DE102005059841A1

DE102005059841A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102005059841A1
Application number: DE200510059841
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: WO2007068611A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schmiermittelkreislauf eines Nockenwellenverstellers. DOLLAR A Für bekannte Schmiermittelkreisläufe von Nockenwellenverstellern wird das Schmiermittel über mit Bohrungen ausgebildete Schmiermittelkanäle zu Schmierstellen oder Lagerstellen des Nockenwellenverstellers gefördert. DOLLAR A Erfindungsgemäß besitzt ein Gehäuse des Nockenwellenverstellers mindestens eine Öffnung (77), durch die das Schmiermittel in das Innere des Nockenwellenverstellers gefördert wird. Hierbei kann das durch die Öffnung geförderte Schmiermittel DOLLAR A - als Schmiermittelstrahl (86) einer Spritzdüse (85), DOLLAR A - als Schmiermittelnebel des Zylinderkopfs oder DOLLAR A - als von einem Abtropfblech (80) abtropfende Tropfen, die einem Schmiermittelnebel entstammen, DOLLAR A ausgebildet sein.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, in dem eine Schmierung einer Schmierstelle oder Lagerstelle über ein Schmiermittel erfolgt, insbesondere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 8.

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 separaten Stellglied. Hier gibt es folgende Bauformen: 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 Verstellbereiches ausgestattet sein. Als Getriebe in einem Nockenwellenvers teller 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 102 48 355 A1 ist ein Nockenwellenversteller mit einem Dreiwellengetriebe bekannt, bei dem einem innenliegend von der Nockenwelle ausgebildeten Kanal Schmiermittel über ein Lager der Nockenwelle zuführbar ist. Gelangt das Schmiermittel in das Dreiwellengetriebe, so kann das Schmiermittel von dort durch Fliehkraft zu Lagern und in den Umfangsbereich gefördert werden sowie weiter in den Raum eines Zylinderkopfs, wo es als Spritzöl oder Ölnebel zur Schmierung von ölgeschmierten Wälzlagern eines Verstellmotors dient, der eine Welle des Dreiwellengetriebes antreibt.

Aus DE 197 48 163 C2 ist ein Kettentrieb bekannt, bei dem die Kette über einen Kettenspanner gespannt und verstellt werden kann. Ein Ölvorratsraum des Kettenspanners besitzt eine Spritzöffnung, aus der Hydrauliköl durch eine weitere Öffnung einer Gleitschiene direkt auf die Kette gespritzt werden kann, wodurch die Kontaktfläche zwischen der Gleitschiene und der Kette geschmiert wird.

Aufgabe der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellen versteller mit einer verbesserten, alternativen oder zusätzlichen Zufuhrmöglichkeit zu einer Schmierstelle oder Lagerstelle vorzuschlagen.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine alternative oder kumulative Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ergibt sich entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 8.

Die Erfindung beruht zunächst auf der Erkenntnis, dass einer Schmierstelle des Getriebes und/oder von Lagerstellen des Nockenwellenverstellers ein Schmiermittel nicht oder nicht ausschließlich über Bohrungen oder Kanäle zugeführt werden muss. Vielmehr ist erfindungsgemäß das Gehäuse des Nockenwellenverstellers und/oder des Getriebes nicht geschlossen oder dicht ausgebildet, sondern besitzt mindestens eine Öffnung. Durch diese Öffnung kann ein Schmiermittel hindurchtreten, welches die Schmierstelle oder Lagerstelle schmiert. Hierbei bezeichnet im Zusammenhang mit der Erfindung eine Schmierstelle oder Lagerstelle eine beliebige Kontaktstelle von im Betrieb des Nockenwellenverstellers relativ zueinander bewegten Bauelementen, beispielsweise

– Kontaktflächen von Wälz- oder Gleitlagerungen und/oder
– Kontaktflächen von aneinander anliegenden, relativ zueinander bewegten Flächen oder Verzahnungen.

Erfindungsgemäß muss somit das Schmiermittel nicht zwingend oder ausschließlich über entsprechende Versorgungskanäle, beispielsweise

– in der Nockenwelle,
– von einem Nockenwellenlager oder
– über eine Stirnseite eines Bauelements des Nockenwellenverstellers

zugeführt werden, wodurch u. U. Fertigungskosten verringert werden können.

Weiterhin kann eine Öffnung des Gehäuses unmittelbar benachbart zu einer Schmierstelle oder Lagerstelle angeordnet sein, so dass ein kurzer Weg für die Überbringung des Schmiermittels gegeben ist.

Hinsichtlich der Gestaltung der Größe der Öffnung ist ein breiter Gestaltungsspielraum gegeben, der einerseits den konstruktiven Anforderungen wie

– der Masse,
– der Steifigkeit des Gehäuses,
– dem Zugang zu gewünschten Schmier- oder Lagerstellen und
– einer Abdeckung von Bereichen, in denen keine oder weniger Beaufschlagung mit Schmiermittel erwünscht ist,

Rechnung getragen werden.

Abweichend zur Führung des Schmiermittels in Kanälen oder Bohrungen ergibt sich für die erfindungsgemäße Lösung u. U. eine verringerte Anfälligkeit gegenüber einem Verstopfen oder einer Veränderung der Förderquerschnitte für das Schmiermittel.

Erfindungsgemäß wird das Schmiermittel nicht kanalartig in der Öffnung geführt, sondern bewegt sich durch diese insbesondere in einem Strahl, in freiem Fall oder mit sich bewegenden Tropfen oder Partikeln.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist das durch die Öffnung hindurchtretende Schmiermittel als Schmiermittelnebel ausgebildet. Hierzu kann beispielsweise ein ohnehin in einem Zylinderkopf vorliegender Schmiermittelnebel ausgenutzt werden oder ein extra zu diesem Zweck im Umgebungsbereich der Öffnung erzeugter Schmiermittelnebel. Ein derartiger Schmiermittelnebel beinhaltet feine Tropfen oder Tropfen unterschiedlicher Größe und kann auch durch für eine kompakte Gestaltung des Nockenwellenverstellers erforderliche enge Spalte zu einer Schmier- oder Lagerstelle gelangen. Ein Schmiermittelnebel kann sich besonders gut an der Schmier- oder Lagerstelle, insbesondere flächig und an schwer zugänglichen Schmier- oder Lagerstellen, ablagern.

Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung ist das durch die Öffnung hindurchtretende Schmiermittel als Schmiermittelstrahl ausgebildet, der aus einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Spritzdüse gefördert wird. Hierzu ist die Spritzdüse geeignet auf die Öffnung ausgerichtet. Ein Hindurchtritt des Schmiermittels durch die Öffnung ist insbesondere für definierte Winkelstellungen des Gehäuses, also Teildrehwinkelbereiche, gegeben, wobei die Spritzdüse kontinuierlich fördern kann oder diskontinuierlich derart, dass eine Förderung lediglich dann stattfindet, wenn die Öffnung der Spritzdüse zugewandt ist. Die Fördergeschwindigkeit des Schmiermittels durch die Spritzdüse kann insbesondere über die Druckverhältnisse in der Spritzdüse und die geometrischen Verhältnisse der Spritzdüse geeignet konstruktiv vorgegeben werden.

Neben der Zufuhr des Schmiermittels durch die Öffnung kann für eine multifunktionale Ausgestaltung die Öffnung auch einer Abfuhr des Schmiermittels dienen, beispielsweise infolge der Schwerkraft, nachdem das Schmiermittel von einer Schmierstelle oder einer anderen Stelle in dem Getriebe abgetropft ist, wobei das Schmiermittel aus der Öffnung einem Schmiermittelsumpf zugeführt werden kann.

Vorzugsweise wird ein oder der zuvor erwähnte Schmiermittelstrahl einer Spritzdüse mit einer Geschwindigkeit auf eine unmittelbar benachbart zu der Öffnung angeordnete Fläche eines Bauelements gerichtet, wobei diese Fläche außerhalb oder innerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann oder unmittelbar von dem Gehäuse selbst gebildet ist. Infolge des Auftreffens des Schmiermittelstrahls mit einer Geschwindigkeit wird ein Schmiermittelnebel erzeugt, der dann, u. U. nach einem Hindurchtritt durch die Öffnung, zu der Schmier- oder Lagerstelle gelangen kann. Vorzugsweise wird zusätzlich zur Geschwindigkeit des Schmiermittelstrahls eine Relativgeschwindigkeit zwischen einer den Schmiermittelstrahl erzeugenden Spritzdüse und der Fläche des Bauelements genutzt zur Erzeugung des Schmiermittelnebels.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist außerhalb des Gehäuses ein Abtropfelement, beispielsweise ein Abtropfblech, angeordnet. An dem Abtropfelement können sich infolge eines außerhalb des Gehäuses angeordneten Schmiermittelnebels, beispielsweise eines Schmiermittelnebels in dem Zylinderkopf, Schmiermitteltropfen bilden. Das Abtropfblech ist derart angeordnet, dass die Schmiermitteltropfen, beispielsweise infolge der Schwerkraft oder einer Trägheitskraft bei rotierendem Abtropfblech, durch die Öffnungen hindurchtreten. Im Inneren des Gehäuses gelangen die Tropfen

– unmittelbar oder
– mittelbar über ein Abspritzen an einem Bauelement oder
– unter erneuter Bildung eines Schmiermittelnebels

zu der Schmier- oder Lagerstelle. Für eine gegebene Dichte des Schmiermittelnebels kann über die Größe der Fläche des Abtropfblechs die Fördermenge des Schmiermittels zu der Schmier- oder Lagerstelle konstruktiv vorgegeben werden.

Für den Fall, dass das Schmiermittel in Form eines Schmiermittelnebels durch die Öffnung des Gehäuses hindurchtritt, kann innerhalb des Gehäuses ein Abtropfblech angeordnet werden, von dem Schmiermittel gezielt, beispielsweise über eine Abtropfkante oder -spitze, in Tropfen abtropft und somit zu der Schmierstelle oder Lagerstelle gefördert wird.

Eine erhöhte Betriebssicherheit kann dadurch hervorgerufen werden, dass mindestens eine Schmier- oder Lagerstelle mit Notlaufeigenschaften ausgestattet ist, so dass auch kurze Unterbrechungen des Schmiermittelflusses, beispielsweise zu Beginn oder Ende des Betriebes der Brennkraftmaschine, nicht zu mechanischen Beeinträchtigungen oder Überhitzungen der Schmierstelle oder Lagerstelle führen können. Derartige Notlaufeigenschaften können beispielsweise

– durch die Bereitstellung von Wälzlagern,
– durch geeignete Beschichtungen,
– durch Auswahl eines geeigneten Materials und/oder
– durch Ausbildung von Schmiertaschen oder Reservoirs (mikroskopisch oder makroskopisch)

bereitgestellt werden.

Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 8 gegeben. In diesem Fall erfolgt die Förderung des Schmiermittels (zumindest teilweise) über geeignete Zuführbohrungen oder Zuführkanäle zu einer Spritzdüse, die in dem Gehäuse des Nockenwellenverstellers angeordnet ist. Von der Spritzdüse wird das Schmiermittel zu der Schmierstelle oder Lagerstelle gespritzt, wo eine Schmierung durch das Schmiermittel oder unter zwischenzeitlicher Ausbildung eines Schmiermittelnebels erfolgt. Erfindungsgemäß kann somit in dem von der Spritzdüse überbrückten freien Strahlbereich auf eine Herstellung und Ausbildung von Schmiermittelkanälen verzichtet werden. Weiterhin hat sich erfindungsgemäß das Bespritzen der Schmierstelle oder Lagerstelle oder eines Umgebungsbereichs derselben als vorteilhaft gegenüber einer Druckbeaufschlagung mit einem kanalgeführten Schmiermittel herausgestellt.

Vorzugsweise wird das Schmiermittel von der Spritzdüse auf ein gegenüber der Spritzdüse rotierendes Bauelement gespritzt, wodurch eine bessere Verteilung des Schmiermittels und u. U. eine vergrößerte Sprühnebelbildung infolge der resultierenden Relativgeschwindigkeit erzielt werden kann.

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 Antriebskegelrad 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 Um fangsrichtung 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 Strö mungskanal 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. Weiterhin 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 ange ordnet 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 ausgangsseitige 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 Strömungsele ment 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 rylinderkopffest, 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 zwischen 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 69 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 Zy linderkopfs 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 Getriebege häuses 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.
Weiterhin zeigt 20 eine Spritzdüse 85, aus der Schmiermittel mit einer Geschwindigkeit als gebündelter oder ungebündelter Schmiermittelstrahl 86 ausgespritzt wird in Richtung der Öffnung 77 und sich in "freiem Flug" zu der Öffnung 77 und durch diese hindurch bewegt wird. Das Abtropfblech 80 und die Spritzdüse 85 können alternativ oder kumulativ eingesetzt 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
85: Spritzdüse
86: Schmiermittelstrahl

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 einer Schmierstelle des Getriebes (2) und/oder von Lagerstellen in einem Gehäuse (9) des Nockenwellenverstellers (1) über ein Schmiermittel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) des Nockenwellenverstellers (1) und/oder des Getriebes (2) mindestens eine Öffnung (77, 78) aufweist, durch die das Schmiermittel in das Innere des Getriebes (2) hindurchtritt, wo dieses die Schmierstelle oder Lagerstelle (Lagerelement 14, 17; Lagerung 19; Schmierstelle 23, 24) schmiert.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Öffnung (77, 78) hindurchtretende Schmiermittel als Schmiermittelnebel ausgebildet ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Öffnung (77, 78) hindurchtretende Schmiermittel als Schmiermittelstrahl (86) ausgebildet ist, der aus einer Spritzdüse (85) gefördert wird.
Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder der Schmiermittelstrahl (86) mit einer Geschwindigkeit auf eine unmittelbar benachbart zu der Öffnung (77) angeordnete Fläche eines Bauelements auftrifft, wodurch ein oder der Schmiermittelnebel erzeugt wird.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Gehäuses (9) ein Abtropfelement (Abtropfblech 80) angeordnet ist, an dem ein außerhalb des Gehäuses (9) angeordneter Schmiermittelnebel Schmiermitteltropfen bildet, wobei das Abtropfelement (Abtropfblech 80) derart angeordnet ist, dass die Tropfen durch die Öffnung (77) hindurchtreten.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (9) ein Abtropfblech angeordnet ist, von dem Schmiermittel in Tropfen abtropft, wobei das Abtropfblech derart angeordnet ist, dass die Tropfen zu der Schmierstelle oder Lagerstelle (Lagerelement 14, 17; Lagerung 19; Schmierstelle 23, 24) gelangen.
Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schmierstelle oder Lagerstelle (Lagerelement 14, 17; Lagerung 19; Schmierstelle 23, 24) mit Notlaufeigenschaften ausgestattet ist.
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 einer Schmierstelle des Getriebes (2) und/oder von Lagerstellen in einem Gehäuse (9) des Nockenwellenverstellers (1) über ein Schmiermittel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Gehäuse (9) des Nockenwellenverstellers eine Spritzdüse angeordnet ist, die Schmiermittel zu der Schmierstelle oder Lagerstelle (Lagerelement 14, 17; Lagerung 19; Schmierstelle 23, 24) spritzt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel von der Spritzdüse auf ein rotierendes Bauelement gespritzt wird, von dem das Schmiermittel zu der Schmierstelle oder Lagerstelle (Lagerelement 14, 17; Lagerung 19; Schmierstelle 23, 24) geschleudert wird.
Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2) als Taumelscheibengetriebe ausgebildet ist.