WO2006045389A1 - Lebensdauergeschmierter nockenwellentrieb für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2006045389A1
WO2006045389A1 PCT/EP2005/010392 EP2005010392W WO2006045389A1 WO 2006045389 A1 WO2006045389 A1 WO 2006045389A1 EP 2005010392 W EP2005010392 W EP 2005010392W WO 2006045389 A1 WO2006045389 A1 WO 2006045389A1
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camshaft
housing
cylinder head
camshaft adjuster
sealing
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PCT/EP2005/010392
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French (fr)
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Jens Schäfer
Martin Steigerwald
Andreas THÖLKE
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Schaeffler Kg
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    • F01L1/02—Valve drive
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    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L2810/00—Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
    • F01L2810/02—Lubrication

Definitions

  • the invention relates to a camshaft drive for an internal combustion engine with a camshaft adjuster.
  • DE 689 04 842 T2 discloses a camshaft drive for adjusting and fixing the relative rotational angle position of a cam lobe relative to a crankshaft of an internal combustion engine by means of a camshaft adjuster.
  • the camshaft adjuster comprises a housing which carries a pulley on its mantle surface.
  • the housing of the camshaft adjuster is hermetically and airtightly closed by a front cover on the front side opposite a camshaft.
  • the camshaft adjuster is supplied via an engine oil pump from an oil sump with a fluid, which serves as a working fluid and assumes lubricating properties. 5
  • a camshaft adjuster which has a trained as a three-shaft gear adjusting with a Doppelexzen ⁇ ter.
  • the camshaft drive has a toothed chain as traction means.
  • the camshaft adjuster is integrated in a cylinder head.
  • An actuator is also integrated in the cylinder head with a seal. Relative to each other moving contact surfaces of components of the camshaft adjuster and bearings are lubricated via existing in the cylinder head lubricant.
  • the camshaft adjuster according to DE 100 38 354 C2 which includes a swash plate gear is driven via a toothed chain ange ⁇ and integrated into a cylinder head, so that lubrication takes place in the cylinder head lubricant.
  • the object of the invention is to propose a camshaft drive for which lubrication of the camshaft adjuster is made possible in a simple manner and for long operating periods.
  • the camshaft adjuster has a lifetime lubrication.
  • lifetime lubrication is introduced, for example, with a production of the camshaft adjuster once in the camshaft adjuster and need not be renewed within predetermined maintenance intervals, but provides sufficient lubrication for a predetermined lifetime of the camshaft adjuster or the internal combustion engine.
  • Lifetime lubrication is a suitable lubricant chosen for this purpose, in particular a grease or an oil.
  • the camshaft adjuster has an environment sealed housing in which the lifetime lubrication is arranged.
  • sealing means any seal which is sufficient to prevent the lubricant from escaping from the mold. prevent housing.
  • the appropriate measures for sealing the housing must be adapted to the viscosity of the lubricant.
  • An essential advantage of the invention is that with the sealed housing and the lifetime lubrication the need for a connection of the Ge housing with other Schmierstoffniktechnik ⁇ deleted. Rather, the INOX shaft adjuster represents a separate and autonomous component in terms of lubrication. This has advantages for assembly and disassembly of the camshaft adjuster, since any connections to further lubricant circuits do not have to be taken into account. A further advantage is that, in the case of a collapse, a change or a contamination of a lubricant circuit, this in the case of embodiment 5 according to the invention has no repercussions on a function of the camshaft adjuster.
  • the camshaft adjuster does not necessarily have to be arranged in a cylinder head of the internal combustion engine, but can be arranged outside the same. This results in extended constructive possibilities.
  • a camshaft adjuster can now be used in conjunction with a linear drive.
  • O has the housing on at least one side open interior.
  • a seal is made with a sealing cover, which seals the housing to the outside. closes.
  • a sealing cover is in particular a pressed-in or clipped-in sealing cover.
  • the sealing cover here can only fulfill a sealing function at one or more sealing points, so that it can be performed with low wall thickness or bend soft.
  • such a sealing cover can fulfill further functions, for example, serve to support components of the camshaft adjuster.
  • any known components come into consideration.
  • these are an O-ring, a labyrinth seal, a gap seal and / or a radial shaft seal.
  • sealing measures can be ensured both between resting components such as the housing and a sealing cover as well as between relatively moving components, a sufficient sealing function.
  • the selection of a suitable sealing measure takes place according to the occurring relative speeds, the viscosity of a lubricant and the sealing point. For example, fugal forces may be lower for sealing points in the surrounding area of rotating components due to centrifugal forces exerted on the lubricant than for sealing points between components that are not moved relative to one another.
  • a camshaft with sealing emerges from a cylinder head with an end region.
  • the camshaft adjuster can be formed separately from the cylinder head.
  • the housing of the camshaft adjuster is sealed on the side facing the cylinder head relative to the cylinder head, the end region of the camshaft or a component rotating with the camshaft. This ensures that no lubricant can escape from the housing of the camshaft adjuster in the direction of the cylinder head and no foreign bodies can enter the housing.
  • the housing of the Nockenwel- lenverstellers against this component is sealed.
  • the camshaft adjuster is also sealed on the side facing the cylinder head for disassembly of the camshaft.
  • the camshaft is sealed regardless of the assembly of the camshaft adjuster relative to the cylinder head to the outside.
  • the housing of the camshaft adjuster is sealed with respect to an actuating shaft of a servomotor (or with respect to a component rotating with the actuating shaft).
  • the housing possibly with sealing lids, the adjusting shaft and the camshaft, forms an interior which is sealed to the outside and in which the gearbox of the camshaft adjuster with lifetime lubrication is arranged.
  • FIG. 1 shows a camshaft drive in half section through a housing sealed off via a sealing cover
  • FIG. 2 shows a front view of the camshaft drive according to FIG. 1 in a spatial representation
  • Figure 3 is a rear view of the camshaft drive according to FIG. 1 in a three-dimensional view. Detailed description of the invention
  • a camshaft adjuster 13 is used for adjusting the angular position between a drive element 11 driven by a traction means, for example a chain or a belt, and a camshaft 12 in accordance with a control device, which in particular takes into account a thoroughlyanforde ⁇ tion of the driver, emission requirements, Kraftstofferspamisan petitione n and engine, operating and ambient ngsparametern a suitable control signal for adjusting the camshaft adjuster 13 determined.
  • camshaft drive 10 is any camshaft adjuster is used, which operates on the basis of a superposition gear or Dreiwelleng ⁇ - drive.
  • the transmission of the drive motion of the drive element 1 1 to the camshaft 12 depends on the movement of an actuating shaft 14, which is in driving connection with an actuator.
  • the transmission is a double eccentric transmission.
  • the control shaft 14 enters into a central bore of a double eccentric shaft 15 for the purpose of forming a drive connection, possibly with the interposition of an elastic coupling element 41.
  • the double eccentric shaft 15 In the end region of the double eccentric shaft 15 projecting beyond the end of the adjusting shaft 14, the latter has two axially offset eccentric circumferential surfaces 16, 17 which each carry a roller bearing 18, 19.
  • the two extremities (areas maximum distance of the circumferential surfaces 16, 17 from a longitudinal axis X-X of the camshaft adjuster) of the peripheral surfaces 16, 17 are offset in the circumferential direction by 180 ° from each other.
  • the roller bearings 18, 19 carry intermediate gears 20, 21 on their outer lateral surfaces.
  • the intermediate gears 20, 21 have a plurality of bores 22, 23 distributed in the circumferential direction F.
  • a respective common web 24 passes through the bores 22, 23, which passes through parallel to the longitudinal axis XX of the No camshaft adjuster 13 extends.
  • the web 24 is supported in its end regions and on the outside by the intermediate wheels 20, 21 in respective annular support elements 25, 26.
  • the double eccentric shaft 15 passes through the inner bore of the support element 25 with radial clearance.
  • the Ab support member 26 is radially inwardly rotatably ver ⁇ with the camshaft 12 connected.
  • the support element 26 is braced with the cam shaft 12 via a clamping screw 27, which is screwed into an end face of the camshaft 12.
  • a housing 28 of the camshaft adjuster 13 has a hollow cylindrical wall 29, which carries the drive element 11, in particular a belt pulley, radially on the outside and forms a ring gear 30 radially inwardly.
  • the intermediate wheels 20, 21 mesh with the ring gear 30.
  • the limb of the peripheral surface 16 is represented for the intermediate wheel 20 the intermediate wheel 20 engages with the ring gear 30 here.
  • the extremity for the circumferential surface 17 lies in the half-plane (not shown) in FIG. 1, so that the toothing of the intermediate wheel 21 is not in mesh with the internal toothing of the ring gear 30 in the illustrated region.
  • the holes 22, 23 have over the diameters of the webs such an excess that caused by the extremity relative movements between the Zwi ⁇ 's wheels 20, 21 and the web 24 are possible.
  • the support elements 25, 26 are guided relative to the housing 28 via suitable sliding bearings and ab ⁇ supported on the shoulder for the ring gear 30 inwardly and supported in the direction of the axis XX to the outside in each case via suitable securing elements 34. If the actuating shaft 14 is driven by the actuator at an angular velocity which deviates from the angular velocity of the camshaft 12, the extreme movement and thus the contact point between intermediate wheels 20, 21 will move in the circumferential direction with respect to the ring gear 30. This is a change the angle between the drive element 11 and the camshaft 12 is accompanied.
  • the contact surfaces that move relative to one another and roll against each other, as well as the roller bearings 18, 19, 31, are provided with lifetime lubrication.
  • An outlet of such a lifetime lubrication from the Ge housing 28 is prevented by using sealing caps 36, 37 which close the two openings of the wall 29.
  • the sealing covers 36, 37 rotate with the housing 28.
  • the sealing cover 36 is clipped into a suitable groove of the housing 28.
  • Radially inwardly between the sealing cover 36 and the actuating shaft 14, a sealing element 38 is interposed.
  • sealing element 39 is interposed between the sealing cover 37 and the housing 28, a sealing element 39 is interposed. Radially inside the sealing cover 37 has a collar on which radially inwardly a sealing element 40 is supported, which occurs radially outboard with the cylinder head 33 in operative connection.
  • the sealing covers 36, 37 can be non-positively inserted or clipped into the adjacent components.
  • the elastic caps 36, 37 are pressed against the adjacent components by elasticities of the sealing caps 36, 37 themselves or additional elastic elements, as a result of which a sealing effect is produced.
  • sealing cover of the adjacent components can be positively received, for example in a groove.
  • a sealing element such as a sealing ring or a radial shaft sealing ring may be interposed.
  • gap seal or labyrinth seal can be used which is adapted to the particular operating requirements, such as rotational speeds, centrifugal forces and a viscosity of the service life lubrication and the temperatures occurring.
  • the sealing cover 36 preferably bears against the wall 29 in the radially outer end region.
  • a support in relation to the support element 25 is possible, in which case an additional seal must be provided between the support element 25 and the wall 29.
  • the sealing cover 36 is supported relative to the actuating shaft 14.
  • a support of the sealing cover 36 relative to the double eccentric shaft 15 takes place. In this case, it must be ensured that the connection between the control shaft 14 and the double lever shaft 15 is sealed.
  • the sealing cover 37 is supported axially on the outside of the wall 29 from. Alternatively, it is possible for the sealing cover 37 to be supported relative to the support element 26, in which case a seal is provided between the abutment element 26 and the abutment element 26. Support member 26 and wall 29 is provided. Radial inside is a support of the sealing cover 37 relative to the cylinder head 33 or the camshaft 12th
  • the sealing cover 36, 37 are preferably designed inherently rigid, for example as a sheet metal part. Alternatively, the sealing cover can be formed at least partially bendable, in particular as a sealing bellows or the like.
  • the sealing cover 36, 37 can be completely eliminated for a further embodiment of the invention, provided that a seal between the housing 28, support member 25, web 24, Doppelexzenterwelle 15 and actuator shaft 14 and housing 28, Abstweil ⁇ element 26, web 24 and camshaft 12 is.
  • a rubber-elastic molding element 41 is interposed between the adjusting shaft 14 and the double eccentric shaft 15.
  • a sealing of a sealing cover 36 relative to the rubber-elastic molding element 41 or against the control shaft can be done. Under certain circumstances, it is sufficient in this case to provide a gap seal, since the lifetime lubrication is thrown radially outward due to the centrifugal force.
  • the camshaft actuator used according to the invention may be a camshaft actuator of any design.
  • an actuating unit an embodiment with a BLDC motor with rare earth magnet and stationary stator, preferably with bipolar control, can be used.
  • Other other motors such as, for example, a brushed direct current motor, are also conceivable.
  • camshaft adjuster units are used, in which the engine rotates with the transmission.
  • a rubber-elastic molded element 41 As Kuppln ngselement between the control shaft 14 and the electric motor can be integrated into the control shaft 14, a rubber-elastic molded element 41, although other options, such as a feather key or a splined shaft profile can be used.
  • other transmissions such as single internal eccentric gear units, wobble gears, wave gears, planetary gears and other highly translating gears, can also be used in a manner known per se for belt-driven internal combustion engines.
  • the lifetime lubrication is preferably formed aus ⁇ as life fat filling.
  • Other lifetime lubrication such as engine oil (as in chain driven engines) is also acceptable, in which case increased sealing requirements must be met.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung für eine Brennkraftmaschine. Eine für einen dauerhaften Betrieb ausgelegte und funktionssichere Nockenwellenverstelleinrichtung ergibt sich, wenn ein Nockenwellenversteller (13) eine Lebensdauerschmierung aufweist, die in einem gegenüber der Umgebung mit Dichtdeckeln (36, 37) abgedichteten Gehäuse (28, 36, 37) angeordnet ist. Durch die Erfindung wird ermöglicht, dass der Nockenwellensteller nicht zwingend innerhalb eines Zylinderkopfes (33) angeordnet wird, sondern unabhängig von einem Schmierölkreislauf als separate Einheit an den Zylinderkopf (33) oder die Brennkraftmaschine angebracht werden kann. Hierdurch wird insbesondere der Einsatzbereich des Nockenwellenverstellers (13) auf einen Riementrieb erweitert.

Description

LEBENSD-AUERGESCHMIERTER NOCKENWELLEMTRIEB FÜR EINE BRENNKRAFTMASCHINE
5 Nockenwellentrieb für eine Brenn kraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung 0
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellentrieb fü r eine Brennkraftmaschine mit einem Nockenwellenversteller.
Hintergrund der Erfindung 5
Aus der DE 689 04 842 T2 ist ein Nockenwellentrieb zum Verstellen und Fixie¬ ren der relativen Drehwinkellage einer Nockenwe lle gegenüber einer Kurbelwel¬ le einer Brennkraftmaschine mittels eines Nockenwellenverstellers bekannt. Der Nockenwellenversteller weist ein Gehäuse auf, welches auf seiner Mantel- 0 fläche eine Riemenscheibe trägt. Das Gehäuse des Nockenwellenverstellers ist durch einen Stirndeckel auf der einer Nockenwelle gegenüberliegenden Stirn¬ seite hermetisch und luftdicht verschlossen. De>r Nockenwellenversteller wird über eine Motor-Ölpumpe aus einer Ölwanne mit einem Fluid versorgt, welches als Arbeitsfluid dient und Schmiereigenschaften übernimmt. 5
Aus der DE 102 48 355 A1 ist ein Nockenwellenversteller bekannt, welcher ein als Dreiwellengetriebe ausgebildetes Verstellgetriebe mit einem Doppelexzen¬ ter aufweist. Der Nockenwellentrieb weist in diesem Fall als Zugmittel eine Zahnkette auf. Der Nockenwellenversteller ist in einen Zylinderkopf integriert. 0 Auch ein Stellantrieb ist unter Abdichtung in den Zylinderkopf integriert. Relativ zueinander bewegte Kontaktflächen von Bauteilen des Nockenwellenverstellers und Wälzlager werden über in dem Zylinderkopf vorhandenes Schmiermittel geschmiert. Ebenfalls der Nockenwellenversteller entsprechend der DE 100 38 354 C2, welcher ein Taumelscheibengetriebe beinhaltet, ist über eine Zahnkette ange¬ trieben und in einen Zylinderkopf integriert, so dass eine Schmierung über im Zylinderkopf vorhandenes Schmiermittel erfolgt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellentrieb vorzu- schlagen, für welchen eine Schmierung des Nockenwellenverstellers auf einfa¬ che Weise und für große Betriebsdauern ermöglicht ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß weist der Nockenwellenversteller eine Lebensdauerschmierung auf. Eine derartige Lebensdauerschmierung wird, bspw. mit einer Herstellung des Nockenwellenverstellers, einmal in den Nockenwellenversteller eingebracht und muss nicht innerhalb vorgegebener Wartungsintervalle erneuert werden, sondern stellt eine ausreichende Schmierung für eine vorbestimmte Lebens¬ dauer des Nockenwellenverstellers oder der Brennkraftmaschine bereit. Bei der Lebensdauerschmierung handelt es sich um ei n hierfür geeignet ausgewähltes beliebiges Schmiermittel, insbesondere ein Fett oder ein Öl.
Ein Entweichen der Lebensdauerschmierung aus dem Nockenwellenversteller, welches kurz- oder langfristig zu einer Beeinträchtigung der Funktion des No¬ ckenwellenverstellers führen würde, wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass der Nockenwellenversteller ein gegenüber der Umgebung abgedichtetes Gehäuse aufweist, in welchem die Lebensdauerschmierung angeordnet ist. Unter Abdichtung wird in diesem Sinne jedwede Abdichtung verstanden, wel¬ che ausreichend ist, um das Schmiermittel an einem Austreten aus dem Ge- häuse zu hindern. Die geeigneten Maßnahmen zur Abdichtung des Gehäuse>s sind hierbei an die Viskosität des Schmiermittels anzupassen. Zusätzlich kan n über das abgedichtete Gehäuse vermieden werden, dass in den Nockenwe l- lenversteller Fremdkörper wie Schmutzpartikel eintreten können. 5
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist es, dass mit dem dichten Gehäuse und der Lebensdauerschmierung die Notwendigkeit einer Verbindung des Ge¬ häuses mit weiteren Schmiermittelkreisläufeή entfällt. Vielmehr stellt der INo- ckenwellenversteller hinsichtlich der Schmierung ein separates und autonomes 0 Bauteil dar. Dieses hat Vorteile für eine Montage und Demontage des Nocken- wellenverstellers, da etwaigen Anschlüssen an weitere Schmiermittelkreisläufe keine Rechnung getragen werden muss. Als weiterer Vorteil ist zu nennen, dass bei einem Einbrechen, bei einer Veränderung oder bei einer Kontaminie>- rung eines Schmiermittelkreislaufs dieses bei erfindungsgemäßer Ausbildung 5 keine Rückwirkungen auf eine Funktion des Nockenwellenverstellers hat. Um¬ gekehrt bedeutet dies, dass etwaige Beeinträchtigungen der Funktion des No¬ ckenwellenverstellers, welche zu einer Verunreinigung des Schmiermittels des Nockenwellenverstellers führen, nicht zu einer Beeinträchtigung eines anderen Schmiermittelkreislaufs führen können. Hierdurch können große Folgeschäden, O beispielsweise im Bereich des Zylinderkopfes, vermieden werden.
Weiterhin wird es erfindungsgemäß ermöglicht, dass der Nockenwellenverstel- ler nicht zwingend in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet werden muss, sondern außerhalb desselben angeordnet werden kann. Hier- 5 durch ergeben sich erweiterte konstruktive Möglichkeiten. Beispielsweise kann ein derartiger Nockenwellenversteller nun im Zusammenhang mit einem Rie¬ mentrieb verwendet werden.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Nockenwellentriebs weist O das Gehäuse einen zumindest einseitig offenen Innenraum auf. Mittels eines derartigen Gehäuses ist über die zumindest eine offene Seite der Innenraurn für eine Montage und/oder Demontage gut zugänglich. Im Betrieb erfolgt eine Abdichtung mit einem Dichtdeckel, welcher das Gehäuse nach außen ver- schließt. Bei einem derartigen Dichtdeckel handelt es sich insbesondere um einen eingepressten oder eingeclipsten Dichtdeckel. Der Dichtdeckel kann hierbei lediglich eine Dichtfunktion an einer oder mehreren Dichtstellen erfüllen, so dass dieser mit geringen Wandstärken oder biegeweich ausgeführt werden kann. Alternativ kann ein derartiger Dichtdeckel neben der Funktion der Abdich¬ tung weitere Funktionen erfüllen, beispielsweise einer Abstützung von Bautei¬ len des Nockenwellenverstellers dienen.
Zur Gewährleistung der Abdichtung kommen jedwede hierfür bekannte Bauteile in Betracht. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen O-Ring, eine Laby¬ rinth-Dichtung, eine Spaltdichtung und/oder einen Radialwellendichtring. Mittels derartiger Dichtmaßnahmen kann sowohl zwischen ruhenden Bauteilen wie beispielsweise dem Gehäuse und einem Dichtdeckel als auch zwischen relativ zueinander bewegten Bauteilen eine hinreichende Dichtfunktion gewährleistet werden. Die Auswahl einer geeigneten Dichtmaßnahme erfolgt entsprechend den auftretenden Relativgeschwindigkeiten, der Viskosität eines Schmiermittels und der Dichtstelle. Beispielsweise sind für Dichtstellen im Umgebungsbereich von rotierenden Bauteilen infolge von auf das Schmiermittel ausgeübten Zentri¬ fugalkräften unter Umständen geringere Dichtanforderungen zu stellen als bei Dichtstellen zwischen Bauteilen, die nicht relativ zueinander bewegt werden.
Entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung tritt eine No¬ ckenwelle unter Abdichtung aus einem Zylinderkopf mit einem Endbereich her¬ aus. Durch diese Abdichtung kann der Nockenwellenversteller separat vom Zylinderkopf ausgebildet sein. Das Gehäuse des Nockenwellenverstellers ist auf der dem Zylinderkopf zugewandten Seite gegenüber dem Zylinderkopf, dem Endbereich der Nockenwelle oder einem mit der Nockenwelle rotierenden Bauteil abgedichtet. Hierdurch wird gewährleistet, dass aus dem Gehäuse des Nockenwellenverstellers in Richtung des Zylinderkopfes kein Schmiermittel austreten kann und keine Fremdkörper in das Gehäuse eintreten können. Für den Fall, dass die Nockenwelle drehfest mit einem rotierenden, aus dem Ge¬ häuse des Nockenwellenverstellers auskragenden Bauteil des Nockenwellen¬ verstellers verbindbar ist, ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse des Nockenwel- lenverstellers gegenüber diesem Bauteil abgedichtet ist. In einem derartigen Fall erfolgt eine separate Abdichtung der Nockenwelle, beispielsweise gegen¬ über dem Zylinderkopf. In diesem Fall ist der Nockenwellenversteller auf der dem Zylinderkopf zugewandten Seite auch für eine Demontage der Nockenwel- Ie abgedichtet. Ebenfalls die Nockenwelle ist unabhängig von der Montage des Nockenwellenverstellers gegenüber dem Zylinderkopf nach außen abgedichtet. Auf der dem Zylinderkopf abgewandten Seite ist das Gehäuse des Nockenwel¬ lenverstellers gegenüber einer Stellwelle eines Stellmotors (oder gegenüber einem mit der Stellwelle rotierenden Bauteil) abgedichtet. Auf diese Weise bil- det das Gehäuse, ggf. mit Dichtdeckeln, der Stellwelle und der Nockenwelle, einen nach außen abgedichteten Innenraum, in welchem das Getriebe des Nockenwellenverstellers mit der Lebensdauerschmierung angeordnet ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Be- Schreibung und den Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfin¬ dung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 einen Nockenwellentrieb rnϊt einem über Dichtdeckel abgedichte¬ ten Gehäuse im Halbschnitt;
Figur 2 eine Vorderansicht des Nockenwellentriebs gemäß Fig. 1 in räum¬ licher Darstellung;
Figur 3 eine Rückansicht des Nockenwellentriebs gemäß Fig. 1 in räumlicher Darstellung. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In dem erfindungsgemäßen Nockenwellentrieb 10 findet ein Nockenwellenve r- steller 13 Einsatz zur Verstellung der Winkellage zwischen einem von einem Zugmittel, beispielsweise von einer Kette oder einem Riemen, angetriebenen Antriebselement 11 und einer Nockenwelle 12 nach Maßgabe einer Steuerein¬ richtung, welche insbesondere unter Berücksichtigung einer Leistungsanforde¬ rung des Fahrers, Emissionsanforderungen, Kraftstofferspamisanforderunge n und Motor-, Betriebs- und Umgebu ngsparametern ein geeignetes Stellsignal zur Verstellung des Nockenwellenversteller 13 ermittelt.
In dem Nockenwellentrieb 10 kommt ein beliebiger Nockenwellenversteller zum Einsatz, welcher auf Basis eines Überlagerungsgetriebes bzw. Dreiwelleng^- triebes arbeitet. In einem derartigen Getriebe hängt die Übertragung der Am- triebsbewegung des Antriebselementes 1 1 zur Nockenwelle 12 von der Bewe¬ gung einer Stellwelle 14 ab, die mit einem Stellantrieb in Antriebsverbindung steht.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei denn Getriebe um ein Doppelexzentergetriebe. Bei diesem tritt die Stellwelle 14 unte r Ausbildung einer Antriebsverbindung, ggf. unter Zwischenschaltung eines elas¬ tischen Koppelelementes 41 , in eine zentrale Bohrung einer Doppelexzenter¬ welle 15 ein. In dem über das Ende der Stellwelle 14 auskragenden Endbereich der Doppelexzenterwelle 15 weist diese zwei axial versetzte exzentrische Um- fangsflächen 16, 17 auf, welche jeweils ein Wälzlager 18, 19 tragen. Die beiden Extremitäten (Bereiche maximalen Abstandes der Umfangsflächen 16, 17 von einer Längsachse X-X des Nockenwellenverstellers) der Umfangsflächen 16, 17 sind in Umfangsrichtung um 180° gegeneinander versetzt.
Die Wälzlager 18, 19 tragen auf ihren äußeren Mantelflächen jeweils Zwischen¬ räder 20, 21. Die Zwischenräder 20, 21 besitzen mehrere in UmfangsrichtungF verteilte Bohrungen 22, 23. Durch die Bohrungen 22, 23 tritt jeweils ein ge¬ meinsamer Steg 24 hindurch, der sich parallel zu der Längsachse X-X des No- ckenwellenverstellers 13 erstreckt. Der Steg 24 ist in seinen Endbereichen und außenliegend von den Zwischenrädem 20, 21 jeweils in kreisringförmigen Ab¬ stützelementen 25, 26 abgestützt. Durch die Innenbohrung des Abstützelemen - tes 25 tritt unter radialem Spiel die Doppelexzenterwelle 15 hindurch. Das Ab- Stützelement 26 ist radial innenliegend drehfest mit der Nockenwelle 12 ver¬ bunden. Hierzu wird das Abstützelernent 26 über eine Spannschraube 27, wel - che in eine Stirnseite der Nockenwelle 12 eingeschraubt ist, mit der Nockenwel - Ie 12 verspannt.
Ein Gehäuse 28 des Nockenwellenverstellers 13 besitzt eine hohlzylinderförmi - ge Wandung 29, die radial außenliegend das Antriebselement 11 , insbesonde ¬ re ein Riemenrad, trägt und radial ϊnnenliegend ein Hohlrad 30 ausbildet. Irn Bereich der Extremitäten der Doppelexzenterwelle 15, also auf gegenüberlie¬ genden Umfangsbereichen, kämmen die Zwischenräder 20, 21 jeweils mit denn Hohlrad 30. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist für das Zwi¬ schenrad 20 die Extremität der Umfangsfläche 16 dargestellt, so dass das Zwi¬ schenrad 20 hier in Eingriff mit dem Hohlrad 30 steht. Die Extremität für die Umfangsfläche 17 liegt in Figur 1 in der nicht dargestellten Halbebene, so dass die Verzahnung des Zwischenrades 21 im dargestellten Bereich nicht im Ein- griff mit der Innenverzahnung des Hohlrades 30 steht. Die Bohrungen 22, 23 besitzen gegenüber den Durchmessern der Stege ein derartiges Übermaß , dass durch die Extremität verursachte Relativbewegungen zwischen den Zwi¬ schenrädern 20, 21 und dem Steg 24 möglich sind.
Zwischen dem Kopf der Spannschraube 27 und der Doppelexzenterwelle 15 isi: ein weiteres Wälzlager, hier ein Nadellager 31 , zwischengeschaltet. Die No¬ ckenwelle 12 tritt unter Abdichtung durch ein Dichtelement 32 aus einem Zylin¬ derkopf 33 heraus.
Die Abstützelemente 25, 26 sind gegenüber dem Gehäuse 28 über geeignete Gleitlagerungen geführt und an dem Absatz für das Hohlrad 30 nach innen ab¬ gestützt sowie in Richtung der Achse X-X nach außen jeweils über geeignete Sicherungselemente 34 abgestützt. Wird die Stellwelle 14 durch den Stellantrieb mit einer Winkelgeschwindigkeit angetrieben, welche von der Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle 12 ab¬ weicht, so wandert die Extrem ität und damit der Kontaktpunkt zwischen Zwi- schenrädem 20, 21 in Umfangsrichtung gegenüber dem Hohlrad 30. Hiermit geht eine Veränderung des Winkels zwischen dem Antriebselement 11 und der Nockenwelle 12 einher.
Hinsichtlich weiterer prinzipieller Details des Aufbaus eines Nockenwellenvers- tellers mit Doppelexzentergetriebe wird auf die Druckschrift DE 102 48 355 A1 der Anmelderin verwiesen.
Die relativ zueinander bewegten und gegeneinander abwälzenden Kontaktflä¬ chen sowie die Wälzlager 18, 19, 31 sind mit einer Lebensdauerschmierung versehen. Ein Austritt einer derartigen Lebensdauerschmierung aus dem Ge¬ häuse 28 wird unter Verwendung von Dichtdeckeln 36, 37 verhindert, die die beiden Öffnungen der Wandung 29 verschließen.
Für das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel rotieren die Dichtdeckel 36, 37 mit dem Gehäuse 28. Der Dichtdeckel 36 ist in eine geeignete Nut des Ge¬ häuses 28 eingeclipst. Radial innenliegend ist zwischen den Dichtdeckel 36 und die Stellwelle 14 ein Dichtelement 38 zwischengeschaltet.
Zwischen den Dichtdeckel 37 und das Gehäuse 28 ist ein Dichtelement 39 zwi- schengeschaltet. Radial innenliegend besitzt der Dichtdeckel 37 einen Bund, an welchem sich radial innenliegend ein Dichtelement 40 abstützt, welches radial außenliegend mit dem Zylinderkopf 33 in Wirkverbindung tritt.
Sowohl für die radial innenliegenden als auch für die radial außenliegenden Kontaktbereiche der Dichtdeckel 36, 37 mit den benachbarten Bauteilen sind beispielsweise die folgenden Lösungen alternativ oder kumulativ denkbar: Die Dichtdeckel 36, 37 können kraftschlüssig in die benachbarten Bau¬ teile eingesetzt oder eingeclipst werden. Hierbei werden die Diclntdeckel 36, 37 durch Elastizitäten der Dichtdeckel 36, 37 selber oder zusätzlicher elastischer Elemente gegen die benachbarten Bauteile gedrückt, wo- durch eine Dichtwirkung entsteht.
Weiterhin können die Dichtdeckel von den benachbarten Bauteilen formschlüssig, beispielsweise in einer Nut, aufgenommen sein.
- Zwischen Dichtdeckeln 36, 37 und benachbarten Bauteilen kann ein Dichtelement wie beispielsweise ein Dichtring oder ein Radialwellen- dichtring zwischengeschaltet sein.
Weiterhin kann eine Spaltdichtung oder Labyrinthdichtung Einsatz fin- den, welche an die besonderen Betriebsanforderungen wie Drehge¬ schwindigkeiten, Zentrifugalkräfte und eine Viskosität der Lebensdauer¬ schmierung sowie die auftretenden Temperaturen angepasst ist.
Der Dichtdeckel 36 stützt sich vorzugsweise im radial außenliegenden Endbe- reich gegenüber der Wandung 29 ab. Alternativ ist eine Abstützung gegenüber dem Abstützelement 25 möglich, wobei in diesem Fall eine zusätzliche .Abdich¬ tung zwischen dem Abstützelement 25 und der Wandung 29 bereitgestellt wer¬ den muss.
Radial innenliegend stützt sich der Dichtdeckel 36 gegenüber der Stellwelle 14 ab. Alternativ ist es ebenfalls möglich, dass eine Abstützung des Dichtdeckels 36 gegenüber der Doppelexzenterwelle 15 erfolgt. In diesem Fall ist zu gewähr¬ leisten, dass die Verbindung zwischen der Stellwelle 14 und der Doppe lexzen¬ terwelle 15 dicht ausgebildet ist.
Der Dichtdeckel 37 stützt sich axial außenliegend gegenüber der Wandung 29 ab. Alternativ ist es möglich, dass sich der Dichtdeckel 37 gegenüber dem Ab¬ stützelement 26 abstützt, wobei in diesem Fall eine Abdichtung zwischen Ab- Stützelement 26 und Wandung 29 vorzusehen ist. Radial innenliegend erfolgt eine Abstützung des Dichtdeckels 37 gegenüber dem Zylinderkopf 33 oder der Nockenwelle 12.
Für den Fall, dass die Nockenwelle 12 und/oder die Stellwelle 14 nicht in den Nockenwellenversteller 13 hineinragen, sondern außerhalb desselben mit einer aus dem Nockenwellenversteller heraustretenden Welle gekuppelt sind, kann eine Abdichtung gegenüber dieser heraustretenden Welle erfolgen.
Die Dichtdeckel 36, 37 sind vorzugsweise eigensteif ausgeführt, beispielsweise als ein Blechteil. Alternativ können die Dichtdeckel zumindest teilweise biege¬ weich, insbesondere als ein Dichtbalg o. ä., ausgebildet sein. Die Dichtdeckel 36, 37 können für eine weitere Ausgestaltungsform der Erfindung vollständig entfallen, sofern für eine Abdichtung zwischen Gehäuse 28, Abstützelement 25, Steg 24, Doppelexzenterwelle 15 und Stellwelle 14 bzw. Gehäuse 28, Abstütz¬ element 26, Steg 24 und Nockenwelle 12 gesorgt ist.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist zwischen Stell¬ welle 14 und Doppelexzenterwelle 15 ein gummielastisches Formelement 41 zwischengeschaltet. In diesem Fall kann eine Abdichtung eines Dichtdeckels 36 gegenüber dem gummielastischen Formelement 41 oder gegenüber der Stellwelle erfolgen. Unter Umständen ist es in diesem Fall ausreichend, hier eine Spaltdichtung vorzusehen, da die Lebensdauerschmierung aufgrund der Fliehkraft radial nach außen geschleudert wird.
Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Nockenwellensteller kann es sich um einen Nockenwellensteller beliebiger Bauart handeln. Beispielsweise ist als Stelleinheit eine Ausführung mit einem BLDC-Motor mit Seltenerdmagnet und stehendem Stator, vorzugsweise mit bipolarer Ansteuerung, einsetzbar. BeNe- bige andere Motoren, wie beispielsweise ein bürstenbehafteter Gleichstrommo¬ tor, sind ebenfalls denkbar. Weiterhin sind Nockenwellenverstellereinheiten einsetzbar, bei welchen der Motor mit dem Getriebe mitrotiert.
Als Kuppln ngselement zwischen der Stellwelle 14 und dem Elektromotor kann in die Stellwelle 14 ein gummielastisches Formelement 41 integriert sein, wobei allerdings auch andere Möglichkeiten, wie beispielsweise eine Passfeder oder ein Keilwellenprofil, zum Einsatz kommen können. Neben dem beschriebenen Doppelinnenexzentergetriebe können auch weitere Getriebe, wie beispielswei¬ se Einfachinnenexzentergetriebe, Taumelgetriebe, Wellgetriebe, Planetenge- triebe und sonstige hochübersetzende Getriebe in an sich bekannter Art und Weise für riemengetriebene Brennkraftmaschinen eingesetzt werden.
Die Lebensdauerschmierung ist vorzugsweise als Lebensdauerfettfüllung aus¬ gebildet. Andere Lebensdauerschmierungen wie ein Motorenöl (wie bei Getrie- ben mit kettengetriebenen Motoren) sind ebenfalls denlcbar, wobei in diesem Fall erhöhte Dichtanforderungen zu stellen sind.
Bezugszeichenliste
10 Nockenwellentrieb
11 Antriebselement
12 Nockenwelle
13 Nockenwellenversteller
14 Stellwelle
15 Doppelexzenterwelle
16 Umfa ngsf lache
17 Umfa ngsf lache
18 Wälzlager
19 Wälzlager
20 Zwischenrad
21 Zwischenrad
22 Bohrung
23 Bohrung
24 Steg
25 AbstCitzelement
26 Abstützelement
27 Spannschraube
28 Gehäuse
29 Wandung
30 Hohlrad
31 Nadellager
32 Dichtelement
33 Zylinderkopf
34 Siehe rungselement
36 Dichtdeckel
37 Dichtdeckel
38 Dichtelement
39 Dichtelement
40 Dichtelement
41 elastisches Koppelelement

Claims

Patentansprüche
1. Nockenwellentrieb für eine Brennkraftmaschine mit einem Nockenwellen- versteller (13), dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellenversteller
(13) ein gegenüber der Umgebung abgedichtetes Gehäuse (28) aufweist, in welchem eine Lebensdauerschmierung angeordnet ist.
2. Nockenwellentrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellenversteller (13) ein riemenbe>triebenes Antriebselement (11 ) aufweist.
3. Nockenwellentrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (28) einen zumindest einseitig offenen Innenraum auf- weist, welcher zu Abdichtung mit einem D ichtdeckel (36, 37) nach außen verschlossen ist.
4. Nockenwellentrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtung mittels eines Dichtelementes (32; 38; 39; 40), insbesondere mittels eines O-Ringes, einer Labyrinth-Dichtung, einer Spaltdichtung und/oder eines Radialwellendichtringes, erfolgt.
5. Nockenwellentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass a) eine unter Zwischenschaltung des Mockenwellenverstellers (13) mit einem Antriebselement (11) in Antriebsverbindung stehende No¬ ckenwelle (12) unter Abdichtung aus einem Zylinderkopf (33) mit ei¬ nem Endbereich heraustritt, b) das Gehäuse (28) des Nockenwellen verstellers (13) auf der dem Zy- linderkopf (33) zugewandten Seite gegenüber dem Zylinderkopf (33) oder dem Endbereich der Nockenwelle (12) oder einem mit der No¬ ckenwelle (12) rotierenden Bauteil abgedichtet ist und c) das Gehäuse (28) des Nockenwellenverstellers (13) auf der dem Zy¬ linderkopf (33) abgewandten Seite gegenüber einer Stellwelle (14) eines Stellmotors oder einem mit der Stellwelle (14) rotierenden Bau¬ teil abgedichtet ist.
6. Nockenwellentrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ÖSLS Gehäuse (28) des Nockenwellenverstellers (13) radial innenliegend ein Ge¬ triebe des Nockenwellenverstellers (13) aufnimmt und zwei gegenüberlie¬ gende offene Stirnseiten besitzt, welche jeweils mit einem Dichtdeckel (3S, 37) verschlossen sind, wobei durch den auf der dem Zylinderkopf (33) zu¬ gewandten Seite angeordneten Dichtdeckel (37) die Nockenwelle (12) hin- durchtritt und durch den anderen Dichtdeckel (36) die Stellwelle (14) hin¬ durchtritt.
7. Nockenwellentrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (28) einstückig mit dem Antriebselement (11) ausgebildet ist.
8. Nockenwellentrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellenversteller (13) außerhalb des Zy¬ linderkopfes (33) angeordnet ist.
9. Nockenwellentrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (11) eine Riemenscheibe ist.
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