EP1963628B1 - Camshaft adjuster - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a camshaft adjuster for an internal combustion engine in which lubrication takes place via a lubricant stream, in particular according to the preamble of claim 1, 12, 17, 18 or 20.
- the adjustment energy can take the form of a provision by a drive and / or a braking power and by utilizing power losses of the shaft system (eg friction) and / or inertias and / or centrifugal forces.
- a braking preferably in the adjustment "late” can also be done with full utilization or shared use of the friction of the camshaft.
- a camshaft adjuster may be equipped with or without a mechanical limitation of the adjustment range.
- a transmission in a camshaft phaser find one or more stages three-shaft gearbox and / or multi-joint or coupling gear use, for example in the form of a swash plate gear, eccentric, planetary gear, wave gear, cam gear, Mehrgelenk- or Koppfelgetriebe or combinations of the individual designs in one multi-level training.
- camshaft adjusters For an operation of the camshaft adjuster, a supply of a lubricant to lubrication points, in particular bearing points and / or rolling toothing, is required, wherein the lubricant lubrication and / or Cooling relative to each other moving components of the camshaft adjuster is used.
- camshaft adjusters have a lubricant circuit which can be coupled, for example, to the lubricant circuit of the internal combustion engine.
- a generic camshaft adjuster is in DE 102 22 475 A1 disclosed.
- JP 2001 107709 shows flow elements in the form of vertical holes.
- the present invention has for its object to propose a camshaft adjuster with an improved lubricant circuit.
- a flow channel of the camshaft adjuster can be manufactured without a diaphragm or throttle, for example with a large and / or constant diameter or annular channel.
- the flow channel can thus be provided with simple manufacturing processes and reliable.
- a flow element is used in these, which is formed separately from the flow channel limiting components.
- the flow element has such a contour that a diaphragm or a throttle is created.
- the contour of the diaphragm or throttle can thus be manufactured separately from the other components, wherein for the spatially limited flow element separate manufacturing processes and / or materials can be used.
- the flow element may preferably have passage openings for the diaphragm or throttles in the interior and / or limit an aperture or throttle on one side in the region of an inner or outer contour, while another limitation of the diaphragm or throttle may be ensured by a component delimiting the flow channel is.
- the invention is based on the finding that for flow channels with relatively large flow cross-sections with an increase in the temperature of the lubricant, the lubricant flow increases exponentially. In contrast, the influence of the temperature on the lubricant flow is reduced or almost eliminated with the use of a flow element in the form of a diaphragm or throttle with otherwise unchanged flow conditions.
- the flow element is arranged in the inlet region of the lubricant in the transmission and / or in the outlet region of the lubricant from the transmission, so that a throttling can be targeted in the region of interest. If throttling already takes place in the entry region of the lubricant, increased pressures due to throttling can be kept away from the transmission, whereby the sealing requirements in the transmission are not unnecessarily increased.
- the flow channel has an annular cross-section in the region in which the flow element is inserted.
- the annular cross-sections can not clog so easily due to the increased extent in the circumferential direction, as at most partial circumferential areas can enforce.
- the annular cross-section is formed for a flow channel between a lateral surface of a front screwed into the camshaft central screw and a camshaft-fixed inner surface, such as a hollow shaft or a transmission element, so that are used for the flow channel anyway existing components and limiting the flow channel surfaces by external and inner contours of the components can be formed with relatively large diameters,
- the flow element is pressed radially elastically and under radial pressure against a boundary of the flow channel, wherein such contact pressure can be radially inward and / or radially outboard.
- the throttles or orifices form regions that harbor the risk of a high degree of dirt or mud blockage.
- a filter element is arranged upstream of the flow element.
- the filter element can be arranged outwardly of the camshaft adjuster or in this.
- the filter element may be formed separately from the throttle or as an integral element of the flow element,
- the filter element also generates a throttle effect, so that a throttle and / or diaphragm dimensioned taking into account the throttling effect of the filter element must become.
- the aperture or throttle is created by a cross-sectional change transversely to the flow direction of the lubricant.
- a cross-sectional change transversely to the flow direction of the lubricant.
- annular flow cross-section this means that the radial extent of the circular ring is reduced in the region of the diaphragm or throttle.
- the diaphragm or throttle is created by a cross-sectional change in the circumferential direction to the flow direction of the lubricant.
- a cross-sectional change in the circumferential direction to the flow direction of the lubricant For example, for an annular cross-section through the flow element, a subdivision of the flow cross-section into individual circle segments, the total area of which is smaller than the original circular area of the flow cross section.
- the flow element can block individual peripheral regions of the annular flow channel.
- the invention proposes to switch a plurality of flow elements one behind the other or to switch in parallel.
- a series connection can be increased for a path of the lubricant, the area of influence of the flow.
- the lubricant flow to the lubrication points can be influenced in a targeted manner by identical or different flow elements in accordance with the respective requirements at the lubrication point, so that lubrication points can be supplied with an increased lubricant requirement with more lubricant and vice versa.
- the flow of the lubricant is influenced by a flow element whose flow characteristics are changeable during operation of the internal combustion engine.
- the flow element may be formed as an integral part of the flow channel or as a separate flow element, as has been previously described.
- a change in the flow element while influencing the flow properties can be carried out automatically, for example in the form of a thermocouple or in the form of mechanically self-adjusting solutions. Also possible is the use of an adjusting device for changing the flow element, which is acted upon by a suitable control or regulating device.
- the flow element is temporarily completely closed.
- a flow element can be completely closed, for example, for an engine stop.
- a repeated closure of the flow element during operation whereby pulsations of the lubricant are generated, the u. U. can increase a scoring lubricating and cooling effect and can increase the area covered by the lubricant area.
- the flow properties of the flow element can be changed in a motion-controlled manner by the rotation of the camshaft, of the camshaft adjuster or of the transmission. For example, a centrifugal force control of the flow characteristics of the flow element can take place with the rotation of the camshaft.
- the crossover cross section in the feed region between two bores of relatively moving components, for example the cylinder head and the camshaft, via which a lubricant passage is ensured, can be ensured only in selected relative positions, while for other relative positions of the crossover cross section is partially and / or completely closed so that the lubricant can only pass intermittently.
- Another solution to the problem underlying the invention utilizes an existing anyway between a central screw and a recess of the camshaft hollow cylindrical space in which a first portion of this gap forms a first flow channel, the manufacturing dimensions for the outer diameter of the central screw and the inner diameter of the recess determine the gap height of the annular flow channel.
- a hollow shaft is arranged, which forms a second flow channel radially outwardly and / or radially inwardly. Due to the dimensions of the hollow shaft, the second flow channel is provided with a smaller flow cross-section than the first flow channel.
- An additional throttle or orifice is created in that in the crossing cross section between the first flow channel and the second flow channel, a projection, for example, the central screw, the hollow shaft or the camshaft or an additional component, is present, which further reduces the second flow channel in this area and thus a Choke or aperture creates.
- a projection for example, the central screw, the hollow shaft or the camshaft or an additional component, is present, which further reduces the second flow channel in this area and thus a Choke or aperture creates.
- a radial recess in the camshaft is provided in the aforementioned space.
- a diaphragm is provided in that the crossover cross section from the first portion to the radial puncture is partially closed by an end face of the hollow shaft also arranged in the intermediate space.
- the aperture can be made possible without the need to produce small opening cross-sections through a hole of small diameter o. ⁇ .
- a multifunctional use of the puncture is given when the puncture has a radially outer dead space in which particles can be deposited as a result of a centrifugal action exerted on the lubricant.
- Another solution of the object underlying the invention is concerned with the passage of the lubricant from a cylinder head fixed component, such as a camshaft bearing, to the camshaft.
- the cylinder-cylinder-resistant component has at least one outlet opening, from which the lubricant enters at least one inlet opening of the camshaft.
- a throttle or diaphragm can be created in that the inlet opening of the camshaft and the outlet opening of the cylinder head fixed component are not aligned , So that the crossover cross section is given by the larger cross section of the inlet opening and the outlet opening, but that the inlet opening and the outlet opening are arranged offset from one another, so that the opening cross section of the aperture is given by the only partial overlap of the inlet opening and the outlet opening.
- Offset is, for example, an offset of the inlet opening and the outlet opening in the circumferential direction and / or an axial offset in the direction of the longitudinal axis of the camshaft.
- inlet opening or the outlet opening is formed as a partially or completely extending in the circumferential direction groove, while the other opening is formed as a bore.
- the measures according to the invention are preferably used for a camshaft adjuster in a swash-plate type of construction.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a camshaft adjuster 1, in which in a transmission 2, the movement of two input elements, here a drive wheel 3 and an adjustment 4 (also called wobble) to an output movement of an output element, here a rotatably connected to a cam shaft output shaft 5 or directly the camshaft 6, is superimposed.
- the drive wheel 3 is in driving connection with a crankshaft of the internal combustion engine, for example via a traction means such as a chain or a belt or a suitable toothing, wherein the drive wheel 3 may be formed as a chain or pulley.
- the adjusting shaft 4 is driven by an electric motor 7 or is in operative connection with a brake.
- the electric motor 7 is supported relative to the environment, for example the cylinder head 8 or another motor-fixed part.
- FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a camshaft adjuster 1 with a gear 2 swash plate type.
- a housing 9 is rotatable with connected to the drive wheel 3 and sealed in an axial end region via a sealing element 10 relative to the adjusting shaft 4. In the opposite axial end region, the housing 9 is sealed with respect to the cylinder head 8 with a sealing element 11.
- interior 36 protrudes an end portion of the camshaft 6 in.
- a coupling 12 with the adjusting shaft 4 eccentric shaft 13, a via a bearing element 14, for example, a roller bearing, mounted swash plate 15 and a hollow shaft 16, via a bearing element 17, for example, a roller bearing, inside in a central Recess of the eccentric shaft 13 is supported and a Abtriebskegelrad 18 carries arranged.
- the driven bevel gear 18 is supported via a bearing 19 relative to the housing 9. Inside, the housing 9 forms a drive bevel wheel 20.
- the swash plate 15 has on opposite end faces suitable teeth.
- the eccentric shaft 13 with bearing element 14 and swash plate rotates about a relative to a longitudinal axis 21-21 inclined axis, so that the swash plate on circumferentially offset portions with one hand with the drive bevel gear 20 and on the other hand with the driven bevel gear 18 meshes with between bevel gear and Abreteskegelrad an About - or reduction is given.
- the driven bevel gear 18 is rotatably connected to the camshaft 6.
- FIG. 3 shows a schematic lubricant circuit.
- the lubricant is conveyed from a reservoir 31, for example an oil pan or an oil tank, via a pump 32, for example an engine oil pump, through a filter 33, in particular an engine oil filter, to the feed recess 25 and the flow channel 26 of the camshaft 6.
- the lubricant leaves the camshaft adjuster 1 or the housing 9 thereof via an outlet opening 34 and is returned to the reservoir 31 again.
- the filter element 35 is preferably assigned to the camshaft adjuster 1 and, for example, arranged according to a branch of the lubricant circuit to further components to be lubricated and associated exclusively with the branch of the lubricant circuit, which serves to lubricate the camshaft adjuster.
- the filter 35 is arranged as close as possible to the installation location of the camshaft adjuster 1 or in the camshaft adjuster itself.
- the filter element 35 may serve to keep machining residues in flow channels upstream upstream of the filter element 35 from flow passages of the cylinder head and the camshaft.
- a diaphragm characteristic or a throttle effect of the filter element 35 can be used selectively in order to influence the flow conditions, in particular the pressure, the volume flow and the speed of the lubricant.
- the filter element 35 is preferably to be implemented in such a way that it can not clog or become clogged due to the flow conditions in the maximum assumed contamination with particles and dirt during the life of the camshaft adjuster.
- the arrangement in a riser and / or as a bypass filter is advantageous.
- lubricant is conveyed into an interior 36 of the housing 9, for example according to the embodiments described above, wherein in the interior 36, the lubricant comes into contact with the lubrication points.
- the inner space 36 is in lubricant communication with a dead space 37, which is arranged at a radially farthest point of the inner space 36.
- a connection of the dead space 37 to the interior 36 can be formed over a large area over crossing cross sections or via separate channels, via which an access of lubricant and an outlet of lubricant to and from the dead space 37 is possible.
- the dead space 37 as a circumferential Ring channel formed.
- a dead space 37 is, in particular, a space in which the lubricant moves or rests at low speeds, so that the dead space 37 is not arranged in an immediate, maximum flow zone of the lubricant.
- the lubricant is subjected to a centrifugal force due to the rotation of the housing 9, whereby heavy components and suspended particles are pressed in the lubricant to the outside and can deposit on a radially outer wall 38 and are not performed back to a lubrication point.
- annular dead space 37 is separated in the circumferential direction by intermediate walls, so that a plurality of individual chambers are formed in the circumferential direction, is avoided by the fact that in the dead space 37, the lubricant can move relative to the housing 9 in the circumferential direction.
- a deposition of dirt is thus analogous to a rotating centrifuge.
- Dead spaces according to dead space 37 may be arranged at any point in the transmission and in the region of the camshaft, which can be achieved that important functional surfaces, for example, in the immediate vicinity of the dead, not “silted” by centrifuged dirt in the transmission.
- the centrifugal action is enhanced by increasing the distance of the dead spaces from the longitudinal axis 21-21.
- the dead space has no additional outflow, so that centrifuged dirt particles are permanently deposited in the dead space 37.
- the dead space has at least one additional outlet opening 39, 40, wherein the outlet opening 39 is axially oriented and the outlet opening 40 is radially oriented.
- the lubricant with deposited dirt particles in the radial direction moves out of the outlet opening 40, wherein the promotion of the dirt particles is supported by the centrifugal action. Notwithstanding this, a promotion through the outlet opening 39 exclusively by the pressure difference in the dead space 37 on the one hand and in the vicinity of the camshaft adjuster 1 on the other.
- a dirt separation takes place in that the lubricant is guided in a flow channel labyrinthine or zigzag. Dirt deposition by such a labyrinthine dirt separator is due to the different inertia of the lubricant and interfering particles in the lubricant. In particular, for high flow rates, a strong deflection of the lubricant flow can cause the particles are not deflected, but deposit at the boundaries of the labyrinth. In the event that individual channels of the labyrinth are oriented in the radial direction, deposition in the labyrinth on radially outer surfaces due to the centrifugal action described above can take place in such channels as well as also in axial channels. An alternative or cumulative separation effect may occur when the lubricant is decelerated and accelerated, allowing the lighter lubricant to more readily accelerate while leaving debris behind.
- the centrifugal effect can be at least partially generated by the fact that the lubricant flow channels are oriented in a circular or spiral, so that solely by the movement of the lubricant through the curved flow channels can form a deposit on outer boundaries of the flow channels.
- FIG. 6 illustrated schematic lubricant circuit an input-side aperture 41 and an input-side throttle 42 and an output-side aperture 43 and an output-side throttle 44.
- the aperture 41, 43 and throttles 42, 44 form flow elements for influencing the flow conditions in the lubricant circuit.
- the aforementioned flow elements are associated with a parallel lubricant path, which acts exclusively on the camshaft adjuster 1.
- the flow elements are arranged close to or at least partially in the camshaft adjuster 1, the camshaft or a cylinder head in the region of a bearing for the camshaft.
- the filter element 35 is arranged in the flow direction upstream of the flow elements, so that the flow elements are not clogged by particles or added over time.
- a change of the flow element takes place, for example, such that the volume flow of the lubricant is kept at a constant value, regardless of a temperature of the lubricant. It is also possible that the volume flow is increased or decreased by influencing the flow element in operating areas in which a higher There is a need for lubricant or cooling or a lower such demand
- a supply of lubricant via a plurality of bores 45 of the camshaft 6, wherein the bores 45 are inclined relative to the longitudinal axis 21-21 and the radial orientation.
- the camshaft 6 has an end blind bore 46, which merges with a conical chamfer 47 into a thread for receiving the central screw 22.
- the holes 45 open into the chamfer 47.
- the holes 45 are fed by a supply groove of the cylinder head 8 with the lubricant.
- a radial circumferential recess 48 is introduced with rectangular in the longitudinal section shown geometry.
- a portion of the bore 48 and bore 46 to the groove 48 supplied lubricant passes through an axial bore 49 of the camshaft 6, which opens into the recess 48, and one with a certain overlap, but radially offset axial bore 50 of the housing 9 in the Interior of the transmission 2 to the lubrication points, for example to the bearing element 17, the bearing element 14, the rolling tooth connections of the swash plate 15 and / or the storage 19th
- the other part of the recess 48 supplied lubricant passes through a formed between the inner surface of the hollow shaft 16 and the outer surface of the central screw 22 flow channel 51 with annular cross section to at least one radial bore 52 to a lubrication point, for example, the bearing 17 or in the interior of the transmission 2.
- the recess 48 is formed with a radial extent, the beyond the bore 49, so that radially outwardly a circumferential annular dead space 37 is formed.
- Between the bores 49, 50 may be formed a transition region 53 in the form of a recess, a radial groove o. ⁇ ., To allow the passage between the radially offset holes 49, 50.
- non-aligned bores 49, 50 can be created for a partial overlap of the holes a kind of aperture with a small transition cross-section or aperture cross-section, although the holes 49, 50 can be made with relatively large diameters and thus coarse tools.
- FIG. 7 corresponding embodiment is for the in FIG. 8 illustrated embodiment, the extension of the hollow shaft 16 in the longitudinal direction extended such that the hollow shaft protrudes into the recess 48.
- a circumferential edge 54 which is formed by the inner circumferential surface of the bore 46 and a recess defining the transverse surface 55
- an edge 56 which is formed by the outer circumferential surface 57 of the hollow shaft 16 and an end face 58 of the hollow shaft 16 is a Aperture formed for a passage of the lubricant from the bore 46 to the recess 48th
- the camshaft 6 has according FIG. 9 no puncture 48.
- the holes 49, 50 and the transition region 53 are for the embodiment according to FIG. 9 not provided, so that the lubricant from the bore 46 is completely supplied to the flow channel 51.
- a flow element 59 is arranged, which is at a striped over the central screw 22 ring, for example, plastic or an elastomer can act.
- the flow element 59 has an approximately T-shaped half longitudinal section, wherein the transverse leg of the T under elastic contact radially inwardly on the lateral surface of the central screw 22 abuts, while the vertical leg of the T extends radially outward and the end face of this leg forms an annular gap 60 with the bore 46, whereby a diaphragm is provided.
- the flow element 59 may, for example, be clamped radially outward against the bore 46, in which case an annular gap 60 is formed between the inner surface of the flow element and the central screw. Also, a positive reception of the flow element 59, for example in a suitable groove of the camshaft or the central screw, is conceivable. Any configuration of the contour of the flow element 59 in the region of the annular gap 60 for influencing the flow conditions is possible, for example with stepwise transitions or continuous transitions.
- the hollow shaft 16 in the region of the flow channel 51 has a radial, circumferential recess 61 which is limited on the chamfer 47 side facing by a radially inwardly facing, circumferential radial projection 62.
- an annular gap 63 is formed, which constitutes a diaphragm.
- the recess 61 forms a dead space 37 radially on the outside, since both the annular gap 63 and the flow channel 51 open radially inward from the dead space 37 into the recess 61.
- the camshaft 6 is supplied with lubricant from a lubricant gallery of the cylinder head 8.
- the transmission of the lubricant from the engine-fixed cylinder head 8 on the rotating camshaft 6 is usually carried out by means of known rotary transformer.
- This is usually an annular groove 64 of the outer surface of the camshaft 6.
- the annular groove 64 is surrounded by a corresponding cylindrical surface 65 of the cylinder head 8, to which an axially aligned with the annular groove 64 tap hole 66 leads from the lubricant gallery.
- the tap hole 66 may be the lateral surface 65, as in FIG. 11 represented, break through radially or break them, for example, tangentially.
- a rotary transformer can be arranged in a radial bearing for the camshaft 6 or on a separate shoulder. In the latter, however, because of the usually larger radial gap often sealing rings 67, 68, for example, a steel, cast iron, plastic sealing ring required. In an arrangement of the rotary transformer in a radial bearing of the camshaft 6, it should be noted that the bearing width is reduced by the width of the annular groove.
- annular grooves can be executed in the form of a cylinder head, for example in the bearing, the bearing bridge or an inserted bearing bush. In the camshaft then no annular grooves 64 are required.
- the tap hole 66 and the annular groove 64 are arranged offset from one another in the axial direction, whereby a kind choke is already created upon passage of the lubricant from the tap hole 66 to the annular groove 64, the opening cross section is smaller, the greater the offset in the axial Direction between tap hole 66 and ring groove 64 is.
- a throttle effect can be achieved here also for a relatively large diameter of the tap hole 66 and a large width of the annular groove 64, so that no dirt-sensitive and production-sensitive small holes or grooves must be created.
- the lubricant is supplied via a cyclic lubricant supply.
- a cyclic lubricant supply eliminates the annular groove 64, so that a lubricant connection between the tap hole 66 and the holes 69 is given only for such rotational positions of the camshaft 6, for which the holes 66, 69 with each other aligned or have an overlap.
- the cylinder head 8 or the lateral surface of the camshaft 6 may have a groove running over part of its circumference in the transition region between the tap hole 66 and the bore 69, so that passage from the tap hole 66 to the bore 69 is possible as long as possible these holes 66, 69 are interconnected by the groove.
- the transfer of the lubricant can be made variable via the design of the width profile of the groove.
- a volume flow and mass flow of the lubricant can be specified constructively and cyclically.
- a pulsating lubricant flow can be effected, which results in pressure fluctuations, which can be used for example for a better mixing and wetting of the lubrication points with the lubricant.
- the risk of blockages for example, of diaphragms or chokes, be reduced.
- a check valve can be arranged in the lubricant circuit, in particular in the region of the cylinder head 8, in the region of the camshaft and / or in the transmission.
- FIG. 12 shows an embodiment in which the transmission 2 lubricant via a radial blind hole 70, an axial, opening into the blind hole 70 end blind hole 71 of the camshaft and a tap hole 72 of the housing 9 is supplied.
- a simplification of the assembly results when in the transition region between the holes 71 of the camshaft and the bores 72 of the housing 9, a circumferential annular groove 73 is provided, whereby the holes 71, 72 need not be coaxially aligned with each other during assembly.
- FIG. 13 shows an embodiment which essentially according to the embodiment according to FIG. 9 corresponds, but no flow element 59 is provided.
- FIG. 14 shows an embodiment in which the annular groove 64 via an opposite the longitudinal axis 21-21 and the transverse axis inclined bore 74 is directly connected to the annular channel 73.
- FIG. 16 has an annular channel between the hollow shaft 16 and central screw 22 has a ring width in the range of 0.2 to 1 mm.
- the radial connection bores between this flow channel and the interior of the transmission preferably have a diameter between 0.5 and 3 mm. Further influencing or throttling or diaphragms can take place by specification of the axial and / or radial gaps 76, which can be predetermined in terms of design and form flow cross sections or diaphragms or throttles for the lubricant.
- the outer circumferential surface of the housing 9 has recesses or windows 77, which may be distributed uniformly or non-uniformly in the circumferential direction, cf. FIG. 17 ,
- FIG. 18 shows further possibilities for the arrangement of recesses or openings 78 in the region of an end face of the camshaft adjuster 1, a transmission of the lubricant via the camshaft can be omitted if a lubricant through the openings 78, 77 is supplied to the transmission 2.
- the lubricant can be conveyed through the openings 77, 78 via a lubricant syringe.
- a lubricant syringe may be arranged on the cylinder head or on a chain case.
- a lubricant syringe may simply be a lubricant bore from which a fine jet of lubricant exits and which impinges on a point outside the transmission or within the transmission, for example through the openings 77, 78.
- a point may lie as close as possible to the axis of rotation in the interior of the transmission. Due to the centrifugal force acting on the lubricant in the rotating system, the lubricant is distributed outwards to the lubrication points, for example to a bearing and / or to the toothing.
- the lubricant can be sprayed directly onto a toothing or other lubricant sites. It is also conceivable that the spraying with lubricant is combined with the lubricant supply to other engine components, for example a chain or a tensioner. It is also conceivable that a point or an area outside of the transmission 2m is sprayed with the lubricant. Lubrication is then ensured by the rebounding or reflected lubricant or a lubricant mist generated thereby,
- a supply of lubricant can take place via the lubricant mist which is present in any case in a chain case and can penetrate through the openings 77, 78 into the camshaft adjuster.
- a drip tray 80 is provided, on which the lubricant mist condenses and drips.
- special drip lubricant nozzles which are targeted in the direction of the openings 77, 78,
- an oil dripping from an oil-lubricated traction means can furthermore be used which passes through an opening in the housing.
- the traction means u.
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Description
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, in dem eine Schmierung über einen Schmiermittelstrom erfolgt, insbesondere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 12, 17, 18 oder 20.The invention relates to a camshaft adjuster for an internal combustion engine in which lubrication takes place via a lubricant stream, in particular according to the preamble of
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 ReglerausgangsgröfSe 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 z00 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
- A. phase adjuster with an actuator, so a functional unit which engages in the mass flow or energy flow, which is for example formed hydraulically, electrically or mechanically, and rotates with gear elements of the camshaft adjuster.
- B. phase adjuster with a separate actuator, ie a functional unit in which from the ReglerausgangsgröfSe required for the control of the actuator control variable is formed, and a separate actuator. Here are the following types:
- a. Phase adjuster with a co-rotating actuator and a co-rotating actuator, such as a high-ratio gearbox whose adjusting shaft can be advanced by a co-rotating hydraulic motor or centrifugal motor and can be reset by means of a spring.
- b. Phase adjuster with a co-rotating actuator and a stationary motor-fixed actuator, such as an electric motor or an electric or mechanical brake, sa
DE z00 38 354 A1DE 102 05 034 A1 EP 1 043 482 B1 - c. Phase adjuster with a directional combination of the solutions according to a. and b., For example, a motor-mounted brake, in which a part of the braking power is used, for example, for adjusting to early to tension a spring, which allows the return adjustment after switching off the brake, sa
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 Nockenwellenversteller 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.For systems according to B. a. to B. c are actuator and actuator connected to each other by means of an adjusting shaft. The connection can be switchable or non-switchable, detachable or non-detachable, free of play or with play and soft or stiff. Regardless of the design, the adjustment energy can take the form of a provision by a drive and / or a braking power and by utilizing power losses of the shaft system (eg friction) and / or inertias and / or centrifugal forces. A braking, preferably in the adjustment "late" can also be done with full utilization or shared use of the friction of the camshaft. A camshaft adjuster may be equipped with or without a mechanical limitation of the adjustment range. As a transmission in a camshaft phaser find one or more stages three-shaft gearbox and / or multi-joint or coupling gear use, for example in the form of a swash plate gear, eccentric, planetary gear, wave gear, cam gear, Mehrgelenk- or Koppfelgetriebe or combinations of the individual designs in one multi-level training.
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.For an operation of the camshaft adjuster, a supply of a lubricant to lubrication points, in particular bearing points and / or rolling toothing, is required, wherein the lubricant lubrication and / or Cooling relative to each other moving components of the camshaft adjuster is used. To this end, camshaft adjusters have a lubricant circuit which can be coupled, for example, to the lubricant circuit of the internal combustion engine.
Ein gattungsgemäßer Nockenwellenversteller ist in
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenversteller mit einem verbesserten Schmiermittelkreislauf vorzuschlagen.The present invention has for its object to propose a camshaft adjuster with an improved lubricant circuit.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention the object is achieved by the features of
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass für bekannte Nockenwellenversteller die Durchsatzmenge des Schmiermittels in dem Nockenwellenversteller durch die Leitungsquerschnitte, das Fördervolumen einer Pumpe im jeweiligen Betriebszustand, die Umgebungstemperatur und die gerade verwendete Sorte des Schmiermittels und den Grad der Verschmutzung bestimmt wird, Die gewählten Strömungsquerschnitte, insbesondere im Bereich des Zulaufes und des Ablaufes werden durch fertigungstechnische Belange bestimmt. Im Betrieb der Nockenwellenversteller hat die Anmelderin festgestellt, dass ein Getriebe eines Nockenwellenverstellers unter Umständen mit einem Schmiermittel nahezu "überschwemmt" wird, insbesondere
- bei hohen Schmiermitteldrücken, sofern dieses von dem Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine bereitgestellt wird, und
- bei einer geringen Viskosität des Schmiermittels, beispielsweise bei hohen Drehzahlen unter hoher Temperatur.
- at high lubricant pressures, if this is provided by the lubricant circuit of the internal combustion engine, and
- at a low viscosity of the lubricant, for example at high Speeds under high temperature.
Hierdurch geht übermäßig viel Energie in dem Nockenwellenversteller infolge einer zu leistenden Panscharbeit verloren. Das Schmiermittel wird unter Umständen stark verschäumt. Weiterhin kann infolge des großen Durchsatzes des Schmiermittels durch den Nockenwellenversteller der Schmiermitteldruck der Brennkraftmaschine absinken, was eine verschlechterte Schmierung anderer Pfade des Schmiermittelkreislaufes zur Folge haben kann. Weiterhin kann sich ein schlechterer Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine infolge hoher hydraulischer Verlustleistung ergeben, wodurch sich ein erhöhter Kraftstoffverbrauch ergeben kann.As a result, excess energy is lost in the camshaft adjuster due to a panscharbeit to be performed. The lubricant may be heavily foamed. Furthermore, due to the large flow rate of the lubricant through the camshaft adjuster, the lubricant pressure of the internal combustion engine may drop, which may result in deteriorated lubrication of other paths of the lubricant circuit. Furthermore, a poorer overall efficiency of the internal combustion engine may result due to high hydraulic power loss, which may result in increased fuel consumption.
Die nicht vorveröffentlichte Anmeldung der Anmelderin mit dem Titel "
Andererseits zeigt sich im Betrieb eines Nockenwellenverstellers, dass in einem Schmiermittel des Motors enthaltene Verbrennungs- und Verschmutzungsrückstände zu temporären oder bleibenden Funktionsstörungen im Verstellmechanismus führen können. Es kann zu einem Verschlammen oder Verschmutzen eines Getriebes des Nockenwellenverstellers kommen. Infolge der Verschmutzungen kann sich ein erhöhter Verschleiß ergeben sowie eine erhöhte Verlustleistung infolge der Schmutzpartikel in den Funktionsflächen bei einer Verstellung des Nockenwellenverstellers.On the other hand, shows in the operation of a camshaft adjuster that contained in a lubricant of the engine combustion and pollution residues can lead to temporary or permanent malfunction in the adjustment. It may cause a sludge or fouling of a transmission of the camshaft adjuster. As a result of contamination can result in increased wear and increased power loss due to the dirt particles in the functional surfaces at an adjustment of the camshaft adjuster.
Zieht man in Erwägung, eine Blende oder eine Drossel durch eine gezielte Gestaltung der Querschnitte von Strömungskanälen in dem Nockenwellenversteller bereitzustellen, so erfordert dies eine aufwendige Fertigung der Querschnitte im Bereich der Drosseln oder Blenden. Ist beispielsweise eine Blende mit einem geringen Öffnungsquerschnitt bereitzustellen, so erfordert dies einen Durchmessersprung auf einen geringen Durchmesser im Bereich der Blende, der durch einen Bohrer mit einem geringen Durchmesser hergestellt werden kann, was nur unter erhöhten Fertigungsanforderungen und der Gefahr eines Bruchs des Bohrers bei rauen Einsatzbedingungen möglich ist.If one considers to provide a diaphragm or a throttle by a targeted design of the cross sections of flow channels in the camshaft adjuster, this requires a complicated production of the cross sections in the area of the throttles or orifices. For example, if a panel with To provide a small opening cross-section, this requires a diameter jump to a small diameter in the region of the aperture, which can be produced by a drill with a small diameter, which is possible only under increased manufacturing requirements and the risk of breakage of the drill in harsh operating conditions.
Derart komplizierte Fertigungsmöglichkeiten für eine Blende oder eine Drossel werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass zunächst ein Strömungskanal des Nockenwellenverstellers ohne eine Blende oder Drossel gefertigt werden kann, beispielsweise mit einem großen und/oder konstanten Durchmesser oder Ringkanal. Der Strömungskanal kann damit mit einfachen Fertigungsverfahren und prozesssicher bereitgestellt werden. Nach der Fertigung des Strömungskanals wird in diesen ein Strömungselement eingesetzt, welches separat von den den Strömungskanal begrenzenden Bauelementen ausgebildet ist. Das Strömungselement besitzt eine derartige Kontur, dass eine Blende oder eine Drossel geschaffen ist. Die Kontur der Blende oder Drossel kann damit separat von den übrigen Bauelementen gefertigt werden, wobei für das räumlich begrenzte Strömungselement gesonderte Fertigungsverfahren und/oder Materialien eingesetzt werden können. Für eine Ausbildung des Strömungselements kann vorzugsweise das Strömungselement im Inneren Durchtrittsöffnungen für die Blende oder Drosseln besitzen und/oder im Bereich einer Innen- oder Außenkontur eine Blende oder Drossel einseitig begrenzen, während eine andere Begrenzung der Blende oder Drossel durch ein den Strömungskanal begrenzendes Bauelement gewährleistet ist.Such complicated manufacturing possibilities for a diaphragm or a throttle are inventively avoided in that initially a flow channel of the camshaft adjuster can be manufactured without a diaphragm or throttle, for example with a large and / or constant diameter or annular channel. The flow channel can thus be provided with simple manufacturing processes and reliable. After the production of the flow channel, a flow element is used in these, which is formed separately from the flow channel limiting components. The flow element has such a contour that a diaphragm or a throttle is created. The contour of the diaphragm or throttle can thus be manufactured separately from the other components, wherein for the spatially limited flow element separate manufacturing processes and / or materials can be used. For an embodiment of the flow element, the flow element may preferably have passage openings for the diaphragm or throttles in the interior and / or limit an aperture or throttle on one side in the region of an inner or outer contour, while another limitation of the diaphragm or throttle may be ensured by a component delimiting the flow channel is.
Durch den Einsatz des Strömungselements ist u. U. ein Austausch der Blende oder Drossel ermöglicht, da dieses in den Strömungskanal eingesetzt wird und wieder aus diesem entfernt werden kann.By the use of the flow element is u. U. allows an orifice or throttle replacement, since this is used in the flow channel and can be removed from this again.
Andererseits ist eine vergrößerte Variabilität der Strömungsverhältnisse gegeben, da, u. U. für unterschiedliche Einsatzzwecke desselben Nockenwellenverstellers, bei einem grundsätzlich übereinstimmenden Bohrbild für die Ausbildung der Strömungskanäle unterschiedliche Strömungselemente zur Anpassung an unterschiedliche Bauelemente des Schmiermittelkreislaufs oder des Motor-Ölkreislaufs eingesetzt werden können.On the other hand, an increased variability of the flow conditions is given because, u. U. for different purposes of the same camshaft adjuster, with a basically matching hole pattern for the formation of the flow channels different flow elements for adaptation can be used to different components of the lubricant circuit or the engine oil circuit.
Weiterhin liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass für Strömungskanäle mit verhältnismäßig großen Strömungsquerschnitten mit einem Anstieg der Temperatur des Schmiermittels der Schmiermittelstrom exponentiell ansteigt. Im Gegensatz hierzu ist unter Einsatz eines Strömungselements in Form einer Blende oder Drossel der Einfluss der Temperatur auf den Schmiermittelstrom bei ansonsten unveränderten Strömungsbedingungen verringert oder nahezu beseitigt.Furthermore, the invention is based on the finding that for flow channels with relatively large flow cross-sections with an increase in the temperature of the lubricant, the lubricant flow increases exponentially. In contrast, the influence of the temperature on the lubricant flow is reduced or almost eliminated with the use of a flow element in the form of a diaphragm or throttle with otherwise unchanged flow conditions.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Strömungselement im Eintrittsbereich des Schmiermittels in das Getriebe und/oder im Austrittsbereich des Schmiermittels aus dem Getriebe angeordnet, so dass eine Drosselung gezielt in dem interessierenden Bereich erfolgen kann. Erfolgt eine Drosselung bereits im Eintrittsbereich des Schmiermittels, so können erhöhte Drücke infolge der Drosselung von dem Getriebe ferngehalten werden, wodurch die Dichtanforderungen in dem Getriebe nicht unnötig erhöht werden.According to a further embodiment of the invention, the flow element is arranged in the inlet region of the lubricant in the transmission and / or in the outlet region of the lubricant from the transmission, so that a throttling can be targeted in the region of interest. If throttling already takes place in the entry region of the lubricant, increased pressures due to throttling can be kept away from the transmission, whereby the sealing requirements in the transmission are not unnecessarily increased.
Das Strömungselement ist insbesondere
- formschlüssig mit dem Strömungskanal verbunden, wobei das Strömungselement in geeignete Ausnehmungen oder Nuten der den Strömungskanal begrenzenden Bauelemente eingreifen kann,
- reibschlüssig mit dem Strömungskanal verbunden, wobei das Strömungselement beispielsweise unter elastischer Vorspannung in den Strömungskanal eingesetzt wird, oder
- stoffschlüssig mit dem Strömungskanal, beispielsweise über einen Kleber, verbunden,
- positively connected to the flow channel, wherein the flow element can engage in suitable recesses or grooves of the flow channel limiting components,
- frictionally connected to the flow channel, wherein the flow element is used for example under elastic bias in the flow channel, or
- cohesively connected to the flow channel, for example via an adhesive,
Als hinsichtlich der Strömungsverhältnisse im Bereich der Oberfläche, der elastischen Eigenschaften, der chemischen Wechselwirkung mit dem Schmiermittel und/oder der form-, reib- oder stoffschlüssigen Anbindung an den Strömungskanal vorteilhaftes Strömungselement haben sich solche aus Kunststoff oder einem Elastomer herausgestellt.As with regard to the flow conditions in the region of the surface, the elastic properties, the chemical interaction with the lubricant and / or the positive, frictional or material connection to the flow channel advantageous flow element, such plastic or elastomer have been found.
Der Strömungskanal besitzt in dem Bereich, in den das Strömungselement eingesetzt ist, einen kreisringförmigen Querschnitt. Im Gegensatz zu Drosseln oder Blenden, die in Form von Bohrungen mit kreisförmigem Querschnitt gebildet sind, können die kreisringförmigen Querschnitte infolge der vergrößerten Erstreckung in Umfangsrichtung nicht so leicht verstopfen, da sich allenfalls Teilumfangsbereiche zusetzen können.The flow channel has an annular cross-section in the region in which the flow element is inserted. In contrast to chokes or diaphragms, which are formed in the form of holes with a circular cross-section, the annular cross-sections can not clog so easily due to the increased extent in the circumferential direction, as at most partial circumferential areas can enforce.
Der kreisringförmige Querschnitt ist für einen Strömungskanal zwischen einer Mantelfläche einer stirnseitig in die Nockenwelle eingeschraubten Zentralschraube und einer nockenwellenfesten Innenfläche, beispielsweise einer Hohlwelle oder eines Getriebeelements, gebildet, so dass für den Strömungskanal ohnehin vorhandene Bauelemente genutzt werden und die den Strömungskanal begrenzenden Flächen durch Außen- und Innenkonturen der Bauelemente mit verhältnismäßig großen Durchmessern gebildet werden können,The annular cross-section is formed for a flow channel between a lateral surface of a front screwed into the camshaft central screw and a camshaft-fixed inner surface, such as a hollow shaft or a transmission element, so that are used for the flow channel anyway existing components and limiting the flow channel surfaces by external and inner contours of the components can be formed with relatively large diameters,
Vorzugsweise ist in einem erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller das Strömungselement radial elastisch und unter radialer Anpressung gegen eine Begrenzung des Strömungskanals gepresst, wobei eine derartige Anpressung radial innenliegend und/oder radial außenliegend erfolgen kann.Preferably, in a camshaft adjuster according to the invention, the flow element is pressed radially elastically and under radial pressure against a boundary of the flow channel, wherein such contact pressure can be radially inward and / or radially outboard.
Die Drosseln oder Blenden bilden infolge der verringerten Strömungsquerschnitte Bereiche, die die Gefahr einer vorrangigen Verstopfung mit Schmutzpartikeln oder Schlämmen in sich bergen. Dem kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch Rechnung getragen werden, dass stromaufwärts des Strömungselements ein Filterelement angeordnet ist. Hierbei kann das Filterelement auswärts des Nockenwellenverstellers oder in diesem angeordnet sein. Für den Fall, dass das Filterelement in einem Strömungskanal des Nockenwellenverstellers angeordnet ist, kann das Filterelement separat von der Drossel ausgebildet sein oder aber als integrales Element des Strömungselements, Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass das Filterelement ebenfalls eine Drosselwirkung erzeugt, so dass eine Drossel und/oder Blende unter Berücksichtigung der Drosselwirkung des Filterelements dimensioniert werden muss.Due to the reduced flow cross-sections, the throttles or orifices form regions that harbor the risk of a high degree of dirt or mud blockage. This can be taken into account according to a further embodiment of the invention in that upstream of the flow element, a filter element is arranged. In this case, the filter element can be arranged outwardly of the camshaft adjuster or in this. In the event that the filter element in a flow channel the filter element may be formed separately from the throttle or as an integral element of the flow element, Furthermore, it should be noted that the filter element also generates a throttle effect, so that a throttle and / or diaphragm dimensioned taking into account the throttling effect of the filter element must become.
Vorzugsweise wird die Blende oder Drossel durch eine Querschnittsveränderung quer zur Strömungsrichtung des Schmiermittels geschaffen. Für den Fall einer kreisförmigen Blende bedeutet dies, dass im Bereich der Blende der Kreisdurchmesser gegenüber dem übrigen Strömungsquerschnitt verringert ist. Für den Fall eines kreisringförmigen Strömungsquerschnitts bedeutet dies, dass die radiale Erstreckung des Kreisrings im Bereich der Blende oder Drossel verringert wird.Preferably, the aperture or throttle is created by a cross-sectional change transversely to the flow direction of the lubricant. In the case of a circular aperture this means that in the region of the aperture the circle diameter is reduced compared to the remaining flow cross-section. In the case of an annular flow cross-section, this means that the radial extent of the circular ring is reduced in the region of the diaphragm or throttle.
In alternativer oder kumulativer Ausgestaltung der Erfindung ist die Blende oder Drossel durch eine Querschnittsveränderung in Umfangsrichtung zur Strömungsrichtung des Schmiermittels geschaffen. Beispielsweise kann für einen kreisringförmigen Querschnitt durch das Strömungselement eine Unterteilung des Strömungsquerschnitts in einzelne Kreissegmente erfolgen, deren Gesamtfläche kleiner ist als die ursprüngliche Kreisfläche des Strömungsquerschnitts. Für einen kreisringförmigen Strömungsquerschnitt kann beispielsweise das Strömungselement einzelne Umfangsbereiche des kreisringförmigen Strömungskanals sperren.In an alternative or cumulative embodiment of the invention, the diaphragm or throttle is created by a cross-sectional change in the circumferential direction to the flow direction of the lubricant. For example, for an annular cross-section through the flow element, a subdivision of the flow cross-section into individual circle segments, the total area of which is smaller than the original circular area of the flow cross section. For an annular flow cross-section, for example, the flow element can block individual peripheral regions of the annular flow channel.
Weiterhin schlägt die Erfindung vor, mehrere Strömungselemente hintereinander zu schalten oder parallel zu schalten. Durch eine Hintereinanderschaltung kann für einen Pfad des Schmiermittels der Bereich der Beeinflussung der Strömung vergrößert werden. Bei einer Parallelschaltung mehrerer Strömungselemente in unterschiedlichen Strömungspfaden zu unterschiedlichen Schmierstellen kann durch gleiche oder unterschiedliche Strömungselemente gezielt der Schmiermittelstrom zu den Schmierstellen entsprechend den jeweiligen Anforderungen an der Schmierstelle beeinflusst werden, so dass Schmierstellen mit einem erhöhten Schmiermittelbedarf mit mehr Schmiermittel versorgt werden können und umgekehrt.Furthermore, the invention proposes to switch a plurality of flow elements one behind the other or to switch in parallel. By a series connection can be increased for a path of the lubricant, the area of influence of the flow. With a parallel connection of several flow elements in different flow paths to different lubrication points, the lubricant flow to the lubrication points can be influenced in a targeted manner by identical or different flow elements in accordance with the respective requirements at the lubrication point, so that lubrication points can be supplied with an increased lubricant requirement with more lubricant and vice versa.
Entsprechend einer weiteren Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird der Strom des Schmiermittels durch ein Strömungselement beeinflusst, dessen Strömungseigenschaften im Betrieb der Brennkraftmaschine veränderbar sind. Hierbei kann das Strömungselement als integraler Bestandteil des Strömungskanals ausgebildet sein oder als separates Strömungselement, wie dies zuvor beschrieben worden ist. Über eine Veränderung der Strömungseigenschaften kann beispielsweise einer Veränderung des Schmiermittelstroms infolge einer Erwärmung des Schmiermittels entgegengewirkt werden. Andererseits ist es über eine Veränderung der Strömungseigenschaften des Strömungselements möglich, den Druck, die Geschwindigkeit und den Schmiermittelstrom im Bereich der Schmierstelle oder im Zuführbereich zu dieser gezielt zu verändern, wenn mit veränderten Betriebsbedingungen ein erhöhter oder verringerter Schmiermittel- und/oder Kühlbedarf besteht, so dass den individuellen Betriebsbedingungen verbessert Rechnung getragen werden kann.According to a further solution of the object underlying the invention, the flow of the lubricant is influenced by a flow element whose flow characteristics are changeable during operation of the internal combustion engine. Here, the flow element may be formed as an integral part of the flow channel or as a separate flow element, as has been previously described. By changing the flow characteristics, for example, a change in the lubricant flow due to heating of the lubricant can be counteracted. On the other hand, it is possible via a change in the flow characteristics of the flow element, the pressure, the speed and the lubricant flow in the lubrication point or in the supply to specifically change this, if there is an increased or reduced lubricant and / or cooling demand with changing operating conditions, so that the individual operating conditions can be improved.
Eine Veränderung des Strömungselements unter Beeinflussung der Strömungseigenschaften kann selbsttätig, beispielsweise in Form eines Thermoelements oder in Form mechanisch selbstverstellender Lösungen erfolgen. Ebenfalls möglich ist der Einsatz einer Stelleinrichtung zur Veränderung des Strömungselements, welche von einer geeigneten Steuer- oder Regeleinrichtung beaufschlagt wird.A change in the flow element while influencing the flow properties can be carried out automatically, for example in the form of a thermocouple or in the form of mechanically self-adjusting solutions. Also possible is the use of an adjusting device for changing the flow element, which is acted upon by a suitable control or regulating device.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers ist das Strömungselement temporär vollständig verschließbar. Ein derartiges Strömungselement kann beispielsweise für einen Motorstop vollständig geschlossen werden. Ebenfalls möglich ist eine wiederholte Verschließung des Strömungselements im Betrieb, wodurch Pulsationen des Schmiermittels erzeugt werden, die u. U. eine erzielte Schmier- und Kühlwirkung verstärken können und den von dem Schmiermittel überdeckten Bereich vergrößern können. Weiterhin ist es möglich, dass die Strömungseigenschaften des Strömungselements bewegungsgesteuert durch die Verdrehung der Nockenwelle, des Nockenwellenverstellers oder des Getriebes verändert werden. Beispielsweise kann eine Zentrifugalkraftregelung der Strömungseigenschaften des Strömungselements mit der Verdrehung der Nockenwelle erfolgen. In alternativer Ausgestaltung kann im Zuführbereich zwischen zwei Bohrungen relativ zueinander bewegter Bauelemente, beispielsweise des Zylinderkopfs und der Nockenwelle, über die ein Schmiermittelübertritt gewährleistet wird, der Übertrittsquerschnitt nur in ausgewählten Relativstellungen gewährleistet sein, während für andere Relativstellungen der Übertrittsquerschnitt teilweise und/oder vollständig geschlossen wird, so dass das Schmiermittel- nur intermittierend übertreten kann.In a further embodiment of the camshaft adjuster according to the invention, the flow element is temporarily completely closed. Such a flow element can be completely closed, for example, for an engine stop. Also possible is a repeated closure of the flow element during operation, whereby pulsations of the lubricant are generated, the u. U. can increase a scoring lubricating and cooling effect and can increase the area covered by the lubricant area. Furthermore, it is possible for the flow properties of the flow element to be changed in a motion-controlled manner by the rotation of the camshaft, of the camshaft adjuster or of the transmission. For example, a centrifugal force control of the flow characteristics of the flow element can take place with the rotation of the camshaft. In an alternative embodiment, in the feed region between two bores of relatively moving components, for example the cylinder head and the camshaft, via which a lubricant passage is ensured, the crossover cross section can be ensured only in selected relative positions, while for other relative positions of the crossover cross section is partially and / or completely closed so that the lubricant can only pass intermittently.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe nutzt einen ohnehin zwischen einer Zentralschraube und einer Ausnehmung der Nockenwelle vorhandenen hohlzylinderförmigen Zwischenraum aus, in dem ein erster Teilbereich dieses Zwischenraums einen ersten Strömungskanal bildet, wobei die Fertigungsmaße für den Außendurchmesser der Zentralschraube und den Innendurchmesser der Ausnehmung die Spalthöhe des ringförmigen Strömungskanals bestimmen. In einem außenliegende zweiten Teilbereich des Zwischenraums ist eine Hohlwelle angeordnet, die radial außenliegend und/oder radial innenliegend einen zweiten Strömungskanal ausbildet. Infolge der Abmessungen der Hohlwelle ist der zweite Strömungskanal mit einem kleineren Strömungsquerschnitt ausgestattet als der erste Strömungskanal. Eine zusätzliche Drossel oder Blende ist dadurch geschaffen, dass im Übertrittsquerschnitt zwischen erstem Strömungskanals und zweitem Strömungskanal ein Vorsprung, beispielsweise der Zentralschraube, der Hohlwelle oder der Nockenwelle oder eines zusätzlichen Bauelementes, vorhanden ist, der den zweiten Strömungskanal in diesem Bereich nochmals verringert und somit eine Drossel oder Blende schafft. Dieses stellt eine besonders einfache Realisierungsmöglichkeit für eine Blende oder Drossel dar, die die ohnehin vorhandenen Bauelemente nutzt und die Fertigung der Blende oder Drossel mit geringem Öffnungsquerschnitt mit dennoch großen Abmessungen der beteiligten Bauelemente ermöglicht.Another solution to the problem underlying the invention utilizes an existing anyway between a central screw and a recess of the camshaft hollow cylindrical space in which a first portion of this gap forms a first flow channel, the manufacturing dimensions for the outer diameter of the central screw and the inner diameter of the recess determine the gap height of the annular flow channel. In an outer second portion of the intermediate space, a hollow shaft is arranged, which forms a second flow channel radially outwardly and / or radially inwardly. Due to the dimensions of the hollow shaft, the second flow channel is provided with a smaller flow cross-section than the first flow channel. An additional throttle or orifice is created in that in the crossing cross section between the first flow channel and the second flow channel, a projection, for example, the central screw, the hollow shaft or the camshaft or an additional component, is present, which further reduces the second flow channel in this area and thus a Choke or aperture creates. This represents a particularly simple realization possibility for a diaphragm or throttle, which uses the already existing components and the production of the diaphragm or throttle with low Opening cross-section with still large dimensions of the components involved allows.
Für eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist in dem vorgenannten Zwischenraum ein radialer Einstich in der Nockenwelle vorgesehen. In diesem Fall ist eine Blende dadurch geschaffen, dass der Übertrittsquerschnitt von dem ersten Teilbereich zu dem radialen Einstich durch eine Stirnfläche der ebenfalls in dem Zwischenraum angeordneten Hohlwelle teilweise verschlossen ist. Auch in diesem Fall kann die Blende ohne die Notwendigkeit einer Fertigung geringer Öffnungsquerschnitte durch eine Bohrung geringen Durchmessers o. ä. durch die Formgebung der Zentralschraube und der Ausnehmung der Nockenwelle sowie des Einstichs und der Hohlwelle ermöglicht werden.For a further solution of the problem underlying the invention, a radial recess in the camshaft is provided in the aforementioned space. In this case, a diaphragm is provided in that the crossover cross section from the first portion to the radial puncture is partially closed by an end face of the hollow shaft also arranged in the intermediate space. Also in this case, the aperture can be made possible without the need to produce small opening cross-sections through a hole of small diameter o. Ä. By the shape of the central screw and the recess of the camshaft and the recess and the hollow shaft.
Eine multifunktionale Nutzung des Einstichs ist dann gegeben, wenn der Einstich einen radial außenliegenden Totraum aufweist, in dem sich infolge einer auf das Schmiermittel ausgeübten Zentrifugalwirkung Partikel ablagern können.A multifunctional use of the puncture is given when the puncture has a radially outer dead space in which particles can be deposited as a result of a centrifugal action exerted on the lubricant.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe beschäftigt sich mit dem Übertritt des Schmiermittels von einem zylinderkopffesten Bauelement, beispielsweise einem Nockenwellenlager, zu der Nockenwelle. Für einen derartigen Übertritt weist das zylinderlcopffeste Bauelement mindestens eine Austrittsöffnung auf, aus der das Schmiermittel in mindestens eine Eintrittsöffnung der Nockenwelle eintritt. In diesem Fall kann auf einfache Weise - ohne Notwendigkeit der Fertigung einer Drossel oder Blende mit einem geringen Bohrungsdurchmesser, einer geringen Nutbreite o. ä. eine Drossel oder Blende dadurch geschaffen werden, dass die Eintrittsöffnung der Nockenwelle und die Austrittsöffnung des zylinderkopffesten Bauelements nicht miteinander fluchten, so dass der Übertrittsquerschnitt durch den größeren Querschnitt von der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung gegeben ist, sondern dass die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung zueinander versetzt angeordnet sind, so dass der Öffnungsquerschnitt der Blende durch die nur teilweise Überlappung der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung gegeben ist. Bei einem derartigen Versatz handelt es sich beispielsweise um einen Versatz von Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung in Umfangsrichtung und/oder einen axialen Versatz in Richtung der Längsachse der Nockenwelle.Another solution of the object underlying the invention is concerned with the passage of the lubricant from a cylinder head fixed component, such as a camshaft bearing, to the camshaft. For such a transfer, the cylinder-cylinder-resistant component has at least one outlet opening, from which the lubricant enters at least one inlet opening of the camshaft. In this case, in a simple manner - without the need for the production of a throttle or diaphragm with a small bore diameter, a small groove width o. Ä. A throttle or diaphragm can be created in that the inlet opening of the camshaft and the outlet opening of the cylinder head fixed component are not aligned , So that the crossover cross section is given by the larger cross section of the inlet opening and the outlet opening, but that the inlet opening and the outlet opening are arranged offset from one another, so that the opening cross section of the aperture is given by the only partial overlap of the inlet opening and the outlet opening. In such a Offset is, for example, an offset of the inlet opening and the outlet opening in the circumferential direction and / or an axial offset in the direction of the longitudinal axis of the camshaft.
Eine derartige Ausgestaltung ist auch dann möglich, wenn die Eintrittsöffnung oder die Austrittsöffnung als eine teilweise oder vollständig in Umfangsrichtung verlaufende Nut ausgebildet ist, während die andere Öffnung als Bohrung ausgebildet ist.Such a configuration is also possible if the inlet opening or the outlet opening is formed as a partially or completely extending in the circumferential direction groove, while the other opening is formed as a bore.
Vorzugsweise finden die erfindungsgemäßen Maßnahmen Einsatz für einen Nockenwellenversteller in einer Bauart mit Taumelscheibengetriebe.The measures according to the invention are preferably used for a camshaft adjuster in a swash-plate type of construction.
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.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the introduction to the description are merely exemplary, without them necessarily having to be achieved by embodiments according to the invention. Further features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to each other and their relative arrangement and operative connection - refer. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1- eine schematische Darstellung eines Nockenwellenverstellers;
Figur 2- eine schematische Darstellung eines Nockenwellenverstellers mit einem Taumelscheiben-Getriebe;
Figur 3- einen Nockenwellenversteller in schematischer Darstellung mit einem Schmiermittelkreislauf;
Figur 4- einen Nockenwellenversteller in schematischer Darstellung mit einem Schmiermittelkreislauf, in den ein Filterelement integriert ist;
- Figur 5
- einen Nockenwellenversteller im Halblängsschnitt mit einem Totraum zur Ablagerung von Schmutzpartikeln;
Figur 6- einen Nockenwellenversteller in schematischer Darstellung mit einem Schmiermittelkreislauf, der sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig mit einer Drossel und einer Blende ausgestattet ist;
Figur 7- einen Nockenwellenversteller im Längsschnitt mit der Führung des Schmiermittels in einem Strömungskanal;
Figur 8- einen Nockenwellenversteller im Längsschnitt, bei dem in einem Strömungskanal zwei Blenden hintereinandergeschaltet sind;
Figur 9- einen Nockenwellenversteller im Längsschnitt mit einem auf eine Zentralschraube aufgesetzten Strömungselement, welches mit einer inneren Mantelfläche der Nockenwelle eine Blende bildet;
Figur 10- einen Nockenwellenversteller im Längsschnitt mit einer zwischen einer Hohlwelle und einer Zentralschraube gebildeten Blende;
Figur 11- einen Nockenwellenversteller im Längsschnitt mit der Zufuhr eines Schmiermittels über einen Übertrittsquerschnitt von einer Austrittsöffnung des Zylinderkopfes zu einem Eintrittsquerschnitt der Nockenwelle;
- Figur 12
- eine weitere Ausgestaltung einer Zufuhr eines Schmiermittels zu einer Nockenwelle und einem Nockenwellenversteller in einem Längsschnitt;
Figur 13- eine weitere Ausgestaltung einer Zufuhr eines Schmiermittels zu einer Nockenwelle und zu einem Nockenwellenversteller in einem Längsschnitt;
Figur 14- weitere Ausgestaltung einer Zufuhr eines Schmiermittels zu einer Nockenwelle und zu einem Nockenwellenversteller in einem Längsschnitt;
Figur 15- weitere Ausgestaltung einer Zufuhr eines Schmiermittels zu einer Nockenwelle und zu einem Nockenwellenversteller in einem Längsschnitt;
Figur 16- einen Nockenwellenversteller im Längsschnitt mit unterschiedlichen Beispielen für eine Anordnung von Blenden oder Drosseln zur Beeinflussung des Stromes eines Schmiermittels;
Figur 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;
Figur 18- eine weitere räumliche Ansicht des Nockenwellenverstellers gemäß
Figur 17 mit weiteren Möglichkeiten für Öffnungen; Figur 19- einen Nockenwellenversteller im Einbauzustand mit Möglichkeiten für eine Schmierung über Tropfen, einen Schmiermittelnebel und/oder gespritztem Schmiermittel und
Figur 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.
- FIG. 1
- a schematic representation of a camshaft adjuster;
- FIG. 2
- a schematic representation of a camshaft adjuster with a swash plate transmission;
- FIG. 3
- a camshaft adjuster in a schematic representation with a lubricant circuit;
- FIG. 4
- a camshaft adjuster in a schematic representation with a lubricant circuit, in which a filter element is integrated;
- FIG. 5
- a camshaft adjuster in the semi-longitudinal section with a dead space for the deposition of dirt particles;
- FIG. 6
- a camshaft adjuster in a schematic representation with a lubricant circuit which is equipped both on the input side and on the output side with a throttle and a diaphragm;
- FIG. 7
- a camshaft adjuster in longitudinal section with the guide of the lubricant in a flow channel;
- FIG. 8
- a camshaft adjuster in longitudinal section, in which two diaphragms are connected in series in a flow channel;
- FIG. 9
- a camshaft adjuster in longitudinal section with a mounted on a central screw flow element which forms an aperture with an inner circumferential surface of the camshaft;
- FIG. 10
- a camshaft adjuster in longitudinal section with a diaphragm formed between a hollow shaft and a central screw;
- FIG. 11
- a camshaft adjuster in longitudinal section with the supply of a lubricant via a crossover cross section from an outlet opening of the cylinder head to an inlet cross section of the camshaft;
- FIG. 12
- a further embodiment of a supply of a lubricant to a camshaft and a phaser in a longitudinal section;
- FIG. 13
- a further embodiment of a supply of a lubricant to a camshaft and a phaser in a longitudinal section;
- FIG. 14
- further embodiment of a supply of a lubricant to a camshaft and a phaser in a longitudinal section;
- FIG. 15
- further embodiment of a supply of a lubricant to a camshaft and a phaser in a longitudinal section;
- FIG. 16
- a camshaft adjuster in longitudinal section with different examples of an arrangement of orifices or throttles for influencing the flow of a lubricant;
- FIG. 17
- a camshaft adjuster in a spatial view with openings of a housing of the transmission for passage of the lubricant in the form of droplets, lubricant mist or sprayed lubricant;
- FIG. 18
- a further spatial view of the camshaft adjuster according to
FIG. 17 with further possibilities for openings; - FIG. 19
- a camshaft adjuster in the installed state with opportunities for lubrication via drops, a lubricant mist and / or sprayed lubricant and
- FIG. 20
- a camshaft adjuster in the installed state in side view with a drip tray on which drops of an oil mist deposit and drip towards the interior of the camshaft adjuster.
In den Figuren sind Bauelemente, die sich hinsichtlich ihrer Gestaltung und/oder Funktion entsprechen, teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, components that correspond in terms of their design and / or function, partially provided with the same reference numerals.
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.The adjusting
Für das in
- die
Kontaktflächen zwischen Antriebskegelrad 20 und Taumelscheibe 15, - die
Kontaktfläche zwischen Taumelscheibe 15 und Abtriebskegelrad 18, - die
Lagerung 19, Lagerelement 14 und/oderLagerelement 17
- the contact surfaces between the
drive bevel gear 20 and theswash plate 15, - the contact surface between the
swash plate 15 andoutput bevel gear 18, - the
storage 19, - Bearing
element 14 and / or - Bearing
element 17
Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß
Das Filterelement 35 kann bspw. als
- ein Sieb,
- ein Ringfilter,
- ein Einsteckfilter,
- ein Hütchenfilter,
- Filterplatten,
- Filternetz oder
- Sinterfilter
- a sieve,
- a ring filter,
- a plug-in filter,
- a hat filter,
- Filter plates,
- Filter network or
- Sinterfilter
Gemäß
Für das in
Toträume gemäß Totraum 37 können an beliebiger Stelle im Getriebe angeordnet 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.Dead spaces according to
Gemäß einer ersten Ausgestaltung besitzt der Totraum keinen zusätzlichen Abfluss, so dass auszentrifugierte Schmutzpartikel dauerhaft in dem Totraum 37 abgelagert werden. Entsprechend der in
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.For an alternative embodiment, a dirt separation takes place in that the lubricant is guided in a flow channel labyrinthine or zigzag. Dirt deposition by such a labyrinthine dirt separator is due to the different inertia of the lubricant and interfering particles in the lubricant. In particular, for high flow rates, a strong deflection of the lubricant flow can cause the particles are not deflected, but deposit at the boundaries of the labyrinth. In the event that individual channels of the labyrinth are oriented in the radial direction, deposition in the labyrinth on radially outer surfaces due to the centrifugal action described above can take place in such channels as well as also in axial channels. An alternative or cumulative separation effect may occur when the lubricant is decelerated and accelerated, allowing the lighter lubricant to more readily accelerate while leaving debris behind.
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.In addition to generating the centrifugal effect due to a rotation of the
Abweichend zu den in den
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.Via the
Neben dem Einsatz von Strömungselementen mit konstanten Strömungseigenschaften kann ein kontinuierlich oder in Stufen veränderbares Strömungselement 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
- depending on an engine speed,
- coupled with a delivery volume of the
pump 32 and / or - depending on the temperature of the
camshaft adjuster 1 or the lubricant
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,A change of the flow element takes place, for example, such that the volume flow of the lubricant is kept at a constant value, regardless of a temperature of the lubricant. It is also possible that the volume flow is increased or decreased by influencing the flow element in operating areas in which a higher There is a need for lubricant or cooling or a lower such demand
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.For the design of the flow elements in the form of
Für das in
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.A portion of the
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.The other part of the
Bei ansonsten
Bei ansonsten den vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen entsprechender Ausgestaltung besitzt die Nockenwelle 6 gemäß
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.In a different embodiment, the
Für das in
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
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.A rotary transformer can be arranged in a radial bearing for the
In einer weiteren Ausführungsform können Ringnuten zylinderkopffest, beispielsweise in dem Lager, der Lagerbrücke oder einer eingelegten Lagerbuchse, ausgeführt sein. In der Nockenwelle sind dann keine Ringnuten 64 erforderlich.In a further embodiment, annular grooves can be executed in the form of a cylinder head, for example in the bearing, the bearing bridge or an inserted bearing bush. In the camshaft then no
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.The use of a rotary transformer described above causes due to the circumferential annular groove and the radial bores 69 which connect the
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.For a particular embodiment, the
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 Zylinderkopfs 8, im Bereich der Nockenwelle und/oder in dem Getriebe ein Rückschlagventil angeordnet werden.According to a particular further embodiment, the lubricant is supplied via a cyclic lubricant supply. In such a case eliminates the
Für das in
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.In addition to the design measures for the design of the flow cross sections in the cylinder head and in the camshaft influencing the flow conditions in the lubricant circuit in the transmission is possible. This can be done throttling the inlet bore by the use of a throttle or aperture. Alternatively or cumulatively, the throttling of the process by a rear closing of the transmission, for example with a sheet metal lid, possible, which forms an annular gap, in particular with a gap height in the range of 0.1 to 2 mm, together with the adjusting.
Darüber hinaus ist es möglich, Lager in dem Getriebe einzusetzen, die mit Dichtelemente ausgestattet sein. Gemäß
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.
Zusätzlich kann durch die Anordnung der Öffnungen 77, 78 des Getriebegehäuses 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,In addition, by the arrangement of the
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.According to an alternative embodiment, a supply of lubricant can take place via the lubricant mist which is present in any case in a chain case and can penetrate through the
Bei einer weiteren Ausgestaltung einer Schmiermittelversorgung gemäß
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
- by a coating of the functional partner or
- by introducing lubricant reservoirs
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 Umlenkschiene. 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.For lubrication, an oil dripping from an oil-lubricated traction means (timing chain) can furthermore be used which passes through an opening in the housing. The traction means u. Lubricated over a dip or spray lubrication or by stripping oil from oiled Kettenspanner- or deflection rail. Part of the oil thus transported by the chain can drip off above the drive wheel (sprocket) of the transmission and thus get into underlying openings of the transmission. Furthermore, it is possible to convey oil by capillary action to the gearbox or overlying drip points. It is also possible that oil is "blown" by air currents, resulting for example from the drive movement of Steuertriebs- or adjuster parts, virtually to the lubrication point.
- 11
- NockenwellenverstellerPhaser
- 22
- Getriebetransmission
- 33
- Antriebsraddrive wheel
- 44
- Verstellwelleadjusting
- 55
- Abtriebswelleoutput shaft
- 66
- Nockenwellecamshaft
- 77
- Elektromotorelectric motor
- 88th
- Zylinderkopfcylinder head
- 99
- Gehäusecasing
- 1010
- Dichtelementsealing element
- 1111
- Dichtelementsealing element
- 1212
- Kupplungclutch
- 1313
- Exzenterwelleeccentric shaft
- 1414
- Lagerelementbearing element
- 1515
- Taumelscheibeswash plate
- 1616
- Hohlwellehollow shaft
- 1717
- Lagerelementbearing element
- 1818
- Abtriebskegelradoutput bevel gear
- 1919
- Lagerungstorage
- 2020
- Antriebskegelradpinion gear
- 2121
- Längsachselongitudinal axis
- 2222
- Zentralschraubecentral screw
- 2323
- Schmierstellesmudge
- 2424
- Schmierstellesmudge
- 2525
- Zuführausnehmungfeed recess
- 2626
- Strömungskanalflow channel
- 2727
- Strömungskanalflow channel
- 2828
- Mantelflächelateral surface
- 2929
- Mantelflächelateral surface
- 3030
- Bohrungdrilling
- 3131
- Reservoirreservoir
- 3232
- Pumpepump
- 3333
- Filterfilter
- 3434
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 3535
- Filterelementfilter element
- 3636
- Innenrauminner space
- 3737
- Totraumdead space
- 3838
- Wandungwall
- 3939
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 4040
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 4141
- Blendecover
- 4242
- Drosselthrottle
- 4343
- Blendecover
- 4444
- Drosselthrottle
- 4545
- Bohrungdrilling
- 4646
- SacklochbohrungBlind hole
- 4747
- Fasechamfer
- 4848
- Einstichpuncture
- 4949
- Bohrungdrilling
- 5050
- Bohrungdrilling
- 5151
- Strömungskanalflow channel
- 5252
- Bohrungdrilling
- 5353
- ÜbergangsbereichTransition area
- 5454
- Kanteedge
- 5555
- Querflächetransverse surface
- 5656
- Kanteedge
- 5757
- Mantelflächelateral surface
- 5858
- Stirnseitefront
- 5959
- Strömungselementflow element
- 6060
- Ringspaltannular gap
- 6161
- Einstichpuncture
- 6262
- Vorsprunghead Start
- 6363
- Ringspaltannular gap
- 6464
- Ringspaltannular gap
- 6565
- Mantelflächelateral surface
- 6666
- Stichbohrungbranch bore
- 6767
- Dichtringseal
- 6868
- Dichtringseal
- 6969
- Bohrungdrilling
- 7070
- SacklochbohrungBlind hole
- 7171
- SacklochbohrungBlind hole
- 7272
- Stichbohrungbranch bore
- 7373
- Ringkanalannular channel
- 7474
- Bohrungdrilling
- 7575
- Bohrungdrilling
- 7676
- Spaltgap
- 7777
- Öffnungopening
- 7878
- Öffnungopening
- 7979
- Stirnseitefront
- 8080
- Tropfblechdrip tray
- 8181
- Zwischenraumgap
- 8282
- Teilbereichsubregion
- 8383
- Teilbereichsubregion
- 8484
- Strömungskanalflow channel
Claims (14)
- Camshaft adjuster (1) for an internal combustion engine, for adjusting a relative angular position between a drive element (3) and a driven element (6), the drive element (3) and the driven element (6) being connected to one another via a transmission (2), and lubrication taking place via a stream of lubricant through a flow duct (26, 27), the stream of lubricant being influenced by a flow element (59) which forms a diaphragm or throttle which is inserted into a flow duct (26) of the camshaft adjuster (1), characterized in that a filter element is arranged upstream of the flow element (59), in that the flow duct (26) has an annular cross section in the region into which the flow element (59) is inserted, and in that the flow duct (26) is formed between a surface area of a central screw (22) screwed into the camshaft (6) on the end face and a camshaft-fixed inner surface (46).
- Camshaft adjuster according to Claim 1, characterized in that the flow element is arranged in the inlet region to the lubricant into the transmission (2) and/or in the outlet region of the lubricant out of the transmission (2).
- Camshaft adjuster according to Claim 1 or 2, characterized in that the flow element (59) is connected to the flow duct (26) positively, frictionally or in a materially integral manner.
- Camshaft adjuster according to one of the preceding claims, characterized in that the flow element (59) is formed by a plastic or an elastomer.
- Camshaft adjuster according to one of the preceding claims, characterized in that the flow element (59) is radially elastic and under radial pressure is pressed against a boundary of the flow duct (26).
- Camshaft adjuster according to one of the preceding claims, characterised in that the flow element is provided by means of a variation in cross section transversely to the flow direction of the lubricant.
- Camshaft adjuster according to one of the preceding claims, characterized in that the flow element is provided by a variation in cross section in the circumferential direction with respect to the flow direction of the lubricant.
- Camshaft adjuster according to one of the preceding claims, characterised in that a plurality of flow elements are connected in series or in parallel.
- Camshaft adjuster (1) according to one of the preceding claims, characterize in that there is formed between a central screw (22) and a central end-face recess (96) of the camshaft (6) a hollow-cylindrical interspace (81),- of which the first subregion (82) forms a first flow duct (84) and- in which a hollow shaft (16) is arranged in an outer second subregion (83), thereby forming a second flow duct (51),- the second flow duct (51) possessing a smaller flow cross section than the first flow duct (84), and- a diaphragm or a throttle being formed in the first flow duct (84) between the hollow shaft (16) and central screw (22) or between the hollow shaft (16) and camshaft (6) by means of at least one protection (62).
- Camshaft adjuster (1) according to one of the preceding claims, characterised in that a hollow-cylindrical interspace (81) is formed between a central screw (22) and a central end-face recess (blind-hole bore 46) of the camshaft (6),- the camshaft (6) having a radial indentation (48),- the interspace (81) in a first subregion (82) forming a first flow duct (84),- a hollow shaft (16) which surrounds the central screw (22) being arranged in an outer second subregion (83) and radially to the inside of the indentation (48), and- the indentation (48) and the first flow duct (84) being connected to one another by means of a diaphragm which is formed between an end face (58) of the hollow shaft (16) and an inner surface area of the camshaft (6).
- Camshaft adjuster according to Claim 10, characterized in that the indentation (48) has a radially outer dead space (37).
- Camshaft adjuster (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the structural element fixed to the cylinder head has at least one outlet port (66) and the camshaft (6) has at least one inlet port (69), a throttle or diaphragm being provided in the overflow region of the outlet port (66) to the inlet port (69), in that the inlet port (69) and the outlet port (66) are not in alignment with one another, but instead are arranged so as to be offset to one another.
- Camshaft adjuster according to Claim 12, characterized in that one port of the inlet port and outlet port is designed as a groove running in the circumferential direction, and the other port of the inlet port and outlet port is designed as a bore.
- Camshaft adjuster according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission (2) is designed as squashplate-type transmission.
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