DE102018108534A1 - Nockenwellenverstellvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen ist eine Nockenwellenverstellvorrichtung (1) eines Steuertriebes mit einem trockenen Riemen mit einer Nockenwelle (3), einem mit der Nockenwelle (3) verbundenen Nockenwellenversteller (2), einem innerhalb des Nockenwellenverstellers (2) angeordneten Zentralventil (4), und einem auf das Zentralventil (4) einwirkenden Aktuator (5), wobei vom Nockenwellenversteller (2) und dem Aktuator (5), oder einem den Aktuator (5) tragenden Bauteil (6), ein öldichter Nassraum (7) ausgebildet ist, das in dem Nassraum (7) vorhandene Öl mittels eines Ölpfades (8) evakuierbar ist, wobei sich ein Abschnitt dieses Ölpfades (8) axial durch das Abtriebselement (9) des Nockenwellenverstellers (2) hindurch erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Ölpfad (8) die stirnseitige Anlagefläche (10) zwischen Abtriebselement (9) und Nockenwelle (3) passieren kann, in dem dieser in eine axiale Bohrung (11) der Nockenwelle (3) einmündet, welche radial von der Drehachse (12) der Nockenwellenverstellvorrichtung (1) beabstandet ist, wobei diese axiale Bohrung (11) einen an der Außenmantelfläche (13) der Nockenwelle (3) ausgebildeten Ölzufuhranschluss (14) zum Zuführen von Öl zum Zentralventil (4), unterläuft.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellvorrichtung.
- Hintergrund der Erfindung
- Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb ausgebildet sein.
- Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebselement gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteilsrichtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein.
- Eine Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flügelzellenversteller. Der Flügelzellenversteller weist einen Stator, einen Rotor und ein Antriebsrad mit einer Außenverzahnung auf. Der Rotor ist als Abtriebselement meist mit der Nockenwelle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement beinhaltet den Stator und das Antriebsrad. Der Stator und das Antriebsrad werden drehfest miteinander verbunden oder sind alternativ dazu einteilig miteinander ausgebildet. Der Rotor ist koaxial zum Stator und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Stator prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativdrehung zwischen dem Stator und dem Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet oder als „gesteckte Flügel“ in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators angeordnet. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Der Stator und die Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen miteinander gesichert.
- Eine andere Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Axialkolbenversteller. Hierbei wird über Öldruck ein Verschiebeelement axial verschoben, welches über Schrägverzahnungen eine Relativdrehung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement erzeugt.
- Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechanische Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe oder ein Wellgetriebe) aufweist. Dabei bildet eine der Wellen das Antriebselement und eine zweite Welle das Abtriebselement. Über die dritte Welle kann dem System mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor oder eine Bremse, Rotationsenergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden, um eine Verstellung einzuleiten. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt.
- Eine Nockenwellenverstellvorrichtung weist einen Nockenwellenverstellmechanismus auf, welcher die relative Winkellage zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle dem Betriebsmodi der Brennkraftmaschine anpassen kann, wobei dieser an einer Nockenwelle befestigt und zu dieser weitestgehend koaxial angeordnet ist.
- Die DE°10°2013°212°935°A1 zeigt eine Nockenwellenverstellvorrichtung eines trockenen Riementriebs, welcher sowohl auf der nockenwellenzugewandten als auch auf der aktuatorzugewandten Seite des Nockenwellenverstellers eine Abdichtung in Form von Radialwellendichtringen aufweist. Insbesondere in einem Ölraum auf der Aktuatorseite kann sich Betriebsöl oder Leckageöl sammeln, welches aus dem Ölraum abgeführt werden muss. Die DE°10°2013°212°935°A1 schlägt dazu eine Ölrückführung durch eine das Abtriebselement des Nockenwellenversteller in axialer Richtung durchdringende Öffnung vor, welche das Öl aus diesem Ölraum zum Tank abführen kann.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nockenwellenverstellvorrichtung anzugeben, der eine alternative Ölrückführung aufweist.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- So löst eine Nockenwellenverstellvorrichtung eines Steuertriebes mit einem trockenen Riemen mit einer Nockenwelle, einem mit der Nockenwelle verbundenen Nockenwellenversteller, einem innerhalb des Nockenwellenverstellers angeordneten Zentralventil, und einem auf das Zentralventil einwirkenden Aktuator, wobei vom Nockenwellenversteller und dem Aktuator, oder einem den Aktuator tragenden Bauteil, ein öldichter Nassraum ausgebildet ist, das in dem Nassraum vorhandene Öl mittels eines Ölpfades evakuierbar ist, wobei sich ein Abschnitt dieses Ölpfades axial durch das Abtriebselement des Nockenwellenverstellers hindurch erstreckt, erfindungsgemäß dadurch, dass dieser Ölpfad die stirnseitige Anlagefläche zwischen Abtriebselement und Nockenwelle passieren kann, in dem dieser in eine axiale Bohrung der Nockenwelle einmündet, welche radial von der Drehachse der Nockenwellenverstellvorrichtung beabstandet ist, wobei diese axiale Bohrung einen an der Außenmantelfläche der Nockenwelle ausgebildeten Ölzufuhranschluss zum Zuführen von Öl zum Zentralventil, unterläuft.
- Hierdurch wird erreicht, dass das Abführen des Öls aus der Nockenwellenverstellvorrichtung auf besonders einfache Weise erfolgt, ohne dass das Wälzlager durchströmt wird, wodurch Panschverluste und Lufteintrag vermieden werden. Folglich kann die Lebensdauer der anderen ölgeschmierten Komponenten der Brennkraftmaschine erhöht werden, da die Anreicherung mit Luft weiter reduziert worden ist. Auch wird ein Staudruck vermieden und der Nassraum kann insbesondere bei niedrigen Temperaturen zügig evakuiert werden.
- In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ölzufuhranschluss als umlaufende Nut an der Außenmantelfläche der Nockenwelle ausgebildet, welche das Öl über zumindest eine Radialbohrung in eine konzentrische Bohrung der Nockenwelle führen kann, um dem Zentralventil zugeführt zu werden.
- Dabei sind die Radialbohrung (Ölzufuhr) und die axiale Bohrung (Ölabfuhr) zueinander windschief angeordnet, ohne dass diese miteinander fluidisch kommunizieren.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Ölzufuhranschluss einem Wälzlager der Nockenwelle benachbart angeordnet. Dabei steht das Wälzlager vorteilhafterweise nicht im fluidisch kommunizierenden Kontakt mit dem Ölpfad, der den Nassraum evakuiert.
- In einer Ausbildung der Erfindung wird ein die Nockenwelle lagerndes Wälzlager von dem erfindungsgemäßen Ölpfad nicht beströmt oder durchströmt. Die Schmierung des Wälzlagers erfolgt über eine Lebensdauerschmierung, bei der das Lager einmal mit Schmiermittel befüllt ist und durch entsprechende Abdichtungen dieses Schmiermittel weitestgehend über die Lebensdauer im Wälzlager erhalten bleibt.
- In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Ölzufuhranschluss und dem Wälzlager eine Dichtung angeordnet. So wird vermieden, dass sich das zugeführte Öl durch die von zwei zueinander relativbewegten Teilen ausgebildeten Spalt(e) hindurch dringt und sich gegebenfalls mit dem Schmiermittel des Wälzlagers vermischt oder dieses ausspült. Derartige Spalte können einen Ölaustausch, aufgrund der temperaturabhängigen Viskosität, und auch eine durch Temperatur bedingte Spalthöhenänderung verursachte Dichtwirkung verringern oder begünstigen.
- In einer besonders bevorzugten Ausbildung mündet der Ölpfad in den die Nockenwelle tragenden Zylinderkopf. So kann das durch den Ölpfad abgeführte Öl dem Ölreservoir (Tank) zurückgeführt werden und steht den zur schmierenden Komponenten erneut zur Verfügung.
- Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine höhere Qualität des zurückgeführten beziehungsweise des aus der Nockenwellenverstellvorrichtung abgeführten Öls erreicht.
- Figurenliste
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt.
- Es zeigt:
-
1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung. - Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung°1. - Die erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung
1 beinhaltet die Komponenten Nockenwellenversteller2 , die Nockenwelle3 , das Zentralventil4 und den als Zentralmagneten ausgebildeten Aktuator5 , der das Zentralventil4 steuert, welches wiederum den Nockenwellenversteller2 steuert. Alle vorgenannten Bauteile werden mittelbar oder unmittelbar von dem Zylinderkopf20 getragen. Beispielsweise ist der Aktuator5 von einem Bauteil6 getragen, welches mit dem Zylinderkopf20 verbunden ist. Zwischen dem Aktuator5 , dem Bauteil6 und dem Nockenwellenversteller2 ist ein Nassraum7 ausgebildet, welcher mit einer Dichtung21 gegenüber dem trockenen Riemenraum22 fluiddicht abgedichtet ist. - Der Nockenwellenversteller
2 mit dem Abtriebselement9 ist lediglich schemenhaft dargestellt. Von einer detaillierten Darstellung des Aktuators5 wurde Abstand genommen, da dieser aus dem Stand der Technik bekannt ist. - Der Nassraum
7 fängt das aus der Stirnseite des Zentralventils4 austretende Öl auf, wo es zum Beispiel den hydraulischen Arbeitskammer wieder zugeführt und/oder gemäß der Pfeildarstellung zu einem TankT abgeführt werden kann. - Das von einer Druckmittelquelle
P zugeführte Öl tritt zunächst über einen Ölzufuhranschluss14 der Nockenwelle3 in die Nockenwellenverstellvorrichtung1 ein. Mittels einer von der Nockenwelle3 ausgebildeten, an der Außenmantelfläche13 der Nockenwelle3 angeordneten, umlaufenden Nut15 kann das Öl am Umfang der Nockenwelle3 verteilt werden und zu den Radialbohrungen16 der Nockenwelle3 gelangen. Über diese Radialbohrungen16 gelangt das Öl in Richtung der Drehachse12 in eine zur Nockenwelle3 konzentrische Bohrung17 , in die teilweise das Zentralventil4 hineinragt. Das zugeführte Öl trifft in der Bohrung17 stirnseitig auf das Zentralventil4 und wird von diesem je nach Betriebszustand an die hydraulischen Arbeitskammern des Nockenwellenverstellers2 verteilt. Das aus den hydraulischen Arbeitskammern abzuführende Öl tritt aus der aktuatorseitigen Stirnseite des Zentralventils4 aus und in den Nassraum7 ein, wo es gesammelt werden kann. - Zur Evakuierung des Nassraumes
7 ist ein Ölpfad8 vorgesehen, welcher sich auf der gesamten axialen Länge des Nockenwellenverstellers2 durch diesen hindurch erstreckt und auf die Anlagefläche10 , zwischen Nockenwellenversteller2 und Nockenwelle3 , trifft. Dort mündet der Ölpfad8 in eine axiale Bohrung11 der Nockenwelle3 . Diese unterläuft eine nockenwellenseitige Dichtung23 des Nockenwellenverstellers2 , welche den trockenen Riemenraum22 gegenüber einem zur Dichtung23 benachbart angeordneten Wälzlager18 abdichtet. Das Wälzlager18 lagert die Nockenwelle3 im Zylinderkopf20 . Im weiteren Verlauf der axialen Bohrung11 unterläuft diese zunächst das Wälzlager18 selbst und anschließend den als Nut15 ausgebildeten Ölzufuhranschluss14 . Zwischen dem Wälzlager18 und dem Ölzufuhranschluss14 ist eine Dichtung19 angeordnet, welche den Ölzufuhranschluss14 zum Wälzlager18 abdichtet. Die Dichtung19 kann mehrfach vorhanden sein und die Nut15 flankieren, damit kein Öl aus dem Ölzufuhranschluss14 an der Außenmantelfläche13 der Nockenwelle3 entlang fließt und benachbarte Bauteile benetzt. Die axiale Bohrung11 ist parallel und beabstandet zur Drehachse12 angeordnet, weist jedoch einen geringeren radialen Abstand zur Drehachse12 auf als die umlaufende Nut15 . Somit kreuzen sich die Volumenströme „vonP “ und „zuT “ in der Nockenwelle3 in windschiefer Weise ohne miteinander direkt zu kommunizieren. Damit kann das abzuführende Öl sehr direkt in den Zylinderkopf20 abgeleitet werden, ohne beispielweise das Wälzlager18 zu durchströmen oder durch weitere Bohrungen im Zylinderkopf20 umgelenkt zu werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1)
- Nockenwellenverstellvorrichtung
- 2)
- Nockenwellenversteller
- 3)
- Nockenwelle
- 4)
- Zentralventil
- 5)
- Aktuator
- 6)
- Bauteil
- 7)
- Nassraum
- 8)
- Ölpfad
- 9)
- Abtriebselement
- 10)
- Anlagefläche
- 11)
- axiale Bohrung
- 12)
- Drehachse
- 13)
- Außenmantelfläche
- 14)
- Ölzufuhranschluss
- 15)
- umlaufende Nut
- 16)
- Radialbohrung
- 17)
- konzentrische Bohrung
- 18)
- Wälzlager
- 19)
- Dichtung
- 20)
- Zylinderkopf
- 21)
- Dichtung
- 22)
- trockener Riemenraum
- 23)
- Dichtung
- P
- Druckmittelquelle
- T
- Tank
Claims (6)
- Nockenwellenverstellvorrichtung (1) eines Steuertriebes mit einem trockenen Riemen mit einer Nockenwelle (3), einem mit der Nockenwelle (3) verbundenen Nockenwellenversteller (2), einem innerhalb des Nockenwellenverstellers (2) angeordneten Zentralventil (4), und einem auf das Zentralventil (4) einwirkenden Aktuator (5), wobei vom Nockenwellenversteller (2) und dem Aktuator (5), oder einem den Aktuator (5) tragenden Bauteil (6), ein öldichter Nassraum (7) ausgebildet ist, das in dem Nassraum (7) vorhandene Öl mittels eines Ölpfades (8) evakuierbar ist, wobei sich ein Abschnitt dieses Ölpfades (8) axial durch das Abtriebselement (9) des Nockenwellenverstellers (2) hindurch erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Ölpfad (8) die stirnseitige Anlagefläche (10) zwischen Abtriebselement (9) und Nockenwelle (3) passieren kann, in dem dieser in eine axiale Bohrung (11) der Nockenwelle (3) einmündet, welche radial von der Drehachse (12) der Nockenwellenverstellvorrichtung (1) beabstandet ist, wobei diese axiale Bohrung (11) einen an der Außenmantelfläche (13) der Nockenwelle (3) ausgebildeten Ölzufuhranschluss (14) zum Zuführen von Öl zum Zentralventil (4), unterläuft.
- Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ölzufuhranschluss (14) als umlaufende Nut (15) an der Außenmantelfläche (13) der Nockenwelle (3) ausgebildet ist, welche das Öl über zumindest eine Radialbohrung (16) in eine konzentrische Bohrung (17) der Nockenwelle (3) führen kann, um dem Zentralventil (4) zugeführt zu werden. - Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ölzufuhranschluss (14) einem Wälzlager (18) der Nockenwelle (3) benachbart ist. - Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das die Nockenwelle (3) lagerndes Wälzlager (18) von dem Ölpfad (8) nicht beströmt wird. - Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ölzufuhranschluss (14) und dem Wälzlager (18) eine Dichtung (19) angeordnet ist. - Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölpfad (8) in den die Nockenwelle (3) tragenden Zylinderkopf (20) mündet.
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