsöffnung eine Art "Bypass" gebildet ist, mittels welchem zentrifugiertes Schmiermittel, unter Umständen mit einer erhöhten Konzentration von Verunreinigungen, an den Funktionsflächen des Nockenwellenverstellers vorbeigeführt wird oder zu einer speziellen Einrichtung zur Beseitigung der Verunreinigungen gefördert wird.

Für eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist ein Totraum vorgesehen, der im Einbauzustand des Nockenwellenverstellers in geodätisch geringerer Höhe angeordnet ist als die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung. In diesem Fall beruht die Förderwirkung der Verunreinigungen in den Totraum nicht auf einer Zentrifugalkraft in Folge der Rotation des Strömungkanalbereichs, sondern vielmehr auf der Schwerkraft der Verunreinigungen, die bewirkt, dass die Verunreinigungen sich nach unten, also in den Totraum ablagern.

Zur Herbeiführung einer Förderwirkung durch die zusätzliche Austrittsöffnung für das Schmiermittel mit den Verunreinigungen kann eine Zentrifugalbeschleunigung ausgenutzt werden. In diesem Fall bietet es sich an, dass der zusätzlichen Austrittsöffnung ein radial nach außen orientierter Kanal zugeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Förderwirkung durch die Austrittsöffnung auf einem Druckgefälle in dem Totraum gegenüber einem stromabwärtigen, der Austrittsöffnung zugeordneten Kanal ausgenutzt werden.

Für die zuvor dargelegte Lösung besitzt der Totraum für den Fall, dass das in dem Totraum angeordnete Schmiermittel mit den Verunreinigungen im Betrieb des Nockenwellenverstellers abgefördert werden soll, in geringerer geodäti scher Höhe als die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung eine zusätzliche Austrittsöffnung, wobei in diesem Fall eine Förderwirkung durch die zusätzliche Austrittsöffnung durch die Schwerkraft des Schmiermittels und der Verunreinigungen erzielt wird.

Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist dadurch gegeben, dass der Strömungskanalbereich einen Labyrinthbereich aufweist. In diesem Fall wird der Strom des Schmiermittels durch ein Labyrinth geführt. Dies kann zur Folge haben, dass das Schmiermittel

– abgebremst und wieder beschleunigt oder
– mehrfach umgelenkt

wird. Verunreinigungen mit höherer Dichte als das Schmiermittel werden unter Umständen nicht wieder so rasch beschleunigt wie das Schmiermittel selbst oder nicht so rasch umgelenkt, so dass sich die Verunreinigungen im Bereich des Labyrinthes ablagern können. Hierdurch ist eine zuverlässige Möglichkeit für die Abscheidung der Verunreinigungen gegeben. Unter Labyrinth wird in diesem Zusammenhang insbesondere

– ein hin- und hergehender,
– mäanderförmiger,
– zick-zack-förmiger Verlauf oder
– Verlauf mit Krümmungen unterschiedlicher Vorzeichen

verstanden mit beliebiger Orientierung zur Längsachse des Nockenwellenverstellers, jedoch vorzugsweise mit radialer oder axialer Orientierung zu dieser.

Vorzugsweise befindet sich die Austrittsöffnung des Labyrinthbereichs und/oder die Eintrittsöffnung des Labyrinthbereichs radial innenliegend hinsichtlich der Drehachse des Strömungskanalbereichs und/oder in großer geodätischer Höhe. Weiterhin kann auch im Bereich des Labyrinthbereichs eine weitere Austrittsöffnung angeordnet sein, vorzugsweise in geringer geodäti scher Höhe oder mit großem radialen Abstand von der Drehachse, um Schmiermittel mit Verunreinigungen abzuleiten.

Bei den Toträumen handelt es sich insbesondere um Räume, in denen das Schmiermittel mehr oder weniger steht, so dass die Toträume Bereiche bilden, die nicht unmittelbar Durchflusszonen des Schmiermittels darstellen. Zweckmäßigerweise können solche Toträume auch im Getriebe selbst angeordnet sein.

Der Totraum ist vorzugsweise als radialer Einstich im Bereich einer zentralen stirnseitigen Bohrung der Nockenwelle und/oder einer eine Stirnseite der Nockenwelle aufnehmenden Hohlwelle angeordnet.

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Nockenwellenverstellers;
2 eine schematische Darstellung eines Nockenwellenverstellers mit einem Taumelscheiben-Getriebe;
3 einen Nockenwellenversteller in schematischer Darstellung mit einem Schmiermittelkreislauf;
4 einen Nockenwellenversteller in schematischer Darstellung mit einem Schmiermittelkreislauf, in den ein Filterelement integriert ist;
5 einen Nockenwellenversteller im Halblängsschnitt mit einem Totraum zur Ablagerung von Schmutzpartikeln;
6 einen Nockenwellenversteller in schematischer Darstellung mit einem Schmiermittelkreislauf, der sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig mit einer Drossel und einer Blende ausgestattet ist;
7 einen Nockenwellenversteller im Längsschnitt mit der Führung des Schmiermittels in einem Strömungskanal;
8 einen Nockenwellenversteller im Längsschnitt, bei dem in einem Strömungskanal zwei Blenden hintereinandergeschaltet sind;
9 einen Nockenwellenversteller im Längsschnitt mit einem auf eine Zentralschraube aufgesetzten Strömungselement, welches mit einer inneren Mantelfläche der Nockenwelle eine Blende bildet;
10 einen Nockenwellenversteller im Längsschnitt mit einer zwischen einer Hohlwelle und einer Zentralschraube gebildeten Blende;
11 einen Nockenwellenversteller im Längsschnitt mit der Zufuhr eines Schmiermittels über einen Übertrittsquerschnitt von einer Austrittsöffnung des Zylinderkopfes zu einem Eintrittsquerschnitt der Nockenwelle;
12 eine weitere Ausgestaltung einer Zufuhr eines Schmiermittels zu einer Nockenwelle und einem Nockenwellenversteller in einem Längsschnitt;
13 eine weitere Ausgestaltung einer Zufuhr eines Schmiermittels zu einer Nockenwelle und zu einem Nockenwellenversteller in einem Längsschnitt;
14 weitere Ausgestaltung einer Zufuhr eines Schmiermittels zu einer Nockenwelle und zu einem Nockenwellenversteller in einem Längsschnitt;
15 weitere Ausgestaltung einer Zufuhr eines Schmiermittels zu einer Nockenwelle und zu einem Nockenwellenversteller in einem Längsschnitt;
16 einen Nockenwellenversteller im Längsschnitt mit unterschiedlichen Beispielen für eine Anordnung von Blenden oder Drosseln zur Beeinflussung des Stromes eines Schmiermittels;
17 einen Nockenwellenversteller in räumlicher Ansicht mit Öffnungen eines Gehäuses des Getriebes für einen Hindurchtritt des Schmiermittels in Form von Tropfen, Schmiermittelnebel oder gespritztem Schmiermittel;
18 eine weitere räumliche Ansicht des Nockenwellenverstellers gemäß 17 mit weiteren Möglichkeiten für Öffnungen;
19 einen Nockenwellenversteller im Einbauzustand mit Möglichkeiten für eine Schmierung über Tropfen, einen Schmiermittelnebel und/oder gespritztem Schmiermittel und
20 einen Nockenwellenversteller im Einbauzustand in Seitenansicht mit einem Tropfblech, an welchem sich Tropfen eines Ölnebels ablagern und in Richtung des Inneren des Nockenwellenverstellers tropfen.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In den Figuren sind Bauelemente, die sich hinsichtlich ihrer Gestaltung und/oder Funktion entsprechen, teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in schematischer Darstellung einen Nockenwellenversteller 1, in dem in einem Getriebe 2 die Bewegung von zwei Eingangselementen, hier einem Antriebsrad 3 und einer Verstellwelle 4 (auch Taumelwelle genannt) zu einer Ausgangsbewegung eines Ausgangselements, hier eine drehfest mit einer Nockenwelle verbundene Abtriebswelle 5 oder unmittelbar die Nockenwelle 6, überlagert wird. Das Antriebsrad 3 steht in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, beispielsweise über ein Zugmittel wie eine Kette oder einen Riemen oder eine geeignete Verzahnung, wobei das Antriebsrad 3 als Ketten- oder Riemenrad ausgebildet sein kann.
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.
2 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines Nockenwellenverstellers 1 mit einem Getriebe 2 in Taumelscheiben-Bauart. Ein Gehäuse 9 ist drehfest mit dem Antriebsrad 3 verbunden und in einem axialen Endbereich über ein Dichtelement 10 gegenüber der Verstellwelle 4 abgedichtet. In dem gegenüberliegenden axialen Endbereich ist das Gehäuse 9 gegenüber dem Zylinderkopf 8 mit einem Dichtelement 11 abgedichtet. In einen von dem Gehäuse 9 und dem Zylinderkopf 8 gebildeten Innenraum 36 ragt ein Endbereich der Nockenwelle 6 hinein. In dem Innenraum sind weiterhin eine über eine Kupplung 12 mit der Verstellwelle 4 verbundene Exzenterwelle 13, eine über ein Lagerelement 14, beispielsweise ein Wälzlager, gelagerte Taumelscheibe 15 und eine Hohlwelle 16, die über ein Lagerelement 17, beispielsweise ein Wälzlager, innenliegend in einer zentralen Ausnehmung der Exzenterwelle 13 abgestützt ist und ein Abtriebskegelrad 18 trägt, angeordnet. Das Abtriebskegelrad 18 ist über eine Lagerung 19 gegenüber dem Gehäuse 9 abgestützt. Im Inneren bildet das Gehäuse 9 ein Antriebskegelrad 20 aus. Die Taumelscheibe 15 weist auf gegenüberliegenden Stirnseiten geeignete Verzahnungen auf. Die Exzenterwelle 13 mit Lagerelement 14 und Taumelscheibe rotiert um eine gegenüber einer Längsachse 21–21 geneigte Achse, so dass die Taumelscheibe auf in Umfangsrichtung zueinander versetzten Teilbereichen einerseits mit dem Antriebskegelrad 20 und andererseits mit dem Abtriebskegelrad 18 kämmt, wobei zwischen Antriebskegelrad und Abtriebskegelrad eine Über- oder Untersetzung gegeben ist. Das Abtriebskegelrad 18 ist drehfest mit der Nockenwelle 6 verbunden.
Für das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist die Hohlwelle 16 mit Abtriebskegelrad 18 über eine Zentralschraube 22, die sich durch die Hohlwelle 16 hindurch erstreckt, stirnseitig mit der Nockenwelle 6 verschraubt. Eine Schmierung mit einem Schmiermittel, insbesondere Öl, ist im Bereich von Schmierstellen 23, 24 erforderlich, bei denen es sich beispielsweise um

– die Kontaktflächen zwischen Antriebskegelrad 20 und Taumelscheibe 15,
– die Kontaktfläche zwischen Taumelscheibe 15 und Abtriebskegelrad 18,
– die Lagerung 19,
– Lagerelement 14 und/oder
– Lagerelement 17

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3 zeigt einen schematischen Schmiermittelkreislauf. Das Schmiermittel wird aus einem Reservoir 31, beispielsweise eine Ölwanne oder ein Öltank, über eine Pumpe 32, beispielsweise eine Motorölpumpe, durch einen Filter 33, insbesondere einen Motorölfilter, zu der Zuführausnehmung 25 und dem Strömungskanal 26 der Nockenwelle 6 gefördert. Das Schmiermittel verlässt den Nockenwellenversteller 1 bzw. das Gehäuse 9 desselben über eine Austrittsöffnung 34 und wird wieder in das Reservoir 31 zurückgeführt.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß 3 weist der schematische Schmiermittelkreislauf gemäß 4 ein zusätzliches Filterelement 35 auf. Das Filterelement 35 ist vorzugsweise dem Nockenwellenversteller 1 zugeordnet und beispielsweise nach einem Abzweig des Schmiermittelkreises zu weiteren zu schmierenden Bauelementen angeordnet und ausschließlich dem Zweig des Schmiermittelkreislaufs zugeordnet, der zur Schmierung des Nockenwellenverstellers dient. Hierbei ist der Filter 35 möglichst nahe am Einbauort des Nockenwellenverstellers 1 angeordnet oder im Nockenwellenversteller selber. Das Filterelement 35 kann dazu dienen, Bearbeitungsrückstände in Strömungskanälen, die dem Filterelement 35 stromaufwärts vorgeordnet sind, von Strömungskanälen des Zylinderkopfs und der Nockenwelle fernzuhalten. Wei terhin können Fertigungsrückstände und Schmutzpartikel in dem Schmiermittel von dem Getriebe 2 des Nockenwellenverstellers 1 ferngehalten werden. Weiterhin kann eine Blendencharakteristik oder eine Drosselwirkung des Filterelements 35 gezielt eingesetzt werden, um die Strömungsverhältnisse, insbesondere den Druck, den Volumenstrom und die Geschwindigkeit des Schmiermittels zu beeinflussen. Das Filterelement 35 ist vorzugsweise derart zu implementieren, dass es aufgrund der Strömungsverhältnisse bei der maximal anzunehmenden Kontamination mit Partikeln und Schmutz während der Laufzeit des Nockenwellenverstellers nicht verstopfen kann oder sich zusetzen kann. Hierzu ist beispielsweise die Anordnung in einer Steigleitung und/oder als ein Nebenstromfilter vorteilhaft.
Das Filterelement 35 kann bspw. als

– ein Sieb,
– ein Ringfilter,
– ein Einsteckfilter,
– ein Hütchenfilter,
– Filterplatten,
– Filternetz oder
– Sinterfilter

Gemäß 5 wird Schmiermittel in einen Innenraum 36 des Gehäuses 9 gefördert, beispielsweise gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in dem Innenraum 36 das Schmiermittel mit den Schmierstellen in Berührung kommt. Der Innenraum 36 steht in Schmiermittelverbindung mit einem Totraum 37, der an einer am radial weitesten entfernten Stelle des Innenraums 36 angeordnet ist. Eine Anbindung des Totraums 37 an den Innenraum 36 kann großflächig über Übertrittsquerschnitte gebildet sein oder über separate Kanäle, über die ein Zutritt von Schmiermittel sowie ein Austritt von Schmiermittel zu und aus dem Totraum 37 möglich ist.
Für das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel ist der Totraum 37 als umlaufender Ringkanal ausgebildet. Bei einem Totraum 37 handelt es sich insbesondere um einen Raum, in dem sich das Schmiermittel mit geringen Geschwindigkeiten bewegt oder nahezu ruht, so dass der Totraum 37 nicht in einer unmittelbaren, maximalen Durchflusszone des Schmiermittels angeordnet ist. In dem Totraum 37 wird infolge der Verdrehung des Gehäuses 9 das Schmiermittel einer Zentrifugalkraft ausgesetzt, wodurch schwere Bestandteile und Schwebepartikel in dem Schmiermittel nach außen gedrückt werden und sich an einer radial außenliegenden Wandung 38 ablagern können und nicht zurück zu einer Schmierstelle geführt werden. Möglich ist weiterhin, dass der ringförmige Totraum 37 in Umfangsrichtung durch Zwischenwände getrennt ist, so dass in Umfangsrichtung mehrere einzelne Kammern gebildet sind, durch die vermieden ist, dass sich in dem Totraum 37 das Schmiermittel in Umfangsrichtung relativ zu dem Gehäuse 9 bewegen kann. Eine Abscheidung von Schmutz erfolgt damit analog zu einer drehenden Zentrifuge.
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 5 dargestellten bevorzugten Ausgestaltung besitzt der Totraum zumindest eine zusätzliche Austrittsöffnung 39, 40, wobei die Austrittsöffnung 39 axial orientiert ist und die Austrittsöffnung 40 radial orientiert ist. Infolge der radialen Fliehkraft und/oder der Druckverhältnisse im Totraum 37 im Vergleich zu der Umgebung des Nockenwellenverstellers 1 bewegt sich das Schmiermittel mit abgelagerten Schmutzpartikeln in radialer Richtung aus der Austrittsöffnung 40 heraus, wobei die Förderung der Schmutzpartikel durch die Zentrifugalwirkung unterstützt wird. Abweichend hierzu erfolgt eine Förderung durch die Austrittsöffnung 39 ausschließlich durch die Druckdifferenz im Totraum 37 einerseits und in der Umgebung des Nockenwellenverstellers 1 andererseits.
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 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen eines Schmiermittelkreislaufs besitzt der in 6 dargestellte schematische Schmiermittelkreislauf eine eingangsseitige Blende 41 sowie eine eingangsseitige Drossel 42 und eine ausgangsseitige Blende 43 sowie eine aus gangsseitige Drossel 44. Die Blenden 41, 43 und Drosseln 42, 44 bilden Strömungselemente zur Beeinflussung der Strömungsverhältnisse im Schmiermittelkreislauf. Die vorgenannten Strömungselemente sind einem parallelen Schmiermittelpfad zugeordnet, welcher ausschließlich den Nockenwellenversteller 1 beaufschlagt. Vorzugsweise sind die Strömungselemente nahe an dem Nockenwellenversteller 1 angeordnet oder zumindest teilweise in diesen, die Nockenwelle oder einen Zylinderkopf im Bereich einer Lagerstelle für die Nockenwelle integriert.
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

– in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl,
– gekoppelt mit einem Fördervolumen der Pumpe 32 und/oder
– in Abhängigkeit der Temperatur des Nockenwellenverstellers 1 oder des Schmiermittels

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 7 dargestellte Ausführungsbeispiel erfolgt eine Zufuhr von Schmiermittel über mehrere Bohrungen 45 der Nockenwelle 6, wobei die Bohrungen 45 gegenüber der Längsachse 21–21 und der radialen Orientierung geneigt sind. Die Nockenwelle 6 besitzt eine stirnseitige Sacklochbohrung 46, die mit einer konusförmigen Fase 47 in ein Gewinde zur Aufnahme der Zentralschraube 22 übergeht. Die Bohrungen 45 münden in die Fase 47. In dem der Fase 47 gegenüberliegenden Endbereich werden die Bohrungen 45 von einer Versorgungsnut des Zylinderkopfs 8 mit dem Schmiermittel gespeist. Ungefähr mittig in der Bohrung 45 ist ein radialer umlaufender Einstich 48 mit im dargestellten Längsschnitt rechteckförmiger Geometrie eingebracht.
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 7 entsprechender Ausgestaltung ist für das in 8 dargestellte Ausführungsbeispiel die Erstreckung der Hohlwelle 16 in Längsrichtung derart verlängert, dass die Hohlwelle in den Einstich 48 hineinragt. Zwischen einer umlaufenden Kante 54, die von der inneren Mantelfläche der Bohrung 46 sowie einer den Einstich begrenzenden Querfläche 55 gebildet ist, und einer Kante 56, die von der äußeren Mantelfläche 57 der Hohlwelle 16 und einer Stirnfläche 58 der Hohlwelle 16 gebildet ist, ist eine Blende gebildet für einen Übertritt des Schmiermittels von der Bohrung 46 zu dem Einstich 48.
Bei ansonsten den vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen entsprechender Ausgestaltung besitzt die Nockenwelle 6 gemäß 9 keinen Einstich 48. Auch die Bohrungen 49, 50 und der Übergangsbereich 53 sind für das Ausführungsbeispiel gemäß 9 nicht vorgesehen, so dass das Schmiermittel aus der Bohrung 46 vollständig dem Strömungskanal 51 zugeführt wird. In dem kreisringförmigen Strömungskanal, der in der Bohrung 46 gebildet ist, der einen rechteckförmigen Halbquerschnitt besitzt und der radial innenliegend von der Mantelfläche der Zentralschraube 22 sowie durch eine Stirnseite 58 der Hohlwelle 16 begrenzt ist, ist ein Strömungselement 59 angeordnet, bei dem es sich um einen über die Zentralschraube 22 gestreiften Ring, beispielsweise aus Kunststoff oder einem Elastomer, handeln kann. Für das in 9 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt das Strömungselement 59 einen ungefähr T-förmigen Halblängsschnitt, wobei der Querschenkel des T unter elastischer Anpressung radial innenliegend an der Mantelfläche der Zentralschraube 22 anliegt, während sich der vertikale Schenkel des T radial nach außen erstreckt und die Stirnseite dieses Schenkels einen Ringspalt 60 mit der Bohrung 46 ausbildet, wodurch eine Blende geschaffen ist.
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 10 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt die Hohlwelle 16 im Bereich des Strömungskanals 51 einen radialen, umlaufenden Einstich 61, der auf der der Fase 47 zugewandten Seite durch einen radial nach innen weisenden, umlaufenden radialen Vorsprung 62 begrenzt ist. Zwischen dem Vorsprung 62 und der Mantelfläche der Zentralschraube 22 ist ein Ringspalt 63 gebildet, der eine Blende darstellt. Der Einstich 61 bildet radial außenliegend einen Totraum 37, da sowohl der Ringspalt 63 als auch der Strömungskanal 51 radial innenliegend von dem Totraum 37 in den Einstich 61 münden.
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 11 dargestellt, radial durchbrechen oder diese beispielsweise tangential durchbrechen.
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 zwi schen 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 651 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.
12 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem dem Getriebe 2 Schmiermittel über eine radiale Sacklochbohrung 70, eine axiale, in die Sacklochbohrung 70 mündende stirnseitige Sacklochbohrung 71 der Nockenwelle und eine Stichbohrung 72 des Gehäuses 9 zugeführt wird. Eine Vereinfachung der Montage ergibt sich, wenn im Übergangsbereich zwischen den Bohrungen 71 der Nockenwelle und den Bohrungen 72 des Gehäuses 9 eine umlaufende Ringnut 73 vorgesehen ist, wodurch bei der Montage die Bohrungen 71, 72 nicht koaxial zueinander ausgerichtet werden müssen.
13 zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 9 entspricht, wobei allerdings kein Strömungselement 59 vorgesehen ist.
14 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Ringnut 64 über eine gegenüber der Längsachse 21–21 und der Querachse geneigte Bohrung 74 unmittelbar mit dem Ringkanal 73 verbunden ist.
Für das in 15 dargestellte Ausführungsbeispiel erfolgt die unmittelbare Verbindung des Ringkanals 73 und der Ringnut 64 über eine stirnseitig in die Nockenwelle eingebrachte, in die Ringnut 64 mündende und den Ringkanal 73 durchbohrende Bohrung 75.
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 Dichtelementen ausgestattet sein. Gemäß 16 besitzt ein Ringkanal zwischen Hohlwelle 16 und Zentralschraube 22 eine Ringbreite im Bereich von 0,2 bis 1 mm. Die radialen Verbindungsbohrungen zwischen diesem Strömungskanal und dem Innenraum des Getriebes besitzen vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 0,5 und 3 mm. Weitere Beeinflussungen oder Drosseln oder Blenden können durch Vorgabe der axialen und/oder radialen Spalte 76 erfolgen, die konstruktiv vorgegeben werden können und Strömungsquerschnitte oder Blenden oder Drosseln für das Schmiermittel bilden.
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. 17.
18 zeigt weitere Möglichkeiten für die Anordnung von Ausnehmungen oder Öffnungen 78 im Bereich einer Stirnseite des Nockenwellenverstellers 1. Eine Übertragung des Schmiermittels über die Nockenwelle kann entfallen, wenn ein Schmiermittel durch die Öffnungen 78, 77 dem Getriebe 2 zugeführt wird. Beispielsweise kann das Schmiermittel über eine Schmiermittelspritze durch die Öffnungen 77, 78 gefördert werden. Eine derartige Schmiermittelspritze kann zylinderkopffest oder an einem Kettenkasten angeordnet sein. Bei einer Schmiermittelspritze kann es sich im einfachsten Fall lediglich um eine Schmiermittelbohrung handeln, aus der ein feiner Schmiermittelstrahl austritt und der auf einen Punkt außerhalb des Getriebes oder innerhalb des Getriebes, beispielsweise durch die Öffnungen 77, 78, auftrifft. Insbesondere kann ein derartiger Punkt möglichst nahe an der Drehachse im Inneren des Getriebes liegen. Durch die im rotierenden System auf das Schmiermittel wirkende Fliehkraft wird das Schmiermittel nach außen zu den Schmierstellen, beispielsweise zu einem Lager und/oder zu der Verzahnung, verteilt.
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 20 ist außerhalb des Getriebes ein Tropfblech 80 vorgesehen ist, an dem der Schmiermittelnebel kondensiert und abtropft. Alternativ oder zusätzlich können spezielle Tropfschmiermitteldüsen vorgesehen sein, die gezielt in Richtung der Öffnungen 77, 78 ausgerichtet werden.
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

– durch eine Beschichtung der Funktionspartner oder
– durch Einbringen von Schmiermittelreservoirs

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 Umlenkschienen. 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.

1: Nockenwellenversteller
2: Getriebe
3: Antriebsrad
4: Verstellwelle
5: Abtriebswelle
6: Nockenwelle
7: Elektromotor
8: Zylinderkopf
9: Gehäuse
10: Dichtelement
11: Dichtelement
12: Kupplung
13: Exzenterwelle
14: Lagerelement
15: Taumelscheibe
16: Hohlwelle
17: Lagerelement
18: Abtriebskegelrad
19: Lagerung
20: Antriebskegelrad
21: Längsachse
22: Zentralschraube
23: Schmierstelle
24: Schmierstelle
25: Zuführausnehmung
26: Strömungskanal
27: Strömungskanal
28: Mantelfläche
29: Mantelfläche
30: Bohrung
31: Reservoir
32: Pumpe
33: Filter
34: Austrittsöffnung
35: Filterelement
36: Innenraum
37: Totraum
38: Wandung
39: Austrittsöffnung
40: Austrittsöffnung
41: Blende
42: Drossel
43: Blende
44: Drossel
45: Bohrung
46: Sacklochbohrung
47: Fase
48: Einstich
49: Bohrung
50: Bohrung
51: Strömungskanal
52: Bohrung
53: Übergangsbereich
54: Kante
55: Querfläche
56: Kante
57: Mantelfläche
58: Stirnseite
59: Strömungselement
60: Ringspalt
61: Einstich
62: Vorsprung
63: Ringspalt
64: Ringspalt
65: Mantelfläche
66: Stichbohrung
67: Dichtring
68: Dichtring
69: Bohrung
70: Sacklochbohrung
71: Sacklochbohrung
72: Stichbohrung
73: Ringkanal
74: Bohrung
75: Bohrung
76: Spalt
77: Öffnung
78: Öffnung
79: Stirnseite
80: Tropfblech
81: Zwischenraum
82: Teilbereich
83: Teilbereich
84: Strömungskanal
87: Strömungskanalbereich
86: Austrittsöffnung
85: Eintrittsöffnung

Claims

Nockenwellenversteller (1) für eine Brennkraftmaschine zur Aufrechterhaltung und Verstellung einer relativen Winkellage zwischen einem Antriebselement (Antriebsrad 3) und einem Abtriebselement (Nockenwelle 6), wobei das Antriebselement (Antriebsrad 3) und das Abtriebselement (Nockenwelle 6) über ein Getriebe (2) miteinander verbunden sind und eine Schmierung über einen Strom eines Schmiermittels durch einen Strömungskanalbereich (87) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanalbereich (87) – eine Eintrittsöffnung (85), – eine Austrittsöffnung (86) für das Schmiermittel sowie – einen Totraum (37), der radial außenliegend von der Eintrittsöffnung (85) und der Austrittsöffnung (86) gebildet ist, besitzt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Totraum (37) radial außenliegend von der Eintrittöffnung (85) und der Austrittsöffnung (86) eine zusätzliche Austrittsöffnung (39, 40) besitzt.
Nockenwellenversteller (1) für eine Brennkraftmaschine zur Aufrechterhaltung und Verstellung einer relativen Winkellage zwischen einem Antriebselement (Antriebsrad 3) und einem Abtriebselement (Nockenwelle 6), wobei das Antriebselement (Antriebsrad 3) und das Antriebselement (Nockenwelle 6) über ein Getriebe (2) miteinander verbunden sind und eine Schmierung über einen Strom eines Schmiermittels durch einen Strömungskanalbereich (87) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanalbereich (87) – eine Eintrittsöffnung, – eine Austrittsöffnung für das Schmiermittel sowie – einen Totraum, der im Einbauzustand des Nockenwellenverstellers in geodätisch geringerer Höhe angeordnet ist als die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung, besitzt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Totraum in geringerer geodätischer Höhe als die Eintrittöffnung und die Austrittsöffnung eine zusätzliche Austrittsöffnung besitzt (Bereich kleiner V, radial weit außen).
Nockenwellenversteller (1) für eine Brennkraftmaschine zur Aufrechterhaltung und Verstellung einer relativen Winkellage zwischen einem Antriebselement (Antriebsrad 3) und einem Abtriebselement (Nockenwelle 6), wobei das Antriebselement (Antriebsrad 3) und das Abtriebselement (Nockenwelle 6) über ein Getriebe (2) miteinander verbunden sind und eine Schmierung über einen Strom eines Schmiermittels durch einen Strömungskanalbereich (87) erfolgt, insbesondere Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanalbereich einen Labyrinthbereich aufweist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Labyrinthbereich eine zusätzliche Austrittsöffnung aufweist, die radial außenliegend oder in geringerer geodätischer Höhe angeordnet ist als eine Eintrittöffnung und eine Austrittsöffnung des Strömungskanalbereiches.
Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2) als Taumelscheibengetriebe ausgebildet ist.