Nockenwellenversteller

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

Es sind Nockenwellenversteller bekannt, die zum Verstellen der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine zur Beeinflussung der Steuerzeiten dienen. Eine Stellbewegung des Nockenwellenverstellers erfolgt dabei nach Maßgabe eines elektrischen Stellaggregates, welches eine Eingangsbewegung eines als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebes definiert. Eine zweite Eingangsbewegung wird von einer Riemenscheibe bereitgestellt, welche über einen Riemen mit einer drehfest mit der Kurbelwelle verbundenen Riemenscheibe in Antriebsverbindung steht. Das Verstellgetriebe ist außerhalb eines Zylinderkopfes angeordnet und sowohl gegenüber der Umgebung abgedichtet als auch gegenüber dem Zylinderkopf abgedichtet, so dass in dem Verstellgetriebe eine Lebensdauerschmierung angeordnet werden kann.

Aus der DE 689 04 842 T2 ist ein Nockenwellentrieb zum Verstellen und Fixieren der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbei- welle einer Brennkraftmaschine mittels eines Nockenwellenverstellers bekannt. Der Nockenwellenversteller weist ein Gehäuse auf, welches auf seiner Mantelfläche eine Riemenscheibe trägt. Das Gehäuse des Nockenwellenverstellers ist durch einen Stirndeckel auf der einer Nockenwelle gegenüberliegenden

Stirnseite hermetisch und luftdicht abgeschlossen. Eine Betätigung des No- ckenwellenverstellers erfolgt hierbei über ein druckbeaufschlagtes Arbeitsfluid, welches über eine Motor-Ölpumpe aus einer Ölwanne bereitgestellt wird und neben einer Steuerung der Stellbewegung des Nockenwellenverstellers Schmiereigenschaften übernimmt.

Aus der DE 102 48 355 A1 ist ein Nockenwellenversteller bekannt, welcher ein als Dreiwellengetriebe ausgebildetes Verstellgetriebe mit einem Doppelexzenter aufweist. Der Nockenwellentrieb weist in diesem Fall als Zugmittel eine Zahnkette auf. Der Nockenwellenversteller ist in einen Zylinderkopf integriert. Auch ein Stellantrieb ist unter Abdichtung in den Zylinderkopf integriert. Relativ zueinander bewegte Kontaktflächen von Bauteilen des Nockenwellenverstellers und Wälzlager werden über in dem Zylinderkopf vorhandenes Schmiermittel geschmiert. Ebenfalls der Nockenwellenversteller entsprechend der DE 100 38 354 C2, welcher ein Taumelscheibengetriebe beinhaltet, ist über eine Zahnkette angetrieben und in einen Zylinderkopf integriert, so dass eine Schmierung über eine im Zylinderkopf vorhandenes Schmiermittel erfolgt.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hinsichtlich der Schmierbedingungen, einer Anordnung desselben im Bereich des Zylinderkopfes und hinsichtlich der möglichen Zugmittel zur Verbindung mit der Kurbelwelle verbesserten Nockenwellenversteller vorzuschlagen.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.

Demgemäß wird der Nockenwellenversteller über ein elektrisches Stellaggregat angesteuert. Derartige elektrische Stellaggregate lassen sich auf einfache Weise und effizient in elektrische Steuerkonzepte integrieren, wobei verbesser-

te und vielfältigere Steuerungs- oder Regelungskonzepte als für einen druckmittelbetätigten Nockenwellenversteller entsprechend der DE 689 04 842 T2 möglich sind. Weiterhin erfordert ein elektrisches Stellaggregat keine Kanäle und Druckmitteleinrichtungen zur Führung und Umsetzung des unter Druck stehenden Druckmittels.

Entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Maßnahme ist das Verstellgetriebe an den Motorölschmierkreislauf angebunden. Demgemäß kann der Motorölschmierkreislauf auf multifunktionale Weise verwendet werden. Abwei- chend zu der nicht vorveröffentlichten Anmeldung der Anmelderin ist demgemäß das Gehäuse des Verstellgetriebes nicht "vollständig dicht" ausgebildet und mit einer Lebensdauerschmierung versehen, sondern vielmehr zirkuliert in dem Verstellgetriebe ein Motorschmiermittel, so dass für einen ständigen Austausch gesorgt ist. Infolge einer wiederholten oder ständigen Umwälzung des Schmiermittels altert das Schmiermittel in dem Verstellgetriebe weniger schnell. Gleichzeitig kann das Schmiermittel in dem Verstellgetriebe erfindungsgemäß über die üblichen Schmiermittelwechselintervalle für den Motorölschmierkreislauf gewechselt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass über die Zirkulation des Schmiermittels mit dem Motorschmierkreislauf eine Wärmekopp- lung zwischen Motor sowie Verstellgetriebe erfolgt. Dieses kann vorteilhaft bei einem Betrieb eines der genannten Bauelemente bei Extrembedingungen sein, beispielsweise bei einem Kaltstart, bei dem das Schmiermittel in dem Verstellgetriebe mit einer Erwärmung des Motors mit erwärmt wird. Gleichzeitig kann ein verbesserter Wärmeabtransport aus dem Verstellgetriebe bewerkstelligt werden.

Eine Anbindung des Verstellgetriebes an den Motorschmierkreislauf kann über Übertrittsquerschnitte vom Zylinderkopf erfolgen, durch welche ein Nebel oder ein Schmiermittelstrom, beispielsweise infolge eines Schleuderns des Schmier- mittels durch bewegte Teile der Brennkraftmaschine oder veranlasst durch eine geeignete Fördereinrichtung, übertritt. Weitere Ursachen für einen Austausch des Schmiermittels zwischen Verstellgetriebe und Brennkraftmaschine kann ein Druckgefälle sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Fördereinrichtung exis-

beispielsweise in einer verringerten Schwingungsanregung bestehen. Im Zylinderkopf ergibt sich durch die erfindungsgemäße Gestaltung freier Bauraum, welcher zu einer Verkleinerung des Zylinderkopfes genutzt werden kann oder in den weitere Bauteile integriert werden können.

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung ist besonderes Augenmerk den aus dem Gehäuse austretenden rotierenden Bauteilen wie beispielsweise eine Stellwelle zwischen Verstellgetriebe und elektrischem Stellaggregat gerichtet. Derartige aus dem Gehäuse austretende rotierende Bauteile können beispielsweise über einen Radialwellendichtring abgedichtet sein. Radialwel- lendichtringe werden in hohen Stückzahlen produziert und können als Standardbauteile eingesetzt werden, wobei eine Auslegung hinsichtlich Lebensdauer und der Dichtwirkung gemäß hinreichend untersuchter Verfahren erfolgen kann. Alternativ kann ein O-Ring eingesetzt werden, welcher kostengüns- tig zu beziehen ist und einen geringen Einbaubedarf hat. Weiterhin möglich ist ein Einsatz einer Verbunddichtung, welche beispielsweise zusammengesetzt ist aus einem elastischen Element wie einem Formring, welcher eine Anpresskraft der Dichtung an die relativ zueinander bewegten Bauteile gewährleistet, sowie ein Gleitelement, welches auf eine möglichst reibungsarme Kontaktges- taltung hinwirkt. Ebenfalls möglich ist der Einsatz einer berührungslosen Dichtung, mittels welcher eine Reduzierung der infolge Reibung auftretenden Verlustleistung möglich ist. Denkbar ist hierbei beispielsweise ein Einsatz einer Spaltdichtung, einer Labyrinthdichtung oder eines Schleuderrings. Alternativ oder zusätzlich kann eine Lippendichtung eingesetzt werden. Entsprechend einem besonderen Vorschlag ist das Dichtelement multifunktional ausgebildet, insbesondere als abgedichtetes Lager, welches somit einerseits zur Abstützung des rotierenden Bauteils dient und andererseits die Dichtfunktion erfüllt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist dem Dichtelement nach innen ein Druckveränderungselement vorgelagert. Dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Wirkung von radialen Wellendichtungen auf einer radialen Vorspannung derselben basiert. Diese Vorspannung wird über eine radiale "Verpressung" des Dichtelements mit den zugeordneten

Bauteilen bei der Montage aufgebaut. Im Betrieb kann sich die Verpressung und damit die Dichtwirkung durch einen im Bereich der Dichtung vorherrschenden fluidischen Druck bzw. eine Druckdifferenz auf beiden Seiten des Dichtelements verändern. Je nach wirksamer Fläche wird beispielsweise eine Dicht- lippe oder eine Dichtfläche durch einen radial und/oder axial wirkenden Öldruck zusammengedrückt, wodurch abhängig vom Druck des Fluids die Dichtwirkung, aber auch die Reibung ansteigt. Dieses hat Einflüsse auf die Leistungsbilanz, beispielsweise beim Verstellen, sowie den Verschleiß des Dichtelements. Erfindungsgemäß kann der vorgenannte Druckeinfluss einerseits verwendet werden, indem eine druckabhängige Dichtwirkung gezielt eingesetzt wird in Betriebsbereichen, in welchen erwartungsgemäß eine erhöhte Dichtwirkung erforderlich ist. In diesen Betriebsbereichen bewirkt das Druckveränderungselement eine Beeinflussung der Druck- und Strömungsverhältnisse des Fluids, so dass eine zusätzliche Dichtwirkung erzielt werden kann. Alternativ kann das Druckveränderungselement einer Erhöhung der Dichtwirkung und damit der Reibung infolge eines ansteigenden Öldruckes in besonderen Betriebsbereichen entgegenwirken, so dass die Dichtwirkung und damit auch die Reibung ungefähr konstant ist. Als Druckveränderungselement kann ein beliebiges Element eingesetzt werden, welches insbesondere die Geschwindigkeit des Fluids und/oder den Druck des Fluids im Bereich des Dichtelements beein- flusst. Hierbei kann es sich um eine statische Beeinflussung der Druckverhältnisse oder eine dynamische Beeinflussung handeln, beispielsweise Drosselquerschnitte, Schleuderelemente, ein Spalt, eine Spaltdichtung, eine Schleuderdichtung oder eine Labyrinthdichtung.

Vorzugsweise ist entsprechend der Erfindung das Dichtelement zwischen das Gehäuse und einen Zylinderkopf zwischengeschaltet. Hierdurch wird eine dichte Verbindung zwischen Gehäuse und Zylinderkopf geschaffen, durch welche ein Austritt des Schmiermittels aus dem Gehäuse und dem Zylinderkopf ver- mieden wird. Vorzugsweise können radial innenliegend von der Verbindungsstelle zwischen Gehäuse und Zylinderkopf mit dem Dichtelement weitere Kontaktstellen zwischen Gehäuse und Zylinderkopf gegeben sein, beispielsweise ein Durchtritt der Nockenwelle durch den Zylinderkopf in das Gehäuse des

Verstellgetriebes, an welche verringerte Dichtanforderungen zu stellen sind, da das Gehäuse über das Dichtelement ohnehin abgedichtet ist. Beispielsweise kann über derartige Kontaktstellen (auch) ein Austausch des Schmiermittels erfolgen.

Entsprechend einer Weiterbildung des Nockenwellenverstellers ist ein Dichtelement zwischen das Gehäuse und eine Antriebswelle des Stellaggregates zwischengeschaltet. Dies bedeutet, dass eine Kupplung zwischen der Antriebswelle und mit dieser rotierenden Bauteilen des Verstellgetriebes inner- halb des Verstellgetriebes erfolgt, so dass eine Kupplung zwischen der Antriebswelle des Stellaggregates und weiteren Bauteilen ebenfalls durch das Dichtelement und das Gehäuse geschützt ist.

Alternativ kann ein Dichtelement zwischen dem Gehäuse und einer mit einer Antriebswelle des Stel Aggregates gekuppelten Verstellwelle zwischengeschaltet sein. In diesem Fall ist die Kupplung außerhalb des Gehäuses angeordnet, was insbesondere eine vereinfachte Demontage und Montage des Stellaggregates von dem Verstellgetriebe ermöglicht, ohne dass das Gehäuse des Verstellgetriebes geöffnet werden muss.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers weist das rotierende Bauteil im Bereich des Dichtelements eine Querschnittsverjüngung auf. Durch eine Reduzierung des Durchmessers des rotierenden Bauteils im Bereich des Dichtelements kann der Hebelarm einer von dem Dichtelement auf das rotierende Bauteil ausgeübten Reibkraft reduziert werden, wodurch sich das Reibmoment infolge des Dichtelements verringert. Gleichzeitig können infolge der nur lokalen Verjüngung des rotierenden Bauteils im Bereich des Dichtelements für weitere Funktionsflächen abseits der Verjüngung größere Durchmesser genutzt werden. Beispielsweise kann eine derartige Ausgestal- tung im Bereich des Kupplungselementes zwischen Antriebswelle und Verstellwelle eingesetzt werden. Zur Übertragung des Antriebsmomentes über die Kupplung sind insbesondere vergrößerte Wirkdurchmesser vorzusehen, welche einerseits eine Integration der Kupplung oder eines Wellenendes in das

andere Wellenende ermöglichen und andererseits eine gute Übertragung des Antriebsmomentes auch über eine lange Lebensdauer gewährleisten. Infolge der Querschnittsverjüngung kann beidseitig, unter Umständen unmittelbar benachbart zu der vorgenannten Kupplung, die erfindungsgemäße Reibungsre- duzierung herbeigeführt werden.

Für einen weiteren Nockenwellenversteller ist mindestens ein Dichtelement über einen Faltenbalg an ein benachbartes Bauteil angebunden. Hierbei kann der Faltenbalg zwei nicht relativ zueinander bewegte Bauteile oder zwei bei einer Montage und/oder im Betrieb gegeneinander bewegte Bauteile miteinander verbinden, wobei der Faltenbalg große Ausgleichsbewegungen ohne Beeinträchtigung der Dichtwirkung ermöglicht. Ebenfalls kann ein Dichtelement über einen Faltenbalg an ein benachbartes Bauteil angebunden sein, wodurch sich der Ausgleich von Relativbewegungen durch das Dichtelement verbessert. Beispielsweise kann es sich hier auch um ein Dichtelement für eine Abdichtung von relativ zueinander bewegten Bauteilen handeln.

Vorzugsweise ist ein Dichtelement zwischen das Gehäuse und ein Gehäuse eines Stellaggregates zwischengeschaltet. Demgemäß bilden die beiden vor- genannten Gehäuse ein nach außen geschlossenes Gehäuse, innerhalb dessen auch die Verbindungsstelle zwischen Stellaggregat, Antriebswelle und Stellwelle angeordnet ist.

Weiterhin schlägt die Erfindung vor, ein Druckausgleichselement vorzusehen, über welche eine Einstellung des Druckes in dem abgedichteten Gehäuse möglich ist. Ein derartiges Druckausgleichselement lässt vorzugsweise einen Austausch von Luft für einen Druckausgleich zu, welcher einseitig, also nur nach außen oder nur nach innen, erfolgen kann oder aber beidseitig, wobei das Druckausgleichselement gleichzeitig an einem Ort angeordnet ist oder derart gestaltet ist, dass ein Austritt von Schmiermittel über das Druckausgleichselement zumindest weitgehend verhindert ist.

Für den Fall, dass eine Anpresskraft, beispielsweise infolge einer Verschrau- bung o. ä., zwischen einzelnen, nicht relativ zueinander bewegten Bauteilen nicht ausreicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Abdichtung zwischen diesen Bauteilen mit Verwendung eines zwischengeschalteten O- Rings, eines Formrings, einer Verklebung, einer Dichtpaste, einer Bördelung, eines beidseitig gummierten Einlegekörpers (beidseitig gummiertes Blech), einen Faltenbalg oder eine Verschweißung erfolgt. Die vorgenannten Abdichtungen können hierbei lösbar oder unlösbar sein.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Figur 1 einen ersten schematischen Aufbau eines Nockenwellenverstel- lers;

Figur 2 einen zweiten schematischen Aufbau eines Nockenwellenverstel- lers;

Figur 3 eine beispielhafte Ausgestaltung eines Nockenwellenverstellers, hier als hochuntersetzendes Verstellgetriebe mit einer Taumelscheibe;

Figur 4 ein Detail eines Nockenwellenverstellers mit Dichtelement im Verbindungsbereich zwischen Stellaggregat und Verstellgetriebe mit innerhalb des Gehäuses angeordneter Kupplung;

Figur 5 ein Detail eines weiteren Nockenwellenverstellers mit Dichtelement im Verbindungsbereich zwischen Stellaggregat und Ver-

Stellgetriebe mit radial innenliegend von einem Dichtelement und außerhalb des Gehäuses angeordneter Kupplung;

Figur 6 ein Detail eines weiteren Nockenwellenverstellers mit Dichtele- ment im Verbindungsbereich zwischen Stellaggregat und Verstellgetriebe mit axial dem Gehäuse vorgelagerter Kupplung;

Figur 7 ein Detail eines weiteren Nockenwellenverstellers mit Dichtelement zwischen einem Gehäuse des Verstellgetriebes und einem Gehäuse eines Stellaggregates;

Figur 8 ein Detail eines weiteren Nockenwellenverstellers mit Dichtelement im Verbindungsbereich zwischen Stellaggregat und Verstellgetriebe mit einem Faltenbalg zwischen Gehäuse und Tau- melscheibe;

Figur 9 ein Detail eines weiteren Nockenwellenverstellers mit Dichtelement im Verbindungsbereich zwischen Verstellgetriebe und Zylinderkopf mit einem Dichtelement zwischen Gehäuse und Zylinder- köpf;

Figur 10 ein Detail eines weiteren Nockenwellenverstellers im Verbindungsbereich zwischen Verstellgetriebe und Zylinderkopf mit einem Dichtelement zwischen Gehäuse und Abtriebskegelrad sowie einem Dichtelement zwischen Zylinderkopf und Nockenwelle;

Figur 11 ein Detail eines weiteren Nockenwellenverstellers im Verbindungsbereich zwischen Verstellgetriebe und Zylinderkopf mit einem Dichtelement zwischen Gehäuse und Nockenwelle und ei- nem weiteren Dichtelement zwischen Nockenwelle und Zylinderkopf;

Figur 12 ein als Verbunddichtung ausgebildetes Dichtelement;

Figur 13 ein als Lippendichtung ausgebildetes Dichtelement;

Figur 14 ein Dichtelement zwischen relativ nicht oder nur geringfügig zu- einander bewegten Bauteilen;

Figur 15 ein als Radialwellendichtring ausgebildetes Dichtelement mit vorgelagertem Spalt;

Figur 16 ein als Radialwellendichtring ausgebildetes Dichtelement mit vorgelagerter Schleuderdichtung;

Figur 17 ein als Radialwellendichtring ausgebildetes Dichtelement mit vorgelagerter Labyrinthdichtung und

Figur 18 ein Detail eines Nockenwellenverstellers mit mehreren als Spaltdichtung ausgebildeten Dichtelementen.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

In den Figuren sind korrespondierende Bauteile in unter Umständen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Weiterhin ist in den Figuren durchgängig ein Verstellgetriebe auf Basis einer Taumelscheibe dargestellt, obwohl ein beliebiger Verstellmechanismus, bspw. mit mit der zu verstellenden Welle mitdrehendem Verstellmechanismus, insbesondere ein hochübersetzendes Dreiwellengetriebe, und ein beliebiger Verstellantrieb, insbesondere ein Elektromotor, vorzugsweise entsprechend den Druckschriften DE 100 38 354 A1 , DE 102 05 034, EP 1 043 482 B1 , eingesetzt werden kann. Alternativ kann ein hochübersetzender Mechanismus, ins- besondere ein Umlaufrädergetriebe, ein Mehrgelenkgetriebe eingesetzt werden oder Verstellantriebe, bei welchen für beide Richtungen oder richtungsabhängig Bremsen wirken, insbesondere mechanische, elektrische, hydraulische oder Wirbelstrombremsen, Federn oder andere Eηergiespeicher, wie dies vor-

zugsweise in den Druckschriften DE 102 24 446 A1 , WO 03-098010, US 2003- 0226534 oder DE 103 17 607 der Fall ist.

Als Verstellgetriebe kommen insbesondere Taumelscheibengetriebe, Exzen- tergetriebe, Planetengetriebe, Wellgetriebe, Kurvenscheibengetriebe, Mehrgelenk- bzw. Koppelgetriebe oder Kombinationen von den einzelnen Bauformen bei mehrstufiger Ausführung in Betracht. Eine Anbindung eines Verstellmechanismus in Form eines Stellaggregates an die von dem Stellaggregat bewegten Bauteile kann nach dem Stand der Technik durch einen Kraftschluss (auch in Kombination mit einem Formschluss) mittels einer Zentralschraube, einer oder mehrerer Flanschschrauben, eines Zentrierzapfens mit der Spannmutter oder mittels zentrischer Gewindezapfen bzw. einer derartigen Gewindebohrung am Verstellmechanismus erfolgen. Weitere Befestigungsmöglichkeiten sind aus einschlägigen Anmeldungen der Anmelderin bekannt.

Gemäß Figur 1 besitzt ein Nockenwellenversteller 1 ein Verstellgetriebe 2, welches als Dreiwellengetriebe mit einem Ausgangsorgan, hier eine Nockenwelle 3, und einem Eingangsorgan, hier eine Riemenscheibe 4, sowie einem weiteren Eingangsorgan, hier eine Antriebswelle 5, die von einem Stellaggre- gat 6 angetrieben ist, oder eine Stellwelle 7, aufweist.

Gemäß Figur 2 sind die Antriebswelle 5 und die Stellwelle 7 über eine Kupplung 8 miteinander verbunden, so dass in ausgewählten Betriebsbereichen ein Rotor 9 des Stellaggregates 6 von dem Verstellgetriebe 2 entkoppelt werden kann.

Gemäß dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das Stellaggregat 6 einen gegenüber einem Gehäuse 10 angeordneten Stator 11, in welchem der Rotor 9 elektrisch bewegt werden kann. Das Gehäuse 10 kann ge- genüber einem Zylinderkopf 12 oder einem anderen, der Brennkraftmaschine zugeordneten Bauteil abgestützt sein. Das Gehäuse 10 ist mit einem Deckel 13 unter Abdichtung verschlossen. Die Antriebswelle 5 tritt in Richtung des Verstellgetriebes 2 aus dem Gehäuse 10 durch den Deckel 13 hindurch, wobei der

Deckel eine mit der Antriebswelle 5 fluchtende Bohrung aufweist, in welcher ein Lagerelement 14 sowie ein Dichtelement 15 zwischen Deckel 13 und Antriebswelle 5 angeordnet sind. Das Dichtelement 15 ist auf einer dem Verstellgetriebe 2 zugewandten Seite des Lagerelements 14 angeordnet und damit dem Lagerelement 14 in Richtung der Umgebung vorgelagert. Das Dichtelement 15 dichtet vorzugsweise einseitig nach innen ab. Alternativ zu der Ausführungsform mit dem Dichtelement 15 kann auf dieses verzichtet werden, wenn das Lagerelement 14 mit einer Deckscheibe versehen ist, welche den Austritt von Schmiermittel in die Umgebung verhindert.

Das Verstellgetriebe 2 weist ein Gehäuse 16 auf, welches gemäß Figur 3 zweiteilig mit einem Dichtelement 17 im Verbindungsbereich der beiden Teile ausgebildet ist. Das Gehäuse 16 trägt radial außenliegend die Riemenscheibe 4. Im Bereich der dem Stellaggregat 6 zugewandten Stirnfläche besitzt das Gehäuse 16 eine Bohrung, durch welche die Antriebswelle 5 unter Zwischenschaltung eines Dichtelements 18 hindurchtritt. Im Inneren des Gehäuses 16 ist die Antriebswelle 5 über eine Kupplung 19 mit der Stellwelle 7 gekoppelt. Die Stellwelle 7 besitzt eine äußere Mantelfläche, welche nicht konzentrisch zu einer zentralen Längsachse X-X ausgebildet ist und in an sich bekannter Wei- se unter Zwischenschaltung eines Lagerelements 20 eine Taumelscheibe 21 trägt. Die Taumelscheibe 21 steht in einem Umfangsbereich in Antriebsverbindung mit einem Antriebskegelrad 22 des Gehäuses 16 sowie in einem anderen Umfangsbereich auf der dem Zylinderkopf zugewandten Seite in Antriebsverbindung mit einem Abtriebskegelrad 23, welches drehfest mit der Nockenwelle 3 verbunden ist. Die Stellwelle 7 weist auf der der Nockenwelle zugewandten Seite eine Bohrung auf, in welcher ein Lagerelement 24 angeordnet ist, das sich radial innenliegend an einem axialen Fortsatz des Abtriebskegelrades 23 abstützt. Das Abtriebskegelrad 23 ist über eine Schraube 25 mit der Nockenwelle 3 verschraubt. Der Zylinderkopf 12 besitzt einen Ringkanal 26, der mit Kanälen 27 der Nockenwelle 3 kommuniziert und über den ein Schmiermittel des Stellaggregates vom Zylinderkopf 12 in das Gehäuse 16 des Verstellgetriebes 2 übertreten kann.

Das Gehäuse weist einen axial in Richtung des Zylinderkopfes 12 vorstehenden Wellenbund 28 auf, welcher radial außenliegend mit einem Dichtelement 29 in Wirkverbindung steht, welches sich außenliegend an einer geeigneten Bohrung des Zylinderkopfes 12 abstützt. Das Dichtelement 29 dichtet das Ge- häuse insbesondere nach außen einseitig ab.

Figur 4 zeigt im Detail Abdichtungen im Bereich des Stellaggregates 6. Das Verstellgetriebe 2 besitzt hier ein Dichtelement 18, welches als Dichtring in das Gehäuse 16 eingepresst ist, wobei eine Dichtlippe auf der Antriebswelle 5 läuft. Das Reibmoment des Dichtelements 18 führt zu einer geringfügigen Verlustleistung des Verstellmechanismus. Eine einfache Montage der Antriebswelle 5 mit dem Verstellgetriebe 2 ist dann ermöglicht, wenn die Kupplung 19 einen Außendurchmesser besitzt, welcher ungefähr dem Innendurchmesser des Dichtelements 18 entspricht oder kleiner ist. Der das Dichtelement 18 tragende Bereich des Gehäuses muss für das Dichtelement angepasst sein, insbesondere einen Bund oder Absatz 30 gemäß Figur 4 aufweisen. Hierbei sollte bei einer Auswahl des Dichtelements 18 sowie dessen Anbindung an das Gehäuse 16 darauf geachtet werden, dass ein Radialschlag der Nockenwelle 3 sowie der Riemenscheibe 4 aufgenommen werden muss, wofür eine verhältnismäßig lange Toleranzkette gegeben ist. Ein derartiger Radialschlag kann vorzugsweise durch ein Einschwimmen des elektrischen Stellaggregates 6 während der Montage desselben reduziert werden.

Gegenüber der nachfolgend unter Figur 5 beschriebenen Ausführungsform zeichnet sich die Lösung gemäß Fig. 4 dadurch aus, dass die Kontaktflächen zwischen Dichtelement 18 und Stellwelle 7 einen geringen Radius besitzen, so dass sich im Bereich des Dichtelementes geringe Umfangsgeschwindigkeiten und ein kleines Reibmoment ergeben.

Abweichend zu der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform kann bei Einsatz eines Riemens als Zugmittel mit einer Riemenscheibe 4 und Einsatz eines spritzwassergeschützten Riemenkastens das Dichtelement 15 entfallen, wodurch zusätzliche Verlustleistung eingespart werden kann. Für Ausführungs-

formen des Verstellgetriebes, bei denen eine Rotation der Antriebswelle lediglich zur Verstellung erforderlich ist, nicht jedoch für ein Fixieren des Verstellgetriebes 2 für einen vorgegebenen Verstellwinkel, tritt eine schnelle Relativbewegung mit einer Beanspruchung des Dichtelements 18 und zusätzlichem Reibmoment nur beim Verstellen des Verstellgetriebes 2 auf.

Gemäß dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 19 ungefähr in der Ebene des Dichtelements 18 angeordnet. Die Stellwelle besitzt hier einen größeren Durchmesser als die Kupplung 19 und nimmt in einer Boh- rung radial innenliegend die Kupplung 19 bzw. die Antriebswelle 5 auf. Im Bereich der Mantelfläche der Stellwelle 7 wirkt diese mit dem Dichtelement 18 zusammen, welches wiederum gegenüber einer Bohrung des Gehäuses 16 abgestützt ist. Insbesondere abweichend zu den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen muss für das in Figur 5 dargestellte Ausfüh- rungsbeispiel die Kupplungsnabe in der Stellwelle 7, zumindest nach einer Montage der Kupplung 19, dicht ausgebildet sein, beispielsweise durch ein dauerelastisches Kupplungselement oder eine geeignete geschlossene Stirnwandung. Derartige Maßnahmen können dann entfallen, wenn durch eine entsprechende Auslegung und Abdichtung der angrenzenden Teile der Raum innerhalb der Stellwelle schmiermittelfrei ausgeführt ist, beispielsweise mit einer Verwendung öldichter Lager und Lagersitze oder einer Dichtscheibe unter dem Kopf der Schraube 25. Infolge der vergrößerten Durchmesser im Bereich der Kontaktfläche der Stellwelle 7 mit dem Dichtelement 18 ergeben sich vergrößerte Umfangsgeschwindigkeiten. Diese können durch eine geeignete Ver- jüngung des Durchmessers der Stellwelle 7 im Bereich des Kontaktes mit dem Dichtelement 18 verringert werden. Auch in diesem Fall sollte das Dichtelement 18 vorzugsweise einen Radialschlag der Nockenwelle 3 und des Gehäuses 16 bzw. der Riemenscheibe 4 aufnehmen, welcher über eine verhältnismäßig lange Toleranzkette übertragen wird. Gegenüber dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich ein vereinfacht gestaltetes Getriebegehäuse, welches auch einen geringen axialen Bauraum erfordert.

Alternativ kann vorgesehen sein, den Boden der Stellwelle 7 als Verschlussstopfen oder als Verschlussschraube mit integrierter Kupplung auszuführen, wobei die Abdichtung des Verschlusses mittels eines O-Rings erfolgen kann.

Auch für das in Figur 6 dargestellte Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 18 zwischen die Stellwelle 7 und das Gehäuse 16 zwischengeschaltet. Allerdings besitzt die Stellwelle 7 einen axialen Fortsatz 31 in Richtung des Stellaggregates 6, welcher einen verringerten Durchmesser aufweist. Im Bereich dieses verringerten Durchmessers ist das Dichtelement 18 angeordnet, welches in dem Gehäuse 16 abgestützt ist. In einem aus dem Gehäuse 16 auskragenden Endbereich besitzt der Fortsatz 31 eine Kupplungsnabe 32 mit gegenüber dem Kontaktbereich mit dem Dichtelement 18 vergrößertem Außendurchmesser. Die Kupplungsnabe 32 besitzt eine innere Ausnehmung, innerhalb welcher die Kupplung 19 und die Antriebswelle 5 zur antriebsfesten Verbindung angeord- net sind. Hierbei ist die Kupplungsnabe 32 und damit die Kupplung 8 frei gestaltbar, wobei auch bei einer Montage des Stellaggregates 6 keine Beschädigung des Dichtelementes 18 erfolgen kann. Für das in Figur 6 dargestellte Ausführungsbeispiel ist aus Montagegründen die Stellwelle 7 zweistückig mit einem separaten Fortsatz 31 ausgebildet, der in einer zentrischen Bohrung des anderen Teils der Stellwelle 7 angeordnet ist unter Herstellung einer antriebsfesten Verbindung zwischen den beiden genannten Teilen.

Für das in Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt das Gehäuse 16 einen verlängerten axialen Fortsatz 33, der sich in Richtung des Stellaggrega- tes 6 über die Stellwelle 7 und die Kupplung 8 hinaus erstreckt und radial innenliegend das Dichtelement 18 trägt, welches in diesem Fall mit einer Mantelfläche eines Wellenbundes des Deckels 13 zusammenwirkt. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Mantelfläche 34 des Gehäuses 13 einen möglichst geringen Durchmesser aufweist zur Vermeidung großer Umfangsgeschwindigkeiten. In dem hier vorliegenden Fall tritt eine ständige Relativbewegung zwischen dem Gehäuse 16 und dem Deckel 13 auf, welche der Drehzahl der Nockenwelle 3 entspricht. Für den Fall einer Schmierung des Verstellgetriebes 2 ist vorzugsweise das Dichtelement 15 vorzusehen, welches für den Fall einer Fettschmie-

rung entfallen kann. Bei entsprechender Auslegung kann für das Dichtelement 18 ein vergleichbares oder das gleiche Dichtelement eingesetzt werden wie für das Dichtelement 29. Hierdurch können die Herstellungskosten und die Bauteilvielzahl verringert werden.

Für das in Figur 8 dargestellte Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 18 vollständig entfallen. Vielmehr erfolgt in diesem Fall eine Abdichtung einerseits durch einen Faltenbalg, welcher das Antriebskegelrad 22 unter Gewährleistung von geringfügigen Relativbewegungen bzw. Verdrehungen mit der Taumel- Scheibe 21 dicht verbindet. Eine hohlzylinderförmige Kontaktfläche des Faltenbalges 35 liegt hierbei an einer äußeren Mantelfläche eines Fortsatzes der Taumelscheibe 21 an, während eine radial außenliegende hohlzylinderförmige Mantelfläche an einer äußeren Mantelfläche eines Fortsatzes des Antriebskegelrades 22 anliegt. Weiterhin ist in diesem Fall das Lagerelement 24 für die Taumelscheibe 21 öldicht ausgebildet, einschließlich der zugeordneten Lagersitze. Bei derartigen öldichten Lagerelementen handelt es sich um Standardbauteile, welche verhältnismäßig kostengünstig bezogen werden können und im Betrieb zuverlässig sind. Die Dichtungen in den Lagern müssen nahezu keinen Radialschlag ausgleichen. Weiterhin hat eine derartige Ausgestaltung Vorteile hinsichtlich der durch die Abdichtung entstehenden Gleitkontakte, da hier zusätzlich zu den Dichtungen in den Lagern, welche reibungsoptimiert sind, kein zusätzlicher Gleitkontakt existiert.

Die Figuren 9 bis 12 zeigen eine Abdichtung zwischen dem Verstellgetriebe 2 und dem Zylinderkopf 12. Gemäß Figur 9 ist das Dichtelement 29, welches als Dichtring ausgebildet ist, in eine geeignete außenliegende Sacklochbohrung des Zylinderkopfes 12 eingesetzt. Das Dichtelement 29 läuft auf einem axial in Richtung des Zylinderkopfes 12 aus dem Gehäuse 16 hervortretenden Fortsatz 36 mit zylinderförmiger Mantelfläche, damit ein Druckaufbau in dem Verstellge- triebe 2, insbesondere durch Lecköl vor dem Dichtelement 29, vermieden wird, was zu einer Erhöhung der Vorspannung des Dichtelements 29, erhöhtem Verschleiß und erhöhter Verlustleistung führen könnte. Im Zylinderkopf 12 ist ein

Druckausgleichselement 54 in Form einer Druckentlastungsbohrung vorgesehen.

Gemäß Figur 10 ist ein Dichtelement 37 radial innenliegend von einem Fortsatz 36 des Gehäuses 16 angeordnet, welches radial innenliegend mit einem zylinderförmigen Fortsatz des Abtriebskegelrades 23 in Wirkverbindung steht. Ein weiteres Dichtelement 38 ist in einer geeigneten Sacklochbohrung des Zylinderkopfes 12 angeordnet und steht radial innenliegend mit der Nockenwelle 3 in Wirkverbindung. Für diese Ausgestaltungsform ergibt sich eine kurze ToIe- ranzkette für beide Dichtelemente 37, 38. Es besteht weiterhin keine Gefahr für Beschädigungen der Dichtelemente 37, 38 bei einer Montage des Stellaggregates 6. Darüber hinaus ergeben sich geringe Umfangsgeschwindigkeiten für die Wirkflächen der Dichtelemente 37, 38. Für das Dichtelement 37 ergeben sich lediglich Umfangsgeschwindigkeiten für eine Verstellbewegung, während das Dichtelement 37 ohne Stellbewegung bei Antrieb über die Riemenscheibe 4 keinen Relativbewegungen ausgesetzt ist.

Gemäß dem in Figur 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei ansonsten Figur 10 entsprechender Ausgestaltung und Anordnung des Dichtelements 38 das Dichtelement 37 zwischen dem Fortsatz 36 des Gehäuses 16 und der Nockenwelle 3 angeordnet. Insbesondere besitzt die Nockenwelle in dem in das Verstellgetriebe 2 hineinragenden Endbereich einen Absatz 39, auf dessen Umfangsf lache das Dichtelement 37 wirkt.

Bei den dargestellten Dichtelementen 15, 17, 18, 29, 37, 38 kann es sich um beliebige Dichtelemente handeln, insbesondere einen O-Ring, eine Verbunddichtung, die zusammengesetzt ist aus einem elastischen

Formring, wie einem O-Ring, und einem verschleißfesten reibungsarmen Kontaktring, beispielsweise aus Teflon, welcher für ein verbessertes

Verschleißverhalten, geringere Reibleistung zuständig ist, einen Radialwellendichtring,

eine berührungslose Dichtung, wie eine Spalt-, Labyrinth-Dichtung oder ein Schleuderring sowie eine Lippendichtung.

Für die vorgenannten Dichtelemente ist unter Umständen eine axiale Sicherung notwendig, welche über mindestens einen geeigneten Absatz eines das Dichtelement haltenden benachbarten Bauteils und/oder ein gegenüber diesem Bauteil abgestütztes Sicherungselement oder ein Einpressen des Dichtelements erfolgt.

Figur 12 zeigt ein Dichtelement, welches als Verbunddichtung 40 ausgebildet ist. Die Verbunddichtung 40 weist radial innenliegend einen Teflonring 41 sowie radial außenliegend einen O-Ring 42 auf. Der Teflonring steht in Kontakt mit dem relativbewegten Bauteil, insbesondere Antriebswelle 5, Stellwelle 7, Getriebegehäuse 16, Zylinderkopf 12 oder Nockenwelle 3, während der O-Ring in dem anderen Bauteil unter Vorspannung ortsfest angeordnet ist, insbesondere in dem Gehäuse 10, dem Gehäuse 16, dem Zylinderkopf 12. Die Vorspannung des O-Rings 42 beeinflusst die Anpresskraft des Teflonrings an das Bauteil, wodurch die Dichtwirkung erzielt wird. Der Teflonring 41 besitzt gute Laufeigenschaften bei geringem Verschleiß und möglichst geringer Reibung. Der Querschnitt des O-Rings 42 ist vorzugsweise größer als der des Teflonrings 41.

Gemäß Figur 13 kann für die Dichtelemente eine Lippendichtung 43 eingesetzt werden, welche radial vorgespannt ist und radial innenliegend einen vorzugsweise balligen Kontaktbereich aufweist.

Gemäß Figur 14 sind für ein Dichtelement zur Abdichtung von zwei relativ nicht zueinander bewegten Bauteilen, hier Teile des Gehäuses 16, je nach dem, ob die Verbindung zwischen den Bauteilen lösbar oder unlösbar sein soll, folgende Dichtkonzepte denkbar: die Bauteile können stoffschlüssig miteinander verbunden sein, insbesondere öldicht miteinander verschweißt sein oder gelötet sein. Weiterhin können die Bauteile miteinander verklebt sein oder zwischen

den Bauteilen kann eine Dichtpaste angeordnet sein. Ebenfalls ist eine Verbindung mittels Bördeln möglich, bei der beispielsweise ein Dichtring eingebördelt wird. Alternativ oder zusätzlich ist der Einsatz eines O-Rings, eines Formrings oder eines beidseitig gummierten Einlegebleches möglich.

Figuren 15 bis 17 zeigen unterschiedliche Druckveränderungselemente 44: gemäß Figur 15 ist einem Radialwellendichtring 45 eine Spaltdichtung mit einem Spalt 46 vorgeschaltet, dessen Höhe sehr viel kleiner ist als der Durchmesser des in dem Radialwellendichtring 45 geführten Bauteils.

Gemäß Figur 16 ist das Druckveränderungselement 44 als Schleuderdichtung ausgebildet mit einer dreiecksförmigen Außenkontur 47, welche in einer Nut 48 mit entsprechend der Dreieckskontur 47 abgeschrägten seitlichen Wandungen unter Ausbildung eines Spaltes 49 angeordnet ist.

Gemäß Figur 17 ist das Druckveränderungselement 44 als eine dem Radialwellendichtring 45 vorgelagerte Labyrinthdichtung 50 ausgebildet.

Figur 18 zeigt Spaltdichtungen 51 , 52, 53, welche als Druckveränderungsele- ment 44 oder als vollständige Abdichtung dienen können. Spaltdichtung 51 ist durch einen radialen Spalt zwischen einer Stirnfläche des Absatzes 30 und einer Stirnfläche der Stellwelle 7 gebildet. Spaltdichtung 52 wird mit einem Spalt zwischen einer zylinderförmigen Innenfläche des Gehäuses und einer zylinderförmigen äußeren Mantelfläche der Stellwelle 7 gebildet. Spaltdichtung 53 wird mit einem Radialspalt zwischen einer Stirnfläche des Abtriebskegelrades 23 und einer zugeordneten innenliegenden Stirnfläche des Gehäuses 16 gebildet.

Bezugszeichenliste

1 Nockenwellenversteller

2 Verstellgetriebe

3 Nockenwelle

4 Riemenscheibe

5 Antriebswelle

6 Stellaggregat

7 Stellwelle

8 Kupplung

9 Rotor

10 Gehäuse Stellaggregat

11 Stator

12 Zylinderkopf

13 Deckel Stellaggregat

14 Lagerelement

15 Dichtelement

16 Gehäuse Verstellgetriebe

17 Dichtelement

18 Dichtelement

19 Kupplung

20 Lagerelement

21 Taumelscheibe

22 Antriebskegelrad

23 Abtriebskegelrad

24 Lagerelement

25 Schraube

26 Ringkanal

27 Kanäle

28 Wellenbund

29 Dichtelement

30 Absatz

31 Fortsatz

32 Kupplungsnabe

33 Fortsatz

34 Mantelfläche

35 Faltenbalg

36 Fortsatz

37 Dichtelement

38 Dichtelement

39 Absatz

40 Verbunddichtung

41 Teflon ring

42 O-Ring

43 Lippendichtung

44 Druckveränderungselement

45 Radialwellendichtring

46 Spalt

47 Außenkontur

48 Nut

49 Spalt

50 Labyrinthdichtung

51 Spaltdichtung

52 Spaltdichtung

53 Spaltdichtung

54 Druckausgleichselement