DE102009020734A1

DE102009020734A1 - Verstellvorrichtung

Info

Publication number: DE102009020734A1
Application number: DE102009020734A
Authority: DE
Inventors: Michael Noll
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2010-11-25
Also published as: WO2010130693A2; JP2012526956A; US8627792B2; WO2010130693A3; JP5542917B2; EP2430731A2; US20120048240A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstellvorrichtung mit einem ein Motorgehäuse 10 aufweisenden Elektromotor 11, dessen Motorwelle 12 vom Elektromotor 11 aus senkrecht nach oben ausgerichtet ist und ein Getrieberad eines Stellgetriebes trägt. Von einem Ölauslass 7 eines Ölkreises ist Öl auf das Stellgetriebe geleitet und das Motorgehäuse 10 weist an seiner Oberseite eine oder mehrere Öleinlassöffnungen 18 und an seiner Unterseite eine oder mehrere Ölauslassöffnungen 21 auf, wobei der Bereich der Öleinlassöffnungen 18 von einem Filterelement überdeckt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstellvorrichtung mit einem ein Motorgehäuse aufweisenden Elektromotor, dessen Motorwelle vom Elektromotor aus senkrecht nach oben ausgerichtet ist und ein Getrieberad eines Stellgetriebes trägt.
Bei derartigen Verstellvorrichtungen besteht das Problem, dass es im Stellgetriebe zu Reibung kommt, die den Wirkungsgrad herabsetzt und zu Verschleiß und frühzeitigem Ausfall führt.
Darüber hinaus kommt es auch zu einer stärkeren Erwärmung des Elektromotors im Betrieb.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verstellvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei hohem Wirkungsgrad der Kraftübertragung einen geringen Verschleiß und eine geringe Erwärmung des Elektromotors im Betrieb aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass von einem Ölauslass eines Ölkreislaufs Öl auf das Stellgetriebe geleitet wird, und das Motorgehäuse an seiner Oberseite ein oder mehrere Öleinlassöffnungen und an seiner Unterseite ein oder mehrere Ölauslassöffnungen aufweist, wobei der Bereich der Öleinlassöffnungen von einem Filterelement überdeckt ist.
Durch diese Ausbildung wird das Stellgetriebe geschmiert und so dessen Reibverluste sowie dessen Verschleiß wesentlich herabgesetzt.
Gleichzeitig kann das von dem Stellgetriebe auf das Filterelement laufende und durch dieses hindurchtretende Öl durch die Öleinlassöffnungen in das Motorgehäuse eintreten, den Elektromotor kühlend durchströmen und an den Ölauslassöffnungen wieder austreten.
Verschmutzungen, insbesondere Kurzschlüsse an den Kontaktstellen des Elektromotors erzeugende leitende Partikel im Öl, werden von dem Filterelement herausgefiltert und an einem Eintreten in das Motorgehäuse des Elektromotors gehindert.
Durch das Herausfiltern der Partikel wird weiterhin der Verschleiß der Lagerung des Rotors des Elektromotors minimiert, so dass eine Blockierung der Rotordrehbewegung durch Verklemmen grober Partikel in den Lagern vermieden wird.
Über die Dicke und die Durchtrittsquerschnitte des Filterelements lässt sich die Durchflussmenge an Öl durch das Motorgehäuse und die Lager begrenzen.
Überschüssiges Öl kann ungehindert über die Außenkante des Filterelements abtropfen und außen an dem Motorgehäuse entlang ablaufen.
Das Stellgetriebe kann jede Art von Getriebe sein. Insbesondere kann das Stellgetriebe als ein Einfach- oder Doppelinnenexzentergetriebe, als Taumel-, Wolfrom-, Planeten-, Harmonicdrive-, Kegelrad- oder Schneckengetriebe ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist von dem Stellgetriebe eine variable Ventilhubverstellung eines Verbrennungsmotors antreibbar, wobei in Doppelfunktion der Ölkreislauf der Ölkreislauf des Verbrennungsmotors sein kann, der den Ölauslass aufweist.
Dabei kann von dem Ölauslass über eine Ölspritzdüse das Öl dem Verstellgetriebe zugeführt werden.
Einfach montierbar ist das Filterelement, wenn das Filterelement eine Filterscheibe mit einer Durchgangsöffnung ist, durch die die Motorwelle hindurchragt.
Ist dabei die Filterscheibe fest auf der Motorwelle angeordnet, dreht sie sich mit der Motorwelle, so dass bei dieser Rotation herausgefilterte Partikel von der Oberfläche der Filterscheibe durch Zentrifugalbeschleunigung weggeschleudert werden, und damit die Filterwirkung lange erhalten bleibt.
Durchragt die Motorwelle die Öleinlassöffnung konzentrisch, wobei die Öleinlassöffnung einen größeren Durchmesser aufweist als die Motorwelle, so erfolgt der Öldurchtritt entlang der Motorwelle und das Öl gelangt direkt zu deren Lagerungen, so dass diese sicher eine Schmierung erhalten.
Zur Ableitung der überschüssigen Ölmenge kann in einfacher Ausbildung zumindest der radial äußere umlaufende Ringbereich der dem Getrieberad zugewandten Oberseite der Filterscheibe derart zum Elektromotor hin geneigt ausgebildet sein, dass er an seinem Bereich größeren Durchmessers dem Elektromotor näher ist als an seinem Bereich geringeren Durchmessers.
Dabei kann die dem Getrieberad zugewandte Oberseite der Filterscheibe stufig zum Elektromotor hin geneigt sein, wobei der radial innere Ringbereich mit einem geringeren und der radial äußere Ringbereich mit einem größeren Winkel geneigt ist.
Im radial inneren Ringbereich erfolgt ein Öldurchtritt durch die Filterscheibe, während der radial äußere Ringbereich primär zur Ableitung der überschüssigen Ölmenge dient.
Besitzt die Filterscheibe an ihrer dem Getrieberad zugewandten Oberseite eine oder mehrere Vertiefungen, so werden ein oder mehrere Reservoire gebildet, in denen Öl gespeichert wird, das bei einer Unterbrechung des Ölkreislaufs oder einer Reduzierung des Ölstroms sicherstellt, dass weiterhin noch Öl durch die Filterscheibe in das Motorgehäuse eingeleitet wird.
Vorzugsweise ist dabei die Vertiefung eine radial umlaufende Ringvertiefung, so dass ein Öldurchtritt durch die Filterscheibe gleichmäßig am Umfang verteilt erfolgt.
Weist die Oberseite der Filterscheibe einen radial äußeren Ringbereich und einen radial inneren Ringbereich auf, wobei die Vertiefungen am radial inneren Ringbereich ausgebildet sind, so befinden sich im radial inneren Ringbereich das oder die Ölreservoire und im radial äußeren Ringbereich die Ableitung überschüssigen Öls.
Die Ringvertiefung kann in einfacher Weise dadurch gebildet sein, dass der radial innere Ringbereich der Filterscheibe derart gegenüber der Motorwelle geneigt ist, dass er an seinem radial inneren Durchmesser dem Elektromotor näher ist als an seinem radial äußeren Durchmesser.
Eine andere Ausbildung besteht darin, dass die Vertiefungen einen annähernd V-artigen oder U-artigen Querschnitt besitzen.
Ist die dem Elektromotor zugewandte Unterseite der Filterscheibe stufig gegenüber der Motorwelle geneigt, wobei der radial innere Ringbereich von seinem radial äußeren Durchmesser zu seinem radial inneren Durchmesser sich dem Elektromotor annähert und der radial äußere Ringbereich sich von dem radial äußeren Durchmessers des inneren Ringbereichs sich zu seinem radial äußeren Durchmesser hin dem Elektromotor nähert, so bildet der radial innere Ringbereich eine konische Sammelfläche, an der das durch die Filterscheibe hindurchgetretene Öl zur Motorwelle geleitet wird.
An dem radial äußeren Ringbereich wird das Öl zum äußeren Rand der Filterscheibe geleitet.
Dabei weist vorzugsweise der radial äußere umlaufende Rand der Filterscheibe eine zum Elektromotor hin gerichtete umlau fende Tropfkante auf, so dass verhindert wird, dass von der Oberseite der Filterscheibe kommendes verschmutztes Öl außen an der Unterseite der Filterscheibe zur Motorwelle fließen und in das Motorgehäuse eindringen kann.
Das Filterelement kann aus jedem geeigneten Material, wie z. B. einem Drahtgeflecht, bestehen.
Besonders leicht und kostengünstig herstellbar besteht das Filterelement aus einem porösen Material, insbesondere aus einem Sintermaterial.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Systemdarstellung eines Ölkreislaufes eines Verbrennungsmotors mit einer variablen Ventilhubverstellung,
2 eine vergrößerte Darstellung eines Elektromotors mit Filterelement des Systems nach 1,
3 einen Querschnitt des Filterelements nach 2,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Filterelements im Querschnitt,
5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Filterelements im Querschnitt,
6 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Filterelements im Querschnitt.
Das in 1 dargestellte System eines Ölkreislaufs eines Verbrennungsmotors mit einer variablen Ventilhubverstellung 9 weist eine Ölwanne 1 auf, von der mittels einer Ölpumpe 2 über einen Ölfilter 3 Öl zu einem Zylinderkopf 4 sowie weiteren Verbrauchern 5 gefördert wird, das von dort in die Ölwanne 1 zurückfließt.
In der von der Ölwanne 1 zum Zylinderkopf 4 führenden Ölleitung 6 ist ein Ölauslass 7 angeordnet, an dem ein Teilstrom abgezweigt und über eine Ölspritzdüse 8 zu der variablen Ventilhubverstellung 9 des Verbrennungsmotors geführt wird.
Die variable Ventilhubverstellung 9 weist einen in einem Motorgehäuse 10 angeordneten Elektromotor 11 auf, dessen Motorwelle 12 senkrecht nach oben aus dem Motorgehäuse 10 herausragt und an ihrem freien Endbereich als Schnecke 13 eines Schneckengetriebes ausgebildet ist.
In die Schnecke 13 greift ein Schneckenrad 14 des Schneckengetriebes ein, das auf einer Nockenwelle 15 fest angeordnet ist.
Von der Ölspritzdüse 8 wird von oben Öl auf den Eingriffsbereich des Schneckenrades 14 in die Schnecke 13 geleitet, das in diesem Eingriffsbereich schmiert und dann aufgrund der Schwerkraft 16 insbesondere entlang der Schnecke 13 und der Motorwelle 12 zum Elektromotor 11 hin läuft.
Zwischen Schnecke 13 und Motorgehäuse 10 ist auf der Motorwelle 12 eine Filterscheibe 17 aus einem Sintermaterial fest angeordnet.
Ein Teil des Öls tritt durch die Filterscheibe 17 hindurch und gelangt zu einer die Motorwelle 12 mit radialem Abstand umschließenden Öleinlassöffnung 18 des Motorgehäuses 10 und kann so in dieses hineinfließen.
Dabei durchströmt das Öl zunächst ein erstes Lager 19 der Motorwelle 12 im oberen Endbereich des Motorgehäuses 10.
Nach Umströmen der nicht dargestellten Teile des Elektromotors 11 und Durchströmen des zweiten Lagers 20 der Motorwelle 12 im unteren Endbereich des Motorgehäuses 10, tritt das Öl dann an einer Ölauslassöffnung 21 wieder aus dem Motorgehäuse 10 aus und wird in die Ölwanne 1 zurückgeführt.
Die Ölauslassöffnung 21 umschließt ebenfalls die Motorwelle 12 mit einem radialen Abstand.
Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Filterscheibe 17, 17', 17'' und 17''' sind alle als runde Scheiben ausgebildet, wobei es sich versteht, dass die Filterscheiben auch eine andere umlaufende Kontur aufweisen können.
Zentrisch besitzen die Filterscheiben 17 bis 17''' eine Durchgangsöffnung 22, mit der sie die Motorwelle 12 umschließen.
An ihrer der Schnecke 13 zugewandten Oberseite weisen die Filterscheiben 17 bis 17''' einen radial äußeren umlaufenden Ringbereich 23 auf, der so zum Elektromotor 11 hin geneigt ist, dass er an seinem Bereich größeren Durchmessers dem Elektromotor 11 näher ist als an seinem Bereich geringeren Durchmessers.
Dabei ist die Neigung 24 zur Längserstreckung der Motorwelle 11 größer als etwa 5°.
Der äußere Durchmesser der Filterscheibe 17 bis 17''' ist größer als der Außendurchmesser des Motorgehäuses 10 in dem der Filterscheibe 17 bis 17''' zugewandten Endbereich.
Weiterhin weist die Filterscheibe 17 bis 17''' an ihrer der Schnecke 13 zugewandten Oberseite einen bis zum äußeren Ringbereich 23 reichenden radial inneren umlaufenden Ringbereich 25 auf.
In den 2 und 3 besitzt der innere Ringbereich 25 ebenfalls eine solche Neigung 26, dass er an seinem Bereich größeren Durchmessers dem Elektromotor 11 näher ist als an seinem Bereich geringeren Durchmessers, der radial innen bis zur Motorwelle 12 reicht.
Die Neigung 26 ist gegenüber einer Radialen zur Motorwelle 12 größer als die Neigung 24. Sie kann vorzugsweise einen Winkel zwischen annähernd 20° und 40° betragen.
Bei den Ausführungsbeispielen der 4 bis 6 ist im inneren Ringbereich 25 eine radial umlaufende Ringvertiefung 27 ausgebildet, durch die ein Ölreservoir gebildet wird.
In den 4 und 5 ist dazu der radial innere Ringbereich 25 derart gegenüber der Längserstreckung der Motorwelle 12 geneigt, dass er an seinem radial inneren Durchmesser dem Elektromotor 11 näher ist als an seinem radial äußeren Durchmesser.
Die Neigung 28 gegenüber einer Radialen zur Motorwelle 12 ist vorzugsweise größer als 20°.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 besitzt die Ringvertiefung einen annähernd V-artigen Querschnitt, wobei der radial innere Schenkel des ”V” axial weiter zur Schnecke 13 reicht als der radial äußere Schenkel des ”V”, so dass ein Überlauf von Öl aus der Ringvertiefung 27 immer radial nach außen erfolgt.
Die dem Elektromotor 11 zugewandte Unterseite der Filterscheibe 17 bis 17''' ist derart mit einer radial umlaufenden zweiten Ringvertiefung 29 V-artigen Querschnitts versehen, dass deren radial innerer umlaufender Ringbereich 30 von seinem radial äußeren Durchmesser zu seinem radial inneren Durchmesser sich dem Elektromotor 11 annähert.
Der radial äußere offene Ringbereich 31 nähert sich von dem radial äußeren Durchmesser des inneren Ringbereichs 30 zu seinem radial äußeren Durchmesser hin dem Elektromotor 11.
Der äußere Ringbereich 31 kann gegenüber einer Radialen zur Längserstreckung der Motorwelle 11 eine Neigung 35 von annähernd größer als 30° aufweisen.
Der innere Ringbereich 30 weist vorzugsweise gegenüber einer Radialen zur Längserstreckung der Motorwelle 11 eine Neigung 36 von annähernd größer 5° auf.
Dort, wo die äußeren Ringbereiche 23 und 31 aneinander angrenzen, ist eine radial umlaufende Tropfkante 32 ausgebildet.
Bei den Ausführungsbeispielen der 4 bis 6 ist der äußere Durchmesser 33 des inneren Ringbereichs 25 kleiner als der äußere Durchmesser 34 des inneren Ringbereichs 30.
Dies führt dazu, dass das von der Ringvertiefung 27 durch die Filterscheibe 17' bis 17''' hindurchtretende Öl vollständig an dem inneren Ringbereich 30 zur Motorwelle 12 und an dieser entlang in das Innere des Motorgehäuses 10 läuft.

1: Ölwanne
2: Ölpumpe
3: Ölfilter
4: Zylinderkopf
5: weitere Verbraucher
6: Ölleitung
7: Ölauslass
8: Ölspritzdüse
9: Ventilhubverstellung
10: Motorgehäuse
11: Elektromotor
12: Motorwelle
13: Schnecke
14: Schneckenrad
15: Nockenwelle
16: Schwerkraft
17: Filterscheibe
17': Filterscheibe
17'': Filterscheibe
17''': Filterscheibe
18: Öleinlassöffnung
19: erstes Lager
20: zweites Lager
21: Ölauslassöffnung
22: Durchgangsöffnung
23: äußerer Ringbereich
24: Neigung
25: innerer Ringbereich
26: Neigung
27: Ringvertiefung
28: Neigung
29: zweite Ringvertiefung
30: innerer Ringbereich
31: äußerer Ringbereich
32: Tropfkante
33: äußerer Durchmesser
34: äußerer Durchmesser
35: Neigung
36: Neigung

Claims

Verstellvorrichtung mit einem ein Motorgehäuse aufweisenden Elektromotor, dessen Motorwelle vom Elektromotor aus senkrecht nach oben ausgerichtet ist und ein Getrieberad eines Stellgetriebes trägt, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Ölauslass (7) eines Ölkreislaufs Öl auf das Stellgetriebe geleitet ist und das Motorgehäuse (10) an seiner Oberseite ein oder mehrere Öleinlassöffnungen (18) und an seiner Unterseite ein oder mehrere Ölauslassöffnungen (21) aufweist, wobei der Bereich der Öleinlassöffnungen (18) von einem Filterelement überdeckt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellgetriebe als ein Einfach- oder Doppelinnenexzentergetriebe, als Taumel-, Wolfrom-, Planeten-, Harmonicdrive-, Kegelrad- oder Schneckengetriebe ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Stellgetriebe eine variable Ventilhubverstellung (9) eines Verbrennungsmotors antreibbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkreislauf der Ölkreislauf des Verbrennungsmotors ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement eine Filterscheibe (17, 17', 17'', 17''') mit einer Durchgangsöffnung (22) ist, durch die die Motorwelle (12) hindurchragt.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (12) die Öleinlassöffnung (18) konzentrisch durchragt, wobei die Öleinlassöffnung (18) einen größeren Durchmesser aufweist, als die Motorwelle (12).
Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der radial äußere umlaufende Ringbereich (23) der dem Getrieberad zugewandten Oberseite der Filterscheibe (17, 17', 17'', 17''') derart zum Elektromotor (11) hin geneigt ausgebildet ist, dass er an seinem Bereich größeren Durchmessers dem Elektromotor (11) näher ist als an seinem Bereich geringeren Durchmessers.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Getrieberad zugewandte Oberseite der Filterscheibe (17) stufig zum Elektromotor (11) hin geneigt ist, wobei der radial innere Ringbereich (25) mit einem geringeren und der radial äußere Ringbereich (23) mit einem größeren Winkel geneigt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterscheibe (17', 17'', 17''') an ihrer dem Getrieberad zugewandten Oberseite eine oder mehrere Vertiefungen besitzt.
Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine radial umlaufende Ringvertiefung (27) ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite der Filterscheibe (17, 17', 17'', 17''') einen radial äußeren Ringbereich (23) und einen radial inneren Ringbereich (25) aufweist, wobei die Vertiefungen am radial inneren Ringbereich (25) ausgebildet sind.
Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der radial innere Ringbereich (25) der Filterscheibe (17', 17'') derart gegenüber der Motorwelle (12) geneigt ist, dass er an seinem radial inneren Durchmesser dem Elektromotor (11) näher ist als an seinem radial äußeren Durchmesser.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen einen annähernd V-artigen oder U-artigen Querschnitt besitzt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Elektromotor (11) zugewandte Unterseite der Filterscheibe (17, 17', 17'', 17''') stufig gegenüber der Motorwelle (12) geneigt ist, wobei der radial innere Ringbereich (30) von seinem radial äußeren Durchmesser zu seinem radial inneren Durchmesser sich dem Elektromotor (11) annähert und der radial äußere Ringbereich (31) sich von dem radial äußeren Durchmesser des inneren Ringbereichs (30) sich zu seinem radial äußeren Durchmesser hin dem Elektromotor (11) nähert.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der radial äußere umlaufende Rand der Filterscheibe (17, 17', 17'', 17''') eine zumindest annähernd zum Elektromotor (11) hin gerichtete umlaufende Tropfkante (32) aufweist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement aus einem porösen Material besteht.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement aus einem Sintermaterial besteht.