-
Die Erfindung betrifft ein insbesondere als Stellgetriebe in einem Kraftfahrzeug verwendbares Wellgetriebe, welches mindestens zwei verschiedenartige Getriebeelemente, nämlich ein in sich starres Getriebeelement und ein nachgiebiges Getriebeelement, sowie eine Schmiermittelzuführung einschließlich eines Filters umfasst.
-
Aus der
DE 10 2014 210 360 A1 ist eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit einem als Wellgetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe bekannt. Die Nockenwellenverstellvorrichtung weist eine Schmiermittelversorgung mit einer Filtereinrichtung zum Filtern von Schmiermittel auf. Die Schmiermitteleinrichtung umfasst eine Filterstrecke, welche zumindest abschnittsweise in radialer Richtung zur Drehachse der Nockenwellenverstellvorrichtung verläuft.
-
Aus der
DE 10 2008 010 645 A1 ist ein weiterer Nockenwellenversteller bekannt, welcher ebenfalls einen Filter zur Filterung eines Schmiermittelstroms aufweist. In diesem Fall ist ein als Einsteckfilter ausgebildeter hülsenförmiger Einsatz in einen Schmiermittelkanal, welcher sich in einem Gehäuse des Nockenwellenverstellers befindet, eingesteckt. In Strömungsrichtung des Schmiermittels kann dem Filter eine Drosselbohrung oder Drosselöffnung nachgeschaltet sein.
-
Aus der
DE 10 2005 059 841 A1 ist ein Nockenwellenversteller bekannt, wobei ein Filter entweder nahe am Einbauort des Nockenwellenverstellers oder im Nockenwellenversteller selbst angeordnet sein kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein als Stellgetriebe verwendbares Wellgetriebe anzugeben, welches sich sowohl durch einen kompakten, montagefreundlichen Aufbau als auch durch schmierungstechnisch besonders günstige Eigenschaften auszeichnet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses Wellgetriebe weist prinzipbedingt verschiedene miteinander kämmende Getriebeelemente mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, was deren Elastizität betrifft, auf. Zu unterscheiden ist ein in sich starres, insbesondere innenverzahntes Getriebeelement von einem nachgiebigen, insbesondere außenverzahnten Getriebeelement. Weiter weist das Wellgetriebe eine Schmiermittelzuführung auf, die der Zuführung von Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, zu einem zwischen den verschiedenen Getriebeelementen gebildeten Verzahnungsbereich dient. Ein Filter, welcher dieser Schmiermittelzuführung zuzurechnen ist, ist erfindungsgemäß in einen zylindrischen Abschnitt des in sich starren Getriebeelementes eingesetzt. Das „eingesetzt sein“ des Filters in den zylindrischen Abschnitt des in sich starren Getriebeelementes kann bedeuten, dass sich der Filter komplett innerhalb der Konturen des in sich starren Getriebeelementes befindet. Ebenso ist es möglich, dass der Filter aus den Konturen des in sich starren Getriebeelementes herausragt. Hierbei kann der Filter aus der zylindrischen Außenoberfläche und/oder aus der ebenfalls zylindrischen Innenwandung des zylindrischen Abschnitts des in sich starren Getriebeelementes herausragen. In jedem Fall handelt es sich bei dem in sich starren Getriebeelement um ein rotierendes Teil des Wellgetriebes. Dies impliziert, dass beim Betrieb des Wellgetriebes der Filter mit dem starren Getriebeelement mitrotiert. Der Filter kann beispielsweise eine Bauart aufweisen, welche prinzipiell aus der bereits genannten
DE 10 2008 010 645 A1 bekannt ist.
-
Der Filter im rotierenden, in sich starren Getriebeelement kann als Filtereinsatz, welcher auch eine Drosselöffnung aufweist, gestaltet sein. Ebenso kann eine Drosselcharakteristik unmittelbar durch eine Bohrung im zylindrischen Abschnitt des starren Getriebeelementes, welcher der Filter vorgesetzt ist, gegeben sein. In beiden Fällen ist dem Filter vorzugsweise ein als Blende wirkender Kanal nachgeschaltet, welcher derart ausgerichtet ist, dass er auf einen Verzahnungsbereich zwischen den beiden Getriebeelementen zu gerichtet ist.
-
In bevorzugter Ausgestaltung weist das in sich starre Getriebeelement eine Topfform auf, wobei sich an den zylindrischen Abschnitt des Getriebeelementes, in welchen der Filter eingesetzt ist, ein nicht notwendigerweise geschlossener Boden des Getriebeelementes anschließt. Der Boden liegt in einer zur Rotationsachse des Getriebeelementes und damit des gesamten Wellgetriebes normalen Ebene und ist mit einer Ausgangswelle des Wellgetriebes verbindbar. In Axialrichtung der Rotationsachse des Wellgetriebes betrachtet, ist der Filter vorzugsweise weiter vom Boden des Getriebeelementes entfernt als der zwischen den Getriebeelementen gebildete Verzahnungsbereich. Anders ausgedrückt: Der Boden ist an der ersten Stirnseite des topfförmigen Getriebeelementes angeordnet; der Filter ist der gegenüberliegenden Stirnseite des Getriebeelementes benachbart. Der Verzahnungsbereich befindet sich axial zwischen dem Boden und dem Filter.
-
Unabhängig davon, ob das starre Getriebeelement eine Topfform, eine Ringform, oder eine sonstige Form aufweist, sind zwei Bereiche des zylindrischen Abschnitts des Getriebeelementes voneinander zu unterscheiden: Es handelt sich um einen als Hülsenabschnitt bezeichneten Bereich, in welchem der Filter angeordnet ist, und um einen weiteren Bereich, welcher als Verzahnungsbereich ausgebildet ist, das heißt mit derjenigen Verzahnung versehen ist, die mit der Verzahnung des nachgiebigen Getriebeelementes kämmt. Im vorzugsweise zu einer Stirnseite des Getriebeelementes hin offenen Hülsenabschnitt weist der zylindrische Abschnitt des Getriebeelementes in bevorzugter Ausgestaltung eine geringere Wandstärke als im Verzahnungsbereich auf. Insbesondere kann zwischen dem Verzahnungsbereich und dem Hülsenabschnitt des zylindrischen Abschnitts eine ringförmig umlaufende Stufe ausgebildet sein. Hierbei ist der Außenumfang des zylindrischen Abschnitts, abgesehen von evtl. ein- oder aufgesetzten Elementen, worunter der Filter fällt, vorzugsweise glatt, während der Innenumfang des insgesamt rohrförmigen zylindrischen Abschnitts vorzugsweise gestuft ist. Das nachgiebige Getriebeelement erstreckt sich vom Verzahnungsbereich aus vorzugsweise über den Hülsenabschnitt des in sich starren Getriebeelementes und damit über dessen offene Stirnseite hinaus.
-
Bei dem elastisch nachgiebigen Getriebeelement handelt es sich vorzugsweise um ein nicht rotierendes Getriebeelement, welches an einem nicht notwendigerweise dem Wellgetriebe zuzurechnenden Gehäuse befestigt ist. Die Befestigungsstellen, an welchen das nachgiebige Getriebeelement mit dem Gehäuse verbunden ist, befinden sich vorzugsweise radial außerhalb des Verzahnungsbereiches und auch radial außerhalb des Filters. Vorzugsweise handelt es sich bei dem nachgiebigen Getriebeelement um eine Kragenhülse, das heißt ein im Wesentlichen hülsenförmiges Bauteil mit einem auch als Kragen bezeichneten, radial nach außen gerichteten Flansch.
-
Die Schmiermittelzuführung umfasst einen Schmiermittelkanal, welcher in einen Ringraum mündet, der den zylindrischen Abschnitt des in sich starren Getriebeelementes umgibt. Dieser Ringraum kann auf seiner radial inneren Seite entweder durch einen Filter oder durch mehrere Filter im zylindrischen Abschnitt des in sich starren Getriebeelementes begrenzt sein. In beiden axialen Richtungen ist der Ringraum durch dynamische Dichtungen, insbesondere Lippendichtringe, begrenzbar, welche die Mantelfläche des in sich starren Getriebeelementes gegenüber dem Gehäuse abdichten. Alternativ kann beispielsweise eine zwischen der offenen Stirnseite des in sich starren Getriebeelementes und dem Gehäuse wirksame Dichtung vorgesehen sein.
-
Das Wellgetriebe ist insbesondere als Stellgetriebe in einer Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors verwendbar. Ebenso sind stationäre Anwendungen des Wellgetriebes möglich.
-
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt:
-
1 ein als Stellgetriebe vorgesehenes Wellgetriebe in einer schematisierten Schnittdarstellung.
-
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wellgetriebe ist als Stellgetriebe in einem Kraftfahrzeug zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors, nämlich Hubkolbenmotors, vorgesehen. Bei einem mit 2 bezeichneten Gehäuse, in welches das Wellgetriebe 1 eingebaut ist, handelt es sich um den Motorblock des Verbrennungsmotors. Ein Ölkanal 3, allgemein als Schmiermittelkanal bezeichnet, welcher sich im Gehäuse 2 befindet, dient der Versorgung des Wellgetriebes 1 mit Schmiermittel, nämlich Motoröl.
-
Bei zwei direkt miteinander zusammenwirkenden Getriebeelementen 4, 5 des Wellgetriebes 1 handelt es sich um ein als innenverzahntes Hohlrad ausgebildetes, in sich starres Getriebeelement 4 sowie ein elastisch nachgiebiges Getriebeelement 5, nämlich eine Kragenhülse.
-
Beim Betrieb des Wellgetriebes 1 wird das nachgiebige Getriebeelement 5 permanent durch einen Wellgenerator 6 verformt. Der Wellgenerator 6 umfasst ein Wälzlager 7, nämlich Kugellager, mit einem Innenring 8, einem Außenring 9, sowie zwischen den Lagerringen 8, 9 abrollenden Wälzkörpern 10, nämlich Kugeln. Der Innenring 8 ist in sich starr und weist eine elliptische Außenkontur auf. Der Außenring 9 ist nachgiebig und passt sich permanent der elliptischen Form des Innenrings 8, welcher durch einen nicht dargestellten Stellmotor angetrieben wird, an.
-
Der Außenring 9 wiederum ist umgeben von einem mit 11 bezeichneten zylindrischen Abschnitt des flexiblen Getriebebauteils 5. Der zylindrische Abschnitt 11 geht über in einen radial nach außen gerichteten Flanschabschnitt 12, welcher auch als Kragen des flexiblen Getriebebauteils 5 bezeichnet wird und in nicht dargestellter Weise, zum Beispiel durch Verschraubungen, am Gehäuse 2 befestigt ist.
-
In einem mit 21 bezeichneten Verzahnungsbereich kämmt eine Außenverzahnung des zylindrischen Abschnitts 11 des flexiblen Getriebeelementes 5, welche sich radial außerhalb des Wellgenerators 6 befindet, mit einer Innenverzahnung eines mit 13 bezeichneten zylindrischen Abschnitts des Hohlrades 4. Der zylindrische Abschnitt 13 schließt unmittelbar an einen Boden 14 des Hohlrades 4 an. Der ebene Boden 14 ist normal zu der mit R bezeichneten Rotationsachse des in sich starren Getriebebauteils 4 ausrichtet. Dem zylindrischen Abschnitt 13 ist ein Hülsenabschnitt 15 zuzurechnen, welcher sich bis zur offenen Stirnseite des Hohlrades 4 erstreckt und eine im Vergleich zum verzahnten Bereich des zylindrischen Abschnitts 13 auf weniger als die Hälfte reduzierte Wandstärke aufweist.
-
Radial außerhalb des Hülsenabschnitts 15 ist ein Ringraum 19 gebildet, welcher außenseitig durch das Gehäuse 2 begrenzt ist. In beiden axialen Richtungen ist der Ringraum 19 durch jeweils eine Dichtung 17, 18, nämlich einen als dynamische Dichtung wirkenden Dichtring, begrenzt. Der Ölkanal 3 mündet unmittelbar in den Ringraum 19.
-
In der Wandung des Hülsenabschnitts 15 befindet sich axial zwischen den Dichtungen 17, 18 eine Drosselbohrung 16, welche einen Strömungswiderstand für Schmiermittel, welches vom Ölkanal 3 durch den Ringraum 19 zum Verzahnungsbereich 21 strömt, darstellt. Die Drosselbohrung 16 ist durch eine schräg durch die Wandung des zylindrischen Abschnitts 13 des Hohlrades 4 verlaufende Bohrung realisiert, so dass aus der Drosselbohrung 16 austretendes Schmiermittel direkt in Richtung zum Verzahnungsbereich 21 geleitet wird.
-
In Strömungsrichtung des Schmiermittels ist der Drosselbohrung 16 ein Filter 20 vorgeschaltet, welcher an der Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 13 aus der Kontur des Hülsenabschnitts 15 radial nach außen aus dem Hohlrad 4 herausragt. Durch die feste Verbindung des Filters 20 mit dem Hohlrad 4 handelt es sich bei dem Filter 20 um ein rotierendes Maschinenteil. Auf den Filter 20 wirkende Zentrifugalkräfte sind beim Betriebe des Wellgetriebes 1 von untergeordneter Bedeutung, da das Hohlrad 4 im Vergleich zum Innenring 8 des Wellgenerators 6 lediglich mit geringer Winkelgeschwindigkeit verschwenkt wird. Der Bereich, in welchem das Hohlrad 4 verschwenkbar ist, ist durch nicht dargestellte Anschläge begrenzt. Mit dem Hohlrad 4 ist eine nicht dargestellte Exzenterwelle verbunden, die mit dem Kurbeltrieb des Verbrennungsmotors zusammenwirkt, um dessen Verdichtungsverhältnis zu variieren. Wie aus 1 anschaulich hervorgeht, ist das Wellgetriebe 1 einschließlich des Filters 20 und der Drosselbohrung 16 platzsparend in einem Hohlraum im Gehäuse 2 eingebaut. Im Vergleich zu den Außenabmessungen des Hohlrades 4 ist dieser Hohlraum im Gehäuse 2 durch den Ringraum 19 lediglich geringfügig in Radialrichtung erweitert. Der gesamte Ringraum 19, welcher unter anderem durch den Filter 20 begrenzt wird, liegt radial innerhalb des Außenumfangs des Flanschabschnitts 12 des nachgiebigen, außenverzahnten Getriebeelementes 5, das heißt der Kragenhülse.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wellgetriebe
- 2
- Gehäuse
- 3
- Ölkanal, Schmiermittelkanal
- 4
- Hohlrad, starres Getriebebauteil
- 5
- flexibles Getriebebauteil, Kragenhülse
- 6
- Wellgenerator
- 7
- Wälzlager
- 8
- Innenring
- 9
- Außenring
- 10
- Wälzkörper, Kugel
- 11
- zylindrischer Abschnitt des flexiblen Getriebebauteils
- 12
- Flanschabschnitt
- 13
- zylindrischer Abschnitt des Hohlrades
- 14
- Boden des Hohlrades
- 15
- Hülsenabschnitt des Hohlrades
- 16
- Drosselbohrung
- 17
- Dichtung
- 18
- Dichtung
- 19
- Ringraum
- 20
- Filter
- 21
- Verzahnungsbereich
- R
- Rotationsachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014210360 A1 [0002]
- DE 102008010645 A1 [0003, 0006]
- DE 102005059841 A1 [0004]
