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Title:
CAMSHAFT ADJUSTING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/196974
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a camshaft adjusting device (1) with a dry belt, a central valve (4) arranged within a camshaft adjuster (2), and an actuator (5) acting on the central valve (4), wherein an oil-tight wet space (7) is formed by the camshaft adjuster (2) and the actuator (5) or a component (6) supporting the actuator (5), and the oil present in the wet space can be evacuated by means of an oil path (8). A portion of this oil path (8) extends axially through the output element (9) of the camshaft adjuster (2), and this oil path (8) can pass the end-side contact face (10) between output element (9) and camshaft (3), opening out into an axial bore (11) of the camshaft (3) which is distanced radially from the axis of rotation (12) of the camshaft adjusting device (1), this axial bore (11) running beneath an oil feed connection (14) formed on the outer surface (13) of the camshaft (3) for feeding oil to the central valve (4).

Inventors:
BAYRAKDAR ALI (DE)
Application Number:
PCT/DE2019/100203
Publication Date:
October 17, 2019
Filing Date:
March 07, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F01L1/344; F01L1/02; F01L1/053
Foreign References:
DE102016106241A12016-10-13
DE102015113615A12016-03-03
DE102013223112A12014-06-05
DE102013212935A12015-01-08
DE102012214963A12014-02-27
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. 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) einwirken- den 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 radi- al 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.

2. Nockenwellenverstellvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ölzufuhranschluss (14) als umlaufende Nut (15) an der Außen- mantelfläche (13) der Nockenwelle (3) ausgebildet ist, welche das Öl über zu- mindest eine Radialbohrung (16) in eine konzentrische Bohrung (17) der No- ckenwelle (3) führen kann, um dem Zentralventil (4) zugeführt zu werden.

3. Nockenwellenverstellvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölzufuhranschluss (14) einem Wälzlager (18) der No- ckenwelle (3) benachbart ist.

4. Nockenwellenverstellvorrichtung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Nockenwelle (3) lagerndes Wälzlager (18) von dem Ölpfad (8) nicht beströmt wird.

5. Nockenwellenverstellvorrichtung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ölzufuhranschluss (14) und dem Wälzlager (18) eine Dichtung (19) angeordnet ist.

6. Nockenwellenverstellvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölpfad (8) in den die Nockenwelle (3) tragenden Zylinderkopf (20) mündet.

Description:
Bezeichnung der Erfindung

Nockenwellenverstellvorrichtung

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellvorrichtung.

Hintergrund der Erfindung

Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzei- ten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbel- welle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer ma ximalen 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 Antriebs- strang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nocken- welle 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 einzel- ner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Ab- triebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebselement gegenüber dem Ab- triebselement 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 ei- ner Außenverzahnung auf. Der Rotor ist als Abtriebselement meist mit der Nocken- welle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement beinhaltet den Stator und das Antriebsrad. Der Stator und das Antriebsrad werden drehfest miteinander verbun- den 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 Axialkolbenver- steller. 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 No- ckenwellenversteller, 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, Rotationse- nergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden, um eine Verstellung einzu- leiten. 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 No- ckenwelle befestigt und zu dieser weitestgehend koaxial angeordnet ist.

Die DE°10°2013°212°935°A1 zeigt eine Nockenwellenverstellvorrichtung eines tro- ckenen 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 Aktua- torseite kann sich Betriebsöl oder Leckageöl sammeln, welches aus dem Ölraum ab- geführt 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 Nockenwel- lenversteller, einem innerhalb des Nockenwellenverstellers angeordneten Zentralven- til, und einem auf das Zentralventil einwirkenden Aktuator, wobei vom Nockenwellen- versteller und dem Aktuator, oder einem den Aktuator tragenden Bauteil, ein öldichter Nassraum ausgebildet ist, das in dem Nassraum vorhandene Öl mittels eines Ölpfa- des evakuierbar ist, wobei sich ein Abschnitt dieses Ölpfades axial durch das Abtrieb- selement des Nockenwellenverstellers hindurch erstreckt, erfindungsgemäß dadurch, dass dieser Ölpfad die stirnseitige Anlagefläche zwischen Abtriebselement und No- ckenwelle passieren kann, in dem dieser in eine axiale Bohrung der Nockenwelle einmündet, welche radial von der Drehachse der Nockenwellenverstellvorrichtung be- abstandet ist, wobei diese axiale Bohrung einen an der Außenmantelfläche der No- ckenwelle ausgebildeten Ölzufuhranschluss zum Zuführen von Öl zum Zentralventil, unterläuft.

Hierdurch wird erreicht, dass das Abführen des Öls aus der Nockenwellenverstellvor- richtung 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 er- höht werden, da die Anreicherung mit Luft weiter reduziert worden ist. Auch wird ein Staudruck vermieden und der Nassraum kann insbesondere bei niedrigen Temperatu- ren 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) zueinan- der 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 eva- kuiert.

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 Schmier- mittel 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 tempera- turabhängigen Viskosität, und auch eine durch Temperatur bedingte Spalthöhenände- rung verursachte Dichtwirkung verringern oder begünstigen.

In einer besonders bevorzugten Ausbildung mündet der Ölpfad in den die Nockenwel- le tragenden Zylinderkopf. So kann das durch den Ölpfad abgeführte Öl dem Ölreser- voir (Tank) zurückgeführt werden und steht den zur schmierenden Komponenten er- neut zur Verfügung.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine höhere Qualität des zurückgeführ- ten beziehungsweise des aus der Nockenwellenverstellvorrichtung abgeführten Öls erreicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrich- tung°1.

Die erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung 1 beinhaltet die Komponen- ten Nockenwellenversteller 2, die Nockenwelle 3, das Zentralventil 4 und den als Zentralmagneten ausgebildeten Aktuator 5, der das Zentralventil 4 steuert, welches wiederum den Nockenwellenversteller 2 steuert. Alle vorgenannten Bauteile werden mittelbar oder unmittelbar von dem Zylinderkopf 20 getragen. Beispielsweise ist der Aktuator 5 von einem Bauteil 6 getragen, welches mit dem Zylinderkopf 20 verbunden ist. Zwischen dem Aktuator 5, dem Bauteil 6 und dem Nockenwellenversteller 2 ist ein Nassraum 7 ausgebildet, welcher mit einer Dichtung 21 gegenüber dem trockenen Riemenraum 22 fluiddicht abgedichtet ist.

Der Nockenwellenversteller 2 mit dem Abtriebselement 9 ist lediglich schemenhaft dargestellt. Von einer detaillierten Darstellung des Aktuators 5 wurde Abstand ge- nommen, da dieser aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Der Nassraum 7 fängt das aus der Stirnseite des Zentralventils 4 austretende Öl auf, wo es zum Beispiel den hydraulischen Arbeitskammer wieder zugeführt und/oder ge- mäß der Pfeildarstellung zu einem Tank T abgeführt werden kann.

Das von einer Druckmittelquelle P zugeführte Öl tritt zunächst über einen Ölzufuhran- schluss 14 der Nockenwelle 3 in die Nockenwellenverstellvorrichtung 1 ein. Mittels ei- ner von der Nockenwelle 3 ausgebildeten, an der Außenmantelfläche 13 der Nocken- welle 3 angeordneten, umlaufenden Nut 15 kann das Öl am Umfang der Nockenwelle 3 verteilt werden und zu den Radialbohrungen 16 der Nockenwelle 3 gelangen. Über diese Radialbohrungen 16 gelangt das Öl in Richtung der Drehachse 12 in eine zur Nockenwelle 3 konzentrische Bohrung 17, in die teilweise das Zentralventil 4 hinein- ragt. Das zugeführte Öl trifft in der Bohrung 17 stirnseitig auf das Zentralventil 4 und wird von diesem je nach Betriebszustand an die hydraulischen Arbeitskammern des Nockenwellenverstellers 2 verteilt. Das aus den hydraulischen Arbeitskammern abzu- führende Öl tritt aus der aktuatorseitigen Stirnseite des Zentralventils 4 aus und in den Nassraum 7 ein, wo es gesammelt werden kann.

Zur Evakuierung des Nassraumes 7 ist ein Ölpfad 8 vorgesehen, welcher sich auf der gesamten axialen Länge des Nockenwellenverstellers 2 durch diesen hindurch er- streckt und auf die Anlagefläche 10, zwischen Nockenwellenversteller 2 und Nocken- welle 3, trifft. Dort mündet der Ölpfad 8 in eine axiale Bohrung 11 der Nockenwelle 3. Diese unterläuft eine nockenwellenseitige Dichtung 23 des Nockenwellenverstellers 2, welche den trockenen Riemenraum 22 gegenüber einem zur Dichtung 23 benachbart angeordneten Wälzlager 18 abdichtet. Das Wälzlager 18 lagert die Nockenwelle 3 im Zylinderkopf 20. Im weiteren Verlauf der axialen Bohrung 11 unterläuft diese zunächst das Wälzlager 18 selbst und anschließend den als Nut 15 ausgebildeten Ölzufuhran- schluss 14. Zwischen dem Wälzlager 18 und dem Ölzufuhranschluss 14 ist eine Dich- tung 19 angeordnet, welche den Ölzufuhranschluss 14 zum Wälzlager 18 abdichtet. Die Dichtung 19 kann mehrfach vorhanden sein und die Nut 15 flankieren, damit kein Öl aus dem Ölzufuhranschluss 14 an der Außenmantelfläche 13 der Nockenwelle 3 entlang fließt und benachbarte Bauteile benetzt. Die axiale Bohrung 11 ist parallel und beabstandet zur Drehachse 12 angeordnet, weist jedoch einen geringeren radialen Abstand zur Drehachse 12 auf als die umlaufende Nut 15. Somit kreuzen sich die Vo- lumenströme„von P“ und„zu T“ in der Nockenwelle 3 in windschiefer Weise ohne miteinander direkt zu kommunizieren. Damit kann das abzuführende Öl sehr direkt in den Zylinderkopf 20 abgeleitet werden, ohne beispielweise das Wälzlager 18 zu durchströmen oder durch weitere Bohrungen im Zylinderkopf 20 umgelenkt zu wer- den.

Liste der Bezugszahlen

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